CN111637464A - 一种有机危废与无机危废协同综合利用发电系统及工艺 - Google Patents

一种有机危废与无机危废协同综合利用发电系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机危废与无机危废协同综合利用发电系统及工艺，该系统，包括有机危废热解系统、利用有机危废热解系统产生的不凝气充当还原剂和热源，且用于无机危废熔炼的富氧侧吹炉、将富氧侧吹炉的烟气余热回收利用的余热锅炉、利用余热锅炉产生的蒸汽发电的蒸汽发电机组以及对余热锅炉的烟气进行处理的烟气处理系统。采用本申请的系统及工艺，具有无二次污染、能实现彻底无害化处置且能资源化回收的优点。

Description

一种有机危废与无机危废协同综合利用发电系统及工艺
技术领域
本发明涉及危险废物处理技术领域，具体涉及一种有机危废与无机危废协同综合利用发电系统及工艺。
背景技术
危险废物指具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蚀性、化学反应性或感染性、会对生态环境和人类健康构成严重危害的废物。随着我国经济的发展与工业化水平的提高，工业危险废物的产量也呈现出迅速增加的态势，我国已堆积以及每年新产生的大量工业危险废物不仅侵占了宝贵的土地资源，而且给土壤、水体和大气带来了严重的污染。
有机类危险废物包括医药废物、农药废物、废有机溶剂、废矿物油、精(蒸)馏残渣、染料涂料废物、有机树脂类废物、感光材料废物、焚烧处置残渣和废催化剂等类别的危险废物，这些有机类危险废物主要成分是含C、H的高分子化合物，均含有一定的热值，国内对有机类危险废物的处置方式主要有填埋、焚烧、水泥窑协同处置和新开发出的无氧热解技术等4大类处置方式。填埋工艺环境风险大、无法实现资源化利用；焚烧工艺烟气量大，操作过程一旦温度控制不当就会产生大量的二噁英，焚烧产生的飞灰仍然是危险废物，需要进一步填埋处理，而焚烧工艺二噁英污染问题严重、资源化利用程度低；水泥窑协同处置是将固体危废投入水泥窑中，在进行水泥熟料生产的同时实现对固体危废焚烧的一种工艺，这种工艺最大的优点是运行费用低，存在的问题是资源化利用程度低，而且危废原料中重金属成分无法进行玻璃化熔融处置，水泥质量难以保证。
热解工艺是利用有机物的热不稳定性，在热解反应器内无氧环境下受热分解，通过一系列复杂的化学反应，将废弃物转化为高附加值的油、炭黑(碳渣)、裂解气等能源产品。该技术是世界高分子质能研究前沿技术之一,广泛应用于废轮胎、废塑料、污油泥、生物质、废矿物油等废弃物无害化、资源化处理，是固废危废最重要的终极处理手段，实现了有机废物的资源化利用。然而，危险废物焚烧、热解等处置过程产生的底渣仍然需要进行二次处置。
无机类危险废物一般都是含有铜、镍等有价金属及其它有害金属的污泥或残渣，目前针对这类危险废物主要是采用火法熔融工艺进行处置，通常将含水率较高的污泥通过烘干—制砖—还原熔炼等处置流程，将危险废物中有价金属通过还原熔炼富集到粗铜合金中提取出来，原料中其它有害成分通过熔融处置后形成玻璃化炉渣作为建材原料，从而达到资源化和无害化处理的目的；但这种工艺在烘干及还原熔炼过程中都需要消耗大量碳质燃料，能耗很高，且产生的高温烟气无法充分利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种无二次污染、能实现彻底无害化处置且能资源化回收的有机危废与无机危废协同综合利用发电系统及工艺。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种有机危废与无机危废协同综合利用发电系统，包括有机危废热解系统、利用有机危废热解系统产生的不凝气充当还原剂和热源，且用于无机危废熔炼的富氧侧吹炉、将富氧侧吹炉的烟气余热回收利用的余热锅炉、利用余热锅炉产生的蒸汽发电的蒸汽发电机组以及对余热锅炉的烟气进行处理的烟气处理系统。
