CN107008731B - 一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置工艺，选择适合热解气化的生物质类固废/危废物质为原料，经预处理后输送到气化系统中进行热解气化得到生物质燃气与灰渣，将燃气与灰渣分别送入熔渣炉内，利用生物质类废弃物气化所得的燃气进行高温熔融焚烧，分解破坏掉二噁英类有毒害的有机质成分，并完成灰渣的熔融，熔融的灰渣经水淬后形成玻璃态熔渣将重金属包裹于熔渣内，实现危废物质的稳定固化，可满足超低浸出毒性的排放要求。本发明充分利用生物质类固废/危废气化燃气为灰渣熔融固化提供热能，解决了固废/危废焚烧灰渣易产生二次污染、稳定化处置能耗大以及运行成本高的问题，达到了以废治废的目的。
Description
技术领域
本发明属于固废/危废处理技术领域，特别涉及一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置工艺。
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。填满需要占用大量土地，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。焚烧处置技术由于可以有效破坏危险废物中的有毒、有害废物，同时能有效回收释放出的废热，是实现危险废物减量化、无害化和资源化的有效处理方法，但其焚烧处理过程所产生的炉渣与飞灰中含有大量的二噁英类有毒物质及重金属等，如果得不到妥善处置会对人类的生存环境造成严重危害。
另一方面，生物质类废物是作为一种废弃物的同时也是一种难得的资源。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等特点，借鉴于传统的煤化工技术，生物质气化技术已得到长足发展，各种中高品质的生物质气化燃气也已有广泛的工业化应用，为取代传统的煤炭或电力实现危废残渣熔融固化提供了一种新的选择。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置工艺，以适用于热解气化的生物质类固废/危废物质为处置对象，实现生物质类废物的无害化、减量化、资源化处置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置工艺，包括：
第一工序：对生物质类废物进行干化、匀质化预处理，得到满足热解气化工艺要求的原料；
第二工序：将预处理后的原料输送到气化系统进行热解气化，得到的产物为生物质燃气与灰渣；
第三工序：分别将燃气与灰渣送入熔渣炉内，利用所述生物质燃气进行高温熔融焚烧，分解二噁英类有毒害的有机质成分，并完成灰渣的熔融；对于熔点较高的灰渣，可以掺加易熔辅料，熔融后包裹在灰渣外表，或与灰渣一同形成熔融态，也可在熔渣炉内补充外部能量，保证熔渣炉内的运行温度满足灰渣熔融需要；
第四工序：熔融的灰渣经水冷后形成玻璃态熔渣将重金属包裹于熔渣内，实现危废物质的稳定固化；
第五工序：燃烧产生的尾气送入制汽设备回收热量。
优选的，所述气化系统采用高温空气/富氧空气/蒸汽等气化介质，气化温度为600～900℃。
优选的，所述生物质气化燃气与灰渣送入熔渣炉时均带有高温显热。
优选的，所述灰渣含有废物气化后产生的炉渣与飞灰，以及后续余热利用及烟气排放前收集到的飞灰。
优选的，所述熔渣炉的运行温度为1200～1500℃。
优选的，所述在熔渣炉内补充的外部能量是废弃活性炭等含有较高热量的危废物质。
优选的，所述熔融灰渣的冷却方式采用水浴对熔融态物质进行快速冷却，采用换热装置或循环冷却水保持水温不超过40℃。
优选的，所述燃气至少分两组输入到熔渣炉燃烧，其中一组供给灰渣熔融焚烧，其余用于调节燃烧气氛形成过淡燃烧，以控制烟气氮氧化物满足排放标准。
优选的，所述熔渣炉内燃烧所用的空气分多组供给。
优选的，所得的熔渣作为筑路或建材原料使用。
本发明还提供了一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置装置，包括：预处理系统、气化系统、熔渣炉、换热器、余热利用系统，所述预处理系统、气化系统、熔渣炉依次相连，所述熔渣炉的出料口与换热器相连，所述熔渣炉的出风口与余热利用系统进风口相连，所述余热利用系统的出风口分别与所述气化系统和熔渣炉进风口相连。
优选的，所述预处理系统包括：干化装置和搅拌装置。
优选的，所述气化系统为热解炉。
优选的，所述余热利用系统为生物质制气设备。
优选的，所述换热器将熔渣与传热介质直接或间接接触进行熔渣粒化和显热回收。
优选的，所述换热器可以是高炉熔渣水淬处理装置、熔渣水淬废弃处理装置或风淬装置。
本发明的有益效果
