本發(fā)明涉及一種有機固廢的處理方法和系統(tǒng)，尤其涉及一種提高有機固廢處置熱效率的系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、目前，對有機固體固廢處理方式主要包括填埋、焚燒、物理法、化學法等，而在處理過程中大多存在無害化處理不徹底、處理費用高，還會對環(huán)境造成二次污染等問題。

2、氣化熔融工藝是有機固廢在控制氧(空氣)供給的條件下進行部分燃燒實現(xiàn)氣化，生成可燃氣體，同時熔融處理飛灰和底渣。該技術可以更高效的回收有機固廢中的資源和能源，同時滿足更嚴格的有機固廢污染排放標準，最大程度上實現(xiàn)危險固廢的無害化和資源化，避免二次污染，是一種非常有潛力的有機固廢處置方法。

3、專利cn105605581a公開了一種豎式垃圾氣化熔融爐。垃圾由爐頂加料裝置進入熔融爐本體內，在豎式爐內由上向下移動，通過與上升的高溫氣體換熱，垃圾逐漸實現(xiàn)干燥、熱解，生成可燃氣和灰渣；灰渣進一步下移進入下方的燃燒區(qū)，實現(xiàn)灰渣的氣化熔融。該工藝流程簡單，系統(tǒng)密封性好，熱量利用率高，但實際項目中有機固廢進爐含水率、有機質含量等不穩(wěn)定，干燥熱解所需熱量及剩余固定碳產生熱量無法控制，導致熔融段溫度不穩(wěn)，產生系統(tǒng)運行不穩(wěn)定等問題。

4、專利cn?108097703a公開了一種固體廢物集中處理的等離子體氣化熔融系統(tǒng)，通過換熱器和余熱回收系統(tǒng)，有效的利用了系統(tǒng)產生高溫氣體的顯熱，并利用爐排爐對固體廢物進行干燥和氣化，僅對產生的灰渣進行高溫等離子體熔融處理，避免了直接使用等離子體對固體廢物進行干燥、熱解和氣化，有效降低了系統(tǒng)能耗。但該系統(tǒng)采用換熱器進行余熱回收，粗合成氣中含有的焦油煙塵易堵塞換熱設備，導致?lián)Q熱效率低、故障率高；同時，換熱后空氣直接進入爐排，溫度和流量無法根據(jù)原料變化進行有效控制；氣化后固廢進入熔融爐內仍需要加入等離子體加熱以達到固體廢物的熔融溫度，系統(tǒng)熱效率需要進一步提升。

5、現(xiàn)有的高溫熔融氣化技術基本實現(xiàn)了有機固廢的無害化、減量化、穩(wěn)定化和資源化，環(huán)境友好，但仍有很多不足。如：系統(tǒng)熱利用率低、能耗高、進爐氣體及爐內還原氣氛不好控制等，需要進一步對系統(tǒng)進行優(yōu)化。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)熱利用率高、能耗低、進爐氣體及爐內還原氣氛易控制的提高有機固廢處置熱效率的系統(tǒng)；

2、本發(fā)明的第二個目的是提供一種提高有機固廢處置熱效率的方法。

3、技術方案：本發(fā)明所述的提高有機固廢處置熱效率的系統(tǒng)，包括干燥系統(tǒng)、密封進料系統(tǒng)、氣化熔融系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)；所述密封進料系統(tǒng)相連于干燥系統(tǒng)出料口和氣化熔融系統(tǒng)進料口之間；所述干燥系統(tǒng)的高溫煙氣入口與燃燒系統(tǒng)的高溫煙氣出口相連，換熱后煙氣出口與燃燒系統(tǒng)的循環(huán)風入口相連；所述氣化熔融系統(tǒng)的粗合成氣出口與燃燒系統(tǒng)的粗合成氣入口相連；所述排渣系統(tǒng)包括可提供高壓水的水淬系統(tǒng)以及換熱系統(tǒng)；所述水淬系統(tǒng)的液態(tài)熔渣入口與氣化熔融系統(tǒng)的液態(tài)熔渣出口相連，用于通過水淬系統(tǒng)的高壓水對液態(tài)熔渣進行急冷換熱產生水蒸氣，所述水淬系統(tǒng)的水蒸氣出口設有兩路出口，一路與氣化熔融系統(tǒng)的氣化劑入口相連，另一路與換熱系統(tǒng)的水蒸氣入口相連；所述換熱系統(tǒng)的熱空氣出口與燃燒系統(tǒng)的一次風入口相連，用于將空氣與水蒸氣換熱后產生的熱空氣送入燃燒系統(tǒng)。

