液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法
【专利摘要】本发明提供了一种液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法，该液态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，并且结合其液态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液态合金的细化粒化效果的同时，还能够对态液态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，能够帮助提高对液态合金余热资源的回收利用率，从而有效解决现有技术中液态合金的粒化加工难以满足后续合金冶炼工艺要求、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。
【专利说明】
液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法
技术领域
[0001]本发明涉及冶金工程、环保节能领域，主要涉及冶金过程的节能减排、液态合金的干法粒化，特别涉及一种液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法。
【背景技术】
[0002]上世纪八十年代，炼钢技术A0D、V0D以及RH等的出现致使冶金工作者对合金厂提出了供应具有一定粒度的合金颗粒(一般为10?40 mm)，而合金生产者们希望达到的共同目标是:提高生产效率，避免耗时的铸造和破碎的作业;最大限度的减少碎石的产生和高成本合金产品的损失;创建一种单一和洁净的合金产品，以满足洁净钢的要求;得到一种容易搬运、运输、融入到冶金过程的合金产品；定义一个可重复、自动化、安全、环保的过程;最大限度的降低新建的步伐以改进现有的合金工厂。
[0003]然而，目前国内生产年产量超过1000万吨的脆性粒状铁合金普遍还是采用传统的模铸+机械破碎以及人工破碎的方法来获得所需的粒度，这种方法存在以下几方面的问题:首先，破碎的粉化率很高，重新处理这些细小的粉末会增加成本;其次，合金的成分偏析较大，比如硅铁合金模铸后破碎得到的团块颗粒，其上下部之间的硅元素含量之差可达20%以上;再者是某些硬度大、韧性高的合金很难破碎，比如中低碳铬铁、镍铁等;最后就是破碎的噪音大，产生的粉尘污染严重。计算结果表明，通过模铸+破碎的方法来生产粒状铁合金可造成30%以上的损坏率;造成的经济损失可达200?250元/吨，若按照2014年我国铁合金总产量3786.25万吨来算，造成的直接经济损失高达76?95亿元，因此，在这样的情况下，就出现了铁合金直接粒化技术。
[0004]发展至今，对于铁合金直接粒化技术能广泛工业化应用的主要是Blobulator工艺和GRANSH0T工艺，虽然这两种工艺的粒化效率高，合金损失少，且得到的合金颗粒粒径一般都在20?70 mm范围，但二者存在的共同问题如下:
(I)都是直接通过水冷却的方式来冷却金属熔滴，需要消耗大量的新水资源。
[0005](2)粒化硅铁类液态合金时，容易发生粉化现象，导致粒化产品中细小粉尘过多，难以直接满足后续的合金冶炼工艺要求；导致粉化现象的原因主要包括两方面:一方面是由相变引起，通过硅铁相图可知，硅铁凝固过程中会析出ξ相(勒贝奥依特体)，ξ相冷却时会共析生成FeSi2和Si，导致体积膨胀，产生粉化现象，这可通过过冷来限制，若采用以上两种工艺粒化硅铁合金，粒化后立刻水冷，后续也对合金颗粒进行了干燥，但残余的水分依然还有2%左右，这就为粉化提供了便利;另一方面，硅铁合金中的某些杂质元素也会导致粉化现象，比如当硅铁合金中的P>0.02%、Α1 <0.5%时，会发生反应:2Α1Ρ+3Η2θ—Α?2θ3+2ΡΗ3，也即导致了粉化，而且产生的PH3、AsH3等属于有毒气体，对人体有害。
[0006](3)水作为冷却剂与金属流交换热后得到的是低热值的水蒸气和水，这样的热源是很难回收的，虽然可以通过换热器回收蒸汽、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%，余热资源利用率很低。
[0007]因此，面对现有技术中液态合金的粒化加工难以直接满足后续合金冶炼工艺要求、且其余热资源回收利用率低的问题，行业内急需一种既能够更好的实现液态合金的粒化、又能够具备较高余热资源回收利用率的工艺技术。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，其用于实现液态合金粒化加工的同时，还能够对态液态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，能够帮助提高对液态合金余热资源的回收利用率，用以解决现有技术中液态合金的粒化加工难以满足后续合金冶炼工艺要求、且其余热资源回收利用率低的问题。
[0009]为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案:
一种液态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、对流换热床、渣粒收集器、重整催化反应器、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液态合金入口和气体出口，干法粒化器内的中部位于液态合金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对流换热床的顶部相贯通连接;对流换热床的底部设有漏斗状的出料口，且对流换热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对流换热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对流换热床的甲烷水蒸气进气口；