进一步，所述有机危废热解系统包括配套使用的用于对有机危险废物破碎的第一破碎机、用于对有机危险废物热解的热解反应器、用于对热解气实现油气分离的油气冷凝装置、用于油水分离的油水分离装置、用于不凝气净化的不凝气净化装置和用于炭黑冷却的炭黑冷却装置。
进一步，所述有机危废热解系统还包括用于对不凝气进行加热、以便为热解反应器提供热源的加热炉。
进一步，还包括与富氧侧吹炉配套使用的用于无机危险废物破碎的第二破碎机、用于无机危险废物干燥的回转窑干燥机和用于造粒的造粒机。
进一步，所述烟气处理系统包括配套使用的干式脱酸塔、布袋除尘器、碱液脱硫塔、静电除雾器和烟囱。
一种有机危废与无机危废协同综合利用发电工艺，包括如下步骤：
将有机危险废物通过第一破碎机破碎，破碎后的物料经螺旋给料器送至热解反应器热解；
物料在热解反应器内的无氧环境下受热分解，热解产生的热解气经油气冷凝装置实现油、气分离；
油气冷凝装置分离出的不凝气经不凝气净化装置净化后导入气柜暂存；
油气冷凝装置分离出的油水经油水分离装置实现重油和含油废水的分离，重油导入重油罐暂存，含油废水送至废水处理站；
热解产生的高温炭黑经炭黑冷却装置冷却后导入炭渣库暂存；
低含水无机危险废物经第二破碎机破碎后与经回转窑干燥机干燥后的高含水无机危险废物混合，掺入热解反应产生的炭黑，经造粒机造粒成型；
造粒成型物料与石灰石、石英石配伍，送入富氧侧吹炉熔炼，不凝气为熔炼提供还原剂和热源,得到粗合金锭和水淬渣产品；
熔炼过程中产生的烟气经尿素脱硝后，经余热锅炉余热利用，产生的高品质蒸汽导入蒸汽发电机组用来发电；
换热后的烟气经烟气处理系统进行脱酸、除尘、除雾后达标排放。
进一步，将有机危险废物按照热值、卤素含量、硫含量、水含量进行配伍后再破碎。
进一步，不凝气净化采取NAOH碱液喷淋的方式。
进一步，净后的不凝气一部分进加热炉，为热解反应提供热源，另一部分进富氧侧吹炉，为无机危废熔炼提供还原剂和热源。
进一步，所述回转窑干燥机采用余热锅炉所产蒸汽干燥。
本发明的有益效果：
本申请的有机危废与无机危废协同综合利用发电系统及工艺，该系统，包括有机危废热解系统、利用有机危废热解系统产生的不凝气充当还原剂和热源，且用于无机危废熔炼的富氧侧吹炉、将富氧侧吹炉的烟气余热回收利用的余热锅炉、利用余热锅炉产生的蒸汽发电的蒸汽发电机组以及对余热锅炉的烟气进行处理的烟气处理系统。采用本申请的系统及工艺，具有无二次污染、能实现彻底无害化处置且能资源化回收的优点。
具体来说，本申请的优点体现在如下几个方面：
1、本发明区别于填埋工艺、焚烧工艺、水泥窑协同工艺以及热解工艺，在处理有机危险废物的同时，实现有机危废的资源化利用。
2、本发明采用富氧侧吹熔融工艺处理无机危险废物，在回收有价金属的同时，不产生二次危险废物。
3、本发明采用有机危废和无机危险协同处理，即解决了热解工艺产生二次危废炭黑的问题，也解决了富氧侧吹熔融工艺需消耗大量碳质燃料、能耗很高的问题。
4、可以调节加热炉的负荷，进而调节热解温度。热解温度越高，热解气组分越轻，不凝气产量高，重油产量低。
5、达到了“大批量、多品种”协同处理各种有机类和无机类危险废物的目的。
6、最大程度的实现了资源的有效利用，同时达到了“治污不产污、利废不产废”的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明整体的设备连接示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，本实施例公开了一种有机危废与无机危废协同综合利用发电系统，包括有机危废热解系统1、利用有机危废热解系统产生的不凝气充当还原剂和热源，且用于无机危废熔炼的富氧侧吹炉204、将富氧侧吹炉的烟气余热回收利用的余热锅炉301、利用余热锅炉301产生的蒸汽发电的蒸汽发电机组302以及对余热锅炉301的烟气进行处理的烟气处理系统4，所述余热锅炉与蒸汽发电机组构成余热利用系统3。
