CN104990084A - 一种生物质类固废及危废处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质类固废及危废处理工艺，对物料依次进行预处理、上料、热解气化和燃烧制汽，并对产生尾气进行烟气处理；热解气化炉在处理菌渣等固态废弃物时燃烧温度控制在700-900℃，避免了固定床中易结焦问题；整体运作环境为还原氛围、可有效抑制NOx的产生，整体床内物料扰动性强，整体产气量和产气率稳定；由热解气化床产出的燃气对废液、热解气化床产出的灰渣进行充分灼烧烧尽，进一步的减少灰渣中的残炭值和彻底消除废液；鼓泡流化床燃烧塔采用热解气化床灰渣作为床料，空气进入燃烧塔后促使炉内的物料流化。

Description

一种生物质类固废及危废处理工艺

技术领域

本发明涉及适用于热解气化工艺的生物质类资源化利用系统技术领域，特别涉及一种生物质类固废及危废处理工艺。

背景技术

生物质废物是人类在利用生物质的过程中生产和消费产生的废弃物。其传统的处理方式包括填埋和焚烧，但是存在需要占用大量土地，且容易带来二次污染的问题，尤其是一些具有危害性的废物。

当前，我国的生物质废物具有产生量大、可降解有机物含量高的特点，如果能对其进行有效的利用，不但能减少污染，还将会有助于缓解我国能源短缺的现状。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种生物质类固废及危废处理工艺，用于热解气化工艺的生物质类资源化利用，能够有效减少污染。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物质类固废及危废处理工艺，包括步骤：

S1、预处理：对物料进行粉碎、压滤和干化处理；

S2、上料：将经过预处理的所述物料输送到气化炉中；

S3、热解气化：在所述气化炉内送风，与所述物料混合，并在经加床料装置加入的床料的作用下反应，产出燃气，并所述将燃气输送到燃烧炉中；

S4、燃烧制汽：向所述燃烧炉内送入空气和所述燃气进行燃烧，将燃烧产生的尾气送入制汽设备回收热量；其中的空气送入包括三次配风，沿所述燃气的前进方向依次为一次配风、二次配风和三次配风，所述一次配风靠近所述燃烧炉的进气端，所述三次配风靠近所述燃烧炉的出气端；所述燃气的送入位置介于所述一次配风和所述二次配风之间；

S5、烟气处理：对由所述制汽设备出来的所述尾气进行处理减少其中有害物质。

优选的，在所述步骤S4的燃烧制汽中，所述二次配风采用沿所述燃烧炉圆周切向均布的多只气路。

优选的，在所述步骤S4的燃烧制汽中，所述燃烧炉为立式，所述燃气的送入采用燃气旋流器，所述燃气旋流器包括多只沿圆周切向均布的支路，且各支路管径按照到主燃气进口的距离远近依次减小。

优选的，在所述步骤S4的燃烧制汽中，在立式燃烧炉中采用双锥形多孔稳燃塔用于扰流稳燃；所述双锥形多孔稳燃塔包括两个层叠的锥形稳燃体，所述锥形稳燃体的小径端朝向所述燃烧炉的出气端，所述锥形稳燃体上开设有多个沿其轴向的通孔。

优选的，在所述步骤S3的热解气化中，所述送风包括由所述气化炉的下部送入的主风，和由所述气化炉的中上部送入的流化二次风；并对产出的所述燃气进行气固分离，之后将分离出来的所述燃气输送到燃烧炉中。

优选的，在所述步骤S3的热解气化中，所述气固分离包括一级分离和二级分离；对产出的所述燃气进行一级分离，将分离出来的固态物质返回到所述气化炉中；对经过一级气固分离的所述燃气进行二级气固分离，将分离出来的所述燃气输送到空气预热器中加热进入所述气化炉的所述送风温度，最后将所述燃气输送到燃烧炉中，将经过二级分离出来的灰输送到所述燃烧炉中。

优选的，在所述步骤S3的热解气化中，对所述气化炉进行间歇式排渣。

优选的，所述步骤S1中的预处理中的所述干化处理采用传导式干燥与盘式干燥结合的方式，且在所述盘式干燥的过程中上部分通入热介质，下部分通入冷介质。

优选的，在所述步骤S2中的上料中，在将所述物料输送到所述气化炉的过程中，在所述气化炉内烟气回流倒至输送通路的情况下阻断火焰和烟气。

优选的，在所述步骤S5中的烟气处理中，依次对所述尾气进行SNCR处理、急冷脱酸处理、中和处理、吸收处理、除尘处理和洗涤处理。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的生物质类固废及危废处理工艺，对物料依次进行预处理、上料、热解气化和燃烧制汽，并对产生尾气进行烟气处理，能够实现生物质类固废及危废的有效处理，提高气化效率、气化强度及物料的碳转化率；且在燃烧制汽工艺中，燃烧炉内的空气送入采用在不同位置分别提供三次配风，作用为帮助燃气进行分级燃烧，使得燃气在其内燃烧彻底，从而有效减少氮氧化物的排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的生物质类固废及危废处理工艺的流程图；

图2为本发明实施例提供的卧式燃烧炉的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的立式燃烧炉的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的燃气旋流器或空气旋流器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的双锥形多孔稳燃器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的生物质类固废及危废预处理工艺的流程图；

图7为本发明实施例提供的固态上料进料的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的固态上料进料的设备结构示意图；

图9为本发明实施例提供的生物质类固废及危废上料工艺的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的烟气处理工艺的流程示意图；

图11为本发明实施例提供的火碱干粉收集装置的结构示意图。

其中，在图1的处理工艺中，1为进料系统，1.1为固态物料进料系统，1.2为液态物料进料系统；2为气化炉，2.1为气化炉主风室，2.2为主次配风系统，2.3为加床料装置；3为一级旋风分离器；4为返料装置，4.1为返料风室；5为二级旋风分离器；6为一级灰仓，6.1为料位计；7为地面灰仓；8为耐高温绞龙；9为空气预热器；10为气化炉配风机；11为高温引风机；12为高温燃气旋流器，13为燃烧炉；14为燃烧炉配风机；15为除渣装置；16为一次燃油/燃气发生器；17为液体雾化喷入装置；18为二次燃油/燃气发生器；

