CN117693575A - 一种固废综合热力处理的系统装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种固废综合热力处理的系统装置及方法，所述系统装置包括危险废物气化系统、工业固废烧成系统和烟气处理系统；危险废物气化系统包括依次连接的进料配伍部和气化部；气化部包括四个区域，四个区域自进料处至出料处依次为干燥区、脱挥发组分区、氧化区和还原区；所述气化部包括用于气体出料的第一气体出口；所述工业固废烧成系统包括烧成装置；所述第一气体出口与所述烧成装置相连。所述方法包括：危险废物经配伍后，进入气化部中依次经干燥、脱挥发组分、氧化和还原，得到含可燃气体的第一气体；工业固废进入烧成装置并在第一气体的作用下进行烧成，烧成后的烟气经烟气处理后外排。本公开能充分利用资源，提高经济效益。

Description

一种固废综合热力处理的系统装置及方法

技术领域

本公开涉及固体废物综合热力处理技术领域，尤其涉及一种固废综合热力处理的系统装置及方法。

背景技术

固体废物是指在生产生活和其他人类活动中丧失原有使用价值或被抛弃放弃的固体、半固体和置于容器中的气态物品，以及根据法律和行政法规包含在固体废物管理中的物品和物质。

固体废弃物对环境的危害很多很大，主要体现在以下几个方面：

(1)侵占土地：如果固体废物不能及时处理和处置，将占用大量土地，从而破坏地貌，植被，自然景观和农业生产。

(2)污染土壤：如果固体废物处理不当，有害成分很容易通过地表径流入土壤，杀死土壤中的有益微生物，破坏土壤结构，从而导致土壤条件恶化。

(3)污染水体：固体废物可通过自然降水、随风漂移等方式进入地表径流，从而进入河流和湖泊等水体，造成地表水污染。

(4)破坏大气：有些固体废物由于化学反应产生大量有害气体，如二氧化硫等，有些固体废物由于发酵而释放出大量易燃，有毒有害气体。这些气体都会直接扩散到大气中并污染大气。

(5)有毒有害：一些固体废物也可能造成特殊损坏，如燃烧，爆炸，接触中毒和腐蚀。

(6)毒害人类：固体废物还可以通过植物和动物间接损害人类健康，例如食物链中的重金属污染。对产生的固体废物制定全面的、综合性处理规划是非常必要的。

综合处理的目的是将各种废物集中到一定地点，根据固体废物的特征，把各种废物处理过程组合成一个系统，以便把各过程得到的物质和能量进行合理的集中利用。通过综合处理可以对废物进行有效的处置，减少最终废物排放量，减轻对地区的环境污染，防止二次污染的扩散，同时还能做到总处理费用低，资源利用效率高。

针对电池回收企业产生的危险废物与湿法回收等工段产生的高含水率固体废渣，锂电回收企业一般采用委外处置的方式，至今没有开发出减量化、无害化、资源化的综合处理方式，其不仅生产成本巨大且造成了大量资源浪费。

随着锂电池回收规模的扩大，其回收过程中产生的危险废物与一般工业固废将逐渐增加，不合理处置将对环境造成破坏，并进一步影响产业的健康发展。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

鉴于现有技术中存在的问题，本公开提供一种固废综合热力处理的系统装置及方法，能够分别针对锂电回收企业中产生的危险废物和一般工业固废进行分开处理，既可以避免危险废物处理过程中产生危害，又可以实现固废的减量化、无害化、资源化处置，充分利用资源，增加社会与经济效益，减少废物的排放与处置数量，以利企业发展。

为达此目的，本公开采用以下技术方案：

第一方面，本公开提供一种固废综合热力处理的系统装置，所述系统装置包括危险废物气化系统、工业固废烧成系统和烟气处理系统；所述危险废物气化系统包括依次连接的进料配伍部和气化部；所述气化部包括四个区域，所述四个区域自进料处至出料处依次为干燥区、脱挥发组分区、氧化区和还原区；所述气化部包括用于气体出料的第一气体出口；所述工业固废烧成系统包括烧成装置；所述第一气体出口与所述烧成装置相连；所述工业固废烧成系统的烟气出口与所述烟气处理系统相连。

本公开提供的固废综合热力处理的系统装置主要由以下三个方面的优势：

1.所述危险废物气化系统包括进料配伍部，本公开所述的进料配伍部并非常规的进料部，而是能够根据危险废物不同的特性将其进行配伍，从而使其物理化学性质达到特定要求，以便于后续进入气化部气化时不产生危险产物或不发生危险事故；本公开选择配伍的原因为了保证进入回转窑内的物料热值稳定在一定范围内，确保系统运行的经济性与可靠性；控制卤化物、有机物占比，以降低其燃烧产生烟气中酸性污染物对后续处理设备的腐蚀；控制卤化物及重金属的含量，保证烟气处理效果及尾气排放正常；控制含氯有机废物含量，从来源降低焚烧过程中二噁英的产生；控制低熔点碱金属等的含量，防止系统结焦及结构堵塞，降低对耐火材料的影响；控制物料水分的稳定性，确保废物干燥阶段正常，提高废物处置效率。

