一种固体废弃物混燃利用的系统和方法论文和设计-王长安

全文摘要

本发明公开了一种固体废弃物混燃利用的系统和方法。本发明对低阶煤热解半焦和药渣进行燃烧利用，将药渣在粉碎脱水烘干后进行热解气化，气化产物与预热后的半焦混燃，解决药渣直接燃烧时的腐蚀结渣问题，并优化低挥发分半焦的着火燃烧，利用固体废弃物，保证燃料清洁高效燃烧，降低氮氧化物排放，同时循环利用锅炉水平烟道的高温烟气，对药渣进行烘干并预热细粉半焦后，送回炉内再燃区，保证了锅炉效率。

主设计要求

1.一种固体废弃物混燃利用的系统，其特征在于，包括一级烘干机(1)、粉碎机(2)、带式脱水机(3)、二级烘干机(4)、气化炉(5)、旋风分离器(6)、除尘器(7)、给煤器(10)、磨煤机(11)、粗粉分离器(12)、细粉预热分离器(13)和锅炉本体(14)，以及自下而上布置与炉膛内的着火区(16)、主燃区(17)、再燃区(18)和燃尽区(19)；其中，工作时，半焦依次由给煤器(10)、磨煤机(11)、粗粉分离器(12)和细粉预热分离器(13)进入炉膛主燃区(17)和再燃区(18)，药渣依次经一级烘干机(1)、粉碎机(2)、带式脱水机(3)、二级烘干机(4)、气化炉(5)、旋风分离器(6)和除尘器(7)后进入着火区(16)，空气或纯氧燃尽风进入燃尽区(19)。

设计方案

工作时，半焦依次由给煤器(10)、磨煤机(11)、粗粉分离器(12)和细粉预热分离器(13)进入炉膛主燃区(17)和再燃区(18)，药渣依次经一级烘干机(1)、粉碎机(2)、带式脱水机(3)、二级烘干机(4)、气化炉(5)、旋风分离器(6)和除尘器(7)后进入着火区(16)，空气或纯氧燃尽风进入燃尽区(19)。

2.根据权利要求1所述的一种固体废弃物混燃利用的系统，其特征在于，还包括提供一、二次风的送风机(21)、锅炉尾端抽取热烟气的引风机(22)以及设置在锅炉烟道内的空气预热器(20)，送风机(21)提供的一、二次风经空气预热器(20)加热后送入炉膛，引风机(22)用于提供一级烘干机(1)的热源。

3.根据权利要求1所述的一种固体废弃物混燃利用的系统，其特征在于，还包括冷凝除尘器(8)和污水处理池(9)，热烟气进入一级烘干机(1)烘干药渣后，携水分与带式脱水机(3)产生的污水一同经冷凝除尘器(8)进入污水处理池(9)。

4.根据权利要求1所述的一种固体废弃物混燃利用的系统，其特征在于，还包括从水平烟道抽取高温烟气的高温风机(15)，高温烟气一部分进入细粉预热分离器(13)使其保持在750℃以预热细粉半焦，其余部分进入二级烘干机(4)以进一步烘干药渣。

5.根据权利要求1所述的一种固体废弃物混燃利用的系统，其特征在于，细粉半焦和高温烟气在细粉预热分离器(13)中混合预热并发生部分气化，预热后的半焦进入主燃区(17)，预热产气携微量超细粉半焦进入再燃区(18)。

6.根据权利要求1所述的一种固体废弃物混燃利用的系统，其特征在于，经二级烘干机(4)的高温烟气携大量水蒸气和少量粉尘，与预热产气一同送入再燃区(18)，烘干后的药渣进入气化炉(5)气化后送入着火区(16)，炉内残余灰渣富含钾元素，可用作肥料。

7.一种固体废弃物混燃利用的方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至6中任一项所述的一种固体废弃物混燃利用的系统，包括：

1)药渣进入一级烘干机(1)，通过热烟气使含水量降至55％以下后经粉碎机(2)粉碎，进入带式脱水机(3)使含水量降至45％以下，随后进入二级烘干机(4)，由高温烟气将其含水量降至25％以下后进入气化炉气化；

