CN115477960A - 一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质气化协同处置有机固废的处理工艺，涉及生物质气化技术和有机固废处理领域，将需处理的有机固体废弃物按照热值从高到低分为第一热值类有机固废、第二热值类有机固废和第三热值类有机固废；对需处理的有机固体废弃物和生物质进行混合、破碎、搅拌处理，形成有机固废复合生物质原料；经过预处理的有机固废复合生物质原料产生可燃气后并分离水洗获得纯净可燃气；以及燃烧制蒸汽和尾气处理。本发明利用生物质气化技术处置有机固废，实现有机危废“无害化、资源化、减量化”处置的目标。

Description

一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺

技术领域

本发明涉及生物质气化技术和有机固废处理领域，具体涉及一种生物质气化协同处置有机固废的处理工艺。

背景技术

生物质气化是利用空气中的氧气或含氧物作气化剂，在高温条件下将生物质燃料中的可燃部分转化为可燃气(主要是氢气、一氧化碳和甲烷)的热化学反应生物质气化技术对处理大量的农作物废弃物、城市绿化垃圾，减轻环境污染、提高人民生活水平等多方面都发挥着积极的作用。

随着社会的高速发展，工业产品日趋复杂，产生大量不同种类的固废，其中有机固废占比50％以上；目前，固废的处置方式主要包括物化处理、填埋、水泥炉窑协同处置、焚烧等，全国有机固废处置量缺口很大，急需研发新的处置方式和加大原有处置方式的处理量，实现有机固废的“无害化、资源化、减量化”。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种生物质气化协同处置有机固的处理工艺，利用生物质气化技术处置有机固废，实现有机危废“无害化、资源化、减量化”处置的目标。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺，其包括以下步骤：

将需处理的有机固体废弃物按照热值从高到低分为第一热值类有机固废、第二热值类有机固废和第三热值类有机固废；

物料预处理：对需处理的有机固体废弃物和生物质进行充分混合、破碎、搅拌，形成有机固废复合生物质原料；

气化提纯：有机固废复合生物质原料经过生物质气化装置产生可燃气后，进行分离水洗获得纯净可燃气；

可燃气燃烧制蒸汽：点燃纯净可燃气，加热蒸汽锅炉中的水产生蒸汽，蒸汽可供用户使用；

烟气处理：经过燃烧产生的烟气经过处理后达到国家相关排放标准。

如上所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，进一步地，所述第一热值类有机固废的热值≥7000kcal/kg；所述第二热值类有机固废的热值介于4000～7000kcal/kg之间，所述第三热值类有机固废的热值≤4000kcal/kg。

如上所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，进一步地，所述生物质和所述有机固体废弃物的混合比例要根据热值和形态而定，破碎后的物料平均直径≤10cm。

如上所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，进一步地，所述有机固废复合生物质原料通过输送装置送入生物质气化装置内，原料输送装置包括液压式和螺旋式，液压式用于输送流动性较差的原料，螺旋式用于输送流动性较好的原料，在生物质气化装置内产生可燃气，可燃气经过旋风分离器、水洗装置，最终产生纯净可燃气，其中，所述输送装置采用密闭、负压输送；所述生物质气化装置采用立式上吸式汽化炉，气化剂采用空气换热器后的热空气，以减少工艺能耗；所述水洗装置的水循环使用，水中含有大量焦油等可燃物质，定期送入生物质气化装置内燃烧处理，保证系统污水不外排。

如上所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，进一步地，纯净可燃气通过管道输送到蒸汽锅炉，点火装置点燃纯净可燃气，加热蒸汽锅炉中的水产生蒸汽，蒸汽可供用户使用，其中，所述蒸汽锅炉的大小，需根据前段生物质气化装置的处理量和原料的热值而定，助燃空气采用空气换热器后的热空气，达到系统能量利用最大化；所述蒸汽锅炉产生的蒸汽可供居民生活和工业生产使用。

