CN114381304A - 高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备及方法，包括有机废弃物高温、低温调质匀化单元，有机废弃物共气化单元，调质剂多级分离及循环使用单元，合成气发电及洗涤除尘单元，合成气超温保护单元，渣收集与排放单元，黑水多级热回收发电单元，调质剂沉降澄清与循环回用单元；该方法包括：将原料调质匀化后共气化反应，将得到的合成气发电并除尘，将调质剂回收利用，渣收集排放，并将黑水多级热回收发电。本发明的设备实现了不同来源、不同组分有机废物的同炉共气化代替原料煤生产合成气，并对共气化产物的余热进行充分利用，实现了多组分有机废弃物资源的无害化处理及高价值利用；本发明的方法增产合成气的同时降低了能耗。

Description

高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备及方法
技术领域
本发明属于能源化工及清洁环保技术领域，具体涉及一种高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备及方法。
背景技术
能源及化工企业在生产过程中每年都会副产大量有机废弃物，如造纸废液、有机溶剂废液、废机油、废润滑油、生物质残渣、油泥等。这些有机废弃物中的易挥发组分进入大气中会严重污染空气，泄露进入水体中会造成水体污染，进入土壤中会引发生态设备破坏。特别是油类废弃物中部分稠环芳烃及其衍生物具有强烈的致癌、致畸作用，属于危险废弃物，如何妥善储存及无害化处置如此种类繁多的有机废弃物，是当前能源化工领域亟需解决的共性问题。目前，高热值的有机废弃物主要采用直接焚烧的处置方式，低热值的有机废弃物通过柴油或天然气伴烧的方式进行处理。由于有机废弃物一般采用的是空气燃烧的方式进行，焚烧温度较低，容易造成二噁英污染，且烟气中引入大量氮元素，增加后续设备脱硫脱硝负荷。采用焚烧的方式处置有机废弃物，虽然处置流程简单，投资较省，但并没有没有实现有机废弃物中碳氢元素的资源化利用，且容易造成二次污染。
气流床气化技术是一种先进的气化技术，该技术利用高纯度氧气作为气化剂，在高温高压条件下，气化原料与气化剂发生反应生产以CO+H2为主的合成气，生产过程清洁环保。如何在减少原煤消耗实现碳减排的前提下，拓宽合成气的获取途径成为急需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备。该设备针对高含有机质的多组分有机废弃物的组分特点，通过设置对应的调质匀化单元和有机废弃物共气化单元，实现了不同来源、不同组分的有机废物的同炉共气化代替原料煤生产高附加价值的合成气，同时通过多级余热回收单元对共气化产物的余热进行充分利用，提升了设备对能量的利用效率，减少原料煤消耗的同时实现了多组分有机废弃物资源的无害化处理及高价值利用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，包括有机废弃物高温调质匀化单元和有机废弃物低温调质匀化单元，以及有机废弃物共气化单元，调质剂多级分离及循环使用单元，合成气发电及洗涤除尘单元，合成气超温保护单元，渣收集与排放单元，黑水多级热回收发电单元，调质剂沉降澄清与循环回用单元；
所述有机废弃物高温调质匀化单元包括高温有机废弃物储槽，且高温有机废弃物储槽与调质剂储槽连接；所述高温有机废弃物储槽中还设置有蒸汽加热装置；
所述有机废弃物低温调质匀化单元包括低温有机废弃物储槽，且低温有机废弃物储槽与调质剂储槽连接；
所述有机废弃物共气化单元包括反应器，且反应器的入口处设置有多流道雾化进料器，所述多流道雾化进料器与高温有机废弃物储槽的出口以及低温有机废弃物储槽的出口连接，且多流道雾化进料器与高温有机废弃物储槽的连接管道上设置有高温物料输送泵，多流道雾化进料器与低温有机废弃物储槽的连接管道上设置有低温物料输送泵；所述反应器包括气化反应室和依次连接在气化反应室后的布气环、热回收室、气固分离室及渣收集室；
所述调质剂多级分离及循环使用单元包括冷热合成气混合器，且冷热合成气混合器的第一入口通过斜管与气固分离室连接，且冷热合成气混合器的第二入口与超温保护器连接，冷热合成气混合器的出口与多级调质剂回收塔的入口连接，所述多级调质剂回收塔的底部出口与调质剂收集罐连接，所述调质剂收集罐的出口与高温有机废弃物储槽连接；
所述合成气发电及洗涤除尘单元包括合成气发电机组，且合成气发电机组的入口与多级调质剂回收塔的顶部出口连接，所述合成气发电机组的出口与气液混合器的入口连接，气液混合器的出口与合成气湿洗塔连接，且合成气湿洗塔与气液混合器之间还设置有湿洗水循环管道，且湿洗水循环管道上设置有湿洗水循环泵；
所述合成气超温保护单元包括循环气压缩机，且循环气压缩机的入口与合成气湿洗塔的顶部出口连接，所述循环气压缩机的出口分别与超温保护器和布气环连接；
所述渣收集与排放单元包括粗渣收集罐，且粗渣收集罐的第一入口与渣收集室的底部出口连接，粗渣收集罐的底部出口与沉渣池连接，所述粗渣收集罐与渣收集室之间还设置有循环管道，且循环管道上设置有收集罐循环泵；
所述黑水多级热回收发电单元包括黑水发电机组，且黑水发电机组的入口与合成气湿洗塔的底部黑水出口连接，所述黑水发电机组的出口与一级热回收器的入口连接，且一级热回收器的顶部出口与气体脱除器连接，底部出口与二级热回收器的第一入口连接，所述二级热回收器的第二入口通过管道与沉渣池的出口连接，且连接管道上设置有沉渣池泵，二级热回收器的顶部出口与一级介质加热器的第一入口连接，一级介质加热器的第二入口通过管道与介质收集槽连接，且连接管道上设置有介质循环泵；
所述一级介质加热器的第一出口与气水分离器连接，且气水分离器的底部出口通过管道与气体脱除器的入口连接，且连接管道上设置有凝液泵，气水分离器的顶部出口与负压发生器连接；
所述气体脱除器的顶部出口与二级介质加热器的第一入口连接，底部出口通过管道与合成气湿洗塔连接，且连接管道上设置有脱除器水泵，所述二级介质加热器的第二入口与一级介质加热器的第二出口连接，出口与介质发电机组的入口连接，且介质发电机组的出口与介质冷却器连接，所述介质冷却器的出口与介质收集槽连接；
所述调质剂沉降澄清与循环回用单元包括沉淀池，且沉淀池的入口通过管道与二级热回收器的底部出口连接，且连接管道上设置有沉淀池进料泵，所述沉淀池的底部出口通过管道与过滤机的入口连接，且连接管道上设置有过滤机给料泵，过滤机的第一出口与低温有机废弃物储槽连接，第二出口与沉淀池连接，所述沉淀池的上部出口与灰水槽连接，且灰水槽的出口通过管道与气体脱除器的入口连接，连接管道上设置有灰水泵。
上述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述气化反应室为热壁式或冷壁式。
上述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述多流道雾化进料器由中心通道、多级内环通道、外环通道及冷却保护剂通道组成，且多级内环通道的级数为2级以上，所述中心通道作为物料通道，且中心通道及多级内环通道中的气化剂通道处设置有初级雾化室，所述多流道雾化进料器靠近反应器的头部设置有二级雾化室。
上述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述多级调质剂回收塔由两级以上的旋风式回收塔组成。
上述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述超温保护器由调节阀、温度测量仪、计算器及控制器组成。