2.本公开所述气化部包括干燥区、脱挥发组分区、氧化区和还原区，危险废物依次经过这四个区，最终转化为无害的可燃气体；

3.本公开设置第一气体出口与所述烧成装置相连，从而能够将气化部产生的无害的可燃气体的第一气体通入烧成装置中用作燃料，从而节约烧成装置内燃料的使用量，有效降低了能耗；同时危险废物气化部的气体出料中含有的氮氧化物、硫氧化物等烟气也同时通过工业固废烧成系统后的烟气处理系统进行协同处理，节约了设备成本。

在一个实施方式中，所述进料配伍部包括依次连接的第一输送装置、破碎装置、混合装置和第二输送装置。

本公开所述进料配伍部能使待处理的物料质地均匀、热值均衡；且该系统能有效解决桶装废物，特别是内盛物已固化或半固化的桶装废物、带包装粘稠状废物等其它常规输送方式难以输送介质的输送问题。

在一个实施方式中，所述第一输送装置包括提升机器。

在一个实施方式中，所述第二输送装置包括螺旋输送器。

在一个实施方式中，所述混合装置内设置有用于将物料混合均匀的搅拌件。

在一个实施方式中，所述第二输送装置与所述混合装置的底部通过管道相连。

本公开所述进料配伍部优选采用SMF系统，即破碎装置+混合装置+第二输送装置(螺旋输送器)，其中危险废物经提升机器的进料设备送入破碎装置的进料斗，破碎后经溜槽进入混合装置，在混合装置中根据系统状况加入含液率较高的污泥、废液或废水以调整混合渣浆的热值及流动性，也可以直接将这些污泥、废液或废水直接加入破碎装置，经破碎后进入混合装置，得到混合均匀的物料；所述混合均匀的渣浆/膏状物经连接在混合装置的底部的螺旋输送器输送进入气化部。

在一个实施方式中，所述进料配伍部为封闭空间。

本公开可选采用密闭处理，避免了预处理过程中产生粉尘、异味等外溢，提高操作现场的卫生条件，减少或避免预处理过程中人员与废物的直接接触，提高操作安全性。

在一个实施方式中，所述气化部包括气化回转窑。

在一个实施方式中，所述工业固废烧成系统还包括设置在所述烧成装置之前的固废进料装置，以及设置在所述烧成装置之后的冷却装置和灰渣回收装置。

在一个实施方式中，所述固废进料装置包括依次连接的计量部和输送部。

在一个实施方式中，所述计量部包括箱式给料机。

在一个实施方式中，所述输送部包括依次连接的皮带输送机、双轴搅拌机、进料皮带机和接收装置。

在一个实施方式中，所述皮带输送机的上部设置有除铁器。能够去除工业固废中的磁性金属物质或金属氧化物，从而降低重金属粉尘的产生。

在一个实施方式中，所述烧成装置包括烧成回转窑。

在一个实施方式中，所述烧成装置内部设置有辅助燃烧器。

通过辅助燃烧器的设置能够弥补自身燃烧不足的情况并提高高温环境温度。

在一个实施方式中，所述冷却装置包括冷却回转窑。用于将烧成后的物料及时冷却。

在一个实施方式中，所述灰渣回收装置包括依次连接的破碎部、输送部和储存部。

在一个实施方式中，所述烟气处理系统包括依次连接的降温装置、第一除尘装置、干法脱酸装置、第二除尘装置、湿法脱酸装置、烟气再热装置和脱硝装置。

为了避免烟气温度过低造成后续设备的低温结露腐蚀，经过湿法脱酸装置后的烟气经过烟气再热装置，经加热后的烟气进入脱硝装置，即中低温SCR脱硝系统去除氮氧化物，且对于二噁英也有40～70％的脱除率；烟气经各种工艺处置达标后排放。采用先进的烟气处置工艺，可将烟气得到有效的净化处理。

在一个实施方式中，所述降温装置包括风冷降温部和/或水冷降温部。

本公开出口区域设置应急的降温装置，考虑双保险措施，同时设置风冷降温部和水冷降温部，一般为冷风阀和清水喷枪。

在一个实施方式中，所述除尘装置包括旋风除尘器。

在一个实施方式中，所述第一除尘装置的下部设置有粉尘出口，所述粉尘出口与所述气化回转窑相连。

在一个实施方式中，所述干法脱硫装置包括消石灰投加部件、活性炭投加部件以及中和反应空间；所述消石灰投加部件、活性炭投加部件均与所述中和反应空间相连。

本公开所述干法脱硫装置中：SO₂、HF同喷入的消石灰(Ca(OH)₂)发生中和反应，使烟气中的酸性气体得以去除；活性炭喷射与后接设备布袋除尘器配套使用，即在烟气中喷入活性炭，两者强烈混合，活性炭吸附其中的PCDD/DFs及重金属等污染物质。

在一个实施方式中，所述第二除尘装置包括布袋除尘装置。干法脱硫后的气体经由布袋除尘器的继续吸附与捕集分离，吸附污染物的活性炭从烟气中分离出来，每隔一定时间清除布袋除尘器上的飞灰，由此达到去除烟气中污染物的目的，经布袋除尘器进一步除尘后烟气进入湿法脱酸装置，较为彻底的去除烟气中的酸性气体。

