CN216693552U - 一种热解预处理耦合流化床燃烧的有机固废处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热解预处理耦合流化床燃烧的有机固废处理系统，属有机固废处理技术领域。本实用新型公开的有机固废处理系统包括绝氧热解碳化反应器、保温夹套和流化床燃烧反应器；绝保温夹套设置在绝氧热解碳化反应器外，保温夹套包括高温烟气进口；流化床燃烧反应器包括高温烟气出口；流化床燃烧反应器的高温烟气出口与保温夹套的高温烟气进口连接。将单纯的干化预处理提升为干燥、热解、碳化一体化预处理，可燃气和炭渣产物可稳定的在后续流化床反应器内实现彻底燃烧；燃烧产生的烟气余热返回绝氧间接热解碳化利用，不需要采用蒸汽或导热油干燥的设备工艺，进行热量转换，提高了能量利用效率。

Description

一种热解预处理耦合流化床燃烧的有机固废处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种热解预处理耦合流化床燃烧的有机固废处理系统，属有机固废处理技术领域。

背景技术

有机固体废物（简称，有机固废）是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或放弃的固态的有机类物品和物质。有机固废可以分为七种基本类型：①动物粪便；②作物残留物；③生活污泥；④食品生产废弃物；⑤工业有机废弃物；⑥木材加工生产废弃物；⑦生活垃圾。

由于有机固废含水率一般较高，处理处置的投资和运行费较高，如处置不当，将造成“二次污染”，这已成为环境保护领域难题，备受关注。以污泥为例：污泥（包括市政污泥和工业污泥）是污水处理的副产品。污泥的主要结构为复杂的絮状体，主要由大量微生物、有机物、无机物絮凝聚合形成的菌胶团组成。这就导致污泥具有高含水率（含水率80%）和高污染的特点，同时污泥中含有病原菌、抗生素及重金属等有害成分。即使配套带式压滤机、板框脱水机等预处理设备，其含水量也将保持在60%以上，若再进一步进行燃烧处置的仍需要进行干燥脱水。

目前的干燥设备不论是采用烟气干燥的直接干燥方式，或采用间接干燥的蒸汽或导热油干燥方式，仅仅是将有机固废的含水率降低，蒸发脱水，提高有机固废后续燃烧过程的自持能力，物料自身不会发生化学上的改性和变化，对燃烧处置过程中污染物的控制和排放的清洁度提高没有显著作用。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种热解预处理耦合流化床燃烧的有机固废处理系统。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种热解预处理耦合流化床燃烧的有机固废处理系统，包括：绝氧热解碳化反应器，保温夹套，以及，流化床燃烧反应器，

所述绝氧热解碳化反应器包括有机固废进口、热解可燃气出口和炭渣出口；

所述保温夹套设置在所述绝氧热解碳化反应器外，所述保温夹套包括高温烟气进口和低温烟气出口；

所述流化床燃烧反应器包括反应区域、进料区域、布风板、高温烟气出口、热解可燃气进口和炭渣进口；所述反应区域位于所述流化床燃烧反应器的上部，所述布风板位于所述流化床燃烧反应器底部，所述进料区域位于所述布风板上方、所述反应区域下方，所述高温烟气出口位于所述流化床燃烧反应器顶部；所述高温烟气出口与高温烟气进口连接；所述热解可燃气进口位于所述反应区域、与所述热解可燃气出口连接；所述炭渣进口位于所述进料区域、与所述炭渣出口连接。

为了进一步提高整个有机固废处理系统的热量稳定性，上述有机固废处理还包括第一补燃装置或/和第二补燃装置，所述第一补燃装置设置在所述流化床燃烧反应器外表面、位于所述流化床燃烧反应器的上部；所述第二补燃装置设置在所述保温夹套的外表面。

本发明的有益效果是：

将单纯的干化预处理提升为干燥、热解、碳化一体化预处理，可燃气和炭渣产物可稳定的在后续流化床反应器内实现彻底燃烧；

绝氧热解碳化过程保证绝氧氛围，间接加热，不产生二噁英；

热解后产物炭渣和可燃气均保持流化床燃烧反应器内的还原性氛围，抑制氮氧化物等污染物的生成；

有机固废经预处理后，大大提高了流化床反应器的处置能力；

预处理系统可以模块化，避免大型干燥预处理设备故障发生时对后续燃烧的影响；

燃烧产生的烟气余热返回绝氧间接热解碳化利用，不需要采用蒸汽或导热油干燥的设备工艺，进行热量转换，提高了能量利用效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的有机固废处理系统的结构示意图；

