CN110577839B - 一种有机固废无废水热解收油处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机固废无废水热解收油处理系统及处理方法，属于有机固废综合利用领域，该系统包含热解装置、在线切分装置、燃烧装置、烟气净化装置、碳渣输送冷却存储装置和重油碳粉分离装置；热解装置分别与在线切分装置、碳渣输送冷却存储装置和燃烧装置连通，线切分装置与重油碳粉分离装置连通，燃烧装置与烟气净化装置连通。避免了采用现有热解收油工艺产生的热解水及其处理困难、成本高以及油、水、碳粉混合物分离困难、分离出的油品闪点很低、存储、运输、加工及后续利用困难，设备投入成本高等问题。同时还解决了高热值原料采用热解直燃工艺导致的能源浪费问题，提高了有机固废资源化处置经济效益。
Description
技术领域
本发明是属于有机固废综合利用领域，尤其涉及一种有机固废无废水热解收油处理系统及处理方法。
背景技术
随着工业的飞速发展和人们消费水平的提高，我国有机固废如生活垃圾、医疗废弃物、油漆渣、废橡胶、油泥、污泥等呈现逐年增长的趋势，环保压力很大。目前，国内对有机固废主要处理技术手段为填埋、焚烧、物理法、化学法，无害化处理不彻底、费用高，还会带来二次污染等环境负面影响。
利用热解方式处理有机固废在近几年逐渐得到重视并应用，热解方式处理有机固废排放低，对环境影响小，并可以实现有机固废的资源化利用，具体以卧式间歇操作回转窑热解收油工艺和卧式连续操作回转窑热解收油工艺以及卧式连续操作回转窑热解直燃工艺为代表。而目前卧式间歇操作回转窑热解收油工艺和卧式连续操作回转窑热解收油工艺产出物为碳渣、热解气、油、热解水和碳粉混合物，碳渣、热解气可以作为能源加以利用，但是产出物油、热解水、碳粉混合物分离困难，分离出的油品闪点很低，存储、运输、加工及后续利用困难，设备投入成本高，分离出的热解水为危废，处理成本极高，是制约这两种工艺得到大范围推广应用的瓶颈。而卧式连续操作回转窑热解直燃工艺产出物为碳渣、热解气同样可以作为能源加以利用，但是处理原料的热量保留在碳渣中基本是原料中的固定碳部分，其它热量均以转化为热解气的形式存在，热解气成分复杂，不便于存储及远距离运输，目前都是通过直接燃烧后排放，这样处理方式，对于高热值原料而言是一种浪费，资源化利用率极低。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有问题，而提供一种有机固废无废水热解收油处理系统及处理方法，避免了采用现有热解收油工艺产生的热解水及其处理困难、成本高的问题，以及油、水、碳粉混合物分离困难，分离出的油品闪点很低，存储、运输、加工及后续利用困难，设备投入成本高等问题。同时解决了高热值原料采用热解直燃工艺导致的能源浪费问题，提高了有机固废资源化处置经济效益。
本发明的技术解决措施如下：
一种有机固废无废水热解收油处理系统及处理方法,该系统包含：热解装置、在线切分装置、燃烧装置、烟气净化装置、碳渣输送冷却存储装置和重油碳粉分离装置；热解装置分别与在线切分装置、碳渣输送冷却存储装置和燃烧装置连通，线切分装置与重油碳粉分离装置连通，燃烧装置与烟气净化装置连通。
作为优选，所述热解装置设有第一出口、第二出口、第三出口和第一进口，第三出口与烟气净化装置连通，第一进口与燃烧装置连通。
作为优选，所述在线切分装置包含切分器和恒温器，所述切分器设有切分器第一进口、切分器第一出口、切分器第二进口和切分器第二出口，所述切分器第一进口与第一出口连通，所述切分器第二进口和恒温器连通。
