镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法，该镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置结构较为简单，生产实施和使用操作都较为简便，并且结合其镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法，在采用干法粒化法来更好的保证对镍铁合金的细化粒化效果的同时，还能够对态镍铁合金的余热通过物理法联合化学法的多级回收转化为甲烷水蒸气重整反应的所需资源，能够帮助提高对镍铁合金余热资源的回收利用率，从而有效解决现有技术中熔融镍铁合金的粒化加工难以满足不锈钢冶炼工艺要求、且其余热资源回收利用率低的问题，具有很好的工业应用价值，可以在国内冶金企业推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金工程、环保节能领域，主要涉及冶金过程的节能减排、冶金熔渣的干法粒化，特别涉及一种镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法。
技术介绍
不锈钢生产中需要加入镍铁原料，镍铁入炉时的颗粒越小，越能够缩短炼钢的冶炼时间，但同时为了保证镍铁颗粒能顺利穿过表面渣层，即要求其质量不能太小，因而镍铁合金的颗粒也不能太小，通常粒径在10~40mm为最佳。目前，在镍铁冶金工艺中，国内不论是鼓风炉法、高炉法还是回转窑预还原-电炉熔炼法，在后续熔融镍铁水处理上，大都采用传统的铸铁机铸锭+机械破碎方法。对镍铁产量小、镍铁品位低的冶炼企业，采用铸铁机铸锭方法，生产工艺条件可以基本满足要求。但对于高品位镍铁合金（镍含量大于25%），由于熔点高，硅、碳含量较低，流动性差，会造成铸模消耗大、脱模效果差、设备清理残铁时间长，从而导致铸铁循环周期长，难于满足大规模镍铁生产的需求；同时，由于镍品位高，镍铁刚性强，铸锭毛刺难于清理，产品外观物理质量差，成品率和铸铁回收率都低；最后得到的镍铁碎块尺寸都比较大，其粒径一般在150~200毫米范围内，需要进一步的粉碎加工才能更好的满足不锈钢冶炼工艺要求，这无疑增加了粉碎加工成本和不锈钢冶炼成本。此外，由于镍铁合金的出钢温度比较高（通常为1600~1650℃），采用“铸铁机铸锭+机械破碎”的方法来获得镍铁合金块的过程中，通常直接通过喷水冷却的方式来对镍铁合金锭模降温，这样不仅需要消耗大量的新水资源，在镍铁合金在水冷过程中还容易产生氢气等易爆气体，同时水冷后得到的热水中容易夹杂杂质，易造成传输管道结垢堵塞，这些弊端都限制了其所得的蒸汽、热水直接应用于供暖，导致熔融镍铁合金的水冷余热难以通过供暖的形式加以回收利用。也有一些余热回收方案，通过换热器回收熔融镍铁合金水冷所得蒸汽、热水的余热用于发电，但是其余热发电的能效利用率通常仅能够达到20~25%，余热资源利用率低。因此，面对现有技术中熔融镍铁合金的粒化加工难以直接满足不锈钢冶炼工艺要求、且其余热资源回收利用率低的问题，行业内亟需一种既能够更好的实现熔融镍铁合金的粒化、又能够具备较高余热资源回收利用率的工艺技术。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，其用于实现对液态熔融镍铁合金粒化加工的同时，还能够对态镍铁合金的余热加以多级回收转化为甲烷水蒸气重整反应的所需资源，能够帮助提高对镍铁合金余热资源的回收利用率，用以解决现有技术中熔融镍铁合金的粒化加工难以满足不锈钢冶炼工艺要求、且其余热资源回收利用率低的问题。为实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，包括干法粒化器、重整反应床、渣粒收集器、水循环蒸发冷凝器、水循环热交换器和甲烷分离器；所述干法粒化器的顶部设有镍铁合金液入口和气体出口，干法粒化器内的中部位于镍铁合金液入口的正下方位置处设有离心粒化装置，干法粒化器的底部与所述重整反应床的顶部相贯通连接；重整反应床的底部设有漏斗状的出料口，且重整反应床的下部靠近漏斗状出料口位置处的侧壁上设有甲烷水蒸气进气口；所述渣粒收集器正对设置于重整反应床的出料口下方的出料位置处，所述水循环蒸发冷凝器设置于渣粒收集器的底部并能够与渣粒收集器之间进行热传导，且水循环蒸发冷凝器的水蒸汽出口连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口；所述干法粒化器顶部的气体出口通过依次设置有抽风机和除尘器的气流通道连通至水循环热交换器的气流换热通道入口，由抽风机驱动气流从干法粒化器流向水循环热交换器的气流换热通道；所述水循环热交换器的气流换热通道出口连通至甲烷分离器的进气口，且水循环热交换器的循环水换热蒸汽出口连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口；所述甲烷分离器用于从进入的气体中分离出甲烷，并将分离得到的甲烷和混合尾气分别从其甲烷气体出口和混合尾气出口排出，且甲烷分离器的甲烷气体出口也连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口。