CN115213195A - 一种有机固废协同处理利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机固废协同处理利用系统及方法，所述有机固废协同处理利用系统包括固废处理系统和燃煤发电系统，以及连接所述各设备的管路或输运装置；固废处理系统主要包括干燥窑炉、裂解窑炉和补燃室等设备，用于将有机固废进行干燥和热解，为燃煤机组提供焦炭与热解油气燃料，将部分热解油气送入补燃室燃烧，生成的高温烟气为干燥窑炉和裂解窑炉供热。本发明将有机固废处理系统与燃煤发电系统耦合，固废处理系统可为燃煤机组提供高品质燃料，提高了能源利用效率，从而实现有机固废高效清洁的资源化利用，也有助于降低火电行业煤耗，实现碳减排。

Description

一种有机固废协同处理利用系统及方法

技术领域

本发明属于有机固废处理技术领域，特别涉及一种有机固废协同处理利用系统及方法。

背景技术

随着经济的快速发展，每年产生的有机固废量极其庞大且逐年增长，有机固废的资源化、无害化、减量化处理是实现可持续发展的必然要求。

目前有机固废的传统处理方式主要包括填埋、堆肥和焚烧等方法，上述现有方法尚存在一些缺陷：

(1)填埋的处理方法不仅会占用大量土地资源，也潜伏着沼气重金属污染等隐患，其垃圾渗漏液还会长久地污染地下水资源，潜在着极大危害；

(2)现有垃圾焚烧炉的温度不能完全使二噁英类物质高温分解，其潜伏性的二噁英和重金属污染更重；另外，有机固废中往往存在一些难熔物，直接焚烧容易造成燃烧不完全，浪费资源；新建垃圾焚烧发电厂耗资昂贵且“邻避效应”突出。

我国拥有世界最大的清洁高效煤电体系，为进一步落实国家有关固废综合利用政策，充分发挥燃煤机组存量作用，用煤电机组对有机固废等进行耦合发电成为对固废进行无害化、减量化、资源化、规模化处理的重要技术手段，大幅提高有机固废热值的利用效率，减少新建垃圾焚烧发电厂的成本，一些燃煤电厂采用将固废和燃煤直接混合进行焚烧的方法，这种焚烧方法同样存在资源浪费的问题，也有电厂采用先将固废进行预处理再与燃煤混合燃烧的方法，但固废预处理又需另外建设处理系统和供热系统等，建设成本较高，一些电厂在结合固废预处理的方法的基础上，提出引用燃煤机组烟气为预处理供热，但该方法下的系统较为死板，假如锅炉停工则完全不能进行固废资源化处理，造成固废堆积。

综上，为了实现有机固废的无害化、资源化利用，亟需一种新的有机固废协同处理利用系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机固废协同处理利用系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的系统或方法的技术方案中，可提高能源利用效率，节省建设成本，能够实现对有机固废的无害化、资源化利用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种有机固废协同处理利用系统，包括：

干燥窑炉，用于输入待处理的有机固废并进行干燥处理，输出干燥处理后的有机固废；其中，所述干燥窑炉为套筒式结构；所述干燥窑炉设置有内筒固废进口、内筒固废出口、内筒烟气进口、内筒烟气出口、外筒烟气进口和外筒烟气出口；所述干燥窑炉的内筒固废进口用于输入所述干燥处理后的有机固废；所述干燥窑炉的内筒输入的烟气的流向与输入的有机固废的流向相反；

裂解窑炉，用于输入所述干燥处理后的有机固废并进行热解处理，输出热解油气和固态产物；其中，所述裂解窑炉为套筒式结构；所述裂解窑炉设置有内筒固废进口、热解油气出口、固态产物出口、外筒烟气进口和外筒烟气出口；所述裂解窑炉的内筒固废进口与所述干燥窑炉的内筒固废出口相连通，所述裂解窑炉的外筒烟气出口分别与所述干燥窑炉的外筒烟气进口和内筒烟气进口相连通；

