CN110408414A - 一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置与方法 - Google Patents

一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种高含水有机固废喷雾干化‑热解集成装置与方法，主要包括干化塔、造粒机、热解炉、热解气燃烧炉、布袋除尘器、臭氧氧化器、多级洗涤塔、“脱白”器等。高含水有机固废经喷雾干化处理、造粒后，输送至热解炉，热解产生的热解炭冷却后储存，热解气燃烧产生的高温烟气满足热解炉内能量自供的同时也能为喷雾干化提供能量，干化尾气无害化处理后外排。本装置干化与热解的集成形式，提高了干燥与热解的热利用效率，降低了能耗；用热解代替焚烧工艺，减少了二噁英等有害物的产生，热解产生的可燃气与热解炭，实现了热处理的清洁化和资源化；干化尾气无害化处理后外排，从而实现高含水有机固废处理处置的低能耗、清洁化、资源化、无害化目的。

Description

一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置与方法
技术领域
本发明属于含有有机物质的固体废物能源化的技术领域，特别涉及一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置与方法。
背景技术
含水有机固废进行干化-焚烧现是被国外认可的一种处理方式，但高含水物料的干化能耗高、污染重，与环境保护标准的提高以及焚烧易产生二噁英类物质等二次污染问题，高含水固废的干化-焚烧组合工艺也逐渐受到人们的质疑。新型喷雾干化技术由于物料与高温烟气的直接接触等特点，干化能耗相对低，被认为是新的主要干化形式之一；同时，热解技术由于可将固废中有机质转化成清洁的液相或气相燃料，且该过程能抑制二噁英等有毒有害气体的产生，被认为是替代焚烧的一种清洁化的热处理方式。目前，喷雾干化多以单独的喷雾干化或喷雾干化与焚烧组合进行，而热解也主要以干化后的物料为原料或其他干化形式进行组合，缺少低能耗的喷雾干化与清洁化、资源化的热解工艺组合，以及组合匹配的烟气净化等集成化的工程应用。
发明内容
本发明为了解决上述存在的问题，促进喷雾干化工艺与热解工艺集成装置的工程化应用推广，提出了一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置与方法，先将高含水有机固废通过喷雾器喷为雾状进入干化塔并与高温烟气混合进行干化，干化的有机固废进入造粒机造粒，造粒后进入热解炉进行热解，热解产生的热解气燃烧后产生的高温烟气作为喷雾干化所需的能量，从喷雾干化塔排出的干化尾气经圆柱式布袋除尘、臭氧氧化除臭脱氮，并与洗涤结合进行除臭除硫除氮、再通过气-气“脱白”达标无烟外排。从而通过高含水有机固废喷雾干化与热解的有效组合，达到高含水有机固废处理处置的低能耗、清洁化和资源化、无害化的目的。
为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：
一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，包括螺杆输送泵、压缩空气罐、物料储存罐、干化塔、造粒机、热解炉、热解气燃烧炉、油气燃烧器、热解炭冷却输送器、热解炭储存仓、布袋除尘器、臭氧氧化器、多级洗涤塔、“脱白”器和烟囱；
物料储存罐中的高含水有机固废经螺杆输送泵与压缩空气罐中输出的压缩空气一起输送至雾化器，通过雾化器将有机固废喷射成雾状物料并输送至干化塔中干化，干化物料输送至造粒机造粒后，再输送至热解炉，热解产生的热解炭经冷却输送器进入热解碳储存仓，而热解产生的热解气直接进入燃烧炉，燃烧产生的高温烟气一部分进入热解炉，因而热解炉内所需热量得以自供，其余热量进入前端的干化塔，作为雾状物料干化的能量补给，干化产生的尾气进入布袋除尘器除尘，后经臭氧氧化器将氮、硫化物等臭气氧化去除以及将低价氮氧化成高价氮后进入多级洗涤塔，经多级洗涤塔去除氮化物、硫化物，最后尾气经“脱白”器“脱白”后经由烟囱无烟外排。
所述干化物料单独造粒，或与破碎的生物质混合造粒，造粒后粒径均为2-8mm。
所述的干化塔为喷雾干化塔。
所述的热解炉为内热式热解炉、外热式热解或其他热解气化工艺，热解炉内温度控制在400-700℃。
