CN116717793B - 一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统 - Google Patents

一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统

Info

Publication number
CN116717793B
CN116717793B CN202310568185.5A CN202310568185A CN116717793B CN 116717793 B CN116717793 B CN 116717793B CN 202310568185 A CN202310568185 A CN 202310568185A CN 116717793 B CN116717793 B CN 116717793B
Authority
CN
China
Prior art keywords
smoldering
flue gas
waste heat
temperature
sand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310568185.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116717793A (zh
Inventor
张继瑞
孙中豪
乔瑜
屈志强
张茂龙
黄经春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Beijing Huaneng Changjiang Environmental Protection Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Beijing Huaneng Changjiang Environmental Protection Technology Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology, Beijing Huaneng Changjiang Environmental Protection Technology Research Institute Co Ltd filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN202310568185.5A priority Critical patent/CN116717793B/zh
Publication of CN116717793A publication Critical patent/CN116717793A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116717793B publication Critical patent/CN116717793B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/66Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter
    • B01D46/80Chemical processes for the removal of the retained particles, e.g. by burning
    • B01D46/84Chemical processes for the removal of the retained particles, e.g. by burning by heating only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/04Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being hot slag, hot residues, or heated blocks, e.g. iron blocks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/24Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a vertical, substantially cylindrical, combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44Details; Accessories
