CN112961695A - 一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺，包括以下步骤：1)压缩进料：将固体废弃物压缩，并通过密封进料通道送至热解区；2)绝氧热解：将步骤1)压缩后的固体废弃物绝氧热解；3)气化裂解：将步骤2)热解后的剩余固体废弃物在裂解通道中，在900～1000℃温度下高温裂解；4)高温熔融：将步骤3)裂解后的剩余固体废弃物在气化炉内高温加热至熔融态，熔融态的废弃物送至均质通道均质化；5)回收：将步骤4)得到的均质化的熔融态的废弃物急冷结晶并崩裂为颗粒状物料，而后分选回收。本发明还提供了实现上述工艺的处理系统。本发明不但整体成本较低、固体废物处理较为彻底，而且整体能耗较低，整体经济效益较高。

Description

一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺及系统

技术领域

本发明涉及固体废物处理技术领域，特别涉及一种固体废弃物绝氧热解 及高温熔融处理工艺及系统。

背景技术

传统处理固体废物的方式主要有卫生填埋、生物堆肥和焚烧等。但是， 这些方法存在诸多弊端，如填埋法占地面积较大，存在二次污染，容易因渗 漏引发土壤和地下水的污染；焚烧法易产生大量二噁英和呋喃，而二噁英是 目前世界上最具毒性的有机物之一；生物堆肥对于如塑料、泡沫、重金属等 不易分解的废弃物无法处理。目前传统的固体废物处理方式普遍存在处理不 彻底、存在二次污染和资源浪费严重等各种问题。

近年来，熔融气化技术等新技术已经开始应用于固体废物的处理。熔融 气化技术处理固体废弃物，可以获得高于任何传统方法的处理温度(1200～1700℃)，使得垃圾焚烧更彻底，二次污染物排放比采用传统方法焚 烧低2～3个数量级，不易产生二噁英，符合最严格的排放标准，等离子体熔 融气化技术处理废弃物的减容比高达99.7％。和传统方式相比，熔融气化技 术是一种提高废弃物能源价值和经济价值的处置途径。现有的熔融气化技术 基本使用等离子熔融气化炉，可以实现固体废物的高温绝氧焚烧，温度可以 达到2000℃以上，这样可以将固体废物热解为合成气，剩余固体则在高温下 形成玻璃状熔融态，最终冷却后固化，将重金属等有害物所在稳定化的玻璃 状晶格中，不但杜绝二次污染，还可以作为建筑材料再生利用。如公开号为 CN101695704A，发明名称为热等离子体处置固体废弃物的装置与方法的中 国专利；再比如公开号为CN111550795A，发明名称为欠氧气化等离子固废 处理系统及方法的中国专利，均是采用等离子熔融气化技术。

然而，等离子熔融气化炉价格昂贵，目前国产化率极低，设备基本需要 依赖进口，而且能耗相对较高，热能利用率不足，占地面积也较大，整体成 本十分高昂。结合我国固体废物的年产生量，大量布局等离子熔融气化技术 的固体废物处理厂的成本极高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种固体废弃物绝氧热解 及高温熔融处理工艺及系统，不但整体成本较低、固体废物处理较为彻底， 具有和等离子气化技术相同的减容比，而且整体能耗较低，可燃气、合成气 和剩余固体物料回收利用的整体经济效益较高。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种固体废弃物绝氧热解及 高温熔融处理工艺，包括以下步骤：

1)压缩进料：将固体废弃物压缩，并通过密封进料通道送至热解区；

2)绝氧热解：将步骤1)压缩后的固体废弃物在热解区内加热至600～800℃绝氧热解，热解产生的可燃气回收，热解后的剩余固体废弃物送 至裂解通道；

3)气化裂解：将步骤2)热解后的剩余固体废弃物在裂解通道中，在 900～1000℃温度下高温裂解，裂解产生的合成气回收，裂解后的剩余固体废 弃物送至气化炉；

4)高温熔融：将步骤3)裂解后的剩余固体废弃物在气化炉内，在1600℃ 以上温度下高温加热至熔融态，气化炉以天然气为燃料，采用多层烧嘴，通 纯氧燃烧，燃烧产生的高温烟气回收，熔融态的废弃物送至均质通道均质化；

5)回收：将步骤4)得到的均质化的熔融态的废弃物急冷结晶并崩裂为 颗粒状物料，而后分选回收。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤1)中，固体废弃物在压缩前需要干燥处理。