上述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置中，作为改进方案，所述干法粒化器内的离心粒化装置由驱动轴竖直向上设置的旋转驱动电机以及安装在旋转驱动电机的驱动轴上的多孔离心转杯构成；所述多孔离心转杯具有一水平设置的杯底以及沿杯底边缘竖直向上延伸的杯壁，多孔离心转杯的开口朝上且正对于干法粒化器的镍铁合金液入口，多孔离心转杯的杯壁上沿周向设有从杯底位置处自下而上排布成若干行的通孔，所述杯壁的厚度为5~10mm，所述通孔的孔径为10~20mm，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为5~10mm，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为6~15mm，且每相邻两行的通孔交错排列。上述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置中，作为改进方案，所述水循环热交换器还用于收集其气流换热通道内水蒸气冷却所凝结的冷凝水并通过冷凝水输出口排出，且水循环热交换器的冷凝水输出口与水循环蒸发冷凝器的循环水集水槽相连通。上述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置中，作为优选方案，所述重整反应床为移动床或流化床。上述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置中，作为优选方案，所述甲烷分离器采用多级变压吸附塔。上述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置中，作为改进方案，所述重整反应床的出料口与渣粒收集器之间设有圆盘给料器，用以进行重整反应床的出料口向渣粒收集器的送料。相应的，本专利技术还提供了镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法；为此，本专利技术采用了如下的技术方案：一种镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法，采用上述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置按如下步骤实施：1）启动运行镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，控制其干法粒化器中离心粒化装置转速为100~300rpm，并通过其甲烷水蒸气进气口向重整反应床内通入甲烷水蒸气，由气流通道上的抽风机带动镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置内的气流循环；2）将1600~1650℃的液态熔融镍铁合金注入干法粒化器顶部的镍铁合金液入口，流入干法粒化器中的离心粒化装置，在离心力作用下被甩出，随后破碎、粒化成熔滴，且飞行中的镍铁合金熔滴在表面张力以及与干法粒化器内上升的气流进行对流换热，凝固成1000~1100℃的镍铁合金颗粒，落入重整反应床中；3）进入重整反应床的镍铁合金颗粒在继续下落以及在重整反应床内堆砌停留的过程中，与重整反应床内上升的气流再次进行对流换热，使得镍铁合金颗粒温度降至700~750℃，然后从重整反应床底部的出料口排放至渣粒收集器加以收集，且在渣粒收集器内的镍铁合金颗粒与水循环蒸发冷凝器进行热交换，使得水循环蒸发冷凝器中的循环水受热蒸发出水蒸气并通过水蒸汽出口将水蒸气输送至重整反应床的甲烷水蒸气进气口，从而进入重整反应床和干法粒化器内参与重整反应；4）在步骤2）~3）的过程中，在气流通道上的抽风机的抽吸作用下，从甲烷水蒸气进气口进入重整反应床的甲烷水蒸气向上流入干法粒化器内，且在重整反应床和干法粒化器内与镍铁合金颗粒直接接触，在受热和镍铁合金作为催化剂的作用下发生重整反应生成一氧化碳和氢气，而后一氧化碳、氢气与未反应完的甲烷水蒸气所组成的混合气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，其特征在于，包括干法粒化器、重整反应床、渣粒收集器、水循环蒸发冷凝器、水循环热交换器和甲烷分离器；所述干法粒化器的顶部设有镍铁合金液入口和气体出口，干法粒化器内的中部位于镍铁合金液入口的正下方位置处设有离心粒化装置，干法粒化器的底部与所述重整反应床的顶部相贯通连接；重整反应床的底部设有漏斗状的出料口，且重