CN109351754A - 一种固体废弃物处理的方法及固体废弃物处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体废弃物处理的方法及处理系统，其特征在于通过以下步骤实现固体废弃物处理：将废弃物送入热解炉中进行热解处理，热解生成热解气和炭渣；等离子融炉中对送入其内的固态炭渣进行气化熔融，产生可燃气体和玻璃体；将可燃气体和热解气都进二燃室进行燃烧处理生成高温烟气和灰渣，将高温烟气部分送入热解炉为热解炉热解提供热源，部分送入余热锅炉产生高温蒸汽；二燃室产生灰渣再送入到等离子熔融炉，高温蒸汽送入有机郎肯循环余热发电设备进行发电。通过中温热解、高温熔融、有机郎肯循环余热发电技术系统集成，实现了中温热解减量化、高温熔融无害化、有机郎肯循环余热发电资源化的目的，可大规模工业应用于固体废弃物处置。

Description

一种固体废弃物处理的方法及固体废弃物处理系统

技术领域

本发明涉及固体废弃物技术领域，更具体的说，特别涉及一种固体废弃物热解炉、等离子熔融炉、有机郎肯循环余热发电技术集成处理方法及处理系统。

背景技术

随着城市现代化进程不断加速，原生固体废弃物排量与日俱增。其中对人生安全和环境危害较大的固体废弃物，如医疗固体废弃物、化工行业产生的无机、有机固体废弃物，汽车制造行业产生的喷漆等，具有腐蚀性、毒性等性质的固体废弃物，统一称之为危险固体废弃物。传统的热解炉与等离子气化协同处理固体废弃物方法造成严重土地和大气污染，如果处置不当，会给生态环境和人类健康带来不可逆转的巨大危害。

固废的处置主要包括安全焚烧、卫生填埋和海洋处置等。其中焚烧法是危废的最终处置技术中最有效的一种方法。通过焚烧炉的焚烧过程进一步将危废中有毒有害的有机成分消除，并实现减量化，其中产生的热源也可进行回收利用。但焚烧的过程中要易造成二次污染。卫生填埋是将最终不能再利用处置的部分进行固化填埋，其弊端是有造成地下水的污染。

热解法是利用固体废弃物中物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其进行加热蒸馏，使物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、可燃气的过程。热解技术相对填埋处理技术，不会产生有害物渗透液污染地下水，引发不堪设想的后果，也不会造成臭气四溢、蚊蝇等害虫孳生；相对焚烧发电，固体废弃物减量化效果显著，但若原料是危废，热解后的炭渣依然含有危险物质，难以实现全部的无害化。

等离子气化是发生在等离子气化炉中的一个气化过程(等离子体气化炉是一种在高温、缺氧环境度运行的容器)，等离子炬提供的能量用于维持反应炉的高温环境，采用电弧来电离气体和在高温下气化有机物，热和高能等离子体可以将包括生活垃圾在内的固体废弃物所含有有机物原料分解成氢和其它简单的化合物转化成合成气，而如玻璃，金属和混凝土等无机成分则在炉内熔化而从底部流出，这种无毒玻璃化的炉渣可以安全地用来做建材。但是等离子炬相对其他方法，投资成本和运行成本较高，且处理规模受限。

虽然处理固体废弃物的手段很多，但是成本低、无二次污染且能充分利用其自身的资源有效方法几乎没有，因此，亟需一种完全能够无害化、减量化、资源化的技术。

发明内容

针对以上缺陷，本发明目的在于如何有效的利用固体废弃物本身的能源，如何实现综合通过固体废弃物本身提供处理能源，且多余能源可进行回收的处理方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种固体废弃物处理的方法，其特征在于通过以下步骤实现固体废弃物处理：先将废弃物进行预处理，处理完成后再将废弃物送入热解炉中进行热解处理，热解生成热解气和炭渣；等离子融炉中对送入其内的固态炭渣进行气化熔融，产生可燃气体和玻璃体；将可燃气体和热解气都送入二燃室燃烧处理生成高温烟气和灰渣，将高温烟气部分送入热解炉为热解炉热解提供热源，部分送入余热锅炉产生高温蒸汽；二燃室产生的灰渣再次送入到等离子熔融炉，余热锅炉产生的高温蒸汽送入有机郎肯循环余热发电设备进行发电。