进一步，所述步骤1)中，固体废弃物压缩的压缩比控制在2.7～3.5:1。

进一步，所述步骤2)中，所述回收的可燃气余热用于固体废弃物干燥 处理，而后作为助燃配风空气送至气化炉。

进一步，所述步骤3)中，裂解产生的合成气除灰后提取可燃气体用于 合成甲烷和氢气。

进一步，所述步骤4)中，回收的高温烟气过滤后通过换热，回收余热 用于对热解区和裂解通道供热。

优选的，所述换热后剩余混合气经净化后，提取可燃气，用于合成甲烷 和氢气。

优选的，所述过滤的灰分优选送回至气化炉内熔融。

优选的，所述经供热后的烟气混入空气后用于固体废弃物干燥处理，而 后与干燥处理产生的废气一并回收后送至气化炉，作为助燃配风空气。

优选的，所述经供热后的烟气用于余热发电。

进一步，所述步骤5)中，回收的颗粒状物料经磁选分为金属和玻璃态 颗粒回收。

本发明还提供了实现上述工艺的固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理 系统，具体技术方案如下：一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理系统， 所述处理系统包括进料装置、热解裂解装置、气化炉和回收装置；

所述进料装置包括料斗和压缩进料机构，所述料斗的物料出口与压缩进 料机构的进料区连通；

所述热解裂解装置为两端开口、周侧密封的管道，前部为热解区，热解 区的后部为裂解通道，所述管道前端与压缩进料机构的送料组件相接，所述 管道截面与压缩进料机构的送料组件的形状相适配，以确保送料时送料组件 能够密封管道；

所述气化炉设有进料口和出料口，所述进料口与管道的尾端密封、固定 连接，所述气化炉设置有多层烧嘴，所述烧嘴为纯氧烧嘴；

所述回收装置包括均质通道和水淬塔，所述均质通道的入口连通气化炉 的出料口，均质通道的出口与水淬塔的物料入口连通，所述水淬塔还设有排 料口。

进一步，所述进料装置还包括有料仓，所述料仓的出料端与料斗的进料 端连通。

优选的，所述料斗内设置有挤压排料机构。

进一步，所述压缩进料机构采用液压推进缸，所述送料组件为液压推进 缸的推杆。

进一步，所述进料区设有闸门。

进一步，所述热解裂解装置的管道外侧套设有外管，所述外管与管道之 间设有密封的加热腔，所述气化炉的烟气出口连接换热除尘器后与加热腔连 通。

优选的，所述换热除尘器的粉尘排放口与气化炉连通。

优选的，所述换热除尘器的排气口与合成气净化组件连通，所述合成气 净化组件设有可燃气回收口和排烟口。

优选的，所述排烟口与烟囱连通。

进一步，所述管道开设有排气口，通过烘干管道与料仓连通。

优选的，所述料仓设有排气口，通过管路与气化炉的烧嘴的配风口连通。

进一步，所述水淬塔的排料口处设有磁选分离组件，将物料分离后分别 输送至金属仓和玻璃颗粒仓。

本发明的有益效果是：本发明采用纯氧燃烧的高温气化炉作为核心部 件，其成本远低于等离子气化炉，使得整个系统的布设成本能够降低40％以 上；本发明对气化炉的余热进行了回收利用，可以利用余热对热解、裂解等 环节供热或用作其它用途，充分利用能源，综合能耗相比于现有的等离子气 化熔融工艺下降30％以上；本发明对热解、裂解等环节的气体进行回收利用， 可以提取可燃气合成甲烷和氢气，而气化炉采用天然气作为燃料，合成的甲 烷和氢气可以用于燃料补充，进一步降低综合能耗；本发明的气化炉采用纯氧燃烧，温度可以达到1600℃以上，整个工艺过程有害气体在高温下充分分 解，保证了排放达标；本发明采用密封热解、而后裂解，再熔融的过程，整 个工艺处理过程中，大部分步骤处于还原状态下，不会氧化产生有害化合物， 而且能够获得更大量的可燃气再利用；本发明设计了均质通道对熔融态产物 进行均质化处理，而后通过急冷崩裂为颗粒，能够最大程度的将金属和无机 物分层，而后分离回收，回收产物的经济效益更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要 使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施 例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一种实施例的工艺流程示意图；

图2为本发明一种实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。

本发明所设计的一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺，包括以 下步骤：

1)压缩进料：将固体废弃物压缩，并通过密封进料通道送至热解区7；

2)绝氧热解：将步骤1)压缩后的固体废弃物在热解区7内加热至 600～800℃绝氧热解，热解产生的可燃气回收，热解后的剩余固体废弃物送 至裂解通道21；

3)气化裂解：将步骤2)热解后的剩余固体废弃物在裂解通道21中， 在900～1000℃温度下高温裂解，裂解产生的合成气回收，裂解后的剩余固体 废弃物送至气化炉8；

4)高温熔融：将步骤3)裂解后的剩余固体废弃物在气化炉8内，在 1600℃以上温度下高温加热至熔融态，气化炉8以天然气为燃料，采用多层 烧嘴9，通纯氧燃烧，燃烧产生的高温烟气回收，熔融态的废弃物送至均质 通道14均质化；

