CN218672183U - 有机废物气化熔融处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及有机废物气化熔融处理系统，包括流化床气化处理单元，用于进行有机废物的流化床气化处理；灰渣熔融处理单元，用于进行灰渣的熔融处理；第一通道，连接灰渣熔融处理单元和流化床气化处理单元；温度调节装置和送风装置，均设置于的第一通道上；熔融处理产生的尾气由第一通道，经温度调节装置的调节和送风装置的输送，于流化床气化处理单元中形成用于流化床气化处理的流化风。本申请的有机废物气化熔融处理系统，将尾气作为流化床气化单元的流化风，使得流化床气化单元气化生成的合成气的热值显著提高。

Description

有机废物气化熔融处理系统

技术领域

本实用新型涉及有机废物气化熔融处理系统。

背景技术

有机废物的气化熔融处理是一种新兴的有机废物处理方式，其主要目的是用于解决处理过程中容易产生二噁英和重金属污染等问题。气化熔融处理主要包括了两个主要的工艺阶段，即有机废物的气化和灰渣的熔融，而根据气化和熔融是否在两个独立设备中进行还可分为直接式气化熔融和间接式气化熔融，其中间接式气化熔融是将气化和熔融分别置于两个设备中进行。有机废物的气化是在500～900℃下将有机废物中的有机成分气化产生可燃的合成气的过程，同时，其中的重金属等无机物则熔融于炉渣之中。中所产生的飞灰、炉渣(即灰渣)，则在高于灰渣熔融温度的条件下(一般高于1300℃)进行熔融焚烧，灰渣经过高温熔融后经水骤冷，将重金属固化，形成玻璃体，实现重金属的无害化处理气化。

前述的有机废物的气化包括了固定床气化工艺和流化床气化工艺等各种工艺。其中的流化床气化工艺是选用流化床流化床气化炉作为流化床气化炉的炉型，以空气作为流化风介质，以水蒸气作为气化剂介质，将有机废物在流化床流化床气化炉中形成流化、悬浮状态，从而使得炉内形成气固接触良好，传热快，温度分布均匀的环境，从而进一步提高有机废物的气化率。所产的合成气可以进一步用于锅炉焚烧产汽，所产的水蒸气又可以被用于发电和系统内供热等等。

然而，在上述的流化床气化工艺中，以空气作为流化风虽然能够兼顾有机废物气化中的补氧，然而为了保持良好的流化效果，所通入的空气总量一般都会超过用于补氧所需的空气量，这就造成了产出的合成气热值低，处理量大等问题。

实用新型内容

本申请经过研究发现，在有机废物处理系统中的灰渣熔融处理单元中，熔融处理所产生的尾气中具有如CO和H₂等可燃气体，并且含有能够作为气化剂的水蒸气，含有少量氮气，几乎不含有氧气，是流化床气化过程中理想的流化风介质。本申请的实用新型内容对于上述发现加以利用，在有机废物处理系统内部解决提高有机废物气化形成合成气的热值的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种有机废物气化熔融处理系统，包括：

流化床气化处理单元，用于进行有机废物的流化床气化处理，

灰渣熔融处理单元，用于进行灰渣的熔融处理，

第一通道，连接灰渣熔融处理单元和流化床气化处理单元，

温度调节装置和送风装置，均设置于的第一通道上，

熔融处理产生的尾气由第一通道，经温度调节装置的调节和送风装置的输送，于流化床气化处理单元中形成用于流化床气化处理的流化风。

在本实用新型的一些实施例中，所述的温度调节装置采用余热锅炉，所述的余热锅炉通过第一蒸汽通道与所述的流化床气化处理单元连接，余热锅炉所产蒸汽由第一蒸汽通道送至流化床气化处理单元中，以用作流化床气化处理的气化剂。