补燃室，用于输入所述裂解窑炉输出的热解油气并进行燃烧，输出高温烟气；其中，所述补燃室设置有热解油气进口、第一气态物质进口、第二气态物质进口和烟气出口；所述补燃室的热解油气进口与所述裂解窑炉的热解油气出口相连通，所述补燃室的第一气态物质进口与所述干燥窑炉的内筒烟气出口相连通，所述补燃室的烟气出口与所述裂解窑炉的外筒烟气进口相连通；

生物炭自动分拣装置，用于输入所述裂解窑炉输出的固态产物并进行自动分拣，输出分拣后的生物炭和其余物料；

锅炉，用于输入所述裂解窑炉输出的热解油气并进行燃烧，输出高温烟气，所述锅炉输出的高温烟气输入所述补燃室的第二气态物质进口；用于输入所述干燥窑炉的外筒烟气出口输出的换热后的烟气，降温处理后排放。

本发明系统的进一步改进在于，还包括：固废储池和渗滤池；

所述固废储池的物料出口经输运装置与所述干燥窑炉的内筒固废进口相连通，所述固废储池的液体出口与所述渗滤池的进口相连通，所述渗滤池的出口与所述锅炉的燃料进口相连通。

本发明系统的进一步改进在于，还包括：制粉系统和原煤仓；

所述生物炭自动分拣装置输出的生物炭依次经原煤仓和制粉系统处理后，作为燃料输入所述锅炉中。

本发明系统的进一步改进在于，还包括：

物料回收装置，用于回收所述生物炭自动分拣装置输出的分拣后的其余物料。

本发明系统的进一步改进在于，还包括：

烟气处理系统，用于将所述锅炉最终输出的降温后的烟气进行除尘、脱硫、脱硝处理后排放。

本发明系统的进一步改进在于，所述补燃室的热解油气进口与所述裂解窑炉的热解油气出口之间的连通管道上设置有控制阀。

本发明系统的进一步改进在于，所述锅炉输出的高温烟气输入所述补燃室的第二气态物质进口的具体实现方式为，

所述锅炉的高温烟气出口经烟气管道与所述补燃室的第二气态物质进口相连通，所述烟气管道上设置有引风机和控制阀门。

本发明系统的进一步改进在于，锅炉输入裂解窑炉输出的热解油气的具体实现方式为，

所述裂解窑炉的热解油气出口经油气管道与所述锅炉的燃料进口相连通；

所述油气管道设置有保温材料层；或者，所述油气管道采用套管结构，内管输送热解油气，外管输送所述锅炉输出且输送至所述补燃室的高温烟气，以高温烟气为热解油气伴热。

本发明系统的进一步改进在于，所述油气管道设置有高温防堵风机。

本发明提供的一种有机固废协同处理利用方法，基于本发明上述的有机固废协同处理利用系统，所述有机固废协同处理利用方法包括以下步骤：

将待处理的有机固废送入干燥窑炉进行干燥处理，以去除物料中的水分获得干燥后的物料；将干燥后的物料送入裂解窑炉进行热解，得到热解油气和固态产物；

部分热解油气送入补燃室燃烧，生成800℃～950℃的高温烟气；生成的高温烟气先进入裂解窑炉为固废热解供热，烟气进入裂解窑炉的方向与物料进入的方向一致进行顺行热解，裂解窑炉的炉内温度为350℃～550℃；经裂解窑炉降温后的烟气分流送入干燥窑炉的外筒和内筒，外筒烟气与物料顺流间接换热，内筒烟气与物料逆流直接接触换热，外筒换热后的烟气送入锅炉降温后排出锅炉；内筒换热后的烟气送入补燃室燃烧；干燥窑炉排出的烟气温度大于等于115℃；