在一个实施方式中，所述烟气处理系统包括在所述布袋除尘装置的下部设置的刮板输送机。

在一个实施方式中，所述烟气处理系统包括设置在所述第二除尘装置和湿法脱硫装置之间的预冷器。

在一个实施方式中，所述湿法脱硫装置包括依次连接的一级脱酸塔和二级脱酸塔。

在一个实施方式中，所述脱硝装置包括中低温的SCR脱硝装置。

在一个实施方式中，所述烟气再热装置为GGH烟烟换热器。

在一个实施方式中，所述烟气处理系统还包括沿烟气输送方向设置在所述SCR脱硝装置之后的NGH/SGH烟气加热器、引风机和外排烟囱。

第二方面，本公开提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法采用第一方面所述的固废综合热力处理的系统装置进行。

作为第二方面可选的技术方案，所述方法包括：危险废物经配伍后，得到配伍后物料。所述配伍后物料进入气化部中依次经干燥、脱挥发组分、氧化和还原，得到含可燃气体的第一气体；工业固废进入烧成装置并在第一气体的作用下进行烧成，烧成后的烟气经烟气处理后外排。

本公开提供的固废综合热力处理的方法中危险废物在气化回转窑内控氧气化，物料在窑内经过4个过程，①干燥：当固体废物被加热至200～300℃时，原料中的水分首先蒸发，产物为原料和水蒸气；②脱挥发组分(热解)：当温度达到300～500℃时，固体废物在缺氧或缺空气的条件下快速分解，解析出焦油、CO₂、CO、CH₄、H₂等大量的气体以及半焦；③氧化反应：在500～800℃条极下，半焦与氧气反应生成CO₂，固体废物中的氢被氧化生成水。氧化反应释放出大量的热，可用于维持气化反应的温度条件。若碳的不完全氧化反应发生，则可生成CO；④还原反应：在缺氧、温度为800～1000℃下，氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中的木炭发生还原反应，生成氢气和一氧化碳等。这4个过程在气化回转窑内对应形成4个区域，在实际运行过程中，每个区域之间没有严格的界限，它们之间是相互渗透和交错的。危险废物在气化回转窑内经历上述4个区域就完成了气化物料向可燃气体的全部转化过程。

本公开采用气化处理来处理危险废物，可以使危险废物中的有机物得以充分利用，产生可燃性气体，二次利用；且因其控氧气化，产生的烟气量较小，设备选型较小且可以高度集中布置，全密闭运行，自动化控制，降低人为因素对设备运行的影响，保证设备运行的连续性与稳定性。

在一个实施方式中，所述危险废物为HW06废有机溶剂与含有机溶剂废物、HW08废矿物油与含矿物油废物、HW09油/水、烃/水混合物或乳化液、HW11精(蒸)馏残渣、HW13有机树脂类废物或HW49其他废物中的任意一种或至少两种的组合。

在一个实施方式中，所述工业固废包括含钙废物、矿物型废物、无机废水污泥、有机废水污泥、脱硫石膏或脱硫石膏中的任意一种或至少两种的组合。

值得说明的是，锂电回收企业中存在许多危险废物和一般工业固废，其中危险废物来源于烟气处置、废水处理或溶液萃取等工序，危险废物的物质包括废活性炭、含油废液、脱水污泥、废矿物油、废机油或废有机溶剂等；而一般工业固废来源于浸出除杂、废水处理或电池预处理等工序，一般工业固废的具体物质包括铁铝渣、钙镁渣或磷酸钙渣中的任意一种或至少两种的组合。由于危险废物的特殊性，将其与一般工业固废放置在一起进行烧成则一般工业固废也必须作为危险废物处置，将大大增加处置成本，因此本公开采用对危险废物进行配伍后气化的方式进行处理，使其不产生危险气体。所述危险废物中含卤素元素的物质包括HW06废有机溶剂与含有机溶剂废物、HW09油/水、烃/水混合物或乳化液或HW13有机树脂类废物中的任意一种或至少两种的组合等。

在一个实施方式中，所述配伍后物料的热值范围为10000～16000kJ/kg，例如可以是10000kJ/kg、10600kJ/kg、11300kJ/kg、12000kJ/kg、12600kJ/kg、13300kJ/kg、14000kJ/kg、14600kJ/kg、15300kJ/kg或16000kJ/kg等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本公开配伍后物料的热值范围控制在上述范围内，既能够兼顾对低热值物料的处理，也能够避免热值不够无法气化的情况。

在一个实施方式中，所述配伍后物料中卤素元素的质量分数≤3％，例如可以是3％、2.9％、2.8％、2.7％、2.5％、2.2％、2.0％、1.8％、1.5％、1.0％、0.9％或0.8％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本公开通过控制卤素元素的质量分数，能够有效避免大量酸性气体的产生对设备产生腐蚀，保障设备的使用寿命。

在一个实施方式中，所述配伍后物料的粒径为80～120mm，例如可以是80mm、85mm、89mm、94mm、98mm、103mm、105mm、110mm、115mm或120mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本公开将配伍后物料的粒径控制在上述范围，能够保障物料与气化剂之间的接触，确保物料在气化部内的干燥、气化、氧化和还原效果，才能更好地保障气化部的出口得到的是安全的可燃气体。