2)气化炉(5)的气化产物经旋风分离器(6)，固相颗粒返回气化炉(5)，气相经除尘器(7)后送入着火区(16)；

3)半焦经给煤器(10)和磨煤机(11)后进入粗粉分离器(12)，分离出的粗粉重新送回磨煤机(11)，细粉进入细粉预热分离器(13)与高温烟气混合预热后，预热半焦送入主燃区(17)，预热产气携超细粉半焦与烘干药渣的高温烟气一同送入再燃区(18)；

4)炉膛上部的燃尽区(19)喷入高速的空气或纯氧燃尽风，以保证燃料的燃尽并降低NO_{x<\/sub>的生成。}

设计说明书

技术领域

本发明涉及一种固体废弃物混燃利用的系统和方法。

背景技术

固体废弃物是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质。固体废弃物不经处理，会污染环境，危害人的身心健康。而对有价值的固体废弃物进行综合利用，能在保护环境的同时，提高能源利用率，并获得经济、环境和社会的综合效益。

通过对低阶煤进行热解气化，能得到较多具有高利用价值的油气，而同时会产生大量半焦，并且这些半焦尚无经济的利用途径。半焦是一种低挥发分的固体产物，其具有较高的化学活性，并且热效率也高于煤炭。高固定碳、低灰分、低硫磷等特性使得半焦在很多方面存在利用优势。但较低的挥发分含量影响着半焦的着火和燃尽，同时燃烧半焦会生成大量氮氧化物。为了较大规模的在电站锅炉中燃烧利用半焦并在煤炭产业化应用技术方面实现突破，实现半焦清洁高效燃烧是一个重要的课题。

药渣是中药生产流程中产生的固体废弃物，以植物的根、茎、叶为主。制药企业每天均会排放大量药渣，而药渣长期堆放便会腐烂，从而污染环境。目前大量药渣采用了传统的填埋、焚烧等方法进行处理，这些方法仍存在环境保护方面的隐患，并是一种资源的浪费。而将药渣直接在锅炉中燃烧，存在高温腐蚀，以及结焦结渣的问题，因此将药渣转变为清洁能源进行利用，对于企业与社会发展具有很大的推动作用。

通过将药渣粉碎脱水烘干后进行气化，将气化产物在锅炉内与预热半焦进行分区燃烧，能够避免腐蚀结渣等问题，并保证燃料的着火燃烧，从而有效的利用半焦与药渣，实现固体废弃物的清洁高效回收利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以对半焦和药渣进行利用，将药渣在粉碎脱水烘干后进行热解气化，气化产物与预热后的半焦混燃，解决药渣直接燃烧时的腐蚀结渣问题，并优化低挥发分半焦的着火燃烧，利用固体废弃物，保证燃料清洁高效燃烧，并降低氮氧化物排放的固体废弃物混燃利用的系统和方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种固体废弃物混燃利用的系统，包括一级烘干机、粉碎机、带式脱水机、二级烘干机、气化炉、旋风分离器、除尘器、给煤器、磨煤机、粗粉分离器、细粉预热分离器和锅炉本体，以及自下而上布置与炉膛内的着火区、主燃区、再燃区和燃尽区；其中，

工作时，半焦依次由给煤器、磨煤机、粗粉分离器和细粉预热分离器进入炉膛主燃区和再燃区，药渣依次经一级烘干机、粉碎机、带式脱水机、二级烘干机、气化炉、旋风分离器和除尘器后进入着火区，空气或纯氧燃尽风进入燃尽区。

本发明进一步的改进在于，还包括提供一、二次风的送风机、锅炉尾端抽取热烟气的引风机以及设置在锅炉烟道内的空气预热器，送风机提供的一、二次风经空气预热器加热后送入炉膛，引风机用于提供一级烘干机的热源。