    • F23G5/46Recuperation of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J1/00Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • F23J15/025Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow using filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/04Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00Auxiliary systems, arrangements, or devices
    • F28B9/08Auxiliary systems, arrangements, or devices for collecting and removing condensate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

本发明属于固废处置技术领域,公开了一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统,包括阴燃处置模块、烟气余热利用模块和砂灰余热利用模块,其中,阴燃处置模块包括阴燃炉(1),布置有烟气出口管路和排渣口,分别用于输出阴燃反应产生的烟气和砂灰;烟气余热利用模块用于回收烟气的余热,并将余热回收后的烟气输出至可拆卸式活性炭组件;砂灰余热利用模块用于回收砂灰的余热。本发明将阴燃处置系统划分为不同模块并通过各模块之间的配合工作关系,将阴燃技术与余热利用技术耦合,能够充分回收阴燃处置后赋存于阴燃产物中的热量并利用一部分余热实现烟气净化。

Description

一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统
技术领域
本发明属于固废处置技术领域,更具体地,涉及一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统。
背景技术
随着经济的发展,城市生活垃圾中市政污泥和厨余垃圾产量逐年增加,这类有机废弃物含水率较高、处置难度较大,如市政污泥含水率高达80%以上,餐厨垃圾含水率普遍在70-80%。对于该类高含水有机废弃物而言,其处置方法主要有直接填埋、发酵堆肥和热处理三种。直接填埋技术因其有机物和渗滤液对土壤的污染,已被逐步废止;发酵堆肥技术处置该类固废存在处置周期长、减容率低等弊端。热处理方式中焚烧技术最为成熟、应用最为广泛。但用焚烧法处置该类有机固废时往往需要进行干化和高热值燃料掺混等预处理,处置成本相对较高。
阴燃是一种新型有机固废处置技术。通过与蓄热多孔介质材料掺混,高含水率有机固废得以实现低温无焰燃烧处置。相较于传统焚烧技术,该处置过程无需进行持续地热量输入或燃料的添加,极大的降低了工艺能耗。具有综合成本低和操作工艺简单等优势。
然而,现有的阴燃处置工艺中对于处置后阴燃产物和掺混介质材料的余热未能实现有效回收利用,仅有专利CN115355512A一种自维持阴燃处理系统,将烟气热量用于物料预干燥,实现了烟气余热利用。当前就阴燃处置后固体排放物的余热利用问题未有相关论述。并且,当前余热回收技术多采用烘干低温物料或加热工业用水的方式进行,能量转化的品质较低。同时由于阴燃烟气中含有较高浓度的挥发性有机物(VOCs),现有的阴燃处置系统尾气净化装置,多采用点火引燃法或吸附剂喷射吸收法。长期运行时存在着能耗高和吸附剂用量大等缺陷。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明的目的在于提供一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统,其中通过对系统中各模块的组成及它们的配合工作关系进行改进,利用各模块以及各模块内各个组件的整体配合,将阴燃技术与余热利用技术耦合,能够充分回收阴燃处置后赋存于阴燃产物中的热量并利用一部分余热实现烟气净化。本发明将灰渣余热用于吸收式制冷和烟气的净化过程,使得灰渣余热转化为更高品质的能量,灰渣余热利用价值得到进一步提升。