在一个实施方式中，所述的物料堆积密度为0.2～0.4t/m³，例如可以是0.2t/m³、0.23t/m³、0.25t/m³、0.27t/m³、0.29t/m³、0.32t/m³、0.34t/m³、0.36t/m³、0.38t/m³或0.4t/m³等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本公开将物料堆积密度控制在上述范围内，能够保障物料具有较好的透气性。

在一个实施方式中，所述配伍后物料中含有18～25％的水分，例如可以是18％、18.5％、19％、19.5％、20％、20.5％、21％、22％、23％、24％或25％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

在一个实施方式中，所述气化部中还通入气化剂。

在一个实施方式中，所述气化剂包括空气、氧气、水蒸气或水蒸气-空气中的任意一种。

本公开采用空气气化可燃气热值在4～7MJ/m³，采用氧气气化可燃气热值可达15MJ/m³。

在一个实施方式中，所述气化部中ER为0.19～0.43，例如可以是0.19、0.22、0.25、0.27、0.3、0.33、0.35、0.38、0.41或0.43等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用，所述ER＝实际供氧量/燃料量/(理论需氧量/燃料量)。

本公开采用上述ER进行气化，产生的可燃气引入一般工业固废烧成系统作为辅助燃料使用，且其部分中温气化(500～800℃)，气体中带入的有害元素较少，作为燃料燃烧后烟气污染物较少，能够有效降低二噁英产生量，主要原因是：①减少了二噁英前体物的生成；②危险废物中的有价金属没有被氧化，危险废物中的Cu、Fe等金属不易生成促进二噁英生成的催化剂。同时，气化还有其优点：①制备出燃气；②热解气体燃烧时空气系数较低，能大大降低排烟量、提高能量利用率、降低NO_x排量、减少烟气处理设备的投资和运行费用。

值得说明的是，本公开的难点在于既要保障危险废物的充分处理及气体物料中不含危险气相，即不再含易燃易爆的有机气体，又希望产生的可燃气体被充分利用，不会在气化部内部直接转化为水和二氧化碳，因此本公开的ER控制十分关键，能够与温度相匹配确保危险废物在气化部中依次进行干燥、脱挥发组分、氧化和还原反应，最终得到的可燃气体中含有CO和H₂。当ER偏低时容易导致前期氧化的供氧量不足，氧化发生难以充分进行，导致物料氧化分解不彻底，直接发生自身的裂解反应，最终得不到想要的气体成分；当ER偏高时，导致经过氧化阶段后还原阶段无法进行，一直发生氧化反应，产生的CO和H₂直接反应生成CO₂和H₂O，无法用作普通固废的燃料使用，资源难以联用。

在一个实施方式中，所述气化部中干燥的温度为200～300℃，例如可以是200℃、215℃、225℃、235℃、240℃、250℃、267℃、270℃、280℃或300℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

在一个实施方式中，所述气化部中脱挥发组分的温度为300～500℃，例如可以是300℃、325℃、345℃、365℃、385℃、415℃、435℃、455℃、478℃或500℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

在一个实施方式中，所述气化部中脱挥发组分包括物料分解产生分解气体和半焦。

在一个实施方式中，所述分解气体包括焦油、CO₂、CO、CH₄或H₂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为焦油和CO₂的组合，CO和CO₂的组合，焦油和CO的组合，CH₄和CO₂的组合，H₂和CO₂的组合。

在一个实施方式中，所述气化部中氧化包括半焦与氧气反应产生碳氧化物和水。

在一个实施方式中，所述碳氧化物包括一氧化碳和/或二氧化碳。

在一个实施方式中，所述气化部中氧化的温度为500～800℃，例如可以是500℃、550℃、600℃、650℃、680℃、700℃、750℃或800℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

在一个实施方式中，所述气化部中还原的温度为800～1000℃，例如可以是800℃、820℃、845℃、860℃、885℃、915℃、935℃、955℃、975℃或1000℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

在一个实施方式中，所述气化部中还原包括：氧化的产物和水蒸汽与木炭发生还原反应，生成氢气和一氧化碳。

本公开所述木炭来源于危险废物中自身含有的有机物在前期脱挥发组分和氧化过程中产生的木炭或者配伍过程中配进的木炭。

如前所述，本公开的关键在于干燥、脱挥发组分、氧化和还原的进行，因此各阶段的温度选择和反应的进行对于最终得到含可燃气体的安全气体出料十分关键。

在一个实施方式中，所述烧成的温度为1100～1200℃，例如可以是1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃或1200℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

在一个实施方式中，所述烧成的烟气出口温度≤240℃，例如可以是240℃、235℃、230℃、225℃、220℃、215℃或210℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

在一个实施方式中，所述烧成中烧成回转窑的外表面温度≤200℃，例如可以是200℃、195℃、190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃、160℃、155℃或150℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

在一个实施方式中，所述方法还包括：烧成产生的物料进入冷却回转窑经冷却后进入灰渣回收装置进行回收。本公开能够对灰渣进行回收，并进行后续资源化利用。

在一个实施方式中，所述冷却回转窑的出料温度≤100℃，例如可以是100℃、98℃、97℃、95℃、90℃、88℃、85℃、80℃、75℃或70℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