在图3的立式燃烧炉中，20为燃气旋流器；31为一次配风，32为二次配风，33为三次配风；41为一级稳燃塔，42为二级稳燃塔，43为三级稳燃塔；50为一级燃烧室；61为下部连接部分，62为上部连接部分；70为二级燃烧室。

具体实施方式

本发明公开了一种生物质类固废及危废处理工艺，用于热解气化工艺的生物质类资源化利用，能够有效减少污染。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废处理工艺，其核心改进点在于，包括步骤：

S1、预处理：对物料进行粉碎、压滤和干化处理；

S2、上料：将经过预处理的物料输送到气化炉中；

S3、热解气化：在气化炉2内送风，该送风与经进料系统1送入的物料混合，并在经加床料装置2.3加入的床料的作用下反应，产出燃气；物料(即上述的生物质类固废及危废)在热解气化炉2内完成干燥、热解和气化过程，产出燃气、半焦和灰渣等，并将产出的燃气输送到燃烧炉中；

S4、燃烧制汽：向燃烧炉内送入空气和燃气进行燃烧，可以采用明火引燃，即燃烧步骤；将燃烧产生的尾气送入制汽设备回收热量，即燃烧步骤；其中的空气送入包括三次配风，沿燃气的前进方向依次为一次配风、二次配风和三次配风，一次配风靠近燃烧炉的进气端，三次配风靠近燃烧炉的出气端；燃气的送入位置介于一次配风和二次配风之间；

S5、烟气处理：对由制汽设备出来的尾气进行处理减少其中有害物质。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的生物质类固废及危废处理工艺，对物料依次进行预处理、上料、热解气化和燃烧制汽，并对产生尾气进行烟气处理，能够实现生物质类固废及危废的有效处理，提高气化效率、气化强度及物料的碳转化率；且在燃烧制汽工艺中，燃烧炉内的空气送入采用在不同位置分别提供三次配风，作用为帮助燃气进行分级燃烧，使得燃气在其内燃烧彻底，从而有效减少氮氧化物的排放，提高物料的碳转化率。三次配风的比例由本领域技术人员根据实际情况决定。

在步骤S3的热解气化中，送风包括由气化炉2的下部送入的主风(可以具体为由设置在下方的气化炉主风室2.1进入)，和由气化炉2的中上部送入的流化二次风，其结构可以参照图1中主次配风系统2.2所示；其中，主风接触物料时的密度还较大，通过流化二次风可以有效提高气化效率；并对产出的燃气进行气固分离，之后将分离出来的燃气输送到燃烧炉中；在此步骤中将半焦和灰渣等固态物质由高温燃气中分离出来。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废热解气化工艺，在气化炉2内同时提供下部的主风，和中上部的流化二次风，为生物质类物料在其内的干燥、热解和气化提供了良好的条件，从而有效提高了气化效率。

液态物料进料系统1.2的液态进料口设置在固态物料进料系统1.1的固态进料口的上方一定高度，可以具体为200mm－500mm，进入的液态物料为雾化状态，从而充分利用固态物料燃烧的外焰温度，能够在气化炉内达到更为理想的气化效果。

气化炉主风室2.1内布置布风板，布风板上布置止回风帽，主风进入风室通过布风板的风帽进入气化炉2；流化二次风位于气化炉2的中上部炉体(密相区与稀相区过渡区域)，且沿炉体圆周切向进入，在炉内形成旋流气，供给气化所需氧量；在进料系统1的进料口上方1-2m设置加床料装置2.3，用于调节控制炉的稳定运行。气化炉2内的整体运作环境为还原氛围、可有效抑制NOx的产生。气化炉2的送风采用缺氧系统，温度控制在750-850℃。

在本方案提供的具体实施例中，流化二次风一般采用与主风相同的介质。

为了进一步优化上述的技术方案，送风还包括重整三次风，以优化气化炉2的送风。

作为优选，重整三次风可以采用与主风相同的介质，或者其他可参与物料重整反应的介质，例如水蒸汽或氢气等，从而有效提高气化效率。

在本方案提供的具体实施例中，热解气化工艺还包括向气化炉2输送水蒸汽，主要起到调控炉内温度的作用，保证气化炉2内的温度在可控范围；作为优选，通过设置在气化炉主风室2.1内的水蒸汽进管输送上述的水蒸汽。

在本方案提供的具体实施例中，气固分离包括一级分离和二级分离；对产出的燃气经一级旋风分离器3进行一级分离，分离出来的半焦等固态物质从下料管进入返料装置4，在返料风(连通于返料风室4.1的返料风机)的作用下重新进入气化炉2，完成循环热解、气化过程；对经过一级气固分离的燃气进行二级气固分离(二级旋风分离器5)，将分离出来的燃气输送到空气预热器9中加热进入气化炉的送风温度，高温燃气从空气预热器9出来后，由高温引风机11吹入高温燃气旋流器12，再进入燃烧炉内13完全燃烧。其中的空气预热器9的作用是加热进入气化炉2的上述送风的温度，提高风温有助于物料的热解气化程度的提高，进而提高气化效率。

需要说明的是，附图1中由-连接的标记A-B是指由标号为A的部件连通于标号为B的部件的(输送)通路，比如标记4-2为由返料装置4向气化炉2的返料通路，其他同理，在此就不一一说明了。

