CN108080391A - 废物处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废物处理系统及方法，能够用于对飞灰、污泥等复杂、危险的废物进行处理。该废物处理系统包括前处理系统、等离子烧结熔融处理系统以及尾气处理系统。其中，该前处理系统用于接收待处理物料，并将该待处理物料按预定配比与配料均匀混合，进而成型为具有特定形状的物料颗粒。等离子烧结熔融处理系统利用等离子发生器对成型的物料颗粒进行烧结熔融处理，使其形成为玻璃陶瓷体，并将该物料颗粒于进行烧结熔融处理的过程中产生的烟气排入尾气处理系统。该尾气处理系统接收烟气后对其进行净化处理，使之成为符合排放标准的排放气体。本发明能够对飞灰、污泥等复杂、危险的废物进行处理，以有效阻止其向环境扩散。
Description
技术领域
本发明涉及废物处理，特别是涉及一种能够处理飞灰、污泥等复杂、危险废物的废物处理系统及方法。
背景技术
我国生活垃圾焚烧取得了快速发展和长足进步，但飞灰的处理远不如人意，成为生活垃圾焚烧全过程污染控制和风险管理中最为薄弱的环节。现有飞灰大部分未经无害化处理而直接送到垃圾填埋场，不仅对环境危害极大，而且造成资源浪费。
另外，随着经济社会的快速发展，能源需求日益增长，油田产能也不断发展，与此同时，因大量开采而产生的各种含油废物也日益增加。这些含油废物主要是含油污水处理后的含油污泥、油田生产站场原油储罐的清罐油泥砂以及油田生产作业产生的含油固体废物，其中含有苯系物、酚类、蒽、芘等毒性物质，其具有恶臭气味，同时含有一定量的原油，其具有致癌、致畸、致突变作用。如将这些废物直接外排，其中的有毒物质便会污染水、土壤和空气，恶化生态环境。
目前，对这些含油废物的主要处理方式是填埋与焚烧，然而这两种处理方式均有易出现重金属、二噁英等污染物泄露、处理量有限以及邻避效应明显等诸多限制。
因此，发展新的技术来处理上述飞灰、污泥等复杂、危险废物、减少其对环境的影响已迫在眉睫。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够对飞灰、污泥等复杂、危险的废物进行处理以有效阻止其向环境扩散的废物处理系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种废物处理系统，包括前处理系统、等离子烧结熔融处理系统以及尾气处理系统，其中，该前处理系统用于接收待处理物料，并将该待处理物料按预定配比与配料均匀混合，进而成型为具有特定形状的物料颗粒；该等离子烧结熔融处理系统利用等离子发生器对成型的物料颗粒进行烧结熔融处理，使其形成为玻璃陶瓷体，并将该物料颗粒于进行烧结熔融处理的过程中产生的烟气排入所述尾气处理系统；该尾气处理系统接收所述烟气并对其进行净化处理，使之成为符合排放标准的排放气体。
较佳地，所述等离子烧结熔融处理系统包括等离子烧结熔融炉，该等离子烧结熔融炉具有隧道窑炉式的炉体结构。
较佳地，所述前处理系统包括混料机、造粒机、振动筛分机以及干化机，其中，该混料机用于将该待处理物料按预定配比与配料均匀混合，以使该待处理物料在所述等离子烧结熔融处理系统的烧结熔融处理中能够形成表面熔融的玻璃陶瓷体；所述造粒机用于将与配料均匀混合的所述待处理物料成型为具有特定形状的物料颗粒；所述振动筛分机用以对从所述造粒机输送的物料颗粒进行筛分，将尺寸合格的物料颗粒输送入所述干化机；该干化机则用以干化被送入的物料颗粒，并将被干化的物料颗粒输送入所述等离子烧结熔融处理系统。
较佳地，所述特定形状为规则球体状。
较佳地，所述振动筛分机将尺寸不合格的物料颗粒送回造粒机重新造粒。
较佳地，所述前处理系统还包括传送机构，该传送机构将所述混料机、所述造粒机、所述振动筛分机、所述干化机依次连接，用于进行所述物料或物料颗粒的输送。
较佳地，所述尾气处理系统包括半干急冷除酸塔、低温SCR装置以及布袋除尘器。
较佳地，所述尾气处理系统还包括活性炭吸附塔。
