CN111286365A - 气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法和系统，属于固体废弃物综合处理技术领域。将不同类别的固体废弃物进行预处理，根据不同类别的固体废弃物的热值水平，进行比例混配后，通过生物干化，降低含水率，并适当加入热值调节物质，使固体废弃物的热值达到能够满足等离子体气化设备长时间稳定运行要求的水平。采用等离子体气化技术，将固废衍生物中的有机组分气化为合成气，而无机组分则生成玻璃状的无害的熔渣。所得到的高温合成气经净化后用于燃气发电，产生的熔渣则作为水泥生产的原材料。综合处置了多种类别的固体废弃物、满足等离子体气化设备长时间稳定运行的需求，实现了固体废弃物减量化、资源化、无害化。

Description

气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法和系统

技术领域

本发明属于固体废弃物综合处理技术领域，具体涉及一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法和系统。

背景技术

固体废弃物（简称“固废”），是指人类在生产、生活中产生的丧失原有利用价值的，或者虽未丧失原有利用价值，但是被抛起或者放弃的固态、半固态及置于容器中的气态物品、物质以及国家法律法规纳入固体废物管理的物品、物质。按固体废气物的来源分类，主要包括生活垃圾、工业废弃物（包括但不限于工业炉渣、粉煤灰、煤矸石、煤泥、化工危险废弃物、冶金废弃物等）、农业废弃物。此外，《国家危险废物名录》将包括医疗废弃物、医药废物、废药品、有机溶剂废物、废矿物油等49类固体废弃物列为危险废弃物。

固体废弃物的处置遵从“减量化、资源化、无害化原则”，目前，对固体废弃物的处置方式主要包括三种方式：卫生填埋，作为处理固体废气物的主要方式，卫生填埋能够满足大部分固体废弃物的处置需求，但是，卫生填埋虽投资成本低，但处理周期长，占地面积大，对渗透液、甲烷、硫化氢等的处理有一定要求。随着经济社会的不断发展，可供填埋的垃圾的场所越来越紧缺，卫生填埋将不能满足对日益增长的固体废气物的处置要求。堆肥法，可实现部分生活垃圾、农业废弃物的资源化处置，但是处置范围较窄，不能大规模应用。焚烧法，焚烧法能够资源化回收利用垃圾中的有机组分，处理周期短，但是其设备建设及运行成本高，焚烧后产生的炉渣、尾气等容易造成二次污染，且产生浓度较高的二噁英等致癌物质，限制了垃圾焚烧的发展。

现有技术中，如申请号为201410111571.2的中国发明专利公开了一种水泥窑协同处理城市生活垃圾的系统和方法，对生活垃圾进行发酵、分拣、破碎、干燥后，采用下吸式固定床气化炉对生活垃圾进行气化，气化后产生的合成气通过燃气轮机进行发电，并供给水泥生产线设备使用，气化产生的灰渣则送入水泥生产线中进行消纳。然而，首先生活垃圾成分复杂，对生活垃圾的预处理需消耗较大的人力物力，其次，受水泥生产的过程控制、水泥品质等因素限制，传统的气化过程产生的灰渣加入到水泥生产线中的总量有限。再例如，有报道指出，利用水泥生产回转窑直接消纳生活垃圾、或将垃圾焚烧后的尾气通入到水泥生产回转窑中进行高温处置，但是这些手段无疑对水泥生产的过程管理造成较大的影响，垃圾消纳总量有限。且上述方案适合对生活垃圾进行处置，较难实现对工业废弃物的处置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法，以解决现有技术中存在的水泥厂协同处置固体废弃物时，消纳总量有限，消纳类别单一的技术问题。

本发明还提供一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法，包括以下步骤：

固废预处理：对不同类别的固体废弃物分别进行分拣筛选、破碎、杀菌消毒操作；

固体废物混合物制备：将不同热值水平的固体废弃物混配后，进行生物干化，并向其中加入热值调节物质，得到固废衍生物；

等离子体气化：采用等离子气化技术，对所述固废衍生物进行热解气化，得到合成气和玻璃体的炉渣；

燃气发电：步骤“等离子体气化”中所得到的合成气，经净化后，通过燃气轮机进行发电；

炉渣消纳：步骤“等离子体气化”中所得到的玻璃体的炉渣，送入水泥生产线，进行消纳。

优选地，其特征在于，步骤“固体废物混合物制备”中，所述热值调节物质为焦炭、低品质煤炭、重质石油、焦油中的至少一种。

优选地，步骤“炉渣消纳”中，玻璃体的炉渣根据炉渣品质，送入水泥生产线中的原料磨、回转窑及水泥磨中的其中一处。

优选地，还包括以下步骤：

余热发电：利用步骤“等离子体气化”中得到的合成气的显热及步骤“燃气发电”中所述燃气轮机的尾气的显热进行发电。

优选地，步骤“燃气发电”中以及步骤“余热发电”中，所得电能用于供给所述气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法中所使用的部分或全部设备用电。

