CN111662749A - 一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统，包括燃烧室、辐射废锅室和激冷室，燃烧室、辐射废锅室和激冷室设置在同一贯通式的承压壳体内，燃烧室周围设置有燃烧器，燃烧器自承压壳体的外部贯穿至燃烧室的内部，燃烧器内设置有处理通道；激冷室的顶端侧面开设有合成气出口；激冷室底部设置有排渣口。本系统采用贯通式承压壳体、燃烧室、辐射废锅室以及激冷室的形式，使用时，由于干煤粉与危废物料的协同作用，可以使得燃烧室内的炉膛温度达到处理危废物料的理想温度，有效的将危废转化为可再利用的合成气，同时辐射废锅室结构又可将协同气化时产生的高品位的热量回收，产生高压饱和蒸汽，达到了能源循环利用，能源综合效率高的目的。

Description

一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统

技术领域

本申请涉及危废物料处理技术领域，尤其涉及一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统。

背景技术

危废是指在生产中产生的危险废物，主要包括有机废水、废油、废催化剂、液化残渣、煤焦油等具体种类。随着现代社会的发展和进步，水污染等问题随之出现，使得水资源的缺乏越来越显著，其中80％的用水来自工业用水，为了节约、合理用水，研究工业污水的高效处理和回用技术，显得尤为重要，而危废是导致工业水污染的主要源头。

为实现对资源的合理利用，危废物一般会通过回收加工处理，转变成可在利用的原料。而危废物料在进行加工处理的过程中易产生有害物质，例如二噁英，这些有害物质扩散后将对环境和人体产生较大危害。为此一般在对危废物料进行处理时会通过一定工艺过程进行净化，以避免二噁英等有害物质的产生。

目前，为了减少能耗，在对危废物料进行回收加工时，通常将裂解气化装置和等离子熔融装置结合在一起作为一体炉，这种加工环境下依然存在处理不彻底、不完全现象，伴随着有害物质的产生，同时，处理危废能力小，无法实现大规模的处理工业产生的危废；且处理过程中导致大量的热量流失，资源利用率低，综合效率低。

发明内容

本申请提供了一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统，以解决传统技术中采用裂解气化装置和等离子熔融装置结合在一起的一体炉处理危废，不但产生有害气体，且存在处理不彻底、不完全，产生大量热量直接损失，资源利用率低，综合效率低等问题。

本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统，包括燃烧室、辐射废锅室和激冷室，所述燃烧室、辐射废锅室和激冷室设置在同一贯通式的承压壳体内，且在所述承压壳体中，所述辐射废锅室与所述燃烧室的底部连接，所述激冷室与所述辐射废锅室的底部垂直贯穿连接；

所述燃烧室周围设置有燃烧器，所述燃烧器自所述承压壳体的外部贯穿至所述燃烧室的内部，所述燃烧器内设置有处理通道；

所述激冷室的顶端侧面开设有合成气出口；

所述激冷室底部设置有排渣口。

可选的，所述燃烧器为顶置燃烧器，且设置在所述燃烧室顶部中间位置。

可选的，所述燃烧器为侧置燃烧器，所述侧置燃烧器的数量为2N个，且设置在所述燃烧室的侧壁上沿所述燃烧室侧壁圆周均匀分布，其中N≥1。

可选的，所述燃烧器包括顶置燃烧器和若干侧置燃烧器，所述顶置燃烧器设置在所述燃烧室的顶部中间位置，所述若干侧置燃烧器设置在所述燃烧室的侧壁上，沿所述燃烧室侧壁圆周均匀分布。

可选的，所述燃烧器位于所述燃烧室顶部中间位置，所述燃烧器靠近燃烧室的一端底面上设置有危废喷头，所述危废喷头自所述燃烧器底部中心向外部设置为4层，每层圆周向均匀分布数量为1-20个。