所述的热解炭冷却输送器为采用直接水喷雾气化与间接水夹套两种冷却方式的装置。
所述的布袋除尘器为圆柱式布袋除尘器。
所述的“脱白”器为利用尾气余热进行气-气交换式“脱白”器。
所述高温烟气能通过空气调节控制在500-700℃。
所述热解气燃烧炉燃烧温度控制在750-1100℃。
所述高含水有机固废为含水率75％以上的污泥、有机废液或其他固废。
所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，包括如下步骤：
a.物料储存罐中的高含水有机固废经螺杆输送泵与压缩空气罐中输出的压缩空气一起输送至雾化器，通过雾化器将有机固废喷射成雾状物料并输送至干化塔中干化；
b.将步骤a中产生的干化物料输送至造粒机造粒后，再输送至热解炉，热解产生的热解炭经冷却输送器进入热解碳储存仓，而热解产生的热解气直接进入燃烧炉，燃烧产生的高温烟气燃烧产生的高温烟气一部分进入热解炉，因而热解炉内所需热量得以自供，其余热量进入前端的干化塔，作为雾状物料干化的能量补给；
c.步骤a中干化产生的尾气进入布袋除尘器除尘，后经臭氧氧化器将氮、硫化物等臭气氧化去除以及将低价氮氧化成高价氮后进入多级洗涤塔；
d.步骤c中经多级洗涤塔去除氮化物、硫化物的干化尾气，最终经“脱白”器“脱白”后经由烟囱无烟外排。
所述干化物料单独造粒，或与破碎的生物质混合造粒，造粒后粒径均为2-8mm。
所述的干化塔为喷雾干化塔。
所述的热解炉为内热式热解炉、外热式热解或其他热解气化工艺，热解炉内温度控制在400-700℃。
所述的热解炭冷却输送器为采用直接水喷雾气化与间接水夹套两种冷却方式的装置。
所述的布袋除尘器为圆柱式布袋除尘器。
所述的“脱白”器为利用尾气余热进行气-气交换式“脱白”的方法。
所述高温烟气能通过空气调节控制在500-700℃。
所述热解气燃烧炉燃烧温度控制在750-1100℃。
所述高含水有机固废为含水率75％以上的污泥、有机废液或其他固废。
本发明的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置与方法与现有技术相比具有以下特点和有益效果：
本发明通过对高含水有机固废的喷雾干化与热解组合形成集成化系统，提高了干燥与热解的热利用效率，降低了能耗；用热解代替焚烧工艺，减少了二噁英等有害物质的产生，热解产生的清洁可燃气与热解炭，实现了热处理的清洁化，并拓宽固相产物多功能资源化用途，实现高含水物料处理的经济性、清洁化与资源化；干化产生的尾气经除尘处理、臭氧氧化处理、多级洗涤塔处理、“脱白”处理等无害化处理后外排，最终实现高含水有机固废处理处置的低能耗、清洁化、资源化、无害化的目的。
附图说明
图1为本发明实施例的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置与方法示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置与方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明的具体技术方法和装置进行详细、完整的描述说明，所描述的具体实施方式仅是本发明的部分事例，而不是全部实例。本领域技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本发明的保护范围。
图1所示为本发明高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置示意图。如图所示，本发明包括螺杆输送泵1、压缩空气罐2、物料储存罐3、干化塔4、造粒机5、热解炉6、热解气燃烧炉7、油气燃烧器8、热解炭冷却输送器9、热解炭储存仓10、布袋除尘器11、臭氧氧化器12、多级洗涤塔13、“脱白”器14和烟囱15。
物料储存罐3中的高含水有机固废经螺杆输送泵1与压缩空气罐2中输出的压缩空气一起输送至雾化器，通过雾化器将有机固废喷射成雾状物料并输送至干化塔4中干化，干化物料输送至造粒机5造粒后，再经密闭输送器输送至热解炉6进行热解，热解产生的热解炭经冷却输送器9冷却输送至热解碳储存仓10储存，而热解产生的热解气直接进入燃烧炉7，燃烧产生的高温烟气一部分进入热解炉6，因而热解炉内所需热量得以自供，其余热量经与空气混合调节至500-700℃进入前端的干化塔4，作为雾状物料干化的能量补给。干化产生的尾气通过引风机进入圆柱式布袋除尘器11将携带的灰尘去除，后经臭氧氧化器12将氮、硫化物等臭气氧化去除以及将低价氮氧化成高价氮后进入多级洗涤塔13，经多级洗涤塔13去除氮化物、硫化物，最后尾气经“脱白”器14“脱白”后经由烟囱15无烟外排。
