一种利用冶金熔渣余热重整富含甲烷的可再生资源制氢方法

本发明公开了一种利用冶金熔渣余热对富含甲烷的可再生资源重整制氢方法及其装置，该方法通过重整甲烷及二氧化碳转化为氢气等化学反应，将难以利用的高温余热转化成化学能，同时获得氢气等高热值物质；该方法可以通过混合气体流速和后续球磨等工艺条件控制钢铁渣粒化颗粒大小；由于钢铁渣中含有大量的氧化钙等碱性物质，故熔渣温度降低后，在球磨装置中，钢铁渣会对过量的二氧化碳气体吸收，对二氧化碳起到固定作用，固碳后的钢铁渣可以进一步作为建筑材料或填海材料。

1.一种冶金熔渣余热重整富含甲烷的可再生资源制氢的方法，依次包括如下步骤：a)将组成为体积分数为57～66％的CH₄和体积分数为33～39％的CO₂的可再生资源气体与一定量的二氧化碳和水蒸气混合，混合气以一定流速进入热交换床，与相向而来熔渣流接触，并进行热交换；熔渣降温凝固过程中被气体破碎，达到理想粒度；通过自动调整气速，使热交换床在流化床和气流床之间切换，粒化后的炉渣能够及时被带出，并进行更充分的热交换；b)富含甲烷的气体通过颗粒层进行深层次的热交换，使体系温度达到800℃以上，在冶金熔渣的催化下进行初步二氧化碳重整反应；气体通过出口处预置催化剂的作用下进一步发生重整反应，生成一氧化碳和氢气；c)合成气进入气体变换装置，通过一氧化碳与水蒸气的反应，提高合成气中氢气含量。d)变换后含有大量二氧化碳的混合气体进入中低温冶金渣，在水蒸气作用于冶金渣在球磨系统中发生固碳反应，获得固碳后的钢渣可用作建筑材料等。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a)中冶金熔渣的种类包括高炉渣、转炉渣、电炉渣和有色冶金渣。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a)中富含甲烷的可再生资源包括垃圾填埋气，沼气，消化气，生物质气。
4.根据权利要求1所述的冶金熔渣余热重整富含甲烷的可再生资源制氢的方法，其特征在于步骤a)中气体流速为1m/s～5m/s。
5.根据权利要求1所述的冶金熔渣余热重整富含甲烷的可再生资源制氢的方法，其特征在于步骤a)中所用炉渣若为转炉渣和高炉渣，混合气体的体积分数分别为：二氧化碳62％～74％，甲烷32％～13％，水蒸汽6％～17％。
6.根据权利要求1所述的冶金熔渣余热重整富含甲烷的可再生资源制氢的方法，其特征在于步骤a)中所述的熔渣流速为0.01m/s～0.1m/s。
7.根据权利要求1所述的冶金熔渣余热重整富含甲烷的可再生资源制氢的方法，其特征在于步骤a)中所述热交换过程中容器内的压力为0.1MPa～1MPa。
8.用于权利要求1所述方法的一种冶金熔渣余热重整富含甲烷的可再生资源制氢的装置，该装置包括如下部分：混合气体与高温渣进行热交换的可切换流化/气流床，预置催化剂并进行甲烷重整和熔渣粒化的渣室，预置催化剂并进行气体转换的气体转换室，二氧化碳气体充分吸收和炉渣细化的球磨装置。