CN1050826A - 处理能放出对环境有害的甲烷和其它化学物质的物料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于处理能放出对环境有害的甲烷和其它化学 物质的物料的方法和设备，例如用于处理肥料或阴沟 污泥。将原料加热，排出的气体用水或一种含有气体 洗涤除去的化学物质如氨的循环溶液来进行洗涤处 理。燃烧从洗涤设备中排出的气体中的甲烷，所产生 的热至少部分地用于加热原料。

Description

在由环境污染所产生的问题方面，从废料中除去对环境有害的化学物质是至关重要的。

在运输、贮存和在土地上施撒牛、小牛、猪的肥料时，以及在运输、贮存和处理污泥如阴沟污泥时，释出如甲烷、氨和硫化氢之类的气体的量是相当大的。尤其是氨和硫化氢对环境非常有害。

氨可以化学方式和生物方式被氧化成亚硝酸和硝酸，而导至酸雨。

硫化氢一种有臭鸡蛋味的难闻的气体，而且在高浓度时，毒性很大。这种物质还可以被氧化生成亚硫酸和硫酸，亚硫酸和硫酸也是酸雨的组成部分。

甲烷还可以破坏臭氧层。

在饲养场，使这些对环境有害的气体尽可能少地进入大气，对保护环境是十分重要的。

就广义而言，本发明涉及一种处理各种能放出对环境有害的甲烷和其它化学物质的物料的方法，将这种物料加热，并使放出的。气体用水进行洗涤处理，或用含化学物质的循环溶液洗涤除去这些气体，使从洗涤装置中排出的气体中的甲烷燃烧，将产生的热至少部分地用于加热原料。

燃烧所产生的剩余的热可以被用于不同的加热目的，如主要加热区。

本发明的方法可以成功地用于处理肥料和/或排泄物。当在饲养场使用这种方法时，如果需要，还可同时从家畜的畜厩中排出其中的空气，并且，使用同一个（或不同的）洗涤装置，逆流洗涤这种空气。为了尽可能好地纯化，用于洗涤的水最好尽可能的冷，例如水温可在12℃以下。在这些情况下，氨和硫化氢被尽可能多地从气体中逆流洗涤除去，因为，由于水的温度低，气流中的大部分水蒸汽冷凝，使得此冷凝水还溶解了大量的氨。可以使用位于地下水中的容器中的水作为洗涤水，因为这种水通常具有较低的温度（10℃）。当然，也可以用自来水冷却容器。

在洗涤装置中，优选使用常规的填料床，如鞍形填料床，它可以改进向上流动的气体和向下流动的水之间的接触，使接触尽可能地多。此外，值得推荐的是将与喷射的水成逆流的气体向上流经一个装有由下向上减小尺寸的填料冷凝塔。

收集在冷凝塔底部的氨溶液还含有由气流中洗出的硫化氢，将此溶液流经一氢氧化铁泥浆，溶液中的硫化氢可以转化成硫化铁。生成的硫化铁可以送鼓风炉，以从中回收铁。如果需要，氨可以被收集在泥浆层上的水中成为氢氧化铵溶液。在冷凝装置中使用这种溶液作为循环洗涤液，溶液中的氨含量甚至可以增至50%。随后，容器中的溶液可以用净水取代。

当然本发明的方法还可以用于以粪便形式贮存的肥料。

尽管在饲养场如此处理过的肥料不会一点儿不含氨和硫化氢，但是将这种肥料以普通方式撒在地上后不会有大量的对环境有害的化学物质进入大气层。

在有大量剩余肥料的情况下，用本发明的方法加热和增浓的肥料可以在一燃烧炉燃烧。假如那样的话，除去氨和硫化氢后的甲烷气体也可以在同样的炉中燃烧。在这种情况下，可生成对环境有害的硫氧化物和氮氧化物。这就是将来自燃烧炉的气体经过一个热交换器时通过一个氧化钙床层的原因。与燃烧气体中的硫氧化物和氮氧化物反应的氧化钙被转化成硫酸钙和硝酸钙。此外，含磷的无机残留物收集在燃烧空间的底部。当将这种残留物与由硫氧化物、氮氧化物和氧化钙结合生成的硫酸钙和硝酸钙相混合后，便得到了一种含钙、氮和磷的有价值的肥料。

本发明还涉及一种设备，可以将这种设备卖给饲养场。该设备包括一台逆流洗涤装置，在此装置顶部有一排气管，用于排出含甲烷的洗涤后的气体，所述的排气管与一台用于燃烧甲烷的燃烧装置相连，此燃烧装置有一用于排出燃烧气体的且与加热管相连的排气管，加热管在原料的贮存空间。

