一种固废资源化利用的装置及方法

1.本发明属于固废处理及资源化利用技术领域，尤其涉及一种固废资源化利用的装置及方法。


背景技术：

2.目前：国内外广泛采用的固体废弃物处理技术主要有卫生填埋、堆肥化和焚烧。卫生填埋是将传统填埋技术进行改进后的一种固体废弃物处理方式，虽然该方法在处理固体废弃物方面具有工艺简单、投资少、处理量大、运行费用低的优点，但是也存在许多缺陷：占用大量的土地，填埋场的选址越来越困难；无害化程度低，填埋场地里会释放出大量的恶臭气体，不仅导致温室效应(如甲烷和二氧化碳)、引起固体废弃物爆炸，而且还会对人体健康产生威胁；因此，在各国的固体废弃物处理方式中，卫生填埋的比例逐渐下降。堆肥化是指利用自然界中广泛分布的真菌、放线菌细菌等微生物，在一定的条件下，控制并促使固体废弃物中可降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。但也存在很多不足之处：堆肥周期长，占地面积大；必须分选出固体废弃物中的砖瓦、塑料、金属等不能为微生物降解的物质，增加了处理费用长期使用堆肥产品，易使土壤表层沉积；对固体废弃物中的病原体杀灭不彻底，易造成二次污染；堆肥中有效肥料成分含量较低，且属于缓效性肥料，与化肥相比销售困难，经济效益差等。焚烧是一种热化学处理方法，固体废弃物焚烧是将固体废弃物送λ焚烧炉中，在高温条件下使固体废弃物中的可燃物与空气中氧气发生剧烈的化学反应，放出热量并转化成高温燃烧气体和量少而性质稳定的固定残渣。该处理技术具有处理速度快、减容性好(可使固体废弃物体积减少80
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90％、产生的热能可用于发电或者供热、残渣性质稳定、无害化程度高等优点，因而在很多国家得到了应用。尽管如此，焚烧仍具有诸多缺点，如对固体废弃物的热值有一定的要求；焚烧过程中产生含有重金属、二氧化硫等有毒有害物的飞灰，易造成二次污染，尤其对于二氧化碳的控制，目前仍得不到解决
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
4.(1)传统的卫生填埋方式占用土地面积大，不宜选址，且易产生大量恶臭气体，产生温室效应等。
5.(2)传统的堆肥周期长，占地面积大，且易造成二次处理，增加额外的成本，也易造成二次污染。
6.(3)传统的焚烧方式污染性大，对于环境、人体都有不可逆转的损伤。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种固废资源化利用的装置及方法。
8.本发明是这样实现的，一种固废资源化利用的装置包括干燥炉、气化炉、气化炉固体收储装置、裂解炉、活化炉、催化塔、精馏塔、液体储罐、气体储罐和干燥炉固体收储装置；
9.所述干燥炉侧面下端通过连接管道与干燥炉固体收储装置连通，所述干燥炉固体收储装置右端通过连接管路与气化炉连通，所述气化炉右侧下端通过连接管路与气化炉固
体收储装置连通，所述气化炉固体收储装置右端通过连接管道依次连接有裂解炉、催化塔、精馏塔和液体储罐，所述液体储罐用于存储精馏塔排出的液体物质；
10.所述干燥炉和气化炉之间连接有换热器，所述干燥炉与换热器的入口连通，所述气化炉与换热器的出口连通，所述换热器设置有温度调节模块，所述温度调节模块用于根据输入的水蒸汽温度对换热器的加热功率进行动态调节，保证输出的水蒸气的温度稳定性；
11.所述裂解炉下端通过连接管道与活化炉连通，所述活化炉通过连接管道与气体储罐连通，所述气体储罐与干燥炉连接，所述气体储罐用于存储精馏塔排出的气体物质；
12.所述干燥炉外端连通有干燥炉进料机，所述干燥炉固体收储装置和气化炉之间连通有气化炉进料机。
13.进一步，所述的干燥炉设置有气体干燥入口以及蒸气出口，经精馏塔产生的气体通过气体干燥入口进入干燥炉干燥，通过气体干燥出口，再进入气体储罐。
14.进一步，所述温度调节模块包括：
15.温度检测单元，用于通过温度传感器对进气口和出气口的水蒸气温度进行检测；
16.参数设定单元，用于对换热器的换热参数进行设定；
17.功率调节单元，用于根据设定参数和进气口的水蒸气温度对换热器的加热功率进行动态调节。
18.进一步，所述活化炉为双层旋转炉，裂解炉为管式裂解炉。
19.进一步，所述干燥炉进料机和气化炉进料机上端均设置有漏斗状进料口，所述漏斗状进料口里侧均设置有螺旋进料装置。
20.进一步，所述液体储罐内设置有液位传感器，所述气体储罐内部设置有压力传感器，所述液位传感器和液位传感器均通过连接线路与控制模块连接。
21.本发明的另一目的在于提供一种固废资源化利用的方法，所述固废资源化利用的方法包括：
22.步骤一，将固体废弃物通过干燥炉进料机输入干燥炉，干燥炉将固体废弃物进行干燥处理，经过干燥后的固体废弃物从干燥炉固体产物出口排除，进入干燥炉固体收储装置；
23.步骤二，干燥炉固体收储装置中的固体废弃物进入气化炉内，将物质高温气化生成固体产物和挥发物，所述固体产物与气化介质反应，最终固体产物输于气化炉固体收储装置中，所述挥发物与气化炉内的催化机催化重整，生成不凝性气体产物；