其中，1、鼓风机， 2、流化床燃烧反应器，201、反应区域，202、进料区域，203、布风板，204、炭渣进口，205、热解可燃气进口，206、高温烟气出口，3、第一补燃装置，4、第二补燃装置， 5、旋风除尘器， 6、高温风机， 7、高温物料输送装置， 8、保温夹套，801、高温烟气进口，802、低温烟气出口，9、绝氧热解碳化反应器，901、热解可燃气出口，902、炭渣出口，903、有机固废进口，10、进料装置，11、尾气净化系统，12、引风机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，一种热解预处理耦合流化床燃烧的有机固废处理系统包括绝氧热解碳化反应器9、保温夹套8和流化床燃烧反应器2；绝氧热解碳化反应器9包括有机固废进口903、热解可燃气出口901和炭渣出口902；保温夹套8设置在绝氧热解碳化反应器9外，保温夹套8包括高温烟气进口801和低温烟气出口802；流化床燃烧反应器2包括反应区域201、进料区域202、布风板203、高温烟气出口206、热解可燃气进口205和炭渣进口204；反应区域201位于流化床燃烧反应器2的上部，布风板203位于流化床燃烧反应器2底部，进料区域202位于所述布风板203上方、反应区域201下方，高温烟气出口206位于流化床燃烧反应器2顶部；高温烟气出口206与高温烟气进口801连接；热解可燃气进口205位于反应区域201、与热解可燃气出口901连接；炭渣进口204位于进料区域202、与所述炭渣出口902连接。

其中，保温夹套8设置在绝氧热解碳化反应器9外可以具体通过将保温夹套8包裹在绝氧热解碳化反应器9的方式实现。绝氧热解碳化反应器9可以采用现有任意一种能够实现污泥碳化处理的绝氧热解碳化反应器9，例如反应器可以为立式或带有任何倾斜角度的绝氧热解碳化反应器，或中心管为多根管束的管束式反应器等。保温夹套8和绝氧热解碳化反应器9之间形成一空腔，该空腔将绝氧热解碳化反应器9包裹，该空腔用于通入由流化床燃烧反应器2内反应产生的高温烟气；在该空腔内的高温烟气和绝氧热解碳化反应器9进行热量传递、对绝氧热解碳化反应器9进行加热，为有机固废的干化和碳化提供热量，同时降低高温烟气自身的热量。从该空腔内排出的烟气温度降低，变为低温烟气，无需冷却即可排放。保温夹套8可以采用保温材料制成，也可以采用非保温材料制成和保温材料共同制成，例如，内壁采用非保温材料，外壁采用保温材料。

流化床燃烧反应器2可以采用现有任意一种流化床燃烧反应器2，具体的，可以采用竖式流化床燃烧反应器2，例如反应器可采用上下直径相等的结构，或反应器为倒梯形结构，或下部为倒梯形结构顶部为正梯形结构等等多种结构形式。流化床燃烧反应器2的内部分为反应区域201和进料区域202；反应区域201位于上方、进料区域202位于下方。也就是说，流化床燃烧反应器2的内部从上而下依次为反应区域201和进料区域202。流化床燃烧反应器2的底部为布风板203，空气通过布风板203进入流化床燃烧反应器2，为流化床燃烧反应器2的反应提供空气。经过绝氧热解碳化反应器9处理后的炭渣通过炭渣进口204进入流化床燃烧反应器2的进料区域202，与位于反应区域201下部的沸腾流化的高温床料接触并在从布风板203进入的热空气作用下，进行流化燃烧；热解可燃气通过热解可燃气进口205进入流化床燃烧反应器2的反应区域201上部进行燃烧。燃烧最终产生灰分和高温烟气，其中高温烟气通过高温烟气出口206排出、通过高温烟气进口801进入绝氧热解碳化反应器9和保温夹套8之间的空腔，为有机固废的干化和碳化提供热量。