可选的，所述燃烧室的顶部和底部两端为锥形，中间为圆筒形，底部锥形结构底端通过渣口与所述辐射废锅室连通。

可选的，所述燃烧室内壁为膜式水冷壁，所述膜式水冷壁为螺旋盘管式水冷壁，所述膜式水冷壁的内壁涂饰碳化硅。

可选的，所述辐射废锅室内为单独圆筒水冷壁或圆筒水冷壁加翅片水冷壁结构；

所述圆筒水冷壁加翅片水冷壁结构中，翅片水冷壁设置于圆筒水冷壁内，且沿着辐射废锅径向设置，翅片水冷壁沿着辐射废锅径向周向均匀分布，翅片水冷壁组数为4-24组。

可选的，所述辐射废锅室底部为锥面结构。

可选的，所述系统还包括降温喷头，所述降温喷头设置在距离所述辐射废锅室底部0.1-2.0米的区域；

所述降温喷头轴向设置为1层或N层，每层设置有2-50个降温喷头沿所述辐射废锅室底部锥面圆周均匀分布。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供了一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统，包括燃烧室、辐射废锅室和激冷室，燃烧室、辐射废锅室和激冷室设置在同一贯通式的承压壳体内，且在承压壳体中，辐射废锅室与燃烧室的底部连接，激冷室与辐射废锅室的底部垂直贯穿连接；燃烧室周围设置有燃烧器，燃烧器自承压壳体的外部贯穿至燃烧室的内部，燃烧器内设置有处理通道；激冷室的顶端侧面开设有合成气出口；激冷室底部设置有排渣口。本系统采用贯通式承压壳体、燃烧室、辐射废锅室以及激冷室的形式，使用时，由于干煤粉与危废物料的协同作用，可以使得燃烧室内的炉膛温度达到处理危废物料的理想温度，有效的将危废转化为可再利用的合成气，同时辐射废锅室结构又可将协同气化时产生的高品位的热量回收，产生高压饱和蒸汽，达到了能源循环利用，能源综合效率高的目的，解决了企业危废处理难、解决不彻底的问题，符合绿色、环保、经济的企业生产模式，实现了能源循环利用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的干煤粉、危废物料协同气化处理系统结构示意图；

图2为设置有危废喷头的烧燃器俯视图；

图3为辐射废锅室为圆筒水冷壁加翅片水冷壁结构示意图。

附图标记说明：

1-燃烧室，2-辐射废锅室，3-激冷室，31-圆筒水冷壁，32-翅片水冷壁，4-承压壳体，5-燃烧器，51-顶置燃烧器，52-侧置燃烧器，53-处理通道，54-危废喷头，6-合成气出口，7-排渣口，8-渣口，9-降温喷头。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

现有的危废处理系统以高温焚烧固化或等离子熔融方式为主，因处理不彻底、不完全现象，伴随着有害物质的产生；同时处理危废能力小，无法实现大规模的工业处理；且处理过程中导致大量的热量流失，资源利用率低，综合效率低。本申请实施例提供的一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统，如图1所示，所述系统包括燃烧室1、辐射废锅室2和激冷室3，所述燃烧室1、辐射废锅室2和激冷室3设置在同一贯通式的承压壳体4内，且在所述承压壳体4中，所述辐射废锅室2与所述燃烧室1的底部连接，所述激冷室3与所述辐射废锅室2的底部垂直贯穿连接；

所述燃烧室1周围设置有燃烧器5，所述燃烧器5自所述承压壳体4的外部贯穿至所述燃烧室1的内部，所述燃烧器5内设置有处理通道53；

所述激冷室3的顶端侧面开设有合成气出口6；

所述激冷室3底部设置有排渣口7。

本实施例中提供的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，采用贯通式承压壳体4、燃烧室1、辐射废锅室2以及激冷室3的形式，使用时，由于干煤粉与危废物料的协同作用，可以使得燃烧室1内的炉膛温度达到1400-1700℃，可将危废直接转化为合成气(CO+H₂)或者灰渣，避免释放至外界空气中，有效解决了危废处理不完全而造成污染的现象；同时气化炉中辐射废锅室2结构的设置又可以将处理危废时产生的高品位的热量回收，副产高品位蒸汽，且产生的有效合成气通过合成气出口6排出，可用于化工原料，从而实现了能源循环利用，能源综合效率高。