这种设备还可设置在船的甲板上，收集和运输肥料。

在本发明的设备的一个特别的实施例中，还可以将马厩的空间连接在位于洗涤装置底部的进气管上，从而使在于马厩排气中的，并将进入大气的氨和硫化氢被回收。

如果希望，还可以在饲养场用本发明的方法和设备所产生的氨液输送至中心位置，在那里，利用此溶液可以制得浓氨水溶液，然后将溶液输送至需要浓氨溶液的地方。

本发明还涉及一种如上所述的设备，它还包括用于按照本发明的方法处理肥料和/或排泄物的贮存地窖，利用一种输送装置，所述的物料可以从地窖中输送至燃烧设备中，本发明的设备还包括与所述的燃烧装置中的燃烧气体的排气管相连的热交换器、一个与热交换器相连的带氧化钙床层的容器，用于从燃烧气体中除去硫氧化物和氮氧化物。

本发明将在附图中进一步说明，附图涉及按本发明的设备的优选的实施例。

在图1中，加热管2设置在肥料贮蓄器1（肥料坑或地窖）中。在肥料坑上面的气体用泵3泵出，并将其加入洗涤装置4的底部。该装置有从下向上减小尺寸的填料层。在填料层的上方，设置有一根带一些孔6的水平管5。泵16给该管供水，水温例如最高为10℃。在洗涤装置4的底部设置一溢流管，收集在洗涤装置4的底部的含氨和硫化氢的水溶液，经此管，通过装置的底部进入装有氢氧化铁泥浆的床层8中。在那里，硫化氢转化为硫化铁。而床层上部的氨溶液被排入一贮存器中。

氨和硫化氢被大量除去，但还含有相当多的甲烷气的气体通入燃烧装置9，在此装置中甲烷气被燃烧。当炉子起动或熄灭时，气体燃烧器10可用于将温度升高到能使通过炉子的气体中的甲烷点燃，且能与所述气体中的氧气一起燃烧的温度。在燃烧气体被排入大气之前，至少部分地将其用于加热坑1中的肥料。为此，燃烧气流经管20到达贮蓄器1的加热管2。如果希望，在所述气体中的二氧化碳可以通过流经一氢氧化钙溶液而被吸收。

在按本发明的设备所描述的实施例中，还可将马厩废气由管12排出，然后将其与来自肥料坑的气体一起通入洗涤装置4中。

马厩空气是用可调的鼓风机13经过管15从马厩排出，此管被设置在马厩中，在它的全部长度上带有可调的吸入阀。

图2涉及上述装置的另一种形式，其中由管12排出的马厩空气与从肥料贮蓄器中排出的气体相分开，并通入第二洗涤装置4a。在洗涤装置4和4a中，用一种循环氨溶液洗涤向上流动的气体，用泵16将氨溶液从放置在地面上的带有氢氧化铁泥浆床层的缶11中抽走。将通过管29抽来的地下水或自来水冷却床层8。

在图1和2的炉子9中，设置有管27，可将水通过此管，以将产生的剩余热用于除加热原料以外的其它目的，例如用于饲养场内的主加热区。单向阀39a和33a设置有遮挡的金属丝网，以防止来自燃烧炉的回火火焰。图2中的支管25A表明，如果需要，一部分洗涤过的、通过管25排出的气体可以通入一个气体发生器。

在管20中，设置有一个控制阀28，用于调节贮蓄器1中所需的热量。燃烧室9中的气体混合物的组成可以用控制阀30来控制。

图3涉及图1和2的设备的进一步发展，它能使在燃烧炉9中的剩余肥料燃烧。

在这套装置中，剩余肥料放入收集器21中。按照在肥料坑（图1和2）中的本发明的方法处理的肥料所具有的水含量约为30%（wt）。在肥料坑1中形成两层，在通过加热提出甲烷和其它气体后，上层的固含量约为70%（wt）。在肥料坑中的大部分磷酸盐都在这些上层中，有较多液体的下层含有少得多的磷酸盐，并且在它被脱去磷酸盐后，将它放掉。

