CN111495934B - 一种基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统。所述系统主要包括设有进料破碎装置的热处理箱、低温熔盐储罐、高温熔盐储罐和尾气余热回收装置等。固废物料由进料破碎装置破碎后送入热处理箱中，于熔盐加热区进行热脱附或干化处理，其中加热区内熔盐由高温熔盐储罐加热输送；加热产生的污染性尾气输至低温熔盐储罐净化，净化后的尾气经过换热后进入气液分离器完成净化，排入大气。所述系统采用高温熔融盐作为加热介质，可根据处理目的不同，适当调节熔盐种类以及配比，使系统适用于干化、热脱附以及杀菌消毒等多种热处理方式，作为热介质的熔盐可同时参与污染尾气的净化，最终实现系统整体的灵活高效运行。
Description
技术领域
本发明属于固废处理技术领域，涉及污泥干化、土壤修复、病原菌污染固废消杀等固废处理技术，特别涉及一种基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统。
背景技术
现今，随着石化工厂的建设及搬迁，不可避免的造成一些浓度高、毒性大的有机污染物渗入土壤，对生态环境和人体健康均构成了严重危害，亟待合适的。此外，病原微生物、病毒或含水率等问题使得高屠宰场污泥、沼渣、医疗垃圾等固体废弃物需要进行消杀、干化处理，以消除对人体或环境的潜在威胁。
现有的固体废弃物热处理技术主要有热脱附技术以及热干化等，这些技术具有处理迅速、高效的优势，已被广泛应用于污染土地的修复及固体废弃物的消毒干化处理程序中。中国专利文献CN109174945A公开了一种基于热导油的土壤热修复系统，基于热脱附塔内同轴新设置的换热环腔，通过热导油与污染土壤温和迅速的换热从而最大程度的降低热脱附过程中的二次污染问题，实现高效快速的土壤修复过程；但该发明系统结构简单，对物料预处理程度要求高，而且对于有机废气的进一步处理也未进行详尽的描述。中国专利文献CN108409095A涉及一种基于太阳能的光热耦合污泥干化系统，通过利用槽式太阳能集热及储热系统作为圆盘间接污泥干化系统热源，将太阳能光热工艺和主流污泥干化工艺有效结合，在提高污泥干化蒸发效率的同时减少了系统能耗，并实现了系统不间断连续运行；然而，该系统所包含的太阳能加热系统不仅体积庞大且受天气影响较大，同时存在热导油与物料之间的反复换热导致热量损失，这些问题都会限制该系统的应用范围。因此，在提高污泥、有机污染土壤等固体废弃物的热处理效率的基础上，缩小体积小、提高效率，同时还需要处理尾气中含氯含硫气体以及颗粒物，这成为该类热处理系统亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明要解决的是现有固废热处理技术中存在的处理效率不足、应用范围不广、尾气难以处理等技术问题，提供了一种基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统，该系统热处理效率高，加热条件可根据物料灵活调节，在保证加热介质体系长期稳定运行的同时可使尾气得到有效净化。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供的一种基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统，包括热处理箱、低温熔盐储罐、尾气余热回收装置、高温熔盐储罐和气液分离器，其中：
所述热处理箱包括进料口和加热区，所述进料口连接在所述加热区前端，所述进料口内设置有用来破碎物料的固废物料破碎装置；所述加热区内设置有电机连接驱动的螺旋推进器，所述螺旋推进器用来输送由所述进料口输入所述加热区内的固废物料，固废物料在所述加热区内加热；所述加热区的壁面为中空结构，作为供熔盐流通的熔盐流道，所述熔盐流道上部设置有流道入口，下部设置有流道出口，所述热处理箱的所述加热区采用熔盐作为加热固废物料的加热介质；所述加热区上部还设置有供尾气排出的污染尾气出口，下部设置有供固废物料排出的出料口；所述低温熔盐储罐用于储存低温熔盐与净化尾气，其包括低温熔盐入口、循环熔盐出口、污染尾气入口和洁净尾气出口，其中：所述低温熔盐入口设置于所述低温熔盐储罐顶