作为一种实施方式，燃烧室1中安装的燃烧器5可以有不同的设置形式。第一种设置形式：燃烧器5为顶置燃烧器51，且设置在所述燃烧室1顶部中间位置；第二种设置形式：燃烧器5为侧置燃烧器52，所述侧置燃烧器52的数量为2N个，且设置在所述燃烧室1的侧壁上沿所述燃烧室1侧壁圆周均匀分布，其中N≥1；第三种设置形式：所述燃烧室1中同时设置有顶置燃烧器51和若干侧置燃烧器52，所述顶置燃烧器51设置在所述燃烧室1的顶部中间位置，所述若干侧置燃烧器52设置在所述燃烧室1的侧壁上，沿所述燃烧室1侧壁圆周均匀分布，且所述侧置燃烧器52的数量为2N个，其中N≥1。

作为另一种实施方式，所述燃烧器5位于所述燃烧室1顶部中间位置，燃烧器5的结构还可以设置为，所述燃烧器5靠近燃烧室1的一端底面上设置有危废喷头54，所述危废喷头54自所述燃烧器5底部中心向外部设置为4层，每层圆周向均匀分布数量为1-20个，如图2所示为设置有危废喷头54的烧燃器俯视图。

需要说明的是，上述燃烧器5中无论是侧置燃烧器52或者是顶置燃烧器51，其在设置有处理通道53的同时均设置有点火燃烧器5。

作为一种实施方式，上述燃烧室1可以设置为顶部和底部两端为锥形，中间为圆筒形的结构，其中，底部锥形结构底端通过渣口8与所述辐射废锅室2连通。

所述燃烧室1内壁为膜式水冷壁，所述膜式水冷壁为螺旋盘管式水冷壁，螺旋盘管式水冷壁，即为多段沿着出口方向直径渐扩的盘管式水冷壁，采用强制循环，有效避免合成气旋流进入辐射废锅区的工作段而造成挂渣；所述膜式水冷壁的内壁涂饰碳化硅，碳化硅作为保护层可以用来挂渣。

作为一种实施方式，所述辐射废锅室2内为单独圆筒水冷壁31或圆筒水冷壁31加翅片水冷壁32结构；

当所述辐射废锅室2设置为圆筒水冷壁31加翅片水冷壁32结构时，翅片水冷壁32设置于圆筒水冷壁31内，且沿着辐射废锅径向设置，翅片水冷壁32沿着辐射废锅径向周向均匀分布，翅片水冷壁32组数为4-24组。

可选的，所述辐射废锅室2底部为锥面结构。

作为一种实施方式，所述系统还包括降温喷头9，所述降温喷头9设置在距离所述辐射废锅室2底部0.1-2.0米的区域；所述降温喷头9轴向设置为1层或N层，每层设置有2-50个降温喷头9沿所述辐射废锅室2底部锥面圆周均匀分布。

为了本领域技术人员更加清楚的理解本实施例中提供的技术方案，以下为本系统一种实施例下不同反应阶段的操作流程：

准备阶段：

燃烧室1中设置有顶置燃烧器51和侧置燃烧器52，使用时，先将氧气和燃烧气通过顶置燃烧器51通入到燃烧室1中，待燃烧室1压力逐渐稳定，温度上升后，将原煤制成的干煤粉通过顶置或者侧置的燃烧器5通过到燃烧室1中，随着干煤粉的通入，燃烧室1中的温度逐步上升，可达到高温1400-1700℃。

处理阶段：

将危废通过顶置或者侧置燃烧器52通入燃烧室1中，若为废气、废液，可通过顶置、侧置、或危废喷头54的方式通入燃烧室1；若为废固，可通过顶置或侧置燃烧器52通入到燃烧室1中。使用时，可以根据具体的处理物料状态进行选择，本申请实施例中不做具体限定。危废在高温、高压条件的燃烧器5中发生反应，生产化工原料有效气(CO+H₂)和灰渣。

热量回收阶段：

有效气和灰渣受重力作用通过渣口8进入到辐射废锅室2，在辐射废锅室2内进行辐射换热，经过换热后，有效气和灰渣的温度可降至800℃以下。同时，本阶段可回收高温1600℃-800℃左右的高品位热量，保证能源的再利用。