一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统，包括固体废弃物预处理子系统、等离子气化子系统、发电子系统及水泥生产子系统；

所述固体废弃物预处理子系统包括若干固废前处理装置及固废混配干化装置，所述固废前处理装置用于临时存储不同类别的固体废弃物，且针对固体废弃物的类别进行基于安全的处理，所述固废混配干化装置用于将不同类别的固体废弃物进行混合，并干化，获得热值稳定的固废衍生物；

所述等离子气化子系统包括等离子气化炉及熔渣冷却装置，所述等离子气化炉的进料口连接所述固废混配干化装置，所述熔渣冷却装置连接所述等离子气化炉的熔渣出料口；

所述发电子系统包括第一余热发电装置、合成气净化装置及燃气发电装置，所述第一余热发电装置连接所述等离子气化炉的合成气出料端，用于利用所述等离子气化炉所生产的合成气的显热进行发电，所述合成气净化装置连接所述第一余热发电装置，用于对所述等离子气化炉所生产的合成气进行净化，所述燃气发电装置连接所述合成气净化装置，用于利用所述等离子气化炉所生产的合成气的进行发电；

所述水泥生产子系统包括原料磨、回转窑、水泥磨及尾气净化装置，所述原料磨、所述回转窑与所述水泥磨分别连接所述熔渣冷却装置，所述尾气净化装置连通所述燃气发电装置。

优选地，所述固废混配干化装置包括：

分层发酵堆放池，所述分层发酵堆放池通过固体废弃物输送装置分别连接每一个所述固废前处理装置；

混合生物干化池，所述混合生物干化池靠近所述分层发酵堆放池设置；以及

转运抓斗，所述转运抓斗设置于所述分层发酵堆放池上方，且能够移动至所述混合生物干化池上方。

优选地，所述分层发酵堆放池和/或所述混合生物干化池包括干化池本体、渗滤液导流坡及渗滤液收集槽；所述干化池本体由干化池池壁与干化池池底围绕形成，所述干化池池壁上开设有渗滤液析出滤孔；所述渗滤液导流坡环设于所述干化池本体的周围，且具有10°～60°的坡面，所述渗滤液导流坡的最高处与所述干化池池底平齐；所述渗滤液收集槽环设于所述渗滤液导流坡的外侧，且所述渗滤液收集槽的槽口与所述渗滤液导流坡的最低处平齐。

优选地，所述合成气净化装置设置有飞灰收集组件，所述飞灰收集组件连接所述回转窑。

优选地，所述发电子系统产生的电能用于提供所述固体废弃物预处理子系统、所述等离子气化子系统、所述发电子系统及所述水泥生产子系统的全部或部分设备用电。

优选地，所述发电子系统还包括第二余热发电装置，所述第二余热发电装置连接所述燃气发电装置与所述尾气净化装置，用于利用所述燃气发电装置所产生的尾气的显热进行发电。

由上述技术方案可知，本发明提供了一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法及综合处置系统，其有益效果是：将不同类别的固体废弃物，包括但不限于生活垃圾、医疗废弃物、农林废弃物、工业固体废弃物，分别进行例如分拣筛选、破碎、消毒杀菌等预处理后，根据不同类别的固体废弃物的热值水平，进行比例混配后，通过生物干化，降低固体废弃物混合物的含水率，并适当加入热值调节物质，使固体废弃物的热值达到能够满足等离子体气化设备长时间稳定运行要求的水平，得到固废衍生物。采用等离子体气化技术，在高温下，将固废衍生物中的有机组分气化为合成气（主要为CO和H₂），而无机组分则生成玻璃状的无害的熔渣。所得到的高温合成气经净化后用于燃气发电，产生的熔渣则作为水泥生产的原材料，根据熔渣的品质，可选择地加入到水泥生产过程中的原料磨、回转窑、水泥磨中。

通过本发明所提供的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法及综合处置系统，一方面，综合处置了多种类别的固体废弃物，尤其是协同处置了较难被利用工业固体废弃物，缓解固体废弃物处置压力。另一方面，获得热值较为稳定的固废衍生物，满足等离子体气化设备长时间稳定运行的需求，实现了固体废弃物减量化、资源化、无害化。固废衍生物经等离子体气化后，产生的玻璃状无害熔渣可以直接作为水泥生产的原材料，从而降低了水泥生产过程对矿产资源的需求量。