部，其连接所述流道出口以输入所述熔盐流道中流出的低温熔盐；所述循环熔盐出口设置于所述低温熔盐储罐内熔盐液面以下，其连接所述高温熔盐储罐输出熔盐；所述污染尾气入口连接所述污染尾气出口以输入所述加热区内排出的尾气，所述洁净尾气出口连接所述尾气余热回收装置输出净化后的尾气；所述尾气余热回收装置用于回收尾气余热，其连接所述洁净尾气出口输入尾气，回收余热后的尾气输出至所述气液分离器；所述高温熔盐储罐包括熔盐池和设置于所述熔盐池中的加热电极；所述熔盐池上部设置有连接所述循环熔盐出口的循环熔盐入口以及供外部投料的熔盐投料口；所述熔盐池底部设置有高温熔盐出口，所述高温熔盐出口连接所述流道入口以向所述熔盐流道中输入高温熔盐。
作为热处理箱的优选，所述热处理箱的所述加热区内设置有自上而下迂回布置的三层物料推进单元，各层所述物料推进单元均包含三个并排的所述螺旋推进器。
作为低温熔盐储罐的优选，所述低温熔盐储罐底部设置有两个可互换的功能熔盐池，即净化池和沉淀池，所述低温熔盐入口下方设置有液体再分布器；所述净化池和所述沉淀池底部分别设置有供沉淀排出的第一沉淀出口和第二沉淀出口；所述净化池内设置有连接所述污染尾气入口的鼓泡装置，所述鼓泡装置的出气口位于熔盐液面之下。进一步优选地，所述鼓泡装置的出气口为垂直向下开口；另一进一步优选地，所述低温熔盐储罐的所述净化池和所述沉淀池内设置有液位感应器与密度感应器。
作为尾气余热回收装置的优选，所述尾气余热回收装置包括设置于所述进料口外侧的夹层，所述夹层中设置有高温尾气入口和低温尾气出口，所述高温尾气入口连接所述低温熔盐储罐的所述洁净尾气出口输入尾气，所述低温尾气出口连接所述气液分离器排出尾气。进一步优选地，所述夹层内置设有换热翅片，所述夹层底部设有冷凝液回收池。
作为高温熔盐储罐的优选，所述高温熔盐储罐的所述熔盐池包括循环熔盐池和补充熔盐池，所述循环熔盐入口连通所述循环熔盐池，所述熔盐投料口连通所述补充熔盐池。进一步优选地，所述补充熔盐池包括熔盐待熔区和熔盐熔融区，所述熔盐投料口连通所述熔盐待熔区。
优选地，所述系统所使用的熔盐为锂、钠、钾、钙盐中的任意一种或它们的任意组合。
本发明实施例的上述技术方案将液态熔盐直接应用于各种固体废弃物的热处理与尾气净化过程，液态熔盐不仅具备蓄热储能的功能，可以利用波谷电、天然气、生物质类废弃物等提供热源，而且兼备一定的酸性气体吸附脱除能力。热处理箱的加热区采用熔盐作为加热介质，熔盐由高温熔盐储罐内的熔融熔盐及低温熔盐储罐内输入的循环熔盐保持供给，熔盐在热处理箱中完成加热过程后进入低温熔盐储罐，低温熔盐储罐中的熔盐完成尾气净化与静置分离后再被输入高温熔盐储罐，形成熔盐的整个循环过程。其有益效果如下：
1. 液态熔盐完成加热介质和气体净化介质的双重功能，实现系统整体的灵活高效运行，保证加热介质体系长期稳定运行的同时，使尾气得到有效净化，从而达到高效连续干化物料或热脱附土壤中有机物的目的；
2. 系统适用性广，根据处理目的不同，适当调节熔盐种类以及配比即可使系统适用于干化、热脱附以及杀菌消毒等多种热处理方式；
3. 热处理速度便捷可调，通过调节熔盐在流道中的流动速度或螺旋推进器速度均可方便地调整系统热处理速度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统的结构俯视图；
图2为图1所示的基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统中热处理箱及尾气余热回收装置的结构侧视图；
图3为图2所示的热处理箱中螺旋推进器的结构设置示意图；
图4为本发明实施例提供的基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统的低温熔盐储罐的结构侧视图；
图5为图4所示的低温熔盐储罐的熔盐池的结构俯视图；
图6为本发明实施例提供的基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统的高温熔盐储罐的结构侧视图。
［主要元件符号说明］
1-热处理箱；11-进料口；12-加热区；13-螺旋推进器；14-电机；15-出料口；16-污染尾气出口；17-熔盐流道；171-流道入口；172-流道出口；