所述重整催化反应器内填充有甲烷水蒸气重整反应催化剂，干法粒化器顶部的气体出口连通至重整催化反应器的进气口，重整催化反应器的出气口通过设置有抽风机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重整催化反应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对流换热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对流换热床的甲烷水蒸气进气口。
[0010]上述的液态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液态合金入口，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?20mm，所述通孔的孔径为1?40mm，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为5?20mm，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为6?30mm，且每相邻两行的通孔交错排列。
[0011]上述的液态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。
[0012]上述的液态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，所述对流换热床为移动床或流化床。
[0013]上述的液态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。
[0014]上述的液态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，所述对流换热床的出料口与渣粒收集器之间设有圆盘给料器，用以进行对流换热床的出料口向渣粒收集器的送料。
[0015]相应地，本发明还提供了液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法；为此，本发明采用了如下的技术方案:
一种液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法，采用上述的液态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)启动运行液态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对流换热床内通入甲烷水蒸气，由气流通道上的抽风机带动液态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)将液态合金注入干法粒化器顶部的液态合金入口，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，且飞行中的液态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，凝固成合金颗粒，落入对流换热床中；
3)进入对流换热床的合金颗粒在继续下落以及在对流换热床内堆砌停留的过程中，与对流换热床内上升的气流再次进行对流换热，使得合金颗粒降温，然后从对流换热床底部的出料口排放至渣粒收集器加以收集，且在渣粒收集器的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对流换热床的甲烷水蒸气进气口，从而进入对流换热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对流换热床的甲烷水蒸气向上流入干法粒化器内，且在对流换热床和干法粒化器内与合金颗粒接触换热升温，而后从干法粒化器顶部的气体出口流入重整催化反应器，使得受热的甲烷水蒸气在甲烷水蒸气重整反应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体通过气流通道进入水循环热交换器的气流换热通道内进行换热，混合气体中的水蒸气在水循环热交换器的气流换热通道内被冷凝分离，同时使得水循环热交换器的循环水受热蒸发出水蒸气并通过循环水换热蒸汽出口将水蒸气输送至对流换热床的甲烷水蒸气进气口，从而进入对流换热床和干法粒化器内参与重整反应;去除水蒸气的混合气体再通过水循环热交换器的气流换热通道出口流入至甲烷分离器，使得去除水蒸气的混合气体中的甲烷在甲烷分离器中被分离后从甲烷气体出口排出，然后通过对流换热床的甲烷水蒸气进气口重新回到对流换热床和干法粒化器内参与重整反应，而去除水蒸气的混合气体中的一氧化碳、氢气在甲烷分离器中与甲烷分离后从混合尾气出口排出。
[0016]相比于现有技术，本发明具有如下有益效果:
1、本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法，采用了干法粒化法来更好的保证对液态合金的细化粒化效果，且在此基础上还采用了对液态合金余热资源的物理法与化学法联合的三级回收，使得液态合金的余热资源被用以作为甲烷水蒸气重整反应的热能供应和化学能供应，而液态合金通过物理传热给重整反应后所得混合气体的热能以及合金传热后自身的余热，则通过两个不同阶段被用于转化产生水蒸气并返回参与重整反应，从而大幅减少向对流换热床内通入新水蒸气的供应量，达到了减少甲烷水蒸气重整反应所需水蒸气资源的生产成本的目的，有效提高了对液态合金余热资源的回收效率和利用率。
[0017]2、利用本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法，从液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置的甲烷分离器混合尾气出口所排出的混合尾气中的主要成分是一氧化碳、氢气的混合气体(即水煤气)，其中不但不含有工业垃圾气体，避免了额外的工业垃圾处理成本，而且水煤气还是一种较为常用的工业燃料和制氢原料，是非常具有工业应用价值的工业产品，进一步的体现了本发明方案对于液态合金余热资源的优化利用。
[0018]3、本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法可以用于对AlMg系合金、AlSi系合金、CaSi系合金、MnSi系合金、FeSi系合金、FeMn系合金、FeCr系合金、FeNi系合金、FeV系合金、FeMo系合金、FeW系合金、FeTi系合金等液态合金的粒化加工，应用领域非常广泛。
