CN116904242A - 基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及废弃物资源再利用技术领域，具体涉及一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法及系统。系统包括：污泥接料仓；干化系统，用于利用加热蒸汽对含水量不高于第一阈值的污泥进行干化处理，得到干污泥和第一废水；含油污泥收料斗；调质罐，用于对含油污泥进行热化学洗涤；分离模块，用于从热化学洗涤后的含油污泥中分离出固相物质和油相物质；第一管道，用于将加热蒸汽液化后形成的冷凝水送入调质罐中；第二管道，用于将含水量不低于第二阈值的污泥送入含油污泥收料斗中；其中，第二阈值大于第一阈值。采用该系统可实现多种固废联合处置，提高各装置系统间的能量和物料利用率。

Description

基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法及系统

技术领域

本申请涉及废弃物资源再利用技术领域，具体涉及一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法和一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统。

背景技术

锅炉协同处置技术是对锅炉生产系统进行简单改造，协同利用原有的原料、燃料预处理系统，包括干化、破碎、筛分、败存、输送、配料等及污染防治设施如脱硫、脱硝、除尘、除臭及污水处理设施等，就可实现固体废物规模化处理处置功能。例如，在锅炉正常运行的情况下，通过在锅炉燃料中掺烧一定比例的固废可以满足降低污染物排放等要求，同时具有良好的经济效益、环保效益和社会效益，对未来推动多元固废清洁利用具有重要的意义。

而现有技术中，仅能依托燃煤电厂实现单一固废的协同处置，燃煤电厂处置单一固废过程中，亦存在较多缺点。例如，污泥耦合发电过程中，由于干化过程中产生大量废水，废水处理需要专业化处理设施，废水处理成本较高；含油污泥由于来源不同，落地泥、输送油泥和炼厂三泥差异较大，对不同含水率的含油污泥，热水洗过程中需要补充大量水源，同时加热过程中需要的能源也需要单独消耗燃料或电能。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法及系统。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法，所述多元固废处置方法包括：获取有机质固废；针对有机质固废的种类采取对应的处理方法进行处理；其中，所述有机质固废包括污泥和含油污泥；针对污泥的处理方法包括：获取含水量不高于第一阈值的污泥；利用加热蒸汽对获取的污泥进行干化处理，得到干污泥；将干污泥作为燃料送入燃煤锅炉；针对含油污泥的处理方法包括：对含油污泥进行热化学洗涤；从热化学洗涤后的含油污泥中分离出固相物质和油相物质；将分离出的固相物质和油相物质作为燃料送入燃煤锅炉；将加热蒸汽液化后形成的冷凝水混入含油污泥进行热化学洗涤；在对含油污泥进行热化学洗涤前，将含水量不低于第二阈值的污泥混入含油污泥中；其中，第二阈值大于第一阈值。

基于第一方面，在本申请一些实施例中，所述第一阈值为60％，第二阈值为75％。

基于第一方面，在本申请一些实施例中，所述有机质固废还包括农林生物质废料，针对所述农林生物质废料的处理方法包括：将农林生物质废料磨制成预设粒径的颗粒；对颗粒状的农林生物质废料进行气化处理，得到气化气和灰渣；将气化气作为燃料送入燃煤锅炉，将灰渣用作工业综合利用的原料。

第二方面，本申请提供一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统，用于处理有机质固废，所述有机质固废包括污泥和含油污泥，所述系统包括：污泥接料仓，用于暂储污泥；干化系统，用于利用加热蒸汽对含水量不高于第一阈值的污泥进行干化处理，得到干污泥并分离出第一废水；所述干污泥作为燃料被送入燃煤锅炉；含油污泥收料斗，用于暂储含油污泥；调质罐，用于对含油污泥进行热化学洗涤；分离模块，用于从热化学洗涤后的含油污泥中分离出固相物质和油相物质；所述固相物质和油相物质作为燃料被送入燃煤锅炉；第一管道，用于将加热蒸汽液化后形成的冷凝水送入调质罐中；第二管道，用于将含水量不低于第二阈值的污泥送入含油污泥收料斗中；其中，第二阈值大于第一阈值。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述系统还包括：水煤浆燃烧器，用于将油相物质雾化处理后送入燃煤锅炉。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述系统还包括：废水处理模块，用于处理所述第一废水。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述分离模块为三相分离机，所述三相分离机用于将经热化学洗涤后的含油污泥分离成固相物质、油相物质和第二废水；所述系统还包括：第三管道，用于将第二废水运送至废水处理模块；所述废水处理模块还用于处理第二废水。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述系统还包括：第四管道，用于将经废水处理模块处理后的水送至调质罐。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述系统还包括：第五管道，用于将经废水处理模块处理后的水送至污泥接料仓；第六管道，用于将经废水处理模块处理后的水送至含油污泥收料斗。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述有机质固废还包括农林生物质废料，所述系统还包括：农林生物质废料接料仓，用于暂储农林生物质废料；磨制系统，用于将农林生物质废料磨制成预设粒径的颗粒；气化炉，用于对颗粒状的农林生物质废料进行气化处理，得到气化气和灰渣；其中，气化气用于作为燃料被送入燃煤锅炉，灰渣用作工业综合利用的原料。

