CN111266391B - 固体废物处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固体废物处理系统。该固体废物处理系统包括：熔融系统，熔融系统供布朗气燃烧对预热的熔融物料进行熔融处理，并输出过热蒸汽和熔融品；碳化系统，碳化系统供过热蒸汽对待碳化物料进行碳化处理，并至少输出碳化品、蒸汽凝水和裂解可燃气体；预热系统，预热系统供裂解可燃气体燃烧，对待熔融物料进行预热并生成预热的熔融物料。该固体废物处理系统的处理效果更好。

Description

固体废物处理系统

技术领域

本发明涉及废物处理技术领域，具体而言，涉及一种固体废物处理系统。

背景技术

随着国民经济快速发展和人民生活水平不断提升，工业废弃物和生活废弃物数量越来越大，其中还包含大量的固体危险废物，这些废弃物若处理不当，会对环境造成严重污染。

高温熔融是处理固体废物的技术之一，目前的高温熔融技术是采用电能或空气助燃燃料将固体废物加热至1300℃以上进行熔融，这种处理方式不仅处理成本很高，而且处理过程产生的次生污染也比较严重，因此在实际应用中受到很大局限。

无氧碳化也是处理固体废物的技术之一，过热蒸汽是碳化处理的一种理想能源，目前的碳化处理技术是采用电能或空气助燃燃料产生过热蒸汽为碳化系统提供碳化所需能源，这种处理方式不仅能耗很高，而且碳化过程裂解产生的废气处理也非常困难。

综上所述，现有的固体废物处理技术普遍存在着耗能高、二次污染严重的问题，因而，亟需一种低能耗、清洁化的固体废物处理方式。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种固体废物处理系统，以解决现有技术中耗能高、二次污染严重的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种固体废物处理系统，包括：熔融系统，熔融系统供布朗气燃烧对预热的熔融物料进行熔融处理，并输出过热蒸汽和熔融品；碳化系统，碳化系统供过热蒸汽对待碳化物料进行碳化处理，并至少输出碳化品、蒸汽凝水和裂解可燃气体；预热系统，预热系统供裂解可燃气体燃烧，对待熔融物料进行预热并生成预热的熔融物料。

可选地，固体废物处理系统还包括分类系统，分类系统分别与预热系统和碳化系统连接，并将获取的固体废物分类处理为待熔融物料和/或待碳化物料，待熔融物料输入预热系统，待碳化物料输入碳化系统。

可选地，固体废物处理系统还包括空气预热器，空气预热器与预热系统连接，并向预热系统输入热的助燃空气，在预热系统中，热的助燃空气助燃裂解可燃气体燃烧，以燃烧所产生的热量对熔融物料进行预热，生成预热的熔融物料和高温废气，高温废气输出到空气预热器中。

可选地，在空气预热器中，预热系统输出的高温废气与冷的助燃空气换热，并输出低温废气和热的助燃空气。

可选地，固体废物处理系统还包括废气处理系统，废气处理系统与空气预热器连接，并对空气预热器排出的低温废气进行净化处理，输出可达标排放气体。

可选地，碳化系统还排出低温段废气，废气处理系统还与碳化系统连接，并对碳化系统排出的低温段废气进行净化处理，并输出可达标排放气体。

可选地，废气处理系统包括：脱硝塔，脱硝塔用于对低温段废气和/或低温废气进行脱硝处理，输出脱硝的低温段废气和/或脱硝的低温废气；除尘器，除尘器与脱硝塔连接，用于对脱硝的低温段废气和/或脱硝的低温废气进行除尘处理，并输出除尘的低温段废气和/或除尘的低温废气；脱硫塔，脱硫塔与除尘器连接，并对除尘的低温段废气和/或除尘的低温废气进行脱硫处理，输出可达标排放气体。

可选地，熔融系统供布朗气燃烧对预热的熔融物料加热到预设熔融温度，形成高温熔体，并对高温熔体进行冷却处理，输出熔融品和过热蒸汽。

应用本发明的技术方案，布朗气是严格地按照水分子式中氢氧摩尔当量配比，经专用设备电解产生的、具有活性的氢氧混合气体。熔融系统使用布朗气燃烧作为热源，其中无空气通入，而且，进入熔融系统的是经过预热系统进行预热的熔融物料，经过预热去除了VOCs等易挥发组分，使得在熔融系统中，布朗气燃烧尾气(熔融系统输出的过热蒸汽)是较为纯净的过热蒸汽。其可以作为高品质能源，从而可以高效地二次利用。使用过热蒸汽对碳化系统中的待碳化物料进行碳化处理，这样就可以充分利用过热蒸汽中的热量。碳化系统输出碳化处理过程中产生的裂解可燃气体到预热系统中，使其对熔融物料进行预热，从而充分利用了能源，而且无须额外处理裂解可燃气体。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的固体废物处理系统示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、熔融系统；20、碳化系统；30、预热系统；40、分类系统；50、空气预热器；60、废气处理系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、产品或系统不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或系统固有的其它步骤或单元。

