CN115355512A - 一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统及方法，其中处理系统包括按照固体物料流动方向顺次设置的上料模块、阴燃炉和出渣模块，所述阴燃炉的燃烧烟气出口连接有烟气处理模块，所述上料模块与所述阴燃炉之间还设置有预干燥装置，所述预干燥装置设有物料通道，该物料通道的湿料进口连接所述上料模块的出料口，该物料通道的预干料出口连接所述阴燃炉的燃料进口，所述预干燥装置依靠物料燃烧产生的热量供热；所述阴燃炉设有连续出灰渣装置，该连续出灰渣装置将物料燃烧后形成的灰渣送至所述出渣模块的灰渣进口。该固废处理技术方法简单，能够自维持地进行连续快速处理，提高了固废的处理效率，节约了能源消耗，降低了处理成本。

Description

一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统及方法

技术领域

本发明属于污水处理设施领域，具体涉及一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统及方法。

背景技术

高含水率固体废物包括市政污泥、管道污泥、河道淤泥、沼渣、含油污泥、牲畜粪便等，此类固体废弃物含水率一般在80％以上，有效热值低。目前，高含水率固体废物的处理方法主要有生物处理法、填埋法、物化处理法、焚烧法、热解和阴燃等，这些技术各有优缺点且能解决部分固废带来的危害。研究表明，高含水率固体废物在氧气浓度低至12％、或含水量高于100％时，仍然可以发生稳定的阴燃。阴燃反应温度比明火燃烧的反应温度低，使得热力型NOx、二恶英和呋喃等有害气体的产量大大减低，无需SNCR系统处理烟气中氮氧化物可达标，因此是一种有效的固废处理方法。

当前阴燃处理固废还存在不足，特别是对于含水率高于80％的固体废弃物还需要预处理，大大提高了处理成本；同时，受限于设备工作能力，系统只能间断工作，每处理一个批次的固废后要进行卸料、重新装料和点火，这期间处理系统不工作，阴燃反应处于中断状态，装卸料过程牺牲了一定的反应时间，并且新装燃料重新加热点火浪费了大量的时间，能源消耗量大。总之，现有处理设备无法连续批量处理，无法快速实现减量化，处理效率低。因此，改进处理设备，发展低能耗、高效率且环保的高含水率固体废物阴燃处理方法具有重要的经济和社会意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统。

其技术方案如下：

一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，包括按照固体物料流动方向顺次设置的上料模块、阴燃炉和出渣模块，所述阴燃炉的燃烧烟气出口连接有烟气处理模块，其关键在于，所述上料模块与所述阴燃炉之间还设置有预干燥装置，所述预干燥装置设有物料通道，该物料通道的湿料进口连接所述上料模块的出料口，该物料通道的预干料出口连接所述阴燃炉的燃料进口；

所述预干燥装置依靠物料燃烧产生的热量供热；

所述阴燃炉设有连续出灰渣装置，该连续出灰渣装置将物料燃烧后形成的灰渣送至所述出渣模块的灰渣进口。

采用以上设计，处理系统能够对高含水率固废进行连续处理，避免现有技术中逐炉处理导致的时间和能源浪费，节约加热点火能源消耗，提高处理效率，增加日处理量；同时利用固废燃烧过程产生的热量进行物料预干燥，有效利用固废燃烧释放的热量，也有利于提高物料在阴燃炉内的燃烧效果，使整个处理系统能够持续自维持。

作为优选，上述预干燥装置依靠所述阴燃炉产生的烟气和/或所述烟气处理模块供热。

作为优选，上述预干燥装置还设有热水通道，所述热水通道与所述物料通道可进行热交换，对物料进行干燥，所述热水通道的两端分别为热水进口和冷却水出口；

所述烟气处理模块设置有凝水装置，该凝水装置具有用于热交换的烟气通道和冷却水通道，所述冷却水通道的两端分别为冷却水进口和热水出口，所述冷却水进口与所述预干燥装置的冷水出口连接，所述热水出口与所述预干燥装置的热水进口连接；

所述烟气通道还连接有废水处理箱。

作为优选，上述烟气处理模块还包括除尘装置和尾气处理装置，所述除尘装置的进气口连接所述燃烧烟气出口，所述除尘装置的出气口连接所述凝水装置的烟气通道的热气进口，所述凝水装置的烟气通道的冷气出口连接所述尾气处理装置。