整反应床的下部靠近漏斗状出料口位置处的侧壁上设有甲烷水蒸气进气口；所述渣粒收集器正对设置于重整反应床的出料口下方的出料位置处，所述水循环蒸发冷凝器设置于渣粒收集器的底部并能够与渣粒收集器之间进行热传导，且水循环蒸发冷凝器的水蒸汽出口连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口；所述干法粒化器顶部的气体出口通过依次设置有抽风机和除尘器的气流通道连通至水循环热交换器的气流换热通道入口，由抽风机驱动气流从干法粒化器流向水循环热交换器的气流换热通道；所述水循环热交换器的气流换热通道出口连通至甲烷分离器的进气口，且水循环热交换器的循环水换热蒸汽出口连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口；所述甲烷分离器用于从进入的气体中分离出甲烷，并将分离得到的甲烷和混合尾气分别从其甲烷气体出口和混合尾气出口排出，且甲烷分离器的甲烷气体出口也连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口。...

【技术特征摘要】
1.一种镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，其特征在于，包括干法粒化器、重整反应床、渣粒收集器、水循环蒸发冷凝器、水循环热交换器和甲烷分离器；所述干法粒化器的顶部设有镍铁合金液入口和气体出口，干法粒化器内的中部位于镍铁合金液入口的正下方位置处设有离心粒化装置，干法粒化器的底部与所述重整反应床的顶部相贯通连接；重整反应床的底部设有漏斗状的出料口，且重整反应床的下部靠近漏斗状出料口位置处的侧壁上设有甲烷水蒸气进气口；所述渣粒收集器正对设置于重整反应床的出料口下方的出料位置处，所述水循环蒸发冷凝器设置于渣粒收集器的底部并能够与渣粒收集器之间进行热传导，且水循环蒸发冷凝器的水蒸汽出口连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口；所述干法粒化器顶部的气体出口通过依次设置有抽风机和除尘器的气流通道连通至水循环热交换器的气流换热通道入口，由抽风机驱动气流从干法粒化器流向水循环热交换器的气流换热通道；所述水循环热交换器的气流换热通道出口连通至甲烷分离器的进气口，且水循环热交换器的循环水换热蒸汽出口连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口；所述甲烷分离器用于从进入的气体中分离出甲烷，并将分离得到的甲烷和混合尾气分别从其甲烷气体出口和混合尾气出口排出，且甲烷分离器的甲烷气体出口也连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口。2.根据权利要求1所述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，其特征在于，所述干法粒化器内的离心粒化装置由驱动轴竖直向上设置的旋转驱动电机以及安装在旋转驱动电机的驱动轴上的多孔离心转杯构成；所述多孔离心转杯具有一水平设置的杯底以及沿杯底边缘竖直向上延伸的杯壁，多孔离心转杯的开口朝上且正对于干法粒化器的镍铁合金液入口，多孔离心转杯的杯壁上沿周向设有从杯底位置处自下而上排布成若干行的通孔，所述杯壁的厚度为5~10mm，所述通孔的孔径为10~20mm，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为5~10mm，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为6~15mm，且每相邻两行的通孔交错排列。3.根据权利要求1所述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，其特征在于，所述水循环热交换器还用于收集其气流换热通道内水蒸气冷却所凝结的冷凝水并通过冷凝水输出口排出，且水循环热交换器的冷凝水输出口与水循环蒸发冷凝器的循环水集水槽相连通。4.根据权利要求1所述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，其特征在于，所述重整反应床为移动床或流化床。5.根据权利要求1所述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，其特征在于，所述甲烷分离器采用多级变压吸附塔。6.根据权利要求1所述的镍铁合...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕学伟，邱杰，张颖异，吕学明，王伦伟，贺文超，党杰，白晨光，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50