气、液、固三废的处理装置和方法及其应用

本发明涉及一种气、液、固三废的处理装置和方法及其应用。

背景技术：

1、将高焓值的有机废弃物通过清洁无害化、高价值资源化利用，是解决废弃物污染、缓解能源紧张的重要课题，以服务“双碳战略”。

2、现有对废弃物的处理方法主要是采用高温焚烧，该处理方法不仅碳排放高、减量化不彻底、资源化利用不完全，且还存在nox、二噁英等二次污染及能耗高等问题。

3、近年来，处理废弃物的高温气化法越来受到关注，该气化法由于是在高温还原性气氛下进行，所以不会产生氮氧化物、二氧化硫和二噁英等二次污染，环境友好，同时还可产可燃气，经济性好。

4、气化技术是将煤炭、生物质、有机废弃物等转化为气态清洁二次能源的主要途径，该技术主要运用于合成化学品和油品、炼厂制氢、炼铁冶金、工业和民用燃气领域等。大型气流床气化技术效率高、经济性好、洁净环保，是当前的主流气化方式。现有的气流床气化技术主要有texaco、omb、se、shell、gsp和晋华炉等。

5、废弃物成分复杂，常常包括气、液、固等多种形态，传统气化方法一般是针对某一种特定形态的废弃物进行处理，或将液固废弃物混合制浆，受限较大，难以兼顾，适应性不强。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中只能处理特定形态的废弃物的缺陷，而提供一种气、液、固三废的处理装置和方法及其应用。本发明可同时处理废气、废液和废固，适用范围广，不需预混和，安全性好。通过本发明的处理方法，制得的粗煤气的有效气含量较高，且制得的固态熔渣的稳定性强、浸出毒性低以及环境稳定性高。

2、本发明通过以下技术方案来解决上述技术问题。

3、本发明提供了一种气、液、固三废的处理装置，其自上而下依次连接有：工艺烧嘴、气化室和激冷室；其中，

4、所述工艺烧嘴设置在所述气化室的顶部，并且从中心往外依次设有废固入口、气化剂入口、废液入口和废气入口；

5、所述气化室的底部中心处开设有液态熔渣出口；

6、所述气化室通过所述液态熔渣出口与所述激冷室相连通；

7、所述激冷室的上部和底部分别设有可燃气出口和固态熔渣出口。

8、本发明中，所述的工艺烧嘴优选为多通道预膜式工艺烧嘴。

9、本发明的处理装置采用上述设计，可使得各物料能在气化室中充分反应，也可防止废固堵塞烧嘴。

10、本发明提供了一种气、液、固三废的处理方法，其采用上述气、液、固三废的处理装置进行，其包括如下步骤：

11、将气化剂、废气、废液和废固分别经工艺烧嘴通入气化室，进行气化反应，得到可燃气和液态熔渣，所述液态熔渣在激冷室中换热，得到固态熔渣；其中，

12、所述废固的粒径不大于0.8mm；

13、所述气化反应的温度为1200～2000℃；

14、所述气化反应的压力为-5kpa～10mpa；

15、所述气化剂、所述废气、所述废液和所述废固自所述工艺烧嘴喷出速度依次为120～150m/s、100～150m/s、2～10m/s和6～10m/s。

16、本发明中，所述气化剂为本领域常规用于气化室的气化剂，较佳地为水蒸汽、空气、富氧空气和氧气中的一种或多种，例如氧气、空气或35％富氧空气。所述空气为本领域常规使用的空气，其含氧量约为21％。

17、本发明中，所述废气为本领域常规的废气，较佳地为荒煤气、石化碳氢化合物废气、含溶剂的工业废气和城市废弃物焚烧过程中产生的有机废气中的一种或多种，例如荒煤气、石化碳氢化合物废气和含溶剂的工业废气中的任意一种。