附图说明

图1是气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统的流程框图。

图2是不同类别固体废弃物分层堆积示意图。

图3是固废混配干化装置的结构示意图。

图4是分层发酵堆放池或所述混合生物干化池的结构示意图。

图5是干化池池壁的结构示意图。

图中：农林废弃物堆积层501、第一生活垃圾堆积层502、工业固废堆积层503、第二生活垃圾堆积层504、高热值吸附层505、气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统1、固体废弃物预处理子系统10、固废前处理装置11、固废混配干化装置12、分层发酵堆放池121、混合生物干化池122、转运抓斗123、天车1231、轨道1232、固体废弃物输送装置124、干化池本体610、渗滤液析出滤孔601、干化池池壁611、池壁本体6111、滤网支撑部61111、渗滤液导流过滤组件6112、大块固废滤网61121、导流填料61122、干化池池底612、渗滤液导流坡620、渗滤液汇集结构621、渗滤液收集槽630、等离子气化子系统20、等离子气化炉21、熔渣冷却装置22、发电子系统30、第一余热发电装置31、合成气净化装置32、燃气发电装置33、第二余热发电装置34、水泥生产子系统40、原料磨41、回转窑42、水泥磨43、尾气净化装置44。

具体实施方式

以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。

请参看图1，一具体实施方式中，一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法，包括以下步骤：

S10、固废预处理：对不同类别的固体废弃物分别进行分拣筛选、破碎、杀菌消毒操作。

具体的，不同类别的固体废弃物包括但不限于生活垃圾、医疗废弃物、农林废弃物、工业固体废弃物，根据不同类型固体废弃物的特性，进行基于安全考虑的处置，例如，对生活垃圾进行分拣筛选，回收其中的资源性物质，然后进行破碎；对医疗废弃物进行杀菌消毒，并粉碎；对农林废弃物及工业固体废弃物进行粉碎等。

S20、固体废物混合物制备：将不同热值水平的固体废弃物混配后，进行生物干化，并向其中加入热值调节物质，得到固废衍生物。

具体地，将具有不同热值水平的固体废弃物按照预定比例进行混合，其中以处置生活垃圾为主，辅助处理产生量较小的医疗废弃物及工业固体废弃物，例如，按照日处理500t生活垃圾为基准，每年预计能够协同处置1-5万吨医疗废弃物及5-15万吨工业固体废弃物。其中，工业固体废弃物包括但不限于冶金矿渣、粉煤灰、化工废弃物、泥煤、含硫废石膏等。混合后的固体废弃物进行生物干化，降低含水率，提高热值，并根据等离子体气化装置（尤其是等离子气化炉）的工况需要，向混合后的固体废弃物中添加高热值的热值调节物质，包括但不限于焦炭、低品质煤炭、重质石油、焦油，以调节最终生成的固废衍生物的热值达到8500kJ/kg以上，以能够为等离子体气化装置提供热值稳定的原料供应，从而使得等离子体气化装置能够较长时间稳定运行。

请一并参看图2，例如，将农林废弃物（尤其是作物秸秆类废弃物）铡碎，筛选其中1cm～5cm长的寸节，首先堆放在发酵池的池底，堆放高度为0.2m～0.5m，形成农林废弃物堆积层501。将生活垃圾铺设在农林废弃物堆积层501上方，铺设厚度为0.5m～1.0m，形成第一生活垃圾堆积层502。将工业固体废弃物，包括但不限于粉煤灰、冶金矿渣、化工废弃物及脱硫石膏中的至少一个铺设在第一生活垃圾堆积层502上，铺设厚度为0.05m～0.2m，形成工业固废堆积层503。在所述工业固废堆积层503上再铺设生活垃圾，厚度0.5m～1.0m，形成第二生活垃圾堆积层504。将需要量的热值调节物质，包括但不限于低品质煤、含油污泥、焦炭、废油品、木本泥炭、木炭、活性炭中的至少一个，铺设在所述第二生活垃圾堆积层504上，形成高热值吸附层505。

其中，当需要处置医疗废弃物时，医疗废弃物与工业固体废弃物混合后进行分层堆积发酵。

将分层铺设好的固体废气物发酵堆自然堆放3天～10天，作为优选，以第一生活垃圾堆积层502和第二生活垃圾堆积层504中的含水率降低10%～15%为停止分层堆放发酵的节点。分层堆放发酵完成后，将得到的分层堆放产物充分翻倒，使各类型的固体废弃物混合均匀，并进行生物干化。生物干化过程中，采用间歇曝气的方式向发酵堆内通入热空气，以加速干化，缩短干化周期。例如，通风周期为通风10mim～30min，停止30min～120min，并间隔1天～2天进行一次翻堆。