作为优选，所述恒温器上设有恒温器出口和恒温器进口，恒温器出口与切分器第二进口通过管道相连通。
作为优选，所述燃烧装置设有燃烧装置进口、燃烧装置第一出口和燃烧装置第二出口，燃烧装置第一出口与第一进口连通，燃烧装置第二出口与烟气净化装置连通。
作为优选，所述急冷降温装置设有急冷降温装置高温烟气进口和急冷降温装置低温烟气出口；除酸降温装置设有除酸降温装置烟气进口和除酸降温装置烟气出口；布袋除尘器设有布袋除尘器进口和布袋除尘器出口；尾气风机具有风机进口和风机出口；烟囱设有烟囱进口和设置在顶部的排气口；其中急冷降温装置高温烟气进口与燃烧装置第二出口通过管道连通，急冷降温装置低温烟气出口通过管道与除酸降温装置进口连通该管道上设有可调三通阀，可调三通阀与第三出口连通；除酸降温装置烟气出口通过管道与布袋除尘器进口相连；布袋除尘器出口通过管道与风机进口相连；风机出口通过管道与烟囱进口相连。
作为优选，所述烟气净化系统包括急冷降温装置、除酸降温装置、活性碳加注装置、布袋除尘器、尾气风机和烟囱；急冷降温装置与除酸降温装置通过管道连通，除酸降温装置与布袋除尘器通过管道连通，活性碳加注装置与除酸降温装置与布袋除尘器之间的管道连通，布袋除尘器与烟囱通过管道连通，尾气风机设置在布袋除尘器与烟囱质检的管道上。
作为优选，所述重油碳粉分离装置设有暂存箱和重油碳粉分离箱；暂存箱上设有暂存箱进口和暂存箱出口，暂存箱进口与切分器第二出口连通，重油碳粉分离箱设有分离箱进口、重油第一出口、重油第二出口和碳粉出口；暂存箱出口与分离箱进口通过管道相连。
一种有机固废无废水热解收油处理系统的处理方法，包含如下几个步骤：
步骤一：将有机固废在热解装置中进行热解，生成油气、水蒸汽、热解气和悬浮碳粉的高温混合物以及高温碳渣；高温碳渣经过出渣装置输送、冷却、存储；
步骤二：生成油气、水蒸汽、热解气和碳粉的高温混合物经过在线切分装置切分为由轻油气、水蒸气、热解气混合的气体混合物和由重油与碳粉混合的非气体混合物；
步骤三：经步骤二产生的气体混合物充分燃烧生成高温烟气，高温烟气一部分回步骤一热解装置，一部分进入烟气净化系统处理后排放；经步骤一热解装置后的降温烟气一部分进入烟气净化系统处理后排放，另一部分与进入步骤一热解装置的高温烟气混合成入炉烟气，进入热解装置，维持有机固废热解所需的热量；重油、碳粉混合物经分离后，重油经一部分恒温器调节后供给在线切分装置使用，一部分存储，分离出碳粉存储备用；
步骤四：进入烟气进化系统的烟气经急冷降温除尘、脱酸降温、活性碳吸附、布袋除尘、风机、烟囱净化系统处理后达标排放。
本发明的有益效果在于：
1.通过热解装置、在线切分装置、燃烧装置、烟气净化装置、碳渣输送冷却存储装置和重油碳粉分离装置的设置，结构相对比较简单，避免了采用现有热解收油工艺产生的热解水及其处理困难、成本高的问题。
2.生成油气、水蒸汽、热解气和碳粉的高温混合物经过在线切分装置切分为由轻油气、水蒸气、热解气混合的气体混合物和由重油与碳粉混合的非气体混合物，解决了油、水、碳粉混合物分离困难的问题。
3.重油、碳粉混合物经分离后，重油经一部分恒温器调节后供给在线切分装置使用，一部分存储，分离出碳粉存储备用，解决可分离出的油品闪点很低，存储、运输、加工及后续利用困难的问题。
4.整体设备比较简单，数量也不多，设备投入成本低。