上述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述斜管的倾斜角度为15°～75°，优选30°～60°。
上述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述气固分离室中设置有多级折流挡板。
另外，本发明还提供了一种如上述的设备对高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、调质匀化处理：将高含有机质的多组分有机废弃物中的一种或多种高温有机液态废弃物及高温下可流态化的固体有机废弃物送入高温有机废弃物储槽中，然后通过调质剂收集罐返回和调质剂储槽加入调质剂，进行搅拌调质匀化，且过程中采用蒸汽加热装置进行加热保温，得到高温物料；
将高含有机质的多组分有机废弃物中的一种或多种低粘度有机液态废弃物及可溶于有机液态废弃物的固体有机废弃物送入低温有机废弃物储槽中，然后通过过滤机的出口返回和调质剂储槽加入调质剂，进行搅拌调质匀化，得到低温物料；
步骤二、共气化反应：将步骤一中得到的高温物料或/和低温物料分别通过高温物料输送泵和低温物料输送泵经多流道雾化进料器送入反应器的气化反应室中，同时将气化剂经多流道雾化进料器也送入气化反应室中，在温度1200℃～1400℃、气化压力0.1MPa～8.5MPa的条件下进行共气化反应，生成以CO和H2为主要成分的合成气以及灰渣，合成气以及灰渣与布气环中通入的循环冷却气混合降温至1000℃～1100℃，然后进入热回收室中进行换热，至温度降至450℃以下后送入气固分离室中进行分离，得到大块灰渣和夹带部分细灰的合成气，将大块灰渣送入渣收集室中水浴降温；
步骤三、调质剂多级分离及循环使用：将步骤二中得到的夹带部分细灰的合成气引出后通过斜管进入冷热合成气混合器中，与经超温保护器送入的循环冷却气混合降温至350℃～400℃，然后送入多级调质剂回收塔中进行气固分离，得到调质剂和合成气，将调质剂送入调质剂收集罐中后返回至高温有机废弃物储槽中进行循环利用；
步骤四、合成气发电及洗涤除尘：将步骤三中得到的合成气送入合成气发电机组中进行余热发电，当经余热发电后的合成气温度降至250℃以下后送入气液混合器中，与经湿洗水循环泵送入的循环灰水混合加湿，然后送入合成气湿洗塔中进行水洗冷却，得到180℃～240℃的合成气和湿洗黑水，将合成气一部分输出进行后续利用，一部分经循环气压缩机加压后形成循环冷却气，送入布气环和超温保护器中使用；
步骤五、渣收集与排放：将步骤二中经水浴降温的大块灰渣连同水浴降温水在收集罐循环泵的作用下进入粗渣收集罐中，并通过排放阀门排放到沉渣池中，得到下层粗渣和上层液黑水，将下层粗渣经分离破碎后作为调质剂循环利用；
步骤六、黑水多级热回收发电：将步骤四中得到的湿洗黑水送入黑水发电机组中进行余热发电，当经余热发电后的湿洗黑水温度降至150℃以下、压力降至0.9MPa后送入一级热回收器中进行一级闪蒸，得到温度120 ℃的一级闪蒸气和一级回收黑水，将一级闪蒸气从顶部出口送入气体脱除器中作为热源，将一级回收黑水送入二级热回收器中，与步骤五中在沉渣池泵的作用下送入二级热回收器中、温度70℃的上层液黑水进行二级闪蒸，得到温度55℃～65℃的二级闪蒸气和二级回收黑水，将二级闪蒸气从顶部出口送入一级介质加热器中，与介质收集槽中经介质循环泵送入的循环介质进行一级换热，得到温度降至50℃以下的循环介质和气液混合物，将气液混合物送入气水分离器中进气液分离，得到冷凝液和不凝汽，冷凝液在凝液泵的作用下送入气体脱除器中循环利用，不凝汽从顶部送出后经负压发生器后排空；
送入气体脱除器中的冷凝液在热源一级闪蒸气的作用下在～109℃进行脱气处理，得到脱气灰水和脱除气体，将脱气灰水经脱除器水泵加压后返回至粗渣收集罐中循环使用，将脱除气体放入二级介质加热器中，与一级介质加热器中送入的～45℃的循环介质进行二级换热，使得循环介质由液态转化为气态，然后送入介质发电机组中进行发电，将发电后的循环介质送入介质冷却器中冷却为液态后返回至介质收集槽；
步骤七、调质剂沉降澄清与循环回用：将步骤六中得到的二级回收黑水送入沉淀池中进行液固分离，得到灰水和浓缩黑水，将灰水送入灰水槽中后在灰水泵的作用下送入气体脱除器中循环使用，将浓缩黑水经过滤机给料泵送入过滤机中脱除多余水分，作为调质剂返回至低温有机废弃物储槽中循环使用，脱除的多余水分返回至沉淀池中。
在合成气的蒸汽与干气比值要求较高的工况中，步骤二中还可采用激冷流程对合成气进行降温及细灰除黏，以替代通入循环冷却气进行降温除尘过程，该激冷流程的具体工艺参见ZL200810132975《一种使用含碳氢物质料浆生产合成气的方法》，并将该激冷流程得到的湿洗黑水和气化黑水直接用于黑水多级热回收发电工艺。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述高含有机质的多组分有机废弃物包括造纸废液、石油采炼过程副产的含油废弃物、化工生产过程副产的有机废液、废有机溶剂、废机油、废润滑油、生物质残渣、药渣等液态有机物或可溶于有机废液的有机固体废弃物；步骤一中所述调质剂为煤矸石、原煤、灰渣、石灰石和石英砂中的一种或两种以上混合物，且调质剂的加入量为有机废弃物质量的3％～10％，优选4％～5％。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述气化剂为氧气、富氧气体，或者氧气与水蒸气的混合物，且富氧气体为氮气、氩气和二氧化碳中的一种或两种以上与氧气的混合物，且富氧气体中氧气的体积含量为90％以上。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的设备针对高含有机质的多组分有机废弃物的组分特点，通过设置对应的调质匀化单元和有机废弃物共气化单元，实现了不同来源、不同组分的有机废物的同炉共气化，同时通过多级余热回收单元对共气化产物的余热进行充分利用，提升了设备对能量的利用效率，实现了多组分有机废弃物资源的无害化处理及高价值利用。
2、本发明根据处理对象高含有机质的多组分有机废弃物在高温下的状态不同，将其分为高温有机废弃物和低温有机废弃物，然后分别采用不同的单元进行处理，为不同来源、不同组分有机废弃物的同炉共气化提供基础，扩大了原料的来源，消除了原料来源波动对装置造成的影响。
3、本发明通过设置调质剂多级分离及循环使用单元对合成气中的调质剂进行分离回收并循环使用，置调质剂沉降澄清与循环回用单元对调质剂进行回收利用，在对高含有机质的多组分有机废弃物高效利用、增产合成气的同时，还节约了原料成本，减少固体废弃物排放。
4、本发明采用多流道雾化进料器实现低温有机废弃物与高温有机废弃物的同时入炉转化，实现多组分有机废弃物的高效利用。
5、本发明的装置针对多组分有机废弃物生产氢气、燃料气或合成化学品等，在实现有机废弃物无害化处理及高价值利用同时，降低有机废弃物环境污染风险，减少原料煤消耗，进而减少了能源化工企业对用煤指标依赖。
6、本发明采用介质加热器代替传统水换热器，使用循环介质代替循环冷却水，不仅节省循环冷却水消耗，还有效降低系统能耗，进而降低成本。
7、本发明通过添加调质剂对入炉的多组分有机废弃物进行调质改性，减少合成气中炭黑生成量，降低灰水处理难度。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的设备中多组分有机废弃物气化制合成气的单元连接结构示意图。
图2为本发明的设备中黑水多级热回收发电的单元连接结构示意图。
附图标记说明:
1—调质剂储槽； 2—高温有机废弃物储槽； 3—高温物料输送泵；