5)回收：将步骤4)得到的均质化的熔融态的废弃物急冷结晶并崩裂为 颗粒状物料，而后分选回收。

目前现有的高温熔融处理固体废弃物的方式主要采用等离子气化炉。现 有的固体废弃物中，生活垃圾和电子产品垃圾的占比较高，生活垃圾中含有 大量的有机物，而电子产品垃圾中除了含有塑料等有机物外，还含有硅等无 机物，此外还含有大量的金属。特别是废旧电池、电路板、电子元器件等危 险废弃物，含有大量的稀有金属成分。

而在处理时，固体废弃物中的有机物经高温分解后会碳化，要将碳化后 的剩余固体加热呈熔融状态，需要加热至1500℃以上的高温，传统的燃烧炉 很难获得如此高的温度，达到上述高温需要使用煤等热值极高的燃料，成本 较高，且不利于环保。等离子气化炉采用等离子炬加热，其温度可达2000℃ 以上，因而被广泛采用。其次，固体废弃物在加热过程中会较为紧实，要将 其充分加热至熔融态，需要更高的温度，传统的燃烧炉受限于工作模式，远 不如等离子炬的加热效率高。

现有高温熔融处理固体废弃物时一般会直接在气化炉内高温熔融处理， 或者采用绝氧或有氧热解后进行熔融处理。这是由于整个处理过程的每步都 需要高温，步骤越多越繁复，能耗越高，为了降低能耗，会尽量简化工艺过 程，缩短处理时长，以此来尽量控制能耗。热解过程主要是基于对有机物成 分进行处理，获取合成气回收利用，同时减少有害气体产生。

而本发明的发明人通过研究固体废弃物的高温处理过程后发现，仅仅经 过热解环节，固体废弃物的碳化并不彻底，整体减容比例有限，后续高温熔 融处理时，需要较高的热量将其熔融，会加重后续熔融处理的负担，整体能 耗并不能得到明显的降低。而在热解之后增加裂解工序，可以通过裂解工序 将有机成分较为彻底的分解，使得碳化也更为彻底，能够大幅减容，极大减 轻了后续熔融处理的负担，使得后续熔融处理时能够更为容易的完全将剩余 固体加热至熔融态，经发明人精确计算后，整体的能耗能够下降5～10％。

增加裂解工序后，有机成分分解更为彻底，可利用的气体产量更高，收 集后经济效益也能够进一步提升。而且发明人研究后发现，增加裂解工序后， 整个工艺的有害气体的产生量明显降低。发明人推测，这是由于裂解工序中， 物料不断碳化，使得整个体系处于高碳的还原态，有效避免了有害氧化物质 的产生，同时也极大提高了一氧化碳等可燃气体的生成量。

其次，发明人还研究发现，在经过热解和裂解后，整体减容后的固体废 弃物加热至熔融态的加热效率明显提高，整个工艺过程的整体耗时能够大幅 缩短。而热解、裂解和熔融处理的温度正好形成了阶梯式的温度差，为余热 利用创造了良好的工艺条件。

基于上述的研究发现，发明人最终设计了本发明的工艺，采用绝氧热解、 高温裂解、熔融处理的工艺过程，对固体废弃物进行处理。降低了整体成本， 提高了处理效率，能耗也得到了较好的控制，整体经济效益也较佳，排放也 能得到较好的控制。其次，本发明采用多层烧嘴9的气化炉8，采用纯氧燃 烧，以天然气为燃料，能够确保炉内温度可以达到1600℃以上。

为了进一步提高处理效率，需要对固体废弃物的含水率进行控制，所述 步骤1)中，固体废弃物在压缩前需要干燥处理。

为了进一步提高处理效率，同时降低处理难度，所述步骤1)中，固体 废弃物压缩的压缩比控制在2.7～3.5:1。

本发明采用密闭进料，然后采用绝氧热解，压缩比例在2.7～3.5:1效果 良好，在密度与效率上为最优值。而压缩进料不光可以做到在热解通道内实 现绝氧，由于密度增大使得导热性更好，热解碳化的效率大大提高。而物料 热解碳化不光可以回收可以燃气，也在气化之前使物料中的含水率再次降 低。物料在热解过程中整体为无氧还原反应，在隔绝氧气的情况下无法实现 氧化反应，隔绝了合成新的有害化合物的条件。通过在进料的过程中进行密 闭，为后续的热解碳化提供绝氧的还原气氛。在绝氧热解过程中将物料碳化 且降低含水率，为接下来的裂解气化提高了效率。

为了进一步实现余热利用，所述步骤2)中，所述回收的可燃气余热用 于固体废弃物干燥处理，而后作为助燃配风空气送至气化炉8。

为了进一步实现资源化利用，所述步骤3)中，裂解产生的合成气除灰 后提取可燃气体用于合成甲烷和氢气。

为了进一步实现余热利用，所述步骤4)中，回收的高温烟气过滤后通 过换热，回收余热用于对热解区7和裂解通道21供热。

绝氧热解过程中因为没有氧气，物料在外热的作用下产生还原反应，有 机物被分解成低分子可燃气和热解碳化后的物料一并进入气化炉8。气化炉 8的目的不光裂解碳化后的物料，物料中的有机物裂解气化后，还要将无机 物熔融。为了熔融剩余的无机物，需要消耗较大的能耗，而产生的气化炉8 的余热用于前端的热解，降低了综合能耗。