为实现上述目的,按照本发明提供了一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统,其特征在于,包括阴燃处置模块、烟气余热利用模块和砂灰余热利用模块,其中,
所述阴燃处置模块包括阴燃炉(1),该阴燃炉(1)用于容纳多孔介质与待处置有机固废的混合基质,并实现有机固废自维持阴燃反应;该阴燃炉(1)的上方布置有烟气出口管路,用于输出阴燃反应产生的烟气;下方布置有排渣口,用于输出阴燃反应产生的砂灰;
所述烟气余热利用模块与所述烟气出口管路相连,用于回收所述阴燃炉(1)输出的烟气的余热,并将余热回收后的烟气输出至可拆卸式活性炭组件,以吸附VOCs、净化烟气;
所述砂灰余热利用模块与所述排渣口相连,用于回收所述阴燃炉(1)输出的砂灰的余热。
作为本发明的进一步优选,所述砂灰余热利用模块包括吸收式制冷装置、空气预热装置中的至少一者;其中,
所述吸收式制冷装置包括蒸汽发生器,所述阴燃炉(1)输出的砂灰能够以直接接触的方式通过壁面导热向蒸汽发生器供热,利用砂灰余热;
所述空气预热装置包括空气传输管路,所述空气传输管路用于向所述阴燃炉(1)输送空气;所述阴燃炉(1)输出的砂灰能够利用空气传输管路外壁以直接接触的方式向空气传输管路供热,从而预热空气,利用砂灰余热。
作为本发明的进一步优选,所述空气预热装置还包括活性炭再生组件,用于容纳所述可拆卸式活性炭组件;吸附VOCs后的可拆卸式活性炭组件能够通过预热空气的吹扫实现循环再生;含有VOCs的空气则再次进入阴燃炉(1)进行反应。
作为本发明的进一步优选,蒸汽发生器壁面呈漏斗状;由所述阴燃炉(1)输出的砂灰能够呈两侧倾斜对称的方式通过自身重力作用输运至蒸汽发生器壁面,与蒸汽发生器壁面进行接触换热。
作为本发明的进一步优选,所述砂灰余热利用模块包括高温砂灰进料口(91)和低温排渣口(92),所述高温砂灰进口与所述阴燃炉(1)的排渣口相连,用于引入所述阴燃炉(1)输出的砂灰;
所述低温排渣口(92)则用于排出余热利用后的砂灰;
优选的,所述高温砂灰进料口(91)设置在两侧顶部;
所述低温排渣口(92)设置在最底部。
作为本发明的进一步优选,所述阴燃炉(1)输出的砂灰的温度为100-200℃;
余热利用后的砂灰的温度不超过90℃;
预热后空气的温度为80-90℃。
作为本发明的进一步优选,所述吸收式制冷装置蒸汽发生器中的工质对选自水——溴化锂工质对、水——氯化锂工质对、水——氯化钙工质对。
作为本发明的进一步优选,所述烟气余热利用模块包括冷凝换热管(2)和循环水池(4),其中,所述循环水池(4)用于向所述冷凝换热管(2)提供循环水;所述冷凝换热管(2)分别设置有循环水流道和烟气流道;阴燃反应产生的烟气通过所述冷凝换热管(2)中的烟气流道与循环水之间进行换热,得到低温烟气;
优选的,换热过程中,烟气冷凝产生的液态冷凝物能够通过冷凝液收集池(5)收集,所述冷凝液收集池(5)位于所述冷凝换热管(2)的下方,与所述烟气流道相连。
作为本发明的进一步优选,所述循环水池(4)还与热泵相连,所述循环水池(4)中的水通过热泵升温至预设温度,从而输送至城市供热管网;
优选的,阴燃反应产生的烟气通过所述冷凝换热管(2)中的烟气流道与循环水之间进行换热,换热后相应得到的循环水的温度为40-50℃;得到的低温烟气的温度为50-60℃;
通过热泵将循环水进一步升温至预设温度,更优选是升温至85-95℃。
作为本发明的进一步优选,所述阴燃炉(1)的上部还设置有进料口(8),用于向所述阴燃炉(1)中持续输入多孔介质与待处置有机固废的混合基质;
所述阴燃炉(1)的外表面,所述烟气余热利用模块中的所述冷凝换热管(2)的外壁,所述砂灰余热利用模块的外壁,均包覆有保温隔热材料。
通过本发明所构思的以上技术方案,与现有技术相比,本发明利用阴燃处置模块、烟气余热利用模块和砂灰余热利用模块的配合设计,在实现有机固废低能耗处置的同时对阴燃产物的余热充分回收利用,尤其可以将烟气中的热量进行回收用于城市供热管网,将砂灰中的热量用于吸收式制冷或预热空气。当利用砂灰中的热量来预热空气时,通过在空气预热管路出口处布置已吸附饱和的活性炭组件,这使得使吸附饱和的活性炭组件在预热后空气的对流换热和吹扫作用下得以可再生、实现重复利用,再生后的活性炭组件可继续置于余热利用后的烟气出口端发挥功效。上述设计在实现阴燃尾气的净化处理功能的基础上,大大降低阴燃处置系统烟气净化部件的占地面积、设备投入费用和运营成本。