流化床燃烧反应器2的高温烟气出口206与绝氧热解碳化反应器9的高温烟气进口801之间，可以直接通过管道连接；也可以在高温烟气出口206与高温烟气进口801之间设置旋风除尘器5，以对高温烟气净化除尘。作为一种具体实施方式，旋风除尘连接在高温烟气出口206和高温烟气进口801之间；具体的，旋风除尘器5包括进气口和出气口，进气口与高温烟气出口206连接，出气口与高温烟气进口801连接。旋风除尘器5可以采用现有任意一种旋风除尘器5，例如单管旋风除尘器或含多个旋流子的组合除尘器等。

绝氧热解碳化反应器9的热解可燃气出口901与流化床燃烧反应器2的热解可燃气进口205之间，可以直接通过管道连接，也可以在热解可燃气出口901和热解可燃气进口205之间设置高温风机6。作为一种具体实施方式，高温风机6连接在热解可燃气出口901和热解可燃气进口205之间；具体的，高温风机6包括高温进气口和高温排气口；高温风机6的高温进气口与所述热解可燃气出口901连接；高温风机6的高温排气口与热解可燃气进口205连接。高温风机6可以采用现有任意一种高温风机6，例如离心式风机或轴流式风机等等。

作为一种具体实施方式，上述有机固废处理系统还包括补燃装置，例如第一补燃装置3和第二补燃装置4/或第二补燃装置4；第一补燃装置3设置在流化床燃烧反应器2外表面、位于流化床燃烧反应器2的上部；第二补燃装置4设置在保温夹套8的外表面，具体的，可以是保温夹套8的底部。补燃装置内的燃料可采用天然气或生物质。第一补燃装置3可以保证流化床燃烧反应器2系统热量的平衡。第二补燃装置4整个绝氧热解碳化反应器9系统的干燥和碳化提供热量。补燃装置可以采用现有任意一种补燃装置，例如可以是天然气燃烧器，或是喷燃式生物质燃烧器等，或是上述补燃设备的任意组合。

作为一种具体实施方式，上述有机固废处理系统还包括高温物料输送装置7，高温物料输送装置7包括进料口和出料口，进料口连接炭渣出口902，出料口连接炭渣进口204。高温物料输送装置7可以采用现有任意一种高温物料输送装置7，例如采用螺旋输送机，刮板输送机，管链输送机，活塞式输送机等，或是上述输送设备的任意组合。

作为一种具体实施方式，上述有机固废处理系统还包括进料装置10；进料装置10的出口连接有机固废进口903。进料装置10可以采用现有任意一种进料装置10，例如柱塞泵、螺杆泵、螺旋输送机，刮板输送机，皮带输送机等，或是上述输送设备的任意组合。作为一种具体实施方式，上述有机固废处理系统还包括尾气净化系统11；尾气净化系统11包括低温烟气进口和尾气出口；所述低温烟气进口连接所述低温烟气出口802。尾气净化系统11可以采用现有任意一种尾气净化系统11，例如采用干法除尘、湿法除尘、干法脱酸、湿法脱酸、化学除臭、生物除臭、等离子除臭或光氧除臭等。

作为一种具体实施方式，上述有机固废处理系统还包括引风机12，引风机12包括尾气进口和排气口；所述尾气进口与所述尾气出口连接；所述排气口通大气。引风机12可以采用现有任意一种引风机12，例如采用离心式风机或轴流式风机等等。

作为一种具体实施方式，上述有机固废处理系统还包括括鼓风机1，鼓风机1给流化床燃烧反应器2提供空气。鼓风机1可以采用现有任意一种鼓风机1，例如采用离心式风机、轴流式风机或罗茨鼓风机等等。

上述上述有机固废处理系统的工作流程：

有机固废通过进料装置进入间接绝氧热解碳化反应器9，通过高温烟气进口801向保温夹套8与间接绝氧热解碳化反应器9之间的空腔内通入700-900℃热烟气，对在间接绝氧热解碳化反应器9内的污泥绝氧间接加热，实现干燥、热解、碳化的过程，间接绝氧热解碳化反应器9内的污泥温度最高达到500-700℃，污泥分解为热解可燃气（主要有有机挥发份组成，温度300-500℃）和炭渣（温度100-400℃，主要为固定碳和灰分组成）；