剩余热解油气作为燃料输入锅炉；

固态产物送入生物炭自动分拣装置进行分拣后得到生物炭和其余物料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的有机固废协同处理利用系统中，设置有干燥窑炉和裂解窑炉，将有机固废干燥、裂解为可用作锅炉燃料的焦炭和裂解油气；设置有补燃室，利用有机固废自身热解产生的热解油气实现自身供热，无需额外为干燥窑炉和裂解窑炉设置供热设备，能够大大提高能源利用效率，节省成本；另外，通过抽取一定的锅炉烟气，还能减少有机固废干燥和热解系统对热解油气的消耗，从而节省出大量高热值的热解油气用于当前煤粉锅炉在燃用劣质煤或低负荷下的稳燃。综上，本发明提供的系统可提高能源利用效率，能够实现对有机固废的无害化、资源化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种有机固废协同处理利用系统的结构示意图；

图中，1、固废储池；2、干燥窑炉；3、裂解窑炉；4、补燃室；5、引风机；6、控制阀门；7、锅炉；8、烟气处理系统；9、生物炭自动分拣装置；10、物料回收装置；11、制粉系统；12、原煤仓；13、渗滤池；14、高温防堵风机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明实施例的一种有机固废协同处理利用系统，主要包括：固废处理系统、燃煤发电系统以及连接系统中各设备的管路或输运装置。

固废处理系统主要包括干燥窑炉2、裂解窑炉3和补燃室4等设备；固废储池1通过输运装置连接干燥窑炉2，干燥窑炉2的固态物质出口连接裂解窑炉3的固态物质进口；裂解窑炉3的固态物质出口连接生物炭自动分拣装置9，生物炭自动分拣装置9又连接燃煤机组原有的原煤仓12；裂解窑炉3的热解油气出口分别连接锅炉7的燃料进口和补燃室4的燃料进口，优选的，连接的油气管道上需包覆保温材料或采用套管，采用锅炉7的部分高温烟气为热解油气伴热，同样起到保温效果。补燃室4的烟气出口与裂解窑炉3的烟气进口相连，裂解窑炉3的烟气出口又经引风机5分别与干燥窑炉2的内筒烟气进口和外筒烟气进口相连；干燥窑炉2的内筒烟气出口连接补燃室4，外筒烟气出口连接锅炉7中温烟气进口，两条烟气管道上均设置引风机5。

本发明实施例提供的系统可以实现有机固废热解系统的弹性运营，有机固废热解系统既可以与燃煤机组耦合处理，也可以实现单独运行。其中，热解系统与燃煤机组耦合处理时，热解油气一部分作为锅炉燃料，另一部分为热解系统提供热源，并且可抽取一定的锅炉烟气作为辅助，热解系统在实现自身供热的同时减少了对热解油气的消耗，可节省出大量高热值的热解油气用于燃煤锅炉在燃用劣质煤或低负荷下的稳燃；热解系统可单独运行，当燃煤机组故障或停止运行时，本发明的固废热解系统可将全部热解油气用于为固废干燥、热解供热，无需额外供热系统，不会因燃煤机组的影响而停止运转，可以大大降低生产损失。

本发明实施例提供的一种有机固废协同处理利用方法，用于耦合燃煤机组处理有机固废，包括以下步骤：

有机固废在干燥窑炉2、裂解窑炉3中进行干燥、裂解处理，得到固态物质和热解油气，干燥段出口烟气温度不低于115℃，裂解温度350℃～550℃；

固态物质经过分拣之后可得到焦炭，焦炭和热解油气均可作为燃煤机组的高品质燃料；

焦炭进入原煤仓12和煤炭一起送入制粉系统11，热解产生的高热值热解油气送入一次风喷口附近进行煤粉燃烧的助燃；连接锅炉7的热解油气管道需加设保温措施，可引出锅炉7的部分高温烟气(500℃～650℃)进行伴热；同时，热解油气也可作为固废干燥和裂解的热源；