4、其中，所述氣化熔融系統(tǒng)包括氣化熔融爐，所述氣化熔融爐包括位于上段的熱解氣化段以及位于下段的熔融段；所述熱解氣化段的上部為熱解段，下部為氣化段；所述熱解氣化段設有與密封進料系統(tǒng)相連的氣化熔融系統(tǒng)進料口、氣化劑入口以及粗合成氣出口；所述熔融段設有富氧空氣入口、液態(tài)熔渣出口以及重金屬出口。

5、其中，所述燃燒系統(tǒng)包括與獨立燃燒器相連的低氮燃燒爐；所述燃燒爐設有粗合成氣入口、一次風入口、循環(huán)風入口以及高溫煙氣出口；所述粗合成氣入口與氣化熔融系統(tǒng)的粗合成氣出口相連；所述一次風入口與換熱系統(tǒng)的熱空氣出口相連；所述循環(huán)風入口與所述干燥系統(tǒng)的換熱后煙氣出口相連；所述高溫煙氣出口與所述高溫煙氣入口相連。

6、其中，所述獨立燃燒器與一次風入口上下對稱設置，所述粗合成氣入口與獨立燃燒器與一次風入口垂直設置。

7、其中，所述循環(huán)風入口設于低氮燃燒爐的尾部；所述粗合成氣入口設于低氮燃燒爐的首部。

8、其中，所述水淬系統(tǒng)還包括與液態(tài)熔渣入口相連的蓄水固渣儲池、位于蓄水固渣儲池上方的高壓沖水噴槍、集氣罩；所述集氣罩用于收集產生的水蒸氣；所述水蒸氣出口設于集氣罩上。

9、其中，所述集氣罩下方設有若干個與蓄水固渣儲池通過管道相連的霧化噴頭。

10、其中，所述換熱系統(tǒng)還設有空氣入口、冷凝水出口；所述冷凝水出口與蓄水固渣儲池相連。

11、其中，所述干燥系統(tǒng)包括回轉干燥機，所述回轉干燥機包括窯頭、窯體和窯尾；所述窯頭設有與螺旋進料機相連的原料進料口、窯頭煙氣入口；所述窯體包括外筒、內筒以及外筒與內筒組成的環(huán)系；所述窯尾設有蒸發(fā)水出口、干燥系統(tǒng)出料口以及物料溫度測試儀；所述外筒設有高溫煙氣入口和換熱后煙氣出口；所述窯頭煙氣入口與所述換熱后煙氣出口相連；所述內筒內部設有螺旋擋板，用于引導物料有效推進并提高受熱面積；換熱后煙氣出口設有兩條管路，其中一路與燃燒爐的循環(huán)風入口相連，另一路與窯頭的煙氣入口相連，進一步進行余熱利用后經(jīng)過尾氣凈化系統(tǒng)，最終達標排放。

12、其中，所述密封進料系統(tǒng)包括上下依次與干燥系統(tǒng)出料口和氣化熔融系統(tǒng)進料口連通的下料管，下料管上分別靠近干燥系統(tǒng)出料口和氣化熔融系統(tǒng)進料口的位置設有上鎖料閥、下鎖料閥；上鎖料閥、下鎖料閥之間形成鎖料倉；下料管設有用于使物料在下料管內轉動的破拱裝置，破拱裝置分別通過上法蘭、下法蘭連接于上鎖料閥、下鎖料閥之間；破拱裝置包括貼合下料管的破拱圈，破拱圈以水平軸線為轉動軸轉動，與破拱圈連接的驅動電機；下料管設有輔助燃料進料口。所述下料管置于回轉干燥機窯尾垂直下方。

13、本發(fā)明所述的提高有機固廢處置熱效率的方法，包括以下步驟：

14、有機固廢進入干燥系統(tǒng)內，與燃燒系統(tǒng)送入的高溫煙氣進行換熱，使有機固廢被干燥；

15、干燥后的物料通過密封進料系統(tǒng)輸送進氣化熔融系統(tǒng)氣化熔融，獲得的液態(tài)熔渣在水淬系統(tǒng)內經(jīng)熔渣水淬過程產生的水蒸氣作為氣化劑輸送進氣化熔融系統(tǒng)，利用熱量的同時，提高粗合成氣熱值；

16、氣化熔融系統(tǒng)內產生的粗合成氣被風機引出后進入燃燒系統(tǒng)，進行完全燃燒，并在燃燒系統(tǒng)末端與來自干燥系統(tǒng)的循環(huán)風混合，獲得目標溫度的高溫煙氣，作為熱源進入干燥系統(tǒng)；

17、有機固廢在氣化熔融系統(tǒng)內處置得到的液態(tài)熔渣可實現(xiàn)重金屬與固渣的分離；水淬系統(tǒng)的高壓水將熔渣擊碎、急冷，熔渣急冷收縮產生應力集中而粉化形成小顆粒，可實現(xiàn)資源化利用；高壓水沖洗獲得的水蒸氣部分進入氣化熔融系統(tǒng)作為氣化劑，部分與空氣換熱獲得熱風，并作為燃燒系統(tǒng)的一次風使用，多余部分經(jīng)冷卻后回到水淬系統(tǒng)內，實現(xiàn)熱量的高效利用和水的循環(huán)利用。