所述的固体废弃物处理的方法，其特征在于设置两个独立的二燃室，将可燃气体和热解气分别送入不同的二燃室进行燃烧；可燃气体燃烧生成的高温烟气全部送入余热锅炉；热解气燃烧生成的高温烟气部分送入热解炉为热解炉热解提供热源，多余的送入余热锅炉产生高温蒸汽。

所述的固体废弃物处理的方法，其特征在于热解炉对固体废弃物进行热解减量，等离子熔融炉对热解炉产生的残渣进行无害化，有机郎肯循环余热发电设备对热解和等离子熔融炉产生的热能进行余热利用。

所述的固体废弃物处理的方法，其特征在于利用热解炉排出的低温烟气通过工质预热器对有机郎肯循环余热发电设备内部的有机工质进行预热。

所述的固体废弃物处理的方法，其特征在于高温烟气为热解处理提供热源后的温度降低，变为低温烟气，所述低温烟气经过烟气净化装置进行无害处理排出，同时将生成的飞灰送入等离子融炉进行进行气化熔融处理。

一种固体废弃物处理系统，其特征在于包括热解炉、高温过滤器、一个二燃室、等离子熔融炉、余热锅炉和有机郎肯循环余热发电设备，所述热解炉与进料装置相连接，所述热解炉的热解气出口与高温过滤器入口相连接，所述高温过滤器出口与二燃室相连接，所述二燃室的高温烟气出口分两路分别于热解炉和余热锅炉相连接，余热锅炉的蒸汽出口与机郎肯循环余热发电设备相连接。所述热解炉的排渣口可与等离子熔融炉的进料口相连接；所述等离子熔融炉的排气口与二燃室相连接；还包括尾气净化系统装置，所述热解炉的尾气排放口与尾气净化系统除急冷塔入口或布袋除尘器相连接。

所述的固体废弃物处理系统，其特征在于设有两个二燃室，热解气和可燃气体分别送入不同的二燃室进行燃烧。

所述的固体废弃物处理系统，其特征在于尾气净化装置前设置烟气混合器，烟气混合器与急冷塔的入气口相连接，烟气混合器与余热锅炉排烟口和热解气尾气排放口相连接。

所述的固体废弃物处理系统，其特征在于尾气净化装置还包括急冷塔、活性炭吸附过滤器和洗涤塔，急冷塔、活性炭吸附过滤器和洗涤塔串联连接，实现对热解炉排出的烟气进行冷却、除尘和过滤后再排出。

所述的固体废弃物处理系统，其特征在于还包括灰渣缓存装置，所述二燃室的排渣口和布袋除尘器的排灰口通过灰渣缓存装置与等离子熔融炉的进料口相连接或直接相连接。

本发明有益效果：有机郎肯循环余热发电系统由透平机械、发电机、冷凝器、循环工质泵、余热锅炉、热交换器和预热器构成，效率高,系统构成简单，可适用较低的温度范围，但是单机装机容量小，一般几kW到数百kW。中温热解、高温熔融、有机郎肯循环余热利用技术系统集成，则实现了中温热解减量化、高温熔融无害化、有机郎肯循环余热利用资源化的目的，可大规模工业应用于固体废弃物处置。

附图说明

图1是单二燃室的固体废弃物处理的处理流程图；

图2是双二燃室的固体废弃物处理的处理流程图；

图3是固体废弃物处理系统连接图。

具体实施方式

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作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。