将部分热解油气送入补燃室4进行燃烧，生成的高温烟气(800℃～950℃)先进入裂解窑炉3供热；经裂解窑炉3降温后，烟气又分流送入干燥窑炉2的内筒和外筒，分别采用间壁式换热和直接接触换热，换热效果较好；内筒烟气因与固废物料直接接触而含有较多杂质，经引风机5送入补燃室4进一步燃烧；外筒烟气直接经引风机5送入锅炉尾部，与锅炉烟气一起进入烟气处理系统8，进行除尘、脱硫、脱硝等处理后达标排放。

本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：

(1)通过固废处理系统预先对有机固废进行干燥、热解和分拣处理，使固废物料的水分含量大大降低，其中的杂质被去除，燃烧热值大幅提高，得到高品质燃料焦炭和热解油气，耦合燃煤机组，可以节省燃煤，降低成本，实现有机固废清洁高效的资源化利用；

(2)将部分热解油气送入补燃室燃烧得到高温烟气，高温烟气先后为裂解窑炉和干燥窑炉供热，无需使用额外的供热设备和燃料，节省建设成本；

(3)补燃室的高温烟气经裂解窑炉降温后分流送入干燥窑炉内筒和外筒。外筒烟气与物料进入方向一致，顺流加热物料，间接换热，可以对窑炉逐渐加热，实现能量梯级利用；内筒小流量烟气与物料逆流直接换热，携带出干燥水分并防止内筒爆燃；

(4)通过抽取一定的锅炉7烟气，还能减少有机固废干燥和热解系统对热解油气的消耗，从而节省出大量高热值的热解油气用于当前煤粉锅炉7在燃用劣质煤或低负荷下的稳燃；

(5)燃烧产生的烟气可以直接利用锅炉7现有的烟气处理系统8，无需再建其他处理设施，节省成本。

请参阅图1，本发明具体实施例提供的一种有机固废协同处理利用系统，主要包括：固废处理系统和燃煤发电系统，以及连接所述各设备的管路或输运装置。其中，固废处理系统主体为干燥窑炉2和裂解窑炉3，固废储池1的物料出口经输运装置与干燥窑炉2的固态物料进口相连，其液体出口连接渗滤池13的进口，渗滤池13的出口通过管道连接锅炉7的燃料进口；干燥窑炉2的固态物质出口与裂解窑炉3的固态物质进口相连；裂解窑炉3的固态物质出口连接生物炭自动分拣装置9；热解油气出口分别连接锅炉7的燃料进口和补燃室4的燃料进口，连接补燃室4的油气管路应设置控制阀门6以调节通入补燃室4的油气量；连接锅炉7的油气管道上还应设置高温防堵风机14。示例性优选的，热解油气出口分别连接锅炉7的燃料进口和补燃室4的燃料进口时，连接的油气管道上需包覆保温材料；或采用套管，用锅炉7的部分高温烟气为热解油气伴热，同样起到保温效果；

锅炉7的高温烟气出口可经热解油气管道外管与补燃室4的气态物质进口相连，管路上设置需设置引风机5和控制阀门6。补燃室4的烟气出口连接裂解窑炉3的外筒烟气进口。裂解窑炉3的烟气出口分别连接干燥窑炉2的内筒和外筒的烟气进口；干燥窑炉2的内筒烟气出口连接补燃室4的气态物质进口，外筒烟气出口连接锅炉7的中温烟气进口，烟气管路上均设置引风机5。生物炭自动分拣装置9分别连接其他物料回收装置10和原煤仓12，原煤仓122通过输运装置连接制粉系统11。锅炉7的燃料进口又与制粉系统11物料出口以及外界通入的一次风相连，二次风进口通入来自外界的二次风；