阴燃反应可将待处置废弃物转化为砂灰混合物和烟气。不同于燃煤锅炉,大部分热量用于与管壁换热和被烟气带走,产生的灰分质量相对少、温度低、余热利用价值不高;而在自维持阴燃处置过程中,由于与待处置废弃物混合的多孔介质(如,石英砂等)质量占比高、蓄热能力强、排渣温度高,因此具有极高的余热利用价值。在阴燃炉中,待处置废弃物通过氧化反应转化为高温高水分阴燃烟气和高温砂灰;高温砂灰即阴燃反应后从阴燃炉底部排出的高温石英砂和阴燃灰分混合物。阴燃炉输出的高温高水分烟气中的余热通过循环冷却水得以实现充分回收。上述高水分烟气冷凝后,冷凝的阴燃废液可实现集中回收处置,吸收余热的循环冷却水通过热泵装置可实现再次升温,二次升温的循环水可用于城市供暖系统。冷却后的烟气温度降至常温,约25℃,冷却后的烟气中水分较低。通过活性炭吸附组件可实现烟气中污染性气体的脱除。活性炭组件吸附污染物达到饱和后,可拆卸更换新活性炭组件。
本发明中对于高温砂灰的余热利用,可分为两个方面,既可以为吸收式制冷装置的蒸汽发生器供热以制取冷量,又可以为参与阴燃反应的常温空气进行预热,并使吸附在活性炭中的污染性气体热脱附,实现活性炭的循环再生利用(也可根据实际场景中的使用需求将阴燃炉输出的高温砂灰分为两路,分别导入蒸汽发生器和空气预热管路,同时实现上述2个功能)。吸附饱和的活性炭可安装在热空气管道之后,布风器之前,如此,挥发性有机物(VOCs)等污染性气体从活性炭中脱附后,被空气吹扫至阴燃炉中高温氧化。
本发明尤其可利用吸收式制冷装置实现砂灰余热的利用,不同于利用余热烘干低温物料或加热工业用水这些能量转化品质较低的余热回收方式,本发明通过吸收式制冷装置能够向外提供冷源,能量转化品质更高,更能节省能耗。
具体说来,本发明能够取得以下有益效果:
1.考虑到阴燃产生的高温砂灰的温度在100-200℃之间,产生的高温烟气的温度约为80℃,本发明依据温度对口、梯级利用的原则,充分地回收了赋存于烟气和炉渣中的余热。进一步提高了阴燃系统中热量的利用率,使得阴燃处置工艺得以生产多样化的“热产品”。
2.利用本发明系统,尤其可以将烟气冷凝处理后再排放,烟气中的水分和易冷凝有机物得以实现富集,这为后续阴燃废液的进一步净化处置提供便利,同时避免了呋喃、芳香环有机物等组分在空气中形成有机气溶胶,降低了阴燃烟气对空气的污染性。
3.本发明尤其可采用呈漏斗状的蒸汽发生器壁面设计,高温砂灰换热区域采用两侧倾斜对称的布置方式,且在底部设孔。这一设计有利于砂灰的引入和排出并增大了固体颗粒和壁面的换热面积,减少了螺旋排渣机等动力传输设备的能耗。
4.本发明通过将余热利用技术与吸附饱和的活性炭热脱附过程耦合,使得活性炭组件可以循环再生,实现了烟气中VOCs等污染物的富集、易位、催化氧化等过程,节省了烟气净化设备所需的空间,降低了烟气净化所需成本。
5.阴燃烟气中VOCs、CO等污染物一直是制约该技术大面积推广的瓶颈问题,现有学者多采用烟气再循环和布置一次性活性炭组件的方式来净化烟气,但上述方式存在管路布置复杂和处置成本高的缺陷。而本发明尤其可通过设计包括空气预热装置在内的砂灰余热利用模块,并通过在空气预热装置进行活性炭再生过程,能够利用产物余热来实现活性炭组件的再生,具有结构简单、烟气净化成本低等技术优势。
本发明中余热利用技术的核心在于对于阴燃反应产生的废烟气、废砂灰中的低品位热能进行回收利用,根据输出烟气和砂灰的温度,采用合适的、温度对口的余热利用方式。根据实验室规模的阴燃实验和中式规模的阴燃实验数据可知,排放的阴燃砂灰温度一般在100-200℃、离开阴燃反应炉的高含水阴燃烟气温度一般在90℃左右。在阴燃实验中,冷凝烟气的循环冷却水温度一般可达到40-50℃,该温度下的水尚不能有较好的热利用方式,而热泵技术仅需花费少量的功耗就能将使高温热源、获得较多的热量,本发明通过整合热泵技术,可将循环冷却水以低成本的方式升温至90℃左右,使其得以用于城市供暖。由于排放砂灰温度一般在100-200℃,本发明将其以壁面换热的方式进行热利用,最高可使被加热工质温度达到90℃左右。就用热端口而言,吸收式制冷装置往往仅需75℃以上的热水为蒸汽发生器供热便可实现正常工作,活性炭的热脱附温度也恰好在80-90℃之间,因此本发明在砂灰余热利用模块布置吸收式制冷方式中的蒸汽发生器和预热空气-活性炭热脱附两类工作单元,一方面,能够通过砂灰余热获取冷源这一具有高利用价值的产品;另一方面,以活性炭作为中间载体,通过自身余热来净化烟气具有较高的经济效应。
