[發明專利]一種利用高爐渣余熱同步資源化生物質及無害化鉻渣的方法

有效

• 申請號: 201610035340.7
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105598132B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 張大磊;郝志鵬;李公偉
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是同步處理鉻渣及生物質并且冷卻高爐渣的方法，在無害化鉻渣、獲得了高品位的能源氣的同時，大大節約了能源，同時。屬于環境保護及低碳技術領域。

背景技術

鉻渣是重鉻酸鹽生產過程中排放的副產物。因其中含有水溶性六價鉻而具有極大的毒性，如果不經過處理而露天堆放，對地下水源、河流或海域會造成不同程度的污染，嚴重的危害人體健康和動植物的生長。

總體來說，目前鉻渣的解毒方法（即將毒性高的六價鉻變為三價鉻）分為濕法解毒和干法解毒兩大類。但都有各自問題。濕法是將通過添加還原劑將鉻渣中Cr⁶⁺在液相還原解毒的方法。但該法試劑消耗大，成本高，目前還難以大規模用于治理鉻渣。干法解毒既是通過高溫還原性氣氛的強還原作用使鉻渣中六價鉻還原為三價鉻達到解毒的目的。傳統的干法治理是用碳做還原劑，再還原性氣氛中加熱至1000℃左右把有毒的Cr⁶⁺還原成無毒的Cr⁶⁺，該法已經大規模應用于鉻渣的治理，有一定經濟效益，但處理過程中伴有二次粉塵污染，且投資成本高，能耗大。

另一方面，我國每年產生大量的生物質，如今大部分生物質沒有有效利用，而進行田間焚燒，形成了霧霾，嚴重影響了大氣環境。生物質熱解利用是一種生物質利用方法，但其產品焦油通常難以利用，還存在設備結焦的問題。申請號2014102110190的專利介紹了一種利用污泥及生物質催化重整裂解制取燃料氣的方法，該方法將生物質焦油轉化為可燃氣的方法，雖然產生了較為易利用的燃料氣，但其CO2含量高，品質差；同時需要1000℃左右高溫，能耗大，利用率較低；此外該法還需要利用較為昂貴的CaO基、Al2O3基催化劑。

此外，我國每年產生大量的高爐渣，液態高爐渣溫度高，溫度1500-1700℃，如果能好好利用，將是寶貴的資源。但目前很少有技術將其中的熱能有效利用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明是一種新型的鉻渣、生物質及液態高爐渣的處理處置方法。通過工藝控制，可以將液態高爐渣有效冷卻并將其熱能有效利用，同時將生物質轉化為高品質能源氣，并將鉻渣中六價鉻高效還原的同時。

本工藝技術方案為：將液態高爐渣加熱并氣化生物質及冷卻水，隨后利用危險廢物鉻渣高溫催化裂解生物質裂解氣，在水蒸汽氣化的條件下較為徹底的將生物質轉化為低分子的高溫能源氣體（H2、CO及CH4等），避免了鉻渣表面的結焦。而同時生物質產生的高溫能源氣體又將鉻渣加熱，同時使鉻渣中六價鉻還原為三價鉻，順便讓低溫鉻渣對能源氣體進行冷卻，而能源氣體中的Cl及CO2被鉻渣中的堿性物質吸收。本工藝在無害化鉻渣的同時，大大節約了能源，同時獲得了高品位的能源氣。

本發明的方法具體包括以下步驟：

（1）溫度1500-1700℃的液態高爐渣由渣罐傾倒至造粒器入口端，經造粒后，從出口端進入回轉反應冷卻裝置入口處，與生物質混合，并將生物質熱解，隨后高爐渣與生物質熱解焦炭輸往回轉反應冷卻裝置出口端，經冷卻水冷卻后排放；冷卻高爐渣的冷卻水與高爐渣的連續輸入質量比為1：(1-8)；生物質與高爐渣的連續輸入質量比為1：(1-8)；

（2）步驟（1）中的冷卻水從回轉反應冷卻裝置出口端加入，噴淋到高爐渣表面受熱轉化為水蒸氣；水蒸氣隨后與高爐渣逆向流動并換熱，輸往回轉反應冷卻裝置入口端與生物質熱解氣混合；混合氣隨后輸往造粒器與高溫高爐渣進行換熱，轉化為800-1400℃的高溫混合氣；

（3）將步驟（2）中的混合氣輸往催化重整爐，爐內負載煅燒后的鉻渣，混合氣體加熱里面的鉻渣在800-1200℃范圍內進行催化重整，生成能源氣體；

（4）步驟（3）中生成的高溫能源氣體隨后輸入內熱式回轉窯窯頭中，與窯尾連續輸送過來的鉻渣進行換熱處理，同時能源氣體將鉻渣中六價鉻還原為三價鉻；高溫能源氣體溫度降低至250℃以下后，從回轉窯窯尾排出，進入冷凝裝置，與冷卻水逆向流動并發生間接換熱，冷凝脫水后收集；換熱后的高溫鉻渣從回轉窯窯頭排出，進入冷卻裝置，使用冷卻水將其冷卻至150℃以下后排放，同時利用所產生的水蒸氣控制冷卻裝置內部氣壓高于室外氣壓0-30kp；連續產生的高溫能源氣體與連續輸入的鉻渣的質量比控制在（1-8）：4；

（5）步驟（4）中換熱后的高溫鉻渣從回轉窯窯頭排出，進入冷卻裝置，使用冷卻水將其冷卻至150℃以下后排放，同時利用所產生的水蒸氣控制冷卻裝置內部氣壓高于室外氣壓0-30kp；

相比傳統的生物質處理方法，本方法有如下優勢：