在本实用新型的一些实施例中，所述的余热锅炉通过第二炉渣通道与所述的灰渣熔融处理单元连接，余热锅炉的炉渣通过第二炉渣通道送至灰渣熔融处理单元中进行熔融处理。

在本实用新型的一些实施例中，所述的流化床气化处理单元通过合成气通道与燃气锅炉连接，流化床气化处理产生的合成气由合成气通道进入燃气锅炉的炉膛进行燃烧。

在本实用新型的一些实施例中，所述的燃气锅炉通过第二蒸汽通道与蒸汽发电单元连接，燃气锅炉通过第二蒸汽通道向所述蒸汽发电单元输送蒸汽进行发电。

在本实用新型的一些实施例中，所述的燃气锅炉通过第三炉渣通道与所述的灰渣熔融处理单元连接，燃气锅炉的炉渣通过第三炉渣通道送入灰渣熔融处理单元进行熔融处理。

在本实用新型的一些实施例中，所述的燃气锅炉通过烟气管道与烟气净化单元连接，合成气燃烧后形成的烟气通过烟气通道进入烟气净化单元进行净化。

在本实用新型的一些实施例中，所述的烟气净化单元通过飞灰管道与灰渣熔融处理单元连接，烟气净化单元中的飞灰通过飞灰管道送至灰渣熔融处理单元进行熔融处理。

在本实用新型的一些实施例中，所述的烟气净化单元中设置有加热器，所述的温度调节装置采用余热锅炉，余热锅炉通过第三蒸汽通道与所述的加热器连接，余热锅炉所产蒸汽通过第三蒸汽通道通入所述的加热器对烟气进行加热。

在本实用新型的一些实施例中，所述的灰渣熔融处理单元包括干化装置、配料装置、输送装置和熔融装置，灰渣依次经过干化装置干化和配料装置配料后，由输送装置送入熔融装置进行熔融。

在本实用新型的一些实施例中，所述的流化床气化处理单元包括流化床气化炉和旋风分离器，流化床气化炉的顶部和旋风分离器顶部连通，流化床气化炉的底部与旋风分离器的底部连通。

本申请的有机废物气化熔融处理系统，将尾气作为流化床气化单元的流化风，使得流化床气化单元气化生成的合成气的热值显著提高。

附图说明

图1为实施例中流化床气化处理单元的流程示意图。

图2为实施例中燃气锅炉的流程示意图。

图3为实施例中灰渣熔融处理单元的流程示意图。

图4为实施例中净化单元的流程示意图。

图5为实施例中余热锅炉和燃气锅炉的余热利用流程示意图。

图中：1-等离子体熔融炉，2-余热锅炉，3-流化床气化炉，4-旋风分离器，5-燃气锅炉，6-螺杆发电机，7-污泥干化机，8-水处理单元，9-回转窑干化机，10-第一急冷塔，11-干法脱酸塔，12-布袋除尘器，13-第二急冷塔，14-加热器，15-第二风机，16-烟囱，17-第一风机，18-炉渣储仓，19-飞灰储仓，20-污泥储仓，21-辅料储仓，22-螺旋给料机，23-尾气通道。

具体实施方式

本申请中所述的“单元”用于表述为实现有机废物处理中的一步或多步工艺步骤而设置的包括但不限于装置、管道、设备、仪表、阀门等的组合。

本申请中所述的“系统”用于表述为了实现有机废物处理而设计的多个单元的组合。

本申请中所述的“通道”不仅包括狭义上的管道，当其他装置与管道连接时，装置内部供物料传输的路径也应当被解释为通道的一部分。

在采用流化床反应器对有机废物进行燃烧处理的相关实例中，以空气作为流化风虽然被认为能够降低成本，但是流化风的用量会超过整个燃烧补热所需的空气量，造成合成气中CO₂，N₂含量高、合成气热值低、尾气量较高等问题。