2-低温熔盐储罐；2A-净化池；2B-沉淀池；21-低温熔盐入口；22-液体再分布器；23-污染尾气入口；24-鼓泡装置；25-循环熔盐出口；26-第一沉淀出口；27-第二沉淀出口；28-洁净尾气出口；S1-上层熔盐；
3-尾气余热回收装置；31-夹层；32-高温尾气入口；33-低温尾气出口；34-冷凝液体回收池；
4-高温熔盐储罐；4A-循环熔盐池；4B-补充熔盐池；40-加热电极；41-循环熔盐入口；42-熔盐投料口；43-熔盐待熔区；44-熔盐熔融区；45-熔盐溢流口；46-高温熔盐出口；S2-循环熔盐；
5-气液分离器。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的问题，提供一种基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统，所述系统提供了一种基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统，该系统热处理效率高，加热条件可根据物料灵活调节，在保证加热介质体系长期稳定运行的同时可使尾气得到有效净化。
为了实现上述技术方案，如图1至图6所示，本实施例提供了一种基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统，包括热处理箱1、低温熔盐储罐2、尾气余热回收装置3、高温熔盐储罐4和气液分离器5，其中：
热处理箱1包括进料口11和加热区12，进料口11连接在加热区12前端，进料口11内设置有用来破碎物料的固废物料破碎装置；加热区12上部还设置有供尾气排出至低温熔盐储罐2的污染尾气出口16，下部设置有供固废物料排出的出料口15。
加热区12采用高温的熔盐作为加热固废物料的加热介质，加热区12的壁面为中空结构，壁面中设置有供熔盐流通的熔盐流道17，熔盐流道17上部设置有连通高温熔盐储罐4的流道入口171，下部设置有连通低温熔盐储罐2的流道出口172；如图1至图3所示，高温熔盐储罐4的加热熔盐被分为两路由两个流道入口171进入热处理箱1的熔盐流道17中，熔盐流道17的每个主流道分为三个分支流道，布满整个加热区12的壁面，保证固废物料被均匀加热，熔盐流道17内的高温熔盐将固废物料加热后由流道出口172流入低温熔盐储罐2内；所述熔盐在熔盐泵驱动下流动。
加热区12内设置有电机14连接驱动的螺旋推进器13，螺旋推进器13用于输送由进料口11输入加热区12内的固废物料，固废物料在加热区12内加热，如图2和图3所示，作为一种更佳的实施方式，加热区12内自上而下迂回布置的三层物料推进单元，各层物料推进单元均包含三个并排的螺旋推进器13，加热区12内共计九个螺旋推进器13，出料口15开在最下层物料推进单元中螺旋推进器13的末端，固废物料逐层输运加热，由出料口15排出结束固废物料热处理过程。
低温熔盐储罐2用于使用熔盐净化尾气，如图4和图5所示，其具有低温熔盐入口21、循环熔盐出口25、污染尾气入口23和洁净尾气出口28，其中：低温熔盐入口21设置于低温熔盐储罐2顶部，其连接流道出口172以输入熔盐流道17中流出的低温熔盐；循环熔盐出口25设置于低温熔盐储罐2内熔盐液面以下，其连接高温熔盐储罐4输出熔盐；污染尾气入口23连接污染尾气出口16以输入加热区12内排出的尾气，洁净尾气出口28连接尾气余热回收装置3输出净化后的尾气。
作为更佳的实施方式，低温熔盐储罐2底部设置有净化池2A和沉淀池2B两个可互换的功能熔盐池，分别实现尾气的鼓泡净化与熔盐的沉淀循环；两个功能熔盐池设计为可互换的结构，实际运行时可根据需要进行交替工作，一个功能熔盐池在进行鼓泡净化时，另一功能熔盐池进行沉淀静置分离，当净化池内熔盐达到饱和时，两个熔盐池功能互换，实现尾气的连续净化，如图4所示，经沉淀分离的上层熔盐S1由循环熔盐出口25引出，下层沉淀由第一沉淀出口26或第二沉淀出口27控制排出；更佳的，净化池2A和沉淀池2B内还设有液位感应器与密度感应器；低温熔盐入口21下方设置有液体再分布器22；净化池2A和沉淀池2B底部分别设置有供沉淀排出的第一沉淀出口26和第二沉淀出口27；净化池2A内设置有连接污染尾气入口23的鼓泡装置24，鼓泡装置24的出气口位于熔盐液面之下。污染尾气在低温熔盐储罐2中进行二次净化：首先，污染尾气由风机引入污染尾气入口23后，尾气分别进入鼓泡装置24的多个支管鼓入净化池2A的熔盐中，与熔盐充分接触，完成初次净化，同时，为避免熔盐中颗粒物堵塞鼓泡装置24的管道，支管出口朝下设置；污染尾气脱离净化池2A后，与液体再分布器22滴落的熔盐接触，完成二次净化，最终经过洁净尾气出口28送入尾气余热回收装置3，同时，可在洁净尾气出口28中设置熔盐过滤装置。