(1)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置工艺，充分利用了生物质类废物气化燃气燃烧释放的热能实现危险灰渣的高温熔融焚烧，分解二噁英类有机质，并对重金属等有害成分进行熔融包裹，冷却后得到结构致密的熔渣，实现了重金属在熔渣中的稳定固化和危废物质的无害化、减量化与资源化处置，避免了固废/危废焚烧炉渣与飞灰易产生二次污染、稳定化处置能耗大以及运行成本高的问题，达到了以废治废的目的。
(2)本发明的装置结构简单、处理效率高、实用性强，易于推广。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1基于生物质类废弃物的以废治废处置工艺路线图；
图2生物质类废弃物清洁利用转化流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置工艺，包括步骤：
步骤一：对生物质类废物进行干化、匀质化预处理，得到满足热解气化工艺要求的原料；
步骤二：将预处理后的原料输送到气化系统进行热解气化，得到的产物为生物质燃气与灰渣；
步骤三：分别将燃气与灰渣送入熔渣炉内，利用生物质类废弃物气化所得的燃气进行高温熔融焚烧，分解二噁英类有毒害的有机质成分，并完成灰渣的熔融；
步骤四：熔融的灰渣经水冷后形成玻璃态熔渣将重金属包裹于熔渣内，实现危废物质的稳定固化，所得的熔渣可作为筑路或建材原料使用；
步骤五：燃烧产生的尾气送入制汽设备回收热量。
优选地，所述气化系统宜采用高温空气/富氧空气/蒸汽等气化介质，气化温度为600～900℃，得到中高热值的生物质燃气或将固体原料更多的转化为气态燃气。
优选地，所述生物质气化燃气与灰渣送入熔渣炉时均带有高温显热。
优选地，所述灰渣含有废物气化后产生的炉渣与飞灰，以及后续余热利用及烟气排放前收集到的飞灰。
优选地，所述熔渣炉的运行温度为1200～1500℃，既能满足危废焚烧二燃室温度的要求，又能达到大部分灰渣物质的熔融温度；对于熔点较高的灰渣，可以掺加硅铝酸盐类易熔辅料，熔融后包裹在灰渣外表，或与灰渣一同形成熔融态，也可在熔渣炉内补充焦炭等外部能量，保证熔渣炉内的运行温度满足灰渣熔融需要；对于熔点低的灰渣，可以掺加系统外产生的固废/危废物质，与生物质废物气化产生的灰渣一同熔融焚烧。
优选地，所述在熔渣炉内补充的外部能量可以是废弃活性炭等含有一定热量的危废物质。
优选地，所述熔融灰渣的冷却方式采用水浴对熔融态物质进行快速冷却，采用换热装置或循环冷却水保持水温不超过40℃，并应及时补充保证水量。
优选地，所述燃气至少分两组输入到熔渣炉燃烧，其中一组供给灰渣熔融焚烧，其余用于调节燃烧气氛形成过淡燃烧，以控制烟气氮氧化物满足排放标准；与之对应地，熔渣炉内燃烧所用的空气也需分多组供给。
实施例1
一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置装置，包括：预处理系统、气化系统、熔渣炉、换热器、余热利用系统，所述预处理系统、气化系统、熔渣炉依次相连，所述熔渣炉的出料口与换热器相连，所述熔渣炉的出风口与余热利用系统进风口相连，所述余热利用系统的出风口分别与所述气化系统和熔渣炉进风口相连。
该装置的运行方法如下：
对生物质类废物进行干化、匀质化预处理，得到满足热解气化工艺要求的原料，通过进料系统将预处理后的物料送入热解炉，并在热解炉内燃烧，生成生物质燃气与灰渣，热解炉的气体采用高温空气/富氧空气/蒸汽等气化介质，气化温度为600～900℃。
将生物质燃气与灰渣送入熔渣炉内，利用生物质燃气进行高温熔融焚烧，燃气至少分两组输入到熔渣炉燃烧，一组供给灰渣熔融焚烧，其余用于调节燃烧气氛形成过淡燃烧，以控制烟气氮氧化物满足排放标准，焚烧温度控制在1200～1500℃，分解二噁英类有毒害的有机质成分，并完成灰渣的熔融；将熔融的灰渣在换热器中采用水浴进行快速冷却，保持水温不超过40℃，形成玻璃态熔渣将重金属包裹于熔渣内，实现危废物质的稳定固化，所得的熔渣作为筑路或建材原料使用。燃烧产生的尾气送入制汽设备回收热量，并循环供给热解炉和熔渣炉。
实施例2
对生物质类废物进行干化、匀质化预处理，得到满足热解气化工艺要求的原料，通过进料系统将预处理后的物料送入热解炉，并在热解炉内燃烧，生成生物质燃气与灰渣，热解炉的气体采用高温空气/富氧空气/蒸汽等气化介质，气化温度为600～900℃。
将生物质燃气、灰渣、硅铝酸盐类易熔辅料送入熔渣炉内，利用生物质燃气进行高温熔融焚烧，燃气至少分两组输入到熔渣炉燃烧，一组供给灰渣熔融焚烧，其余用于调节燃烧气氛形成过淡燃烧，以控制烟气氮氧化物满足排放标准，焚烧温度控制在1200～1500℃，分解二噁英类有毒害的有机质成分，并使硅铝酸盐类易熔辅料熔融后包裹在灰渣外表，或与灰渣一同形成熔融态；将熔融的产物在换热器中采用水浴进行快速冷却，保持水温不超过40℃，形成玻璃态熔渣将重金属包裹于熔渣内，实现危废物质的稳定固化，所得的熔渣可作为筑路或建材原料使用。燃烧产生的尾气送入制汽设备回收热量，并循环供给热解炉和熔渣炉。
实施例3