[0019]4、本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法，不仅仅可以用于实现甲烷水蒸气的重整，也能够用于实现丙烷等烷烃类轻质碳氢化合物与水蒸气的重整。
[0020]5、本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置中，还能够通过对其干法粒化器中离心粒化装置的结构改进，多孔离心转杯来粒化液态合金，大大提高了离心粒化装置对旋转能的利用能效，进而有助于提高粒化处理效率。
[0021]6、本发明的液态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，并且结合其液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法，在实现对液态合金粒化加工的同时，还能够对态液态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，能够帮助提高对液态合金余热资源的回收利用率，从而有效解决现有技术中液态合金的粒化加工难以满足后续合金冶炼工艺要求、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。
【附图说明】
[0022]图1为本发明液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置的一种优选实施结构示意图。
[0023]图2为本发明液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置中离心粒化装置优化方案的多孔离心转杯具体实施结构的剖视结构示意图。
[0024]图3为本发明实施例三中所得的冷却渣粒图。
【具体实施方式】
[0025]针对于现有技术中液态合金的粒化加工难以满足后续合金冶炼工艺要求、且其余热资源回收利用率低的问题，需要同时从粒化工艺、余热回收两方面入手加以解决。与“铸铁机铸锭+机械破碎”的熔融合金粒化方法相比，干法粒化法是借助离心力将熔融合金甩出，使得甩出的合金熔滴与对流气体换热后冷却固化为颗粒，实现粒化，根据熔融合金的表面张力和粘滞力，通过恰当的控制干法粒化器中离心粒化装置的转速，则容易得到50mm以下粒径的粒化产品，并且不会发生粉化现象，避免了粉化对粒化产品的影响，对于液态合金的粒化加工而言，这样的粒化粒度条件已能够较好的满足后续合金冶炼工艺的要求。但是，如何提升液态合金干法粒化过程中的余热回收效率又是一项新的技术难题，因为如果仅仅通过对流气体与液态合金进行物理换热后利用气体所吸收的余热进行发电方式，依然存在余热发电能效有限、余热资源回收利用率较低的问题，所以必须考虑对余热资源采取物理法回收联合化学法回收的方式，才能提高余热资源回收利用率，同时，所联合的余热化学法回收方案还需要避免对合金颗粒产品的污染，并且，作为更高一层面的技术要求，余热化学法回收方案自身所得的产物，最好不要含有工业垃圾，以避免因增加对所得工业垃圾的处理成本而导致余热回收方案的整体成本增加，甚至余热化学法回收方案自身所得产物最好能够作为具有工业应用价值的工业产品，这样才能够使得液态合金余热资源回收的利用价值得以尽可能的最大化。
[0026]基于上述的技术思路，为了更好的解决现有技术中液态合金的粒化加工难以满足后续合金冶炼工艺要求、且其余热资源回收利用率低的问题，本发明提供了一种液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，以及利用该装置进行液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收处理的方法，在实现对液态合金粒化加工的同时，还能够对态液态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，实现了对余热资源的物理法与化学法的联合回收，从而帮助提高对液态合金余热资源的回收利用率，并且余热化学法回收方案所得产物是水煤气(主要成分是一氧化碳和氢气)，是具有工业应用价值的工业产品且不含工业垃圾产物。
[0027]下面对本发明的技术方案进行更详细的说明。
[0028]如图1所示，本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置主要由干法粒化器10、对流换热床20、渣粒收集器30、重整催化反应器80、水循环蒸发冷凝器40、水循环热交换器50和甲烷分离器60几部分构成。其中，干法粒化器10的顶部设有液态合金入口 11和气体出口 12，干法粒化器10内的中部位于液态合金入口的正下方位置处设有离心粒化装置70，干法粒化器10的底部与所述对流换热床20的顶部相贯通连接;对流换热床20的底部设有漏斗状的出料口 21，且对流换热床20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 22，在这里，甲烷水蒸气进气口可以仅设置有一个，也可以设置有多个，且每个甲烷水蒸气进气口用于通入甲烷水蒸气、甲烷气体或者水蒸气;渣粒收集器30则正对设置于对流换热床的出料口 21下方的出料位置处，而水循环蒸发冷凝器40设置于渣粒收集器30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40的水蒸汽出口 41连通至对流换热床20的甲烷水蒸气进气口 22。重整催化反应器80内填充有甲烷水蒸气重整反应催化剂，干法粒化器10顶部的气体出口 12连通至重整催化反应器80的进气口，重整催化反应器80的出气口通过设置有抽风机13的气流通道连通至水循环热交换器50的气流换热通道入口，由抽风机13驱动气流从重整催化反应器80流向水循环热交换器50的气流换热通道;水循环热交换器50的气流换热通道出口连通至甲烷分离器60的进气口，且水循环热交换器50的循环水换热蒸汽出口 51连通至对流换热床20的甲烷水蒸气进气口 22;甲烷分离器60则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 61和混合尾气出口 62排出，且甲烷分离器的甲烷气体出口 61也连通至对流换热床的甲烷水蒸气进气口 22。