热解可燃气和炭渣分别送入流化床燃烧反应器2；其中，炭渣经高温物料输送装置7送入流化床燃烧反应器2内的进料区域202，炭渣与位于反应区域201底部的沸腾流化的高温床料接触、并在由鼓风机1吹出、通过布风板203进入的热空气作用下，进行流化燃烧；热解可燃气经高温风机6、通过热解可燃气进口205送入流化床燃烧反应器2的反应区域201的上部进行燃烧；最终产生灰分和高温烟气；

其中，高温烟气从高温烟气出口206排出、经过旋风除尘器5净化除尘后，通过高温烟气进口801返回间接绝氧热解碳化反应器9和保温夹套8之间的空腔内，为有机固废的干化和碳化提供热量。高温烟气热量被间接绝氧热解碳化反应器9吸收后，温度降低到150℃以下，通过低温烟气出口802进入尾气净化系统11，经除尘脱硫脱氮等处理后，由引风机12送入大气，达标排放。

当进料装置送入的污泥含水率太高或热值太低时，导致系统热量不能平衡，可以开启第一补燃装置3，第一补燃装置3内的燃料燃烧，保证系统热量的平衡；也可以开启第二补燃装置4，第二补燃装置4内的燃料燃烧，为整个系统的干燥和碳化提供热量。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种热解预处理耦合流化床燃烧的有机固废处理系统，其特征在于，包括：

绝氧热解碳化反应器，所述绝氧热解碳化反应器包括有机固废进口、热解可燃气出口和炭渣出口；

保温夹套，所述保温夹套设置在所述绝氧热解碳化反应器外，所述保温夹套包括高温烟气进口和低温烟气出口；以及，

流化床燃烧反应器，所述流化床燃烧反应器包括反应区域、进料区域、布风板、高温烟气出口、热解可燃气进口和炭渣进口；所述反应区域位于所述流化床燃烧反应器的上部，所述布风板位于所述流化床燃烧反应器底部，所述进料区域位于所述布风板上方、所述反应区域下方，所述高温烟气出口位于所述流化床燃烧反应器顶部；所述高温烟气出口与高温烟气进口连接；所述热解可燃气进口位于所述反应区域、与所述热解可燃气出口连接；所述炭渣进口位于所述进料区域、与所述炭渣出口连接。

2.根据权利要求1所述的有机固废处理系统，其特征在于，还包括第一补燃装置，所述第一补燃装置设置在所述流化床燃烧反应器外表面、位于所述流化床燃烧反应器的上部。

3.根据权利要求1所述的有机固废处理系统，其特征在于，还包括第二补燃装置，所述第二补燃装置设置在所述保温夹套的外表面。

4.根据权利要求1所述的有机固废处理系统，其特征在于，还包括旋风除尘器，所述旋风除尘连接在高温烟气出口和高温烟气进口之间。

5.根据权利要求1所述的有机固废处理系统，其特征在于，还包括高温风机，所述高温风机连接在所述热解可燃气出口与所述热解可燃气进口之间。

6.根据权利要求1所述的有机固废处理系统，其特征在于，还包括高温物料输送装置，所述高温物料输送装置包括进料口和出料口，所述进料口连接所述炭渣出口，所述出料口连接所述炭渣进口。

7.根据权利要求1所述的有机固废处理系统，其特征在于，还包括进料装置；所述进料装置的出口连接有机固废进口。

8.根据权利要求1所述的有机固废处理系统，其特征在于，还包括尾气净化系统；所述尾气净化系统包括低温烟气进口和尾气出口；所述低温烟气进口连接所述低温烟气出口。

9.根据权利要求1所述的有机固废处理系统，其特征在于，还包括引风机，所述引风机包括尾气进口和排气口；所述尾气进口与所述尾气出口连接；所述排气口通大气。

10.根据权利要求1所述的有机固废处理系统，其特征在于，还包括鼓风机，所述鼓风机给流化床燃烧反应器提供空气。

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