在一个实施方式中，所述烧成后的烟气经降温至≤200℃后再依次经除尘、脱硫、升温、脱硝和排放，例如可以是200℃、195℃、190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃或160℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。本公开提供的烟气处理系统能够将危险废物气化系统和工业固废烧成系统产生的烟气一起处理，节约设备成本，且处理后排放气体达标。

与现有技术相比，本公开至少具有以下有益效果：

(1)本公开提供的固废综合热力处理的系统装置通过设置将危险废物和一般工业固废分开处理的危险废物气化系统和工业固废烧成系统，不仅能够实现危险废物向可燃气体的转化，而且能够将可燃气体用作工业固废烧成系统的燃料，节约了燃料，实现了资源的充分利用，且实现了废料的资源化处理；

(2)本公开提供的固废综合热力处理的方法通过将危险废物经配伍形成特定性质的物料后再进行气化，从而能够保障其产生的有害气体少且经过干燥、脱挥发组分、氧化和还原后能够得到较为干净的可燃气体，显著减少了废物的排放和处置数量。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本文技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本文的技术方案，并不构成对本文技术方案的限制。

图1是本公开实施例1提供的固废综合热力处理的系统装置图。

图2是图1中危险废物气化系统图。

图3是图1中工业固废烧成系统图。

图4是图1中烟气处理系统图。

图中：1、危险废物气化系统；11、滚轮输送机；12、第一提升机；13、均质混合器；14、破碎机；15、进料斗；16、闸板阀；17、助燃风机；18、单无轴螺旋输送机；19、燃烧器；110、废液喷枪；111、气化回转窑；112、捞渣机；113、烟灰沉降室；114、紧急排放阀；2、工业固废烧成系统；21、原料堆场；22、原料运输车；23、箱式给料机；24、皮带输送机；25、除铁器；26、双轴搅拌机；27、进料皮带机；28、进料斜溜槽；29、烧成回转窑；210、辅助燃烧器；211、冷却回转窑；212、颚式破碎机；213、出料刮板机；214、第二提升机；215、分配刮板机；216、干料仓；3、烟气处理系统；31、活性炭投加部件；32、消石灰投加部件；33、降温装置；34、旋风除尘器；35、布袋除尘装置；36、刮板输送机；37、预冷器；38、一级脱酸塔；39、二级脱酸塔；310、GGH烟烟换热器；311、SCR脱硝装置；312、NGH/SGH烟气加热器；313、引风机；314、外排烟囱。

图中A表示蒸汽，B表示冷却水，C表示气体物料；D表示炉渣外运处置，E表示炉渣，废液喷枪中喷入的为有机废液；F表示烟气。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本公开的技术方案。

下面对本公开进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本公开的简易例子，并不代表或限制本公开的权利保护范围，本公开的保护范围以权利要求书为准。

需要理解的是，在本公开的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本领域技术人员理应了解的是，本公开中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本公开的主要公开点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本公开对此不做特殊要求和具体限定。

实施例1

本实施例提供一种固废综合热力处理的系统装置，如图1～4所示，所述固废综合热力处理的系统装置包括危险废物气化系统1、工业固废烧成系统2和烟气处理系统3；所述危险废物气化系统1包括依次连接的进料配伍部和气化部；所述气化部包括四个区域，所述四个区域自进料处至出料处依次为干燥区、脱挥发组分区、氧化区和还原区；所述气化部包括用于气体出料的第一气体出口(图中用于送出气体物料，用C表示)；所述工业固废烧成系统2包括烧成装置；所述第一气体出口与所述烧成装置相连；所述工业固废烧成系统的烟气出口与所述烟气处理系统相连。

所述进料配伍部包括依次连接的第一输送装置、破碎装置、混合装置和第二输送装置；所述第一输送装置包括提升机器，即为第一提升机12；在所述第一提升机12之前还包括滚轮输送机11；所述破碎装置为破碎机14，所述混合装置内设置有用于将物料混合均匀的搅拌件，为均质混合器13；所述第二输送装置包括螺旋输送器，即为单无轴螺旋输送机18；所述第二输送装置与所述混合装置的底部通过管道相连；所述进料配伍部为封闭空间；所述气化部包括气化回转窑111。所述气化回转窑111的窑头设置有燃烧器19，且设置有助燃物料进口和废液入口，所述废液入口靠近窑头的一端设置有废液喷枪110。所述气化回转窑111的窑尾连接有烟灰沉降室113，所述烟灰沉降室113的上部设置有用于将烟气输送至工业固废烧成系统的输送管道，且所述输送管道上设置有紧急排放阀114，所述紧急排放阀用于应对紧急情况；在所述烟灰沉降室113的下部设置有捞渣机112，所述捞渣机112用于及时将炉渣收集并外运处理。

所述工业固废烧成系统2还包括设置在所述烧成装置之前的原料堆放部、固废进料装置，以及设置在所述烧成装置之后的冷却装置和灰渣回收装置；所述原料堆放部包括原料堆场21和用于将原料输送给固废进料装置的原料运输车22；所述固废进料装置包括依次连接的计量部和输送部；所述计量部包括箱式给料机23；所述输送部包括依次连接的皮带输送机24、双轴搅拌机26、进料皮带机27和接收装置，所述接收装置即为进料斜溜槽28(带重力双翻板阀)；所述皮带输送机24的上部设置有除铁器25；所述烧成装置包括烧成回转窑29；所述烧成回转窑29为逆流回转窑；所述烧成回转窑29产生的烟气(用F表示)输送至烟气处理系统3中进行烟气处理；所述烧成装置内部设置有辅助燃烧器210；所述冷却装置包括冷却回转窑211；所述灰渣回收装置包括依次连接的破碎部、输送部和储存部，所述破碎部即为颚式破碎机212，所述输送部包括依次连接的出料刮板机213、第二提升机214和分配刮板机215，所述储存部包括用于接收分配刮板机215分配的物料的干料仓216。