4—低温有机废弃物储槽； 5—低温物料输送泵； 6—蒸汽加热装置；
7—多流道雾化进料器； 8—反应器； 9—气化反应室；
10—布气环； 11—热回收室； 12—气固分离室；
13—渣收集室； 14—冷热气混合器； 15—多级调质剂回收塔；
16—调质剂收集罐； 17—合成气发电机组； 18—气液混合器；
19—合成气湿洗塔； 20—湿洗水循环泵； 21—循环气压缩机；
22—超温保护器； 23—粗渣收集罐； 24—收集罐循环泵；
25—沉渣池； 26—沉渣池泵； 27—黑水发电机组；
28—一级热回收器； 29—二级热回收器； 30—一级介质加热器；
31—气水分离器； 32—负压发生器； 33—凝液泵；
34—沉淀池进料泵； 35—气体脱除器； 36—脱除器水泵；
37—二级介质加热器； 38—介质发电机组； 39—介质冷却器；
40—介质收集槽； 41—介质循环泵； 42—沉淀池；
43—过滤机给料器； 44—过滤器； 45—灰水槽；
46—灰水泵。
具体实施方式
本发明的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备通过实施例1进行详细说明。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备包括有机废弃物高温调质匀化单元和有机废弃物低温调质匀化单元，以及有机废弃物共气化单元，调质剂多级分离及循环使用单元，合成气发电及洗涤除尘单元，合成气超温保护单元，渣收集与排放单元，黑水多级热回收发电单元，调质剂沉降澄清与循环回用单元；
所述有机废弃物高温调质匀化单元包括高温有机废弃物储槽2，且高温有机废弃物储槽2与调质剂储槽1连接；所述高温有机废弃物储槽2中还设置有蒸汽加热装置6；
所述有机废弃物低温调质匀化单元包括低温有机废弃物储槽4，且低温有机废弃物储槽4与调质剂储槽1连接；
所述有机废弃物共气化单元包括反应器8，且反应器8的入口处设置有多流道雾化进料器7，所述多流道雾化进料器7与高温有机废弃物储槽 2的出口以及低温有机废弃物储槽4的出口连接，且多流道雾化进料器7 与高温有机废弃物储槽2的连接管道上设置有高温物料输送泵3，多流道雾化进料器7与低温有机废弃物储槽4的连接管道上设置有低温物料输送泵5；所述反应器8包括气化反应室9和依次连接在气化反应室9后的布气环10、热回收室11、气固分离室12及渣收集室13；
所述调质剂多级分离及循环使用单元包括冷热合成气混合器14，且冷热合成气混合器14的第一入口通过斜管与气固分离室12连接，且冷热合成气混合器14的第二入口与超温保护器22连接，冷热合成气混合器14 的出口与多级调质剂回收塔15的入口连接，所述多级调质剂回收塔15的底部出口与调质剂收集罐16连接，所述调质剂收集罐16的出口与高温有机废弃物储槽2连接；
所述合成气发电及洗涤除尘单元包括合成气发电机组17，且合成气发电机组17的入口与多级调质剂回收塔15的顶部出口连接，所述合成气发电机组17的出口与气液混合器18的入口连接，气液混合器18的出口与合成气湿洗塔19连接，且合成气湿洗塔19与气液混合器18之间还设置有湿洗水循环管道，且湿洗水循环管道上设置有湿洗水循环泵20；
所述合成气超温保护单元包括循环气压缩机21，且循环气压缩机21 的入口与合成气湿洗塔19的顶部出口连接，所述循环气压缩机21的出口分别与超温保护器22和布气环10连接；
所述渣收集与排放单元包括粗渣收集罐23，且粗渣收集罐23的第一入口与渣收集室13的底部出口连接，粗渣收集罐23的底部出口与沉渣池 25连接，所述粗渣收集罐23与渣收集室13之间还设置有循环管道，且循环管道上设置有收集罐循环泵24；
所述黑水多级热回收发电单元包括黑水发电机组27，且黑水发电机组 27的入口与合成气湿洗塔19的底部黑水出口连接，所述黑水发电机组27 的出口与一级热回收器28的入口连接，且一级热回收器28的顶部出口与气体脱除器35连接，底部出口与二级热回收器29的第一入口连接，所述二级热回收器29的第二入口通过管道与沉渣池25的出口连接，且连接管道上设置有沉渣池泵26，二级热回收器29的顶部出口与一级介质加热器 30的第一入口连接，一级介质加热器30的第二入口通过管道与介质收集槽40连接，且连接管道上设置有介质循环泵41；
所述一级介质加热器30的第一出口与气水分离器31连接，且气水分离器31的底部出口通过管道与气体脱除器35的入口连接，且连接管道上设置有凝液泵33，气水分离器31的顶部出口与负压发生器32连接；
所述气体脱除器35的顶部出口与二级介质加热器37的第一入口连接，底部出口通过管道与合成气湿洗塔19连接，且连接管道上设置有脱除器水泵36，所述二级介质加热器37的第二入口与一级介质加热器30 的第二出口连接，出口与介质发电机组38的入口连接，且介质发电机组 38的出口与介质冷却器39连接，所述介质冷却器39的出口与介质收集槽40连接；
所述调质剂沉降澄清与循环回用单元包括沉淀池42，且沉淀池42的入口通过管道与二级热回收器29的底部出口连接，且连接管道上设置有沉淀池进料泵34，所述沉淀池42的底部出口通过管道与过滤机44的入口连接，且连接管道上设置有过滤机给料泵43，过滤机44的第一出口与低温有机废弃物储槽4连接，第二出口与沉淀池42连接，所述沉淀池42的上部出口与灰水槽45连接，且灰水槽45的出口通过管道与气体脱除器35 的入口连接，连接管道上设置有灰水泵46。
本实施例的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备包括有机废弃物高温调质匀化单元和有机废弃物低温调质匀化单元，以及有机废弃物共气化单元，调质剂多级分离及循环使用单元，合成气发电及洗涤除尘单元，合成气超温保护单元，渣收集与排放单元，黑水多级热回收发电单元，调质剂沉降澄清与循环回用单元，分别用于对高含有机质的多组分有机废弃物的分类预处理、共气化反应、合成气利用，并同时对副产物调质剂、渣和黑水进行循环使用、处理及余热回收利用；
本实施例的设备根据处理对象高含有机质的多组分有机废弃物在低温及高温条件下运动粘度及挥发性差异，将其分为高温有机废弃物和低温有机废弃物，然后分别采用不同的单元进行处理。首先，本实施例的有机废弃物高温调质匀化单元中设置有用于盛放高温有机废弃物的高温有机废弃物储槽2，且高温有机废弃物储槽2与调质剂储槽1连接，便于调质剂的加入，以实现对高温有机废弃物的调质和均化，使其易于气化，同时在高温有机废弃物储槽2中设置蒸汽加热装置6，用于对高温有机废弃物的加热保温，使得高温有机废弃物处于液态或可流态，避免了温度降低导致高温有机废弃物的流动粘度上升，有利于后续的共气化反应的进料；其次，本实施例的有机废弃物低温调质匀化单元中设置有用于盛放低温有机废弃物的低温有机废弃物储槽4，且低温有机废弃物储槽4与调质剂储槽 1连接，便于调质剂的加入，以实现对低温有机废弃物的调质和均化，使其易于气化。