干燥窑炉2的外筒降温后的烟气经引风机5直接送入锅炉7的中温烟气进口，中温烟气进口位于锅炉7的空气预热器进口处，烟气进一步降温后排出锅炉7，锅炉7烟气出口与烟气处理系统8进口相连，锅炉7排出的烟气送入烟气处理装置中进行除尘、脱硫、脱硝等处理后达标排放；干燥窑炉2的内筒烟气因与固废物料直接接触而含有较多杂质，经引风机5送入补燃室4进一步燃烧；锅炉7固态物质进入生物炭自动分拣装置9得到焦炭和其他固态产品。焦炭进入原煤仓12和煤炭一起送入制粉系统11，热解产生的高热值热解油气送入一次风喷口附近进行煤粉燃烧的助燃。

渗滤池13中的渗滤液成分复杂、有机物浓度较高，可将其经过过滤去除固体颗粒和悬浮杂质后再通过机械式雾化或压缩空气式雾化喷入锅炉7炉膛燃烧，进行无害化利用，相较于生物法、物化法等渗滤液处理方法更为简单、经济、科学、彻底。

综上所述，本发明具体公开了一种有机固废协同处理利用的方法及系统，该系统主要包括固废处理系统和燃煤发电系统，以及连接所述各设备的管路或输运装置。固废处理系统主要包括干燥窑炉、裂解窑炉、补燃室等设备，将有机固废进行干燥和热解，可以为燃煤机组提供焦炭与热解油气燃料；同时将部分热解油气送入补燃室燃烧，生成的高温烟气可为干燥窑炉和裂解窑炉供热。本发明将有机固废处理系统与燃煤发电系统耦合，固废处理系统可为燃煤机组提供高品质燃料，提高了能源利用效率，从而实现有机固废高效清洁的资源化利用，也有助于降低火电行业煤耗，实现碳减排；同时固废处理系统也可利用热解油气实现自身供热，系统具有一定的独立运行能力，无需另外建设相关的供热系统，可以大大节省投资成本。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机固废协同处理利用系统，其特征在于，包括：

干燥窑炉(2)，用于输入待处理的有机固废并进行干燥处理，输出干燥处理后的有机固废；其中，所述干燥窑炉(2)为套筒式结构；所述干燥窑炉(2)设置有内筒固废进口、内筒固废出口、内筒烟气进口、内筒烟气出口、外筒烟气进口和外筒烟气出口；所述干燥窑炉(2)的内筒固废进口用于输入所述干燥处理后的有机固废；所述干燥窑炉(2)的内筒输入的烟气的流向与输入的有机固废的流向相反；

裂解窑炉(3)，用于输入所述干燥处理后的有机固废并进行热解处理，输出热解油气和固态产物；其中，所述裂解窑炉(3)为套筒式结构；所述裂解窑炉(3)设置有内筒固废进口、热解油气出口、固态产物出口、外筒烟气进口和外筒烟气出口；所述裂解窑炉(3)的内筒固废进口与所述干燥窑炉(2)的内筒固废出口相连通，所述裂解窑炉(3)的外筒烟气出口分别与所述干燥窑炉(2)的外筒烟气进口和内筒烟气进口相连通；

补燃室(4)，用于输入所述裂解窑炉(3)输出的热解油气并进行燃烧，输出高温烟气；其中，所述补燃室(4)设置有热解油气进口、第一气态物质进口、第二气态物质进口和烟气出口；所述补燃室(4)的热解油气进口与所述裂解窑炉(3)的热解油气出口相连通，所述补燃室(4)的第一气态物质进口与所述干燥窑炉(2)的内筒烟气出口相连通，所述补燃室(4)的烟气出口与所述裂解窑炉(3)的外筒烟气进口相连通；

生物炭自动分拣装置(9)，用于输入所述裂解窑炉(3)输出的固态产物并进行自动分拣，输出分拣后的生物炭和其余物料；

锅炉(7)，用于输入所述裂解窑炉(3)输出的热解油气并进行燃烧，输出高温烟气，所述锅炉(7)输出的高温烟气输入所述补燃室(4)的第二气态物质进口；用于输入所述干燥窑炉(2)的外筒烟气出口输出的换热后的烟气，降温处理后排放。