综上,本发明利用各个模块的整体配合,能够有效利用阴燃反应的余热,并能够提高阴燃反应的环保性;例如,利用烟气余热利用模块,通过冷凝烟气换热和热泵技术将循环水温度提升至90℃左右,并将其用于城市供暖;冷却后的阴燃烟气通过活性炭吸附组件实现烟气净化;砂灰余热可用于预热空气和/或吸收式制冷,预热后的空气通过对流换热和气流吹扫将活性炭组件中VOCs等污染性有机气体吹扫至阴燃炉内,以实现活性炭组件的循环再生。本发明将阴燃处置技术与余热利用技术有机结合,不仅能充分地回收阴燃产物中的余热,还能以较低成本的形式有效降低阴燃烟气中污染性气体的排放。
附图说明
图1是本发明实施例提供的阴燃处置及其产物余热利用联合系统模块及流程示意图。
图2为本发明实施例中烟气余热利用模块的结构示意图。
图3为本发明实施例中砂灰余热利用模块的结构示意图。
图中各附图标记的含义如下:1、阴燃炉;2、冷凝换热管;3、可拆卸式活性炭组件;4、循环水池;5、冷凝液收集池;6、热泵装置;7、城市供热管网;8、进料口;9、砂灰换热装置;91高温砂灰进料口;92、低温排渣口;93、固定基座;94、吸收式制冷蒸发器;941、制冷剂;942、制冷剂蒸汽管道;943、工质对溶液管路;944、循环泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示,基于本发明,得到的有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统主要包括阴燃处置模块、烟气余热利用模块、砂灰换热模块,其中:
如图2所示,与现有技术中的阴燃装置相似,阴燃炉1可以主要由不锈钢反应器和反应器底部的加热部件和布风部件所构成,反应器可以下方呈圆柱状,上方呈现锥形。
进一步的,反应器下方布置有排渣孔,排渣孔受阀门的控制实现开关的切换。排渣孔与高温砂灰换热器9直接相连。阴燃炉1的反应器上方布置有烟气出口管路和进料孔8。反应器烟气出口管路末端与烟气余热利用模块中的冷凝组件进口端相连。进料孔例如可为阴燃炉间歇式地补充含有机固废的混合基质。
烟气余热利用模块安装在烟气出口端,用于实现烟气的冷凝、净化和烟气热量的回收和转移。该模块可以主要由冷凝管2、冷凝液收集池5、可拆卸式活性炭吸附组件3、循环冷却水箱4、热泵6所构成,并可以与供热管网7相连。
高温砂灰换热器9可以主要由吸收式制冷和预热空气两个工作单元构成(也可根据实际需要仅保留一个工作单元,不启用或不设立另外一个工作单元),该模块可安装在阴燃炉排渣孔下方,如图3所示,低温排渣口92与换热器高温砂灰入口91之间的管路填充满高温换热介质——砂灰混合物。高温灰渣入口91可设置在换热器两侧顶部,便于高温灰渣进入反应器;低温排渣口92可设置在换热器最底部,用于将低温砂灰排出。
进一步的,吸收式制冷装置的蒸汽发生器94布置在高温砂灰上方,可以呈倾斜对称的形式布局。当砂灰余热利用模块设有空气预热组件时,空气预热组件与阴燃炉布风组件之间可进一步连接有废活性炭再生管路。废活性炭再生管路可以与上述两端通过螺纹进行可拆卸式密封连接。
如图3所示,在砂灰余热利用模块中,砂灰颗粒可以以批次进入的形式与空气和蒸汽发生器进行接触换热。在具体使用时,可以先打开换热器进料口91并关闭底部低温排渣口92,高温砂灰颗粒得以通过重力作用慢慢填充满整个换热装置,换热一段时间后,根据换热器热电偶组示数均值,砂灰混合物温度降至预设温度(如,60℃;一般不超过90℃)后,可关闭换热器进料口91、并打开底部低温排渣口92,排出低温灰渣。将换热器内砂灰排空后,再次重复上述操作,以此实现砂灰批次换热和对空气和蒸汽发生器实现半连续式供热。另外,图3中仅展示了吸收式制冷装置的蒸汽发生器及其前后连接相关管路部分,其他吸收式制冷装置的组件可参考现有技术设置,设置例如吸收器、冷凝器、循环泵、节流阀等。
本发明的工作原理及其操作过程如下:
首先,通过进料孔将固体废物与惰性固体介质混合形成的多孔混合基质送入阴燃炉内,然后打开加热部件给物料升温加热,当最下方的温度传感器检测达到预设温度,例如300℃时,停止加热并开始通入空气。随着阴燃反应的进行,烟气通过排烟管道进入冷凝器内,底层物料反应完全并降至100-200℃时,可通过排渣孔将颗粒状砂灰引流至砂灰余热回收模块。
阴燃处置过程中,常温循环水在冷却管路中与烟气进行多次换热,形成次高温循环水,此时水温约40-50℃,将次高温循环水通过热泵装置进一步升温至90℃左右。烟气通过降温冷凝后,冷凝废液引流至冷凝液收集池5中进行集中净化处理,冷凝后的低温干燥烟气直接进入活性炭吸附床层内,烟气中的VOCs等污染性气体实现脱除。经过一段时间后,吸附至饱和的活性炭床层部件可进行拆卸更新。冷凝液收集池5设置在冷凝换热管2的下方,冷凝液通过重力作用和引流管路汇集至冷凝液收集池5。