本实施例的有机废弃物共气化单元中设置反应器8作为共气化反应的场所，并在反应器8的入口处设置多流道雾化进料器7，与高温有机废弃物储槽2的出口以及低温有机废弃物储槽4的出口连接，作为高温有机废弃物与低温有机废弃物的进料通道，以及气化剂的进料通道，使得高温有机废弃物与低温有机废弃物的同时入炉共气化，实现了对多组分有机废弃物的高效利用，有利于扩大有机废弃物的来源，提高进料效率；同时，在多流道雾化进料器7与高温有机废弃物储槽2的连接管道上设置高温物料输送泵3，在多流道雾化进料器7与低温有机废弃物储槽4的连接管道上设置低温物料输送泵5，通过泵送提高并有效控制进料速度；本实施例的反应器8包括气化反应室9和依次连接在气化反应室9后的布气环10、热回收室11、气固分离室12及渣收集室13，多流道雾化进料器7与反应器 8中的气化反应室9连接，从而有机废弃物及气化剂经多流道雾化进料器 7进入气化反应室9中进行共气化反应，生成合成气，而调质剂及有机废弃物中的灰分生成液态灰渣并吸附未完全反应的碳黑形成灰渣，而通过在气化反应室9后设置布气环10，通过布气环10通入循环冷却气直接、及时对共气化反应产物合成气和灰渣进行通气冷却，并消除合成气夹带细灰黏性，通过在布气环10后设置热回收室11，对冷却后共气化反应产物合成气和灰渣进行热量回收，避免了热量的浪费，并通过热回收降温，有利于后续工艺的进行，在热回收室11后设置气固分离室12，对热回收后共气化反应产物中的不同形态包括合成气和灰渣进行分离，通常采用水降温冷却实现分离，并在气固分离室12后设置渣收集室13，对利用价值更低、且转移较为困难的固体大块灰渣以及气固分离采用的降温水进行收集和储存。
通常，高温物料输送泵3和低温物料输送泵5采用多柱塞隔膜泵。
本实施例的调质剂多级分离及循环使用单元中设置冷热合成气混合器14，且冷热合成气混合器14的第一入口通过斜管与气固分离室12连接，方便了气固分离室12中分离后的合成气通过斜管引出，并进入冷热合成气混合器14中，避免了合成气夹带固体颗粒在管道中沉积，由于冷热合成气混合器14的第二入口与超温保护器22连接，通过超温保护器22向冷热合成气混合器14中通入循环冷却气，从而对通入的合成气进行冷却，有效控制了合成气的温度，避免了温度过高对后续装置尤其是多级调质剂回收塔15的损害，通过设置冷热合成气混合器14的出口与多级调质剂回收塔15的入口连接，使得控温后的合成气在多级调质剂回收塔15中进行气固分离，得到的固体物质作为调质剂收集进入调质剂收集罐16中，由于该来源的调质剂的温度较高，通过设置调质剂收集罐16的出口与高温有机废弃物储槽2连接，使其作为调质剂返回至高温有机废弃物储槽2中参与高温有机废弃物的调质均化，避免了高温有机废弃物的温度降低，实现了调质剂的循环使用。
通常，高温有机废弃物储槽2中加入的调质剂由调质剂收集罐16返回的调质剂提供，不足部分由调质剂储槽1提供。
本实施例的合成气发电及洗涤除尘单元中设置合成气发电机组17，且合成气发电机组17的入口与多级调质剂回收塔15的顶部出口连接，使得合成气经多级调质剂回收塔15的顶部出口进入合成气发电机组17中进行余热发电，通过设置合成气发电机组17的出口与气液混合器18的入口连接，气液混合器18的出口与合成气湿洗塔19连接，使得余热发电后的合成气进入气液混合器18中进行气液混合，然后进入合成气湿洗塔19中进一步水洗冷却，同时通过水洗进一步去除合成气中的残存调质剂，得到合格的合成气，通过在合成气湿洗塔19与气液混合器18之间设置湿洗水循环管道，且湿洗水循环管道上设置有湿洗水循环泵20，利用湿洗水循环泵 20将湿洗水返回至气液混合器18中作为水洗介质，实现了合成气中残存调质剂的浸润，降低了合成气中固形物含量，提高了合成气的品质。
本实施例的合成气超温保护单元中设置循环气压缩机21，且循环气压缩机21的入口与合成气湿洗塔19的顶部出口连接，使得合成气湿洗塔19 的顶部出口送出的合格的合成气部分在循环气压缩机21的压缩作用下形成循环冷却气，通过设置循环气压缩机21的出口分别与超温保护器22和布气环10连接，使得循环冷却气分别送入超温保护器22和布气环10，对待处理的气体起到冷却的作用，且循环冷却气作用后进入有机废弃物共气化单元和调质剂多级分离及循环使用单元，继续参与合成气的利用，避免了浪费，且无需外加循环冷却气，降低了利用成本。
本实施例的渣收集与排放单元中设置粗渣收集罐23，且粗渣收集罐 23的第一入口与渣收集室13的底部出口连接，便于渣收集室13中收集的大块灰渣连同降温水进入粗渣收集罐23中，而粗渣收集罐23的底部出口与沉渣池25连接，便于大块灰渣、降温水进入沉渣池25中进行沉降分离，并将下沉渣和上层液黑水分别进行后续利用；同时，通过在粗渣收集罐23 与渣收集室13之间设置循环管道，且循环管道上设置收集罐循环泵24，利用收集罐循环泵24通过水流的循环，把渣收集室13中的灰渣带动充分进入粗渣收集罐23中，避免渣水排放时粗渣收集罐23中形成真空负压，同时保证收集罐循环泵24的正常工作，避免空转。
本实施例的黑水多级热回收发电单元中设置黑水发电机组27，且黑水发电机组27的入口与合成气湿洗塔19的底部黑水出口连接，使得合成气湿洗塔19中湿洗得到的洗涤黑水进入黑水发电机组27进行余热发电实现热量回收利用，设置黑水发电机组27的出口与一级热回收器28的入口连接，使得经余热发电后的洗涤黑水进入一级热回收器28中进行一级闪蒸，设置一级热回收器28的顶部出口与气体脱除器35连接，底部出口与二级热回收器29的第一入口连接，二级热回收器29的第二入口通过管道与沉渣池25的出口连接，且连接管道上设置有沉渣池泵26，使得一级闪蒸的产物一级闪蒸气从顶部出口进入气体脱除器35中作为热源，一级回收黑水从底部出口进入二级热回收器29中与沉渣池25中的黑水进行二级闪蒸，得到二级闪蒸气和二级回收黑水；通过设置二级热回收器29的顶部出口与一级介质加热器30的第一入口连接，一级介质加热器30的第二入口通过管道与介质收集槽40连接，且连接管道上设置有介质循环泵41，使得介质循环泵41带动介质收集槽40中的循环介质送入一级介质加热器 30中，并与二级热回收器29的顶部出口送入的二级闪蒸气进行一级换热，得到降温后的循环介质和气液混合物；本实施例通过设置一级介质加热器 30的第一出口与气水分离器31连接，且气水分离器31的底部出口通过管道与气体脱除器35的入口连接，连接管道上设置有凝液泵33，气水分离器31的顶部出口与负压发生器32连接，使得一级换热得到的气液混合物进入气水分离器31中进行气液分离，得到不凝汽和冷凝液，其中，不凝汽经气水分离器31的顶部出口送出进入负压发生器32排空，而冷凝液在凝液泵33的作用下送入气体脱除器35中循环利用，同时，负压发生器32 对二级热回收器29提供负压，保证了沉渣池25中的黑水进入二级热回收器29中；本实施例通过设置气体脱除器35的顶部出口与二级介质加热器 37的第一入口连接，底部出口通过管道与合成气湿洗塔19连接，且连接管道上设置有脱除器水泵36，使得进入气体脱除器35的灰水在热源一级闪蒸气的作用下进行脱气处理，得到脱气灰水和脱除气体，脱气灰水在脱除器水泵36的作用下排出循环使用，脱除气体进入二级介质加热器37中；通过设置二级介质加热器37的第二入口与一级介质加热器30的第二出口连接，使得脱除气体进入二级介质加热器37中与一级换热得到的降温后的循环介质进行二级换热，使得循环介质受热由液态转化为气态，且二级换热后的气体排出放空，通过设置二级介质加热器37的出口与介质发电机组38的入口连接，且介质发电机组38的出口与介质冷却器39连接，介质冷却器39的出口与介质收集槽40连接，使得气态的循环介质进入介质发电机组38进行余热发电实现热量回收利用，且发电后的循环介质进入介质冷却器进一步冷却回收热量后返回至介质收集槽40中，继续进行循环介质的换热循环。
通常，循环介质为沸点温度小于80℃的有机介质。优选有机介质为丁烷、戊烷、己烷及氟化烷烃类物质。