尾气余热回收装置3与低温熔盐储罐2的洁净尾气出口28连接，用于回收尾气余热。作为一种较佳的实施方式，为使系统结构更加紧凑，如图2所示，利用进料口11外壁结构进行设置尾气余热回收装置3。包括设置在进料口11外侧的夹层31，夹层31用于尾气流通；夹层31中位置较低处开有高温尾气入口32，较高处开有低温尾气出口33，高温尾气入口32连接低温熔盐储罐2的洁净尾气出口28输入尾气，低温尾气出口33连接气液分离器5排出回收余热后的尾气；作为更佳的实施方式，夹层31内置设有换热翅片，以供尾气充分换热，夹层31底部设有冷凝液体回收池34，以收集尾气冷凝产生的冷凝液体。热处理箱1排出的污染尾气经低温熔盐储罐2、尾气余热回收装置3和气液分离器5处理后，可无害化排出。
如图6所示，高温熔盐储罐4包括熔盐池和设置于熔盐池中的加热电极40；熔盐池上部设置有连接循环熔盐出口25的循环熔盐入口41以及供外部投料的熔盐投料口42；熔盐池底部设置有高温熔盐出口46，高温熔盐出口46连接流道入口171以向熔盐流道17中输入高温熔盐；熔盐池包括循环熔盐池4A和补充熔盐池4B，循环熔盐入口41连通循环熔盐池4A，来自低温熔盐储罐2的循环熔盐S2经循环熔盐出口25，由熔盐泵提升，经循环熔盐入口41输入循环熔盐池4A中暂存，由加热电极40进行加热，实现熔盐的循环利用；熔盐投料口42连通补充熔盐池4B，补充熔盐池4B包括熔盐待熔区43和熔盐熔融区44，熔盐投料口42连通熔盐待熔区43，需要补充熔盐时，自熔盐投料口42投入熔盐待熔区43，熔盐待熔区43的熔盐经加热电极40加热熔化后流入熔盐熔融区44，最终溢出与高温熔盐储罐4中的循环熔盐S2汇合。
本实施例所述系统所使用的熔盐可为锂、钠、钾、钙盐中的任意一种或它们的任意组合，熔盐主要依据尾气中含有的酸性气体的种类进行选择，例如，若尾气中含有大量含硫含氯气体，则采用熔融碳酸盐作为加热介质。
需要特别说明的是，在本发明中调节物料热处理速度可以通过调节熔盐在流道中的流动速度或调节螺旋推进器速度等方式完成；同时本发明所述系统不仅适用于有机污染土壤进行热脱附，而且还可以对屠宰场污泥、沼渣、医疗垃圾等固体废弃物进行消毒干化。在针对不同物料处理过程中所要求的处理温度不同也可以通过更改熔盐种类、配比等方式进行调整，从而达到适宜的处理条件。
在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不应理解为对本发明的限制；除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“连通”等应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；此外，术语“第一”、“第二”、“一级”、“二级”、“三级”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于熔盐的固体废弃物连续热处理系统，其特征在于，包括热处理箱（1）、低温熔盐储罐（2）、尾气余热回收装置（3）、高温熔盐储罐（4）和气液分离器（5），其中：
所述热处理箱（1）包括进料口（11）和加热区（12），所述进料口（11）连接在所述加热区（12）前端，所述进料口（11）内设置有用于破碎物料的固废物料破碎装置；所述加热区（12）内设置有电机（14）连接驱动的螺旋推进器（13），所述螺旋推进器（13）用于输送由所述进料口（11）输入所述加热区（12）内的固废物料，固废物料在所述加热区（12）内加热；所述加热区（12）的壁面为中空结构，所述壁面中设置有供熔盐流通的熔盐流道（17），所述熔盐流道（17）上部设置有流道入口（171），下部设置有流道出口（172），所述热处理箱（1）的所述加热区（12）采用所述熔盐流道（17）熔盐作为加热固废物料的加热介质；所述加热区（12）上部还设置有供尾气排出的污染尾气出口（16），下部设置有供固废物料排出的出料口（15）；