本申请提供的技术方案至少具备以下有益效果：

1)加热蒸汽经过干化系统换热后形成冷凝水，与含油污泥混合，既能够用于调节调质罐内固液比达到最佳，为热洗化学洗涤过程补充热量，又提高了工艺用水的利用率。

2)通过将含水量较高的污泥与含油污泥混合后进行热化学洗涤，一方面提高含油污泥含水率，利于泵送，另一方面可以降低热洗化学洗涤过程中补水量。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了本申请基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统的结构框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。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的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。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例1

本申请提供一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法，所述多元固废处置方法包括：

S1、获取有机质固废；

S2、针对有机质固废的种类，采取对应的处理方法；

具体的，本实施中以污泥和含油污泥两种有机质固废为例：

针对污泥的处理方法包括：

A1、获取含水量不高于第一阈值的污泥；

A2、利用加热蒸汽对获取的污泥进行干化处理以得到干污泥；

A3、将得到的干污泥作为燃料送入燃煤锅炉；

示例性的，本实施例中第一阈值可设为60％，污泥的含水率越低越方便后续进行干化处理(污泥主要来自市政和工业，其中含油大量的有机质，可燃)。

污泥的干化技术主要有热干化、自然干化、太阳能干化、生物干化和加钙干化等。热干化是目前比较成熟的污泥干化技术，可以分为直接干化、间接干化、直接-间接联合干化等。直接干化是通过向干化设备提供热烟气或热风等干燥热源，使污泥与干燥热源直接接触，使污泥中水分吸热蒸发，污泥外部水分挥发，而内部水分在水分梯度推动力的作用下，从内向外传递，然后在污泥表面释放；间接干化是采用蒸汽或导热油等作为热源通过加热管与污泥间接接触，通过传热使污泥水分在接触表面因受热而蒸发，同时温度梯度推动污泥水分从接触面向空气传递，在污泥表面进行释放。而本申请中主要基于发电厂的燃煤锅炉来协同处置多元固废，为取材方便，以及降低设备改造成本，选择采用蒸汽作为热源，并通过加热管与污泥间接接触。其中，蒸汽可从发电厂的汽轮机的低压缸中直接抽取。

污泥经干化处理后可得到干污泥以及从污泥中分离出的废水(为区别其他废水来源，本实施例中命名为第一废水)。其中干污泥可按照比例作为燃料送入燃煤锅炉与原煤掺烧，第一废水则可送至废水处理模块进行净化。

针对含油污泥的处理方法包括：

B1、对含油污泥进行热化学洗涤；

B2、从热化学洗涤后的含油污泥中分离出固相物质和油相物质；

B3、将分离出固相物质和油相物质作为燃料送入燃煤锅炉燃烧；

具体的，含油污泥为混入原油、各种成品油、渣油等重质油的污泥。

热化学洗涤法是通过热水溶液与化学药剂(破乳剂、强酸碱和表面活性剂等)联合调质含油污泥和油基钻屑，经多次热洗，促使其从泥沙表面脱落，以便后续经静置或离心处理，使油水泥三相分离，回收固相物质和油相物质。本实施中则将分离出固相物质作为燃料送入燃煤锅炉，油相物质通过燃烧器进入锅炉燃烧。示例性的，热化学洗涤法实施过程包括：通过热碱水溶液反复洗涤，再通过气浮或旋流工艺实现固液分离。洗涤温度可控制在70℃左右，液固比2:1，洗涤时间20～30min，根据不同药剂和工艺条件的控制可以将油泥洗至残油率1％、2％或4％以下。

B4、将加热蒸汽液化后形成的冷凝水混入含油污泥进行热化学洗涤；

在对含油污泥进行热化学洗涤过程中需要用到大量的水，期间固液比通常需要达到1:9，因此本实施例中将加热蒸汽液化后形成的冷凝水加入含油污泥，既能够用于调节调质罐内固液比达到最佳，为热洗化学洗涤过程补充热量，又提高了工艺用水的利用率。