图1是单二燃室的固体废弃物处理的处理流程图，主要包括预处理系统、热解系统、等离子熔融系统、ORC余热利用系统和烟气处理系统。先将含油污泥、废油器桶、含油污水的废物送入预处理系统进行除水、粉碎和配伍处理，预处理后的固体废弃物送入热解系统进行热解处理，热解产生的热解气经过高温除尘过滤器进行除尘处理，除尘后的热解气送入二燃室中进行燃烧，燃烧生成的高温烟气部分作为热源提供给热解处理用，多余的高温烟气送到ORC余热利用系统进行利用。固体废物经过热解后生成的碳渣进行等离子熔融，熔融生成玻璃体和可燃气体，可燃气体同样进行燃烧生成高温烟气，生成的高温烟气送入ORC余热利用系统进行回收能源。可燃气体和热解气送入同一个二燃室进行燃烧，二燃室生成的多余高温烟气进行混合收集后送入到余热锅炉中进行回收，生成高温蒸汽。高温蒸汽进一步送入到ORC发电装置，将热能转换为电能进行存储或者传输到其它设备中。热解炉的尾气和余热锅炉排出的低温烟气都送入烟气处理系统进行净化处理。进化处理具体为先经过急冷脱酸塔进行降问和脱酸，进一步通过活性炭进行净化吸附，进一步经过布袋除尘器，进行除尘，将收集的飞灰送回再次等离子熔融；进一步将经过除尘的烟气送入工质预热器对ORC发电装置内部的有机工质进行预热，同时对烟气实现进一步的进行降温；进一步将降温后的烟气送入洗涤塔和烟气再热器，最后通过引风机引入烟囱排放。

烟气进入急冷塔急冷脱酸，温度在1s内降到200℃以下，脱除80％酸性成分；在利用活性炭吸附脱除重金属颗粒、二噁英离子及除臭；活性炭吸附后的烟气进入布袋除尘器脱除99％以上固体颗粒物；除尘后的烟气进入洗涤塔再次脱酸、除雾除尘；洗涤后的烟气利用再热器升温到130℃以上通过烟囱排出。

图2是双二燃室的固体废弃物处理的处理流程图，分别设置两个独立的二燃室，除尘后的热解气送入其中一个二燃室中进行燃烧，燃烧生成的高温烟气部分作为热源提供给热解处理用，多余的高温烟气送到ORC余热利用系统进行利用，该二燃室上还设有辅助燃料入口，根据需要增加送入辅助燃料增进燃烧。将等离子熔融熔融生成的可燃气体送入另一个二燃室中进行燃烧，燃烧生成的高温烟气都送到ORC余热利用系统进行利用。

图3是固体废弃物处理系统连接图,固体废弃物处理系统包括热解炉3、离子气化熔融炉21、旋风分离器9、二燃室11，余热锅炉13，进料装置与热解炉3的入口相连接，热解炉3中间设有热解通道，外围设有热源通道，热解通道的中心设有热解气出口，热解气出口管道4与通过增压风机与燃烧器12相连接；也可以增加高温过滤器，热解气出口与高温过滤器相连接，先对热解气进行过滤处理，处理后再通过增压风机送入燃烧器12进行燃烧；燃烧器12的高温烟气出口与热源通道相连接；燃烧器12的高温烟气出口还可以增加一路通道与余热锅炉13相连接；热解炉3的排渣口与等离子气化熔融炉21相连接；等离子气化熔融炉21出口连接旋风分离器9，旋风分离器9上部引出管道与二燃室11连接，二燃室11出口连接余热锅炉13。旋风分离器9下端与等离子气化熔融炉21连接。经过旋风分离器9将等离子气化产生的可燃气体进行出灰处理后通入二燃室进行燃烧处理。二燃室也可以与燃烧器合为一个，共用一个燃烧器。二燃室的高温烟气出口与余热锅炉13相连接。热解炉3的出口端底部设有排渣出口，排渣出口经过出料螺旋25、给料机24，通过排渣管道23与离子气化熔融炉21连接，将热解产生的炭渣送入离子气化熔融炉21进一步的处理。等离子气化熔融炉21、等离子气化熔融炉21上设有空气喷嘴，空气喷嘴一般引入热空气。旋风分离器9下端与等离子气化熔融炉21连接。将分离的灰渣送入等离子气化熔融炉21再次进行处理。等离子气化熔融炉21下部设有冷却池22，冷却池底部设有玻璃体排出口22，冷却池通过水泵17与净化池18连接。

余热锅炉13的蒸汽出口与有机郎肯循环余热发电设备30的蒸汽入口相连，余热锅炉13的入液口与有机郎肯循环余热发电设备的排液口相连；高温烟气在余热锅炉中通过换热器不断加热产生高温蒸汽，并将高温蒸汽送入到有机郎肯循环余热发电设备通过其内部的发电换热器31对ORC有机物换热，并通过膨胀机32后在通过发电机33实现有机郎肯循环余热发电。实现将多余的能源转换为电能，方便输送到其它需要的场所。