气化炉8会产生的1100～1300℃的高温混合烟气，而裂解温度在 900～1000℃，热解温度在600～800℃，正好形成了较好的温度梯度，利用高 温混合烟气的余热，可以提供足够的能量用于裂解，而后再用于热解。剩余 混合气经过净化后，提取可燃气和尾气；可燃气可合成甲烷和氢气，而尾气 达标后排放。

优选的，所述换热后剩余混合气经净化后，提取可燃气，用于合成甲烷 和氢气，可以进一步提高整体经济效益。

优选的，所述过滤的灰分优选送回至气化炉内熔融。这样能够有效控制 工艺过程的飞灰排放量，将灰分融入熔融态的固体废物内。

优选的，所述经供热后的烟气混入空气后用于固体废弃物干燥处理，而 后与干燥处理产生的废气一并回收后送至气化炉8，作为助燃配风空气。

优选的，所述经供热后的烟气用于余热发电。

上述优选方案能够进一步提高余热利用率。采用干燥后配风的方式，能 够有效缩短烟气的输送管道长度，尽可能的减少输送过程中的热损失，能够 更大限度的提高余热利用率。

为了提高回收物的经济收益，所述步骤5)中，回收的颗粒状物料经磁 选分为金属和玻璃态颗粒回收。

由于固体废弃物中贵金属和稀有金属有一定的占比量，经均质化处理 后，金属因密度高会下沉，无机物会浮于上层，崩裂后的颗粒物会分为金属 颗粒和玻璃态颗粒，通过磁选可以尽可能回收金属颗粒再利用，有效提高金 属的回收率，极大提升经济效益。

本发明的技术方案，既能控制尾气的排放，又能尽可能节省能耗，同时 还可以对产生的气体资源化利用。核心是必须要以纯氧燃烧的气化炉8作为 主体设备，同时需要采用绝氧热解、高温裂解、熔融处理的工艺过程。

本发明还设计了针对上述工艺的处理系统。所述处理系统包括进料装 置、热解裂解装置、气化炉8和回收装置；

所述进料装置包括料斗2和压缩进料机构，所述料斗2的物料出口与压 缩进料机构的进料区3连通。固体废弃物从料斗2落入进料区3内，而后由 压缩进料机构将固体废弃物送入热解裂解装置。

此外，所述进料装置还可以采用更为优选的结构，所述进料装置还包括 有料仓1，所述料仓1的出料端与料斗2的进料端连通。料仓1可以采用全 封闭结构，便于利用余热干燥物料。

优选的，所述料斗2内设置有挤压排料机构5。所述挤压排料机构5可 以采用液压缸带动的挤压板。这样可以防止排料时堵料，同时还能够对物料 进行预压缩，便于后续压缩处理。

所述热解裂解装置为两端开口、周侧密封的管道，前部为热解区7，热 解区7的后部为裂解通道21，所述管道前端与压缩进料机构的送料组件4 相接，所述管道截面与压缩进料机构的送料组件4的形状相适配，以确保送 料时送料组件4能够密封管道。

采用这样的结构设计，不但能够使得结构紧凑，使两个装置能够紧密配 合，降低故障率；同时还能够利用送料过程完成物料的压缩和热解区7的密 封。

优选的，所述压缩进料机构采用液压推进缸，所述送料组件4为液压推 进缸的推杆。这样的结构设计可以将送料和压缩一体化，简化结构。

优选的，所述进料区3设有闸门6。这样可以利用闸门6阻隔物料，闸 门6可以安装在热解裂解装置的前端，作为压缩物料的挡板，同时也作为热 解裂解装置的辅助密封门。

更优选的，压缩进料机构由液压提供动能，可以采用最大200t以上的推 力的液压设备。热解裂解装置采用30mm厚的310s不锈钢材质，该材料拥 有耐高温耐腐蚀等优势。

更为优选的，所述热解裂解装置的管道外侧套设有外管，所述外管与管 道之间设有密封的加热腔，所述气化炉8的烟气出口连接换热除尘器10后 与加热腔连通。这样能够便于对气化炉8的高温烟气进行余热利用，使用余 热对热解裂解装置供热。