其一，将不同含水率、不同热值的固体废弃物进行混合干化，进而得到含水率及热值稳定性较好的混配固废衍生物，将有利于提高固体废弃物气化设备的运行稳定性，延长固体废弃物气化设备的运行周期。其二，将多种类别的固体废弃物混配，最终制备可用于气化的混配固废衍生物，不仅消纳了大量的生活垃圾，同时消纳了难以处置的工业固体废弃物（包括粉煤灰、冶金矿渣、化工废弃物及脱硫石膏等目前存量比较大的固体废弃物），有助于减缓工业固体废弃物处置压力。其三，分层堆放发酵过程中，农林废弃物（尤其是作物秸秆）被铺设于发酵堆的最底层，形成农林废弃物堆积层501，一方面，由上层生活垃圾发酵产生的渗滤液经由所述农林废弃物堆积层501，渗滤液中含有的部分大分子有机物质及小颗粒的污泥灯被农林废弃物的表面及孔道捕集截留，提高生活垃圾中有机组分的回收利用率，降低渗滤液中COD、固体颗粒物等含量，降低渗滤液处置难度及处置成本；另一方面，热值较高的农林废弃物混合至混配固废衍生物，有利于提高混配固废衍生物的热值，降低高热值吸附物的加入量。其四，分层堆放发酵过程中，工业固体废弃物夹放在所述第一生活垃圾堆积层502及所述第二生活垃圾堆积层504之间，一方面，使工业固体废弃物吸附部分有机组分，提高其可处理性能，另一方面，利用工业固体废弃物较高的蓄热能力，可以稳定发酵堆的堆芯温度。同时，在混合生物干化步骤中，工业固体废弃物的加入能够有效加速生活垃圾的干化速率，缩短生活垃圾的干化周期，这可能与工业固体废弃物中含有的部分物质的催化性能有关。其五，分层堆放发酵过程中，热值调节物质（低品质煤、含油污泥、焦炭、废油品、木本泥炭、木炭、活性炭等）覆盖于最上层，一方面，调节混配固废衍生物的热值，另一方面，利用热值调节物质的物理吸附性能，捕集吸附部分产生臭味的有机或无机分子，辅助净化生活垃圾发酵过程在产生的恶臭气体。

S30、等离子体气化：采用等离子气化技术，对所述固废衍生物进行热解气化，得到合成气和玻璃体的炉渣。

等离子体气化技术主要包括等离子体辅助热解气化技术和等离子体重整技术，前者是利用固体废弃物自身的热值进行热解产生合成气，再利用等离子电弧加热重整合成气，气化后的灰渣用等离子体炬进行玻璃化; 而后者是以等离子体作为高温热源直接作用在固体废弃物上，把固体废弃物中的有机物转化成合成气，把无机物变成熔渣。近年来，国内学者在等离子反应器内流场特征、有害/可利用元素迁移规律、玻璃体物理化学稳定性等诸多基础课题上取得了实质性的研究进展。

许多研究证明新兴的等离子体气化技术是一种高效、环保的处理方法，可用于城市生活垃圾的处理。等离子体是不同于固体、液体和气体的第四种物质，是一种由电子、离子和未电离的中性粒子组成的混合物。以热等离子体作为高温热源对垃圾进行气化，把垃圾中的有机物转换成合成气，把无机物转换成熔渣。与垃圾焚烧相比，等离子炬的高温高热( 超过 5 500℃ ) 可以使有机物彻底分解，防止二噁英等有害物质的产生。而且，离子体气化技术具有较高的经济可行性。

S40、燃气发电：步骤“等离子体气化”中所得到的合成气，经净化后，通过燃气轮机进行发电。

具体地，固废衍生物经等离子体气化处置后，有机组分气化成为合成气，合成气主要以CO和H₂为主，还可能还有部分的酸性气体、飞灰等。合成气经气体净化装置，脱除酸性气体及飞灰等杂质，进入燃气轮机进行发电。

作为优选，还包括余热发电步骤，合成气首先经过余热发电装置，利用等离子体气化装置出口合成气的高的显热，与水进行热量交换，产生高压蒸汽，利用高压蒸汽带动汽轮机进行发电。

S50、炉渣消纳：步骤“等离子体气化”中所得到的玻璃体的炉渣，送入水泥生产线，进行消纳。

具体地，固废衍生物经等离子体气化处置后，无机组分生成玻璃体的熔渣，该熔渣性质稳定，重金属浸出率低，能够用于作为水泥生产过程中各段的原材料。例如，玻璃体的熔渣直接作为水泥生产的原材料，与石灰石或石英砂等原材料混合，进入原料磨或回转窑，也可以直接作为辅助添加剂，直接加入至水泥磨。由于经等离子气化技术处置所产生的玻璃体熔渣的性质稳定，重金属浸出率低，水泥中，玻璃体熔渣的加入量可以占到原材料需求量的5%-20%，而不会对水泥产品的质量产生大的影响。从而，彻底实现固体废气物资源化、无害化处置，实现固体废弃物无排放或少排放，同时综合处置消纳医疗废弃物、工业固体废弃物等，缓解固体废弃物处置压力。另一方面，玻璃体熔渣作为水泥生产的原料之一，降低了石灰石、石英砂等水泥原材料的消耗，间接产生了经济效益。