24.步骤三，气化炉固体收储装置里的物质进入裂解炉进行裂解处理，裂解炉裂解以后的固体残渣排入活化炉，通过活化炉将固体残渣化成活性炭，同时产生的可燃性气体物质进入气体储罐；
25.步骤四，裂解炉裂解产生的有机物进入催化塔，经过催化变质后进入精馏塔，利用塔式气液接触装置将催化塔催化后的物质进行精馏，将不同挥发度的混合物质在同一温度下进行精馏；
26.步骤五，精馏塔将低沸物转移成不可凝可燃气体，经过干燥后，最终进入气体储罐，将高沸物转移成邮寄精细化学品，进入液体储罐。
27.进一步，步骤二中，所述干燥炉中产生的水蒸气经过换热器升温通过蒸气出口进
入气化炉中，作为气化炉中固体废弃物的气化介质。
28.进一步，所述裂解过程采用的载气为惰性气体；所述的活化过程的载气为二氧化碳和水蒸气的混合气体，体积比为1:10
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10:1；所述惰性气体和活化气体的流速为0.1
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‑1。所述的裂解过程的温度为250
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600℃，活化过程的温度为600
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1000℃。
29.进一步，所述的催化塔内的催化剂为金属活性组分负载在多级孔分子筛上，其中金属活性组分占整个催化剂的重量百分数为0.5
‑
3％。其中，金属活性组分为镍、钴、饵、钯、铂、金中的一种或几种。
30.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
31.本发明与传统气化炉相比，采用了水蒸气作为固体废弃物的气化介质，最终生成以合成气为主的气体产物，确保了固体废弃物较高的碳转化率和氢气产率，能够获得更多高热值的气体产物，可用于其他工业。
32.本发明干燥产生的水蒸气在气化炉中作为气化介质得到回收利用，与传统干燥装置和气化炉相比，减少了设备投资，避免了干燥蒸汽的浪费和制备气化介质的能源消耗。
33.本发明使用固体废弃物为原料进行资源化利用，可以克服和缓解化石能源紧缺和环境污染问题，同时可以实现固体废弃物变废为宝，获得极大的社会效益和经济效益。
34.本发明的裂解过程采用惰性气氛，活化过程采用二氧化碳和水蒸气的混合气体，整个过程所产生的气体可以回用供热，过程节能环保，可以极大限度地降低三废排放，减少环境污染，有利于整套工艺的发展与推广。本发明所涉及的裂解和活化两个过程，结构紧凑，布局合理，整个工艺过程简单、能耗低、操作方便，具有工业化应用前景。本发明所涉及的固体废弃物高效资源化利用过程充分考虑了转化过程的各个环节，从过程、工艺条件、产物等诸多方面的综合利用，可最大限度地实现固体废弃物的高效资源化利用，并通过工艺的优化，获得最佳的原料利用率和产率的收率，过程更加安全可靠，为后续固体废弃物和生物质高效利用提供了新的方向。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
36.图1是本发明实施例提供的固废资源化利用的装置的结构示意图。
37.图2是本发明实施例提供的漏斗状进料口、螺旋进料装置的结构示意图。
38.1、干燥炉进料机；2、干燥炉；3、气化炉；4、气化炉固体收储装置；5、裂解炉；6、活化炉；7、催化塔；8、精馏塔；9、液体储罐；10、气体储罐； 11、干燥炉固体收储装置；12、气化炉进料机；13、换热器；14、漏斗状进料口；15、螺旋进料装置。
39.图3是本发明实施例提供的温度调节模块的结构框图。
40.图4是本发明实施例提供的固废资源化利用的方法流程图。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明
进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种固废资源化利用的装置及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
43.如图1和图2所示，本发明实施例提供的固废资源化利用的装置包括干燥炉2、气化炉3、气化炉固体收储装置4、裂解炉5、活化炉6、催化塔7、精馏塔8、液体储罐9、气体储罐10和干燥炉固体收储装置11；
44.干燥炉2侧面下端通过连接管道与干燥炉固体收储装置11连通，所述干燥炉固体收储装置11右端通过连接管路与气化炉3连通，所述气化炉3右侧下端通过连接管路与气化炉固体收储装置4连通，所述气化炉固体收储装置4右端通过连接管道依次连接有裂解炉5、催化塔7、精馏塔8和液体储罐9，所述液体储罐9用于存储精馏塔排出的液体物质；干燥炉2和气化炉3之间连接有换热器13，所述干燥炉2与换热器13的入口连通，所述气化炉3与换热器13的出口连通，所述换热器13设置有温度调节模块，所述温度调节模块用于根据输入的水蒸汽温度对换热器的加热功率进行动态调节，保证输出的水蒸气的温度稳定性；裂解炉下端通过连接管道与活化炉连通，所述活化炉通过连接管道与气体储罐连通，所述气体储罐10与干燥炉2连接，所述气体储罐10用于存储精馏塔排出的气体物质；干燥炉2外端连通有干燥炉进料机1，所述干燥炉固体收储装置11和气化炉3之间连通有气化炉进料机12。