对生物质类废物进行干化、匀质化预处理，得到满足热解气化工艺要求的原料，通过进料系统将预处理后的物料送入热解炉，并在热解炉内燃烧，生成生物质燃气与灰渣，热解炉的气体采用高温空气/富氧空气/蒸汽等气化介质，气化温度为600～900℃。
将生物质燃气、灰渣、焦炭送入熔渣炉内，保证熔渣炉内的运行温度满足灰渣熔融需要，利用生物质燃气进行高温熔融焚烧，燃气至少分两组输入到熔渣炉燃烧，一组供给灰渣熔融焚烧，其余用于调节燃烧气氛形成过淡燃烧，以控制烟气氮氧化物满足排放标准，焚烧温度控制在1200～1500℃，分解二噁英类有毒害的有机质成分，并完成灰渣的熔融；将熔融的产物在换热器中采用水浴进行快速冷却，保持水温不超过40℃，形成玻璃态熔渣将重金属包裹于熔渣内，实现危废物质的稳定固化，所得的熔渣可作为筑路或建材原料使用。燃烧产生的尾气送入制汽设备回收热量，并循环供给热解炉和熔渣炉。
实施例4
一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置装置，包括：干化装置、搅拌装置、热解炉、熔渣炉、高炉熔渣水淬处理装置、生物质制气设备，所述干化装置、搅拌装置、热解炉、熔渣炉依次相连，所述熔渣炉的出料口与高炉熔渣水淬处理装置进口相连，所述熔渣炉的出风口与生物质制气设备进风口相连，所述生物质制气设备的出风口分别与所述热解炉和熔渣炉进风口相连。
实施例5
一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置装置，包括：干化装置、搅拌装置、热解炉、熔渣炉、风淬装置、生物质制气设备，所述干化装置、搅拌装置、热解炉、熔渣炉依次相连，所述熔渣炉的出料口与风淬装置进口相连，所述熔渣炉的出风口与生物质制气设备进风口相连，所述生物质制气设备的出风口分别与所述热解炉和熔渣炉进风口相连。
实施例6
一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置装置，包括：干化装置、搅拌装置、热解炉、熔渣炉、熔渣水淬废弃处理装置、生物质制气设备，所述干化装置、搅拌装置、热解炉、熔渣炉依次相连，所述熔渣炉的出料口与熔渣水淬废弃处理装置进口相连，所述熔渣炉的出风口与生物质制气设备进风口相连，所述生物质制气设备的出风口分别与所述热解炉和熔渣炉进风口相连。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于生物质类固废及危废的以废治废处置工艺，其特征在于，包括：
第一工序：对生物质类废物进行干化、匀质化预处理，得到满足热解气化工艺要求的原料；
第二工序：将预处理后的原料输送到气化系统进行热解气化，得到的产物为生物质燃气与灰渣；
第三工序：分别将燃气与灰渣送入熔渣炉内，利用所述生物质燃气进行高温熔融焚烧，分解二噁英类有毒害的有机质成分，并完成灰渣的熔融；
第四工序：熔融的灰渣经水冷后形成玻璃态熔渣将重金属包裹于熔渣内，实现危废物质的稳定固化；对重金属进行熔融包裹，冷却后得到结构致密的熔渣；
第五工序：燃烧产生的尾气送入制汽设备回收热量；
所述气化系统采用高温空气/富氧空气/蒸汽，气化温度为600~900℃；
燃气至少分两组输入到熔渣炉燃烧，其中一组供给灰渣熔融焚烧，其余用于调节燃烧气氛形成过淡燃烧，以控制烟气氮氧化物满足排放标准；
所述灰渣含有废物气化后产生的炉渣与飞灰，以及后续余热利用及烟气排放前收集到的飞灰；
在熔渣炉内补充的外部能量是废弃活性炭；
所述基于生物质类固废及危废的以废治废处置工艺，由基于生物质类固废及危废的以废治废处置装置实施，所述装置包括：预处理系统、气化系统、熔渣炉、换热器、余热利用系统，所述预处理系统、气化系统、熔渣炉依次相连，所述熔渣炉的出料口与换热器相连，所述熔渣炉的出风口与余热利用系统进风口相连，所述余热利用系统的出风口分别与所述气化系统和熔渣炉进风口相连。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述生物质燃气与灰渣送入熔渣炉时均带有高温显热。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述熔渣炉的运行温度为1200~1500℃。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述熔融灰渣的冷却方式采用水浴对熔融态物质进行快速冷却，采用换热装置或循环冷却水保持水温不超过40℃。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述熔渣炉内燃烧所用的空气分多组供给。
6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所得的熔渣作为筑路或建材原料使用。
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