一种高浓度有机废物无害化处理系统及其工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种高浓度有机废物无害化处理系统及其工艺，利用工业生产排放的高浓度有机废物与煤泥或者细颗粒精煤混合配比制成水煤浆，通过成浆性实验控制其含水率，利用水煤浆柱塞泵将水煤浆连续稳定地送至循环流化床锅炉燃烧产生过热蒸汽供给企业综合利用，以达到节能和环保之效果。燃烧尾气经烟气净化系统脱硫脱硝和除尘满足环保要求后高空排放，生产过程中留下的灰渣可作为建材或制砖原料。本发明利用工业生产排放的高浓度有机废物和煤泥或者细颗粒精煤作为水煤浆原料，采用水煤浆清洁燃烧技术，将高浓度有机废物作为水煤浆生产用水，既节约了高浓度有机废物废水治理成本，又消纳了工业生产废弃物，从而降低企业生产成本。
【专利说明】一种高浓度有机废物无害化处理系统及其工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种环保与节能领域的方法及装置，具体涉及一种高浓度有机废物无害化处理系统及其工艺。
【背景技术】
[0002]高浓度有机废物(包括废水、废液、废渣和各种污泥)主要来自焦化、造纸、发酵、医药、食品以及皮革橡胶、纺织印染、石油化工等行业，尤其是高浓度难生物降解的有机废物，易造成环境污染，对人类健康和社会可持续发展构成威胁。随着工业化进程的加快，各行各业高浓度有机废物排放量还在不断加大，即使经过一定的处理，排放后仍会对环境产生一定的危害性。典型的处理高浓度有机废物“减量化、资源化、无害化”处理方式是焚烧，但是由于高浓度有机废物含水量高，热值低，仅依靠自身的热量难以维持完全燃烧，需要采取助燃措施；对于高浓度有机废水而言，传统的生化处理工艺投资大、成本高，也严重制约着企业的经营与发展。中国专利号201210039460.6采用“高效生化+特种树脂吸收”技术处理焦化废水，处理规模10000m3/d，工程投资额达1400万元，直接运行成本在0.5元/m3。中国专利号93209804提出有机废液流化床焚烧炉，采用流化燃烧方式处理有机废液，但是要以煤为辅助燃料，增加了处理成本，还消耗不可再生能源。出厂污泥含水率通常高达80%以上，现有的焚烧处理方式是先干化至含水率40%，再进流化床焚烧炉处理，即使采用经济性较好的“半干化+混烧“工艺处理污泥，其运行成本也在100?180元/吨湿污泥。制药行业中，处理一吨菌渣(进行烘干、焚烧)的费用在1500元左右，制药企业每年在菌渣处置费用上投资巨大。
[0003]我国是一个富煤、贫油、少气的国家，煤炭资源丰富，原煤入选比例约占煤炭总资源的45%，每年煤泥高达2000多万吨。煤泥是一种灰分高、水分多、粒度细、粘度大和商品附加值差的低热值尾矿，具有遇水即流失，风干即飞扬，难以储存和运输等特点，若作为废料遗弃，造成的环境问题比洗煤矸石大得多，极易产生严重的环境污染。市场上只是一部分煤泥简简单单作为“蜂窝煤”流向市场，其余大部分并没有得到合理有效的开发。
[0004]水煤浆是一种新型煤基流体燃料，是国家高新技术产品和重点环保推广产品，它是由一定比例的煤、水、化学添加剂混合加工而成，具有浓度高、燃烧效率高、负荷调节范围大、环保节能、安全高效等优点，是目前我国一项现实的洁净燃料技术。
【发明内容】
[0005]针对上述现有高浓度有机废物处理中存在的问题，结合水煤浆清洁燃烧技术，本发明的目的是提供一种高浓度有机废物无害化处理系统，该系统能将高浓度有机废物与煤泥或者细颗粒精煤混合制备水煤浆燃料，可解决处理工业有机废物带来的投资和环保问题，也开拓了企业高浓度有机废物循环经济再利用途径，提高了能源供应和消费效率，降低了生产成本。本发明另外一个目的是提供利用该系统的处理工艺，将高浓度有机废物作为水煤浆清洁能源原料，采用循环流化床低温燃烧方式，既达到高浓度有机废物无害化处理又实现煤泥大规模资源综合利用，以废治废。