就上层来说，含有较多的磷酸盐，并不立即用于给土地施肥，它被运至容器21中。将所述的干肥从此容器中用运输器22送入燃烧炉9中。肥料中的无机残留物作为灰通过一个在炉底部的炉篦23落下。这些灰由磷酸盐和硅酸盐组成。通过在燃烧炉9中燃烧肥料还产生硫氧化物和氮氧化物。为了防止这些氧化物进入大气，对环境造成严重损害，将含硫氧化物和氮氧化物的热燃烧气通入一个含有氧化钙的床层17。氧化钙将硫氧化物和氮氧化物转化成硫酸钙（原文为磷酸钙）和硝酸钙。一个同流换热器18和一个尘粒过滤器19设置在燃烧炉9和氧化钙床17之间。在换热器中循环水被加热，而来自炉9的燃烧气体被冷却。在氧化钙床17之前，燃烧气中的尘粒被除去。如果希望，床17中的氧化钙可以通过焙烧石灰石（CaCO₃）来制得。在这种情况下，来自水软化装置的方解石颗粒（只含0.5%的水的CaCO₃）可以加入炉9与肥料一起燃烧。这些颗粒在所述的炉中的超高温下焙烧。生成的氧化钙与在炉子底部的肥料中的无机组分收集在一起。氧化钙、磷酸盐和硅酸盐的混合物可以在床17中用于结合燃烧气体中的硫氧化物和氮氧化物。结果氧化钙转化成硫酸钙（原文为磷酸钙）和硝酸钙。这种磷酸盐、硫酸盐和硝酸盐及钙产物也用作肥料。

在根据图3的设备中，热交换器中被加热的水经管20通入在地窖1（见图1和2）中的加热管，用来加热那里的肥料，另外还可以用于主加热装置30中或用于加热一个锅炉31。

假如来自洗涤塔的甲烷气还被用于一个具有气体发生器的内燃机24，这种甲烷气经输送管25、不与马厩的且在洗涤塔中洗涤过的由管26供给的CH₄+O₂+N₂气混合，以便防止在后面的气流中的氮氧化物腐蚀带有气体发生器的内燃机的金属。

Claims (12)

1、一种处理能放出对环境有害的甲烷和其它化学物质的物料的方法，其特征在于将此物料加热，放出的气体用水或一种含有被洗涤除去的气体的化学物质的循环溶液进行洗涤处理，燃烧从洗涤装置排出的气体中的甲烷，而且所产生的热至少部分地用于加热原料。

2、按权利要求1的方法，其特征是原料含有氨，并且用循环氨溶液洗涤。

3、按权利要求2的方法，其特征是肥料和/或排泄物用作原料。

4、按权利要求3的方法，其特征是将从牲口居住的马厩中排出的废气，与从肥料和/或排泄物被加热排出的气体一起，用水或循环氨溶液进行洗涤处理。

5、按权利要求2的方法，其特征是原料是阴沟污泥。

6、按前面任一个权利要求的方法，其特征是用温度不超过12℃的洗涤液洗涤。

7、按权利要求2-6的任何一个的方法，其特征是洗涤过程中得到的氨溶液中的硫化氢，通过将该溶液通入氢氧化铁泥浆而从所述溶液中除去。

8、按前面任何一个权利要求的方法，其特征是按权利要求1的方法所加热的原料，还在燃烧甲烷的燃烧炉中燃烧，燃烧后的燃气用热交换器来冷却，并且在把它放入大气前，将其通入一个能结合硫氧化物和氮氧化物的氧化钙床层。

9、按权利要求8的方法，其特征是由氧化钙和燃烧气体中的硫氧化物和氮氧化物反应生成的硫酸钙和硝酸钙与炉底排出的含有磷酸盐的残留物混合，以便得到一种含钙、磷酸盐和氮的肥料。

10、一种实施前面任何一个权利要求的方法的设备包括一台带有为排出洗涤后的含甲烷的气体而装在顶部的排气管的逆流洗涤装置，所述排气管与一台用于燃烧甲烷的燃烧装置相连，此燃烧装置有一个与加热管相连的用于排出燃烧气体的排气管，此加热管位于原料的贮存空间里。

11、一种按权利要求10的设备，其特征是还将马厩与在洗涤装置底部的供气管相连，或与一分开的洗涤装置相连，由此，洗涤装置排出的气体还被输送到燃烧装置中。

12、一种按权利要求10或11的设备，其特征是包括一个用于按权利要求1的方法处理的肥料和/或排泄物的贮存地窖，从此，所述的物料可以用一台输送装置从地窖中送到燃烧装置，一台与上述装置的燃烧气排气管相连的热交换器和一个有氧化钙床层的容器，该氧化钙床连接到换热器上，以便从燃烧气中除去硫氧化物和氮氧化物。

Images