[0029]对于具体实施而言，在本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置中，根据液态合金的表面张力和粘滞力，通过恰当的控制干法粒化器中离心粒化装置的转速，较容易得到50mm以下粒径的液态合金粒化产品，同时避免了粉化对粒化产品的影响，能够较好的满足后续合金冶炼工艺的要求。但为了更好的保证对液态合金的粒化效果，干法粒化器内的离心粒化装置可以采用优化的结构设计，该优化结构设计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；如图2所示，所述多孔离心转杯71具有一水平设置的杯底71a以及沿杯底边缘竖直向上延伸的杯壁71b，多孔离心转杯71的开口朝上且正对于干法粒化器的液态合金入口，多孔离心转杯的杯壁71b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71c，所述杯壁的厚度为5?20_，所述通孔的孔径为10?40mm，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为5?20mm，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为6?30mm，且每相邻两行的通孔交错排列。该优化结构的离心粒化装置采用了独特结构设计的多孔离心转杯，多孔离心转杯的杯壁沿杯底边缘竖直向上延伸，且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，从而在离心粒化的过程中，进入多孔离心转杯的液态合金难以从杯壁的上边缘甩出，而是在旋转离心力作用下被迫从杯壁上的通孔中挤涌而出，形成直径与通孔孔径相当的熔渣液线，并随后破碎、粒化成熔滴，从而大幅减少了块渣和渣棉的产生；多孔离心转杯的杯壁上通孔的孔径为10?40mm，被甩出的液态合金熔滴大小受到通孔孔径的限制，因此使得液态合金熔滴冷却后得到的冷却粒化粒径也主要分布在10?40mm的区间(能够保证粒度在转杯通孔的孔径尺寸X?(X+10)mm的合金颗粒质量百分比占到80?90%)，无需再次进行粉碎处理便能够直接用于不锈钢冶炼生产;并且，由于多孔离心转杯杯壁上的通孔从杯底位置处自下而上设置有多层，在离心粒化过程中，无论多孔离心转杯内液态合金的蓄积量较少或较多时，都能够很好的使得液态合金从杯壁上不同高度的通孔涌出而得以粒化，从而使得多孔离心转杯能够很好的适应不同液态合金进料流量的变化，减小了设备对液态合金进料流量的限制，同时也使得旋转粒化过程中多孔离心转杯的旋转能能够得到充分的利用，让离心粒化装置能够以更高的转速运行，以提高粒化处理效率;此外，多孔离心转杯杯壁的厚度为5?20mm，因为杯壁厚度不宜过大，否则杯壁上通孔的轴向长度过长容易导致熔渣在通孔中粘附，进而易使得通孔堵塞，造成通孔利用率下降；而多孔离心转杯杯壁上的通孔之间，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为5?20mm，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为6?30mm，且每相邻两行的通孔交错排列，这样是保证多孔离心转杯上通孔的分布情况不会过于密集而致使从不同通孔涌出的熔渣液线或熔滴因距离过近而重新相互结团，影响粒化效果，也保证通孔的分布情况不会过于稀疏而导致多孔离心转杯杯壁上通孔数量较少造成转杯内蓄积的熔渣无法快速排出。由此可见，具有该优化设计的多孔离心转杯的离心粒化装置结构能够更好的保证对液态合金的粒化效果，并且通过多孔离心转杯来粒化液态合金，能够大大提高离心粒化装置对旋转能的利用能效，进而有助于提尚粒化处理效率。
[0030]此外，在本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置的具体实施中，用以进行甲烷水蒸气重整反应的对流换热床可以采用移动床或流化床，避免了因完全重新设计对流换热床而增加装置制造成本。而甲烷分离器主要是用于将重整反应生成的一氧化碳、氢气与未反应完的甲烷水蒸气所组成的混合气体中的甲烷与其它气体相分离，可以采用多级变压吸附塔得以实现，其具体的甲烷分离实施方法属于现有技术，不是本发明的技术创新点，在此不再多加叙述。
[0031]采用本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置实施液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收的方法，具体实施步骤如下:
1)启动运行液态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对流换热床内通入甲烷水蒸气，由气流通道上的抽风机带动液态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)将液态合金注入干法粒化器顶部的液态合金入口，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，且飞行中的液态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，凝固成合金颗粒，落入对流换热床中；