作为优选，上述预干燥装置的物料通道上还分别设置有热烟气入口和冷烟气出口，所述热烟气入口与所述燃烧烟气出口连通，所述冷烟气出口连接所述除尘装置的进气口。

作为优选，上述阴燃炉的炉腔内设有用于刮平燃料的转动刮板，所述炉腔底部炉排下方设有所述连续出灰渣装置；

所述连续出灰渣装置包括可移动式排渣刮板和往复驱动装置，所述往复驱动装置带动所述可移动式排渣刮板在所述炉腔底部与所述灰渣进口之间往复运动，以使所述炉腔的灰渣被排入所述灰渣进口。

作为优选，上述炉腔正下方设置有鼓风室，该鼓风室上方开口，该鼓风室上支撑有所述可移动式排渣刮板，该鼓风室设置有用于通入空气的鼓风机；

所述鼓风室上端，可移动式排渣刮板下方位置设有用于分配空气的布风介质层。

作为优选，上述出渣模块包括卸料室和出渣装置，所述卸料室绕设在所述鼓风室外，所述卸料室上端开口，以形成所述灰渣进口；

所述卸料室内的灰渣经所述出渣装置排出。

作为优选，上述炉腔内设置有温度检测器、氧气浓度传感器和燃料检测传感器，所述温度检测器用于检测燃烧温度，所述氧气浓度传感器用于检测所述炉腔内的氧气浓度，所述燃料检测传感器用于检测所述炉腔内燃料的高度。

本发明的目的之二在于提供一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理方法。

其技术方案如下：

一种阴燃处理方法，基于如上任意一项所述的阴燃处理系统，其关键在于处理过程为，所述上料模块内，待处理含水物料与不可燃介质均匀混合，形成多孔状态，然后进入所述预干燥装置，经预干燥的预干物料经所述预干料出口进入所述炉腔，填料完成后点火引燃燃料，同时由所述鼓风室通入空气；

在阴燃过程中，根据所述氧气浓度传感器检测到的氧气浓度调整所述鼓风室的送风量；

待底层的物料阴燃完成后，开始启动所述连续出灰渣装置以将灰烬持续送入所述出渣模块并排出，同时，根据所述燃料检测传感器检测到的燃料高度，间歇向所述炉腔补充燃料；

所述阴燃炉排出的烟气直接或经所述物料通道送入所述烟气处理模块，并启动所述凝水装置与所述预干燥装置之间的水循环；

从所述凝水装置的烟气通道排出的气体送入所述尾气处理装置进行后处理；

在所述凝水装置的烟气通道内产生的冷凝水送入所述废水处理箱进行处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)能够对高含水率固废进行连续处理，避免现有技术中逐炉处理导致的时间和能源浪费，节约加热点火能源消耗，提高处理效率，增加日处理量；

(2)利用固废燃烧过程产生的热量进行物料预干燥，有效利用固废燃烧释放的热量，也有利于提高物料在阴燃炉内的燃烧效果，增加了阴燃传播速率，提高污泥处理速率，使整个处理系统能够持续自维持；

(3)对烟气中的余热进行回收，避免热量浪费；

(4)降低了高含水率固废处理的经济成本。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为实施例二的结构示意图；

图3为阴燃炉的结构示意图；

图4为连续出灰渣装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1和3所示，一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，包括按照固体物料流动方向顺次设置的上料模块100、阴燃炉300和出渣模块400，所述阴燃炉300的燃烧烟气出口连接有烟气处理模块500，所述上料模块100与所述阴燃炉300之间还设置有预干燥装置200，所述预干燥装置200设有物料通道，该物料通道的湿料进口连接所述上料模块100的出料口，该物料通道的预干料出口连接所述阴燃炉300的燃料进口。所述预干燥装置200依靠物料燃烧产生的热量供热。所述阴燃炉300设有连续出灰渣装置330，该连续出灰渣装置330将物料燃烧后形成的灰渣送至所述出渣模块400的灰渣进口。

具体地，所述预干燥装置200依靠所述烟气处理模块500供热。

一种具体加热结构为，所述预干燥装置200设有热水通道，所述热水通道与所述物料通道可进行热交换，所述热水通道的两端分别为热水进口和冷水出口。所述烟气处理模块500设置有凝水装置520，该凝水装置520具有用于热交换的烟气通道和冷却水通道，所述冷却水通道的两端分别为冷却水进口和热水出口，所述冷却水进口与所述预干燥装置的冷水出口连接，所述热水出口与所述预干燥装置的热水进口连接。这样，烟气与冷却水在凝水装置520内进行热交换，冷却水升温后送入预干燥装置200的热水通道。