冷却阶段：

经过辐射换热后的有效气和灰渣受到降温喷头9全覆盖式分布降温可降至350℃以下，激冷介质可采用气体或激冷水。

后续工序：

降温后的有效气通过合成气出口6，进入下游工序。降温后灰渣进入底部的水浴中降温至300℃以下经由排渣口7进入后续排渣系统。

综上，本实施例提供了一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统，包括燃烧室1、辐射废锅室2和激冷室3，燃烧室1、辐射废锅室2和激冷室3设置在同一贯通式的承压壳体4内，且在承压壳体4中，辐射废锅室2与燃烧室1的底部连接，激冷室3与辐射废锅室2的底部垂直贯穿连接；燃烧室1周围设置有燃烧器5，燃烧器5自承压壳体4的外部贯穿至燃烧室1的内部，燃烧器5内设置有处理通道53；激冷室3的顶端侧面开设有合成气出口6；激冷室3底部设置有排渣口7。本系统采用贯通式承压壳体4、燃烧室1、辐射废锅室2以及激冷室3的形式，使用时，由于干煤粉与危废物料的协同作用，可以使得燃烧室1内的炉膛温度达到处理危废物料的理想温度，有效的将危废转化为可再利用的合成气，同时辐射废锅室2结构又可将协同气化时产生的高品位的热量回收，产生高压饱和蒸汽，达到了能源循环利用，能源综合效率高的目的，解决了企业危废处理难、解决不彻底的问题，符合绿色、环保、经济的企业生产模式，实现了能源循环利用。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，包括燃烧室、辐射废锅室和激冷室，所述燃烧室、辐射废锅室和激冷室设置在同一贯通式的承压壳体内，且在所述承压壳体中，所述辐射废锅室与所述燃烧室的底部连接，所述激冷室与所述辐射废锅室的底部垂直贯通连接；

所述燃烧室周围设置有燃烧器，所述燃烧器自所述承压壳体的外部贯穿至所述燃烧室的内部，所述燃烧器内设置有处理通道；

所述激冷室的顶端侧面开设有合成气出口；

所述激冷室底部设置有排渣口。

2.根据权利要求1所述的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，所述燃烧器为顶置燃烧器，且设置在所述燃烧室顶部中间位置。

3.根据权利要求1所述的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，所述燃烧器为侧置燃烧器，所述侧置燃烧器的数量为2N个，且设置在所述燃烧室的侧壁上沿所述燃烧室侧壁圆周均匀分布，其中N≥1。

4.根据权利要求1所述的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，所述燃烧器包括顶置燃烧器和若干侧置燃烧器，所述顶置燃烧器设置在所述燃烧室的顶部中间位置，所述若干侧置燃烧器设置在所述燃烧室的侧壁上，沿所述燃烧室侧壁圆周均匀分布。

5.根据权利要求1所述的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，所述燃烧器位于所述燃烧室顶部中间位置，所述燃烧器靠近燃烧室的一端底面上设置有危废喷头，所述危废喷头自所述燃烧器底部中心向外部设置为4层，每层圆周向均匀分布数量为1-20个。

6.根据权利要求1所述的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，所述燃烧室的顶部和底部两端为锥形，中间为圆筒形，底部锥形结构底端通过渣口与所述辐射废锅室连通。

7.根据权利要求1所述的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，所述燃烧室内壁为膜式水冷壁，所述膜式水冷壁为螺旋盘管式水冷壁，所述膜式水冷壁的内壁涂饰碳化硅。

8.根据权利要求1所述的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，所述辐射废锅室内为单独圆筒水冷壁或圆筒水冷壁加翅片水冷壁结构；

所述圆筒水冷壁加翅片水冷壁结构中，翅片水冷壁设置于圆筒水冷壁内，且沿着辐射废锅径向设置，翅片水冷壁沿着辐射废锅径向周向均匀分布，翅片水冷壁组数为4-24组。

9.根据权利要求1所述的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，所述辐射废锅室底部为锥面结构。

10.根据权利要求9所述的干煤粉、危废物料协同气化处理系统，其特征在于，所述系统还包括降温喷头，所述降温喷头设置在距离所述辐射废锅室底部0.1-2.0米的区域；

所述降温喷头轴向设置为1层或N层，每层设置有2-50个降温喷头沿所述辐射废锅室底部锥面圆周均匀分布。

Images