在其中一个优选实施例中，步骤“燃气发电”中以及步骤“余热发电”中，所得电能用于供给所述气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法中所使用的部分或全部设备用电。也就是说，在整个固废预处理、固体废物混合物制备及合成气净化、余热发电等及水泥生产等过程中，实现供电自给，降低用电及产电对于政府政策的依赖，获取较高的经济收益。

请继续参看图1，又一具体实施方式中，一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统1，包括固体废弃物预处理子系统10、等离子气化子系统20、发电子系统30及水泥生产子系统40。

所述固体废弃物预处理子系统10包括若干固废前处理装置11及固废混配干化装置12，所述固废前处理装置11用于临时存储不同类别的固体废弃物，且针对固体废弃物的类别进行基于安全的处理，例如，例如，对生活垃圾进行分拣筛选，回收其中的资源性物质，然后进行破碎；对医疗废弃物进行杀菌消毒，并粉碎；对农林废弃物及工业固体废弃物进行粉碎等。所述固废混配干化装置12用于将不同类别的固体废弃物进行混合，并干化，获得热值稳定的固废衍生物。

所述等离子气化子系统20包括等离子气化炉21及熔渣冷却装置22，所述等离子气化炉21的进料口连接所述固废混配干化装置12，所述熔渣冷却装置22连接所述等离子气化炉21的熔渣出料口。

所述发电子系统30包括第一余热发电装置31、合成气净化装置32及燃气发电装置33，所述第一余热发电装置31连接所述等离子气化炉21的合成气出料端，用于利用所述等离子气化炉21所生产的合成气的显热进行发电，所述合成气净化装置32连接所述第一余热发电装置31，用于对所述等离子气化炉21所生产的合成气进行净化，所述燃气发电装置33连接所述合成气净化装置32，用于利用所述等离子气化炉21所生产的合成气的进行发电。

所述水泥生产子系统40包括原料磨41、回转窑42、水泥磨43及尾气净化装置44，所述原料磨41、所述回转窑42与所述水泥磨43分别连接所述熔渣冷却装置22，所述尾气净化装置44连通所述燃气发电装置33。

不同类别的固体废弃物，包括但不限于生活垃圾、医疗废弃物、农林废弃物、工业固体废弃物，首先在所述固废前处理装置11中进行临时存放，并分别进行例如分拣筛选、破碎、消毒杀菌等预处理后。预处理完成后的固体废弃物根据不同类别的固体废弃物的热值水平，在所述固废混配干化装置12中进行比例混配后，进行通过生物干化，以降低固体废弃物混合物的含水率，提高固体废弃物混合物的热值，并适当加入热值调节物质（包括但不限于低品质煤、含油污泥、焦炭、废油品、木本泥炭、木炭、活性炭等），使固体废弃物的热值达到能够满足所述等离子气化炉21长时间稳定运行要求的水平，得到固废衍生物。

所得到的固废衍生物进入所述等离子气化炉21，在高温下，将固废衍生物中的有机组分气化为合成气（主要为CO和H₂），而无机组分则生成玻璃状的无害的熔渣。熔渣经过所述熔渣冷却装置22，冷却后，送往所述原料磨41、所述回转窑42和/或所述水泥磨43中，作为制作水泥的辅助原料，添加至水泥生产过程中，以降低熔渣的存量。

所得到的高温合成气首先经所述第一余热发电装置31，利用等离子体气化装置出口合成气的高的显热，与水进行热量交换，产生高压蒸汽，利用高压蒸汽带动汽轮机进行发电。合成气经所述第一余热发电装置31进行余热发电后，进入所述合成气净化装置32，脱除合成气中含有的少量的酸性气体及飞灰。飞灰直接输送至所述回转窑42中进行消纳。经净化后的合成气进入所述燃气发电装置33，利用燃气轮机进行燃气发电。