18、進一步的，有機固廢進入干燥系統(tǒng)內，在變頻/反轉驅動裝置作用下由窯頭被運送至窯尾，并與燃燒系統(tǒng)送入的高溫煙氣進行換熱，被干燥到指定的含水率范圍內，保障不同性質物料的濕度均一性。

19、進一步的，有機固廢在氣化熔融系統(tǒng)內處置得到的液態(tài)熔渣在氣化熔融爐底實現(xiàn)重金屬與固渣的分離。

20、進一步地，所述干燥系統(tǒng)的環(huán)系高溫煙氣的進口溫度為600-800℃；所述換熱后環(huán)系煙氣的出口溫度為350-550℃；所述出內筒的含水蒸氣的混合煙氣的溫度為100-150℃；所述高溫煙氣的流量按照實際物料的脫水需求調節(jié)。

21、進一步地，進入回轉干燥機的原料含水率為80％-40％；有機固廢在回轉干燥機內干燥，使其含水率降至15％以下；出回轉干燥機的原料含水率為15％以下，保證物料在進入氣化熔融爐后熱量消耗相對穩(wěn)定，保證氣化熔融爐內的穩(wěn)定運行；處理時間可根據(jù)物料的干燥程度進行調節(jié)，優(yōu)選為30-120min。

22、所述有機固廢可以為生活垃圾、生活污泥、醫(yī)療廢物、有機危廢中的一種或幾種。

23、進一步地，所述氣化熔融爐為立式熔融爐；所述熱解段溫度為200-600℃；氣化段的溫度為600-1200℃；熔融段的溫度為1200-1700℃；處理時間為60-120min；所述輔助燃料為焦炭以及助溶劑生石灰；所述氣化劑為熔渣水淬過程產生的水蒸氣；所述富氧空氣中氧氣含量為30-40％；所述粗合成氣的出爐溫度為250-400℃。

24、進一步地，所述獨立燃燒器的燃料為天然氣；天然氣用量可根據(jù)系統(tǒng)需求進行調節(jié)；所述粗合成氣的成分主要為co、h2、水蒸氣、co2或ch4中的至少一種；所述高溫煙氣出口溫度為600-800℃；所述循環(huán)風溫度為350-550℃；所述粗合成氣在燃燒爐內燃燒溫度為1100-1300℃。

25、進一步地，所述高壓水與熔渣比例為8:1-10:1；所述換熱后一次風溫度為150-250℃。

26、有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，取得如下顯著效果：

27、(1)本發(fā)明利用排渣系統(tǒng)的水淬裝置，將氣化熔融系統(tǒng)產生的液態(tài)熔渣經(jīng)高壓水沖擊產生的水淬水蒸氣，一部分作為氣化熔融系統(tǒng)的氣化劑，適量的水淬水蒸氣進入氣化熔融爐氣化段，可顯著提高固定碳的氣化效率，提高粗合成氣中氫氣含量，進一步提高粗合成氣附加值；另一部分在換熱系統(tǒng)與空氣換熱輸出熱空氣，作為燃燒系統(tǒng)的一次風，實現(xiàn)余熱利用，提高系統(tǒng)熱效率；

28、(2)水淬裝置可實現(xiàn)水淬水蒸氣的可調可控輸出，在利用水蒸氣余熱的同時，實現(xiàn)水的循環(huán)利用；

29、(3)有機固廢在氣化熔融爐內還原氣氛和超高溫條件下，實現(xiàn)了有機質、二噁英等的徹底分解以及重金屬和液態(tài)熔渣的徹底分離；產生的高附加值粗合成氣在燃燒系統(tǒng)充分燃燒后進行余熱利用；無重金屬固渣可以通過多途徑再加工進行資源化利用，從根本上實現(xiàn)了有機固廢的“四化”處置。

30、(4)本發(fā)明的干燥系統(tǒng)通過回轉干燥機的加熱方式、內螺旋擋板、爐體驅動裝置變頻、反向運轉以及出料溫度控制，實現(xiàn)物料在干燥機內的干燥時間和干燥程度可調可控，保障不同性質物料的濕度均一性，提高物料在氣化熔融爐內的運行穩(wěn)定性。

31、(5)本發(fā)明通過垂直密封進料系統(tǒng)的設置，將有機固廢干燥與熱解氣化熔融分開，使水蒸氣在低溫下逸出，而干燥后物料直接進入氣化熔融爐，在保證工藝系統(tǒng)簡單化的同時實現(xiàn)了水蒸氣與粗合成氣的分離，避免了水蒸氣在高溫下的能源消耗，提高了粗合成氣的熱值，雙向實現(xiàn)降本增效。