在有机废物处理系统内部解决提高有机废物气化形成合成气的热值的问题，本申请提供一种有机废物气化熔融处理系统，包括：

流化床气化处理单元，用于进行有机废物的流化床气化处理，

灰渣熔融处理单元，用于进行灰渣的熔融处理，

第一通道，连接灰渣熔融处理单元和流化床气化处理单元，

温度调节装置和送风装置，均设置于的第一通道上，

熔融处理产生的尾气由第一通道，经温度调节装置的调节和送风装置的输送，于流化床气化处理单元中形成用于流化床气化处理的流化风。

上述处理系统将灰渣在熔融处理过程中生成的高温尾气经过一定的调节形成了用于流化床反应处理的流化风，而灰渣熔融处理单元本身用于处理系统中产生的固体废物，因而形成了系统内资源的循环利用。相比于采用空气作为流化风介质，采用尾气形成的流化风具有独特的优势：第一，尾气本身具有较高的温度，所形成的流化风能够为流化床气化提供一定的热量；第二，尾气中含有的一氧化碳和氢气等可燃组分，能够作为流化床气化的燃料，尾气中的水蒸气能够作为流化床气化的气化剂使用；第三，尾气本身含有较少的二氧化碳和氮气，几乎不含有氧气，因而有机废物气化后生成的合成气的热值更高；第四，尾气中的所含的一氧化碳和氢气能够为流化床提供还原性气氛，从而避免二噁英的产生，减少了后续净化工艺的负担。

上述温度调节装置用于对第一通道内的尾气进行温度调节，以使得尾气的温度被调节至适宜被用作流化风的温度。由灰渣熔融处理过程产生的尾气温度一般可高达1200℃，因此尾气的温度调节装置一般对尾气进行降温的处置，尾气经过温度调节装置降温至450℃～550℃左右后再送入流化床气化处理单元中，在一些实例中，尾气的温度也可能存在低于流化风所需温度的情况，此时，温度调节装置也可以是对尾气进行升温。可以采用的温度调节装置包括但不限于各种类型的换热器、冷却器，在一些情况下也可能是加热器。采用换热器能够对于尾气的余热进行进一步的再利用。尾气经温度调节后，由送风装置送入流化床反应器中形成流化风。可采用的送风装置包括但不限于风机、压缩机、泵等等。

进一步的，温度调节装置优选采用余热锅炉。灰渣熔融处理中的高温尾气进经余热锅炉换热冷却后将自身温度降低，余热锅炉中水受高温尾气的加热形成水蒸汽。余热锅炉同样实现了对于尾气的温度调节，并且还副产水蒸气，这些水蒸气可进行进一步的利用，如作为流化床气化过程的气化剂或作为系统中的热源进行使用。在一种具体结构中，所述的高温尾气经余热锅炉降温后由送风装置送入流化床气化单元中的流化床气化炉底部形成流化风，而余热锅炉所产水蒸气则作为气化剂，经过第一蒸汽通道通入流化床气化炉的底部。

在上述高温尾气经余热锅炉冷却的过程中，高温尾气中夹带的固体颗粒沉降在了余热锅炉底部形成炉渣，为了处理余热锅炉中的炉渣，余热锅炉可通过第二炉渣通道与灰渣熔融处理单元连接，余热锅炉的炉渣通过第二炉渣通道送至灰渣熔融处理单元中进行熔融处理。通过上述结构，在余热锅炉中的炉渣在本系统中得以妥善的处理。

所述的流化床气化处理单元通过合成气通道与燃气锅炉连接，流化床气化处理产生的合成气由合成气通道进入燃气锅炉的炉膛进行燃烧并副产水蒸气。进一步的所述的燃气锅炉通过第二蒸汽通道与蒸汽发电单元连接，燃气锅炉通过第二蒸汽通道向所述蒸汽发电单元输送蒸汽进行发电。由于合成气的热值得到了提高，在燃气锅炉中产出更多的蒸汽，从而提高发电量。燃气锅炉通过第三炉渣通道与所述的灰渣熔融处理单元连接，燃气锅炉的炉渣通过第三炉渣通道送入灰渣熔融处理单元进行熔融处理。