所述烟气通道还连接有废水处理箱521。

所述阴燃炉300的炉腔310内设有用于刮平燃料的转动刮板320，所述炉腔310的底部炉排下方设有所述连续出灰渣装置330。所述连续出灰渣装置330包括可移动式排渣刮板331和往复驱动装置332，所述往复驱动装置332带动所述可移动式排渣刮板331在所述炉腔310的底部往复运动，以使所述炉腔的灰渣被排入所述灰渣进口。

可移动式排渣刮板331的一种安装方式为，在所述炉腔310正下方设置有鼓风室340，该鼓风室340上方开口，该鼓风室340上设置有导轨，导轨上设置有所述可移动式排渣刮板331。

如图3，鼓风室340设置有用于通入空气的鼓风机350，所述鼓风室340顶端设置有用于分配空气的布风介质层，布风介质层可以是铺设在可移动式排渣刮板331上的鹅卵石层，鼓入的空气经过布风介质层后被更均匀地分布到燃料层。

为便于收集由炉腔310的底部炉排排出的灰渣，实现均匀布风，如图4，在可移动式排渣刮板331上紧邻设有两个圆筒333，圆筒333的直径与燃烧室320的直径相当。这样，可移动式排渣刮板331往复移动时，两个圆筒333循环往复经过炉腔310下方，落在圆筒333内的灰渣随可移动式排渣刮板331移动被排入所述出渣模块400。

所述出渣模块400包括卸料室410和出渣装置420，所述卸料室410绕设在所述鼓风室340外，所述卸料室410上端开口，以形成所述灰渣进口。灰渣落入卸料室410后，经所述出渣装置420排出。

所述烟气处理模块500还包括除尘装置510和尾气处理装置，所述除尘装置510的进气口连接所述燃烧烟气出口，所述除尘装置510的出气口连接所述烟气通道的热气进口，所述烟气通道的冷气出口连接所述尾气处理装置。除尘装置510可以使用常见的旋风除尘装置。旋风除尘装置通过使烟气作旋转运动，借助于离心力将烟气中的灰尘分离并附着于壁表面，然后再重力的作用下，使得灰尘颗粒进入灰斗内。

除尘后的烟气从凝水装置520的上方进入烟气通道，冷凝后产生的液化水从烟气通道底部排出进入废水处理箱521。冷凝处理后的尾气从烟气通道下部排出并送入尾气处理装置进行后处理。尾气处理装置包括按照烟气流向顺次设置的VOC处理装置530、喷淋塔540、吸附箱550、引风机560和烟囱570。冷凝处理后的尾气通入VOC处理系统530，消耗烟气中的可燃气，再从喷淋塔540下部通入，与塔内喷出的雾状或者雨滴状的液体紧密接触，使得烟气中的酸性成分被吸收。从喷淋塔上部排出的气体经吸附箱550和引风机560送入烟囱570的烟气检测口，检测合格后排放到大气中。

所述炉腔310内设置有点火装置、温度检测器、氧气浓度传感器和燃料检测传感器，所述温度检测器用于检测燃烧温度，所述氧气浓度传感器用于检测所述燃烧室320内的氧气浓度，所述燃料检测传感器用于检测所述炉腔310内燃料的高度。点火装置可以是设置在炉腔310下部的一组电热棒，电热棒在炉腔310内呈环形阵列分布。

上料模块100包括两个上料输送装置110和一个设有搅拌器的混料装置120，上料输送装置110的出料端连接混料装置120的进料口，混料装置120的出料口形成上料模块100的出料口。

处理固废的过程为：在所述上料模块100内，待处理含水物料与不可燃介质各经一个上料输送装置110输入混料装置120，均匀混合后进入所述预干燥装置200，经预干燥的预干物料经所述预干料出口进入所述炉腔310，填料完成后刮平燃料顶部，然后点火引燃燃料，同时由所述鼓风室340通入空气。在阴燃过程中，根据所述氧气浓度传感器检测到的氧气浓度调整所述鼓风室340的送风量。