本实施例中,从排渣孔排出的高温砂灰可用两方面用途:预热空气和加热吸收式制冷装置的蒸汽发生器。预热后的空气通过对流换热和气流吹扫可实现活性炭中烟气污染物的热脱附,VOCs等污染物在气流的裹挟下送入阴燃炉中,这一过程不仅促进了废活性炭的循环再生,还能促进阴燃炉内的氧化放热过程。将上述过程中热脱附再生的新活性炭取下后置于烟气净化端使用,再将原烟气净化端的吸附饱和的活性炭换上,重复上述热脱附再生过程。
高温砂灰还可通过蒸汽发生器壁面直接接触的方式实现换热,该过程制备的制冷工质941可用于该区域周边的生产和生活所需。换热后的低温砂灰可直接由换热装置底部的低温排沙孔直接排出。
基于本发明,阴燃烟气离开阴燃炉后,直接进入烟气余热利用模块并通过冷凝管实现烟气和循环水之间的充分换热,再将升温后的循环水利用热泵技术实现水温进一步提升,二次升温后的循环水可被运送至城市供热管网中。循环水通过与烟气的换热,水温可升至40-50℃,热泵技术升温后的热水温度可达到85-95℃。冷凝后的烟气温度降低至60℃左右。向蒸汽发生器供热和预热空气的高温砂灰换热前温度约为100-200℃。预热后的空气温度约为80-90℃,当换热器中的砂灰温度降至小于90℃时,可通过换热器底部的低温排渣孔将换热器中的低温砂灰排出,并再引入一批次高温砂灰进行上述换热过程。
冷凝换热后的低温烟气通过可拆卸式活性炭组件进行烟气净化,该可拆卸式活性炭组件入口与冷凝管出口之间相连,两者采用螺纹进行紧固连接。该可拆卸式活性炭组件吸附饱和后,可更换新活性炭组件继续工作。吸附饱和后的活性炭组件以可拆卸的形式布置在预热后的空气管路中,使VOCs等污染性气体受热脱附,实现活性炭组件循环再生。从活性炭中热脱附的污染性有机气体被热空气吹扫至阴燃炉内,在炉内进行高温氧化反应。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统,其特征在于,包括阴燃处置模块、烟气余热利用模块和砂灰余热利用模块,其中,
所述阴燃处置模块包括阴燃炉(1),该阴燃炉(1)用于容纳多孔介质与待处置有机固废的混合基质,并实现有机固废自维持阴燃反应;该阴燃炉(1)的上方布置有烟气出口管路,用于输出阴燃反应产生的烟气;下方布置有排渣口,用于输出阴燃反应产生的砂灰;
所述烟气余热利用模块与所述烟气出口管路相连,用于回收所述阴燃炉(1)输出的烟气的余热,并将余热回收后的烟气输出至可拆卸式活性炭组件,以吸附VOCs、净化烟气;
所述砂灰余热利用模块与所述排渣口相连,用于回收所述阴燃炉(1)输出的砂灰的余热;
所述砂灰余热利用模块包括吸收式制冷装置、空气预热装置中的至少一者;其中,
所述吸收式制冷装置包括蒸汽发生器,所述阴燃炉(1)输出的砂灰能够以直接接触的方式通过壁面导热向蒸汽发生器供热,利用砂灰余热;
所述空气预热装置包括空气传输管路,所述空气传输管路用于向所述阴燃炉(1)输送空气;所述阴燃炉(1)输出的砂灰能够利用空气传输管路外壁以直接接触的方式向空气传输管路供热,从而预热空气,利用砂灰余热;
所述空气预热装置还包括活性炭再生组件,用于容纳所述可拆卸式活性炭组件;吸附VOCs后的可拆卸式活性炭组件能够通过预热空气的吹扫实现循环再生;含有VOCs的空气则再次进入阴燃炉(1)进行反应。
2.如权利要求1所述系统,其特征在于,蒸汽发生器壁面呈漏斗状;由所述阴燃炉(1)输出的砂灰能够呈两侧倾斜对称的方式通过自身重力作用输运至蒸汽发生器壁面,与蒸汽发生器壁面进行接触换热。
3.如权利要求1所述系统,其特征在于,所述砂灰余热利用模块包括高温砂灰进料口(91)和低温排渣口(92),所述高温砂灰进料口(91)与所述阴燃炉(1)的排渣口相连,用于引入所述阴燃炉(1)输出的砂灰;
所述低温排渣口(92)则用于排出余热利用后的砂灰。
4.如权利要求3所述系统,其特征在于,所述高温砂灰进料口(91)设置在两侧顶部;
所述低温排渣口(92)设置在最底部。
5.如权利要求1所述系统,其特征在于,所述阴燃炉(1)输出的砂灰的温度为100-200℃;
余热利用后的砂灰的温度不超过90℃;
预热后空气的温度为80-90℃。
6.如权利要求1所述系统,其特征在于,所述吸收式制冷装置蒸汽发生器中的工质对选自水——溴化锂工质对、水——氯化锂工质对、水——氯化钙工质对。