所述有机危废热解系统包括配套使用的第一破碎机101、热解反应器102、油气冷凝装置105、油水分离装置104、不凝气净化装置107和炭黑冷却装置103。
所述有机危废热解系统还包括用于对不凝气进行加热、以便为热解反应器102提供热源的加热炉106。
还包括与富氧侧吹炉204配套使用的第二破碎机202、回转窑干燥机203和造粒机201；所述第二破碎机202、回转窑干燥机203、造粒机201和富氧侧吹炉204构成无机危险废物熔炼系统2。
所述烟气处理系统包括配套使用的干式脱酸塔401、布袋除尘器402、碱液脱硫塔403、静电除雾器404和烟囱405。
本实施例还提供了一种有机危废与无机危废协同综合利用发电工艺，包括如下步骤：
将有机危险废物通过第一破碎机101破碎至40-50mm，破碎后的物料经螺旋给料器送至热解反应器102热解；有机危险废物指HW02医药废物、HW03废药物药品、HW04农药废物、HW05木材防腐剂废物、HW11精(蒸)馏残渣、HW12涂料、油墨、颜料及类似产品制造、HW13有机树脂类、HW16感光材料废物、HW18焚烧处置残渣、HW39含酚废物、HW40含醚废物、HW49其他废物、HW50废催化剂中的高热值有机类固体危险废物；优选地，将有机危险废物按照热值、卤素含量、硫含量、水含量进行配伍后再破碎，其配伍方式为现有技术，这里不做详细说明；
物料在热解反应器内的无氧环境下受热分解，热解产生的热解气经油气冷凝装置105实现油、气分离；热解反应器105为回转窑式反应器，反应温度为450-600℃；热解反应器105采用高温烟气间壁加热的方式供热，首次开车采用天然气和重油作为辅助燃料，待运行稳定时采取不凝气作为加热燃料；根据后工序的不凝气、炭黑和重油需求的不同，可以调节加热炉106的负荷，进而调节热解温度，热解温度越高，热解气组分越轻，不凝气产量高，重油产量低；油气冷凝装置采用循环冷却水作为冷却介质；
油气冷凝装置105分离出的不凝气经不凝气净化装置107净化后导入气柜暂存；
油气冷凝装置105分离出的油水经油水分离装置104实现重油和含油废水的分离，重油导入重油罐暂存，含油废水送至废水处理站；
热解产生的高温炭黑经炭黑冷却装置103冷却后导入炭渣库暂存；炭黑冷却装置的冷却介质为循环水；
低含水无机危险废物经第二破碎机202破碎后与经回转窑干燥机203干燥后的高含水无机危险废物混合，掺入热解反应产生的炭黑，经造粒机201造粒成型；无机危险废物指HW16感光材料废物、HW17表面处理废物、HW18焚烧处置残渣、HW21含铬废物、HW22含铜废物、HW23含锌废物、HW31含铅废物、HW46含镍废物、HW48有色金属冶炼废物、HW4其它废物、HW50废催化剂废物；所述低含水无机危险废物指含水率低于55％的块状物料，所述高含水无机危险废物指含水率大于75％污泥状物料；
造粒成型物料与石灰石、石英石配伍，送入富氧侧吹炉204熔炼，不凝气为熔炼提供还原剂和热源,得到粗合金锭和水淬渣产品；富氧侧吹熔炼温度控制在1200～1300℃；
熔炼过程中产生的烟气经尿素脱硝后，经余热锅炉301余热利用，产生的高品质蒸汽导入蒸汽发电机组302用来发电；
换热后的烟气经烟气处理系统4进行脱酸、除尘、除雾后达标排放。
不凝气净化采取NAOH碱液喷淋的方式，脱除不凝气中的HCl、H2S、SO2、CO2等酸性气体。