燃气发电尾气进入所述尾气净化装置44进行处置后，作为补充气通入所述等离子气化炉21或直接通入所述回转窑42中，以进一步降低尾气中有害物质的含量。

通过本发明所提供的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统1，一方面，综合处置了多种类别的固体废弃物，尤其是协同处置了较难被利用工业固体废弃物，缓解固体废弃物处置压力。另一方面，获得热值较为稳定的固废衍生物，满足等离子体气化设备长时间稳定运行的需求，实现了固体废弃物减量化、资源化、无害化。固废衍生物经等离子体气化后，产生的玻璃状无害熔渣可以直接作为水泥生产的原材料，从而降低了水泥生产过程对矿产资源的需求量。

为进一步使获得的固废衍生物具有稳定的热值，切实保障所述等离子气化炉21的长时间稳定运行，请继续参看图3至图5，在一具体实施例中，所述固废混配干化装置12包括：分层发酵堆放池121、混合生物干化池122及转运抓斗123。所述分层发酵堆放池121通过固体废弃物输送装置124分别连接每一个所述固废前处理装置11，所述混合生物干化池122靠近所述分层发酵堆放池121设置，所述转运抓斗123设置于所述分层发酵堆放池121上方，且能够移动至所述混合生物干化池122上方。

例如，所述转运抓斗123设置于一天车1231上，所述天车1231能够沿轨道1232移动，同时，所述转运抓斗123能够沿所述天车1231移动，从而实现所述转运抓斗123在所述分层发酵堆放池121与所述混合生物干化池122上方移动，一方面，所述转运抓斗123将由所述固体废弃物输送装置124输送至所述分层发酵堆放池121内的不同类别的固体废弃物铺平，在所述分层发酵堆放池121内分层堆放不同类别的固体废弃物。另一方面，所述转运抓斗123还用于将所述分层发酵堆放池121内分层堆放的不同类别的固体废弃物混合均匀，并转运至所述混合生物干化池122中进行生物干化。

不同类别的固体废弃物（如生活垃圾、工业固体废弃物、农林废弃物、医疗废弃物等）分别临时储存于所述固废前处理装置11中，并经过初步的基于安全的处置（如消毒灭菌、粉碎、分拣等）后，由所述固体废弃物输送装置124按照预定的顺序分别输送至所述分层发酵堆放池121中。在所述分层发酵堆放池121中，按照一定的堆放顺序，对多种不同类别的固体废弃物进行分层堆放，并进行初步发酵。经初步发酵的多层不同类别的固体废弃物通过所述转运抓斗123，转移至所述混合生物干化池122中，充分混合后，进行二次生物干化。实践证明，完成二次生物干化的混合固体废弃物具有较低的含水率及较为稳定的热值，能够满足所述等离子体气化炉21的长时间稳定运行需求。通过所述固废混配干化装置12，不仅在处置生活垃圾、农林废弃物的同时，消纳了部分难处置的低热值工业固体废弃物，而且能够显著缩短生物干化的周期，生物干化周期由传统15天～30天缩短至7天～12天。同时，生物干化效率也得到了显著的提升，固体废弃物的最终含水率由传统的30%～50%下降至25%～35%。

为进一步缩短固体废弃物生物干化周期，保证所述等离子气化炉21进料的稳供应，所述分层发酵堆放池121和/或所述混合生物干化池122包括干化池本体610、渗滤液导流坡620及渗滤液收集槽630。所述干化池本体610由干化池池壁611与干化池池底612围绕形成，所述干化池池壁611上开设有渗滤液析出滤孔601。所述渗滤液导流坡620环设于所述干化池本体610的周围，且具有10°～60°的坡面，所述渗滤液导流坡620的最高处与所述干化池池底612平齐。所述渗滤液收集槽630环设于所述渗滤液导流坡620的外侧，且所述渗滤液收集槽630的槽口与所述渗滤液导流坡620的最低处平齐。

对固体废弃物进行分层堆放和/或生物干化的过程中，将固体废弃物分层堆放或混合堆放于所述干化池本体610内。生物干化过程中所产生的渗滤液通过设置于所述干化池池壁611底部的所述渗滤液析出滤孔601被导出，并溢流至所述渗滤液导流坡620上。一方面，在所述渗滤液导流坡620上，渗滤液在毛细作用下，不断加速汇集，并沿坡面滑落至所述渗滤液收集槽630中，增加了渗滤液导出的通道，有效防止渗滤液在所述干化池本体610底部聚集，并能够在渗滤液自身形成的毛细效应下，加速渗滤液析出，从而大幅度缩短了生物干化的周期。另一方面，渗滤液沿所述渗滤液导流坡620滑落的过程中，渗滤液中含有的部分固体颗粒物及粘性物质被所述渗滤液导流坡620捕捉，附着与所述渗滤液导流坡620的表面，不仅降低了渗滤液中固体颗粒物及粘性物质的含量，降低渗滤液处理难度，而且在所述渗滤液导流坡620表面形成大量新的毛细导流通道，进一步加速所述干化池本体310中的渗滤液被导出。