较佳地，所述废物处理系统还包括辅助系统，该辅助系统包括配电系统、控制系统、制氮系统及供水供气系统，其中，所述配电系统用于为该废物处理系统的正常运行提供电能；所述控制系统用于对所述前处理系统、所述等离子烧结熔融处理系统、所述尾气处理系统的控制信号进行收集与分析，并根据分析结果产生反馈信号，以协调所述前处理系统、所述等离子烧结熔融处理系统、所述尾气处理系统的运行；所述制氮系统用于制造氮气，为所述等离子发生器提供保护气体；所述供水供气系统用于为该废物处理系统供水供气。
本发明还提供一种废物处理方法，包括下列步骤：
步骤（1），将待处理物料按预定配比与配料均匀混合，并进而成型为具有特定形状的物料颗粒；
步骤（2），利用等离子发生器对成型的物料颗粒进行烧结熔融处理，使其形成为玻璃陶瓷体；
步骤（3），对所述物料颗粒于进行烧结熔融处理的过程中产生的烟气进行净化处理，使之成为符合排放标准的排放气体。
较佳地，所述步骤（1）包括：
步骤（11），将所述待处理物料按预定配比与配料均匀混合，以使该待处理物料在步骤（2）中能够形成表面熔融的玻璃陶瓷体；
步骤（12），将与配料均匀混合的所述待处理物料成型为规则球体状的物料颗粒；
步骤（13），对所述规则球体状的物料颗粒进行筛分，筛分出尺寸合格的物料颗粒和尺寸不合格的物料颗粒，对于尺寸不合格的物料颗粒重新进行步骤（12）；
步骤（14），干化所筛分出的尺寸合格的物料颗粒；
所述步骤（2）为利用等离子发生器对被干化的物料颗粒进行烧结熔融处理，使其形成为玻璃陶瓷体。
较佳地，所述步骤（3）中对所述物料颗粒于进行烧结熔融处理的过程中产生的烟气进行净化处理包括：利用半干急冷除酸塔对所述烟气除酸冷却，利用低温SCR装置去除所述烟气中的氮氧化物，利用布袋除尘器除去所述烟气中颗粒直径不合标准的粉尘，利用活性炭吸附塔吸附所述烟气中的残留污染物。
本发明采用等离子体烧结熔融技术，配以适当的前处理与尾气处理，能够用于对飞灰、污泥等复杂、危险废物进行无害化处理，且处理同时不再造成二次污染，实现废物绿色循环。首先，本发明通过等离子体烧结熔融技术对待处理物料进行烧结熔融，能够使二噁英完全分解，重金属元素则被固熔在玻璃陶瓷体中，形成类陶瓷轻骨料，在彻底解毒的同时实现灰渣的资源化利用，而无需再次堆存填埋，有效阻止有毒、有害物质向环境扩散。其次，本发明尾气处理系统能将物料颗粒烧结熔融过程中所产生的烟气进行净化处理，使其成为符合排放标准的排放气体，且在净化处理的过程中能够充分利用烟气余热，以节能降耗，最大程度降低成本。此外，本发明可以根据危险废物的性质、产量进行个性设计，例如混料机内配方的定制、暂储仓的配置、尾气处理系统内净化处理装置的具体配置等，系统模块化、自动化程度较高。
附图说明
图1是本发明废物处理系统的结构示意图。
图2是本发明的前处理系统的结构示意图。
图3是本发明的尾气处理系统的结构示意图。
图4是本发明废物处理方法的流程图。
具体实施方式
本发明废物处理系统，能够对飞灰、污泥等复杂、危险的废物进行无害化处理。如图1所示，该废物处理系统1包括前处理系统10、等离子烧结熔融处理系统20、尾气处理系统30以及辅助系统40。其中，前处理系统10用于接收待处理物料（废物）并将待处理物料按预定要求成型为具有特定形状的物料颗粒如规则球体；等离子烧结熔融处理系统20利用等离子技术对成型的物料颗粒进行烧结熔融处理，使其形成为玻璃陶瓷体；尾气处理系统30则用于对等离子烧结熔融处理系统20中物料于烧结熔融处理过程中产生的烟气进行净化处理，以便生成符合排放标准的排放气体。辅助系统40则用于确保废物处理系统1的正常运行，例如提供配电、原料、对各子系统进行协同控制等，以下将详细说明。