经一级旋风分离器3分离的燃气进入二级旋风分离器5，在二次分离的过程中99％以上的灰分从下料管进入灰仓。对分离出来的灰根据成分分析后，设置不同的处置工艺：对于生物质灰可直接经灰仓排出，经冷却装置冷却后装包用作钾肥基料或保温材料添加剂；对于定义为危废的灰则经灰仓排至地面灰仓，经灰仓下的耐高温绞龙8输送至燃烧炉13内灼烧至残炭率小于0.001％。进一步的，在二级旋风分离器5和燃烧炉13之间设置多个灰仓，用于灰的暂存和调节灰量，其结构可以参照图1中的一级灰仓6和地面灰仓7所示，且在一级灰仓6处设置有料位计6.1。作为优选，燃烧炉13采用立式的鼓泡流化床燃烧塔。

为了保证气化炉的连续稳定运行，同时便于维修维护，气化炉设有整体温压监测系统、加床料系统、排渣系统、除灰系统、高温防爆泄压装置、人孔等附属系统与装置。

其中的整体温压监测系统由现场一次仪表(温度、压力、流量)、数据采集模块、总线及上位机等组成，可实现就地显示、远程屏幕显示功能，并设有超温、超压、超流量报警，为气化炉的连续稳定运行提供保证。

具体的，在热解气化工艺中，监测气化炉2中的温度和/或压力，在测量到的温度和/或压力超出预定范围的情况下，调节送风的风量，和/压进料系统的物料量。即结合气化炉2内的温度和压力，通过联合调整(主风、返料风、进料量、床料量)可以调整循环倍率，实现不同物料的最佳气化效率。

加床料系统由料斗、阻断阀和进料器组成，进料器内设有绞龙，进料器斜向上或水平安装与炉体外部，进料器与阻断阀组成确保避免炉内高温燃气在此处的泄漏。

排渣系统由炉内布风板上的浇注料、排渣管、气动阻隔阀、耐高温阀门和冷渣装置组成，浇注料开设有开口，排渣管连接浇注料的开口，排渣管内设有气动阻隔阀，在需要排渣时依次打开耐高温阀门、气动阻隔阀，灰渣等在炉内压力下进入排渣管，经气动阻隔阀、耐高温阀门，后进入冷渣装置(水冷套式或盘式或地面水池)。

为了进一步优化上述的技术方案，浇注料的顶面构成倾斜的排渣导面，排渣系统的排渣管连接排渣导面的最低点；与现有的浇注料的平面顶面相比，倾斜的排渣导面有利于灰渣的及时排出，从而有效避免结焦现象。

在本方案提供的具体实施例中，浇注料顶面的排渣导面呈倒锥形，排渣管连接于倒锥形浇注料中心开口。

排渣系统主要作用为在气化炉2内灰渣多导致炉内压力过高、有结焦情况前开启，排出部分灰渣来平衡炉内压力。作为优选，排渣系统为间歇式开启，即每隔一段时间开启一次装置进行排渣；一般启闭时间为30分钟，启闭一次10秒至1分钟。为了进一步优化上述的技术方案，将气化炉2内灼热的灰渣经过通路2-7排入地面灰仓7经耐高温绞龙8输送至燃烧炉13作为床料(通过气化炉2内的微正压输送)。

除灰系统由一级灰仓、地面灰仓、气力输送系统、料位计、卸料阀、高温输送绞龙等组成，一级灰仓、地面灰仓的联合作用保证后端灰渣的稳定输送，一级灰仓、地面灰仓均设置料位计，料位计用于远程监测灰仓内灰位，气力输送装置用于远距离输送灰，将灰送至灰库，高温输送绞龙用于将定量连续稳定的灰输送至下级处理工艺(如焚烧、固化等)。

高温防爆泄压装置，在炉内压力由持续快速增大的情况下起到稳定泄压的作用，在炉内压力剧增的情况下起到快速泄压、平衡炉内压力的作用，详细见专利(ZL201320836658.7)。

人孔，用于维护维修，其结构为三连杆快装式，人孔盖上设有压紧螺栓，可实现单人快速安装与开启，人孔炉内受热面设有多层复合耐磨保温浇注料，保证外部温度为60度以下。

在上述步骤S4的制汽工艺中，根据环保需求，划分不同的烟气温度利用梯度，形式上为余热锅炉：

1)温度梯度为1300-180摄氏度；

由余热锅炉、空气节能器、省煤器等组成，燃气锅炉产出蒸汽用，空气节能器用于加热燃烧配风，提高燃烧效率。

2)温度梯度为1150-500摄氏度；

由主体只有余热锅炉，不再增设其他节能设备，主要是防止500-200摄氏度间二恶英的生成。

在本方案提供的具体实施例中，燃烧炉为圆筒形状，其二次配风采用沿燃烧炉(燃烧室)圆周切向均布的多只气路，自燃烧室外至内部。类似的，三次配风采用沿燃烧炉(燃烧室)圆周切向均布的多只气路，自燃烧室外至内部。以上结构保证了二次配风和三次配风与炉内气体的充分均匀接触。

为了进一步优化上述的技术方案，在上述步骤S4的燃烧工艺中，还在燃烧炉内对气体进行扰流稳燃，以形成扰回流区，进行蓄热，保持温度稳定燃烧；能够实现扰流稳燃的设备结构有很多种，在此并不做具体的限定。

根据燃气及处置的物料不同，可以将上述的燃烧工艺分为卧式旋转分级燃烧、立式旋转分级燃烧。

卧式燃烧炉的结构可以参照图2所示，该卧式旋转分级燃烧炉由高温燃烧器、燃烧室、辅助燃烧器等组成，辅助燃烧器位于高温燃烧器的后端或燃烧室的前端，其中高温燃烧器由燃气旋流器、空气旋流器等组成；燃气的送入采用燃气旋流器，一次配风采用空气旋流器，燃气旋流器和空气旋流器的旋转方向为同向(即均为沿顺时针方向或者沿逆时针方向)，燃气旋流器的导向叶片与燃气导管(即图中的高温燃气导管，下同)轴向的第一夹角为锐角，空气旋流器的导向叶片与燃气导管轴向的第二夹角为锐角。作为优选，第一夹角的大小为15-45度，第二夹角小于第一夹角5-10度。