不可燃介质可以使用空心陶瓷管和砂，为阴燃提供更大的反应表面积，使得有更多的氧气能与固废接触发生反应，提高固废的处理效率。待底层的物料阴燃完成后，开始启动所述连续出灰渣装置330以将灰渣持续送入所述出渣模块400并排出，同时，根据所述燃料检测传感器检测到的燃料高度，间歇向所述炉腔310补充燃料。

燃料阴燃过程中，燃烧传导方向自下向上，鼓入的空气带动烟气也向上运动，从而对上层的燃料进行进一步干燥。因此，在炉腔310内就自动形成了位于下方的燃烧区和位于燃烧区上方的干燥区。烟气向上运动时，上方的燃料被进一步干燥，由于空气均匀分布于燃料内，使得燃烧均匀向上传导，保证引燃过程稳定持续。

所述阴燃炉300排出的烟气直接或经所述物料通道送入所述烟气处理模块500，并启动所述凝水装置520与所述预干燥装置200之间的水循环。将烟气中的余热回收并用于干燥搅拌后的物料。

在所述凝水装置520的烟气通道内产生的冷凝水送入所述废水处理箱521进行处理，将液化水内含有的有害物进行无害化处理。

实施例二

一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，与实施例一的不同之处在于，如图2所示，所述物料通道上还分别设置有热烟气入口和冷烟气出口，其中热烟气入口靠近预干料出口，冷烟气出口靠近湿料进口，所述热烟气入口与所述燃烧烟气出口连通，所述冷烟气出口连接所述烟气处理模块500的烟气进口，所述烟气进口连接所述除尘装置510的进气口。由于烟气温度较高，因此宜将热烟气入口设置在预干料出口处，冷烟气出口位于物料通道中部。将热水通道设置在物料通道的冷烟气出口与湿料进口之间，对物料进行初步干燥，接着物料在烟气的作用下进一步干燥。

这种处理系统适用于热值较高的固废的处理。

本发明可达到高含水率固体废物及时高效且节能环保的处理效果。本发明通过利用固废产生的热量来干燥固废，实现固废的资源化和再利用，进而达到高含水率固体废物几乎不需额外输入能源进行干燥理，提高了阴燃处理速率，节省了能源和大量的时间，降低了处理成本，并且提供了一种可有效解决装卸料时阴燃装置断开工作和批次之间需要重新点火的问题处理系统，使有机污染物质处理过程连续、不间断，进一步提高了有机污染物质的处理效率，节省能源。与现有技术相比，该固废处理技术方法简单，提高了固废的处理效率，节约了能源消耗，降低了处理成本。

利用阴燃技术处理固废，可最大程度地实现固废的“无害化、减量化、资源化”。另外，阴燃后的灰渣可用作建筑材料或铺路等。与明火燃烧相比，阴燃技术可直接处理含水率为80％的固废，处理固废无需提前干燥处理，极大限度利用了物料本身的热值，减少了燃烧过程中的热量损失。从而节约了能源消耗，降低了处理成本，系统结构简单，投资成本小，可实现分散就地处置。

阴燃反应温度比明火燃烧的反应温度低，虽然会产生更多的CO等有毒气体及可燃成分，但相反的，这使得SOx、NOx、二恶英和呋喃等有害气体的产量大大减低，无需SNCR系统进行处理即可使烟气中氮氧化物可达标。通过烟气加热后的水循环至预干燥装置200，使得固废得到干燥，促进了固废处理的速度；另外，可移动式排渣刮板331通过移动将灰渣及时排出，实现连续排渣连续进料，不用停炉处理，进而加快了处理的效率。

通过旋风除尘装置510、VOC处理装置530，喷淋塔540、吸附箱550和引风机560这些尾气处理装置，减少了有害气体的排放，达到了保护环境的目的。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，包括按照固体物料流动方向顺次设置的上料模块(100)、阴燃炉(300)和出渣模块(400)，所述阴燃炉(300)的燃烧烟气出口连接有烟气处理模块(500)，其特征在于：所述上料模块(100)与所述阴燃炉(300)之间还设置有预干燥装置(200)，所述预干燥装置(200)设有物料通道，该物料通道的湿料进口连接所述上料模块(100)的出料口，该物料通道的预干料出口连接所述阴燃炉(300)的燃料进口；

所述预干燥装置(200)依靠物料燃烧产生的热量供热；

所述阴燃炉(300)设有连续出灰渣装置(330)，该连续出灰渣装置(330)将物料燃烧后形成的灰渣送至所述出渣模块(400)的灰渣进口。

2.根据权利要求1所述的一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，其特征在于：所述预干燥装置(200)依靠所述阴燃炉(300)产生的烟气和/或所述烟气处理模块(500)供热。