在一实施例中，所述渗滤液导流坡620具有10°～30°的坡面，优选地，所述渗滤液导流坡620具有20°～30°坡面。一方面，使渗滤液具有较大的重力加速度，保证渗滤液能够顺利滑落至所述渗滤液收集槽630。另一方面，使得渗滤液在所述渗滤液导流坡620具有较长的运行时间，以使渗滤液中含有的固体颗粒物及粘性物质被大量捕捉，并形成大量新的毛细导流通道。

进一步地，所述渗滤液导流坡620的坡面上设置有若干渗滤液汇集结构621，所述渗滤液汇集结构621可以是若干设置于所述渗滤液导流坡620的坡面上的若干凹槽，也可以是设置于所述渗滤液导流坡620的坡面上若干的若干凸起，凹槽或凸起可以规则分布，也可以无规则分布。渗滤液滑落至所述渗滤液导流坡620的坡面上，沿所述渗滤液汇集结构621聚集，并顺着所述渗滤液汇集结构621被导入所述渗滤液收集槽630，从而进一步加速所述干化池本体610内的渗滤液被析出。

进一步地，所述渗滤液导流坡620的坡面的表面粗糙度为0.2μm～0.5μm，也就是说，所述渗滤液导流坡620可以采用玻璃、钢化玻璃、树脂、不锈钢等材料制成。一方面，防止渗滤液在所述渗滤液导流坡620的坡面上滞留，保证渗滤液能够顺利的滑落至所述渗滤液收集槽630中。另一方面，使得渗滤液中的固体颗粒物及粘性物质容易被捕获，从而附着于所述渗滤液导流坡620的坡面上，并能够防止附着于所述渗滤液导流坡620上的由固体颗粒物及粘性物质组成的毛细导流层滑落。

又一具体实施方式中，所述干化池池壁611包括池壁本体6111及渗滤液导流过滤组件6112，所述池壁本体6111中空，且开设所述渗滤液析出滤孔601，所述渗滤液导流过滤组件6112安装于所述池壁本体6111内。所述渗滤液导流过滤组件6112包括大块固废滤网61121及导流填料61122，所述大块固废滤网61121安装于所述池壁本体6111内，所述导流填料61122填充于所述大块固废滤网61121内。例如，所述导流填料61122为矩鞍环、鲍尔环、拉西环、阶梯环、陶粒中的至少一种。

固体废弃物分层堆放或混合生物干化过程中，在发酵堆的高度梯度方向的不同位置产生的渗滤液，能够由设置于所述池壁本体6111上的渗滤液析出滤孔601被导出，并经由所述渗滤液导流过滤组件6112的外侧进入所述渗滤液导流过滤组件6112中。所述池壁本体6111实现对发酵堆的支撑及对大块固体废弃物的阻挡，所述渗滤液导流过滤组件6112的外侧实现对较大块固体废弃物的阻挡过滤，并实现对渗滤液的过滤，去除渗滤液中的固体颗粒物及粘性物质。

例如，所述池壁本体6111由开设若干小孔的钢板或钢栅组成，所述大块固废滤网61121由铁丝网、钢丝网组成。所述导流填料61122无规则填充于所述大块固废滤网61121中，形成大量的渗滤液导流通道及大量的捕捉表面，渗滤液依次经由所述池壁本体6111及所述大块固废滤网61121，进入所述导流填料61122中，一方面，所述导流填料61122中的导流通道形成毛细效应有利于渗滤液从所述干化池本体610中进入被导出，另一方面，渗滤液中的固体颗粒物及粘性物质能够附着于所述导流填料61122的表面上，降低渗滤液中固体颗粒物的含量及粘性物质的含量，降低渗滤液再处理成本。

在一优选的实施例中，所述池壁本体6111的上部具有滤网支撑部61111，所述渗滤液导流过滤组件6112悬挂于所述滤网支撑部61111上，以便于更换及清洗所述大块固废滤网61121及导流填料61122。

又一优选实施方式中，所述干化池池底612呈锥形设置，以利于积聚在所述干化池本体610底部的渗滤液导出。

又一优选实施方式中，所述合成气净化装置32设置有飞灰收集组件，所述飞灰收集组件连接所述回转窑42，以能够利用所述回转窑42处置合成气中被所述合成气净化装置32捕集的飞灰，降低飞灰的环境危害。

又一优选实施方式中，所述发电子系统30产生的电能用于提供所述固体废弃物预处理子系统10、所述等离子气化子系统20、所述发电子系统30及所述水泥生产子系统40的全部或部分设备用电。发电自用，降低对电网电量的消耗，降低企业成本。