最为优选的，所述换热除尘器10的粉尘排放口与气化炉8连通。

所述换热除尘器10的排气口与合成气净化组件11连通，所述合成气净 化组件11设有可燃气回收口和排烟口。

所述排烟口与烟囱13连通。

所述换热除尘器10的粉尘排放口与气化炉8连通。

所述换热除尘器10和所述合成气净化组件11可以采用以下结构：

所述换热除尘器10通过列管换热，而列管采用膜式壁结构在设备内形 成折流板，使设备具备换热和除尘双重效果。而合成气净化组件11可以包 括过滤蒸发分离器，脱硫塔，气体升压器，气体分离设备，经处理最后合成 天燃气CH4。剩余的尾气经过吸附和喷淋达标排放。

所述气化炉8设有进料口和出料口，所述进料口与管道的尾端密封、固 定连接，所述气化炉8设置有多层烧嘴9，所述烧嘴9为纯氧烧嘴。

优选的，所述管道开设有排气口，通过烘干管道22与料仓1连通。

更优选的，所述料仓1设有排气口，通过管路与气化炉8的烧嘴9的配 风口连通。

通过设置烘干管道22，能够将热解裂解装置余热利用后的高温空气输送 至料仓1用于干燥，再次利用余热；或者将热解区7热解得到的高温可燃气 送至料仓1用于干燥，利用余热。而后将利用完余热的气体用于配风，一方 面可以通过干燥，提前将固体废弃物中的臭气和废气脱除，避免后续处理产 生有害气体，同时可以利用气化炉8的高温将臭气和废气分解、无害化处理； 另一方面还可以通过配风，控制通氧量和烧嘴9的喷气压力，对炉温进行一 定的控制。

所述回收装置包括均质通道14和水淬塔15，所述均质通道14的入口连 通气化炉8的出料口，均质通道14的出口与水淬塔15的物料入口连通，所 述水淬塔15还设有排料口。

优选的，所述水淬塔15的排料口处设有磁选分离组件17，将物料分离 后分别输送至金属仓19和玻璃颗粒仓18。

通过水淬塔15，能够实现对熔融态固体废弃物的高效急冷处理，使其尽 可能崩裂为颗粒状物料，便于后续收集回收。水淬塔15可配置循环水淬喷 淋组件16喷淋，进一步提高处理效率和崩裂效果。

通过磁选分离组件17，能够更为高效的将金属颗粒分离回收，极大提高 了分离回收的效率和精确性。

在本发明较为优选的实施方式中，所述均质通道14的长度在2.5米以上。

实施例1

本实施例采用本发明的系统实现对固体废弃物的高温熔融处理。

1)压缩进料：料仓1内的固体废弃物送至料斗2内，而后经挤压排料 机构5挤压落料至进料区3；在闸门6关闭状态下启动压缩进料机构，利用 其送料组件4将固体废弃物压缩，压缩比控制在3.2:1；最后开启闸门6，利 用压缩进料机构将压缩后的固体废弃物通过密封进料通道送至热解区7。

2)绝氧热解：将步骤1)压缩后的固体废弃物在热解区7内加热至600℃ 绝氧热解，热解产生的可燃气回收，用于生产甲烷和氢气，热解后的剩余固 体废弃物由后续进料推送至裂解通道21。

3)气化裂解：将步骤2)热解后的剩余固体废弃物在裂解通道21中， 在1000℃温度下高温裂解，裂解产生的合成气回收，裂解后的剩余固体废弃 物送至气化炉8；

4)高温熔融：将步骤3)裂解后的剩余固体废弃物在气化炉8内，在 1800℃温度下高温加热至熔融态，气化炉8由天然气供气装置提供天然气为 燃料，采用多层烧嘴9，通纯氧燃烧，燃烧产生的高温烟气回收，熔融态的 废弃物送至均质通道14均质化；

5)回收：将步骤4)得到的均质化的熔融态的废弃物送至水淬塔15， 由循环水淬喷淋组件16喷淋，使熔融态的废弃物急冷结晶并崩裂为颗粒状 物料，而后经磁选分离组件17，将物料分离后分别输送至金属仓19和玻璃 颗粒仓18回收。

本实施例中，气化炉8内产生的高温烟气温度达1200～1300℃，烟气经 换热除尘器10换热后，送至合成气净化组件11分离、净化，所得可燃气由 可燃气回收口12回收，烟气由排烟口送至烟囱13排放。

换热除尘器10能够通过换热得到1000～1100℃的高温空气，送至热解裂 解装置的加热腔尾端，对裂解通道21供热；而后流至热解区7，此时高温空 气能够保持650～800℃的温度，正好对热解区7供热。供热后的高温空气， 温度降至550～600℃，通过烘干管道22送至料仓1对料仓1内的固体废弃物 干燥，最后由料仓1的排气口经负压收集干燥后的空气、废气和臭气，通过 管路送至气化炉8的烧嘴9的配风口，作为配风助燃空气。