3.根据权利要求2所述的一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，其特征在于：所述预干燥装置(200)还设有热水通道，所述热水通道与所述物料通道可进行热交换，对物料进行干燥，所述热水通道的两端分别为热水进口和冷水出口；

所述烟气处理模块(500)设置有凝水装置(520)，该凝水装置(520)具有用于热交换的烟气通道和冷却水通道，所述冷却水通道的两端分别为冷却水进口和热水出口，所述冷却水进口与所述预干燥装置(200)的冷水出口连接，所述热水出口与所述预干燥装置(200)的热水进口连接；

所述烟气通道还连接有废水处理箱(521)。

4.根据权利要求3所述的一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，其特征在于：所述烟气处理模块(500)还包括除尘装置(510)和尾气处理装置，所述除尘装置(510)的进气口连接所述燃烧烟气出口，所述除尘装置(510)的出气口连接所述凝水装置(520)的烟气通道的热气进口，所述凝水装置(520)的烟气通道的冷气出口连接所述尾气处理装置。

5.根据权利要求4所述的一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，其特征在于：所述预干燥装置(200)的物料通道上还分别设置有热烟气入口和冷烟气出口，所述热烟气入口与所述燃烧烟气出口连通，所述冷烟气出口连接所述除尘装置(510)的进气口。

6.根据权利要求5所述的一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，其特征在于：所述阴燃炉(300)的炉腔(310)内设有用于刮平燃料的转动刮板(320)，所述炉腔(310)底部炉排下方设有所述连续出灰渣装置(330)；

所述连续出灰渣装置(330)包括可移动式排渣刮板(331)和往复驱动装置(332)，所述往复驱动装置(332)带动所述可移动式排渣刮板(331)在所述炉腔(310)底部与所述灰渣进口之间往复运动，以使所述炉腔(310)的灰渣被排入所述灰渣进口。

7.根据权利要求6所述的一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，其特征在于：所述炉腔(310)正下方设置有鼓风室(340)，该鼓风室(340)上方开口，该鼓风室(340)上支撑有所述可移动式排渣刮板(331)，该鼓风室(340)设置有用于通入空气的鼓风机(350)；

在所述鼓风室(340)上端，所述可移动式排渣刮板(331)下方位置设有用于分配空气的布风介质层。

8.根据权利要求7所述的一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，其特征在于：所述出渣模块(400)包括卸料室(410)和出渣装置(420)，所述卸料室(410)绕设在所述鼓风室(340)外，所述卸料室(410)上端开口，以形成所述灰渣进口；

所述卸料室(410)内的灰渣经所述出渣装置(420)排出。

9.根据权利要求7所述的一种高含水率固废快速连续自维持阴燃处理系统，其特征在于：所述炉腔(310)内设置有温度检测器、氧气浓度传感器和燃料检测传感器，所述温度检测器用于检测燃烧温度，所述氧气浓度传感器用于检测所述炉腔(310)内的氧气浓度，所述燃料检测传感器用于检测所述炉腔(310)内燃料的高度。

10.一种阴燃处理方法，基于如权利要求9所述的阴燃处理系统，其特征在于处理过程为：在所述上料模块(100)内，待处理含水物料与不可燃介质均匀混合，形成多孔状态，然后进入所述预干燥装置(200)，经预干燥的预干物料经所述预干料出口进入所述炉腔(310)，填料完成后点火引燃燃料，同时由所述鼓风室(340)通入空气；

在阴燃过程中，根据所述氧气浓度传感器检测到的氧气浓度调整所述鼓风室(340)的送风量；

待底层的物料阴燃完成后，开始启动所述连续出灰渣装置(330)以将灰烬持续送入所述出渣模块(400)并排出，同时，根据所述燃料检测传感器检测到的燃料高度，间歇向所述炉腔(310)补充燃料；

所述阴燃炉(300)排出的烟气直接或经所述物料通道送入所述烟气处理模块(500)，并启动所述凝水装置(520)与所述预干燥装置(200)之间的水循环；

从所述凝水装置(520)的烟气通道排出的气体送入所述尾气处理装置进行后处理；

在所述凝水装置(520)的烟气通道内产生的冷凝水送入所述废水处理箱(521)进行处理。

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