[0006]本发明所提供的一种高浓度有机废物无害化处理系统:有机废物储罐连接到过滤器，过滤器通过输送泵连接到搅拌机，水箱和分散剂储罐分别连接到所述搅拌机；所述搅拌机依次与振动筛和缓存仓连接，缓存仓通过水煤浆柱塞泵连接到循环流化床锅炉的燃烧室，燃烧室与旋风分离器相连；在旋风分离器进口与燃烧室的烟气出口处分别设置有脱硝装置；所述旋风分离器连接到循环流化床锅炉的尾部烟道，尾部烟道连接至汽轮发电机组；所述尾部烟道与除尘器、脱硫装置、引风机和烟?依次相连；在所述尾部烟道的底部设有空气预热器，空气预热器连接到外部的送风机。
[0007]进一步地，所述缓存仓连接到循环流化床锅炉的燃烧室的顶部。
[0008]本发明所提供的一种高浓度有机废物无害化处理工艺，具体包括以下步骤:1)首先利用高浓度有机废物进行水煤浆成浆性实验，根据水煤浆成浆特性确定高浓度有机废物、煤泥或者煤粉、水和分散剂的添加量；将工业生产排放的高浓度有机废物与煤泥或者细颗粒精煤混合配比制成水煤浆，通过成浆性实验确定的添加量控制水煤浆的含水率；2)将来自工业生产排放的高浓度有机废物储存在废物储罐内，经过滤器除去杂质后由输送泵送至搅拌机；3)经破碎后的煤泥或者煤粉进入刮板机，计量后由给料机进入搅拌机并与高浓度有机废物混合制成水煤浆，水煤浆经过振动筛过滤后通过水煤浆柱塞泵由顶部进入循环流化床锅炉的燃烧室燃烧，炉内温度控制在850°C?950°C，燃烧后的烟气经旋风分离器分离出可燃物质，在循环流化床锅炉内循环燃尽，高温烟气在尾部烟道内换热冷却，然后进入脱硝装置和脱硫装置分别进行脱硝、脱硫处理，最后由除尘器除去灰尘，满足排放标准后高空排放，水煤浆燃烧剩余的灰渣冷却收集后用于水泥建材原料或制砖。
[0009]上述步骤I)制成的煤泥水煤浆含水率控制在28%?35%。
[0010]上述步骤I)中分散剂为木质素磺酸盐分散剂和萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂，添加量为水煤浆总质量的0.3%?1%。
[0011]上述步骤I)中振动筛的筛分直径< 25mm，除尘器采用低压脉冲袋式除尘器。
[0012]上述步骤3)中脱硝装置采用非选择性催化还原方法，脱硫装置采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。
[0013]本发明余热锅炉生成的过热蒸汽可用于发电或者拖动或者供热，烟气净化和除尘系统采用“非选择性催化还原脱硝+石灰石-石膏湿法烟气脱硫+低压脉冲袋式除尘器”组合工艺。与常规的高浓度有机废物处理工艺相比，本发明的优越性体现在:
[0014](I)制浆工艺流程简单，投资省，易于推广和工业化应用；
[0015](2)高浓度有机废物与煤泥或者细颗粒精煤混合制备水煤浆燃料，既解决了处理工业有机废物的投资和环保问题，同时开拓了企业高浓度有机废物循环经济再利用途径，提高了能源供应和消费效率，降低了生产成本；
[0016](3)由于是采用水煤浆的方式处理高浓度有机废物，将高浓度有机废物转换成清洁能源，实现了有机废物清洁燃烧处理，同时利用高浓度有机废物替代制备水煤浆所需的水分，不但节约了宝贵的水资源，而且还一定程度上增加了水煤浆的热值；
[0017](4)采用水煤浆清洁燃料结合循环流化床低温燃烧技术，实现炉内脱硫和低NOx排放；
[0018](5)系统运行稳定，连续化操作，可以实现高浓度有机废物规模化处理。[0019]此外，本发明采用水煤浆循环流化床燃烧处理方式实现了减少污染、保护和改善环境目的，相对单独焚烧高浓度有机废物，二噁英趋零排放，主要因为:
[0020]( I)本工艺采用高浓度有机废物与煤泥制成水煤浆混烧，研究表明，在循环流化床锅炉中，采用掺烧的方式可以大大降低燃烧过程二噁英的生成量，对于燃烧尾气达标排放具有重要意义；
[0021](2)流化床炉温控制在850°C以上，停留时间长，高速气流作用下，炉内湍流度大，使得高浓度有机废物燃烧彻底，杜绝二噁英的合成；
[0022](3) 二噁英类形成的前提条件之一是存在氯源，因此对氯离子的控制对抑制二噁英的生成起到关键作用，一般高浓度有机废物如焦化废水、造纸黑夜、酿酒酒糟、制药菌渣、印染废水等氯含量极低，加上水煤浆配比含水率控制在30%左右，因此水煤浆总氯含量极低，从而减少了二噁英的生成条件；
