CN107597797A - 高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统及方法，包括预处理单元、污水处理单元、气味治理单元、药渣气化燃烧制汽单元及烟气处理单元，预处理单元包括依次连接的脱水装置、破碎装置和干燥装置，污水处理单元收集预处理单元中的废水，并对其进行絮凝沉淀、厌氧发酵处理；气味治理单元收集预处理单元产生的异味气体，进行浓缩后传输给药渣气化燃烧制汽单元；药渣气化燃烧制汽单元包括投料装置、生物质热解气化炉和燃烧器，投料装置将干燥装置中生成的药渣物料送入生物质热解气化炉内进行气化热解反应，气化后的燃气进入燃烧器，与浓缩后的异味气体一起燃烧，本发明实现就地取材、即时处置、高效综合利用。

Description

高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统及方法

技术领域

本发明涉及一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统及方法。

背景技术

中药类制药前置提取采用的蒸煮、发酵等工艺，导致产生大量含水率高且排放集中的高湿基中药渣。由于药渣自身存在含水率较高、种类繁杂、易腐烂、难降解和气味刺鼻等不利特性，国内在药渣制备畜禽饲料、堆肥发酵等方面的尝试会面临药渣发酵周期长、成分复杂、分离困难且可能含有毒性物质等问题。目前大宗药渣的处置方式主要是焚烧、填埋和固定区域堆放，不仅造成了资源浪费，而且极易引起环境污染。

目前仍缺乏有效的处理和利用方式，中药残渣已成为一种环境污染源，如处理不当，极易对社会环境生产严重的负面影响。如何实现药渣的高效能源化利用是当下亟待解决的共性社会问题，拥有巨大的潜在经济效益和市场空间。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统及方法，本发明可以将大宗湿基中药渣废弃物转化为能源用于企业供能，实现就地取材、即时处置、高效综合利用，避免了现有处置方式处理周期长、能量利用率低、技术不成熟、易造成二次污染等问题，同时大大降低企业生产成本和环保处置压力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，包括预处理单元、污水处理单元、气味治理单元、药渣气化燃烧制汽单元及烟气处理单元，其中，所述预处理单元包括依次连接的脱水装置、破碎装置和干燥装置，所述污水处理单元收集预处理单元中的废水，并对其进行絮凝沉淀、厌氧发酵处理；所述气味治理单元收集预处理单元产生的异味气体，进行浓缩后传输给药渣气化燃烧制汽单元；

所述药渣气化燃烧制汽单元包括投料装置、生物质热解气化炉和燃烧器，投料装置将干燥装置中生成的药渣物料送入生物质热解气化炉内进行气化热解反应，气化后的燃气进入燃烧器，与浓缩后的异味气体一起燃烧；

所述烟气处理单元与燃烧器连接，对燃烧后的烟气进行洗涤和回收。

进一步的，所述预处理单元，包括依次连接的湿基中药渣料仓、机械脱水机、粉碎机以及干燥机，设备之间均设置有物料输送机构。

进一步的，所述药渣气化燃烧制汽单元，包括依次连接的干基生物质储料仓、投料装置、生物质热解气化炉、燃烧器和蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉与干燥机连通，由蒸汽锅炉为干燥机提供蒸汽热源，所述燃烧器连接气味治理单元，接收处理后的异味气体。

进一步的，所述气味治理单元与预处理单元连通，接收预处理过程中产生的异味气体的处理，包括依次连接的异味气体收集装置和浓缩罐，异味气体收集装置与预处理单元和燃烧器连接，将预处理单位产生的异味气体收集浓缩，输送至燃烧器燃烧。

进一步的，所述污水处理单元与预处理单元连通，接收预处理过程中产生的有机污水，包括依次连接的初沉絮凝池和EGSB厌氧消化罐。

更进一步的，所述初沉絮凝池与湿基中药渣料仓连接，利用泥浆泵将沉淀或絮凝产生的污泥输送到湿基中药渣料仓与湿基生物质一起循环处理，所述EGSB厌氧消化罐与机械脱水机连接，利用厌氧消化处理后的中水冲洗脱水设备。