在本方案提供的具体实施例中，高温燃气管道垂直于燃烧炉的轴向连通，燃气经过燃气旋流器由上述管道进入炉内；一次配风为主配风即一次空气旋流器配风，设置在燃烧炉的进气端，其多个进气口沿燃烧炉的中轴线均布设置；燃烧炉进气端还设置有辅助燃烧器。高温燃烧器的出口连接燃烧室，即燃气和一次配风混合后经过高温燃气通道进入燃烧室。作为优选，高温燃气通道内顺时针布置斜度30的导流叶片，长度同斜长度；二次风风导管内顺时针布置斜度30导流叶片，长度同斜长度。一次配风和二次配风的空气均由进风主管道提供。二三次空气旋流器结构不同于一次空气旋流器，二三次空气旋流器为多只气路沿燃烧室圆周切向均布，自燃烧室外至内部。

在卧式燃烧炉中采用立式圆柱体用于扰流稳燃，包括设置在燃气旋流器和一次配风之间的一级稳燃柱，和设置在二次配风和三次配风之间的二级稳燃柱，位于燃烧室内中部。立式圆柱体的中轴线垂直于燃烧炉的中轴线，可以采用截面为正方型的柱体，并在其边角处切圆形成上述的立式圆柱体。

立式燃烧炉的结构可以参照图3所示，其中燃气的送入采用燃气旋流器20，该燃气旋流器20包括多只沿燃烧室圆周切向均布的支路，各支路自燃烧室外至内部，且各支路管径按照到主燃气进口的距离远近依次减小；其结构可以参照图4所示，主燃气进口连通于外圈环形的管路，各支路的进口连通于外圈环形管路的不同位置；各支路由主燃气进口位置沿圆周均布，特点在于各支路管径沿远离主燃气进口(在此具体为按照顺时针方向)依次减小；这样的结构能够保证各支路的进气速度一致，燃气送入均匀。另外，本方案提供的高温燃气旋流器20，其多个支路的进风管径不同，风量相同，风速不同，与现有技术中二次布风的方式不同，本结构实现了一次布风，均匀布风。

作为优选，在立式燃烧炉中采用双锥形多孔稳燃塔用于扰流稳燃，作为蓄热体；其结构可以参照图5所示，双锥形多孔稳燃塔包括两个同向层叠的锥形稳燃体，锥形稳燃体的小径端朝向燃烧炉的出气端，锥形稳燃体上开设有多个沿其轴向的通孔，具体可以为开设在其侧壁和顶部上的圆孔。气体上升到双锥形多孔稳燃塔时，在锥形稳燃体的作用下被干扰形成回流，最后通过小孔脱离继续上升；本方案提供的双锥形多孔稳燃塔在双锥内形成扰回流区，能够有效保持温度稳定燃烧，还能够起到一定的挡灰作用，即灰渣随烟气上升至此被锥形稳燃体阻挡后回落。当然，用于实现扰流稳燃的结构并不仅仅局限于此，只要能够对气流起到干扰或者聚拢的作用即可；还可以采用单个，或者多于两个的锥形稳燃体。

双锥形多孔稳燃塔可以采用环形件安装固定，环形件的外延搭在炉壁上。

在本方案提供的具体实施例中，扰流稳燃结构包括设置在一次配风31和二次配风32之间的一级稳燃塔41，设置在二次配风32和三次配风33之间的二级稳燃塔42，和设置在三次配风33上方的三级稳燃塔43。

为了进一步优化上述的技术方案，在二级燃烧室32和三次配风33之间进行引燃，作为二次燃油/燃气发生器，用于稳定出口温度。引燃可以采用辅助燃烧系统，由燃油、天然气或沼气等燃烧器、支路喷嘴组成，作用是长明灯及稳定燃烧，保证燃烧室温度。

在本方案提供的具体实施例中，立式旋转分级燃烧炉采用鼓泡流化床，物料与空气当量比配风为过量过氧燃烧方式，由一级燃烧室50和二级燃烧室70及连接部分组成；

其中的一级燃烧室50内设燃气旋流器20、辅助燃烧系统、一次配风系统、排渣系统、液态物料雾化系统、双锥形多孔稳燃塔等；烟气在一级燃烧室50内流速为2-4m/s，运行温度850-900度，烟气至出口时间大于2s。

辅助燃烧系统由燃油、天然气或沼气等燃烧器、支路喷嘴组成，作用是长明灯及稳定燃烧，保证燃烧室温度；作为一次燃油/燃气发生器，用于明火引燃。

一次配风系统内布置布风板，布风板上布置止回风帽，一次配风(即主配风)进入风室通过布风板的风帽进入燃烧炉。

排渣系统由炉内布风板上的浇注料、排渣管、气动阻隔阀、耐高温阀门和冷渣装置组成，用于隔离保护的浇注料开设有开口，排渣管连接浇注料的开口，排渣管内设有气动阻隔阀，在需要排渣时依次打开耐高温阀门、气动阻隔阀，灰渣等在炉内压力下进入排渣管，经气动阻隔阀、耐高温阀门，后进入冷渣装置(水冷套式或盘式或地面水池)。

为了进一步优化上述的技术方案，用于浇注料的顶面构成倾斜的排渣导面，排渣系统的排渣管连接排渣导面的最低点；与现有的浇注料的平面顶面相比，倾斜的排渣导面有利于灰渣的及时排出，从而有效避免结焦现象。

在本方案提供的具体实施例中，浇注料顶面的排渣导面呈倒锥形，排渣管连接于倒锥形浇注料中心开口。

排渣系统主要作用为在燃烧炉内灰渣多导致炉内压力过高、有结焦情况前开启，排出部分灰渣来平衡炉内压力。作为优选，排渣系统为间歇式开启，即每隔一段时间开启一次装置进行排渣；

