CN115216345A - 一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，包括气化装置、换热装置、燃气装置及尾气处理装置。气化装置包括气化炉，气化炉上装有给料装置；气化气出口与旋风分离器连接，气化气从旋风分离器上口排出；进入高温空气预热器，气化气换热排出后，经风机进入全预混水冷燃烧器，与热空气混合后在燃气锅炉中燃烧换热，高温烟气经烟气出口排出，进入空气预热器进行换热，之后尾气通入催化氧化装置和凝并器进行处理，处理后经烟囱排入大气中。本发明不仅提高了多源可燃固废的气化效率，提高了热利用率，且实现产碳、供暖与发电的结合。并对燃气锅炉尾气中的NOx、SO2及重金属等实现深度氧化并脱除，收集的废液也可回收利用。
Description
技术领域
本发明属于多源固废利用技术领域，具体涉及一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统。
背景技术
固体废物资源化利用是社会生产、生活永远无法回避的重点和难点，与碳排放紧密相关。从固体废物与环境、资源、社会关系分析，固体废物具有资源性、社会性和污染性。
目前的固废处理方式多为焚烧利用，利用效率低，无法最大化的去利用资源，且处理路线单一，热利用率和产碳率低下，尾气处理也不够简单高效，效益较低。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，提高了多源废弃物的气化效率，且可以实现产碳、供暖与发电的结合。可对燃气锅炉尾气中的NOx、SO2及重金属等实现深度氧化并脱除，收集的废液也可回收利用。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，包括气化装置、换热装置、燃气装置及尾气处理装置；
气化装置包括气化炉，气化炉上装有给料装置；气化气出口与旋风分离器连接，气化气从旋风分离器4上口排出；进入高温空气预热器，气化气换热排出后，经风机进入全预混水冷燃烧器，与热空气混合后在燃气锅炉中燃烧换热，高温烟气经烟气出口排出，进入空气预热器进行换热，之后尾气通入催化氧化装置和凝并器进行处理，处理后经烟囱排入大气中。
所述气化炉可以通过调整给料来控制负荷，进而控制产气率与产碳率；气化过程中产生的碳大部分从气化炉尾部获得，少量被烟气带入旋风分离器，分离后碳颗粒可从旋风分离器尾部获得。
所述空气经风机送入高温空气预热器，与旋风分离器排出的高温气化气进行换热，经换热后的高温空气作为气化剂通入气化炉中，和燃料充分接触，可提高气化气热值。
所述燃气锅炉采用全预混水冷燃烧器对可燃气体(包括气化气和气态焦油)进行燃烧，有效降低了氮氧化物的排放，同时解决了焦油产量大的问题。
所述燃气锅炉内部装有螺旋盘管或者辐射换热屏，经高温烟气换热后，高温水蒸气经盘管出口排出，高温水蒸气根据需求进行多种利用，可通入气化炉作为高温气化剂，通入蒸汽轮机进行发电，或直接通入供暖机组进行供暖。
所述空气经风机送入空气预热器，与燃气锅炉烟气出口排出的高温烟气进行换热，换热后的热空气通入全预混水冷燃烧器中与气化气进行混合，提高热效率，降低排放。
所述通过H2O2催化氧化装置将尾气中NOx和SO2含量降到排放限值以下。该H2O2催化氧化装置不用矾系催化剂，除尘效率高，价格低廉。
所述采用凝并器对尾气进行高效除尘，有效去除烟气中各种微粒，净化效率可达95％以上。凝并器通过给水口进行给水，凝液通过废液口11排入凝液处理池中，给水由给水出口排入燃气锅炉的盘管进口，通入辐射换热屏或者螺旋盘管内与管外热烟气进行换热。
所述凝并器可将烟气温度大幅降低，消除烟羽。冷凝产物通过沉淀、浓缩和富集送入凝液处理池中处理，进行资源化回收利用。
所述该系统还可在旋风分离器尾端加上碳灰分离器，可以从碳灰分离器中获得一部焦炭，提高了系统产碳率。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：采用本发明所述系统能够高效的处理和利用多源废弃物，产碳率和产气率较高，燃气锅炉产生的高温水蒸气也可以多途径高效利用，并且实现对燃烧产生的尾气进行利用和高效处理，对烟气进行脱硫脱硝处理，做到无污染、无毒无害排放；并且还能充分利用气化和燃烧产生气体的热量；
本发明可将多源废弃物彻底无害化处理，系统最终产物有焦炭和高温水蒸气，效益较好，且该系统集众多优点为一体，充分利用系统中产生的高温气体，做到节能减排，尾气处理简单高效，真正做到了变废为宝。
附图说明
图1为一种小型固定床气化热电碳多联产系统示意图。
图2为一种中型循环流化床气化热电碳多联产系统示意图。
图3为一种大型气流床气化热电碳多联产系统示意图。