本实施例的调质剂沉降澄清与循环回用单元中设置沉淀池42，且沉淀池42的入口通过管道与二级热回收器29的底部出口连接，且连接管道上设置有沉淀池进料泵34，使得二级回收黑水在沉淀池进料泵34的作用下进入沉淀池42中进行沉淀并液固分离，得到上层的灰水和下层的浓缩黑水，通过设置沉淀池42的底部出口通过管道与过滤机44的入口连接，且连接管道上设置有过滤机给料泵43，使得下层的浓缩黑水在过滤机给料泵 43的作用下进入过滤机44中进行过滤，得到固形物和上层液，通过设置过滤机44的第一出口与低温有机废弃物储槽4连接，第二出口与沉淀池 42连接，将固形物作为调质剂返回至低温有机废弃物储槽4使用，而上层液返回至沉淀池42中进行回收利用；通过设置沉淀池42的上部出口与灰水槽45连接，且灰水槽45的出口通过管道与气体脱除器35的入口连接，连接管道上设置有灰水泵46，使得沉淀池42中上层的灰水收集进入灰水槽45中，并在灰水泵46的带动作用下排出进行循环使用，包括将灰水送入气体脱除器35中循环使用。
通常，低温有机废弃物储槽4中的调质剂由过滤机44返回的调质剂提供，不足部分由调质剂储槽1提供。
综上，本发明的设备针对高含有机质的多组分有机废弃物的组分特点，通过设置有机废弃物高温调质匀化单元、有机废弃物低温调质匀化单元和有机废弃物共气化单元，对不同类别的有机废弃物进行预处理，然后同时进行共气化反应，实现了不同来源、不同组分的有机废物的同炉共气化，获得合成气，同时通过设置调质剂多级分离及循环使用单元对合成气中的调质剂进行分离回收并循环使用，节约了预处理原料成本，并结合合成气超温保护单元对合成气的温度进行控制，避免对后续工艺的不良影响，通过设置合成气发电及洗涤除尘单元对合成气携带的热量进行回收利用，设置渣收集与排放单元对共气化残渣中的调质剂进行分离回收并循环使用，设置黑水多级热回收发电单元对合成气发电后的热量和共气化残液中的热量进行回收利用，结合设置调质剂沉降澄清与循环回用单元对调质剂进行回收利用，在对高含有机质的多组分有机废弃物高效利用、增产合成气的同时，还通过多级余热回收单元对共气化产物的余热进行充分利用，提升了设备对能量的利用效率，实现了多组分有机废弃物资源的无害化处理及高价值利用。
进一步地，本实施例中气化反应室9为热壁式或冷壁式。
进一步地，本实施例中多流道雾化进料器7由中心通道、多级内环通道、外环通道及冷却保护剂通道组成，且多级内环通道的级数为2级以上，所述中心通道作为物料通道，且中心通道及多级内环通道中的气化剂通道处设置有初级雾化室，所述多流道雾化进料器7靠近反应器8的头部设置有二级雾化室。
本发明通过采用多流道雾化进料器7进行进料，当高温物料或低温物料的进料通道发生故障时，可通过更换使用其他通道，保证了进料过程的顺利进行，同时可实现单股有机物料的资源化利用。优选地，多流道雾化进料器7对单股有机物料进行资源化利用时采用三流道雾化进料器，对两股有机物料进行资源化利用时采用四流道雾化进料器。
三流道雾化进料器包括中心通道、一级内环通道和外环通道，其中，中心通道和外环通道为气化剂通道，一级内环通道为有机物料通道，中心通道流入的气化剂、一级内环通道流入的有机物料及外环通道流入的气化剂在三流道雾化进料器的头部进行雾化，利用三股物料的接触位置差异和速度差异形成冲击、混合，使有机物料充分雾化，提高有机物料发生不完全燃烧反应时的碳转化率。为了有效保护三流道雾化进料器，还对三流道雾化进料器设置独立的进料器冷却水保护设备，该保护设备的结构为盘管冷却式或夹套冷却式。
四流道雾化进料器包括中心通道、一级内环通道、二级内环通道和外环通道组成，其中，中心通道和二级内环通道为有机物料通道，一级内环通道和外环通道为气化剂通道，一级内环通道流入的气化剂在一级雾化室中与中心通道流入的有机物料进行初级雾化，完成初级雾化后的物料、二级内环通道送入的有机物料及外环通道送入的气化剂在四流道雾化进料器头部进行二级雾化，利用三股物料的接触位置差异和速度差异形成冲击、混合，使有机物料充分雾化，提高有机物料发生不完全燃烧反应时的碳转化率。为了有效保护四流道雾化进料器，还对四流道雾化进料器设置独立的进料器冷却水保护设备，该保护设备的结构为盘管冷却式或夹套冷却式。另外，该四流道雾化进料器的中心通道既可以进高温有机物料也可以进低温有机物料，二级内环通道既可以进高温有机物料也可以进低温有机物料，通常，中心通道的有机物料进料量为二级内环通道有机物料进料量的10％～60％，优选15％～45％。
进一步地，本实施例中多级调质剂回收塔15由两级以上的旋风式回收塔组成。通过将多级调质剂回收塔15设置为两级以上的旋风式回收塔，可根据需要的分离效率选择不同的分离级数，且分离级数越高，分离效果越好。
通常，调质剂收集罐16包括在用收集罐和备用收集罐，为一开一备设置，当在用收集罐中的调质剂量达到设定料位后，投用备用收集罐，同时关闭在用收集罐进料阀门并进行卸压，完成卸压后，打开收集罐下料阀门进行调质剂的循环回用。
通常，所述合成气发电机组17由余压透平发电机或/和介质发电机组成，以适应并满足共气化生成的合成气温度及压力的要求，保证了利用合成气的余热进行发电过程的顺利进行。
进一步地，本实施例中超温保护器22由调节阀、温度测量仪、计算器及控制器组成。超温保护器22中的温度测量仪对进入多级调质剂回收塔15的合成气进行测温并将测温结果返回超温保护器22，超温保护器22 的计算器对返回结果进行分析计算，并根据结算结果通过控制器对调节阀的开度进行调节，达到合成气超温保护作用。
进一步地，本实施例中斜管的倾斜角度为15°～75°。更优选30°～60 °。该斜管的倾斜角度避免了合成气夹带的固体颗粒沉积在管道中，同时不影响冷热气混合器14的安装及布管。
进一步地，本实施例中气固分离室12中设置有多级折流挡板。通过在气固分离室12中设置多级折流挡板，增加了气固分离路径，使得热回收后的合成气及灰渣充分进行气固分离，减少了合成气中携带的细灰含量，减少了后处理量，提高了合成气的质量。
本实施例对高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的方法通过实施例2～实施例4进行详细描述。
实施例2
本实施例采用的高含有机质的多组分有机废弃物包括裂解渣油和杂醇废液，采用的调质剂为煤灰渣粉，采用的气化剂为氧气，其中，裂解渣油的发热量为41240J/g，杂醇废液的发热量为16000J/g，煤灰渣粉的发热量为16000J/g，氧气的质量纯度为99.6％；且裂解渣油的主要元素分析结果、杂醇废液和煤灰渣粉的组成结果如表1～3所示。
表1裂解渣油主要元素分析结果
主要元素 单位 数值
碳Cad wt％ 87.81
氢Had wt％ 7.45
氮Nad wt％ 0.42
硫St.ad wt％ 0.47
表2杂醇废液组成
Figure BDA0003407515490000201
Figure BDA0003407515490000211
表3煤灰渣粉组成
组成 单位 数值
碳Cd wt％ 22.74
灰分Ad wt％ 77.26
本实施例包括以下步骤：
步骤一、调质匀化处理：将温度为110℃的裂解渣油以3000kg/h的流量送入高温有机废弃物储槽2中，然后经调质剂储槽1以100kg/h的进料量加入调质剂煤灰渣粉，将裂解煤油和煤灰渣粉在高温有机废弃物储槽2 中进行搅拌调质匀化，且过程中采用蒸汽加热装置6进行加热保温，得到高温物料；
将温度为110℃的杂醇废液以15000kg/h的流量送入低温有机废弃物储槽4中，然后经调质剂储槽1以620kg/h的进料量加入调质剂煤灰渣粉，将杂醇废液和煤灰渣粉在低温有机废弃物储槽4进行搅拌调质匀化，得到低温物料；