所述烟气处理系统3包括依次连接的降温装置33、第一除尘装置、第一脱酸装置、第二除尘装置、第二脱酸装置、烟气再热装置和脱硝装置；所述降温装置33包括风冷降温部和水冷降温部；所述第一除尘装置包括旋风除尘器34；所述第一除尘装置的下部设置有粉尘出口，所述粉尘出口与所述气化回转窑111相连；所述干法脱硫装置(第一脱酸装置)包括消石灰投加部件32、活性炭投加部件31以及中和反应空间(烟气输送管道)；所述消石灰投加部件32、活性炭投加部件31均与所述中和反应空间相连；所述第二除尘装置包括布袋除尘装置35；在所述布袋除尘装置35的下部设置有刮板输送机36，所述布袋除尘装置35的上部气体出口与预冷器37相连；所述预冷器37与湿法脱硫装置(第二脱酸装置)相连，所述湿法脱硫装置包括依次连接的一级脱酸塔38和二级脱酸塔39；所述烟气再热装置为GGH烟烟换热器310,所述脱硝装置包括中低温的SCR脱硝装置311，所述烟气处理系统3还包括沿烟气输送方向设置在所述SCR脱硝装置311之后的NGH/SGH烟气加热器312、引风机313和外排烟囱314。

应用例1

锂电企业产生的危险废物主要为废活性炭、含油废液、脱水污泥等，废物种类较单一，热值较高。

本应用例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法包括：危险废物转入进料斗中，由滚轮输送机及第一提升机输送进入进料斗中，再由闸板阀的开关控制物料落入破碎机中，将物料破碎细化至平均粒径在100mm左右，破碎后的物料送入均质混合器中混合均质，另在均质混合器中加入含油废液调整混合渣浆的热值及流动性；以达到配伍的效果，使待处理的物料质地均匀且热值均衡(也可在进入气化回转窑的同时另外从废液喷枪喷入废液进行热值调控)；再将配伍后物料通过螺旋输送装置均匀地送入气化回转窑进行气化反应。危险废物经配伍后，得到配伍后物料(热值范围为14000kJ/kg；卤素元素的质量分数为2.5％；平均粒径为99.8mm；物料堆积密度为0.35t/m³)。

所述配伍后物料进入气化回转窑中依次经干燥、脱挥发组分、氧化和还原，得到含可燃气体的第一气体；具体地，所述气化回转窑中还通入气化剂；所述气化剂包括空气、氧气、水蒸气或水蒸气-空气中的任意一种；所述气化回转窑中ER为0.4，所述ER＝实际供氧量/燃料量/(理论需氧量/燃料量)；所述气化回转窑中干燥的温度为250℃；所述气化回转窑中脱挥发组分的温度为350℃；所述气化回转窑中脱挥发组分包括物料分解产生分解气体和半焦；所述分解气体包括焦油、CO₂、CO、CH₄和H₂；所述气化回转窑中氧化包括半焦与氧气反应产生碳氧化物和水；所述碳氧化物包括一氧化碳和/或二氧化碳；所述气化回转窑中氧化的温度为600℃；所述气化回转窑中还原的温度为900℃；所述气化回转窑中还原包括：氧化的产物和水蒸汽与木炭发生还原反应，生成含氢气和一氧化碳的第一气体。

本应用例中气化回转窑中发生的反应如表1所示。

表1

表1中n、m、x、y均表示碳氢化合物的碳氢原子数，对其取值范围没有特殊限定，危险废物中物料组分复杂，也较难界定，故对此不进行特殊限定。

锂电企业产生的一般固体废物主要为铁铝渣、钙镁渣和磷酸钙渣等，其水分含量高，约45％左右，且基本没有热值，设置一般工业固废烧成系统对其进行处置。

具体地，工业固废进入烧成回转窑并在第一气体的作用下进行烧成，烧成后的烟气经烟气处理后外排。更具体地，该工业固废烧成系统热源采用气化回转窑产生的第一气体，并采用生物质燃料作为辅助燃料。各类渣散堆与暂存库，上料、堆料及混料采用原料输送车(铲车)，将物料送至箱式给料机中，箱式给料机根据工况均匀的给到皮带输送机上；皮带输送机与进料皮带机之间设置双轴搅拌机对物料进行破碎混合；双轴搅拌机前的皮带输送机设置永磁除铁器吸除铁件异物。双轴搅拌机设置一个进口两个出口，保证物料不需搅拌时可直接跨越进入进料皮带机；回转窑采用进料斜溜槽进行进料，设置重力双翻板阀锁风喂料进入烧成回转窑中，烧成回转窑采用逆流窑，湿物料进入烧成回转窑的窑头后随窑体转动缓慢自窑头向窑尾螺旋式前进，烧成回转窑烧成温度1150℃，热烟气与物料行进方向相反逆流而上，烟气余热逐步对窑内物料进行热解、干燥、预热，出窑烟气温度降到240℃以内，之后进入冷却回转窑进行冷却，出冷却回转窑的料温≤100℃；冷却回转窑后端连接网状筛分装置，煅烧后的物料经过网状筛分装置进行筛分，粉料直接进入筛下物出料刮板机；大块料进入鄂式破碎机粗破后再进入筛下物出料刮板机，与粉料一起通过第二提升机输送至分配刮板机，通过分配刮板机下面的出料口进入干料仓暂存，干料仓的顶部设置除尘器系统，干料仓的底部设置卸料装置出料。