液态物料雾化系统，主要做成为雾化器，液态物料在压缩空气的作用下在雾化器的头部打散，经快速喷出形成细小雾滴；液态物料喷入燃烧塔后被大量运动着的高温灰渣冲散并与炽热的渣粒迅速混合，迅速干燥、着火和燃烧，焚烧条件优于其它焚烧设备，能够取得较好的燃烧效率。

二级燃烧室70设二三级空气旋流器、辅助燃烧系统、二三级双锥形多孔稳燃塔等，烟气在二级燃烧室70内平均存留时间大于2s，运行温度900-1150度，烟气出口烟温1150度，烟气至出口时间大于2s。

二三级空气旋流器结构同一级燃烧室50内的燃气旋流器20，作用为分级燃烧，燃烧彻底。

二三级双锥形多孔稳燃塔同一级燃烧室50内的双锥形多孔稳燃塔。

连接部分，起衔接一二级燃烧室的作用，包括倒锥形的下部连接部分61，和正锥形的上部连接部分62；下部倒锥形结构的大径端连通于一级燃烧室50的出气端，能够起到阻灰上扬的作用，利于灰渣的收集；上部正锥形结构的小径端连通于下部倒锥形结构的小径端，上部正锥形结构的大径端连通于二级燃烧室70的进气端，可消减烟气压，使部分飞灰回落至一级燃烧室50。

卧式与立式燃烧室均设多层耐火保温层，第一层为向火面砖砌层或浇注料，特点耐高温、抗热震、耐冲刷；第二层为隔热砖砌层或浇注料；第三层为绝热砖砌层或浇注料，其他层为保温浇注料，运行期燃烧室外壁温度不大于60度。

在工作时，燃烧炉采用热解气化床的灰渣作为床料，空气进入燃烧塔后促使炉内的物料流化，完成灼烧除去残炭过程；废液由给料装置输入燃烧塔后，立即被大量运动着的高温灰渣冲散并与炽热的渣粒迅速混合，由于床料的蓄热量极大，废液在流化床中迅速干燥、着火和燃烧，焚烧条件优于其它焚烧设备，能够取得较好的燃烧效率；由热解气化床产出的高温燃气由高温引风机吹入高温燃气旋流器，再进入燃烧炉内完全燃烧，对废液、热解气化床产出的灰渣进行充分灼烧烧尽，进一步的减少灰渣中的残炭值和彻底消除废液；最终燃烧后的灰经除渣装置收集。

步骤S1中的预处理工艺，包括工序：对物料(即生物质类固废及危废)依次进行前置处理和干化处理；

其中，干化处理采用传导式干燥与盘式干燥结合的方式，且作为优选先在传导式干燥的过程中将物料的含水率降至40％以下，后在盘式干燥的过程中上部分通入热介质，下部分通入冷介质。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废预处理工艺，在干化工序中，采用桨叶传导式干燥与盘式干燥结合的方式，其中的传导式干燥方式具有清洁高效的特点，可快速去除压滤后的湿渣中的大部分水分，在盘式干燥中通过上部分通入热介质，下部分通入冷介质，热介质进一步的去除前置干燥出来的物料的水分，冷介质可有效降低物料的外表温度并传导走物料在前置干燥中已携带的热量，有效减少后续物料存储及输送中可能因热量累积而温度过高带来的一系列搭桥、起拱、自燃等隐患并实现满足最终气化所需物料含水率的要求。

作为优选，前置处理包括粉碎和压滤；

压滤采用重压式压滤、带式压滤和/或板框式压滤；具体的，对渣类物料采用重压式或带式压滤脱除水分，对浆类物料采用板框式压滤脱除水分。粉碎工序中实现物料的均质化，并保证后续处理的性能实现；在压滤工序中通过机械脱水的方式，实现快速减量化和脱除水量，节能最大化；

在本方案提供的具体实施例中，前置处理可根据物料性质分为三种方式：先粉碎后压滤，或先压滤后粉碎，或先粗粉再压滤后细粉。需要说明的是，其中的粉碎和压滤根据需要可以采用多级处理的方式，即经过多次(可以分别采用不同方式)粉碎和压滤。物料经过前置处理后打散上料进行干化工序，各工序之间可以采用皮带、埋刮板、管链、气力和/或螺旋机构输送物料。

鉴于在干化工序中传导式干燥的电力能耗较高，因此为了降低整个预处理工艺的能源消耗，尽量通过能耗相对较低的机械压滤来脱掉物料中的水。作为优选，在压滤的过程中脱除物料50％以上的总水量，以实现节能最大化。滤液废水等预处理工艺中脱出的液体由污水池收集(可以进一步净化处理)，最终经过污水管网排走。

针对不同的物料的物化特性(主要指含水率和粒径分布)，预处理工艺过程可以减少或增加，例如西药菌渣若原始含水率不高于65％，可以减少机械压滤环节；中药渣若物料中浆果类较多可先粉碎后进行渣浆分离，即在其前置处理中还包括对经过粉碎后的物料进行渣浆分离。压滤工序中可以采用液压重压式结构，实现水热(干化)破壁。

为了进一步降低整个预处理工艺的能源消耗，前置处理还包括对物料进行晾晒，通常在粉碎和压滤之前进行，以充分利用现场的光照(如太阳光)和风量等自然条件，符合当下的绿色理念。还可以将物料先放在脱水仓中静置，利用重力的效果挤压出一部分水分，并借助料仓下潜污泵排出。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废预处理工艺，还包括除尘，即在前置处理和/或干化的同时将气体排出。通过将气体排出的除尘工序，一方面，能够降低预处理环境中的粉尘含量，优化现场环境；另一方面，还可以起到除味的作用，也能够通过带走潮湿的气体，达到除湿干燥的效果。