步骤二、共气化反应：将步骤一中得到的温度为110℃的高温物料通过高温物料输送泵3以3100kg/h的流量、将温度为30℃的低温物料通过低温物料输送泵5以15620kg/h的流量经多流道雾化进料器7送入反应器 8的气化反应室9中，同时将来自空分装置的气化剂以7525Nm3/h的流量也经多流道雾化进料器7送入反应器8的气化反应室9中，该多流道雾化进料器7采用四流道形式，高温物料进入中心通道，低温物料进入二级内环通道，气化剂进入一级内环通道及外环通道，然后在温度1200℃、气化压力1.5MPa的条件下进行共气化反应，生成以CO和H2为主要成分的合成气以及灰渣，合成气产量为35382Nm3/h，灰渣产量为1155kg/h，合成气以及灰渣与布气环10中通入的温度为180℃、流量为6960Nm3/h的循环冷却气混合降温至1100℃，消除合成气夹带细灰黏性后进入热回收室11 中进行换热，至温度降至450℃并副产18370kg/h的高压蒸汽，再送入气固分离室12中进行分离，得到大块灰渣和夹带部分细灰的合成气，将大块灰渣送入渣收集室13中进一步水浴降温，
步骤三、调质剂多级分离及循环使用：将步骤二中得到的温度450℃的夹带部分细灰的合成气以42342Nm3/h的流量引出后，通过具有30°倾斜角的斜管进入冷热合成气混合器14中，与经超温保护器22送入的温度为180℃、流量为9848Nm3/h的循环冷却气混合降温至400℃，然后送入多级调质剂回收塔15中进行气固分离，得到调质剂和合成气，将调质剂送入调质剂收集罐16中后返回至高温有机废弃物储槽2中进行循环利用；
步骤四、合成气发电及洗涤除尘：将步骤三中得到的合成气送入合成气发电机组17中进行余热发电，经余热发电后的合成气温度降至249℃并副产225度电，将该合成气送入气液混合器18中，与经湿洗水循环泵20 送入的循环灰水混合加湿浸润，然后送入合成气湿洗塔19中进行进一步水洗冷却，得到180℃的合成气和湿洗黑水，合成气的流量为75450Nm3/h，其中将58642Nm3/h输出送往下游工段进行后续利用，将16808Nm3/h经循环气压缩机21加压后循环后形成循环冷却气，送入布气环10和超温保护器22中使用；
根据GB/T12208-2008《人工煤气组分与杂质含量测定方法》对水洗冷却后得到的合成气的成分和流量进行分析，结果如表4所示；
表4实施例2中水洗冷却后得到的合成气的成分和流量分析结果
Figure BDA0003407515490000221
Figure BDA0003407515490000231
表4中的“/”表示无此项检测内容
步骤五、渣收集与排放：将步骤二中经水浴降温的大块灰渣连同水浴降温水在收集罐循环泵24的作用下，将总流量4220kg/h的灰渣水带入粗渣收集罐23中，并通过排放阀门排放到沉渣池25中，经沉降得到下沉粗渣和上层液黑水，将粗渣经分离破碎后作为调质剂循环利用；
步骤六、黑水多级热回收发电：将步骤四中得到的湿洗黑水以 95420kg/h的流量送入黑水发电机组27中进行余热发电，并副产170度电，经余热发电后的湿洗黑水温度降至149℃、压力降至0.9MPa后送入一级热回收器28中进行一级闪蒸，得到温度120℃的一级闪蒸气和一级回收黑水，将一级闪蒸气送入气体脱除器35中作为热源，将一级回收黑水以86832kg/h的流量送入二级热回收器29中，与步骤五中在沉渣池泵26的作用下以45230kg/h的流量送入二级热回收器29中、温度70℃的黑水在 0.025MPa(A)压力下进行二级闪蒸，得到温度～65℃、流量11504Nm3/h 的二级闪蒸气，以及二级回收黑水，将二级闪蒸气从顶部出口送入一级介质加热器30中，与介质收集槽40中经介质循环泵41送入的循环介质戊烷进行一级换热，得到温度降至50℃以下的循环介质和气液混合物，将气液混合物送入气水分离器31中进气液分离，得到冷凝液和不凝汽，冷凝液在凝液泵33的作用下送入气体脱除器35中循环利用，不凝汽从顶部送出后经负压发生器32后排空；
送入气体脱除器35中的冷凝液在热源一级闪蒸气的作用下在～109℃进行脱气处理，得到脱气灰水和脱除气体，将脱气灰水经脱除器水泵36 加压后返回至合成气湿洗塔19中循环使用，将～109℃的脱除气体放入二级介质加热器37中，与一级介质加热器30中送入的～45℃的循环介质进行二级换热，使得循环介质由液态转化为气态，然后送入介质发电机组38 中进行发电，副产330度电，将发电后的循环介质送入介质冷却器39中冷却为液态后返回至介质收集槽40中循化使用；
步骤七、调质剂沉降澄清与循环回用：将步骤六中得到的二级回收黑水送入沉淀池42中进行液固分离，得到灰水和浓缩黑水，将灰水送入灰水槽45中后在灰水泵46的作用下送入气体脱除器35中循环使用，将浓缩黑水经过滤机给料泵43送入过滤机44中脱除多余水分，作为调质剂返回至低温有机废弃物储槽4中循环使用，脱除的多余水分返回至沉淀池42 中。
本实施例中的高含有机质的多组分有机废弃物还可为造纸废液、石油采炼过程副产的含油废弃物、化工生产过程副产的有机废液、废有机溶剂、废机油、废润滑油、生物质残渣、药渣等液态有机物或可溶于有机废液的有机固体废弃物；所述调质剂还可为煤矸石、原煤、灰渣、石灰石和石英砂中的一种或两种以上混合物。
本实施例中的气化剂还可为富氧气体，或者氧气与水蒸气的混合物，且富氧气体为氮气、氩气和二氧化碳中的一种或两种以上与氧气的混合物，且富氧气体中氧气的体积含量为90％以上。
本实施例的循环介质还可为沸点温度小于80℃的丁烷、己烷及氟化烷烃类物质。
实施例3
本实施例与实施例2的不同之处为：采用的气化剂为质量纯度90％的富氧气体；步骤一中低温物料的调质剂煤灰渣粉的进料量为120.6kg/h，高温物料的调质剂煤灰渣粉的进料量为270kg/h，步骤二中低温物料送入流量为4520kg/h，且低温物料进入多流道雾化进料器7的二级内环通道，高温物料送入流量为8500kg/h，且高温物料进入多流道雾化进料器7的中心通道，气化剂的送入流量为8183Nm3/h；与冷热合成气混合器14进口连接的斜管倾斜角为15°；
本实施例步骤四中经水洗冷却得到的合成气的流量为63016Nm3/h，其中将48642Nm3/h输出送往下游工段进行后续利用，将14038Nm3/h经循环气压缩机21加压后循环后形成循环冷却气，且其成分和流量的分析结果如表5所示；
表5实施例3中水洗冷却后得到的合成气的成分和流量分析结果
序号 组分 Nm<sup>3</sup>/h Vol％湿基体积 Vol％干基体积
1 CO 13958.58 16.38 38.14
2 H<sub>2</sub> 10322.73 22.15 51.58
3 CO<sub>2</sub> 1877.86 2.98 6.94
4 N<sub>2</sub> 874 1.39 3.23
5 CH<sub>4</sub> 2.11 0.003 0.01
6 H<sub>2</sub>O 35953.05 57.05 /
7 气体总计 63016 100.00 100
表5中的“/”表示无此项检测内容
实施例4
本实施例采用的高含有机质的多组分有机废弃物为沥青轻质化制芳烃副产尾渣，采用的调质剂为石灰石粉，采用的气化剂为氧气，其中，沥青轻质化制芳烃副产尾渣的发热量为38962J/g，氧气的质量纯度为99.6％；且沥青轻质化制芳烃副产尾渣的主要元素分析结果如表6所示。
表6沥青轻质化制芳烃副产尾渣主要元素分析结果
Figure BDA0003407515490000251
Figure BDA0003407515490000261
本实施例包括以下步骤：
步骤一、调质匀化处理：将温度为260℃的沥青轻质化制芳烃副产尾渣以25700kg/h的流量送入高温有机废弃物储槽2中，然后经调质剂储槽 1以2570kg/h的进料量加入调质剂石灰石粉，将沥青轻质化制芳烃副产尾渣和石灰石粉在高温有机废弃物储槽2中进行搅拌调质匀化，且过程中采用蒸汽加热装置6进行加热保温，得到高温物料；