B5、在对含油污泥进行热化学洗涤前，将含水量不低于第二阈值的污泥混入含油污泥中，其中第二阈值大于第一阈值。

具体的，本实施例中第二阈值可设为75％，通常含水量在75％及以上的污泥具有较好的流动性，利于泵送。将含水量较高的污泥与含油污泥混合后进行热化学洗涤，一方面提高含油污泥含水率，另一方面可以降低热洗化学洗涤过程中的补水量。

实施例2

进一步的，所述有机质固废还包括农林生物质废料，针对所述农林生物质的处理方法包括：

C1、将农林生物质废料磨制成预设粒径的颗粒；

将农林生物质废料磨制成颗粒后便于后续过程进行气化处理，可提高处理效率。

C2、对颗粒状的农林生物质废料进行气化处理，以得到气化气和灰渣；

C3、将气化气作为燃料送入燃煤锅炉，将灰渣用作工业综合利用的原料。

具体的，本实施例中可通过增加农林生物质气化设备和燃气喷口，即生物质燃料先通过循环流化床气化炉或热解气化炉产生气体燃料，生物质气化是在一定热力学条件下，将生物质固体原料转化为混合气体的热分解方式，气体产物主要包括CO、H₂、CH₄和CO₂。整体可分为4个阶段：1)氧化-放热阶段；2)干燥-吸热阶段；3)气化-吸热阶段；4)热解-吸热阶段。气化后得到燃气，然后将燃气通过燃气喷口喷入锅炉中燃烧，可以避免生物质直燃面临的沾污和腐蚀问题。

实施例3

如图1所示，本实施例提供一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统，用于处理有机质固废，所述有机质固废包括污泥和含油污泥，所述系统包括：污泥接料仓，用于暂储污泥；干化系统，用于利用加热蒸汽对含水量不高于第一阈值的污泥进行干化处理以得到干污泥；所述干污泥作为燃料被送入燃煤锅炉与原煤掺烧；含油污泥收料斗，用于暂储含油污泥；调质罐，用于对含油污泥进行热化学洗涤；分离模块，用于从热化学洗涤后的含油污泥中分离出固相物质和油相物质；所述固相物质和油相物质作为燃料被送入燃煤锅炉；第一管道，用于将加热蒸汽液化后形成的冷凝水送入调质罐中；第二管道，用于将含水量不低于75％的污泥送入含油污泥收料斗中。

进一步的，所述系统还包括：水煤浆燃烧器，用于将油相物质雾化处理后送入燃煤锅炉。本实施例中，将含油污泥热洗后的油相物质送入水煤浆燃烧器，和现有技术中将油相物质直接送至锅炉油枪相比，可以避免油相物质内少量固相物质对油枪的磨损和堵塞，保护现有锅炉设备。同时水煤浆燃烧器尺寸小，结构简单，对锅炉改动小，改造成本低。

进一步的，对含水量不高于第一阈值的污泥进行干化处理，得到污泥中分离出的第一废水；所述系统还包括：废水处理模块，用于处理所述第一废水。

进一步的，所述分离模块为三相分离机，所述三相分离机用于将经热化学洗涤后的含油污泥分离成固相物质、油相物质和第二废水；所述系统还包括：第三管道，用于将第二废水运送至废水处理模块；所述废水处理模块还用于处理第二废水。

进一步的，所述系统还包括：第四管道，用于将经废水处理模块处理后的水送至调质罐。

本实施例中，将经处理后的废水送至调质罐，可帮助调节调质罐内的固液比，以便对含油污泥进行热化学洗涤。优选的，所述第四管道上还设有开关阀，以便按需向调质罐内补水，控制补水量。

进一步的，所述系统还包括：第五管道，用于将经废水处理模块处理后的水送至污泥接料仓；第六管道，用于将经废水处理模块处理后的水送至含油污泥收料斗。由于污泥、油泥通常容易粘附在污泥接料仓或含油污泥收料斗的内壁上，因此需要定期用水清理，此过程中用到的水可从废水处理模块处获取，如此可实现用水循环提高水资源的利用率。优选的，第五管道和第六管道上分别设有开关阀，用以控制管道的开通或关断。用户可自行选择开关阀打开或关断的时机。