更进一步的，所述EGSB厌氧消化罐还与燃气燃烧器连接，以发酵产生的沼气作为补充与气化燃气一同燃烧。

更进一步的，所述烟气处理单元对燃烧器产生的烟气进行净化处理，包括依次连接的布袋除尘器、洗涤塔和排放烟囱。

优选的，所述机械脱水机为带式压滤机；进一步地，对于浆果类物料含量较高的中药渣，所述机械脱水机宜选用板框/隔膜压滤机。

优选的，所述粉碎机为剪切片式粉碎机或锤片式破碎机。

优选的，所述干燥机为以蒸汽为热源的桨叶式干燥机。

优选的，所述燃烧器为高温燃气燃烧器。

基于上述系统的工作方法，包括以下步骤：

1)湿基中药渣预处理：对湿基中药渣进行脱水、粉碎和干燥，使其物料粒径降至3mm以下，含水率降至10％-25％；

2)废水净化：预处理过程中产生的废水，集中收集后进入污水处理装置絮凝沉淀、厌氧发酵处置，产出与中药渣原料掺混处置的泥浆以及与气化燃气混合燃烧制取蒸汽的沼气；

3)气味治理：预处理过程中产生的异味气体，输送至浓缩罐，浓缩后输送至燃烧器配风系统，通入燃烧器燃烧；

4)中药渣热解气化燃烧制汽：得到的药渣物料由干基生物质料仓经投料装置送入生物质热解气化炉内，以空气为气化介质，中药渣物料在400-800℃的温度条件下发生气化反应，生成的可燃气体直接通入高温燃气燃烧器，与发酵产生的沼气一同燃烧制取蒸汽，所得蒸汽一部分供给桨叶干燥机干化物料，其余输出进行供能；

5)烟气净化处理：对排出的烟气进行除尘和洗涤净化处理后排放。

所述步骤(1)中，根据中药渣的种类、粒径和/或韧性物料特性，设置一级粉碎或多级粉碎；对于粒径或硬度大于设定值的物料，在脱水工序前增设粗粉工序。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明采用机械脱水、均质化破碎及干燥组合技术工艺，实现了中药渣的低能耗连续脱除外水、高效破碎及清洁干燥预处理，满足热解气化原料的需求。

(2)本发明采用负压收集系统，将预处理过程产生的异味气体用于助燃补充，输送至气化与燃烧系统彻底消除；以初沉池和EGSB反应器为主体的工艺，将预处理工艺机械脱水产生的高浓度有机废水转化为可循环使用的中水，产出可与中药渣原料掺混处置的泥浆以及可与气化燃气混合燃烧制取蒸汽的沼气，打通了物尽其用的循环处置模式，解决了预处理工艺中的三废难题；

(3)采用脱水干化预处理、热解气化与燃气燃烧，协同高浓度污水处置、气味治理为一体的综合能源化处置系统集成工艺，有效解决了大宗湿基中药渣等固体生物质类废弃物的综合利用技术问题，实现了就地取材、即时处置、高效综合利用，避免了中药渣现有处置方式处理周期长、能量利用率低、技术不成熟、易造成二次污染等问题，实现了大宗湿基中药渣的即时环保能源化综合处置，大大降低了企业生产成本和环保处置压力。

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是本发明工作原理图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在药渣自身存在含水率较高、种类繁杂、易腐烂、难降解和气味刺鼻等不利特性，国内在药渣制备畜禽饲料、堆肥发酵等方面的尝试会面临药渣发酵周期长、成分复杂、分离困难且可能含有毒性物质的不足。

近年来随着低碳经济的兴起，由生物质替代煤炭、天然气和石油等化石能源已成为新能源领域的研究热点，具有重要的战略意义。其中，生物质气化技术是将低品位生物质固态物料快速转化成为高品位可燃气体的一种新能源技术，其主要优点是生物质转化为可燃气体后，利用效率较高且气化成本较低，同时生物质燃气的用途广泛，可用作民用燃气、发电、区域供热以及工业用燃料等。当前利用生物质气化技术，实现中药渣等工业生物质类固体废弃物的能源化转化利用已经发展成为一种新的方向。

本申请提出了一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统装置及方法，可以将大宗湿基中药渣废弃物转化为能源用于企业供能，实现就地取材、即时处置、高效综合利用，避免了现有处置方式处理周期长、能量利用率低、技术不成熟、易造成二次污染等问题，同时大大降低企业生产成本和环保处置压力。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，包括相连接的湿基药渣预处理单元、污水处理单元、气味治理单元、药渣气化燃烧制汽单元及烟气处理单元；