步骤二、共气化反应：将步骤一中得到的温度为260℃的高温物料通过高温物料输送泵3以28270kg/h的流量经多流道雾化进料器7送入反应器8的气化反应室9中，同时将来自空分装置的气化剂以22000Nm3/h的流量也经多流道雾化进料器7送入反应器8的气化反应室9中，该多流道雾化进料器7采用三流道形式，高温物料进入一级内环通道，气化剂进入中心通道及外环通道，然后在温度1400℃、气化压力8.5MPa的条件下进行共气化反应，生成以CO和H2为主要成分的合成气以及灰渣，合成气产量为69865Nm3/h，灰渣产量为4017.78kg/h，合成气以及灰渣采用 ZL200810132975《一种使用含碳氢物质料浆生产合成气的方法》中的激冷流程进行降温除尘，并得到101882Nm3/h的合成气，110886kg/h的气化黑水，31700kg/h的湿洗黑水；
根据GB/T12208-2008《人工煤气组分与杂质含量测定方法》对得到的合成气的成分和流量进行分析，结果如表7所示；
表7实施例4中水洗冷却后得到的合成气的成分和流量分析结果
Figure BDA0003407515490000262
Figure BDA0003407515490000271
表7中的“/”表示无此项检测内容
步骤三、黑水多级热回收发电：将步骤二中得到的217℃的湿洗黑水以31700kg/h的流量、225.5℃的气化黑水以110886kg/h的流量送入黑水发电机组27中进行余热发电，并副产570度电，经余热发电后的湿洗黑水温度降至150℃、压力降至0.9MPa后送入一级热回收器28中进行一级闪蒸，得到温度为125℃、流量为15971Nm3/h的一级闪蒸气和一级回收黑水，将一级闪蒸气送入气体脱除器35中作为热源，将一级回收黑水以 129765kg/h的流量送入二级热回收器29中，与步骤五中在沉渣池泵26的作用下以54309kg/h的流量送入二级热回收器29中的黑水在0.016MPa(A) 压力下进行二级闪蒸，得到温度55℃、流量16034Nm3/h的二级闪蒸气，以及二级回收黑水，将二级闪蒸气从顶部出口送入一级介质加热器30中，与介质收集槽40中经介质循环泵41送入的循环介质丁酮进行一级换热，得到温度降至50℃以下的循环介质和气液混合物，将气液混合物送入气水分离器31中进气液分离，得到冷凝液和不凝汽，冷凝液在凝液泵33的作用下送入气体脱除器35中循环利用，不凝汽从顶部送出后经负压发生器 32后排空；
送入气体脱除器35中的冷凝液在热源一级闪蒸气的作用下在～109℃进行脱气处理，得到脱气灰水和脱除气体，将脱气灰水经脱除器水泵36 加压后返回至合成气湿洗塔19中循环使用，将～109℃的脱除气体放入二级介质加热器37中，与一级介质加热器30中送入的～45℃的循环介质进行二级换热，使得循环介质由液态转化为气态，然后送入介质发电机组38 中进行发电，副产500度电，将发电后的循环介质送入介质冷却器39中冷却为液态后返回至介质收集槽40中循化使用；
步骤七、调质剂沉降澄清与循环回用：将步骤六中得到的二级回收黑水送入沉淀池42中进行液固分离，得到灰水和浓缩黑水，将灰水送入灰水槽45中后在灰水泵46的作用下送入气体脱除器35中循环使用，将浓缩黑水经过滤机给料泵43送入过滤机44中脱除多余水分，得到流量为 2812kg/h的细渣，作为调质剂循环使用，脱除的多余水分返回至沉淀池42 中。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，包括有机废弃物高温调质匀化单元和有机废弃物低温调质匀化单元，以及有机废弃物共气化单元，调质剂多级分离及循环使用单元，合成气发电及洗涤除尘单元，合成气超温保护单元，渣收集与排放单元，黑水多级热回收发电单元，调质剂沉降澄清与循环回用单元；
所述有机废弃物高温调质匀化单元包括高温有机废弃物储槽(2)，且高温有机废弃物储槽(2)与调质剂储槽(1)连接；所述高温有机废弃物储槽(2)中还设置有蒸汽加热装置(6)；
所述有机废弃物低温调质匀化单元包括低温有机废弃物储槽(4)，且低温有机废弃物储槽(4)与调质剂储槽(1)连接；
所述有机废弃物共气化单元包括反应器(8)，且反应器(8)的入口处设置有多流道雾化进料器(7)，所述多流道雾化进料器(7)与高温有机废弃物储槽(2)的出口以及低温有机废弃物储槽(4)的出口连接，且多流道雾化进料器(7)与高温有机废弃物储槽(2)的连接管道上设置有高温物料输送泵(3)，多流道雾化进料器(7)与低温有机废弃物储槽(4)的连接管道上设置有低温物料输送泵(5)；所述反应器(8)包括气化反应室(9)和依次连接在气化反应室(9)后的布气环(10)、热回收室(11)、气固分离室(12)及渣收集室(13)；
所述调质剂多级分离及循环使用单元包括冷热合成气混合器(14)，且冷热合成气混合器(14)的第一入口通过斜管与气固分离室(12)连接，且冷热合成气混合器(14)的第二入口与超温保护器(22)连接，冷热合成气混合器(14)的出口与多级调质剂回收塔(15)的入口连接，所述多级调质剂回收塔(15)的底部出口与调质剂收集罐(16)连接，所述调质剂收集罐(16)的出口与高温有机废弃物储槽(2)连接；
所述合成气发电及洗涤除尘单元包括合成气发电机组(17)，且合成气发电机组(17)的入口与多级调质剂回收塔(15)的顶部出口连接，所述合成气发电机组(17)的出口与气液混合器(18)的入口连接，气液混合器(18)的出口与合成气湿洗塔(19)连接，且合成气湿洗塔(19)与气液混合器(18)之间还设置有湿洗水循环管道，且湿洗水循环管道上设置有湿洗水循环泵(20)；
所述合成气超温保护单元包括循环气压缩机(21)，且循环气压缩机(21)的入口与合成气湿洗塔(19)的顶部出口连接，所述循环气压缩机(21)的出口分别与超温保护器(22)和布气环(10)连接；
所述渣收集与排放单元包括粗渣收集罐(23)，且粗渣收集罐(23)的第一入口与渣收集室(13)的底部出口连接，粗渣收集罐(23)的底部出口与沉渣池(25)连接，所述粗渣收集罐(23)与渣收集室(13)之间还设置有循环管道，且循环管道上设置有收集罐循环泵(24)；
所述黑水多级热回收发电单元包括黑水发电机组(27)，且黑水发电机组(27)的入口与合成气湿洗塔(19)的底部黑水出口连接，所述黑水发电机组(27)的出口与一级热回收器(28)的入口连接，且一级热回收器(28)的顶部出口与气体脱除器(35)连接，底部出口与二级热回收器(29)的第一入口连接，所述二级热回收器(29)的第二入口通过管道与沉渣池(25)的出口连接，且连接管道上设置有沉渣池泵(26)，二级热回收器(29)的顶部出口与一级介质加热器(30)的第一入口连接，一级介质加热器(30)的第二入口通过管道与介质收集槽(40)连接，且连接管道上设置有介质循环泵(41)；
所述一级介质加热器(30)的第一出口与气水分离器(31)连接，且气水分离器(31)的底部出口通过管道与气体脱除器(35)的入口连接，且连接管道上设置有凝液泵(33)，气水分离器(31)的顶部出口与负压发生器(32)连接；
所述气体脱除器(35)的顶部出口与二级介质加热器(37)的第一入口连接，底部出口通过管道与合成气湿洗塔(19)连接，且连接管道上设置有脱除器水泵(36)，所述二级介质加热器(37)的第二入口与一级介质加热器(30)的第二出口连接，出口与介质发电机组(38)的入口连接，且介质发电机组(38)的出口与介质冷却器(39)连接，所述介质冷却器(39)的出口与介质收集槽(40)连接；