5.燃烧后的能量和烟气大部分被利用或收集存储，未被利用的部分也经过降温除尘处理，避免了直接排放，解决了高热值原料采用热解直燃工艺导致的能源浪费问题，提高了有机固废资源化处置经济效益。
附图说明：
图1为本发明具体实施方式中有机固废无废水热解收油处理系统结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中有机固废无废水热解收油处理系统的处理方法的流程图。
具体实施方式：
如图1和图2所示，一种有机固废无废水热解收油处理系统包含：热解装置、在线切分装置、燃烧装置、烟气净化装置、碳渣输送冷却存储装置和重油碳粉分离装置。
所述热解装置设有第一出口1、第二出口2、第三出口4和第一进口3，所述第一出口1用于排出包含有油气、水蒸汽和热解气的混合气体，第二出口2用于排出碳渣，第三出口4用于排出降温烟气，第三出口4与烟气净化装置连通，第一进口3与燃烧装置连通，第一进口3用于向热解装置内导入燃烧装置发生的入炉烟气。
所述热解装置包括有密封进料装置、热解内筒、热解外筒、密封尾罩，密封进料装置与热解内筒一端相连接，热解内筒置于热解外筒内部且呈中心对齐布置，热解内筒与热解外筒之间有烟气通道，密封尾罩与热解内筒另一端相连接。热解外筒侧面开有第三出口4和第一进口3，密封尾罩顶面或侧面开有第一出口1，密封尾罩底面开有第二出口2。
所述在线切分装置包含切分器和恒温器，所述切分器设有切分器第一进口5、切分器第一出口6、切分器第二进口7和切分器第二出口8，所述切分器第一进口5与第一出口1连通，切分器第一进口5向切分器内导入包含有油气、水蒸汽和热解气的混合气体。所述切分器第一出口6用于导出包含有轻油气、水蒸汽和热解气的混合气体。所述切分器第二进口7和恒温器连通，恒温器重油流出的重油通过切分器第二进口7进入切分器。所述切分器第二出口8用于导出重油和碳粉的混合物。
所述的在线切分装置为空塔或填料塔或塔板塔，内部设换热或喷淋装置。经恒温器进行温度调节后的重油通过在线切分装置内设的换热或喷淋装置与切分器第一进口5导入的油气、水蒸汽、热解气和悬浮碳粉的高温混合物发生热交换，并控制切分器顶部第一出口6的温度，此温度高于水蒸气在系统中露点温度，但低于油气中重组分在系统中的液化温度，因而油气中重组分液化成液态重油，冲洗、包裹碳粉被收集下来，而轻油气、水蒸汽和热解气通过切分器顶部第一出口6导出。
所述恒温器上设有恒温器出口9和恒温器进口10，恒温器出口9与切分器第二进口7通过管道相连通。重油通过恒温器进口10进入恒温器，然后通过恒温器出口9和管道进入切分器。
所述燃烧装置设有燃烧装置进口11、燃烧装置第一出口13和燃烧装置第二出口14。燃烧装置进口11用于将轻油气、水蒸气和热解气的混合气体导入进燃烧装置，燃烧装置第一出口13与第一进口3连通，通过第一进口3向热解装置导入入炉烟气，燃烧装置第二出口14与烟气净化装置连通。
所述烟气净化系统包括急冷降温装置、除酸降温装置、活性碳加注装置、布袋除尘器、尾气风机和烟囱。急冷降温装置与除酸降温装置通过管道连通，除酸降温装置与布袋除尘器通过管道连通，活性碳加注装置与除酸降温装置与布袋除尘器之间的管道连通，布袋除尘器与烟囱通过管道连通，尾气风机设置在布袋除尘器与烟囱质检的管道上。
所述急冷降温装置设有急冷降温装置高温烟气进口15和急冷降温装置低温烟气出口16；除酸降温装置设有除酸降温装置烟气进口17和除酸降温装置烟气出口18；布袋除尘器设有布袋除尘器进口19和布袋除尘器出口20；尾气风机具有风机进口21和风机出口22；烟囱设有烟囱进口23和设置在顶部的排气口。