热机炉的尾气出口通过尾气增压风机27后通过尾气管道26与尾气净化装置40相连接；余热锅炉的尾气排放口也与尾气净化装置40相连接。尾气净化装置40内包括布袋除尘器、急冷塔、活性炭吸附过滤器和洗涤塔，急冷塔、活性炭吸附过滤器和洗涤塔串联连接，实现对热解炉排出的烟气进行冷却、除尘和过滤后再经过引风机41与烟囱42，通过烟囱42排到大气中。尾气净化装置40中产生的飞灰可以再经过传输装置送入到等离子气化熔融炉21中进行再次处理。

以上所揭露的仅为本发明一种实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种固体废弃物处理的方法，其特征在于通过以下步骤实现固体废弃物处理：先将废弃物进行预处理，处理完成后再将废弃物送入热解炉中进行热解处理，热解生成热解气和炭渣；等离子融炉中对送入其内的固态炭渣进行气化熔融，产生可燃气体和玻璃体；将可燃气体和热解气都送入二燃室燃烧处理生成高温烟气和灰渣，将高温烟气部分送入热解炉为热解炉热解提供热源，部分送入余热锅炉产生高温蒸汽；二燃室产生的灰渣再次送入到等离子熔融炉，余热锅炉产生的高温蒸汽送入有机郎肯循环余热发电设备进行发电。

2.根据权利要求1所述的固体废弃物处理的方法，其特征在于设置两个独立的二燃室，将可燃气体和热解气分别送入不同的二燃室进行燃烧；可燃气体燃烧生成的高温烟气全部送入余热锅炉；热解气燃烧生成的高温烟气部分送入热解炉为热解炉热解提供热源，多余的送入余热锅炉产生高温蒸汽。

3.根据权利要求1所述的固体废弃物处理的方法，其特征在于热解炉对固体废弃物进行热解减量，等离子熔融炉对热解炉产生的残渣进行无害化，有机郎肯循环余热发电设备对热解和等离子熔融炉产生的热能进行余热利用。

4.根据权利要求2所述的固体废弃物处理的方法，其特征在于利用热解炉排出的低温烟气通过工质预热器对有机郎肯循环余热发电设备内部的有机工质进行预热。

5.根据权利要求1所述的固体废弃物处理的方法，其特征在于高温烟气为热解处理提供热源后的温度降低，变为低温烟气，所述低温烟气经过烟气净化装置进行无害处理排出，同时将生成的飞灰送入等离子融炉进行进行气化熔融处理。

6.一种固体废弃物处理系统，其特征在于包括热解炉、高温过滤器、一个二燃室、等离子熔融炉、余热锅炉和有机郎肯循环余热发电设备，所述热解炉与进料装置相连接，所述热解炉的热解气出口与高温过滤器入口相连接，所述高温过滤器出口与二燃室相连接，所述二燃室的高温烟气出口分两路分别于热解炉和余热锅炉相连接，余热锅炉的蒸汽出口与机郎肯循环余热发电设备相连接。所述热解炉的排渣口与等离子熔融炉的进料口相连接；所述等离子熔融炉的排气口与二燃室相连接；还包括尾气净化系统装置，所述热解炉的尾气排放口与尾气净化系统的急冷塔入口或布袋除尘器相连接。

7.根据权利要求6所述的固体废弃物处理系统，其特征在于设有两个二燃室，热解气和可燃气体分别送入不同的二燃室进行燃烧。

8.根据权利要求6所述的固体废弃物处理系统，其特征在于尾气净化装置前设置烟气混合器，烟气混合器与急冷塔的入气口相连接，烟气混合器与余热锅炉排烟口和热解气尾气排放口相连接。

9.根据权利要求7所述的固体废弃物处理系统，其特征在于尾气净化装置还包括急冷塔、活性炭吸附过滤器和洗涤塔，急冷塔、活性炭吸附过滤器和洗涤塔串联连接，实现对热解炉排出的烟气进行冷却、除尘和过滤后再排出。

10.根据权利要求9所述的固体废弃物处理系统，其特征在于还包括灰渣缓存装置，所述二燃室的排渣口和布袋除尘器的排灰口通过灰渣缓存装置与等离子熔融炉的进料口相连接或直接相连接。