热解产生的可燃气和裂解产生的合成气，以及合成气净化组件11分离、 净化后所得可燃气全部用于制造甲烷和氢气。

实施例2

本实施例采用本发明的系统实现对固体废弃物的高温熔融处理。

1)压缩进料：料仓1内的固体废弃物送至料斗2内，而后经挤压排料 机构5挤压落料至进料区3；在闸门6关闭状态下启动压缩进料机构，利用 其送料组件4将固体废弃物压缩，压缩比控制在2.9:1；最后开启闸门6，利 用压缩进料机构将压缩后的固体废弃物通过密封进料通道送至热解区7。

2)绝氧热解：将步骤1)压缩后的固体废弃物在热解区7内加热至650℃ 绝氧热解，热解产生的可燃气回收，用于生产甲烷和氢气，热解后的剩余固 体废弃物由后续进料推送至裂解通道21。

3)气化裂解：将步骤2)热解后的剩余固体废弃物在裂解通道21中， 在920℃温度下高温裂解，裂解产生的合成气回收，裂解后的剩余固体废弃 物送至气化炉8；

4)高温熔融：将步骤3)裂解后的剩余固体废弃物在气化炉8内，在 1600℃温度下高温加热至熔融态，气化炉8由天然气供气装置提供天然气为 燃料，采用多层烧嘴9，通纯氧燃烧，燃烧产生的高温烟气回收，熔融态的 废弃物送至均质通道14均质化；

5)回收：将步骤4)得到的均质化的熔融态的废弃物送至水淬塔15， 由循环水淬喷淋组件16喷淋，使熔融态的废弃物急冷结晶并崩裂为颗粒状 物料，而后经磁选分离组件17，将物料分离后分别输送至金属仓19和玻璃 颗粒仓18回收。

本实施例中，气化炉8内产生的高温烟气温度达1100～1200℃，烟气经 换热除尘器10换热后，送至合成气净化组件11分离、净化，所得可燃气由 可燃气回收口12回收，烟气由排烟口送至烟囱13排放。

换热除尘器10能够通过换热得到900～1000℃的高温空气，送至热解裂 解装置的加热腔尾端，对裂解通道21供热；而后流至热解区7，此时高温空 气能够保持700～800℃的温度，正好对热解区7供热。供热后的高温空气， 温度降至550～650℃，送至发电设备进行余热发电。

热解产生的可燃气通过管路收集送至料仓1对料仓1内的固体废弃物干 燥，随后由料仓1的排气口经负压将干燥后的可燃气、废气和臭气收集，通 过管路送至气化炉8的烧嘴9的配风口，作为配风助燃空气。裂解产生的合 成气，以及合成气净化组件11分离、净化后所得可燃气全部用于制造甲烷 和氢气。

实施例3

本实施例采用本发明的系统实现对固体废弃物的高温熔融处理。

1)压缩进料：料仓1内的固体废弃物送至料斗2内，而后经挤压排料 机构5挤压落料至进料区3；在闸门6关闭状态下启动压缩进料机构，利用 其送料组件4将固体废弃物压缩，压缩比控制在3.5:1；最后开启闸门6，利 用压缩进料机构将压缩后的固体废弃物通过密封进料通道送至热解区7。

2)绝氧热解：将步骤1)压缩后的固体废弃物在热解区7内加热至800℃ 绝氧热解，热解产生的可燃气回收，用于生产甲烷和氢气，热解后的剩余固 体废弃物由后续进料推送至裂解通道21。

3)气化裂解：将步骤2)热解后的剩余固体废弃物在裂解通道21中， 在900℃温度下高温裂解，裂解产生的合成气回收，裂解后的剩余固体废弃 物送至气化炉8；

4)高温熔融：将步骤3)裂解后的剩余固体废弃物在气化炉8内，在 1700℃温度下高温加热至熔融态，气化炉8由天然气供气装置提供天然气为 燃料，采用多层烧嘴9，通纯氧燃烧，燃烧产生的高温烟气回收，熔融态的 废弃物送至均质通道14均质化；

5)回收：将步骤4)得到的均质化的熔融态的废弃物送至水淬塔15， 由循环水淬喷淋组件16喷淋，使熔融态的废弃物急冷结晶并崩裂为颗粒状 物料，而后经磁选分离组件17，将物料分离后分别输送至金属仓19和玻璃 颗粒仓18回收。

本实施例中，气化炉8内产生的高温烟气温度达1100～1200℃，烟气经 换热除尘器10换热后，送至合成气净化组件11分离、净化，所得可燃气由 可燃气回收口12回收，烟气由排烟口送至烟囱13排放。

换热除尘器10能够通过换热得到1000℃左右的高温空气，送至热解裂 解装置的加热腔尾端，对裂解通道21供热；而后流至热解区7，此时高温空 气能够保持800℃以上的温度，正好对热解区7供热。供热后的高温空气， 温度降至550～650℃，通过烘干管道22送至料仓1对料仓1内的固体废弃物 干燥，最后由料仓1的排气口经负压收集干燥后的空气、废气和臭气，通过 管路送至气化炉8的烧嘴9的配风口，作为配风助燃空气。