在本方案提供的具体实施例中，预处理工艺还包括粉尘回收，即对上述气体依次进行冷凝、除雾和过滤，气体中的大部分水分经过冷凝器成为液体被排出，剩下的小部分水分经过除雾器被分离，最经过灰袋除尘器后回收得到粉尘状的物料，可以同经过干化的物料一起参与后续的气化燃烧，从而有效提高了生物质类固废及危废的资源化利用率。同时，经过灰袋除尘器得到的干空气可以存储在空气罐中用于后续的燃烧。通过上述的粉尘回收工序，大幅降低工艺尾气中废物的排放，避免了二次污染。

为了进一步优化上述的技术方案，在盘式干燥中用到的热介质，是利用物料燃烧后的烟气加热得到的，无需借助外界热源，实现生物质类热解气化工艺的资源内部循环利用。

在本方案提供的具体实施例中，粉碎采用齿式、刀式和/或锤式的机械粉碎方式。当然，还可以根据实际情况，比如物料种类，采用挤压、撞击或研磨的粉碎方式。

作为优选，干化过程中风的循环为封闭或半封闭，以避免或减少排出有害尾气。

在步骤S2中的上料中，包括固态上料进料；该固态上料进料包括步骤：

S21、将干料仓中的固态物料(即上述生物质类固废及危废)输送到炉前料仓中；

S22、将炉前料仓中的固态物料进给到气化炉中，且在气化炉内烟气回流倒至进给通路(即由炉前料仓向气化炉的固态物料进给管路)的情况下阻断火焰和烟气，其结构看可以参照图7和图8所示；在本方案提供的具体实施例中，进给通路包括平行设置的定量给料机和炉前给料机，垂直连接在两者之间的管路上设置有常开的速断阀，通过控制速断阀截断上述垂直连接管路实现阻断火焰和烟气。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废上料工艺，在气化炉内烟气大量外回流到进给通路的情况下可快速阻断下方火焰和烟气，以防止火焰和烟气的进一步扩散，能够起到保护设备与物料的安全作用。

作为优选，在固态上料进料的步骤S22中，监测进给通路内的温度，在测量温度高于预定温度的情况下阻断火焰和烟气。该预定温度为根据实际情况确定的用于判断是否发生回火的临界温度。当然，在此只是给出了一种较为常用的实施方式，本领域技术人员知晓，还可以通过监测进给通路内的压力情况或者气体成分等方式来判断是否发生了火焰和烟气的回流，在此不再赘述。

为了进一步优化上述的技术方案，在步骤S22中，在气化炉内烟气回流到进给通路的情况下，将固态物料的输送和进给按照固态物料前进的方向顺序依次停止，即依次停止步骤S21中由干料仓向炉前料仓内的上料，进给通路内的各给料机构(在本实施例中为依次停止定量给料机和炉前给料机)。通过上述按照物料前进方向顺序依次停止的方式，能够有效阻止后续物料进入或靠近回火区域，且避免了物料在局部的堵塞，高效合理。

在以上方案的基础上，在步骤S22中，在测温装置的测量温度高于预定温度的情况下，还对进给通路进行紧急排放和喷淋降温，即将进给通路内的固态物料及时排出以免受到回火的影响，和通过喷淋的方式降低进给通路及其内物料的温度组织燃烧。通过上述的三种连锁措施同时实现保护设备与物料的安全作用。作为优选，速断阀为气动高温速断阀，该阀动力由空压机压缩空气提供，实现快速切断的功能，阀体材料为高耐温材质。

炉前料仓的作用为调节前置预处理制备干料能力与气化处理干料能力的中间炉前缓冲装置，同时起到为下级输送设备提供物料。在本方案提供的优选实施例中，炉前料仓为外壁旋转式，即图7和图8中的旋转料仓，以避免物料发生搭桥。其旋转功能可以通过啮合的大齿轮和小齿轮带动实现。且在该旋转料仓内高位设置有雷达式物料计以避免其中的物料过多导致溢出。

在本方案提供的具体实施例中，固态物料由炉前料仓的上方进入，再由其下方排出。进一步的，炉前料仓的内腔下部的横截面积大于其上部的横截面积，其整体为上小下大的结构，起到破拱防蓬料的作用；在此可旋转的炉前料仓为内径由上至下逐渐增大的圆锥形筒体。

炉前料仓下设的定量给料机，通过变频调速可有效调整物料的输送量，起到定量给料的目的。气动高温速断阀下为炉前给料机，根据物料的不同给料机的形式也不完全相同，其主要特点为绞龙式输送，对压缩率低的物料采用双轴式绞龙，对压缩率高的采用单轴变螺距绞龙。

为了进一步优化上述的技术方案，速断阀的数量为多个，相邻两个有一定距离间隔的设置在进给通路内，共同起到更好的快速隔绝前后物料的作用。一般采用两个速断阀，一个安装在进给通路的中间位置(如图7和图8所示)，另一个安装进给通路的末端，即靠近气化炉的进料口处，且后置的速断阀的主体材料是用低热传导、不易变形的材料制作，起到隔热的作用。

在本方案提供的具体实施例中，在进给通路与气化炉的衔接处设置有内腔横截面积渐小的滞留段，用于阻断气化炉内烟气外窜，保证给料机内为完全填充状态。作为优选，该滞留段的底面靠述气化炉的部分高于其靠近进给通路的部分，即其底面为越靠近气化炉越高的倾斜面，其结构可以参照图8所示。至于其倾斜角度在此并不做具体限定，本领域技术人员能够根据实际的物料情况和反应需要等采用不同长度和底面倾斜角度的滞留段，或者在滞留段内采用底面水平且顶面向下倾斜的方式。

为了进一步优化上述的技术方案，在滞留段内设置有送料风。具体的，根据物料的密度和压缩率可在滞留段处环形设置送料风，送料风口为斜向朝炉内，进风管与炉体径向间斜度在0-45度，其结构请参照图2所示，具体可以采用送料风旋流器提供上述的送料风。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废上料工艺，还包括液态上料进料；该液态上料进料包括步骤：