7.如权利要求1所述系统,其特征在于,所述烟气余热利用模块包括冷凝换热管(2)和循环水池(4),其中,所述循环水池(4)用于向所述冷凝换热管(2)提供循环水;所述冷凝换热管(2)分别设置有循环水流道和烟气流道;阴燃反应产生的烟气通过所述冷凝换热管(2)中的烟气流道与循环水之间进行换热,得到低温烟气。
8.如权利要求7所述系统,其特征在于,换热过程中,烟气冷凝产生的液态冷凝物能够通过冷凝液收集池(5)收集,所述冷凝液收集池(5)位于所述冷凝换热管(2)的下方,与所述烟气流道相连。
9.如权利要求7所述系统,其特征在于,所述循环水池(4)还与热泵相连,所述循环水池(4)中的水通过热泵升温至预设温度,从而输送至城市供热管网。
10.如权利要求9所述系统,其特征在于,阴燃反应产生的烟气通过所述冷凝换热管(2)中的烟气流道与循环水之间进行换热,换热后相应得到的循环水的温度为40-50℃;得到的低温烟气的温度为50-60℃;
通过热泵将循环水进一步升温至预设温度。
11.如权利要求10所述系统,其特征在于,所述通过热泵将循环水进一步升温至预设温度,是升温至85-95℃。
12.如权利要求7所述系统,其特征在于,所述阴燃炉(1)的上部还设置有进料口(8),用于向所述阴燃炉(1)中持续输入多孔介质与待处置有机固废的混合基质;
所述阴燃炉(1)的外表面,所述烟气余热利用模块中的所述冷凝换热管(2)的外壁,所述砂灰余热利用模块的外壁,均包覆有保温隔热材料。
CN202310568185.5A 2023-05-19 2023-05-19 一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统 Active CN116717793B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310568185.5A CN116717793B (zh) 2023-05-19 2023-05-19 一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310568185.5A CN116717793B (zh) 2023-05-19 2023-05-19 一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116717793A CN116717793A (zh) 2023-09-08
CN116717793B true CN116717793B (zh) 2025-09-05

Family

ID=87866951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310568185.5A Active CN116717793B (zh) 2023-05-19 2023-05-19 一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116717793B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118577604B (zh) * 2024-05-10 2025-12-26 华中科技大学 基于气化渣阴燃和有机固废热解的固废处理系统及方法
CN118623320B (zh) * 2024-05-10 2024-11-15 常州厚发环保科技有限公司 铜污泥阴燃热能回收装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102997246A (zh) * 2011-09-14 2013-03-27 邢献军 一种垃圾高温焚烧装置
CN113251421A (zh) * 2021-06-15 2021-08-13 山东理工大学 生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法
CN114046506A (zh) * 2021-12-09 2022-02-15 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种烟气炉渣热量回收的垃圾焚烧余热利用装置及方法
CN115013817A (zh) * 2022-05-30 2022-09-06 华中科技大学 一种半连续卧式自维持阴燃反应装置及方法