所述的集成装置为干化装置与热解装置为主体的集成装置。
所述干化物料输送至造粒机5，或添加破碎的干化生物质进行混合造粒，粒径大约2-8mm。
所述的干化塔4为适于高含水率有机固废的喷雾干化塔。
所述的热解炉6为内热式热解炉、外热式热解或其他热解气化工艺，热解炉6内温度控制在400-700℃。
所述的热解炭冷却输送器9为采用直接水喷雾气化与间接水夹套两种冷却方式的装置。
所述的布袋除尘器11为圆柱式布袋除尘器。
所述的“脱白”器为利用尾气余热进行气-气交换式“脱白”器。
所述高温烟气可以通过空气调节控制在500-700℃。
所述热解气燃烧炉7燃烧温度控制在750-1100℃。
所述高含水有机固废为含水率75％以上的污泥、有机废液或其他固废。
启动干化炉或者干化炉在运行过程中能量不足时，所述油气燃烧器8产生的高温气体可以为所述雾状物料的干化提供外源能量补给。
高含水固废有机物通过喷雾干化与热解为核心装置的有机组合，将高含水有机固废干化，满足后续热解目的，热解产生的高温烟气满足热解炉内能量供给的同时也能为喷雾干化提供能量，实现高含水有机固废无害化处理与能量自供目的。本发明通过对高含水有机固废的喷雾干化与热解组合形成集成化系统，采用喷雾直接干燥形式与热量和物料直接接触的内热式等，提高干燥与热解系统的热利用效率；将有机固废通过热解代替焚烧转为清洁可燃气与热解炭，减少二噁英及其他污染物的产生与经济费用，提高高含水有机固废热处理过程的清洁化，并拓宽固相产物多功能资源化用途，实现高含水物料处理的经济性、清洁性与资源性；干化尾气经除尘处理、臭氧氧化处理、多级洗涤塔处理、“脱白”处理等无害化处理后外排，最终实现高含水有机固废处理处置的低能耗、清洁化、资源化、无害化的目的。

Claims (20)

1.一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：包括螺杆输送泵(1)、压缩空气罐(2)、物料储存罐(3)、干化塔(4)、造粒机(5)、热解炉(6)、热解气燃烧炉(7)、油气燃烧器(8)、热解炭冷却输送器(9)、热解炭储存仓(10)、布袋除尘器(11)、臭氧氧化器(12)、多级洗涤塔(13)、“脱白”器(14)和烟囱(15)；
物料储存罐(3)中的高含水有机固废经螺杆输送泵(1)与压缩空气罐(2)中输出的压缩空气一起输送至雾化器，通过雾化器将有机固废喷射成雾状物料并输送至干化塔(4)中干化，干化物料输送至造粒机(5)造粒后，再输送至热解炉(6)，热解产生的热解炭经冷却输送器(9)进入热解碳储存仓(10)，而热解产生的热解气直接进入燃烧炉(7)，燃烧产生的高温烟气一部分进入热解炉(6)，因而热解炉内所需热量得以自供，其余热量进入前端的干化塔(4)，作为雾状物料干化的能量补给，干化产生的尾气进入布袋除尘器(11)除尘，后经臭氧氧化器(12)将氮、硫化物等臭气氧化去除以及将低价氮氧化成高价氮后进入多级洗涤塔(13)，经多级洗涤塔(13)去除氮化物、硫化物，最后尾气经“脱白”器(14)“脱白”后经由烟囱(15)无烟外排。
2.根据权利要求1所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：所述干化物料单独造粒，或与破碎的生物质混合造粒，造粒后粒径均为2-8mm。
3.根据权利要求1所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：所述的干化塔(4)为喷雾干化塔。
4.根据权利要求1所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：所述的热解炉(6)为内热式热解炉、外热式热解或其他热解气化工艺，热解炉(6)内温度控制在400-700℃。
5.根据权利要求1所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：所述的热解炭冷却输送器(9)为采用直接水喷雾气化与间接水夹套两种冷却方式的装置。