如图2所示，前处理系统10包括混料机11、造粒机12、振动筛分机13、干化机14以及传送机构15。该混料机11、造粒机12、振动筛分机13、干化机14由传送机构15依次连接，其中，混料机11用于将输送入其中的待处理物料按预先定制的配比与配料进行均匀混合，该配料及配比是根据依待处理物料的组成成分预先定制的助熔配方而定的，以保证后续工序能够使待处理物料形成表面熔融的玻璃陶瓷体；该造粒机用于将与配料均匀混合的物料制成具有特定形状的物料颗粒，即造粒，在本实施例中该特定形状为规则球形，如将与配料均匀混合的物料制成直径为5-25mm的球体；振动筛分机13用以对从造粒机输送的物料颗粒进行筛分，将尺寸不合格的物料颗粒送回造粒机重新造粒，将合格的物料颗粒输送入干化机14；干化机14则用以干化被送入的物料颗粒。传送机构15连接于混料机11、造粒机12、振动筛分机13、干化机14之间，用于进行物料的输送。除此之外，前处理系统10还可包括一个或多个暂储仓，用于暂存待处理物料和/或处理之后的物料即经干化机14干化的物料颗粒。
等离子烧结熔融处理系统20包括等离子烧结熔融炉21，其采用隧道窑炉式的炉体结构，利用等离子体发生器对物料颗粒进行烧结、熔融，最终形成外表致密、无毒无害的玻璃陶瓷体，以便于资源化利用。前处理系统10与等离子烧结熔融处理系统20之间物料的输送可由传动机构或提升机构完成，可以由干化机14输送至等离子烧结熔融炉21，亦可由暂储仓输送至等离子烧结熔融炉21。
在本实施例中，进入等离子绕结熔融炉21的经干化的物料颗粒由等离子绕结熔融炉21内传动机构的运转带动前进，等离子绕结熔融炉21的工作过程大致如下：空气在炉体底部吸风箱引风作用下，从物料颗粒的料层表面被吸入，上层物料颗粒先形成大于850℃的焙烧层，物料颗粒内产生复杂的物理化学反应；随着物料的前进，焙烧层不断下移，当最下层物料颗粒完成烧结过程时，物料颗粒进入熔融阶段；在熔融阶段，在大于1300℃高温作用下，物料颗粒发生熔融，形成玻璃陶瓷体。
本发明废物处理系统1还可以设置出料及转运系统50，其包括出料车及相应轨道，用以将等离子绕结熔融炉21中形成的玻璃陶瓷体进行转运，以便进行后续资源化利用。而等离子绕结熔融炉21中所产生的烟气则可通过管道排入尾气处理系统30，以进行净化处理。
等离子烧结熔融炉21将对物料颗粒进行烧结熔融处理过程中产生的烟气排入尾气处理系统30，由尾气处理系统30净化处理为符合排放标准的排放气体。由于该烟气中通常含有酸性气体、氮氧化物、灰尘等污染物质，如图3所示，该尾气处理系统30主要包括半干急冷除酸塔31、低温SCR（Selective Catalytic Reduction）装置32、布袋除尘器33。此外，该尾气处理系统亦可根据物料颗粒在烧结熔融过程中所产生烟气的可能组成成分选择配置相应的净化处理装置，如上述半干急冷除酸塔、低温SCR装置、布袋除尘器、活性炭吸附塔及其他净化处理装置（如陶瓷过滤器）等。
其中，半干急冷除酸塔31包括碱液池、碱液加压泵、管路、雾化喷头以及冷却机构，用于除去物料颗粒烧结熔融过程中产生的烟气中的酸性气体及冷却烟气。物料颗粒进行烧结熔融处理过程中产生的烟气经管路进入半干急冷除酸塔31，温度不低于700℃。碱液池中的碱液经碱液加压泵加压后由雾化喷头雾化喷出，以充分与高温烟气接触，从而与其中酸性气体完成酸碱反应，碱液中的水分汽化蒸发。之后，烟气由冷却机构喷淋急冷液以迅速降低至200℃左右，以输出半干急冷除酸塔31，其中急冷液的喷淋量根据半干急冷除酸塔31出口的烟气的温度控制（即本实施例中需控制在200℃左右）。
低温SCR装置32通过低温烟气脱硝技术对烟气进行净化，除去其中的氮氧化物。经半干急冷除酸塔31除酸冷却的烟气经过该低温SCR装置32时，在低温活性催化剂和还原剂的共同作用下，在160℃—220℃有选择性地与烟气中的氮氧化物NOx反应并生成无毒无污染的氮气N2和水H2O，以除去烟气中的氮氧化物，进一步净化烟气。
布袋除尘器33用于过滤烟气以除去其中残存的粉尘。当烟气通过布袋粉尘器33时，烟气中颗粒直径较布袋除尘器33中滤料纤维间的空隙或滤料上粉尘间的间隙大的粉尘在烟气气流通过时即被阻留下来，如此达到除尘效果，使得烟气得到净化。
由于待处理物料的性质复杂多样且难以预测，该尾气处理系统30进一步设置了活性炭吸附塔34，以利用活性炭的多孔性结构对烟气中残留污染物进行吸附处理，确保经过处理后的烟气符合国家标准，进一步防止污染物扩散到大气中。