热解产生的可燃气和裂解产生的合成气，以及合成气净化组件11分离、 净化后所得可燃气全部用于制造甲烷和氢气。

实施例4

本实施例采用本发明的系统实现对固体废弃物的高温熔融处理。

1)压缩进料：料仓1内的固体废弃物送至料斗2内，而后经挤压排料 机构5挤压落料至进料区3；在闸门6关闭状态下启动压缩进料机构，利用 其送料组件4将固体废弃物压缩，压缩比控制在2.7:1；最后开启闸门6，利 用压缩进料机构将压缩后的固体废弃物通过密封进料通道送至热解区7。

2)绝氧热解：将步骤1)压缩后的固体废弃物在热解区7内加热至750℃ 绝氧热解，热解产生的可燃气回收，用于生产甲烷和氢气，热解后的剩余固 体废弃物由后续进料推送至裂解通道21。

3)气化裂解：将步骤2)热解后的剩余固体废弃物在裂解通道21中， 在960℃温度下高温裂解，裂解产生的合成气回收，裂解后的剩余固体废弃 物送至气化炉8；

4)高温熔融：将步骤3)裂解后的剩余固体废弃物在气化炉8内，在 1750℃温度下高温加热至熔融态，气化炉8由天然气供气装置提供天然气为 燃料，采用多层烧嘴9，通纯氧燃烧，燃烧产生的高温烟气回收，熔融态的 废弃物送至均质通道14均质化；

5)回收：将步骤4)得到的均质化的熔融态的废弃物送至水淬塔15， 由循环水淬喷淋组件16喷淋，使熔融态的废弃物急冷结晶并崩裂为颗粒状 物料，而后经磁选分离组件17，将物料分离后分别输送至金属仓19和玻璃 颗粒仓18回收。

本实施例中，气化炉8内产生的高温烟气温度达1200～1300℃，烟气经 换热除尘器10换热后，送至合成气净化组件11分离、净化，所得可燃气由 可燃气回收口12回收，烟气由排烟口送至烟囱13排放。

换热除尘器10能够通过换热得到1000℃以上的高温空气，送至热解裂 解装置的加热腔尾端，对裂解通道21供热；而后流至热解区7，此时高温空 气能够保持800℃以上的温度，正好对热解区7供热。供热后的高温空气， 温度降至600～700℃，通过烘干管道22送至料仓1对料仓1内的固体废弃物 干燥，最后由料仓1的排气口经负压收集干燥后的空气、废气和臭气，通过 管路送至气化炉8的烧嘴9的配风口，作为配风助燃空气。

热解产生的可燃气和裂解产生的合成气，以及合成气净化组件11分离、 净化后所得可燃气全部用于制造甲烷和氢气。

以公开号为CN101695704A和公开号为CN111550795A的中国专利所公 开的技术方案作为对比例1和对比例2。

将对比例1、2和实施例1～4进行固体废弃物处理实验，处理10吨固体 废弃物，用于实验的固体废弃物先经过混合和翻动，而后均分为6等份。分 别对处理时间、减容比、可燃气收集量、金属收集量、排灰量和能耗进行检 测，所得结果见表1。由于耗能不同，因而能耗参数换算为能耗成本，以元/t为单位，便于统计比较成本。

表1固废处理效果参数表

通过检测，对比例1、2和实施例1～4处理固体废弃物，减容比均能达 到99.5％以上，就减容比而言，对比例1、2和实施例1～4的效果基本相同。

通过表1的结果可知，以生活垃圾和飞灰为处理对象，分别采用本发明 实施例1～4和对比例1、2所公开技术方案进行处理。

通过表1数据可以看出本发明的实施例1、3在处理生活垃圾时，天然 气产量和排灰量明显优于对比例1，处理效率也明显高于对比例1。

处理成本每吨较对比例1而言降低了80元以上，以每天处理30吨生活 垃圾计算，天然气以1元/标方核算效益，本发明实施例1、3相对于对比文 件1而言，每天能产生4200元以上的直接经济效益。综合计算效率和排灰 量等因素导致的人工和后续污染物处理所带来的经济效益差值，本发明实施 例1、3相对于对比文件1而言，每天能产生5400元以上的直接经济效益。 按照一个处理站配置两条本发明系统，一年工作300天计算，每年一个处理站能产生324万元以上的经济效益，处理生活垃圾18000吨。而如果以我国 目前年产2亿吨的生活垃圾量来核算，即使一半采用本发明技术，其经济效 益也在百亿以上。如果计算因本发明技术带来的环境污染降低等后续处置费 用的节省，其经济效益是巨大的。