CN115355511A (zh) * 2022-07-04 2022-11-18 重庆科技学院 高含水率固废连续自维持阴燃处理装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9168409B2 (en) * 2011-05-10 2015-10-27 Chevron U.S.A. Inc. Thermal treatment of a contaminated volume of material
KR20130004697U (ko) * 2012-01-26 2013-08-05 변윤정 유기폐기물 저온 열분해 처리기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102997246A (zh) * 2011-09-14 2013-03-27 邢献军 一种垃圾高温焚烧装置
CN113251421A (zh) * 2021-06-15 2021-08-13 山东理工大学 生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法
CN114046506A (zh) * 2021-12-09 2022-02-15 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种烟气炉渣热量回收的垃圾焚烧余热利用装置及方法
CN115013817A (zh) * 2022-05-30 2022-09-06 华中科技大学 一种半连续卧式自维持阴燃反应装置及方法
CN115355511A (zh) * 2022-07-04 2022-11-18 重庆科技学院 高含水率固废连续自维持阴燃处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN116717793A (zh) 2023-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101126035B (zh) 一种酚水封闭运行高转化率煤气化生产工艺
CN116717793B (zh) 一种有机固废自维持阴燃与余热利用联合系统
CN106622121A (zh) 一种低能耗饱和活性炭再生系统及其方法
CN112658023B (zh) 一种热风循环式间接热脱附土壤修复系统及其方法
CN108913175A (zh) 一种基于废弃生物质催化热解产物处理有机废水的联合循环系统及其使用方法
CN204702642U (zh) 一种连续式污泥热分解装置
CN104560072B (zh) 有机废弃物热解系统和热解方法
CN104986934A (zh) 一种连续式污泥热分解方法和装置
CN205235984U (zh) 一种低能耗饱和活性炭再生系统
CN105737162A (zh) 基于过程解耦和洗气燃烧的生活垃圾低温热解系统及方法
CN105316014A (zh) 热解生物质的方法和系统
CN209229743U (zh) 垃圾热解气化炉及垃圾处理系统
CN106824094A (zh) 一种利用改性煤矸石脱除电厂烟气co2的系统及其实施方法
CN111059541A (zh) 油气直燃加热垃圾多级热解系统及垃圾热解处理方法
CN101508902A (zh) 生物质燃料循环气化装置及其方法
CN108786370A (zh) 焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法及装置
CN110594755A (zh) 一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统
CN107477602B (zh) 一种小型生活垃圾热解气化烟气余热梯级利用系统
KR102857623B1 (ko) 열매체의 순환을 이용한 축분 바이오차 제조 장치 및 방법
CN113120906B (zh) 局部钙循环耦合废弃物处置的水泥生产碳捕集装置及工艺
CN120521214A (zh) 一种基于多种热源场景下用于固废处置及再生利用的工艺方法
CN209685556U (zh) 一种有机污泥资源化利用综合处理系统
CN113509920A (zh) 一种高温热再生活性炭的处理装置
CN107298517A (zh) 一种高效节能污泥资源化利用工艺和系统
CN216093709U (zh) 一种高温热再生活性炭的处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant