一种有机废弃物高效处理工艺装置与方法与流程

1.本发明属于有机固废处理技术领域，涉及一种有机废弃物高效处理工艺装置与方法。


背景技术：

2.随着我国经济飞速发展和城镇化水平不断提升，有机固废产生量逐年增加，引发的环境问题日益凸显，对其进行高效合理处置迫在眉睫。其中常用有机固废处理方法有燃烧法，生物法以及无氧降解法等，燃烧法虽具有反应速率快、分解彻底、减容率高等优点，但由于有机固废热值较低不稳定，导致系统运行能耗过高限制了该技术的推广应用。生物降解法，由于其降解周期过长一直无法大范围使用。无氧降解法目前由于物料透气性以及蓄热量等问题导致降解效率偏低也阻碍了该方法的应用。
3.中国专利201610443082.6提供了一种有机废弃物处理方法，该方法的使用步骤是：物理预处理，将破碎后的企划用有机物送入气化炉内进行气化，产生的高温气化可燃气从气化炉排出，对裂解炉进行加热达到气化温度；将破碎后的；裂解用有机物送入裂解炉进行热裂解反应，产生油气混合物和固体碳；油气混合物经过热交换后达到催化裂解适宜温度后进行催化裂解；排出的油气混合物进入油气分馏装置后得到燃料油等物质，该方法具有适应性强、处理效果好的特点。但是其存在加热能耗高，设备维护费用大等问题。
4.中国专利201810821585.1提供另一种有机废弃物的处理方法，包含以下步骤：将有机废弃物破碎，将破碎后有机物投入发酵罐中，像发酵罐中投入氢氧化钙溶液，调节ph值为7.6-7.9，保持温度为48-52℃放置1-2天，像发酵罐中接种发酵菌种，保持温度为48-49℃，密封发酵9-11天，该发明能够有效分解发酵有机物，且具有能耗少，工艺简洁等优点，但在实施过程中每批次物料10天左右的时间与处理过程中较大的占地面积，有进一步改进空间。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了提供一种有机废弃物高效处理工艺装置与方法，以实现对废弃物降解过程的强化处理，提高降解效率，降低能耗等。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.本发明的技术方案之一提供了一种有机废弃物高效处理工艺装置，包括按有机废弃物处理方向依次连接的粉碎机、固体混合器、降解炉、水粉混合器和振动筛，所述的固体混合器上还设有多孔介质入口，所述振动筛处还引出两条物料分离输送支路，其中一条连接多孔介质干燥器，另一条则通过连接灰渣干燥器。
8.进一步的，所述的降解炉的侧壁上设有空气连接口，且在空气连接口处还设有负离子发生器(通过产生负离子，再由负离子与氧气反应得到负氧离子)。
9.进一步的，所述的降解炉的炉壁采用两层金属结构，且在两层金属结构之间还填充有含磁材料和保温材料，其厚度范围可以为2～30cm，所述炉壁的内侧附有耐火材料层，
其厚度范围可以为2mm～12mm，所述炉壁的外侧带有热循环水夹套，该热循环水夹套还依次连接所述循环泵和可燃气体燃烧机构，并构成循环。此处，可燃气体燃烧机构可以采用本领域常规的燃烧器设备。通过热循环水夹套的设置，可以配合循环泵等利用可燃气体燃烧机构部分的热量对降解炉进行保温。
10.更进一步的，所述的降解炉的顶部尾气出口还依次连接设置尾气清洗机构和所述可燃气体燃烧机构。此处，尾气清洗机构可以采用本领域常用的用于洗涤尾气中烟尘的洗涤塔等设备，尾气清洗机构对尾气洗涤后的清洗液(一般在固含量大于或等于20％后)则可返回与有机废弃物混合，并作为原料循环。
11.更优选的，所述的可燃气体燃烧机构的顶部还设有热尾气出口，该热尾气出口还通过管路分别连接所述多孔介质干燥器和灰渣干燥器。同时，可燃烧气体燃烧机构通过加热或燃烧后所产生的高温气体则分别作为热源和气源送入多孔介质干燥器和灰渣干燥器中。
12.进一步的，所述的固体混合器和降解炉之间还设有物料输送器，所述的水粉混合器和振动筛之间还设有输送泵，所述的振动筛与多孔介质干燥器之间还设有多孔介质输送器，所述的振动筛和灰渣干燥器之间还设有过滤机构。