6.根据权利要求1所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：所述的布袋除尘器(11)为圆柱式布袋除尘器。
7.根据权利要求1所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：所述的“脱白”器为利用尾气余热进行气-气交换式“脱白”器。
8.根据权利要求1所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：所述高温烟气能通过空气调节控制在500-700℃。
9.根据权利要求1所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：所述热解气燃烧炉(7)燃烧温度控制在750-1100℃。
10.根据权利要求1-9任意一项权利要求所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成装置，其特征在于：所述高含水有机固废为含水率75％以上的污泥、有机废液或其他固废。
11.根据权利要求1所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.物料储存罐(3)中的高含水有机固废经螺杆输送泵(1)与压缩空气罐(2)中输出的压缩空气一起输送至雾化器，通过雾化器将有机固废喷射成雾状物料并输送至干化塔(4)中干化；
b.将步骤a中产生的干化物料输送至造粒机(5)造粒后，再输送至热解炉(6)，热解产生的热解炭经冷却输送器(9)进入热解碳储存仓(10)，而热解产生的热解气直接进入燃烧炉(7)，燃烧产生的高温烟气燃烧产生的高温烟气一部分进入热解炉(6)，因而热解炉内所需热量得以自供，其余热量进入前端的干化塔(4)，作为雾状物料干化的能量补给；
c.步骤a中干化产生的尾气进入布袋除尘器(11)除尘，后经臭氧氧化器(12)将氮、硫化物等臭气氧化去除以及将低价氮氧化成高价氮后进入多级洗涤塔(13)；
d.步骤c中经多级洗涤塔(13)去除氮化物、硫化物的干化尾气，最终经“脱白”器(14)“脱白”后经由烟囱(15)无烟外排。
12.根据权利要求11所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于：所述干化物料单独造粒，或与破碎的生物质混合造粒，造粒后粒径均为2-8mm。
13.根据权利要求11所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于：所述的干化塔(4)为喷雾干化塔。
14.根据权利要求11所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于：所述的热解炉(6)为内热式热解炉、外热式热解或其他热解气化工艺，热解炉(6)内温度控制在400-700℃。
15.根据权利要求11所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于：所述的热解炭冷却输送器(9)为采用直接水喷雾气化与间接水夹套两种冷却方式的装置。
16.根据权利要求11所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于：所述的布袋除尘器(11)为圆柱式布袋除尘器。
17.根据权利要求11所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于：所述的“脱白”器为利用尾气余热进行气-气交换式“脱白”的方法。
18.根据权利要求11所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于：所述高温烟气能通过空气调节控制在500-700℃。
19.根据权利要求11所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于：所述热解气燃烧炉(7)燃烧温度控制在750-1100℃。
20.根据权利要求11-19任意一项权利要求所述的一种高含水有机固废喷雾干化-热解集成方法，其特征在于：所述高含水有机固废为含水率75％以上的污泥、有机废液或其他固废。
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