净后的不凝气一部分进加热炉106，为热解反应提供热源，另一部分进富氧侧吹炉204，为无机危废熔炼提供还原剂和热源。
所述回转窑干燥机203采用余热锅炉所产蒸汽干燥。
所述不凝气及热解炭黑不足时，添加部分炭精作为还原剂及燃料。
综上所述，采用本实施例的系统及工艺，具有无二次污染、能实现彻底无害化处置且能资源化回收的优点。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种有机危废与无机危废协同综合利用发电系统，其特征在于：包括有机危废热解系统、利用有机危废热解系统产生的不凝气充当还原剂和热源，且用于无机危废熔炼的富氧侧吹炉、将富氧侧吹炉的烟气余热回收利用的余热锅炉、利用余热锅炉产生的蒸汽发电的蒸汽发电机组以及对余热锅炉的烟气进行处理的烟气处理系统。
2.根据权利要求1所述的有机危废与无机危废协同综合利用发电系统，其特征在于：所述有机危废热解系统包括配套使用的用于对有机危险废物破碎的第一破碎机、用于对有机危险废物热解的热解反应器、用于对热解气实现油气分离的油气冷凝装置、用于油水分离的油水分离装置、用于不凝气净化的不凝气净化装置和用于炭黑冷却的炭黑冷却装置。
3.根据权利要求2所述的有机危废与无机危废协同综合利用发电系统，其特征在于：所述有机危废热解系统还包括用于对不凝气进行加热、以便为热解反应器提供热源的加热炉。
4.根据权利要求3所述的有机危废与无机危废协同综合利用发电系统，其特征在于：还包括与富氧侧吹炉配套使用的用于无机危险废物破碎的第二破碎机、用于无机危险废物干燥的回转窑干燥机和用于造粒的造粒机。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的有机危废与无机危废协同综合利用发电系统，其特征在于：所述烟气处理系统包括配套使用的干式脱酸塔、布袋除尘器、碱液脱硫塔、静电除雾器和烟囱。
6.一种有机危废与无机危废协同综合利用发电工艺，其特征在于，包括如下步骤：
将有机危险废物通过第一破碎机破碎，破碎后的物料经螺旋给料器送至热解反应器热解；
物料在热解反应器内的无氧环境下受热分解，热解产生的热解气经油气冷凝装置实现油、气分离；
油气冷凝装置分离出的不凝气经不凝气净化装置净化后导入气柜暂存；
油气冷凝装置分离出的油水经油水分离装置实现重油和含油废水的分离，重油导入重油罐暂存，含油废水送至废水处理站；
热解产生的高温炭黑经炭黑冷却装置冷却后导入炭渣库暂存；
低含水无机危险废物经第二破碎机破碎后与经回转窑干燥机干燥后的高含水无机危险废物混合，掺入热解反应产生的炭黑，经造粒机造粒成型；
造粒成型物料与石灰石、石英石配伍，送入富氧侧吹炉熔炼，不凝气为熔炼提供还原剂和热源,得到粗合金锭和水淬渣产品；
熔炼过程中产生的烟气经尿素脱硝后，经余热锅炉余热利用，产生的高品质蒸汽导入蒸汽发电机组用来发电；
换热后的烟气经烟气处理系统进行脱酸、除尘、除雾后达标排放。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将有机危险废物按照热值、卤素含量、硫含量、水含量进行配伍后再破碎。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，不凝气净化采取NAOH碱液喷淋的方式。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，净后的不凝气一部分进加热炉，为热解反应提供热源，另一部分进富氧侧吹炉，为无机危废熔炼提供还原剂和热源。
10.根据权利要求6所说的方法，其特征在于，所述回转窑干燥机采用余热锅炉所产蒸汽干燥。
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