所述调质剂沉降澄清与循环回用单元包括沉淀池(42)，且沉淀池(42)的入口通过管道与二级热回收器(29)的底部出口连接，且连接管道上设置有沉淀池进料泵(34)，所述沉淀池(42)的底部出口通过管道与过滤机(44)的入口连接，且连接管道上设置有过滤机给料泵(43)，过滤机(44)的第一出口与低温有机废弃物储槽(4)连接，第二出口与沉淀池(42)连接，所述沉淀池(42)的上部出口与灰水槽(45)连接，且灰水槽(45)的出口通过管道与气体脱除器(35)的入口连接，连接管道上设置有灰水泵(46)。
2.根据权利要求1所述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述气化反应室(9)为热壁式或冷壁式。
3.根据权利要求1所述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述多流道雾化进料器(7)由中心通道、多级内环通道、外环通道及冷却保护剂通道组成，且多级内环通道的级数为2级以上，所述中心通道作为物料通道，且中心通道及多级内环通道中的气化剂通道处设置有初级雾化室，所述多流道雾化进料器(7)靠近反应器(8)的头部设置有二级雾化室。
4.根据权利要求1所述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述多级调质剂回收塔(15)由两级以上的旋风式回收塔组成。
5.根据权利要求1所述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述超温保护器(22)由调节阀、温度测量仪、计算器及控制器组成。
6.根据权利要求1所述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述斜管的倾斜角度为15°～75°，优选30°～60°。
7.根据权利要求1所述的高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的设备，其特征在于，所述气固分离室(12)中设置有多级折流挡板。
8.一种如权利要求1～7中任一权利要求所述的设备对高含有机质的多组分有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、调质匀化处理：将高含有机质的多组分有机废弃物中的一种或多种高温有机液态废弃物及高温下可流态化的固体有机废弃物送入高温有机废弃物储槽(2)中，然后通过调质剂收集罐(16)返回和调质剂储槽(1)加入调质剂，进行搅拌调质匀化，且过程中采用蒸汽加热装置(6)进行加热保温，得到高温物料；
将高含有机质的多组分有机废弃物中的一种或多种低粘度有机液态废弃物及可溶于有机液态废弃物的固体有机废弃物送入低温有机废弃物储槽(4)中，然后通过过滤机(44)的出口返回和调质剂储槽(1)加入调质剂，进行搅拌调质匀化，得到低温物料；
步骤二、共气化反应：将步骤一中得到的高温物料或/和低温物料分别通过高温物料输送泵(3)和低温物料输送泵(5)经多流道雾化进料器(7)送入反应器(8)的气化反应室(9)中，同时将气化剂经多流道雾化进料器(7)也送入气化反应室(9)中，在温度1200℃～1400℃、气化压力0.1MPa～8.5MPa的条件下进行共气化反应，生成以CO和H2为主要成分的合成气以及灰渣，合成气以及灰渣与布气环(10)中通入的循环冷却气混合降温至1000℃～1100℃，然后进入热回收室(11)中进行换热，至温度降至450℃以下后送入气固分离室(12)中进行分离，得到大块灰渣和夹带部分细灰的合成气，将大块灰渣送入渣收集室(13)中水浴降温；
步骤三、调质剂多级分离及循环使用：将步骤二中得到的夹带部分细灰的合成气引出后通过斜管进入冷热合成气混合器(14)中，与经超温保护器(22)送入的循环冷却气混合降温至350℃～400℃，然后送入多级调质剂回收塔(15)中进行气固分离，得到调质剂和合成气，将调质剂送入调质剂收集罐(16)中后返回至高温有机废弃物储槽(2)中进行循环利用；
步骤四、合成气发电及洗涤除尘：将步骤三中得到的合成气送入合成气发电机组(17)中进行余热发电，当经余热发电后的合成气温度降至250℃以下后送入气液混合器(18)中，与经湿洗水循环泵(20)送入的循环灰水混合加湿，然后送入合成气湿洗塔(19)中进行水洗冷却，得到180℃～240℃的合成气和湿洗黑水，将合成气一部分输出进行后续利用，一部分经循环气压缩机(21)加压后形成循环冷却气，送入布气环(10)和超温保护器(22)中使用；
步骤五、渣收集与排放：将步骤二中经水浴降温的大块灰渣连同水浴降温水在收集罐循环泵(24)的作用下进入粗渣收集罐(23)中，并通过排放阀门排放到沉渣池(25)中，得到下层粗渣和上层液黑水，将下层粗渣经分离破碎后作为调质剂循环利用；
步骤六、黑水多级热回收发电：将步骤四中得到的湿洗黑水送入黑水发电机组(27)中进行余热发电，当经余热发电后的湿洗黑水温度降至150℃以下、压力降至0.9MPa后送入一级热回收器(28)中进行一级闪蒸，得到温度120℃的一级闪蒸气和一级回收黑水，将一级闪蒸气从顶部出口送入气体脱除器(35)中作为热源，将一级回收黑水送入二级热回收器(29)中，与步骤五中在沉渣池泵(26)的作用下送入二级热回收器(29)中、温度70℃的上层液黑水进行二级闪蒸，得到温度55℃～65℃的二级闪蒸气和二级回收黑水，将二级闪蒸气从顶部出口送入一级介质加热器(30)中，与介质收集槽(40)中经介质循环泵(41)送入的循环介质进行一级换热，得到温度降至50℃以下的循环介质和气液混合物，将气液混合物送入气水分离器(31)中进气液分离，得到冷凝液和不凝汽，冷凝液在凝液泵(33)的作用下送入气体脱除器(35)中循环利用，不凝汽从顶部送出后经负压发生器(32)后排空；
送入气体脱除器(35)中的冷凝液在热源一级闪蒸气的作用下在～109℃进行脱气处理，得到脱气灰水和脱除气体，将脱气灰水经脱除器水泵(36)加压后返回至合成气湿洗塔(19)中循环使用，将脱除气体放入二级介质加热器(37)中，与一级介质加热器(30)中送入的～45℃的循环介质进行二级换热，使得循环介质由液态转化为气态，然后送入介质发电机组(38)中进行发电，将发电后的循环介质送入介质冷却器(39)中冷却为液态后返回至介质收集槽(40)；
步骤七、调质剂沉降澄清与循环回用：将步骤六中得到的二级回收黑水送入沉淀池(42)中进行液固分离，得到灰水和浓缩黑水，将灰水送入灰水槽(45)中后在灰水泵(46)的作用下送入气体脱除器(35)中循环使用，将浓缩黑水经过滤机给料泵(43)送入过滤机(44)中脱除多余水分，作为调质剂返回至低温有机废弃物储槽(4)中循环使用，脱除的多余水分返回至沉淀池(42)中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤一中所述高含有机质的多组分有机废弃物包括造纸废液、石油采炼过程副产的含油废弃物、化工生产过程副产的有机废液、废有机溶剂、废机油、废润滑油、生物质残渣、药渣等液态有机物或可溶于有机废液的有机固体废弃物；步骤一中所述调质剂为煤矸石、原煤、灰渣、石灰石和石英砂中的一种或两种以上混合物，且调质剂的加入量为有机废弃物质量的3％～10％，优选4％～5％。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤二中所述气化剂为氧气、富氧气体，或者氧气与水蒸气的混合物，且富氧气体为氮气、氩气和二氧化碳中的一种或两种以上与氧气的混合物，且富氧气体中氧气的体积含量为90％以上。
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