3)进入对流换热床的合金颗粒在继续下落以及在对流换热床内堆砌停留的过程中，与对流换热床内上升的气流再次进行对流换热，使得合金颗粒降温，然后从对流换热床底部的出料口排放至渣粒收集器加以收集，且在渣粒收集器的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对流换热床的甲烷水蒸气进气口，从而进入对流换热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对流换热床的甲烷水蒸气向上流入干法粒化器内，且在对流换热床和干法粒化器内与合金颗粒接触换热升温，而后从干法粒化器顶部的气体出口流入重整催化反应器，使得受热的甲烷水蒸气在甲烷水蒸气重整反应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体通过气流通道进入水循环热交换器的气流换热通道内进行换热，混合气体中的水蒸气在水循环热交换器的气流换热通道内被冷凝分离，同时使得水循环热交换器的循环水受热蒸发出水蒸气并通过循环水换热蒸汽出口将水蒸气输送至对流换热床的甲烷水蒸气进气口，从而进入对流换热床和干法粒化器内参与重整反应;去除水蒸气的混合气体再通过水循环热交换器的气流换热通道出口流入至甲烷分离器，使得去除水蒸气的混合气体中的甲烷在甲烷分离器中被分离后从甲烷气体出口排出，然后通过对流换热床的甲烷水蒸气进气口重新回到对流换热床和干法粒化器内参与重整反应，而去除水蒸气的混合气体中的一氧化碳、氢气在甲烷分离器中与甲烷分离后从混合尾气出口排出。
[0032]通过本发明上述的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置及其液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法可以看到，本发明采用了干法粒化法来更好的保证对液态合金的细化粒化效果，且控制干法粒化器中离心粒化装置转速为1 O?300rpm，原因在于，根据液态合金的表面张力和粘滞力分析，在100?300rpm的转速条件下能够较好的控制液态合金粒化粒径主要分布在50mm以下，并且，如果结合上述优化结构的离心粒化装置，可以通过设计杯壁上通孔的孔径更好的控制对液态合金的粒化粒径，能够保证粒度在转杯通孔的孔径尺寸X?(X+10)mm的合金颗粒质量百分比占到80?90%，使得所得合金颗粒粒度能够更好的满足后续合金冶炼工艺的要求。同时，在对液态合金进行干法粒化的条件下，还对液态合金的余热资源进行了物理法与化学法联合的三级回收。其中，第一级余热回收是在对流换热床、干法粒化器和重整催化反应器内联合进行，从甲烷水蒸气进气口进入的甲烷水蒸气在对流换热床和干法粒化器内与液态合金直接接触，通过物理传热而受热，能够达到甲烷水蒸气重整反应所需的温度条件(750°C以上)，该过程也使得注入干法粒化器的液态合金被降温粒化为合金颗粒后进一步的被吸热降温，而后通过对流换热床底部的出料口排放至渣粒收集器，而受热后的甲烷水蒸气由于抽风机的抽吸作用流入重整催化反应器，在甲烷水蒸气重整反应催化剂的催化作用下发生重整反应，使得甲烷与水蒸气发生强吸热的重整反应生成一氧化碳和氢气:CH4+H20—⑶+ 3?，Δ H=205.7kJ/mol;在此过程中，液态合金的余热被用以作为甲烷水蒸气重整反应的化学热能，而余热则转化为反应后所得的混合气体(主要成分是一氧化碳、氢气以及未反应完的甲烷水蒸气)的大量气体显热。而作为第二级余热回收，在气流通道上的抽风机的抽吸作用下，在整个液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置中，会形成从对流换热床到干法粒化器、再到重整催化反应器、再到水循环热交换器、再到甲烷分离器、又回到对流换热床的循环气流，从而促使在重整催化反应器内经过重整反应后具有大量显热的混合气体(主要成分是一氧化碳、氢气以及未反应完的甲烷水蒸气)通过气流通道进入水循环热交换器的气流换热通道内，与水循环热交换器的循环水换热通道内的循环水进行换热，该过程中，混合气体中的水蒸气在水循环热交换器的气流换热通道内被冷凝分离，同时使得水循环热交换器的循环水受热蒸发出水蒸气并通过循环水换热蒸汽出口将水蒸气输送至对流换热床的甲烷水蒸气进气口，作为进入对流换热床和干法粒化器内参与重整反应的水蒸气资源，并且由于混合气体的温度高、所含显热量大，因此能够通过水循环热交换器换热产生大量的水蒸气供应于重整反应。第三级余热回收是在渣粒收集器与水循环蒸发冷凝器之间进行，由于渣粒收集器所收集到的合金颗粒仍具有较高温度，故通过水循环蒸发冷凝器进一步回收渣粒收集器内合金颗粒的余热，而水循环蒸发冷凝器吸热产生的水蒸气通过其水蒸汽出口将输送至对流换热床的甲烷水蒸气进气口，也作为进入对流换热床和干法粒化器内参与重整反应的水蒸气资源。由此可以看到，通过上述物理法与化学法相联合的三级余热回收，液态合金的余热资源被用以作为甲烷水蒸气重整反应的热能供应和化学能供应，而液态合金通过物理传热给重整反应后所得混合气体的热能以及合金传热后自身的余热，则通过两个不同阶段被用于转化产生水蒸气并返回参与重整反应，从而大幅减少向对流换热床内通入新水蒸气的供应量，达到了减少甲烷水蒸气重整反应所需水蒸气资源的生产成本的目的，有效提高了对液态合金余热资源的回收效率和利用率。不仅如此，经过上述处理后，从液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置的甲烷分离器混合尾气出口所排出的混合尾气中的主要成分是一氧化碳、氢气的混合气体(即水煤气)，其中不但不含有工业垃圾气体，避免了额外的工业垃圾处理成本，而且水煤气还是一种较为常用的工业燃料和制氢原料，是非常具有工业应用价值的工业产品，进一步的体现了本发明方案对于液态合金余热资源的优化利用。并且本发明的方案可以用于对AlMg系合金、AlSi系合金、CaSi系合金、MnSi系合金、FeSi系合金、FeMn系合金、FeCr系合金、FeNi系合金、FeV系合金、FeMo系合金、FeW系合金、FeTi系合金等液态合金的粒化加工，应用领域非常广泛。此外，本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法，不仅仅可以用于实现甲烷水蒸气的重整，也能够用于实现丙烷等烷烃类轻质碳氢化合物与水蒸气的重整，且具有相似的技术原理和效果。