其中急冷降温装置高温烟气进口15与燃烧装置第二出口14通过管道连通，急冷降温装置低温烟气出口16通过管道与除酸降温装置进口17连通该管道上设有可调三通阀201，可调三通阀201与第三出口4连通；除酸降温装置烟气出口18通过管道与布袋除尘器进口19相连；布袋除尘器出口20通过管道与风机进口21相连；风机出口22通过管道与烟囱进口23相连。
所述重油碳粉分离装置设有暂存箱和重油碳粉分离箱；暂存箱上设有暂存箱进口24和暂存箱出口25，暂存箱进口24与切分器第二出口8连通，重油碳粉混合物通过暂存箱进口24进入暂存箱，重油碳粉分离箱设有分离箱进口26、重油第一出口27、重油第二出口28和碳粉出口29；暂存箱出口25与分离箱进口26通过管道相连。
热解装置的第一出口1与切分器第一进口5依次通过第一三通管道108、第一阀门202和管道连接；第一出口1同时通过第一三通管道108、第二阀门203和管道与燃烧装置进口11连接。热解装置的第二出口2与碳渣输送冷却存储装置相连。热解装置的第一进口3依次分别通过第二三通管111、管道与燃烧装置第一出口相连；热解装置的第一进口3依次分别通过第二三通管111、管道、循环风机、第三通管道114与第三出口4相连；同时第三出口4依次通过管道、与除酸降温装置烟气进口17相连，该管道上设有可调三通阀201。所述切分器第二出口8通过管道与暂存箱进口24相连；恒温器进口10通过管道与重油第一出口27相连；重油第二出口28用于多余重油外输、碳粉出口29用于碳粉外输。燃烧装置第二出口14与急冷降温装置高温烟气进口15通过管道相连。
一种有机固废无废水热解收油处理系统的处理方法包含如下几个步骤：
步骤一：将有机固废在热解装置中进行热解，生成油气、水蒸汽、热解气和碳粉的高温混合物以及高温碳渣。高温碳渣经过出渣装置输送、冷却、存储。
步骤二：生成油气、水蒸汽、热解气和碳粉的高温混合物经过在线切分装置切分为由轻油气、水蒸气、热解气混合的气体混合物和由重油与碳粉混合的非气体混合物。
步骤三：经步骤二产生的气体混合物充分燃烧生成高温烟气，高温烟气一部分回步骤一热解装置，一部分进入烟气净化系统处理后排放。经步骤一热解装置后的降温烟气一部分进入烟气净化系统处理后排放，另一部分与进入步骤一热解装置的高温烟气混合成入炉烟气，进入热解装置，维持有机固废热解所需的热量。重油、碳粉混合物经分离后，重油经一部分恒温器调节后供给在线切分装置使用，一部分存储，分离出碳粉存储备用。
步骤四：进入烟气进化系统的烟气经急冷降温除尘、脱酸降温、活性碳吸附、布袋除尘、风机、烟囱净化系统处理后达标排放。
进一步，若处理原料热量低于本工艺热解装置热量损失与维持热解所需热量之和，则步骤一生成的油气、水蒸汽、热解气、碳粉的高温混合物不进入步骤二在线切分装置，而直接和外补燃料一起充分燃烧成高温烟气与部分降温烟气混合成入炉烟气进入骤一热解装置，此时另一部分降温烟气进入步骤四。
进一步，步骤一生成的油气、水蒸汽、热解气、碳粉的高温混合物及生成的高温碳渣温度为350-450℃。
作为进一步优选，步骤一生成的油气、水蒸汽、热解气、碳粉的高温混合物及生成的高温碳渣温度为400℃。
进一步，步骤二切分出的轻油气、水蒸气、热解气混合物温度为110-120℃，重油、碳粉混合物温度为70-95℃。
作为进一步优选，步骤二切分出的轻油气、水蒸气、热解气混合物温度为110℃、115℃或120℃，重油、碳粉混合物温度为75℃或80℃。