通过表1数据可以看出本发明的实施例2、4在处理飞灰时，金属产量 和排灰量优于对比例2，处理效率明显高于对比例2。能耗成本方面，本发 明实施例2、4在处理飞灰时，相对于对比文件2能够每吨节省250元以上 的能耗成本。如果计算因效率导致的人工成本的节省，每吨至少节省成本300 元以上。按照一个处理站配置两条本发明系统，单系统日处理飞灰量4吨， 一年工作300天计算，每年单个工作站本发明技术能够带来70万以上的经济效益。以我国目前的固体废物处理压力来看，即使处理飞灰，本发明技术 能够创造的经济效益也是巨大的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)压缩进料：将固体废弃物压缩，并通过密封进料通道送至热解区(7)；

2)绝氧热解：将步骤1)压缩后的固体废弃物在热解区(7)内加热至600～800℃绝氧热解，热解产生的可燃气回收，热解后的剩余固体废弃物送至裂解通道(21)；

3)气化裂解：将步骤2)热解后的剩余固体废弃物在裂解通道(21)中，在900～1000℃温度下高温裂解，裂解产生的合成气回收，裂解后的剩余固体废弃物送至气化炉(8)；

4)高温熔融：将步骤3)裂解后的剩余固体废弃物在气化炉(8)内，在1600℃以上温度下高温加热至熔融态，气化炉(8)以天然气为燃料，采用多层烧嘴(9)，通纯氧燃烧，燃烧产生的高温烟气回收，熔融态的废弃物送至均质通道(14)均质化，过氧系数在不超过5％；

5)回收：将步骤4)得到的均质化的熔融态的废弃物急冷结晶并崩裂为颗粒状物料，而后分选回收。

2.根据权利要求1所述一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺，其特征在于：所述步骤1)中，固体废弃物在压缩前需要干燥处理，压缩的压缩比控制在2.7～3.5:1。

3.根据权利要求1所述一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺，其特征在于：所述步骤2)中，所述回收的可燃气余热用于固体废弃物干燥处理，而后作为助燃配风空气送至气化炉(8)。

4.根据权利要求1所述一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺，其特征在于：所述步骤3)中，裂解产生的合成气除灰后提取可燃气体用于合成甲烷和氢气。

5.根据权利要求1所述一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺，其特征在于：所述步骤4)中，回收的高温烟气过滤后通过换热，回收余热用于对热解区(7)和裂解通道(21)供热；剩余混合气优选经净化后，提取可燃气，用于合成甲烷和氢气；过滤的灰分优选送回至气化炉(8)内熔融；经换热的烟气优选混入空气后用于固体废弃物干燥处理；经干燥处理的废气优选回收后送至气化炉(8)，作为助燃配风空气。

6.根据权利要求1所述一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺，其特征在于：所述步骤5)中，回收的颗粒状物料经磁选分为金属和玻璃态颗粒回收。

7.一种完成权利要求1～6任意一项所述的固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺的处理系统，其特征在于：所述处理系统包括进料装置、热解裂解装置、气化炉(8)和回收装置；

所述进料装置包括料斗(2)和压缩进料机构，所述料斗(2)的物料出口与压缩进料机构的进料区(3)连通；

所述热解裂解装置为两端开口、周侧密封的管道，前部为热解区(7)，热解区(7)的后部为裂解通道(21)，所述管道前端与压缩进料机构的送料组件(4)相接，所述管道截面与压缩进料机构的送料组件(4)的形状相适配，以确保送料时送料组件(4)能够密封管道；

所述气化炉(8)设有进料口和出料口，所述进料口与管道的尾端密封、固定连接，所述气化炉(8)设置有多层烧嘴(9)，所述烧嘴(9)为纯氧烧嘴；

所述回收装置包括均质通道(14)和水淬塔(15)，所述均质通道(14)的入口连通气化炉(8)的出料口，均质通道(14)的出口与水淬塔(15)的物料入口连通，所述水淬塔(15)还设有排料口。

8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于：所述进料装置还包括有料仓(1)，所述料仓(1)的出料端与料斗(2)的进料端连通；所述料斗(2)内优选设置有挤压排料机构(5)，所述压缩进料机构优选采用液压推进缸，所述送料组件(4)为液压推进缸的推杆；更优选的，所述进料区(3)设有闸门(6)。

9.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于：所述热解裂解装置的管道外侧套设有外管，所述外管与管道之间设有密封的加热腔，所述气化炉(8)的烟气出口连接换热除尘器(10)后与加热腔连通，所述换热除尘器(10)的粉尘排放口与气化炉(8)连通；所述管道开设有排气口，通过烘干管道(22)与料仓(1)连通；所述料仓(1)设有排气口，通过管路与气化炉(8)的烧嘴(9)的配风口连通；所述换热除尘器(10)的排气口与合成气净化组件(11)连通，所述合成气净化组件(11)设有可燃气回收口和排烟口，所述排烟口与烟囱(13)连通。

10.根据权利要求8所述的处理系统，其特征在于：所述水淬塔(15)的排料口处设有磁选分离组件(17)，将物料分离后分别输送至金属仓(19)和玻璃颗粒仓(18)。

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