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。

如图1所示，根据本发明实施例，提供了一种固体废物处理系统，包括熔融系统10、碳化系统20和预热系统30，熔融系统10供布朗气燃烧对预热的熔融物料进行熔融处理，并输出过热蒸汽和熔融品；碳化系统20供过热蒸汽对待碳化物料进行碳化处理，并至少输出碳化品、蒸汽凝水和裂解可燃气体；预热系统30供裂解可燃气体燃烧，对待熔融物料进行预热并生成预热的熔融物料。

在本实施例中，布朗气是严格地按照水分子式中氢氧摩尔当量配比，经专用设备电解产生的、具有活性的氢氧混合气体。熔融系统10使用布朗气燃烧作为热源，其中无空气通入，而且，进入熔融系统10的是经过预热系统30进行预热的熔融物料，经过预热去除了VOCs等易挥发组分，使得在熔融系统10中，布朗气燃烧尾气(熔融系统10输出的过热蒸汽)是较为纯净的过热蒸汽。其可以作为高品质能源，从而可以高效地二次利用。使用过热蒸汽对碳化系统20中的待碳化物料进行碳化处理，这样就可以充分利用过热蒸汽中的热量。碳化系统20输出碳化处理过程中产生的裂解可燃气体到预热系统30中，使其对熔融物料进行预热，从而充分利用了能源，而且无须额外处理裂解可燃气体。

可选地，在本实施例中，固体废物处理系统还包括分类系统40，分类系统40分别与预热系统30和碳化系统20连接，并将获取的固体废物分类处理为待熔融物料和/或待碳化物料，待熔融物料输入预热系统30，待碳化物料输入碳化系统20。

由于固体废物的种类较多，且适合的处理方式不同，为了能够保证对固体废物进行较好的处理，设置分类系统40对获取的固体废物进行分类配伍，将其分为待熔融物料和待碳化物料两类，并处理成满足对应的熔融处理和碳化处理的物料配比要求。需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要采用现有技术中任何适当的待熔融物料配比和待碳化物料配比，本实施例对此不作限制。

如图1所示，分类系统40配比完成的待熔融物料输送至预热系统30中。在预热系统30中，通过燃烧裂解可燃气体，利用其燃烧产生的热量对待熔融物料进行加热，使其到设定温度后，输送到熔融系统10中。此外，输出燃烧后的高温废气。需要说明的是，高温废气是指废气温度高于进入预热系统30时的待熔融物料的温度，预热系统30排出的废气的温度高于第一设定值即可为高温废气，第一设定值可以根据需要确定，例如，为100℃、300℃、500摄氏度等，本实施例对此不作限制。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要确定任何适当的温度作为设定温度，本实施例对此不作限制。由于预热系统30仅需要使用碳化系统20生成的裂解可燃气体作为燃料，不需要输入其他燃料，因而节省了能源，而且充分利用了碳化处理的中间产物。

在本实施例中，熔融系统10供布朗气燃烧对预热的熔融物料加热到预设熔融温度，形成高温熔体，并对高温熔体进行冷却处理，输出熔融品和过热蒸汽。例如，预设熔融温度为1300～1500℃，以使待熔融物料形成高温熔体，并冷却加工成熔融品从熔融系统10中输出。布朗气燃烧所产生的过热蒸汽经蒸汽管道输入到碳化系统20。需要说明的是，高温熔体的温度高于第二设定值即可，第二设定值可以根据需要确定，例如，为1500℃、1600℃等等，本实施例对此不作限制。

在碳化系统20中，分类系统40配比完成的待碳化物料在过热蒸汽的加热下碳化。该过热蒸汽仅是熔融系统10输出的过热蒸汽，无需再制作其他的过热蒸汽。其中，加热到100～300℃时蒸发释出待碳化物料中的水分及其他易挥发组分形成低温段废气，这些低温段废气通过废气管道输送至废气处理系统60中。加热到350～800℃时，待碳化物料中的粘结性物质开始软化、形成胶质体、裂解析出裂解可燃气体，胶质体随温度升高而变稠、固化、产生裂纹、体积缩小变硬，并冷却加工成碳化品从碳化系统20中输出。裂解产生的裂解可燃气体通过燃气管道输送到预热系统30作为燃料。碳化系统20中的蒸汽凝水通过管道输出作为必要的生产用水。这样就充分利用了资源。

可选地，在本实施例中，固体废物处理系统还包括空气预热器50，空气预热器50与预热系统30连接，并向预热系统30输入热的助燃空气(该热的助燃空气是指温度等于或高于第三设定值的助燃空气，第三设定值可以根据需要确定)，在预热系统30中，热的助燃空气助燃裂解可燃气体燃烧，以燃烧所产生的热量对熔融物料进行预热，生成预热的熔融物料和高温废气，高温废气输出到空气预热器50中。通过向预热系统30中输入热的助燃空气，使得能够保证裂解可燃气体充分燃烧。

可选地，为了充分回收预热系统30排出的高温废气中的热量，在空气预热器50中，预热系统30输出的高温废气与冷的助燃空气换热，并输出低温废气和热的助燃空气。

需要说明的是，低温废气和高温废气仅是为了说明温度的相对高低，并非限定具体的废气温度。也就是说，只要进入空气预热器50中的废气温度高于排出的废气温度，则进入空气预热器50的废气就可以作为高温废气，排出的废气就可以作为低温废气。

空气预热器50排出的低温废气和碳化系统20排出的低温段废气，均进入固体废物处理系统的废气处理系统60中，废气处理系统60与空气预热器50连接，并对空气预热器50排出的低温废气进行净化处理，输出可达标排放气体。废气处理系统60还与碳化系统20连接，并对低温段废气进行净化处理，并输出可达标排放气体。

可选地，在本实施例中，废气处理系统60包括脱硝塔、除尘器和脱硫塔。

脱硝塔用于对低温段废气和/或低温废气进行脱硝处理，并输出脱硝的低温段废气和/或脱硝的低温废气；例如，脱硝塔可以是现有技术中任何适当的脱硝塔，本实施例对此不作限制。

除尘器与脱硝塔连接，并对脱硝的低温段废气和/或脱硝的低温废气进行除尘处理，并输出除尘的低温段废气和/或除尘的低温废气；例如，其可以是布袋除尘器等任何适当的除尘结构。

脱硫塔与除尘器连接，并对除尘的低温段废气和/或除尘的低温废气进行脱硫处理，输出可达标排放气体。例如，脱硫塔可以是湿式脱硫塔、干式脱硫塔等任何适当的脱硫塔。

当然，在其他实施例中，废气处理系统60可以是其他适当的处理系统，只要能够对低温废气和低温段废气进行处理，使其达到排放标准即可。

本发明可以对固体废物进行处理，尤其是对固体废物使用布朗气进行高温熔融处理和无氧碳化处理。此外，根据需要结合蒸发技术可以对高盐、高COD(化学需氧量)废水转换为固体后进行进一步资源化处理，从而实现资源的充分回收和利用。本发明可广泛应用于钢铁冶金、煤电、化工、制药、造纸等各行业的生产废物处理，亦可用于城市污泥、生活垃圾等其他废物的处理。

由于采用清洁能源——布朗气作为熔融热值来源，高效集成熔融系统10、碳化系统20、预热系统30之间的能源要素进行有序互补，各系统之间可以通过调整熔融物料的预热温度形成能量最大化循环利用闭环，达到很高的能源利用率和自动化程度，从而既可以大幅度降低能耗，也能大幅度降低次生污染。该系统的工艺构思巧妙、先进可靠、简单合理，工艺流程紧凑高效，适用范围非常广泛，可以大幅度节省固定投资，同时大幅降低处理成本，是一种实现固体废物无害化、减量(容)化、资源化的先进生产工艺，技术经济性极佳。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

布朗气是严格地按照水分子式中氢氧摩尔当量配比，经专用设备电解产生的、具有活性的氢氧混合气体，布朗气燃烧无需通入空气助燃，燃烧后的唯一产物是过热蒸汽，环保高效。

通过布朗气高温熔融与无氧碳化的结合技术，既可以同时处理多种固体废物、提高处理效率、减少设备投资，又可以大幅度地降低综合能耗。解决了单独使用高温熔融和无氧碳化技术都存在的处理成本较高的问题。