S23、将液态物料按照类别分开存放，将其中的一种或多种引入炉前液罐；通过分开存放和上料进料，避免了不同类型液态物料之间的相互影响；

S24、将炉前液罐内的液态物料输送到气化炉内。

在本方案提供的具体实施例中，如图9所示，在一种或多种液态物料被引入炉前液罐，并被输送到气化炉内后，可以根据需要用清水先对炉前储罐进行清洗，再处理其它液态物料；或者在杂质堵塞的情况下进行清洗。

为了进一步优化上述的技术方案，在步骤S24中将液态物料雾化后喷入到气化炉内。作为优选，雾化器的进料口处设置有第一孔板，出料口设置有第二孔板，中间部分的侧壁上开设有多个空气喷孔。液态物料在管路内沿径向前进，先被第一孔板分流成多股纤细的水流，之后进入雾化器内的雾化室中，多股空气经过空气喷孔沿径向周圈被喷进来；在上述雾化室内，液体与空气充分接触混合，结合实现雾化；最后经过第二孔板喷入气化炉。上述空气可以由空压机提供，在压缩空气罐内暂存。

另外，根据热值的不同，和后续处理工艺的实际需要，还可以将部分液态物料直接输送到燃烧塔内直接进行燃烧。

在本方案提供的优选实施例中，在液态物料被输送到气化炉内前，先对其进行预热，具体可以在炉前液罐后的换热器处进行，为后续的气化提供良好的基础，其结构可以参照图9所示。

通过上述针对液态物料特性的液态上料进料工艺，满足了不同类型物料的需求，完善了本方案的生物质类固废及危废上料工艺。

请参照图7所示，上料工艺按顺序输送物料，通过地面干料仓下绞龙输送机将物料送至高位的炉前料仓(可以通过斗提式提升机或埋刮板输送机或大倾角皮带输送机或管链式输送机等)；作为优选，为避免物料输送过程中的扬尘、异味散发等，输送设备应为封闭式输送。

在步骤S5中的烟气处理中，依次对尾气进行SNCR(选择性非催化还原)处理(图中未示出)、急冷脱酸处理、中和处理、吸收处理、除尘处理和洗涤处理；除尘处理中的飞灰经收集排出集中处理；在洗涤处理中，经过多次湿式洗涤后的污水经排出妥善处理。除尘处理设备和洗涤设备之间可以用引风机连接。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废处理过程中的烟气处理工艺，对烟气依次进行SNCR处理、急冷脱酸处理、中和处理、吸收处理、除尘处理和洗涤处理，从而有效减少烟气中有害物质的排放，保证完成上述处理的烟气能够达标排放。

作为优选，在SNCR处理中采用氨水或尿素作为还原剂在烟气高温区喷入，以抑制氮氧化物生成，控制NOx的浓度。具体的，氨水或尿素的浓度为40％，以达到最好的效果。

急冷脱酸处理可以通过碱液(钙碱或钠碱)实现，即湿法脱酸，雾化的液体与烟气接触的瞬间产生物理变化和化学反应，达到脱除烟气中酸性物和抑制有害物质生成(如二恶英)的目的。作为优选，在急冷脱酸处理中采用NaOH溶液，浓度可以具体为5％，此时水全部蒸发为水蒸汽。

在本方案提供的具体实施例中，经过余热锅炉的烟气温度在500-550度，经过急冷脱酸处理后降低到150-200度，之后进行中和处理。作为优选，在中和处理为干法，利用氮气将经过加热的NaOH粉(火碱)喷入中和塔内与烟气发生反应。可以先将火碱利用研磨机研磨成粉，作为优选，NaOH粉喷入前先升温到100以上。如果在中和处理中采用消石灰，其与烟气得到的产物为粉末状，不便于回收，会与后续工艺物料混合，很难分离，导致其消耗量比较大；而本方案在中和处理中采用NaOH粉(火碱)，其与烟气得到的硫化物为颗粒状，能够很方便地进行回收再利用，消耗量很小，从而有效降低烟气处理的成本。

为了进一步优化上述的技术方案，在中和处理中还包括：对经过NaOH粉干法处理后的烟气进行去除处理和回收处理，去除处理指过滤烟气中的硫化物颗粒，回收处理指收集硫化物颗粒并化学处理得到NaOH。

去除处理的具体方式可以参照图11中的火碱干粉收集装置所示，其内的填料回收器的入口低于出口设置，其通路内设置有过滤机构，其上开设的微孔能够有效阻拦固体物质(颗粒物)。在工作时，烟气由填料回收器低位的入口进去，在其内腔通路上升的过程中，颗粒状的硫化物无法通过过滤机构，经过分离的烟气最终从高位的出口离开，进入后续的处理装置。

为了进一步优化上述的技术方案，填料回收器能够旋转，在本实施例中具体为绕火碱干粉收集装置的竖直中轴线旋转，从而产生离心力，帮助颗粒状的硫化物回落至下方的收集机构。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废处理过程中的烟气处理工艺，在吸收处理中采用活性炭吸附烟气中的二恶英及重金属。现有技术中的中和处理和吸收处理往往在同一个的反应塔中进行，中和处理在低位，吸收处理在高位，导致两个处理过程的物料发生混合，很难分离回收，导致物料的消耗量比较大。为了解决这一问题，在方案中，步骤S3的中和处理和步骤S4的吸收处理在不同的反应塔中进行，即中和塔与吸收塔的分别布置，避免了两种反应物料的混合，便于回收重复利用，从而有效降低运营成本。

作为优选，在除尘处理中采用布袋除尘与陶瓷微孔除尘、水膜除尘结合的形式，将吸附二恶英的活性炭捕集。

在本方案提供的具体实施例中，急冷脱酸塔的出气口连通于中和塔下部的进气口，中和塔上部的出气口连通于吸收塔的进气口；且中和塔内设置有用于阻碍烟气上升的扰流机构，使得烟气在中和塔内滞留，以延长烟气进行中和处理的时间，保证中和反应充分。