进一步，步骤三产生的高温烟气温度为1000-1200℃，高温烟气经步骤一热解装置后的降温烟气温度为280-350℃，降温烟气与高温烟气混合成的入炉烟气温度为650-850℃。
作为进一步优选，步骤三产生的高温烟气温度为1100℃，高温烟气经步骤一热解装置后的降温烟气温度为280-300℃，降温烟气与高温烟气混合成的入炉烟气温度为700-800℃。
进一步，重油经恒温器调节后的温度为40-50℃。
作为进一步优选，重油经恒温器调节后的温度为45℃。
进一步，烟气经步骤四急冷降温后温度为200-250℃，经脱酸降温后温度为130-150℃，经布袋除尘后温度为120-130℃，经风机及烟囱的排放温度高于110℃。
作为进一步优选，烟气经步骤四急冷降温后温度为220-230℃，经脱酸降温后温度为140℃，经布袋除尘后温度为125℃，经风机及烟囱的排放温度为120℃。
进一步，若处理原料热量低于本工艺热解装置热量损失与维持热解所需热量之和，则步骤一生成的油气、水蒸汽、热解气、碳粉的高温混合物与补燃料一起充分燃烧生成的高温烟气温度为1000-1200℃。
作为进一步优选，若处理原料热量低于本工艺热解装置热量损失与维持热解所需热量之和，则步骤一生成的油气、水蒸汽、热解气、碳粉的高温混合物与补燃料一起充分燃烧生成的高温烟气温度为1100℃。
本发明的作用原理：本发明将有机固废热解处理，生成油气、水蒸汽、热解气、碳粉的高温混合物，通过在线切分装置利用重油气露点低的特性，将重油和碳粉收集，再通过分离，得到闪点高、不含水、化学性质稳定的油品；通过在线切分装置切出的轻油气、水蒸气、热解气混合物在燃烧、高温烟气的利用、烟气净化直至达标排放全过程中，温度始终控制在水蒸气的露点温度以上，无废水产生，利用本工艺处理有机固废，具有很高的环境效益和经济效益。同时，本工艺考虑了处理原料热量低于本工艺热解装置热量损失与维持热解所需热量之和的情况，使本工艺具有更广泛的适用性，可以兼顾处理目前大多数有机固废。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种有机固废无废水热解收油处理系统的处理方法，其特征在于，包含如下几个步骤：
步骤一：将有机固废在热解装置中进行热解，生成油气、水蒸汽、热解气和悬浮碳粉的高温混合物以及高温碳渣；高温碳渣经过出渣装置输送、冷却、存储；
步骤二：生成油气、水蒸汽、热解气和悬浮碳粉的高温混合物经过在线切分装置切分为由轻油气、水蒸气、热解气混合的气体混合物和由重油与碳粉混合的非气体混合物；
步骤三：经步骤二产生的气体混合物充分燃烧生成高温烟气，高温烟气一部分回步骤一热解装置，一部分进入烟气净化系统处理后排放；经步骤一热解装置后的降温烟气一部分进入烟气净化系统处理后排放，另一部分与进入步骤一热解装置的高温烟气混合成入炉烟气，进入热解装置，维持有机固废热解所需的热量；重油、碳粉混合物经分离后，重油经一部分经恒温器调节后供给在线切分装置使用，一部分存储，分离出碳粉存储备用；
步骤四：进入烟气进化系统的烟气经急冷降温除尘、脱酸降温、活性碳吸附、布袋除尘、风机、烟囱净化系统处理后达标排放；
