本發(fā)明涉及一種有機(jī)廢物氣化處理工藝，特別涉及一種固體有機(jī)廢棄物氣化熔融循環(huán)處理工藝，屬于有機(jī)廢物處理工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類生產(chǎn)、生活所產(chǎn)生的廢棄物越來(lái)越多，以生活垃圾為例，每年產(chǎn)生的量都以8％～10％的速度在增長(zhǎng)，如果不能及時(shí)妥善處理，將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。
對(duì)固體廢棄物的處理大體都經(jīng)過(guò)填埋法、堆肥法、到焚燒法這樣一個(gè)過(guò)程，在我國(guó)，目前仍以填埋和焚燒為主，但這兩種方法均存在不同程度的安全隱患。填埋法不僅要占用大量的土地，而且廢棄物中的有害物質(zhì)有滲透到地下水資源中的風(fēng)險(xiǎn)，可能造成土壤或水體污染。而焚燒不僅會(huì)排放大量廢氣，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生少量的“世紀(jì)之毒”二惡英，常規(guī)的煙氣處理設(shè)施無(wú)法有效去除二惡英從而造成空氣污染。
固體廢棄物既是一種污染物，又是一種資源，在干燥狀態(tài)下，每千克含有1200～4000大卡左右的熱量。從目前來(lái)看，我國(guó)對(duì)固體廢棄物的處理和處置及資源化利用工藝技術(shù)依然沒(méi)有形成統(tǒng)一的思路，安全、高效、經(jīng)濟(jì)地處理、處置固體廢棄物將成為大眾關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，也是環(huán)保工作者的研究方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明固體有機(jī)廢棄物氣化熔融循環(huán)處理工藝公開(kāi)了新的方案，采用氣化熔融工藝以及利用廢棄物本身含有的能量實(shí)現(xiàn)無(wú)害處理，解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝資源利用率低、污染環(huán)境的問(wèn)題。
本發(fā)明固體有機(jī)廢棄物氣化熔融循環(huán)處理工藝包括以下步驟：⑴將待處理物料儲(chǔ)存在密閉空間內(nèi)，密閉空間內(nèi)的氣壓保持負(fù)壓；⑵將待處理物料進(jìn)行分選破碎處理得到碎料，將碎料輸入熱干化機(jī)進(jìn)行干燥，密閉空間內(nèi)的污泥無(wú)需分選破碎，直接輸入熱干化機(jī)進(jìn)行單獨(dú)干燥；⑶將進(jìn)入熱干化機(jī)的碎料和污泥中的水分含量降至20％以下形成干燥碎料和干燥污泥，向干燥污泥中加入生物質(zhì)和生石灰后充分?jǐn)嚢杌旌系玫轿勰嗷旌衔?，利用造粒機(jī)械將污泥混合物制成設(shè)定尺寸的顆粒狀污泥混合物；⑷將干燥碎料和顆粒狀污泥混合物輸入熱解氣化爐反應(yīng)得到可燃性氣體和熱解炭，將熱解炭輸入熔融爐進(jìn)行高溫熔融，將可燃性氣體的一部分輸送入二燃室燃燒加熱余熱鍋爐，余熱鍋爐通過(guò)干化介質(zhì)向干化機(jī)輸入熱量用于干化工藝，將可燃性氣體的另一部分輸送入熔融爐用于高溫熔融工藝；⑸二燃室產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐后進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)，煙氣經(jīng)過(guò)處理形成達(dá)標(biāo)廢氣后排放，熔融爐產(chǎn)生的熔渣進(jìn)入水淬箱急冷得到小顆粒玻璃渣體排出存儲(chǔ)備用。
進(jìn)一步，為了使得步驟⑴中密閉空間內(nèi)的氣壓保持微負(fù)壓，以及提高資源利用率，本方案可以將步驟⑴中密閉空間內(nèi)產(chǎn)生的廢氣抽送入氣化熔融爐作為氣化劑使用，使得密閉空間內(nèi)的氣壓保持負(fù)壓。
進(jìn)一步，為了提高物料反應(yīng)的效率，促進(jìn)反應(yīng)充分進(jìn)行，本方案步驟⑵中的碎料的尺寸優(yōu)選是20mm～200mm，步驟⑶中的顆粒狀污泥混合物的長(zhǎng)度優(yōu)選是5cm，步驟⑶中的顆粒狀污泥混合物的粒徑優(yōu)選是0.6cm～1.5cm。
進(jìn)一步，為了合理利用步驟⑶中產(chǎn)生的水蒸氣混合物，本方案在步驟⑶中，熱干化機(jī)產(chǎn)生的氣體通入熱交換器后進(jìn)入冷凝器冷卻，冷卻得到的冷凝水作為中水使用或排入污水管網(wǎng)。更進(jìn)一步，為了提高產(chǎn)物的利用率，減少?gòu)U氣排放，本方案將上述經(jīng)冷凝器冷卻后得到的不凝氣經(jīng)熱交換器輸入熱干化機(jī)參與干化過(guò)程，過(guò)量的不凝氣通入二燃室燃燒。
進(jìn)一步，同樣為了提高工藝產(chǎn)物的利用率，避免廢氣的排放，本方案將步驟⑶中，污泥造粒成型過(guò)程產(chǎn)生的臭氣經(jīng)管道送入二燃室送風(fēng)機(jī)與空氣混合后作為助燃?xì)鈪⑴c可燃性氣體的燃燒。
進(jìn)一步，為了保證本工藝的排放符合環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高資源的利用率，本方案的步驟⑸中，煙氣處理系統(tǒng)包括布袋除塵裝置、靜電除塵裝置、水噴淋裝置，二燃室產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐后依次進(jìn)入布袋除塵裝置、靜電除塵裝置、水噴淋裝置形成達(dá)標(biāo)廢氣后排放，將煙氣處理系統(tǒng)除塵得到的灰塵輸送入熔融爐。
進(jìn)一步，同樣為了環(huán)保以及提高資源利用率的目的，本方案的步驟⑸中，水淬箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷凝后與熔融爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖煌斔腿攵际疫M(jìn)行燃燒。
進(jìn)一步，為了擴(kuò)展燃?xì)饫玫姆绞?，提高燃?xì)饫寐?，?shí)現(xiàn)資源的最大化利用，本方案在步驟⑷中，將可燃性氣體中的一部分經(jīng)凈化后供內(nèi)燃機(jī)發(fā)電使用，凈化產(chǎn)生的固體物顆粒輸送入熔融爐。
進(jìn)一步，為了取得反應(yīng)的最優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)最佳的反應(yīng)效果，本方案在步驟⑷中，向熔融爐通入富氧空氣或純氧輔助燃燒，將二燃室內(nèi)的燃燒溫度控制在900℃～1100℃來(lái)減少熱力型氮氧化物的生成量。
本發(fā)明固體有機(jī)廢棄物氣化熔融循環(huán)處理工藝采用氣化熔融工藝以及利用廢棄物本身含有的能量實(shí)現(xiàn)無(wú)害處理，具有資源利用率高，綠色環(huán)保的特點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1是本方案固體有機(jī)廢棄物氣化熔融循環(huán)處理工藝的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)固體廢棄物氣化熔融的循環(huán)處理工藝，主要利用了廢棄物本身所含有的熱量，減少外部能源的依靠，提供一種安全高效、節(jié)能減排、低碳環(huán)保、運(yùn)行成本低、減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化處置的工藝和系統(tǒng)。
本系統(tǒng)由儲(chǔ)存系統(tǒng)、分選破碎系統(tǒng)、干化成型系統(tǒng)、氣化熔融系統(tǒng)、燃?xì)饫孟到y(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。工藝實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下。
⑴物料儲(chǔ)存
所有物料均存放在一個(gè)密閉空間內(nèi)，所產(chǎn)生的廢氣由風(fēng)機(jī)抽送至氣化熔融爐作為氣化劑使用，空間呈微負(fù)壓，確保廢氣不外排。
⑵分選破碎
物料經(jīng)輸送裝置(抓斗、輸送帶、絞龍等)送至分選破碎系統(tǒng)，將其破碎至20mm～200mm，污泥則直接輸送至干化成型系統(tǒng)。
⑶干化成型
含水率超過(guò)20％的物料經(jīng)輸送裝置送至熱干化機(jī)進(jìn)行干燥，熱干化機(jī)以導(dǎo)熱油或高溫飽和蒸汽為介質(zhì)對(duì)物料進(jìn)行間接干燥將水份降至20％以下。熱干化機(jī)可選用漿葉式干燥機(jī)或圓盤式干燥機(jī)，優(yōu)選圓盤干燥機(jī)。如果物料是污泥，則經(jīng)干化后的污泥顆粒較細(xì)，需添加一定量的生物質(zhì)(如：木屑、稻殼、秸稈等，具體數(shù)量由污泥的熱值、含水量及生物質(zhì)的熱值來(lái)確定)和生石灰，經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌虾?，用造粒機(jī)械將混合物制成粒徑0.6厘米～1.5厘米、長(zhǎng)度5厘米左右的顆粒，顆粒冷卻后，其含水率可降至15％左右。
⑷氣化熔融
氣化熔融系統(tǒng)由氣化裝置和熔融爐兩部分組成，先將物料送入氣化裝置進(jìn)行熱解氣化，產(chǎn)物為可燃性氣體(H2、CO、CH4等)和熱解炭，熱解碳經(jīng)輸送裝置送入熔融爐，可燃性氣體分為兩部分，一部分送入二燃室進(jìn)行燃燒，加熱干化介質(zhì)(導(dǎo)熱油或水蒸汽)或經(jīng)凈化后供內(nèi)燃機(jī)發(fā)電使用，另一部分送至熔融爐，通入富氧空氣(或純氧)對(duì)熱解炭進(jìn)行高溫熔融，熔渣進(jìn)入水淬箱急冷得到小顆粒玻璃渣體，水淬箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷凝后(不凝氣主要為CO、H2)與熔融爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖煌M(jìn)入二燃室進(jìn)行燃燒，二燃室后部連接余熱鍋爐，內(nèi)有導(dǎo)熱油或水。
⑸燃?xì)饫?/p>
燃?xì)饫孟到y(tǒng)由二燃室、余熱鍋爐和內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組(選用)組成。在廢棄物處理處置各個(gè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的尾氣均在二燃室中進(jìn)行燃燒，二燃室上裝有可燃性氣體燃燒機(jī)，所產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥捎酂徨仩t進(jìn)行充分利用，余熱鍋爐的規(guī)格及內(nèi)部的介質(zhì)由干化工序所用的介質(zhì)類型及數(shù)量來(lái)確定。根據(jù)需要也可將燃?xì)鈨艋蠊﹥?nèi)燃機(jī)發(fā)電。
⑹煙氣凈化
煙氣凈化系統(tǒng)由布袋除塵、靜電除塵和水噴淋三部分組成。在物料干化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣-氣熱交換器后進(jìn)入冷凝器，水蒸汽冷卻為水可作為中水使用或經(jīng)熱交換冷卻后排入污水管網(wǎng)，其余氣體經(jīng)氣-氣熱交換器回到干化機(jī)內(nèi)部，參與廢棄物干化過(guò)程。多余部分氣體經(jīng)管道送至二燃室進(jìn)行燃燒(監(jiān)控干化機(jī)內(nèi)部壓力的變化，來(lái)確定是否有氣體過(guò)量)。污泥造粒成型過(guò)程產(chǎn)生的臭氣經(jīng)管道與二燃室送風(fēng)機(jī)相連，與空氣混合后，作為助燃?xì)鈪⑴c可燃性氣體的燃燒。二燃室產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐后進(jìn)入布袋除塵系統(tǒng)和靜電除塵系統(tǒng)，然后進(jìn)入水噴淋系統(tǒng)，處理達(dá)標(biāo)后排放。凈化系統(tǒng)的煙塵收集后再送入熔融爐進(jìn)行熔化。
⑺工藝控制
控制系統(tǒng)由各類儀器、儀表、線路、開(kāi)關(guān)、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、傳感器、電控柜等組成，可在不同的操作面板上對(duì)各個(gè)系統(tǒng)分別進(jìn)行控制，也可在同一操作系統(tǒng)中進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，操作方便，自動(dòng)化程度高。
上述方案中涉及的電器、電路、模塊以及電子元器件除特別說(shuō)明之外，根據(jù)其實(shí)現(xiàn)的具體功能可以選擇本領(lǐng)域通用的設(shè)計(jì)和方案，也可以根據(jù)實(shí)際需要選擇其他設(shè)計(jì)和方案。
本方案的固體有機(jī)廢棄物氣化熔融循環(huán)處理工藝基于上述內(nèi)容相比現(xiàn)有的傳統(tǒng)廢棄物處理工藝具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
⑴減量化程度高。
由于采用了氣化熔融工藝，最后殘?jiān)牧渴浅Ｒ?guī)氣化工藝的五分之一左右，殘余量是原物料(指有機(jī)部分)的1％～5％。
⑵二次污染小，無(wú)害化、穩(wěn)定化效果明顯。
本方案采用了熱解氣化工藝，在熱解氣化過(guò)程中，由于是微氧或無(wú)氧環(huán)境，整個(gè)過(guò)程呈還原性氣氛，沒(méi)有或極少有二惡英及其前驅(qū)物和其他有毒物質(zhì)的生成，且所有氣體均在二燃室進(jìn)行了充分燃燒(900℃＜燃燒溫度＜1100℃)，燃燒后的煙氣又進(jìn)行了降溫除塵處理，完全可以達(dá)標(biāo)排放。熱解碳經(jīng)高溫熔融后，廢棄物中的大部分重金屬被固化在玻璃體中，并以穩(wěn)定的形式存在，少部分重金屬進(jìn)入氣相(可燃性氣體和熔融爐煙氣中)，經(jīng)煙氣凈化系統(tǒng)處理后，與收集的煙塵一起再次送入熔融爐進(jìn)行熔融固化，不排入大氣中，且由于二燃室燃燒溫度較低(900℃＜燃燒溫度＜1100℃)，熱力型氮氧化物生成量小。同時(shí)在廢棄物中摻入少量的生石灰，起到了脫酸的作用，水噴淋系統(tǒng)添加適量的堿，使噴淋水呈堿性，最后的煙氣完全能達(dá)標(biāo)排放。本方案將固體有機(jī)廢棄物處理過(guò)程的二次污染減少到了最低的程度。
⑶資源化效果好，充分利用了廢棄物本身所含有的能量，能量轉(zhuǎn)化和利用效率高。
固體有機(jī)廢棄物經(jīng)熱解氣化后所產(chǎn)生的可燃性氣體進(jìn)行了充分的利用，熱解碳又進(jìn)行了高溫熔融，其熱值也得到了徹底的利用。從理論上來(lái)說(shuō)，廢棄物的熱值得到了完全的利用，所有的能量部分用于熔融，大部分用于干化和二次利用，完全可以做到自給自足。最后的熔融渣是不含任何有機(jī)物的玻璃體，可作為建材原料使用，如制免燒磚、馬路基料、水泥原料等，實(shí)現(xiàn)了廢棄物處理處置最優(yōu)資源化的目的。
⑷環(huán)境效益顯著。
利用本工藝處理處置固體有機(jī)廢棄物，不僅節(jié)約了大量的埋填土地，杜絕了臭氣、重金屬等有毒有害物質(zhì)污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，充分利用了有機(jī)廢棄物本身所含有的熱量和可再生能源—生物質(zhì)能，為整個(gè)處理處置過(guò)程提供了充足的能量，減少了對(duì)礦物能源的依賴，減少了碳排放，真正做到了節(jié)能減排、低碳環(huán)保。
⑸運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)效益好。
本方案充分利用了有機(jī)廢棄物本身所含有的能量和可再生能源—生物質(zhì)，不需使用其它礦物能源。煙氣處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟。由于無(wú)需增加脫硝和二惡英處理裝置，減少了固定投入和運(yùn)行成本。另外，裂解炭經(jīng)熔融處理后，體積和重量大大減小，若進(jìn)行利用(如制免燒磚)，則減少了后續(xù)的儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本，甚至可以產(chǎn)生效益。經(jīng)以上工序的組合，從根本上大大節(jié)約了固體有機(jī)廢棄物處理處置成本。
⑹適用范圍廣。
本工藝不僅適用于城市生活垃圾、工業(yè)垃圾、各種養(yǎng)殖廢棄物、污泥、秸稈等各種固體有機(jī)廢棄物的處置，在適當(dāng)調(diào)整生物質(zhì)摻和比例的情況下，也可對(duì)電鍍污泥等各種危險(xiǎn)廢棄物進(jìn)行處理處置，對(duì)重金屬的固化效果優(yōu)于焚燒法。
⑺可用于垃圾填埋場(chǎng)的修復(fù)。
當(dāng)前垃圾填埋場(chǎng)的修復(fù)存在費(fèi)用大、修復(fù)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，采用本工藝技術(shù)，將陳腐垃圾挖出分選干化后氣化裂解，因是在還原性氣氛下進(jìn)行反應(yīng)，重金屬部分被還原，以單質(zhì)形式存在，大部分被固化在裂解炭中，在檢測(cè)合格的情況下裂解炭可直接回填，煙氣處理和燃?xì)鈨艋^(guò)程中的固體排放物進(jìn)行熔融處理，干化階段不足的能量可用新鮮垃圾進(jìn)行補(bǔ)充，以此達(dá)到降低成本、以廢治廢的目的。經(jīng)此工藝處理，所有陳腐垃圾中的有機(jī)物均轉(zhuǎn)化為可燃性氣體和裂解炭，重金屬得以固化，可徹底解決垃圾填埋場(chǎng)二次污染的隱患，同時(shí)，陳腐垃圾處理完后填埋場(chǎng)可立即投入使用，解決了傳統(tǒng)修復(fù)工藝周期長(zhǎng)的缺陷。
基于以上特點(diǎn)，本方案的固體有機(jī)廢棄物氣化熔融循環(huán)處理工藝相比現(xiàn)有的傳統(tǒng)廢棄物處理工藝具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
本方案的固體有機(jī)廢棄物氣化熔融循環(huán)處理工藝并不限于具體實(shí)施方式公開(kāi)的內(nèi)容，其包含的操作步驟在不違反技術(shù)規(guī)范和原理的前提下，為優(yōu)化操作程序可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)捻樞蛘{(diào)換，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本方案結(jié)合公知常識(shí)作出的簡(jiǎn)單替換方案也屬于本方案的范圍。