烧成回转窑产生的烟气进入旋风除尘器去除大颗粒，经后斗收集和输灰设备卸灰排出，并循环回烧成回转窑处置；为防止进入尾气处理系统的尾气温度过高，在旋风除尘器进口管道上设置降温装置，包含应急喷水降温和冷风阀。旋风除尘器出口管道上有文丘里段，在此段喷入消石灰与活性炭，分别用来脱除部分酸性气体和吸附二噁英、重金属污染物。旋风除尘器的出口烟气裹夹着干法药剂和活性炭粉，进入布袋除尘装置在滤袋表面形成一层滤饼，可以继续脱除酸性污染物并吸附二噁英与重金属；布袋除尘装置将烟气中绝大部分的粉尘捕集下来，经灰斗收集和刮板输送机卸灰排出。布袋除尘装置出口温度约180℃左右，经预冷器喷水降温后，进入两级湿法脱酸塔中进一步脱除酸性污染物，通过循环喷淋洗涤实现对烟气污染物的深度净化，同时配合顶部除雾器的高效除雾，可使烟气排放达到更严的排放指标。

出湿法脱酸装置的烟气温度降低，约75℃左右，首先进入GGH烟烟换热器中换热，使烟气温度升高到130℃左右，然后再经过烟气加热器(热源采用蒸汽或燃气)继续加热至220℃左右，达到中低温的SCR脱硝装置的适宜温度，使烟气在催化剂的作用下脱除氮氧化物，经脱硝后的烟气回到GGH烟烟加热器热端，作为热源加热湿法系统出口烟气，然后经引风机及外排烟囱达标排放。

应用例2

本应用例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除配伍后物料的热值范围为10000kJ/kg；卤素元素的质量分数≤3％；平均粒径为118.2mm；物料堆积密度为0.38t/m³；气化回转窑中ER为0.20；气化回转窑中干燥的温度为200℃；所述气化回转窑中脱挥发组分的温度为300℃；气化回转窑中还原的温度为800℃；烧成回转窑烧成温度1200℃外，其余均与应用例1相同。

应用例3

本应用例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除配伍后物料的热值范围为16000kJ/kg；卤素元素的质量分数≤3％；平均粒径为83.5mm；物料堆积密度为0.21t/m³；气化回转窑中ER为0.42；气化回转窑中干燥的温度为300℃；所述气化回转窑中脱挥发组分的温度为500℃；气化回转窑中还原的温度为800℃；烧成回转窑烧成温度1100℃外，其余均与应用例1相同。

应用例4

本应用例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除气化回转窑中ER为0.10外，其余均与应用例1相同。

本应用例中由于气化回转窑中ER过低，废物燃烧量少，提供的热量少，未燃烧废物难以干燥，且达不到还原温度，无法气化产生可燃气。

应用例5

本应用例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除气化回转窑中ER为0.50外，其余均与应用例1相同。

本应用例中由于提高ER，物料燃烧量增大，还原反应难以进行，出气化系统中的气体中可燃气含量降低，可燃热值降低。

应用例6

本应用例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除配伍后物料中卤素元素的质量分数为4％外，其余均与应用例1相同。

配伍后物料中卤素元素的质量分数增大，焚烧过程中二噁英的产生量增大，烟气处理负荷增大，难以保证烟气处理效果及尾气排放正常，且烟气处理运行成本大大增加。

应用例7

本应用例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除配伍后物料中物料堆积密度为0.6t/m³外，其余均与应用例1相同。

本应用例中物料堆积密度过大，导致物料在窑内难以分散，干燥、氧化、还原效果差，出料中未燃尽的炭黑较多，产生的可燃气含量低，热值较低。

应用例8

本应用例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除配伍后物料中物料堆积密度为0.1t/m³外，其余均与应用例1相同。

本应用例中物料堆积密度为0.1t/m³时，产生的可燃气量少。

应用例9

本应用例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除气化回转窑中还原的温度为700℃外，其余均与应用例1相同。

本应用例的气化回转窑中还原的温度为700℃时，说明氧化部物料烧成量减少，ER减小，此工况下剩余物料没有足够的热量完全还原，产生的可燃气减少，且出料未燃尽物质增多。

应用对比例1

本应用对比例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除不将气化回转窑产生的第一气体用于烧成装置外，其余均与应用例1相同。

本应用对比例不将气化回转窑产生的第一气体用于烧成装置，则仍需设置相应装置对出系统烟气进行处理，会增加设备投资，且该部分烟气中产生的可燃气热量利用率大大降低。

应用对比例2

本应用对比例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除直接将危险废物和一般固废同时加入烧成装置外，即不使用危险废物气化系统外，其余均与应用例1相同。