又一优选实施方式中，所述发电子系统30还包括第二余热发电装置34，所述第二余热发电装置34连接所述燃气发电装置33与所述尾气净化装置44，用于利用所述燃气发电装置33所产生的尾气的显热进行发电，以进一步提高热能的回收利用率。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法，其特征在于，包括以下步骤：

固废预处理：对不同类别的固体废弃物分别进行筛选、降低含水率、破碎操作；

固体废物混合物制备：对不同热值水平的固体废弃物进行混配，并向其中加入热值调节物质，得到固废衍生物；

等离子体气化：采用等离子气化技术，对所述固废衍生物进行热解气化，得到合成气和玻璃体的炉渣；

燃气发电：步骤“等离子体气化”中所得到的合成气，经净化后，通过燃气轮机进行发电；

炉渣消纳：步骤“等离子体气化”中所得到的玻璃体的炉渣，送入水泥生产线，进行消纳。

2.如权利要求1所述的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法，其特征在于，步骤“固体废物混合物制备”中，所述热值调节物质为焦炭、低品质煤炭、重质石油、焦油中的至少一种。

3.如权利要求1所述的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法，其特征在于，步骤“炉渣消纳”中，玻璃体的炉渣根据炉渣品质，送入水泥生产线中的原料磨、回转窑及水泥磨中的其中一处。

4.如权利要求1所述的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法，其特征在于，还包括以下步骤：

余热发电：利用步骤“等离子体气化”中得到的合成气的显热及步骤“燃气发电”中所述燃气轮机的尾气的显热进行发电。

5.如权利要求4所述的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法，其特征在于，步骤“燃气发电”中以及步骤“余热发电”中，所得电能用于供给所述气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置方法中所使用的部分或全部设备用电。

6.一种气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统，其特征在于，包括固体废弃物预处理子系统、等离子气化子系统、发电子系统及水泥生产子系统；

所述固体废弃物预处理子系统包括若干固废前处理装置及固废混配干化装置，所述固废前处理装置用于临时存储不同类别的固体废弃物，且针对固体废弃物的类别进行基于安全的处理，所述固废混配干化装置用于将不同类别的固体废弃物进行混合，并干化，获得热值稳定的固废衍生物；

所述等离子气化子系统包括等离子气化炉及熔渣冷却装置，所述等离子气化炉的进料口连接所述固废混配干化装置，所述熔渣冷却装置连接所述等离子气化炉的熔渣出料口；

所述发电子系统包括第一余热发电装置、合成气净化装置及燃气发电装置，所述第一余热发电装置连接所述等离子气化炉的合成气出料端，用于利用所述等离子气化炉所生产的合成气的显热进行发电，所述合成气净化装置连接所述第一余热发电装置，用于对所述等离子气化炉所生产的合成气进行净化，所述燃气发电装置连接所述合成气净化装置，用于利用所述等离子气化炉所生产的合成气的进行发电；

所述水泥生产子系统包括原料磨、回转窑、水泥磨及尾气净化装置，所述原料磨、所述回转窑与所述水泥磨分别连接所述熔渣冷却装置，所述尾气净化装置连通所述燃气发电装置。

7.如权利要求6所述的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统，其特征在于，所述固废混配干化装置包括：

分层发酵堆放池，所述分层发酵堆放池通过固体废弃物输送装置分别连接每一个所述固废前处理装置；

混合生物干化池，所述混合生物干化池靠近所述分层发酵堆放池设置；以及

转运抓斗，所述转运抓斗设置于所述分层发酵堆放池上方，且能够移动至所述混合生物干化池上方。

8.如权利要求7所述的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统，其特征在于，所述分层发酵堆放池和/或所述混合生物干化池包括干化池本体、渗滤液导流坡及渗滤液收集槽；所述干化池本体由干化池池壁与干化池池底围绕形成，所述干化池池壁上开设有渗滤液析出滤孔；所述渗滤液导流坡环设于所述干化池本体的周围，且具有10°～60°的坡面，所述渗滤液导流坡的最高处与所述干化池池底平齐；所述渗滤液收集槽环设于所述渗滤液导流坡的外侧，且所述渗滤液收集槽的槽口与所述渗滤液导流坡的最低处平齐。

9.如权利要求6所述的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统，其特征在于，所述发电子系统产生的电能用于提供所述固体废弃物预处理子系统、所述等离子气化子系统、所述发电子系统及所述水泥生产子系统的全部或部分设备用电。

10.如权利要求6所述的气化发电协同水泥生产的多类别固废综合处置系统，其特征在于，所述发电子系统还包括第二余热发电装置，所述第二余热发电装置连接所述燃气发电装置与所述尾气净化装置，用于利用所述燃气发电装置所产生的尾气的显热进行发电。

Images