如上所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，进一步地，燃烧产生的烟气，经过空气换热器、脱酸塔、吸收塔、除尘器，最终达标排放，在线检测实现实时监控，其中，所述空气换热器采用气-气换热，换热出来的热空气供给生物质气化装置作为气化剂、以及给蒸汽锅炉作为助燃剂；所述脱酸塔采用立式脱酸塔，配用氢氧化钠和氢氧化钙作为碱液；所述吸收塔采用立式吸收塔，内部布置两层不同颗粒大小的活性炭；所述除尘器采用布袋除尘器或静电除尘器，根据现场情况选定；所述烟囱高度要满足国家相关规定，排放的烟气安装在线监控系统。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明对物料依次进行预处理、气化提纯可燃气、燃烧制蒸汽、烟气处理，能够实现生物质和有机固废的高效处理，实现有机固废的“无害化。资源化、减量化”，采用的烟气处理工艺，大大降低了烟气中污染物的含量，保证烟气达标排放，减少烟气污染，实现生物质和有机固废的高效转化，节省不可再生能源的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本发明一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺中S1物料预处理模块。

图2为本发明一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺中S2气化提纯可燃气和S3燃烧制蒸汽模块。

图3为本发明一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺中S4烟气处理模块。

图4为本发明一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺的流程图。

图5为本发明的生物质气化装置内发生氧化还原反应的化学反应式。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参见图1至图5，图1为本发明一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺中S1物料预处理模块。图2为本发明一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺中S2气化提纯可燃气和S3燃烧制蒸汽模块。图3为本发明一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺中S4烟气处理模块。图4为本发明一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺的流程图。图5为本发明的生物质气化装置内发生氧化还原反应的反应式。

本发明的处理工艺包括：S1、物料预处理模块，S2、气化提纯可燃气模块，S3、燃烧制蒸汽模块，S4、烟气处理模块。

参见图1，S1物料预处理模块，对生物质和有机固废进行混合，通过破碎机将两种原料破碎，然后利用搅拌机将破碎后的物料搅拌均匀，形成有机固废复合生物质原料，作为后续生物质气化装置的原料。

参见图2，S2气化提纯可燃气和S3燃烧制蒸汽模块，将S1的有机固废复合生物质原料，通过密闭输送装置，输送到生物质气化装置内，空气换热器出来的热空气作为气化剂，生物质气化装置内部从上至下，依次为干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层，有机固废复合生物质原料在气化剂的作用下发生氧化、还原反应(参见图5)，气化温度控制在700-900℃之间，最终生成可燃气体，可燃气中含有部分杂质，通过旋风分离器分析和水洗装置洗涤，得到纯净可燃气；纯净可燃气通入蒸汽锅炉，配合点火装置和热空气，加热蒸汽锅炉，产生蒸汽，供居民和工业使用。

参加图3，S4烟气处理模块，将S3燃烧产生的烟气，依次通入空气换热器中换热，脱酸塔中去除酸性物质，吸收塔中吸附重金属和二噁英，除尘器中去除颗粒物，最终通过烟囱，实现烟气达标排放，烟囱设置烟气在线监控，保证烟气实时达标排放；

参见图4，本发明提供的一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺，对物料依次进行预处理、上料、气化、提纯、燃烧制汽，并对产生烟气进行烟气处理，能够实现生物质和有机固废的有效处理，提高固废资源化利用率。

在S1物料预处理模块中，不同有机固废的热值差异明显，保证混合后的有机固废复合生物质原料的热值在4000～7000kcal/kg范围内，进而确定生物质与有机固废的混合比例；生物质和有机固废破碎后的物料平均直径≤10cm。

在S2气化提纯可燃气中，旋风分离器分离出来的飞灰与生物质气化装置气化产生的灰渣一起处理；水洗装置使用的水，需要循环使用，水中含有大量焦油等可燃物质，水洗后的污水，定期送入生物质气化装置内燃烧处理，保证系统污水不外排。

在S4烟气处理模块中，空气换热器产生的热空气作为气化装置的气化剂和蒸汽锅炉的助燃剂，可提高工艺的能量利用率，较少能量损失；脱酸塔中的碱液可使用氢氧化钠或氢氧化钙溶液，保证脱酸率≥95％；吸收塔中使用活性炭吸附烟气中的重金属和二噁英，定期更换活性炭，保证去除率≥98％；最终排放的烟气符合国家排放标准中的限值。

为了保证工艺系统的连续稳定运行，同事便于维修维护，气化装置设有整体温压监测系统，排渣系统、高温防爆泄压装置。其中的整体温压监测系统由现场一次仪表(温度、压力、流量)、数据采集模块、总线及上位机等组成，可实现就地显示、远程屏幕显示功能，并设有超温、超压、超流量报警，为系统的连续稳定运行提供保证。