湿基药渣预处理单元用于制备适合用于气化系统装置的生物质物料，包括依次连接的湿基中药渣料仓、机械脱水机、粉碎机、干燥机以及各机械装置之间的物料输送设备；

药渣气化燃烧制汽单元用于经过预处理药渣物料的气化燃烧及热量利用，包括依次连接的干基生物质储料仓、投料装置、生物质热解气化炉、燃烧器和蒸汽锅炉；

烟气处理单元用于高温燃气燃烧产生烟气的净化处理，以满足烟气的达标排放要求，包括依次连接的布袋除尘器、洗涤塔和排放烟囱；

污水处理单元用于药渣预处理过程中产生的高浓度有机污水的处置，包括依次连接的初沉絮凝池和EGSB厌氧消化罐；

气味治理单元用于预处理过程产生的异味气体的处理，包括依次连接的异味气体收集系统和浓缩罐；

预处理单元的设备装置均设置于相对封闭的车间或厂房内，避免污水的流失及异味气体的扩散；所述湿基中药渣料仓、机械脱水机、粉碎机、干燥机以及各机械装置之间的物料输送设备均与污水处理单元连接，将预处理过程产生的污水输送至污水处理单元；

初沉絮凝池与湿基中药渣料仓连接，利用泥浆泵将沉淀或絮凝产生的污泥输送到湿基中药渣料仓与湿基生物质一起循环处理；EGSB厌氧消化罐与机械脱水机连接，利用厌氧消化处理后的中水冲洗脱水设备，同时也可以稀释有机污水浓度，降低高浓有机废水的处置难度；

EGSB厌氧消化罐还与燃气燃烧器连接，以发酵产生的沼气作为补充与气化燃气一同燃烧；所述异味气体收集系统分别与预处理单元、燃烧器连接，将预处理单位产生的异味气体收集浓缩，输送至燃烧器的配风系统，通入燃烧器燃烧。

特别地，机械脱水机为带式压滤机；进一步地，对于浆果类物料含量较高的中药渣，机械脱水机宜选用板框/隔膜压滤机。

粉碎机为剪切片式粉碎机或锤片式破碎机。

干燥机为以蒸汽为热源的桨叶式干燥机。

燃烧器为高温燃气燃烧器。

利用上述装置的工作方法，包括以下步骤：

1)湿基中药渣预处理：含水率75％以上的湿基中药渣经机械脱水设备脱水降低物料含水率至60％-67％，再经粉碎机粉碎至粒径10mm以下，最后经干燥机干化含水率降至10％-25％，并经干燥机桨叶、筒壁与物料间的摩擦挤压和剪切作用，物料粒径降至3mm以下；经过预处理的物料输送至干基生物质料仓储存；

2)废水净化：预处理过程中的废水，集中收集后进入污水处理装置絮凝沉淀、厌氧发酵处置，产出可与中药渣原料掺混处置的泥浆以及可与气化燃气混合燃烧制取蒸汽的沼气；净化处理后的污水可以达到直接排放或满足市政污水处理厂进一步净化处置要求；

3)气味治理：预处理过程中产生的异味气体，通过收集系统输送至浓缩罐，浓缩后输送至后续工序中的燃烧器配风系统，通入燃烧器燃烧；

4)中药渣热解气化燃烧制汽：步骤1)得到的药渣物料，由干基生物质料仓经投料装置送入生物质热解气化炉内；以空气为气化介质，中药渣物料在400-800℃的温度条件下发生气化反应，生成CO、H₂、CH₄与不饱和烃等可燃气体；气化燃气不需经过净化处理直接通入高温燃气燃烧器，与发酵产生的沼气一同燃烧制取蒸汽；所得蒸汽一部分供给桨叶干燥机干化物料，其余输出供给企业生成用能；