[0033]基于本发明液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置的技术原理，作为进一步的改进方案，如图1所示，装置中的水循环热交换器50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52排出，且水循环热交换器的冷凝水输出口 52与水循环蒸发冷凝器40的循环水集水槽42相连通;这样以来，水循环热交换器的气流换热通道内的混合气体通过热交换所凝结的冷凝水则会被收集输送至水循环蒸发冷凝器的循环水集水槽，使得这些冷凝水在水循环蒸发冷凝器中被用以与渣粒收集器换热蒸发为水蒸气，进而被再次输送回到对流换热床和干法粒化器内参与重整反应，实现对冷凝水及其冷量资源的循环利用。而作为本发明液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置另一方面的改进方案，如图1所示，装置中对流换热床20的出料口 21与渣粒收集器30之间还可以增设有圆盘给料器90，用以进行对流换热床的出料口向渣粒收集器的送料布料处理；这样以来，可以通过圆盘给料器，使得从对流换热床的出料口落入渣粒收集器的渣粒在渣粒收集器中铺设更加均匀，避免了渣粒收集器内的渣粒在对流换热床出料口下方位置的集中堆砌而导致散热不均，从而更有利于渣粒收集器中的渣粒与水循环蒸发冷凝器之间的热传导，能够更好的保证合金颗粒在渣粒收集器中与水循环蒸发冷凝器的换热效率。上述两方面的改进方案，通过不同侧面的结构改进，使得本发明的液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置能够具备更好的余热回收利用效率。
[0034]此外需要说明的是，在本发明技术方案中所涉及的甲烷水蒸气重整反应，已经是一项应用较为成熟的技术，因此其反应所需通入的甲烷、水蒸气的用量比例，以及甲烷水蒸气重整反应催化剂的具体选择，是本领域技术人员能够根据其技术知识进行掌握的，加之本发明技术方案中还涉及将液态合金余热利用于产生水蒸气资源供应于重整反应，因此在实际操作中，本领域技术人员可以根据液态合金余热产出水蒸气的供应量，适当调整额外通入甲烷、水蒸气供应于重整反应的用量比例，来满足实际加工操作需求。
[0035]下面再结合实施例对本发明的技术方案及其效果作进一步的说明。应该理解的是，这些实施方式仅仅是用于进一步说明本发明的实施方案，而不是用于限制本发明。
[0036]实施例一:液态镁铝合金干法粒化及余热回收。
[0037]采用本发明液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置对液态镁铝合金进行粒化和余热回收操作，且干法粒化器中采用本发明提出的优化结构的离心粒化装置。启动运行液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，并通过其甲烷水蒸气进气口向对流换热床内通入甲烷水蒸气，由气流通道上的抽风机带动液态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;然后将800?900°C的液态镁铝合金注入干法粒化器顶部的液态合金入口，流入干法粒化器中的离心粒化装置，所用离心粒化装置采用本发明提出的优化结构，其多孔离心转杯的直径为55 mm，高度为135 mm，杯壁厚度为20mm，杯壁上通孔的孔径为40mm，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为20mm，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为30mm，控制离心粒化装置转速为lOOrpm，流入离心粒化装置的液态镁铝合金在离心力作用下被甩出，随后破碎、粒化成熔滴，且飞行中的液态镁铝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，凝固成镁铝合金颗粒，落入对流换热床中堆砌一段时间后从对流换热床底部漏斗状的出料口排放至渣粒收集器加以收集，该过程中镁铝合金颗粒对流换热床内上升的气流再次进行对流换热，使得镁铝合金颗粒温度降至500°C左右，因此在渣粒收集器内的镁铝合金颗粒再与水循环蒸发冷凝器进行热交换，将其剩余显热转化为重整反应所需的水蒸气;而在上述的过程中，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对流换热床的甲烷水蒸气向上流入干法粒化器内，且在对流换热床和干法粒化器内与镁铝合金颗粒接触换热升温，而后从干法粒化器顶部的气体出口流入重整催化反应器，使得受热的甲烷水蒸气在甲烷水蒸气重整反应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体通过气流通道进入水循环热交换器的气流换热通道内进行换热，混合气体中的水蒸气在水循环热交换器的气流换热通道内被冷凝分离，同时使得水循环热交换器的循环水受热蒸发出水蒸气，从而将混合气体的显热转化为重整反应所需的水蒸气，而去除水蒸气的混合气体(主要成分为CH4、C0和H2)再通过水循环热交换器的气流换热通道出口流入至甲烷分离器，使得其中的甲烷被分离后从甲烷气体出口排出，而后与利用余热生成的水蒸气又一同流回对流换热床和干法粒化器内继续冷却镁铝合金颗粒并参与重整反应，而去除水蒸气的混合气体中的一氧化碳、氢气在甲烷分离器中与甲烷分离后从混合尾气出口排出，进而可以通过混合尾气出口对一氧化碳、氢气的混合气体(水煤气)加以收集和利用，例如用以作为燃料能源或制氢原料等。本实施例对液态镁铝合金粒化处理所得的镁铝合金颗粒中，粒径为40~50mm的合金颗粒质量百分比占到83.6%。
[0038]实施例二:液态硅铁合金干法粒化及余热回收。
[0039]采用本发明液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置对液态硅铁合金进行粒化和余热回收操作，且干法粒化器中采用本发明提出的优化结构的离心粒化装置。