13.进一步的，所述的灰渣干燥器与多孔介质干燥器可以是流化床干燥器或者是带式干燥器等。
14.本发明的技术方案之二提供了一种有机废弃物高效处理工艺方法，其基于如上任一所述的工艺装置，该工艺方法包括以下步骤：
15.(1)将有机废弃物送入粉碎机中粉碎处理，得到废弃物颗粒与干燥的多孔介质一起送入固体混合器中，混合均匀后再送入降解炉内部；
16.(2)降解炉内部进料后，通过负离子发生器往降解炉内部通入空气并参与降解过程，降解过程中产生的尾气从顶部排出处理，炉渣则排入水粉混合器中继续处理；
17.(3)炉渣在水粉混合器中与清水混合均匀后，送入振动筛中进行多孔介质和炉渣的分离，其中，大颗粒的多孔介质经过振动筛分离后送入多孔介质干燥器中，干燥后回用，而含水的炉渣则过滤处理后，再送入灰渣干燥器中干燥处理，最后排出。
18.进一步的，步骤(1)中，所述的废弃物颗粒的粒径为1～15cm，所述多孔介质的粒径为0.5～10cm。
19.进一步的，步骤(1)中，多孔介质的添加量为废弃物颗粒的5～20％。
20.进一步的，步骤(3)中，水粉混合器中，炉渣与清水的混合质量比为2～10:1。
21.进一步的，步骤(2)中，降解炉中降解过程中的温度为600～850℃。
22.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
23.(1)本发明通过加入可重复使用的多孔介质，解决了有机废弃物降解时透气以及能量吸附不均匀的问题，使得有机废弃物在炉体中透气性不均匀的问题得到改善的同时也将热量传到更持久，分散更均匀，让有机固废分解更彻底。
24.(2)本发明进气过程中使用负离子发生器，将进入的空气中的部分氧气变为负氧离子，提高降解炉的传热传质速率，提高有机固体废弃物的降解速率。
25.(3)本发明将高温尾气中的热量进行回收，用于多孔介质以及炉渣的干燥，同时部分余热用来对炉体的保温，提高热量的利用率的同时也提高系统的生产效率。
附图说明
26.图1为本发明的工艺方法的流程示意图；
27.图中标记说明：
28.1-粉碎机，2-固体混合器，3-物料输送器，4-降解炉，5-尾气清洗机构，6-可燃气体燃烧机构，7-循环泵，8-水粉混合器，9-输送泵，10-振动筛，11-多孔介质输送器，12-过滤机构，13-多孔介质干燥器，14-灰渣干燥器。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
30.以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。
31.为强化有机废弃物的降解处理，提高降解效率，减少投入等，本发明提供了一种有机废弃物高效处理工艺装置，可参见图1所示，包括按有机废弃物处理方向依次连接的粉碎机1、固体混合器2、降解炉4、水粉混合器8和振动筛10，所述的固体混合器2上还设有多孔介质入口，所述振动筛10处还引出两条物料分离输送支路，其中一条连接多孔介质干燥器13，另一条则通过连接灰渣干燥器14。
32.在一些具体的实施方式中，所述的降解炉4的侧壁上设有空气连接口，且在空气连接口处还设有负离子发生器(通过产生负离子，再由负离子与氧气反应得到负氧离子)。
33.在一些具体的实施方式中，所述的降解炉4的炉壁采用两层金属结构，且在两层金属结构之间还填充有含磁材料和保温材料，其厚度范围可以为2～30cm，所述炉壁的内侧附有耐火材料层，其厚度范围可以为2mm～12mm，所述炉壁的外侧带有热循环水夹套，该热循环水夹套还依次连接所述循环泵7和可燃气体燃烧机构6，并构成循环。此处，可燃气体燃烧机构6可以采用本领域常规的燃烧器设备。通过热循环水夹套的设置，可以配合循环泵7等利用可燃气体燃烧机构6部分的热量对降解炉4进行保温。