所述低温熔盐储罐（2）用于储存低温熔盐与净化尾气，其包括低温熔盐入口（21）、循环熔盐出口（25）、污染尾气入口（23）和洁净尾气出口（28），其中：所述低温熔盐入口（21）设置于所述低温熔盐储罐（2）顶部，其连接所述熔盐流道出口（172）以输入所述熔盐流道（17）中流出的低温熔盐；所述循环熔盐出口（25）设置于所述低温熔盐储罐（2）内熔盐液面以下，其连接所述高温熔盐储罐（4）输送循环熔盐；所述污染尾气入口（23）连接所述污染尾气出口（16）以输入所述加热区（12）内排出的尾气，所述洁净尾气出口（28）连接所述尾气余热回收装置（3）输出净化后的尾气；
所述尾气余热回收装置（3）用于回收尾气余热，其连接所述洁净尾气出口（28）输入尾气，回收余热后的尾气输出至所述气液分离器（5）；
所述高温熔盐储罐（4）包括熔盐池和设置于所述熔盐池中的加热电极（40）；所述熔盐池上部设置有连接所述循环熔盐出口（25）的循环熔盐入口（41）以及供外部投料的熔盐投料口（42）；所述熔盐池底部设置有高温熔盐出口（46），所述高温熔盐出口（46）连接所述流道入口（171）以向所述熔盐流道（17）中输入高温熔盐。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热处理箱（1）的所述加热区（12）内设置有自上而下迂回布置的三层物料推进单元，各层所述物料推进单元均包含三个并排的所述螺旋推进器（13）。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低温熔盐储罐（2）底部设置有两个可互换的功能熔盐池，分别为净化池（2A）和沉淀池（2B），所述低温熔盐入口（21）下方设置有液体再分布器（22）；所述净化池（2A）和所述沉淀池（2B）底部分别设置有供沉淀排出的第一沉淀出口（26）和第二沉淀出口（27）；所述净化池（2A）内设置有连接所述污染尾气入口（23）的鼓泡装置（24），所述鼓泡装置（24）的出气口位于熔盐液面之下。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述鼓泡装置（24）的出气口为垂直向下开口。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述低温熔盐储罐（2）的所述净化池（2A）和所述沉淀池（2B）内设置有液位感应器与密度感应器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述尾气余热回收装置（3）包括设置于所述进料口（11）外侧的夹层（31），所述夹层（31）设置有高温尾气入口（32）和低温尾气出口（33），所述高温尾气入口（32）连接所述低温熔盐储罐（2）的所述洁净尾气出口（28）输入尾气，所述低温尾气出口（33）连接所述气液分离器（5）排出尾气。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述夹层（31）内置设有换热翅片，所述夹层（31）底部设有冷凝液体回收池（34）。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高温熔盐储罐（4）中所述熔盐池包括循环熔盐池（4A）和补充熔盐池（4B），所述循环熔盐入口（41）连通所述循环熔盐池（4A），所述熔盐投料口（42）连通所述补充熔盐池（4B）。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述补充熔盐池（4B）包括熔盐待熔区（43）和熔盐熔融区（44），所述熔盐投料口（42）连通所述熔盐待熔区（43）。
10.根据权利要求1至9任一项所述的系统，其特征在于，所使用的熔盐为锂、钠、钾、钙盐中的任意一种或它们的任意组合。
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