[发明专利]一种基于煤气化反应梯级吸收铜渣余热的装置系统及方法

说明书

本发明一种基于煤气化反应梯级吸收铜渣余热的装置系统及方法，包括铜渣粒化、煤气化反应、余热锅炉回收余热等步骤。方法为：将铜渣通过粒化制备为高温球形渣粒，渣粒分别逐级提供煤气化反应、余热锅炉过程的热量；通过与渣粒换热煤粉在水蒸气气化剂作用下发生气化反应吸收渣粒热量，产生包含CO、H₂、CH₄的合成气；通过与渣粒换热冷水吸收热量转变为水蒸气，作为气化反应的气化剂。该发明将固体渣粒余热回收效率提高至75%以上，同时实现了煤炭与铜渣的高资源化利用。

技术领域

本发明属于固体废弃物处理领域，具体涉及一种基于煤气化反应梯级吸收铜渣余热的装置系统及方法。

背景技术

铜渣是冶铜工业重要的副产物，其排出温度高达1300℃，含有丰富的余热资源。近年来，随着工业的发展，铜渣年产量不断增加，我国每年铜渣产量可高达几千万吨。目前工业上对于铜渣的主要处理方式为堆放或水淬处理。堆放处理不仅浪费余热还占用土地资源；水淬法处理每吨铜渣需0.8～1.2吨新水，消耗大量水资源且在处理过程中会产生硫氧化物、硫化氢等酸性气体引起严重的环境污染。因此实现铜渣等冶金工业废物的高效洁净余热回收是我国工业节能减排的关键。

目前冶金渣粒化处理方法主要为水淬法，为了改变此方法导致耗水，污染严重等的诸多问题，出现了干法粒化的方法，通过转杯、转盘、转筒等装置将熔融液态渣转变为颗粒状固态渣。

煤炭资源是国民经济增长的重要支撑，但煤炭资源消耗引起的环保问题，逐渐成为当前煤化工领域面临的重要课题。传统方式中，煤燃烧过程产生CO₂，NOx，SOx等，造成严重的环境污染。以热解、气化为代表的煤炭清洁利用技术具有较大的前景，是实现能源转换过程清洁化的关键。在此背景下，环保型、清洁型的煤气化技术具有巨大发展空间，是传统煤化工向新型煤化工转变的时机。但其反应过程需要外部供热，从而消耗大量的能源。

因此，如何实现对铜渣余热的高效回收利用，以及寻找煤气化反应的合适热源是工业生产中亟待解决的问题。引起了国内外高校、研究所、企业等高度关注，但是截止目前尚未有关于该领域两项技术协同应用的报道。

发明内容

基于此，本发明提供一种基于煤气化反应梯级吸收铜渣余热的装置系统及方法，可以实现对铜渣余热的高效回收利用，解决传统煤燃烧产生的环境污染问题，同时该过程实现了煤气化反应所需热量的供应。并且利用所述方法可直接生产合金钢丸。合金钢丸可作为喷丸使，应用于金属表面加工处理工艺中。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于煤气化反应梯级吸收铜渣余热的装置系统及方法，包括干法粒化装置，气化炉，余热锅炉，其中：

所述干法粒化装置，气化炉，余热锅炉依次连接。

本发明提供一种基于煤气化反应梯级吸收铜渣余热的装置系统及方法，其特征在于它包含以下步骤：

(1)液态铜渣通过转杯粒化技术制成1000～1100℃的球形高温颗粒，颗粒粒径为0.2～2mm，利用铜渣颗粒余热作为步骤(2)，(3)煤气化反应以及余热锅炉的热源。

(2)煤气化反应。在该阶段，煤与水蒸气发生气化反应，气化反应吸收步骤(1)的高温 (1000～1100℃)，铜渣颗粒的热量，生成合成气。化学反应如式[1]所示。在此阶段高温铜渣颗粒温度降至300～500℃。

C+H₂O(g)＝CO(g)+H₂(g) [1]

(3)余热锅炉利用。经过步骤(2)初步降温后的温度约为300～500℃的中温铜渣颗粒通过余热锅炉，将热量传递给液态水。20℃左右的液态水吸收热量变为200～250℃的水蒸气，经此步骤中温铜渣颗粒温度降至100℃以下。