34.更进一步的，所述的降解炉4的顶部尾气出口还依次连接设置尾气清洗机构5和所述可燃气体燃烧机构6。此处，尾气清洗机构5可以采用本领域常用的用于洗涤尾气中烟尘的洗涤塔等设备，尾气清洗机构5对尾气洗涤后的清洗液(一般在固含量大于或等于20％后)则可返回与有机废弃物混合，并作为原料循环。
35.更优选的，所述的可燃气体燃烧机构6的顶部还设有热尾气出口，该热尾气出口还通过管路分别连接所述多孔介质干燥器13和灰渣干燥器14。同时，可燃烧气体燃烧机构通过加热或燃烧后所产生的高温气体则分别作为热源和气源送入多孔介质干燥器13和灰渣干燥器14中。
36.在一些具体的实施方式中，所述的固体混合器2和降解炉4之间还设有物料输送器3，所述的水粉混合器8和振动筛10之间还设有输送泵9，所述的振动筛10与多孔介质干燥器13之间还设有多孔介质输送器11，所述的振动筛10和灰渣干燥器14之间还设有过滤机构12。
37.在一些具体的实施方式中，所述的灰渣干燥器14与多孔介质干燥器13可以是流化
床干燥器或者是带式干燥器等。
38.另外，本发明还提供了一种有机废弃物高效处理工艺方法，其基于如上任一所述的工艺装置，该工艺方法包括以下步骤：
39.(1)将有机废弃物送入粉碎机1中粉碎处理，得到废弃物颗粒与干燥的多孔介质一起送入固体混合器2中，混合均匀后再送入降解炉4内部；
40.(2)降解炉4内部进料后，通过负离子发生器往降解炉4内部通入空气并参与降解过程，降解过程中产生的尾气从顶部排出处理，炉渣则排入水粉混合器8中继续处理；
41.(3)炉渣在水粉混合器8中与清水混合均匀后，送入振动筛10中进行多孔介质和炉渣的分离，其中，大颗粒的多孔介质经过振动筛10分离后送入多孔介质干燥器13中，干燥后回用，而含水的炉渣则过滤处理后，再送入灰渣干燥器14中干燥处理，最后排出。
42.在一些具体的实施方式中，步骤(1)中，所述的废弃物颗粒的粒径为1～15cm，所述多孔介质的粒径为0.5～10cm。
43.在一些具体的实施方式中，步骤(1)中，多孔介质的添加量为废弃物颗粒的5～20％。
44.在一些具体的实施方式中，步骤(3)中，水粉混合器8中，炉渣与清水的混合质量比为2～10:1。
45.在一些具体的实施方式中，步骤(2)中，降解炉4中降解过程中的温度为600～850℃。
46.以上实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
47.下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
48.实施例1：
49.为强化有机废弃物的降解处理，提高降解效率，减少投入等，本实施例提供了一种有机废弃物高效处理工艺装置，可参见图1所示，包括按有机废弃物处理方向依次连接的粉碎机1、固体混合器2、降解炉4、水粉混合器8和振动筛10，所述的固体混合器2上还设有多孔介质入口，所述振动筛10处还引出两条物料分离输送支路，其中一条连接多孔介质干燥器13，另一条则通过连接灰渣干燥器14。
50.请再参见图1所示，所述的降解炉4的侧壁上设有空气连接口，且在空气连接口处还设有负离子发生器。
51.所述的降解炉4的炉壁采用两层金属结构，且在两层金属结构之间还填充有铷磁铁颗粒和耐火铝颗粒，其厚度为10cm左右，所述炉壁的内侧附有耐火材料层，其厚度范围为6mm左右，所述炉壁的外侧带有热循环水夹套，该热循环水夹套还依次连接所述循环泵7和可燃气体燃烧机构6，并构成循环。此处，可燃气体燃烧机构6可以采用本领域常规的燃烧器设备。通过热循环水夹套的设置，可以配合循环泵7等利用可燃气体燃烧机构6部分的热量对降解炉4进行保温。
52.所述的降解炉4的顶部尾气出口还依次连接设置尾气清洗机构5和所述可燃气体燃烧机构6。此处，尾气清洗机构5可以采用本领域常用的用于洗涤尾气中烟尘的洗涤塔等设备，尾气清洗机构5对尾气洗涤后的清洗液(一般在固含量大于或等于20％后)则可返回与有机废弃物混合，并作为原料循环。
53.所述的可燃气体燃烧机构6的顶部还设有热尾气出口，该热尾气出口还通过管路