[0023](4)水煤浆主要燃料为煤泥，由于煤泥灰含量高，灰中碱土氧化物对二噁英的形成有一定抑制作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明工艺流程图。
[0025]图2为本发明系统结构示意图。图中标记说明:1_原料运输车；2_储煤库；3-行车抓斗；4_破碎装置；5_卸料器；6_刮板机；7_水箱；8_分散剂储罐；9_有机废物储罐；10-过滤器；11-输送泵；12-搅拌机；13-振动筛；14-缓存罐；15-水煤浆柱塞泵；16_燃烧室；17_旋风分离器；18_尾部烟道；19_汽轮发电机组；20_除氧器；21_给水泵；22_脱硝装置；23_送风机；24_输灰装置；25_低压脉冲袋式除尘器；26_脱硫装置；27_引风机；28_烟囱；29_储灰罐；30_第一灰渣运输车；31_底渣冷却器；32_第二灰渣运输车；33_轻油罐；34-轻油泵；35_燃烧器；36_污水池；37_省煤器；38_空气预热器。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图和实施例对本发明具体说明。
[0027]本发明工艺流程图如图1所示，本发明的系统结构示意图如图2所示，一种高浓度有机废物无害化处理工艺及系统，首先对高浓度有废物进行成浆性实验，测定水煤浆含水率、表观粘度和流动特性，以确定高浓度有废物与煤泥最佳配比，并计算高浓度有机废物、煤泥、水和分散剂的添加量，为优化水煤浆燃料输送，提高系统稳定性提供技术条件。
[0028]在上述成浆性实验基础上，将高浓度有废物储存在有机废物储罐9内，有机废物储罐具备8小时以上的储存容积，经过过滤器10除去杂质后由输送泵11送至搅拌机12内作为水煤浆原料。来自洗煤厂的煤泥需要确定热值在3000kcal/kg以上，符合热值要求的煤泥经煤泥运输车I送至储煤库2内，储煤库2可储存物料10天，煤泥由行车抓斗3送至破碎装置4内经卸料器5落至刮板机6上，再由刮板机6输送至搅拌机12作为煤泥水煤浆原料，根据煤泥含水率、高浓度有机废物含水率和成浆性实验确定的煤泥水煤浆含水率计算出额外添加的水量，该部分补充水由水箱7提供，同时，添加0.3%?1%的分散剂提高水煤浆的亲水性、流动性和稳定性，分散剂由分散剂储罐8提供。
[0029]搅拌均匀的水煤浆在进入循环流化床锅炉之前，经过振动筛13过滤除去杂质后，暂存在缓存仓14内，以保证煤泥水煤浆给料的连续性，然后通过水煤浆柱塞泵15由顶部进入燃烧室16，室内温度控制在850°C~950°C，燃烧后的高温烟气先经过旋风分离器17分离出可燃物质返回燃烧室16内二次燃烧，提高燃烧效率。在旋风分离器17进口与烟气出口处设置了脱硝装置22，脱硝装置22脱硝后出口 NOx浓度低于100mg/Nm3。旋风分离器17出来的高温烟气在尾部烟道18内换热冷却，产生过热蒸汽送至汽轮发电机组19，实现热电联产或者供热拖动。烟气经省煤器37降温后引入低压脉冲袋式除尘器25除去灰尘，满足出口烟尘浓度≤30mg/m3排放要求，脱硫装置26与布袋除尘相连，烟气在进入脱硫装置26之前控制烟气温度在125°C，所述脱硫装置26为石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，脱硫净化后烟气中SO2排放浓度≤50mg/Nm3，在脱硫过程中，烟气中所含的有害杂质如飞灰、S03、HC1和HF等大部分也得到去除，烟气满足排放标准后经80m烟囱28高空排放。
[0030]循环流化床燃烧所需空气由送风机23提供，为提高燃烧效率，在尾部烟道18末端设置了空气预热器38，水煤浆燃烧后剩余的炉渣经底渣冷却器31冷却后由第二灰渣运输车32送至水泥厂作为水泥建材原料，尾部烟道18和袋式除尘器25收集的飞灰集中收集至储灰罐29后由第一灰渣运输车30送至水泥厂作为水泥建材原料，实现资源循环利用。循环流化床启动时开启燃烧器35，所需燃料由轻油罐33提供。