为了进一步优化上述的技术方案，中和塔上部的出气口连通于吸收塔下部的进气口，吸收塔上部的出气口连通于除尘器的进气口；吸收塔内设置有用于阻碍烟气上升的扰流机构，使得烟气在吸收塔内滞留，以延长烟气进行吸收处理的时间，保证充分吸收烟气中的二恶英及重金属。

作为优选，中和塔和吸收塔中的扰流机构的结构可以具体为：第一端固定连接于塔的内壁，第二端指向塔的内部；进一步的，第二端的高度低于第一端的高度，以对烟气起到更加良好的阻碍扰流作用。

烟气中往往含有液态物质(如水气)，在排放时产生白烟，这样的烟气上升的高度有限，并不利于扩散。在本方案提供的具体实施例中，在洗涤处理后还对烟气中进行再加热，能够将其中的液态物质(如水气)汽化，利于烟气扩散，避免影响周边环境。

为了进一步优化上述的技术方案，在洗涤处理后还包括：对烟气中的有害物质进行在线监测。可以在烟囱上设置烟气监测系统，实时监测向大气中排放的废气成分，当有指标超限时，发出警示，以便操作人员及时修正各处理工艺；或者直接反馈至各处理工艺的功能实现模块，比如增加急冷脱酸处理中NaOH溶液的用量，中和处理中NaOH粉的用量，吸收处理中活性炭的用量，提高除尘处理时的除尘能力，增加洗涤处理时的洗涤次数。

本方案的基本工艺：SNCR+急冷塔+干法+活性炭喷射+袋式除尘器+湿式洗涤塔+烟气再加热器。当然，根据环保需求，烟气处理工艺不尽相同，可以根据实际情况对上述各步骤中的具体工艺进行适当的调整。

综上所述，本发明实施例提供了一种生物质类固废及危废处理工艺，对物料依次进行预处理、上料、热解气化和燃烧制汽，并对产生尾气进行烟气处理；热解气化炉在处理菌渣等固态废弃物时燃烧温度控制在700-900℃，避免了固定床中易结焦问题；整体运作环境为还原氛围、可有效抑制NOx的产生，整体床内物料扰动性强，整体产气量和产气率稳定；由热解气化床产出的燃气对废液、热解气化床产出的灰渣进行充分灼烧烧尽，进一步的减少灰渣中的残炭值和彻底消除废液；鼓泡流化床燃烧塔采用热解气化床灰渣作为床料，空气进入燃烧塔后促使炉内的物料流化；废液由给料装置输入燃烧塔后，立即被大量运动着的高温灰渣冲散并与炽热的渣粒迅速混合，由于床料的蓄热量极大，废液在流化床中迅速干燥、着火和燃烧，焚烧条件优于其它焚烧设备，能够取得较好的燃烧效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，包括步骤：

S1、预处理：对物料进行粉碎、压滤和干化处理；

S2、上料：将经过预处理的所述物料输送到气化炉中；

S3、热解气化：在所述气化炉内送风，与所述物料混合，并在经加床料装置加入的床料的作用下反应，产出燃气，并所述将燃气输送到燃烧炉中；

S4、燃烧制汽：向所述燃烧炉内送入空气和所述燃气进行燃烧，将燃烧产生的尾气送入制汽设备回收热量；其中的空气送入包括三次配风，沿所述燃气的前进方向依次为一次配风、二次配风和三次配风，所述一次配风靠近所述燃烧炉的进气端，所述三次配风靠近所述燃烧炉的出气端；所述燃气的送入位置介于所述一次配风和所述二次配风之间；

S5、烟气处理：对由所述制汽设备出来的所述尾气进行处理减少其中有害物质。

2.根据权利要求1所述的生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，在所述步骤S4的燃烧制汽中，所述二次配风采用沿所述燃烧炉圆周切向均布的多只气路。

3.根据权利要求2所述的生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，在所述步骤S4的燃烧制汽中，所述燃烧炉为立式，所述燃气的送入采用燃气旋流器，所述燃气旋流器包括多只沿圆周切向均布的支路，且各支路管径按照到主燃气进口的距离远近依次减小。

4.根据权利要求3所述的生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，在所述步骤S4的燃烧制汽中，在立式燃烧炉中采用双锥形多孔稳燃塔用于扰流稳燃；所述双锥形多孔稳燃塔包括两个层叠的锥形稳燃体，所述锥形稳燃体的小径端朝向所述燃烧炉的出气端，所述锥形稳燃体上开设有多个沿其轴向的通孔。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，在所述步骤S3的热解气化中，所述送风包括由所述气化炉的下部送入的主风，和由所述气化炉的中上部送入的流化二次风；并对产出的所述燃气进行气固分离，之后将分离出来的所述燃气输送到燃烧炉中。

6.根据权利要求5所述的生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，在所述步骤S3的热解气化中，所述气固分离包括一级分离和二级分离；对产出的所述燃气进行一级分离，将分离出来的固态物质返回到所述气化炉中；对经过一级气固分离的所述燃气进行二级气固分离，将分离出来的所述燃气输送到空气预热器中加热进入所述气化炉的所述送风温度，最后将所述燃气输送到燃烧炉中，将经过二级分离出来的灰输送到所述燃烧炉中。

7.根据权利要求6所述的生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，在所述步骤S3的热解气化中，对所述气化炉进行间歇式排渣。

8.根据权利要求1所述的生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，所述步骤S1中的预处理中的所述干化处理采用传导式干燥与盘式干燥结合的方式，且在所述盘式干燥的过程中上部分通入热介质，下部分通入冷介质。

9.根据权利要求1所述的生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，在所述步骤S2中的上料中，在将所述物料输送到所述气化炉的过程中，在所述气化炉内烟气回流倒至输送通路的情况下阻断火焰和烟气。

10.根据权利要求1所述的生物质类固废及危废处理工艺，其特征在于，在所述步骤S5中的烟气处理中，依次对所述尾气进行SNCR处理、急冷脱酸处理、中和处理、吸收处理、除尘处理和洗涤处理。