图中：1-给料装置；2-气化炉；3-气化气出口；4-旋风分离器； 5-燃气锅炉；6-螺旋盘管；7-盘管进口；8-烟气出口；9-空气预热器； 10-H2O2催化氧化装置；11-凝液处理池；12-烟囱；13-高温空气预热器；14-盘管出口；15-凝并器；16-给水出口；17-凝液出口；18-给水入口；19-碳灰分离器；20-全预混水冷燃烧器；21-辐射换热屏； 22-蒸汽轮机；23-发电机。
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。
一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，包括气化装置、换热装置、燃气装置及尾气处理装置；气化装置包括气化炉2，气化炉2上装有给料装置1；气化气出口3与旋风分离器4连接，气化气从旋风分离器4上口排出；进入高温空气预热器13，气化气换热排出后，经风机进入全预混水冷燃烧器20，与热空气混合后在燃气锅炉5中燃烧换热，高温烟气经烟气出口8排出，进入空气预热器9 进行换热，之后尾气通入催化氧化装置10和凝并器15进行处理，处理后经烟囱12排入大气中。所述气化炉2可以通过调整给料来控制负荷，进而控制产气率与产碳率；气化过程中产生的碳大部分从气化炉2尾部获得，少量被烟气带入旋风分离器4，分离后碳颗粒可从旋风分离器4尾部获得。所述空气经风机送入高温空气预热器 13，与旋风分离器4排出的高温气化气进行换热，经换热后的高温空气作为气化剂通入气化炉2中，和燃料充分接触，可提高气化气热值。所述燃气锅炉5采用全预混水冷燃烧器对可燃气体(包括气化气和气态焦油)进行燃烧，有效降低了氮氧化物的排放，同时解决了焦油产量大的问题。所述燃气锅炉5内部装有螺旋盘管6或者辐射换热屏21，经高温烟气换热后，高温水蒸气经盘管出口14排出，高温水蒸气根据需求进行多种利用，可通入气化炉作为高温气化剂，通入蒸汽轮机22进行发电，或直接通入供暖机组进行供暖。所述空气经风机送入空气预热器9，与燃气锅炉烟气出口8排出的高温烟气进行换热，换热后的热空气通入全预混水冷燃烧器5中与气化气进行混合，提高热效率，降低排放。所述通过H2O2催化氧化装置10将尾气中NOx和SO2含量降到排放限值以下。该H2O2催化氧化装置10不用矾系催化剂，除尘效率高，价格低廉。所述采用凝并器15对尾气进行高效除尘，有效去除烟气中各种微粒，净化效率可达95％以上。凝并器15通过给水口18进行给水，凝液通过废液口11排入凝液处理池中，给水由给水出口16排入燃气锅炉5的盘管进口7，通入辐射换热屏21或者螺旋盘管6内与管外热烟气进行换热。所述凝并器15可将烟气温度大幅降低，消除烟羽。冷凝产物通过沉淀、浓缩和富集送入凝液处理池11中处理，进行资源化回收利用。所述该系统还可在旋风分离器4尾端加上碳灰分离器19，可以从碳灰分离器19中获得一部焦炭，提高了系统产碳率。
实施例1：
如图1，一种小型固定床气化热电碳多联产系统，气化装置包括固定床气化炉2，气化炉2上方装有搅拌给料装置1；气化气出口3与旋风分离器4连接，气化气从旋风分离器4上口排出；进入高温空气预热器13，气化气换热排出后，经风机进入全预混水冷燃烧器 20，与热空气混合后在燃气锅炉5中燃烧，并与炉内的螺旋盘管6 换热，高温烟气经烟气出口8排出，进入空气预热器9进行换热，之后尾气通入催化氧化装置10和凝并器15进行处理，烟气降低至 50℃以下，处理后经烟囱12排入大气中。
图1中凝并器17中的给水对尾气处理后，可通入螺旋盘管6中与高温烟气换热，形成高温水蒸汽。高温水蒸气主要用于供暖，一部分为气化炉2提供气化剂，提高气化炉2的产碳率。也可以通过调整气化炉2负荷来提高产气率，增大燃气锅炉5燃气量，产生大量高温水蒸气通入发电机组进行发电。
图1中存在两次空预器换热过程，高温空预器13中的空气与气化气换热，通入气化炉内提高炉温；空预器9与燃烧产生高温烟气换热，加热空气通入全预混燃烧器20与气化气混合，提高炉温，系统热利用率也有所提升。
实施例2：
如图2，一种中型循环流化床气化热电碳多联产系统，气化装置包括循环流化床气化炉2，气化炉2一侧底部装有给料装置1；气化气出口3与旋风分离器4连接，气化气从旋风分离器4上口排出；进入高温空气预热器13，气化气换热排出后，经风机进入全预混水冷燃烧器20，与热空气混合后在燃气锅炉5中燃烧，并与炉内的螺旋盘管6换热，高温烟气经烟气出口8排出，进入空气预热器9进行换热，之后尾气通入H2O2催化氧化装置10和凝并器15进行处理，烟气降低至50℃以下，处理后经烟囱12排入大气中。
图2中凝并器17中的给水对尾气处理后，可通入螺旋盘管6中与高温烟气换热，形成高温水蒸汽。高温水蒸气主要用于供暖，一部分为气化炉2提供气化剂，提高气化炉2的产碳率。也可以通过调整气化炉2负荷来提高产气率，增大燃气锅炉5燃气量，产生大量高温水蒸气通入发电机组进行发电。
图2中存在两次空预器换热过程，高温空预器13中的空气与气化气换热，通入气化炉内提高炉温；空预器9与燃烧产生高温烟气换热，加热空气通入全预混燃烧器20与气化气混合，提高炉温，系统热利用率也有所提升。