18、本发明中，所述废液为本领域常规的废液，较佳地为含油污泥、焦油废液和含酚废液中的一种或多种。

19、本发明中，所述废固为本领域常规的废固，较佳地为废活性炭粉、废树脂颗粒和生物质颗粒中的一种或多种。

20、本发明中，所述气化反应的温度优选为1200～1500℃，例如1200℃、1400℃或1500℃。

21、本发明中，所述气化反应的压力优选为-5kpa～4mpa，例如-5kpa、0.1mpa或4mpa。

22、本发明中，所述激冷室的温度优选为100-500℃。

23、本发明中，所述废液一般通过泵进入工艺烧嘴中。

24、本发明中，当所述废液含有大颗粒的固体杂质时，所述废液在进料前还包括将所述固体杂质进行磨机或滚筒筛处理的操作；其中，所述固体杂质在经过磨机或滚筒筛处理后的粒径不大于0.8mm。

25、本发明中，当所述废固中含有大颗粒的固体杂质时，所述废固经过预处理；所述预处理为干燥和/或粉碎；防止废固堵塞工艺烧嘴。

26、其中，所述干燥的温度优选大于80℃。

27、其中，所述干燥的时间优选大于100min。

28、其中，所述废固在经粉碎后的粒径优选小于0.8mm。

29、本发明中，所述废固可由载气携带进入工艺烧嘴中。

30、其中，所述载气较佳地为氮气或惰性气体。

31、本发明中，所述液态熔渣优选经下降管进入激冷室。

32、本发明中，所述的可燃气可为粗煤气。

33、本发明中，所述固态熔渣可为玻璃态渣，其稳定性强、浸出毒性低以及环境稳定性高。

34、本发明中，所述气化室、所述工艺烧嘴和所述激冷室的压力优选均不大于10mpa。

35、本发明中，所述气化剂的工艺烧嘴的喷出速度优选为120m/s或150m/s。

36、本发明中，所述废气的工艺烧嘴的喷出速度优选为100m/s、120m/s或150m/s。

37、本发明中，所述废液的工艺烧嘴的喷出速度优选为2m/s、5m/s或10m/s。

38、本发明中，所述废固的工艺烧嘴的喷出速度优选为6m/s或10m/s。

39、本发明中，所述废气、所述废液和所述废固的比例无固定要求，可根据需要灵活调整。

40、本发明中，所述气化反应的原料中，碳元素与氧元素的摩尔比优选为(1.2～2)：1，例如1.5：1，1.6：1或1.8：1，所述碳元素为单位时间内所述废气、所述废液和所述废固中的碳元素的总和，所述氧元素为单位时间内所述气化剂中氧元素的量。

41、本发明中，所述废气、所述废液、所述废固的各个组分含量，通过本领域常规的工业分析和/或元素分析方法得到。

42、本发明中，所述废固、所述废液、所述废气不需要混合，避免各废弃物混合后发生物理变化和化学反应，进而避免了燃爆安全隐患、腐蚀设备等危险。

43、本发明还提供了一种如上所述气、液、固三废的处理装置或如上所述气、液、固三废的处理方法在处理气、液、固三废中的应用。

44、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

45、本发明所用试剂和原料均市售可得。

46、本发明的积极进步效果在于：

47、(1)本发明气、液、固的处理装置实现了气、液、固一体化处理，不同类型的废弃物不需预混和，避免了废弃物混合可能引起的爆燃和化学反应等安全风险，也不会发生废弃物泄漏二次污染的风险。

48、(2)本发明气、液、固的处理方法简单高效，适用范围广，可以灵活调整各废弃物的进料量，在进入气化室之前，气、液、固废弃物和气化剂各自独立输送；进入气化室之后，通过控制不同物料的速度来实现良好的混合和反应。

49、(3)通过本发明气、液、固的处理方法，制得的粗煤气的有效气含量大于55％，且制得的固态熔渣的稳定性强、浸出毒性低以及环境稳定性高。该处理方法是一种性能优良、长寿命的气、液、固三废处理装置和方法，满足了有机废弃物的高效处理和资源化利用。