45.本发明实施例中的干燥炉2设置有气体干燥入口以及蒸气出口，经精馏塔产生的气体通过气体干燥入口进入干燥炉干燥，通过气体干燥出口，再进入气体储罐。
46.本发明实施例中的活化炉6为双层旋转炉，裂解炉为管式裂解炉。
47.本发明实施例中的干燥炉进料机1和气化炉进料机12上端均设置有漏斗状进料口14，所述漏斗状进料口14里侧均设置有螺旋进料装置15。
48.本发明实施例中的液体储罐9内设置有液位传感器，所述气体储罐10内部设置有压力传感器，所述液位传感器和液位传感器均通过连接线路与控制模块连接。
49.如图3所示，本发明实施例中的温度调节模块包括：
50.温度检测单元，用于通过温度传感器对进气口和出气口的水蒸气温度进行检测；
51.参数设定单元，用于对换热器的换热参数进行设定；
52.功率调节单元，用于根据设定参数和进气口的水蒸气温度对换热器的加热功率进行动态调节。
53.如图4所示，本发明实施例提供的固废资源化利用的方法包括：
54.s101，将固体废弃物通过干燥炉进料机输入干燥炉，干燥炉将固体废弃物进行干燥处理，经过干燥后的固体废弃物从干燥炉固体产物出口排除，进入干燥炉固体收储装置；
55.s102，干燥炉固体收储装置中的固体废弃物进入气化炉内，将物质高温气化生成固体产物和挥发物，所述固体产物与气化介质反应，最终固体产物输于气化炉固体收储装置中，所述挥发物与气化炉内的催化机催化重整，生成不凝性气体产物；
56.s103，气化炉固体收储装置里的物质进入裂解炉进行裂解处理，裂解炉裂解以后的固体残渣排入活化炉，通过活化炉将固体残渣化成活性炭，同时产生的可燃性气体物质进入气体储罐；
57.s104，裂解炉裂解产生的有机物进入催化塔，经过催化变质后进入精馏塔，利用塔
式气液接触装置将催化塔催化后的物质进行精馏，将不同挥发度的混合物质在同一温度下进行精馏；
58.s105，精馏塔将低沸物转移成不可凝可燃气体，经过干燥后，最终进入气体储罐，将高沸物转移成邮寄精细化学品，进入液体储罐。
59.本发明实施例中的步骤s102中，所述干燥炉中产生的水蒸气经过换热器升温通过蒸气出口进入气化炉中，作为气化炉中固体废弃物的气化介质。
60.本发明实施例中的裂解过程采用的载气为惰性气体；所述的活化过程的载气为二氧化碳和水蒸气的混合气体，体积比为1:10
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10:1；所述惰性气体和活化气体的流速为0.1
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‑1。所述的裂解过程的温度为250
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600℃，活化过程的温度为600
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1000℃。
61.本发明实施例中的催化塔内的催化剂为金属活性组分负载在多级孔分子筛上，其中金属活性组分占整个催化剂的重量百分数为0.5
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3％。其中，金属活性组分为镍、钴、饵、钯、铂、金中的一种或几种。
62.本发明与传统气化炉相比，采用了水蒸气作为固体废弃物的气化介质，最终生成以合成气为主的气体产物，确保了固体废弃物较高的碳转化率和氢气产率，能够获得更多高热值的气体产物，可用于其他工业。干燥产生的水蒸气在气化炉中作为气化介质得到回收利用，与传统干燥装置和气化炉相比，减少了设备投资，避免了干燥蒸汽的浪费和制备气化介质的能源消耗。使用固体废弃物为原料进行资源化利用，可以克服和缓解化石能源紧缺和环境污染问题，同时可以实现固体废弃物变废为宝，获得极大的社会效益和经济效益。本发明的裂解过程采用惰性气氛，活化过程采用二氧化碳和水蒸气的混合气体，整个过程所产生的气体可以回用供热，过程节能环保，可以极大限度地降低三废排放，减少环境污染，有利于整套工艺的发展与推广。本发明所涉及的裂解和活化两个过程，结构紧凑，布局合理，整个工艺过程简单、能耗低、操作方便，具有工业化应用前景。本发明所涉及的固体废弃物高效资源化利用过程充分考虑了转化过程的各个环节，从过程、工艺条件、产物等诸多方面的综合利用，可最大限度地实现固体废弃物的高效资源化利用，并通过工艺的优化，获得最佳的原料利用率和产率的收率，过程更加安全可靠，为后续固体废弃物和生物质高效利用提供了新的方向。
63.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
64.以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。