进一步的，所述有机质固废还包括农林生物质废料，所述系统还包括：农林生物质接料仓，用于暂储农林生物质废料；磨制系统，用于将农林生物质废料磨制成预设粒径的颗粒；气化炉，用于对颗粒状的农林生物质废料进行气化处理，以得到气化气和灰渣；其中，气化气作为燃料被送入燃煤锅炉，灰渣用作工业综合利用的原料。具体的，农林生物质废料经接料仓接料后，进入磨制系统，磨细后生物质颗粒进入气化炉，气化炉采用固定床气化炉或流化床气化炉，产生的气化气进入锅炉燃烧，气化后产生的灰渣外运工业综合利用。其中，工业综合利用包括用作制砖、水泥窑或公路路基原料等，或令灰渣和石膏等材料混合制成支撑材料，填充采矿塌陷区等。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法，其特征在于，所述多元固废处置方法包括：

获取有机质固废；

针对有机质固废的种类采取对应的处理方法进行处理；其中，所述有机质固废包括污泥和含油污泥；

针对污泥的处理方法包括：

获取含水量不高于第一阈值的污泥；

利用加热蒸汽对获取的污泥进行干化处理，得到干污泥；

将干污泥作为燃料送入燃煤锅炉；

针对含油污泥的处理方法包括：

对含油污泥进行热化学洗涤；

从热化学洗涤后的含油污泥中分离出固相物质和油相物质；

将分离出的固相物质和油相物质作为燃料送入燃煤锅炉；

将加热蒸汽液化后形成的冷凝水混入含油污泥进行热化学洗涤；

在对含油污泥进行热化学洗涤前，将含水量不低于第二阈值的污泥混入含油污泥中；其中，第二阈值大于第一阈值。

2.根据权利要求1所述的基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法，其特征在于，所述第一阈值为60％，第二阈值为75％。

3.根据权利要求1所述的基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置方法，其特征在于，所述有机质固废还包括农林生物质废料，针对所述农林生物质废料的处理方法包括：

将农林生物质废料磨制成预设粒径的颗粒；

对颗粒状的农林生物质废料进行气化处理，得到气化气和灰渣；

将气化气作为燃料送入燃煤锅炉，将灰渣用作工业综合利用的原料。

4.一种基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统，其特征在于，用于处理有机质固废，所述有机质固废包括污泥和含油污泥；所述系统包括：

污泥接料仓，用于暂储污泥；

干化系统，用于利用加热蒸汽对含水量不高于第一阈值的污泥进行干化处理，得到干污泥并分离出第一废水；所述干污泥作为燃料被送入燃煤锅炉；

含油污泥收料斗，用于暂储含油污泥；

调质罐，用于对含油污泥进行热化学洗涤；

分离模块，用于从热化学洗涤后的含油污泥中分离出固相物质和油相物质；所述固相物质和油相物质作为燃料被送入燃煤锅炉；

第一管道，用于将加热蒸汽液化后形成的冷凝水送入调质罐中；

第二管道，用于将含水量不低于第二阈值的污泥送入含油污泥收料斗中；其中，第二阈值大于第一阈值。

5.根据权利要求4所述的基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统，其特征在于，所述系统还包括：

水煤浆燃烧器，用于将油相物质雾化处理后送入燃煤锅炉。

6.根据权利要求4所述的基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统，其特征在于，所述系统还包括：

废水处理模块，用于处理所述第一废水。

7.根据权利要求6所述的基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统，其特征在于，所述分离模块为三相分离机，所述三相分离机用于将经热化学洗涤后的含油污泥分离成固相物质、油相物质和第二废水；

所述系统还包括：

第三管道，用于将第二废水运送至废水处理模块；

所述废水处理模块还用于处理第二废水。

8.根据权利要求7所述的基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统，其特征在于，所述系统还包括：

第四管道，用于将经废水处理模块处理后的水送至调质罐。

9.根据权利要求7所述的基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统，其特征在于，所述系统还包括：

第五管道，用于将经废水处理模块处理后的水送至污泥接料仓；

第六管道，用于将经废水处理模块处理后的水送至含油污泥收料斗。

10.根据权利要求4所述的基于燃煤锅炉协同处置的多元固废处置系统，其特征在于，所述有机质固废还包括农林生物质废料，所述系统还包括：

农林生物质废料接料仓，用于暂储农林生物质废料；

磨制系统，用于将农林生物质废料磨制成预设粒径的颗粒；

气化炉，用于对颗粒状的农林生物质废料进行气化处理，得到气化气和灰渣；其中，气化气作为燃料被送入燃煤锅炉，灰渣用作工业综合利用的原料。