图2可以在旋风分离器3尾部安装碳灰分离器19，可以从灰渣中获得一部焦炭，提高了产碳率。
实施例3：
如图3，一种大型固定床气化热电碳多联产系统，气化装置包括固定床气化炉2，气化炉2顶部装有给料喷嘴1；气化气进入旋风分离器进行气固分离，并从旋风分离器4上口排出；进入高温空气预热器13，气化气换热排出后，经风机进入全预混水冷燃烧器20，与热空气混合后在燃气锅炉5中燃烧，燃烧产生的高温烟气与炉内的辐射换热屏6换热，高温烟气与空气预热器9换热后，经烟气出口排出，之后尾气通入H2O2催化氧化装置10和凝并器15进行处理，烟气降低至50℃以下，处理后经烟囱12排入大气中。
图3中凝并器17中的给水对尾气处理后，可通入辐射换热屏6 中与高温烟气换热，形成高温水蒸汽。高温水蒸气主要通入燃气轮机22发电，一部分为气化炉2提供气化剂，提高气化炉2的产碳率。也可以通过调整气化炉2负荷来提高产碳率，降低燃气锅炉5燃气量，产生的高温水蒸气通入供热进行供热。
图3中空气预热器9置于燃气锅炉5尾部，空预器9与燃烧产生高温烟气换热，加热空气通入全预混燃烧器20与气化气混合，提高炉温，并系统热利用率也有所提升。
图3可根据实际用户需求，调整负荷，用户用电量需求小时则降低气化炉2炉温，增加产碳量来保证效益。
Claims (10)
1.一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，包括气化装置、换热装置、燃气装置及尾气处理装置；
气化装置包括气化炉(2)，气化炉(2)上装有给料装置(1)；气化气出口(3)与旋风分离器(4)连接，气化气从旋风分离器(4)上口排出；进入高温空气预热器(13)，气化气换热排出后，经风机进入全预混水冷燃烧器(20)，与热空气混合后在燃气锅炉(5)中燃烧换热，高温烟气经烟气出口(8)排出，进入空气预热器(9)进行换热，之后尾气通入H2O2催化氧化装置(10)和凝并器(15)进行处理，处理后经烟囱(12)排入大气中。
2.根据权利要求1所述的一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，气化炉(2)通过调整给料来控制负荷，进而控制产气率与产碳率；气化过程中产生的碳从气化炉(2)尾部获得，少量被烟气带入旋风分离器(4)，分离后碳颗粒从旋风分离器(4)尾部获得。
3.根据权利要求1所述的一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，空气经风机送入高温空气预热器(13)，与旋风分离器(4)排出的高温气化气进行换热，经换热后的高温空气作为气化剂通入气化炉(2)中，和燃料充分接触。
4.根据权利要求1所述的一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，燃气锅炉(5)采用全预混水冷燃烧器对可燃气体进行燃烧。
5.根据权利要求1所述的一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，燃气锅炉(5)内部装有螺旋盘管(6)或者辐射换热屏(21)，经高温烟气换热后，高温水蒸气经盘管出口(14)排出，通入气化炉作为高温气化剂，通入蒸汽轮机(22)进行发电，或直接通入供暖机组进行供暖。
6.根据权利要求1所述的一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，空气经风机送入空气预热器(9)，与燃气锅炉烟气出口(8)排出的高温烟气进行换热，换热后的热空气通入全预混水冷燃烧器(20)中与气化气进行混合。
7.根据权利要求1所述的一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，通过H2O2催化氧化装置(10)将尾气中NOx和SO2含量降到排放限值以下。
8.根据权利要求1所述的一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，采用凝并器(15)对尾气进行除尘，去除烟气中各种微粒，凝并器(15)通过给水口(18)进行给水，凝液通过废液口(11)排入凝液处理池中，给水由给水出口(16)排入燃气锅炉(5)的盘管进口(7)，通入辐射换热屏(21)或者螺旋盘管(6)内与管外热烟气进行换热。
9.根据权利要求8所述的一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，凝并器(15)将烟气温度降低，消除烟羽，冷凝产物通过沉淀、浓缩和富集送入凝液处理池(11)中处理，进行资源化回收利用。
10.根据权利要求1所述的一种多源可燃固废气化热电碳多联产系统，其特征在于，该系统还可在旋风分离器(4)尾端加上碳灰分离器(19)，从碳灰分离器(19)中获得一部分焦炭。
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