辅助系统40包括配电系统、控制系统、制氮系统及供水供气系统。其中，配电系统用于为废物处理系统1中各子系统的正常运行提供电能；控制系统用于对前处理系统10、等离子烧结熔融处理系统20、尾气处理系统30的控制信号进行收集与分析，并根据分析结果产生反馈信号，以协调前处理系统10、等离子烧结熔融处理系统20、尾气处理系统30的运行；制氮系统用于制造氮气，为等离子烧结熔融处理系统20的等离子发生器提供保护气体；供水供气系统用于为该废物处理系统供水供气。
该废物处理系统1工作时，首先将待处理物料输送至前处理系统10的混料机11内，由混料机11将其按预先制定的配比与配料均匀混合并输送至造粒机12；造粒机12对与配料均匀混合物料进行造粒，将其制成具有特定形状的物料颗粒，并由振动筛分机13进行筛选；振动筛分机13选出尺寸合格的物料颗粒，送入干化机14进行干化，而将尺寸不合格的物料颗粒返回至造粒机重新造粒。经干化机14干化脱水的物料颗粒直接由干化机14输送至等离子烧结熔融处理系统20进行后续处理，亦或再经暂存仓输送至等离子烧结熔融处理系统20。在等离子烧结熔融处理系统20中，等离子烧结熔融炉21利用等离子体发生器对物料颗粒进行烧结、熔融，最终形成玻璃陶瓷体，此过程在上文已有详细描述，在此不再赘述。所形成的玻璃陶瓷体由出料及转运系统50转运出，以备后续资源化利用，而等离子烧结熔融炉21在烧结熔融物料颗粒时所产生的烟气则排入尾气处理系统30，由尾气处理系统30净化处理。该尾气处理系统30对该烟气的净化处理过程为，由半干急冷除酸塔31除酸冷却，由低温SCR装置32去除氮氧化物，由布袋除尘器33除去颗粒直径不合标准的粉尘，再由活性炭吸附塔34吸附残留污染物，从而形成符合排放标准的排放气体，以进行排放。
结合上述废物处理系统，如图4所示，本发明的废物处理方法包括下列步骤：首先，在步骤S1，将待处理物料按预定配比与配料均匀混合，并进而成型为具有特定形状的物料颗粒。其中，先将待处理物料按预定配比与配料均匀混合，以使该待处理物料在后续步骤中能够形成表面熔融的玻璃陶瓷体；接着，将与配料均匀混合的待处理物料成型为规则球体状的物料颗粒；而后，对成型的规则球体状的物料颗粒进行筛分，筛分出尺寸合格的物料颗粒和尺寸不合格的物料颗粒，对于尺寸不合格的物料颗粒重新进行成型和筛分，而对所筛分出的尺寸合格的物料颗粒进行干化。在步骤S2，利用等离子发生器对成型的物料颗粒进行烧结熔融处理，使其形成为玻璃陶瓷体。该步骤中的成型的物料颗粒是在步骤S1中被干化的物料颗粒。接着，在步骤S3，对步骤（2）中物料颗粒于进行烧结熔融处理的过程中产生的烟气进行净化处理，使之成为符合排放标准的排放气体。该净化处理包括：利用半干急冷除酸塔对烟气除酸冷却，利用低温SCR装置去除烟气中的氮氧化物，利用布袋除尘器除去烟气中颗粒直径不合标准的粉尘，利用活性炭吸附塔吸附烟气中的残留污染物。
由此，本发明采用等离子体烧结熔融技术，配以适当的前处理系统与尾气处理系统，能够用于对飞灰、污泥等复杂、危险废物进行无害化处理，且处理同时不再造成二次污染，实现废物绿色循环。首先，本发明通过等离子体烧结熔融技术对待处理物料进行烧结熔融，能够使二噁英完全分解，重金属元素则被固熔在玻璃陶瓷体中，形成类陶瓷轻骨料，在彻底解毒的同时实现灰渣的资源化利用，而无需再次堆存填埋，有效阻止有毒、有害物质向环境扩散。其次，本发明尾气处理系统能将物料颗粒烧结熔融过程中所产生的烟气进行净化处理，使其成为符合排放标准的排放气体，且在净化处理的过程中能够充分利用烟气余热，以节能降耗，最大程度降低成本。此外，本发明可以根据危险废物的性质、产量进行个性设计，例如混料机内配方的定制、暂储仓的配置、尾气处理系统内净化处理装置的具体配置等，系统模块化、自动化程度较高。
Claims (12)
1.一种废物处理系统，其特征在于，包括前处理系统、等离子烧结熔融处理系统以及尾气处理系统，其中，该前处理系统用于接收待处理物料，并将该待处理物料按预定配比与配料均匀混合，进而成型为具有特定形状的物料颗粒；该等离子烧结熔融处理系统利用等离子发生器对成型的物料颗粒进行烧结熔融处理，使其形成为玻璃陶瓷体，并将该物料颗粒于进行烧结熔融处理的过程中产生的烟气排入所述尾气处理系统；该尾气处理系统接收所述烟气并对其进行净化处理，使之成为符合排放标准的排放气体。