所述在线切分装置包含切分器和恒温器，所述切分器设有切分器第一进口（5）、切分器第一出口（6）、切分器第二进口（7）和切分器第二出口（8），所述切分器第一进口（5）与第一出口（1）连通，所述切分器第二进口（7）和恒温器连通，所述的在线切分装置为空塔或填料塔或塔板塔，内部设换热或喷淋装置，经恒温器进行温度调节后的重油通过在线切分装置内设的换热或喷淋装置与切分器第一进口（5）导入的油气、水蒸汽、热解气和悬浮碳粉的高温混合物发生热交换，并控制切分器顶部第一出口（6）的温度，此温度高于水蒸气在系统中露点温度，但低于油气中重组分在系统中的液化温度，因而油气中重组分液化成液态重油，冲洗、包裹碳粉被收集下来，而轻油气、水蒸汽和热解气通过切分器顶部第一出口（6）导出。
2.根据权利要求1所述的一种有机固废无废水热解收油处理系统的处理方法，其特征在于，该系统包含：热解装置、在线切分装置、燃烧装置、烟气净化装置、碳渣输送冷却存储装置和重油碳粉分离装置；热解装置分别与在线切分装置、碳渣输送冷却存储装置和燃烧装置连通，在线切分装置与重油碳粉分离装置连通，燃烧装置与烟气净化装置连通，所述热解装置设有第一出口（1）、第二出口（2）、第三出口（4）和第一进口（3），第三出口（4）与烟气净化装置连通，第一进口（3）与燃烧装置连通，所述重油碳粉分离装置设有暂存箱和重油碳粉分离箱；暂存箱上设有暂存箱进口（24）和暂存箱出口（25），所述烟气净化系统包括急冷降温装置、除酸降温装置、活性碳加注装置、布袋除尘器、尾气风机和烟囱；急冷降温装置与除酸降温装置通过管道连通，除酸降温装置与布袋除尘器通过管道连通，活性碳加注装置与除酸降温装置与布袋除尘器之间的管道连通，布袋除尘器与烟囱通过管道连通，尾气风机设置在布袋除尘器与烟囱之间的管道上。
3.根据权利要求1所述的一种有机固废无废水热解收油处理系统的处理方法，其特征在于，所述恒温器上设有恒温器出口（9）和恒温器进口（10），恒温器出口（9）与切分器第二进口（7）通过管道相连通。
4.根据权利要求2所述的一种有机固废无废水热解收油处理系统的处理方法，其特征在于，所述燃烧装置设有燃烧装置进口、燃烧装置第一出口（13）和燃烧装置第二出口（14），燃烧装置第一出口（13）与第一进口（3）连通，燃烧装置第二出口（14）与烟气净化装置连通。
5.根据权利要求4所述的一种有机固废无废水热解收油处理系统的处理方法，其特征在于，所述急冷降温装置设有急冷降温装置高温烟气进口（15）和急冷降温装置低温烟气出口（16）；除酸降温装置设有除酸降温装置烟气进口（17）和除酸降温装置烟气出口（18）；布袋除尘器设有布袋除尘器进口（19）和布袋除尘器出口（20）；尾气风机具有风机进口（21）和风机出口（22）；烟囱设有烟囱进口（23）和设置在顶部的排气口；其中急冷降温装置高温烟气进口（15）与燃烧装置第二出口（14）通过管道连通，急冷降温装置低温烟气出口（16）通过管道与除酸降温装置烟气进口（17）连通该管道上设有可调三通阀（201），可调三通阀（201）与第三出口（4）连通；除酸降温装置烟气出口（18）通过管道与布袋除尘器进口（19）相连；布袋除尘器出口（20）通过管道与风机进口（21）相连；风机出口（22）通过管道与烟囱进口（23）相连。
6.根据权利要求2所述的一种有机固废无废水热解收油处理系统的处理方法，其特征在于，所述暂存箱进口（24）与切分器第二出口（8）连通，重油碳粉分离箱设有分离箱进口（26）、重油第一出口（27）、重油第二出口（28）和碳粉出口（29）；暂存箱出口（25）与分离箱进口（26）通过管道相连。
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