5)烟气净化处理：锅炉排出的烟气经布袋除尘、洗涤净化处理后直接达标排放。

特别地，根据中药渣的种类、粒径、韧性等物料特性，需要设置一级粉碎或多级粉碎；进一步地，对于粒径较大或硬度较大的物料，需要在脱水工序前增设粗粉工序。

锅炉及布袋除尘所排放的灰渣为生物质灰，是一种很好的钾肥，可以作为农作物肥料利用。

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。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，其特征是：包括预处理单元、污水处理单元、气味治理单元、药渣气化燃烧制汽单元及烟气处理单元，其中，所述预处理单元包括依次连接的脱水装置、破碎装置和干燥装置，所述污水处理单元收集预处理单元中的废水，并对其进行絮凝沉淀、厌氧发酵处理；所述气味治理单元收集预处理单元产生的异味气体，进行浓缩后传输给药渣气化燃烧制汽单元；

所述药渣气化燃烧制汽单元包括投料装置、生物质热解气化炉和燃烧器，投料装置将干燥装置中生成的药渣物料送入生物质热解气化炉内进行气化热解反应，气化后的燃气进入燃烧器，与浓缩后的异味气体一起燃烧；

所述烟气处理单元与燃烧器连接，对燃烧后的烟气进行洗涤和回收。

2.如权利要求1所述的一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，其特征是：所述预处理单元，包括依次连接的湿基中药渣料仓、机械脱水机、粉碎机以及干燥机，设备之间均设置有物料输送机构。

3.如权利要求1所述的一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，其特征是：所述药渣气化燃烧制汽单元，包括依次连接的干基生物质储料仓、投料装置、生物质热解气化炉、燃烧器和蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉与干燥机连通，由蒸汽锅炉为干燥机提供蒸汽热源，所述燃烧器连接气味治理单元，接收处理后的异味气味。

4.如权利要求1所述的一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，其特征是：所述气味治理单元与预处理单元连通，接收预处理过程中产生的异味气体的处理，包括依次连接的异味气体收集装置和浓缩罐，异味气体收集装置与预处理单元和燃烧器连接，将预处理单位产生的异味气体收集浓缩，输送至燃烧器燃烧。

5.如权利要求1所述的一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，其特征是：所述污水处理单元与预处理单元连通，接收预处理过程中产生的有机污水，包括依次连接的初沉絮凝池和EGSB厌氧消化罐。

6.如权利要求5所述的一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，其特征是：所述初沉絮凝池与湿基中药渣料仓连接，利用泥浆泵将沉淀或絮凝产生的污泥输送到湿基中药渣料仓与湿基生物质一起循环处理，所述EGSB厌氧消化罐与机械脱水机连接，利用厌氧消化处理后的中水冲洗脱水设备。

7.如权利要求5所述的一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，其特征是：所述EGSB厌氧消化罐还与燃气燃烧器连接，以发酵产生的沼气作为补充与气化燃气一同燃烧。

8.如权利要求1所述的一种高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统，其特征是：所述烟气处理单元对燃烧器产生的烟气进行净化处理，包括依次连接的布袋除尘器、洗涤塔和排放烟囱。

9.基于权利要求1-8中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

1)湿基中药渣预处理：对湿基中药渣进行脱水、粉碎和干燥，使其物料粒径降至3mm以下，含水率降至10％-25％；

2)废水净化：预处理过程中产生的废水，集中收集后进入污水处理装置絮凝沉淀、厌氧发酵处置，产出与中药渣原料掺混处置的泥浆以及与气化燃气混合燃烧制取蒸汽的沼气；

3)气味治理：预处理过程中产生的异味气体，输送至浓缩罐，浓缩后输送至燃烧器配风系统，通入燃烧器燃烧；

4)中药渣热解气化燃烧制汽：得到的药渣物料由干基生物质料仓经投料装置送入生物质热解气化炉内，以空气为气化介质，中药渣物料在400-800℃的温度条件下发生气化反应，生成的可燃气体直接通入高温燃气燃烧器，与发酵产生的沼气一同燃烧制取蒸汽，所得蒸汽一部分供给桨叶干燥机干化物料，其余输出进行供能；

5)烟气净化处理：对排出的烟气进行除尘和洗涤净化处理后排放。

10.如权利要求9所述的工作方法，其特征是：所述步骤(1)中，根据中药渣的种类、粒径和/或韧性物料特性，设置一级粉碎或多级粉碎；对于粒径或硬度大于设定值的物料，在脱水工序前增设粗粉工序。