2.根据权利要求1所述的废物处理系统，其特征在于，所述等离子烧结熔融处理系统包括等离子烧结熔融炉，该等离子烧结熔融炉具有隧道窑炉式的炉体结构。
3.根据权利要求1所述的废物处理系统，其特征在于，所述前处理系统包括混料机、造粒机、振动筛分机以及干化机，其中，该混料机用于将该待处理物料按预定配比与配料均匀混合，以使该待处理物料在所述等离子烧结熔融处理系统的烧结熔融处理中能够形成表面熔融的玻璃陶瓷体；所述造粒机用于将与配料均匀混合的所述待处理物料成型为具有特定形状的物料颗粒；所述振动筛分机用以对从所述造粒机输送的物料颗粒进行筛分，将尺寸合格的物料颗粒输送入所述干化机；该干化机则用以干化被送入的物料颗粒，并将被干化的物料颗粒输送入所述等离子烧结熔融处理系统。
4.根据权利要求1或3所述的废物处理系统，其特征在于，所述特定形状为规则球体状。
5.根据权利要求3所述的废物处理系统，其特征在于，所述振动筛分机将尺寸不合格的物料颗粒送回造粒机重新造粒。
6.根据权利要求3所述的废物处理系统，其特征在于，所述前处理系统还包括传送机构，该传送机构将所述混料机、所述造粒机、所述振动筛分机、所述干化机依次连接，用于进行所述物料或物料颗粒的输送。
7.根据权利要求1所述的废物处理系统，其特征在于，所述尾气处理系统包括半干急冷除酸塔、低温SCR装置以及布袋除尘器。
8.根据权利要求7所述的废物处理系统，其特征在于，所述尾气处理系统还包括活性炭吸附塔。
9.根据权利要求1所述的废物处理系统，其特征在于，所述废物处理系统还包括辅助系统，该辅助系统包括配电系统、控制系统、制氮系统及供水供气系统，其中，所述配电系统用于为该废物处理系统的正常运行提供电能；所述控制系统用于对所述前处理系统、所述等离子烧结熔融处理系统、所述尾气处理系统的控制信号进行收集与分析，并根据分析结果产生反馈信号，以协调所述前处理系统、所述等离子烧结熔融处理系统、所述尾气处理系统的运行；所述制氮系统用于制造氮气，为所述等离子发生器提供保护气体；所述供水供气系统用于为该废物处理系统供水供气。
10.一种废物处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤（1），将待处理物料按预定配比与配料均匀混合，并进而成型为具有特定形状的物料颗粒；
步骤（2），利用等离子发生器对成型的物料颗粒进行烧结熔融处理，使其形成为玻璃陶瓷体；
步骤（3），对所述物料颗粒于进行烧结熔融处理的过程中产生的烟气进行净化处理，使之成为符合排放标准的排放气体。
11.根据权利要求10所述的废物处理方法，其特征在于，所述步骤（1）包括：
步骤（11），将所述待处理物料按预定配比与配料均匀混合，以使该待处理物料在步骤（2）中能够形成表面熔融的玻璃陶瓷体；
步骤（12），将与配料均匀混合的所述待处理物料成型为规则球体状的物料颗粒；
步骤（13），对所述规则球体状的物料颗粒进行筛分，筛分出尺寸合格的物料颗粒和尺寸不合格的物料颗粒，对于尺寸不合格的物料颗粒重新进行步骤（12）；
步骤（14），干化所筛分出的尺寸合格的物料颗粒；
所述步骤（2）为利用等离子发生器对被干化的物料颗粒进行烧结熔融处理，使其形成为玻璃陶瓷体。
12.根据权利要求10或11所述的废物处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中对所述物料颗粒于进行烧结熔融处理的过程中产生的烟气进行净化处理包括：利用半干急冷除酸塔对所述烟气除酸冷却，利用低温SCR装置去除所述烟气中的氮氧化物，利用布袋除尘器除去所述烟气中颗粒直径不合标准的粉尘，利用活性炭吸附塔吸附所述烟气中的残留污染物。
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