本应用对比例将危险废物与一般固废同时烧成的话，一般固废也必须当作危险废物处置，会大大增加其处置成本。

应用对比例3

本应用对比例提供一种固废综合热力处理的方法，所述方法除危险废物气化系统中仅为一个温度区，即气化回转窑中温度均为900℃外，其余均与应用例1相同。

本应用对比例气化回转窑中还原的温度为900℃时，说明氧化部物料烧成量增加，ER增大，此工况下物料燃烧产生的烟气量增加，产生的可燃气热值降低。

综上可以看出，本公开提供的固废综合热力处理的系统装置和方法能够针对危险废物和工业固废分别处理且实现了资源的再利用，提高了经济效益。

Claims (20)

1.一种固废综合热力处理的系统装置，所述系统装置包括危险废物气化系统、工业固废烧成系统和烟气处理系统；

所述危险废物气化系统包括依次连接的进料配伍部和气化部；

所述气化部包括四个区域，所述四个区域自进料处至出料处依次为干燥区、脱挥发组分区、氧化区和还原区；所述气化部包括用于气体出料的第一气体出口；

所述工业固废烧成系统包括烧成装置；

所述第一气体出口与所述烧成装置相连；

所述工业固废烧成系统的烟气出口与所述烟气处理系统相连。

2.根据权利要求1所述的系统装置，其中，所述进料配伍部包括依次连接的第一输送装置、破碎装置、混合装置和第二输送装置。

3.根据权利要求1或2所述的系统装置，其中，所述进料配伍部为封闭空间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统装置，其中，所述工业固废烧成系统还包括设置在所述烧成装置之前的固废进料装置，以及设置在所述烧成装置之后的冷却装置和灰渣回收装置。

5.根据权利要求4所述的系统装置，其中，所述固废进料装置包括依次连接的计量部和输送部；

可选地，所述输送部包括依次连接的皮带输送机、双轴搅拌机、进料皮带机和接收装置。

6.根据权利要求5所述的系统装置，其中，所述皮带输送机的上部设置有除铁器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的系统装置，其中，所述烧成装置内部设置有辅助燃烧器。

8.根据权利要求4-7任一项所述的系统装置，其中，所述冷却装置包括冷却回转窑。

9.根据权利要求1-8任一项所述的系统装置，其中，所述烟气处理系统包括依次连接的降温装置、第一除尘装置、干法脱酸装置、第二除尘装置、湿法脱酸装置、烟气再热装置和脱硝装置。

10.根据权利要求9所述的系统装置，其中，所述降温装置包括风冷降温部和/或水冷降温部。

11.根据权利要求9或10所述的系统装置，其中，所述干法脱硫装置包括消石灰投加部件、活性炭投加部件以及中和反应空间；所述消石灰投加部件、活性炭投加部件均与所述中和反应空间相连。

12.根据权利要求9-11任一项所述的系统装置，其中，所述第二除尘装置包括布袋除尘装置。

13.一种固废综合热力处理的方法，所述方法采用权利要求1～12任一项所述的固废综合热力处理的系统装置进行。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法包括：危险废物经配伍后，得到配伍后物料；所述配伍后物料进入气化部中依次经干燥、脱挥发组分、氧化和还原，得到含可燃气体的第一气体；工业固废进入烧成装置并在第一气体的作用下进行烧成，烧成后的烟气经烟气处理后外排。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述配伍后物料的热值范围为10000～16000kJ/kg；

可选地，所述配伍后物料中卤素元素的质量分数≤3％。

16.根据权利要求13-15任一项所述的方法，其中，所述配伍后物料的粒径为80～120mm；

可选地，所述配伍后物料的物料堆积密度为0.2～0.4t/m³。

17.根据权利要求13-16任一项所述的方法，其中，所述气化部中还通入气化剂；所述气化剂包括空气、氧气、水蒸气或水蒸气-空气中的任意一种；

可选地，所述气化部中ER为0.19～0.43，所述ER＝实际供氧量/燃料量/(理论需氧量/燃料量)；

可选地，所述气化部中干燥的温度为200～300℃；

可选地，所述气化部中脱挥发组分的温度为300～500℃；

可选地，所述气化部中脱挥发组分包括物料分解产生分解气体和半焦；

可选地，所述分解气体包括焦油、CO₂、CO、CH₄或H₂中的任意一种或至少两种的组合；

可选地，所述气化部中氧化包括半焦与氧气反应产生碳氧化物和水；

可选地，所述碳氧化物包括一氧化碳和/或二氧化碳；

可选地，所述气化部中氧化的温度为500～800℃；

可选地，所述气化部中还原的温度为800～1000℃；

可选地，所述气化部中还原包括：氧化的产物和水蒸汽与炭发生还原反应，生成氢气和一氧化碳。

18.根据权利要求13-17任一项所述的方法，其中，所述烧成的温度为1100～1200℃。

19.根据权利要求13-18任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：烧成产生的物料进入冷却回转窑经冷却后进入灰渣回收装置进行回收。

20.根据权利要求13-19任一项所述的方法，其中，所述烧成后的烟气经降温至≤200℃后再依次经除尘、脱硫、升温、脱硝和排放。