启动运行液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，并通过其甲烷水蒸气进气口向对流换热床内通入甲烷水蒸气，由气流通道上的抽风机带动液态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;然后将1450°C左右的液态硅铁合金注入干法粒化器顶部的液态合金入口，流入干法粒化器中的离心粒化装置，所用离心粒化装置采用本发明提出的优化结构，其多孔离心转杯的直径为55 mm，高度为135 mm，杯壁厚度为10mm，杯壁上通孔的孔径为20mm，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为10mm，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为15mm，控制离心粒化装置转速为200rpm，流入离心粒化装置的液态硅铁合金在离心力作用下被甩出，随后破碎、粒化成熔滴，且飞行中的液态硅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，凝固成硅铁合金颗粒，落入对流换热床中堆砌一段时间后从对流换热床底部漏斗状的出料口排放至渣粒收集器加以收集，该过程中硅铁合金颗粒对流换热床内上升的气流再次进行对流换热，使得硅铁合金颗粒温度降至800°C左右，因此在渣粒收集器内的硅铁合金颗粒再与水循环蒸发冷凝器进行热交换，将其剩余显热转化为重整反应所需的水蒸气;而在上述的过程中，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对流换热床的甲烷水蒸气向上流入干法粒化器内，且在对流换热床和干法粒化器内与硅铁合金颗粒接触换热升温，而后从干法粒化器顶部的气体出口流入重整催化反应器，使得受热的甲烷水蒸气在甲烷水蒸气重整反应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体通过气流通道进入水循环热交换器的气流换热通道内进行换热，混合气体中的水蒸气在水循环热交换器的气流换热通道内被冷凝分离，同时使得水循环热交换器的循环水受热蒸发出水蒸气，从而将混合气体的显热转化为重整反应所需的水蒸气，而去除水蒸气的混合气体(主要成分为CH4、C0和H2)再通过水循环热交换器的气流换热通道出口流入至甲烷分离器，使得其中的甲烷被分离后从甲烷气体出口排出，而后与利用余热生成的水蒸气又一同流回对流换热床和干法粒化器内继续冷却硅铁合金颗粒并参与重整反应，而去除水蒸气的混合气体中的一氧化碳、氢气在甲烷分离器中与甲烷分离后从混合尾气出口排出，进而可以通过混合尾气出口对一氧化碳、氢气的混合气体(水煤气)加以收集和利用，例如用以作为燃料能源或制氢原料等。本实施例对液态硅铁合金粒化处理所得的硅铁合金颗粒中，粒径为20~30mm的合金颗粒质量百分比占到84.8%。
[0040]实施例三:液态钒铁合金干法粒化及余热回收。
[0041]采用本发明液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置对液态钒铁合金进行粒化和余热回收操作，且干法粒化器中采用本发明提出的优化结构的离心粒化装置。启动运行液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，并通过其甲烷水蒸气进气口向对流换热床内通入甲烷水蒸气，由气流通道上的抽风机带动液态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;然后将1750°C左右的液态钒铁合金注入干法粒化器顶部的液态合金入口，流入干法粒化器中的离心粒化装置，所用离心粒化装置采用本发明提出的优化结构，其多孔离心转杯的直径为55 mm，高度为135 mm，杯壁厚度为5mm，杯壁上通孔的孔径为10_，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为5_，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为6mm，控制离心粒化装置转速为300rpm，流入离心粒化装置的液态钒铁合金在离心力作用下被甩出，随后破碎、粒化成熔滴，且飞行中的液态钒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，凝固成钒铁合金颗粒，落入对流换热床中堆砌一段时间后从对流换热床底部漏斗状的出料口排放至渣粒收集器加以收集，该过程中钒铁合金颗粒对流换热床内上升的气流再次进行对流换热，使得钒铁合金颗粒温度降至1100°C左右，因此在渣粒收集器内的钒铁合金颗粒再与水循环蒸发冷凝器进行热交换，将其剩余显热转化为重整反应所需的水蒸气;而在上述的过程中，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对流换热床的甲烷水蒸气向上流入干法粒化器内，且在对流换热床和干法粒化器内与钒铁合金颗粒接触换热升温，而后从干法粒化器顶部的气体出口流入重整催化反应器，使得受热的甲烷水蒸气在甲烷水蒸气重整反应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体通过气流通道进入水循环热交换器的气流换热通道内进行换热，混合气体中的水蒸气在水循环热交换器的气流换热通道内被冷凝分离，同时使得水循环热交换器的循环水受热蒸发出水蒸气，从而将混合气体的显热转化为重整反应所需的水蒸气，而去除水蒸气的混合气体(主要成分为CH4、C0和H2)再通过水循环热交换器的气流换热通道出口流入至甲烷分离器，使得其中的甲烷被分离后从甲烷气体出口排出，而后与利用余热生成的水蒸气又一同流回对流换热床和干法粒化器内继续冷却钒铁合金颗粒并参与重整反应，而去除水蒸气的混合气体中的一氧化碳、氢气在甲烷分离器中与甲烷分离后从混合尾气出口排出，进而可以通过混合尾气出口对一氧化碳、氢气的混合气体(水煤气)加以收集和利用，例如用以作为燃料能源或制氢原料等。本实施例对液态钒铁合金粒化处理所得的钒铁合金颗粒中，粒径为10?20mm的合金颗粒质量百分比占到87.2%。
[0042]图3所示为实施例三中粒化所得到的冷却渣粒。通过图3所示的冷却渣粒情况，可以看到，采用本发明液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置即方法得到的冷却渣粒，其玻璃化程度很高，并且其渣粒粒径分布均匀，球形度良好，渣棉和粉化物极少，并粒度主要分布在10?20_范围，能够直接满足后续合金冶炼工艺要求，冷却渣粒的利用率高。
[0043]综上所述，本发明的液态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，并且结合其液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法，在实现对液态合金粒化加工的同时，还能够对态液态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，能够帮助提高对液态合金余热资源的回收利用率，从而有效解决现有技术中液态合金的粒化加工难以满足后续合金冶炼工艺要求、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。