所述的燃气锅炉通过烟气管道与烟气净化单元连接，合成气燃烧后形成的烟气通过烟气通道进入烟气净化单元进行净化。进一步的，所述的烟气净化单元通过飞灰管道与灰渣熔融处理单元连接，烟气净化单元中的飞灰通过飞灰管道送至灰渣熔融处理单元进行熔融处理。所述的烟气净化单元中设置有加热器，所述的温度调节装置采用余热锅炉，余热锅炉通过第三蒸汽通道与所述的加热器连接，余热锅炉所产蒸汽通过第三蒸汽通道通入所述的加热器对烟气进行加热，从而利用余热锅炉所产的蒸汽对烟气进行加热消白，加热消白的热量又灰渣熔融处理单元产生的尾气余热提供，减少了能源的消耗。烟气净化单元的其中一种具体的结构中还包括由烟气通道依次连通的第一急冷塔、干法脱酸塔、布袋除尘器、第二急冷塔、消白加热器和烟囱，所述的第一急冷塔、干法脱酸塔以及布袋除尘器通过飞灰通道与飞灰储仓连接，飞灰储仓通过输送装置与所述的灰渣熔融装置连接。燃烧产生的烟气依次经过第一急冷塔急冷、干法脱酸塔脱酸、布袋除尘器除尘、第二急冷塔急冷、消白装置消白和烟囱排放，第一急冷塔、干法脱酸塔和布袋除尘器中产生的飞尘送入飞尘储仓中进行出分，粉尘储仓中的飞尘经过输送装置送入灰渣熔融处理单元进行熔融处理。

灰渣熔融处理单元包括干化装置、配料装置、输送装置和熔融装置，灰渣依次经过干化装置干化和配料装置配料后，由输送装置送入熔融装置进行熔融。灰渣熔融处理单元可以用于接受系统中的各种飞灰、炉渣，甚至可以对不在处理系统中的渣料进行处理，其根据处理系统内具体存在的工艺单元可以进行调整，如对于气化熔融处理系统中涉及上述的余热锅炉、流化床气化炉、燃气锅炉所产生的炉渣均可以先由相同或不同的干化装置干化后，送入配料装置中与辅料进行配料投入熔融装置中进行熔融处理。气化熔融处理系统中涉及到净化单元的，则其中的飞灰可以经过干化装置干化后，送入配料装置中与辅料进行配料后投入熔融装置中进行熔融。除此以外，来自外部的炉渣、飞灰、污泥等均可以通过灰渣熔融处理单元进行处理。

图1～5示出了一种具体的有机废物处理系统。

如图1所示，本实施例的流化床气化处理单元中的主要设备包括了构成外部循环的流化床气化炉33和旋风分离器44，流化床气化炉3的顶部与旋风分离器4的顶部连通，旋风分离器4的底部与流化床气化炉3的底部连通。该单元用于实现有机废物燃烧气化，有机废物、空气、流化风和气化剂分别从下部进入流化床气化炉3中在800℃～850℃温度下燃烧气化，有机废物中的有机物质被分解成无毒的CO、H₂、CH₄等小分子物质的合成气，合成气夹带固体颗粒随气流由顶部进入旋风分离机中脱除固体颗粒后由进入燃气锅炉5进行焚烧，固体颗粒则由于离心作用分离并从旋风分离器4的底部回到流化床气化炉3中沉积于底部形成炉渣。本实施例中，流化床气化处理单元所采用的流化风和气化剂均可由有机废物处理系统自己产出，所得到的合成气的主要成分包括了CO25％～55％、CO₂15％～20％、H₂10％～20％、H₂O 10％～30％、N₂10％～28％，灰分以及少量的HCl、HF、SO₂、H₂S。该合成气的热值比全用空气气化产生的合成气热值高18％～35％。