分别连接所述多孔介质干燥器13和灰渣干燥器14。同时，可燃烧气体燃烧机构通过加热或燃烧后所产生的高温气体则分别作为热源和气源送入多孔介质干燥器13和灰渣干燥器14中。
54.所述的固体混合器2和降解炉4之间还设有物料输送器3，所述的水粉混合器8和振动筛10之间还设有输送泵9，所述的振动筛10与多孔介质干燥器13之间还设有多孔介质输送器11，所述的振动筛10和灰渣干燥器14之间还设有过滤机构12。
55.所述的灰渣干燥器14与多孔介质干燥器13可分别采用流化床干燥器或者是带式干燥器等。
56.采用上述工艺装置处理有机废弃物，具体的，炉体的有效容积为2m3，炉壁附有耐火材料厚度6mm，炉壁两层中间用铷磁铁颗粒和耐火铝颗粒进行填充，填充厚度范围是10cm。待处理的废弃物为生活有机废弃物，过程中使用的多孔介质为分子筛，其粒径大小为5cm，首先降解炉4中底部热源达到预定温度范围800℃，启动负离子发生器。
57.本实施例的工艺方法包括以下步骤：
58.(1)将有机固废送入粉碎机1中，将待处理废弃物粉碎至10cm左右，然后将破碎后的废弃物颗粒与干燥的分子筛一起进入到固体混合器2中，约15min后，混合均匀的物料通过物料输送器3进入到降解炉4内部，对有机固废进行降解处理；
59.(2)降解炉4内部进料后，向炉体内部通入空气，流量为1.5m3/h，经过负离子发生器后进入，炉体内部参与降解过程，过程中炉体产生的气体通过尾气清洗机构5后进入到可燃气体燃烧机构6中进行火炬燃烧，清洗尾气下来的废水达到一定浓度后返回到有机固体废物中重新处理，可燃气体燃烧机构6外部有盘管夹套换热，经过换热液体会通过循环泵7与降解炉4外部夹套相连接，通过火炬燃烧后的尾气分别进入到两台流化床干燥器中为干燥提供热源和气源，有机固体废弃物降解后的炉渣进入到水粉混合器8中与水进行混合操作；
60.(3)降解炉4中的炉渣排入水粉混合器8中与清水按照(质量比)5：1比例混合均匀后，通过输送泵9进入振动筛10中进行分子筛和炉渣分离，大颗粒的分子筛经过振动筛10通过多孔介质输送器11进入到多孔介质干燥器13(采用分子筛流化床干燥器)中，进过干燥后回用，而含水的灰渣经过板框式的过滤机构12后，清水回用，湿炉渣进入灰渣干燥器14(采用灰渣流化床干燥器)中干燥处理后排出系统，干燥器干燥出来的水蒸气随加热气体一起排出系统。整个一炉体物料处理周期为约5.5h。
61.经过对烟气含量和灰渣成分进行测试和分析，烟气中氮氧化物为82mg/nm3和硫氧化物43mg/nm3以及pm2.5含量为25mg/nm3，均低于国家相关标准，而灰渣主要成分为草木灰，氧化钙等无机物。
62.实施例2：
63.与实施例1相比，绝大部分都相同，除了部分区别如下：本实施例的过程中不使用分子筛，另外，降解炉4中的炉渣不进入水粉混合器8中，而直接作为干渣外排。
64.整个一炉体物料处理周期尽管省去了分子筛分离和干燥时间，但整个处理周期从实施例1的7h，变为22h。
65.经过对烟气含量和灰渣成分进行测试和分析，烟气中氮氧化物为81mg/nm3和硫氧化物25mg/nm3以及pm2.5含量为47mg/nm3，相对实施例1的效果，实施例2的尾气值略高，灰渣
中还含有少量的炭黑。
66.实施例3：
67.与实施例1相比，绝大部分都相同，除了工艺流程中省去了负离子发生器，即直接将空气引入降解炉中，另外，还调节进气量，流量从实施例1的1.5m3/h变为0.4m3/h。
68.最后，整体工作周期从实施例1的7h，变为15h。
69.对烟气含量和灰渣成分进行测试和分析，烟气中氮氧化物为391mg/nm3和硫氧化物442mg/nm3，以及pm2.5含量为334mg/nm3，相对实施例1的效果，实施例3的尾气值要高很多，灰渣中还含有一定量未处理完的残渣。
70.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。