[0031]根据实际情况，在上述工艺及系统实施过程中，若煤泥热值小于3000kcal/kg或者煤泥燃料短缺，可以添加细颗粒精煤提高煤泥热值，实现高浓度有机废物无害化处置。由于前处理制浆工艺流程简单，投资省，易于推广和工业化应用，实施过程中将高浓度有机废物转换成清洁能源，实现了有机废物清洁燃烧处理，同时利用高浓度有机废物替代制备水煤浆所需的水分，不但节约了宝贵的水资源，而且还一定程度上增加了水煤浆的热值，既解决了处理工业有机废物的投资和环保问题，又开拓了企业高浓度有机废物循环经济再利用途径，提高了能源供应和消费效率，降低了生产成本。
[0032]本发明还可以有其他实施方式，凡作任何修改，采用同等替换或等效变换形成的工艺及系统方案，均应包含在本发明的权利保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高浓度有机废物无害化处理系统，其特征在于，有机废物储罐连接到过滤器，过滤器通过输送泵连接到搅拌机，水箱和分散剂储罐分别连接到所述搅拌机；所述搅拌机依次与振动筛和缓存仓连接，缓存仓通过水煤浆柱塞泵连接到循环流化床锅炉的燃烧室，燃烧室与旋风分离器相连；在旋风分离器进口与燃烧室的烟气出口处分别设置有脱硝装置；所述旋风分离器连接到循环流化床锅炉的尾部烟道，尾部烟道连接至汽轮发电机组；所述尾部烟道与除尘器、脱硫装置、引风机和烟?依次相连；在所述尾部烟道的底部设有空气预热器，空气预热器连接到外部的送风机。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废物无害化处理系统，其特征在于，所述缓存仓连接到循环流化床锅炉的燃烧室的顶部。
3.一种高浓度有机废物无害化处理工艺，其特征在于，具体步骤如下: O首先利用高浓度有机废物进行水煤浆成浆性实验，根据水煤浆成浆特性确定高浓度有机废物、煤泥或者煤粉、水和分散剂的添加量；将工业生产排放的高浓度有机废物与煤泥或者细颗粒精煤混合配比制成水煤浆，通过成浆性实验确定的添加量控制水煤浆的含水率； 2)将来自工业生产排放的高浓度有机废物储存在废物储罐内，经过滤器除去杂质后由输送泵送至搅拌机； 3)经破碎后的煤泥或者煤粉进入刮板机，计量后由给料机进入搅拌机并与高浓度有机废物混合制成水煤浆，水煤浆经过振动筛过滤后通过水煤浆柱塞泵由顶部进入循环流化床锅炉的燃烧室燃烧，炉内温度控制在850°C?950°C，燃烧后的烟气经旋风分离器分离出可燃物质，在循环流化床锅炉内循环燃尽，高温烟气在尾部烟道内换热冷却，然后进入脱硝装置和脱硫装置分别进行脱硝、脱硫处理，最后由除尘器除去灰尘，满足排放标准后高空排放，水煤浆燃烧剩余的灰渣冷却收集后用于水泥建材原料或制砖。
4.根据权利要求3所述的一种高浓度有机废物无害化处理工艺，其特征在于:所述步骤I)中制成的水煤浆含水率控制在28%?35%。
5.根据权利要求3所述的一种高浓度有机废物无害化处理工艺，其特征在于:所述步骤I)中分散剂为木质素磺酸盐分散剂和萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂，添加量为水煤浆总质量的0.3%?1%。
6.根据权利要求3所述的一种高浓度有机废物无害化处理工艺，其特征在于:所述步骤3)中振动筛的筛分直径< 25mm ;所述除尘器采用低压脉冲袋式除尘器。
7.根据权利要求3所述的一种高浓度有机废物无害化处理工艺，其特征在于:所述步骤3)中脱硝装置采用非选择性催化还原方法，脱硫装置采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。
【文档编号】F23G7/00GK103776037SQ201410064334
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】宋纪元, 侯宾才, 方明, 刘学炉, 赵宏彬, 梁国强 申请人:南京凯盛开能环保能源有限公司