所形成的合成气和炉渣分别进入不同的单元进行处理，其中的合成气在燃气锅炉5中焚烧，焚烧后的烟气进入净化单元净化后进行排放；炉渣进入灰渣熔融处理单元进行处理。

如图3所示，灰渣熔融处理单元的主要设备包括了污泥干化机7、回转窑干化机9、炉渣储仓18、飞灰储仓19、污泥储仓20、辅料储仓21、螺旋给料机22以及等离子体熔融炉1。流化床气化炉3中所形成的炉渣通过管道送入至回转窑干化机9中经过干化后，送入到炉渣储仓18中进行暂存。同时，来自净化单元的飞灰通过管道送入飞灰储仓19中进行暂存，来自外部的污泥经过污泥干化机7干化后送入污泥储仓20中进行暂存。另外，还设置有辅料储仓21用于暂存助燃剂、还原剂等辅料。炉渣储仓18、飞灰储仓19、污泥储仓20和辅料储仓21由底部落料至一螺旋给料机22中进行共混后送入至等离子体熔融炉1进行熔融处理。等离子体熔融炉1，上部中空石墨电极作为阴极，通入N₂作为工作气体，阳极在炉体下部，工作气体被部分电离，产生5000℃以上的等离子体，等离子体将炉渣、飞灰、污泥及辅料的混合物进行加热，并维持1400℃～1600℃的熔融状态，熔融液连续溢流，经水淬生成致密的玻璃体(离子岩)，离子岩将重金属包络在硅氧网络结构中。玻璃体含量及重金属浸出率合格的离子岩产品外销，不合格品回到前预处理系统，重新入炉。还原出来的合金积累到一定高度后定期放出炉外，外销给冶炼企业进行精炼。等离子体熔融炉1出来的尾气，温度为1200℃～1300℃，等离子体熔融炉1产生的尾气主要成分：CO 15％～40％、CO₂5％～10％、H₂11％～28％、H₂O 12％～22％、N₂2％～7％，灰分以及少量的HCl、HF、SO₂、H₂S，几乎不含O₂，是理想的流化风介质。然后，等离子体熔融炉1的尾气进入余热锅炉2后降温至450℃～550℃，再由高温风机鼓入流化床流化床气化炉3底部形成流化风。余热锅炉2沉降下来的灰渣送至回转窑干化机9，与流化床气化炉3的炉渣一同干化后送至炉渣储仓18中。

如图2所示，合成气在经过旋风分离机离心分离固体颗粒后，进送入燃气锅炉5中，于1200℃下焚烧超过2秒，同时喷洒氨水进行SNCR脱硝，使氮氧化物含量符合排放标准，焚烧后产生的烟气进入净化单元进行净化处理。如图4所示，本实施例中的烟气净化单元的主要设备包括第一急冷塔10、干式脱酸塔、布袋除尘器12、第二急冷塔13、消白加热器14、第二风机15以及烟囱16。燃气锅炉5的烟气先进入第一急冷塔10迅速急冷到200℃左右(本实施例中冷却至180℃)，以避免二噁英的生成，然后进入干式脱酸塔并添加小苏打和活性炭进行干法脱酸，脱酸后的烟气进入布袋除尘器12进行除尘，以使得烟气中的含尘量达到排放标准，然后进入第二急冷塔13进行湿法脱酸，进一步除去其中的酸性物质SO₂、HCl、HF、SO₃等，随后进入加热器14加热消白，由引风机引入烟囱16后排入大气。由第一急冷塔10、干法脱酸塔11以及布袋除尘器12收集得到的飞灰通过管道输送飞灰储仓19中。