具体的，在S2气化提纯可燃气中，检测生物质气化装置中的温度和压力，在检测到的温度和压力超出预定范围时，通过调节送风和进料量，实现不同物料的最佳气化效率。

上料系统由斗提机、螺旋进料器、阻断阀组成，设备保证密封，避免高温燃气的泄漏。

为了进一步优化上述的技术方案，在除尘器后还包括∶对烟气中的有害物质进行在线监测。可以在烟囱上设置烟气监测系统，实时监测向大气中排放的废气成分，当有指标超限时，发出警示，以便操作人员及时修正各处理工艺，比如增加脱酸处理中NaOH溶液的用量，吸收处理中活性炭的用量，提高除尘处理时的除尘能力。

综上所述，本发明实施例提供了一种生物质气化协同处置有机固废的处理工艺，对物料依次进行预处理、上料、气化提纯可燃气和燃烧制汽，并对产生烟气进行烟气处理。整体运作环境为还原氛围、可有效抑制NOx的产生，整体床内物料扰动性强，整体产气量和产气率稳定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本发明与目前现有的多种有机固废处理系统设计相比，大大简化了有机固废处理流程，减少了系统设备投入和土地占用面积，以协同方式解决单独处理难以解决的问题，在保证无害化的前提下，最大限度实现了资源化，为解决有机固废处理提供新工艺。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种生物质气化协同处置有机固废处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

将需处理的有机固体废弃物按照热值从高到低分为第一热值类有机固废、第二热值类有机固废和第三热值类有机固废；

物料预处理：对需处理的有机固体废弃物和生物质进行混合、破碎、搅拌处理，形成有机固废复合生物质原料；

气化提纯：经过预处理的有机固废复合生物质原料产生可燃气后并分离水洗获得纯净可燃气；

燃烧制蒸汽：点燃纯净可燃气，加热蒸汽锅炉中的水产生蒸汽，蒸汽可供用户使用；

烟气处理：经过燃烧产生的烟气经过处理后达到标准排放。

根据权利要求1所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，其特征在于，所述第一热值类有机固废的热值≥7000kcal/kg；所述第二热值类有机固废的热值介于4000～7000kcal/kg之间，所述第三热值类有机固废的热值≤4000kcal/kg。

2.根据权利要求1所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，其特征在于，所述生物质和所述有机固体废弃物的混合比例要根据热值和形态而定，破碎后的物料平均直径≤10cm。

3.根据权利要求1所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，其特征在于，所述有机固废复合生物质原料通过输送装置送入生物质气化装置内，在生物质气化装置内产生可燃气，可燃气经过旋风分离器、水洗装置，最终产生纯净可燃气，其中，所述输送装置采用密闭、负压输送；所述生物质气化装置采用立式上吸式汽化炉，气化剂采用空气换热器后的热空气，以减少工艺能耗；所述水洗装置的水循环使用，水中含有大量焦油等可燃物质，定期送入生物质气化装置内燃烧处理，保证系统污水不外排。

4.根据权利要求1所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，其特征在于，纯净可燃气通过管道输送到蒸汽锅炉，点火装置点燃纯净可燃气，加热蒸汽锅炉中的水产生蒸汽，蒸汽可供用户使用，其中，所述蒸汽锅炉的大小，需根据前段生物质气化装置的处理量而定，助燃空气采用空气换热器后的热空气，达到系统能量利用最大化；所述蒸汽锅炉产生的蒸汽可供居民和工业生产使用。

5.根据权利要求1所述的生物质气化协同处置有机固废处理工艺，其特征在于，燃烧产生的烟气，经过空气换热器、脱酸塔、吸收塔、除尘器，最终达标排放，在线检测实现实时监控，其中，所述空气换热器采用气-气换热，换热出来的热空气供给生物质气化装置作为气化剂、以及给蒸汽锅炉作为助燃剂；所述脱酸塔采用立式拖酸塔，配用氢氧化钠和氢氧化钙作为碱液；所述吸收塔采用立式吸收塔，内部布置两层不同颗粒大小的活性炭；所述除尘器采用布袋除尘器或静电除尘器，根据现场情况选定；所述烟囱高度要满足国家相关规定，排放的烟气安装在线监控系统。

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