预热系统和碳化系统共用废气处理系统，节约了设备投资、提高了设备利用效率，降低了处理费用。根据需要进一步结合蒸发技术处理高盐和高COD废水。

根据需要，可以使用配煤进行无氧碳化，可生产高品质、高附加值的焦炭、焦油，碳化产生的煤气作为预热系统的燃料。

通过高温熔融和无氧碳化处理的固体产品，相比其他处理技术，有更高的资源化利用价值。

综上所述，通过电解水产生清洁能源——布朗气，为熔融系统提供能源；利用熔融系统中布朗气燃烧产生的过热蒸汽为碳化系统提供能源；利用碳化系统中裂解产生的裂解可燃气体为预热系统提供能源；通过对熔融物料的预热处理减少熔融所需能源。各系统之间可以通过调整熔融物料的预热温度形成能量最大化循环利用闭环，达到很高的能源利用率和自动化程度。

此外，通过预热去除固体废物中的VOCs以及其他易挥发分组分，保证熔融系统产生的过热蒸汽组分纯净，同时减少了熔融所需热值。

而且，通过布朗气高温熔融与无氧碳化技术的有机结合，可以同时处理多种固体废物，还可以进一步结合蒸发技术处理高盐和高COD废水。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和系统应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种固体废物处理系统，其特征在于，包括：

熔融系统(10)，所述熔融系统(10)供布朗气燃烧对预热的熔融物料进行熔融处理，并输出过热蒸汽和熔融品；

碳化系统(20)，所述碳化系统(20)供所述熔融系统(10)输出的过热蒸汽对待碳化物料进行碳化处理，并至少输出碳化品、蒸汽凝水和裂解可燃气体；

预热系统(30)，所述预热系统(30)供所述碳化系统(20)输出的裂解可燃气体燃烧，对待熔融物料进行预热并生成所述预热的熔融物料，使所述预热的熔融物料进入所述熔融系统(10)。

2.根据权利要求1所述的固体废物处理系统，其特征在于，所述固体废物处理系统还包括分类系统(40)，所述分类系统(40)分别与所述预热系统(30)和所述碳化系统(20)连接，并将获取的固体废物分类处理为所述待熔融物料和/或所述待碳化物料，所述待熔融物料输入所述预热系统(30)，所述待碳化物料输入所述碳化系统(20)。

3.根据权利要求1所述的固体废物处理系统，其特征在于，所述固体废物处理系统还包括空气预热器(50)，所述空气预热器(50)与所述预热系统(30)连接，并向所述预热系统(30)输入热的助燃空气，在所述预热系统(30)中，所述热的助燃空气助燃所述裂解可燃气体燃烧，以燃烧所产生的热量对所述熔融物料进行预热，生成所述预热的熔融物料和高温废气，所述高温废气输出到所述空气预热器(50)中。

4.根据权利要求3所述的固体废物处理系统，其特征在于，在所述空气预热器(50)中，所述预热系统(30)输出的高温废气与冷的助燃空气换热，并输出低温废气和所述热的助燃空气。

5.根据权利要求4所述的固体废物处理系统，其特征在于，所述固体废物处理系统还包括废气处理系统(60)，所述废气处理系统(60)与所述空气预热器(50)连接，并对所述空气预热器(50)排出的低温废气进行净化处理，输出可达标排放气体。

6.根据权利要求5所述的固体废物处理系统，其特征在于，所述碳化系统(20)还排出低温段废气，所述废气处理系统(60)还与所述碳化系统(20)连接，并对所述低温段废气进行净化处理，并输出可达标排放气体。

7.根据权利要求6所述的固体废物处理系统，其特征在于，所述废气处理系统(60)包括：

脱硝塔，所述脱硝塔用于对所述低温段废气和/或所述低温废气进行脱硝处理，并输出脱硝的低温段废气和/或脱硝的低温废气；

除尘器，所述除尘器与所述脱硝塔连接，并对所述脱硝的低温段废气和/或脱硝的低温废气进行除尘处理，并输出除尘的低温段废气和/或除尘的低温废气；

脱硫塔，所述脱硫塔与所述除尘器连接，并对所述除尘的低温段废气和/或除尘的低温废气进行脱硫处理，输出所述可达标排放气体。

8.根据权利要求1所述的固体废物处理系统，其特征在于，所述熔融系统(10)供布朗气燃烧对预热的熔融物料加热到预设熔融温度，形成高温熔体，并对所述高温熔体进行冷却处理，输出所述熔融品和所述过热蒸汽。

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