2.根据权利要求1所述的一种有机固废协同处理利用系统，其特征在于，还包括：固废储池(1)和渗滤池(13)；

所述固废储池(1)的物料出口经输运装置与所述干燥窑炉(2)的内筒固废进口相连通，所述固废储池(1)的液体出口与所述渗滤池(13)的进口相连通，所述渗滤池(13)的出口与所述锅炉(7)的燃料进口相连通。

3.根据权利要求1所述的一种有机固废协同处理利用系统，其特征在于，还包括：制粉系统(11)和原煤仓(12)；

所述生物炭自动分拣装置(9)输出的生物炭依次经原煤仓(12)和制粉系统(11)处理后，作为燃料输入所述锅炉(7)中。

4.根据权利要求1所述的一种有机固废协同处理利用系统，其特征在于，还包括：

物料回收装置(10)，用于回收所述生物炭自动分拣装置(9)输出的分拣后的其余物料。

5.根据权利要求1所述的一种有机固废协同处理利用系统，其特征在于，还包括：

烟气处理系统(8)，用于将所述锅炉(7)最终输出的降温后的烟气进行除尘、脱硫、脱硝处理后排放。

6.根据权利要求1所述的一种有机固废协同处理利用系统，其特征在于，所述补燃室(4)的热解油气进口与所述裂解窑炉(3)的热解油气出口之间的连通管道上设置有控制阀。

7.根据权利要求1所述的一种有机固废协同处理利用系统，其特征在于，所述锅炉(7)输出的高温烟气输入所述补燃室(4)的第二气态物质进口的具体实现方式为，

所述锅炉(7)的高温烟气出口经烟气管道与所述补燃室(4)的第二气态物质进口相连通，所述烟气管道上设置有引风机(5)和控制阀门(6)。

8.根据权利要求1所述的一种有机固废协同处理利用系统，其特征在于，锅炉(7)输入裂解窑炉(3)输出的热解油气的具体实现方式为，

所述裂解窑炉(3)的热解油气出口经油气管道与所述锅炉(7)的燃料进口相连通；

所述油气管道设置有保温材料层；或者，所述油气管道采用套管结构，内管输送热解油气，外管输送所述锅炉(7)输出且输送至所述补燃室(4)的高温烟气，以高温烟气为热解油气伴热。

9.根据权利要求8所述的一种有机固废协同处理利用系统，其特征在于，所述油气管道设置有高温防堵风机(14)。

10.一种有机固废协同处理利用方法，其特征在于，基于权利要求1所述的有机固废协同处理利用系统，所述有机固废协同处理利用方法包括以下步骤：

将待处理的有机固废送入干燥窑炉(2)进行干燥处理，以去除物料中的水分获得干燥后的物料；将干燥后的物料送入裂解窑炉(3)进行热解，得到热解油气和固态产物；

部分热解油气送入补燃室(4)燃烧，生成800℃～950℃的高温烟气；生成的高温烟气先进入裂解窑炉(3)为固废热解供热，烟气进入裂解窑炉(3)的方向与物料进入的方向一致进行顺行热解，裂解窑炉(3)的炉内温度为350℃～550℃；经裂解窑炉(3)降温后的烟气分流送入干燥窑炉(2)的外筒和内筒，外筒烟气与物料顺流间接换热，内筒烟气与物料逆流直接接触换热，外筒换热后的烟气送入锅炉(7)降温后排出锅炉(7)；内筒换热后的烟气送入补燃室(4)燃烧；干燥窑炉(2)排出的烟气温度大于等于115℃；

剩余热解油气作为燃料输入锅炉(7)；

固态产物送入生物炭自动分拣装置(9)进行分拣后得到生物炭和其余物料。

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