[0044]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种液态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、对流换热床、渣粒收集器、重整催化反应器、水循环蒸发冷凝器、水循环热交换器和甲烧分离器； 所述干法粒化器的顶部设有液态合金入口和气体出口，干法粒化器内的中部位于液态合金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对流换热床的顶部相贯通连接;对流换热床的底部设有漏斗状的出料口，且对流换热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对流换热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对流换热床的甲烷水蒸气进气口； 所述重整催化反应器内填充有甲烷水蒸气重整反应催化剂，干法粒化器顶部的气体出口连通至重整催化反应器的进气口，重整催化反应器的出气口通过设置有抽风机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重整催化反应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对流换热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对流换热床的甲烷水蒸气进气口。2.根据权利要求1所述的液态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液态合金入口，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?20mm，所述通孔的孔径为10?40mm，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为5?20mm，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为6?30mm，且每相邻两行的通孔交错排列。3.根据权利要求1所述的液态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所述的液态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，所述对流换热床为移动床或流化床。5.根据权利要求1所述的液态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所述的液态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，所述对流换热床的出料口与渣粒收集器之间设有圆盘给料器，用以进行对流换热床的出料口向渣粒收集器的送料。7.一种液态合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法，其特征在于，采用如权利要求I所述的液态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)启动运行液态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对流换热床内通入甲烷水蒸气，由气流通道上的抽风机带动液态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)将液态合金注入干法粒化器顶部的液态合金入口，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，且飞行中的液态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，凝固成合金颗粒，落入对流换热床中； 3)进入对流换热床的合金颗粒在继续下落以及在对流换热床内堆砌停留的过程中，与对流换热床内上升的气流再次进行对流换热，使得合金颗粒降温，然后从对流换热床底部的出料口排放至渣粒收集器加以收集，且在渣粒收集器的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对流换热床的甲烷水蒸气进气口，从而进入对流换热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对流换热床的甲烷水蒸气向上流入干法粒化器内，且在对流换热床和干法粒化器内与合金颗粒接触换热升温，而后从干法粒化器顶部的气体出口流入重整催化反应器，使得受热的甲烷水蒸气在甲烷水蒸气重整反应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体通过气流通道进入水循环热交换器的气流换热通道内进行换热，混合气体中的水蒸气在水循环热交换器的气流换热通道内被冷凝分离，同时使得水循环热交换器的循环水受热蒸发出水蒸气并通过循环水换热蒸汽出口将水蒸气输送至对流换热床的甲烷水蒸气进气口，从而进入对流换热床和干法粒化器内参与重整反应;去除水蒸气的混合气体再通过水循环热交换器的气流换热通道出口流入至甲烷分离器，使得去除水蒸气的混合气体中的甲烷在甲烷分离器中被分离后从甲烷气体出口排出，然后通过对流换热床的甲烷水蒸气进气口重新回到对流换热床和干法粒化器内参与重整反应，而去除水蒸气的混合气体中的一氧化碳、氢气在甲烷分离器中与甲烷分离后从混合尾气出口排出。
【文档编号】C01B3/38GK105834442SQ201610381126
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】吕学伟, 张颖异, 邱杰, 吕炜, 贺文超, 李生平, 汪金生, 党杰, 白晨光
【申请人】重庆大学