在该系统中，余热锅炉2和燃气锅炉5的用水是通过如下方式实现的。如图5所示，包括了水处理单元8，来自外部的水经由除盐水单元除盐后，通过管道分别通入余热锅炉2和燃气锅炉5中进行产汽。其中，余热锅炉2中的水吸收了1200℃尾气的热量，生成2.0Mpa的过饱和蒸汽，该过饱和蒸汽分别通往：a.流化床气化炉3底部作为气化剂，b.通往流化床气化炉3的有机废物入口，同样作为气化剂，并帮助有机废物能够顺利进入流化床气化炉3，c.通入加热器14中对烟气进行加热消白，在加热器14中经过换热冷却后的凝结水回到水处理单元8进行处理后继续参与至循环中，通入所述的余热锅炉2和燃气锅炉5中。燃气锅炉5中的水吸收由合成气焚烧产生的热量，生成2.0Mpa的微过热蒸汽，微过热蒸汽进入螺杆发电机6膨胀做功发电，输出400V电力供厂区风机泵等动设备和照明用。螺杆发电机6出来的180℃@0.8MPa乏汽作为污泥干化机7和回转窑干化机9的热源，干化湿污泥和湿炉渣，经过换热后的的凝结水同样回到水处理单元8进行处理后继续参与至循环中，通入所述的余热锅炉2和燃气锅炉5中。

本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。

Claims (11)

1.有机废物气化熔融处理系统，包括：

流化床气化处理单元，用于进行有机废物的流化床气化处理，

灰渣熔融处理单元，用于进行灰渣的熔融处理，

其特征在于还包括：

第一通道，连接灰渣熔融处理单元和流化床气化处理单元，

温度调节装置和送风装置，均设置于的第一通道上，

熔融处理产生的尾气由第一通道，经温度调节装置的调节和送风装置的输送，于流化床气化处理单元中形成用于流化床气化处理的流化风。

2.如权利要求1所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的温度调节装置采用余热锅炉，所述的余热锅炉通过第一蒸汽通道与所述的流化床气化处理单元连接，余热锅炉所产蒸汽由第一蒸汽通道送至流化床气化处理单元中，以用作流化床气化处理的气化剂。

3.如权利要求2所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的余热锅炉通过第二炉渣通道与所述的灰渣熔融处理单元连接，余热锅炉的炉渣通过第二炉渣通道送至灰渣熔融处理单元中进行熔融处理。

4.如权利要求1所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的流化床气化处理单元通过合成气通道与燃气锅炉连接，流化床气化处理产生的合成气由合成气通道进入燃气锅炉的炉膛进行燃烧。

5.如权利要求4所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的燃气锅炉通过第二蒸汽通道与蒸汽发电单元连接，燃气锅炉通过第二蒸汽通道向所述蒸汽发电单元输送蒸汽进行发电。

6.如权利要求4所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的燃气锅炉通过第三炉渣通道与所述的灰渣熔融处理单元连接，燃气锅炉的炉渣通过第三炉渣通道送入灰渣熔融处理单元进行熔融处理。

7.如权利要求4所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的燃气锅炉通过烟气管道与烟气净化单元连接，合成气燃烧后形成的烟气通过烟气通道进入烟气净化单元进行净化。

8.如权利要求7所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的烟气净化单元通过飞灰管道与灰渣熔融处理单元连接，烟气净化单元中的飞灰通过飞灰管道送至灰渣熔融处理单元进行熔融处理。

9.如权利要求7所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的烟气净化单元中设置有加热器，所述的温度调节装置采用余热锅炉，余热锅炉通过第三蒸汽通道与所述的加热器连接，余热锅炉所产蒸汽通过第三蒸汽通道通入所述的加热器对烟气进行加热。

10.如权利要求1所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的灰渣熔融处理单元包括干化装置、配料装置、输送装置和熔融装置，灰渣依次经过干化装置干化和配料装置配料后，由输送装置送入熔融装置进行熔融。

11.如权利要求1所述的有机废物气化熔融处理系统，其特征在于所述的流化床气化处理单元包括流化床气化炉和旋风分离器，流化床气化炉的顶部和旋风分离器顶部连通，流化床气化炉的底部与旋风分离器的底部连通。

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