本发明进一步的改进在于，还包括冷凝除尘器和污水处理池，热烟气进入一级烘干机烘干药渣后，携水分与带式脱水机产生的污水一同经冷凝除尘器进入污水处理池。

本发明进一步的改进在于，还包括从水平烟道抽取高温烟气的高温风机，高温烟气一部分进入细粉预热分离器使其保持在750℃以预热细粉半焦，其余部分进入二级烘干机以进一步烘干药渣。

本发明进一步的改进在于，细粉半焦和高温烟气在细粉预热分离器中混合预热并发生部分气化，预热后的半焦进入主燃区，预热产气携微量超细粉半焦进入再燃区。

本发明进一步的改进在于，经二级烘干机的高温烟气携大量水蒸气和少量粉尘，与预热产气一同送入再燃区，烘干后的药渣进入气化炉气化后送入着火区，炉内残余灰渣富含钾元素，可用作肥料。

一种固体废弃物混燃利用的方法，该方法基于上述一种固体废弃物混燃利用的系统，包括：

1)药渣进入一级烘干机，通过热烟气使含水量降至55％以下后经粉碎机粉碎，进入带式脱水机使含水量降至45％以下，随后进入二级烘干机，由高温烟气将其含水量降至25％以下后进入气化炉气化；

2)气化炉的气化产物经旋风分离器，固相颗粒返回气化炉，气相经除尘器后送入着火区；

3)半焦经给煤器和磨煤机后进入粗粉分离器，分离出的粗粉重新送回磨煤机，细粉进入细粉预热分离器与高温烟气混合预热后，预热半焦送入主燃区，预热产气携超细粉半焦与烘干药渣的高温烟气一同送入再燃区；

4)炉膛上部的燃尽区喷入高速的空气或纯氧燃尽风，以保证燃料的燃尽并降低NO_{x<\/sub>的生成。}

本发明提供的固体废弃物混燃利用的系统及方法，具有以下有益的技术效果：

1)对药渣采取两级烘干，先利用尾部热烟气初步烘干药渣，以利于药渣的粉碎，后利用水平烟道烟气进一步烘干药渣以利于气化，同时烟气中氧含量很低，从而防止药渣爆燃，提高了系统的安全性。

2)气化炉采用高强度耐火材料进行布置，防止了药渣带来的碱金属腐蚀结渣等问题，使药渣成为清洁易燃的气体，利于后续锅炉的燃烧利用。

3)对半焦经粗粉分离器与细粉分离器两级分离以保证细度，同时在细粉分离器中，通过水平烟道的高温烟气进行预热，提高了半焦的燃烧活性，利于其燃尽并降低NO_{x<\/sub>排放量。}

4)用于烘干药渣的高温烟气与预热半焦的高温烟气均送回炉膛内的再燃区，循环利用烟气热量的同时保证了锅炉效率。

5)在炉内建立四区燃烧，利用易燃的气化后的药渣在着火区燃烧，为主燃区的预热半焦提供初始热量，利于难燃半焦的着火燃尽，并将循环烟气和超细粉半焦喷入再燃区以提高效率并降低NO_{x<\/sub>排放，同时在炉膛上方的燃尽区喷入空气或纯氧燃尽风以保证燃料的燃尽。}

附图说明

图1是本发明一种固体废弃物混燃利用的系统示意图。

附图标记说明：

1为一级烘干机，2为粉碎机，3为带式脱水机，4为二级烘干机，5为气化炉，6为旋风分离器，7为除尘器，8为冷凝除尘器，9为污水处理池，10为给煤器，11为磨煤机，12为粗粉分离器，13为细粉预热分离器，14为锅炉本体，15为高温风机，16为着火区，17为主燃区，18为再燃区，19为燃尽区，20为空气预热器，21为送风机，22为引风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明提供的一种固体废弃物混燃利用的系统，包括一级烘干机1、粉碎机2、带式脱水机3、二级烘干机4、气化炉5、旋风分离器6、除尘器7、给煤器10、磨煤机11、粗粉分离器12、细粉预热分离器13、锅炉本体14和空气预热器20，以及自下而上布置与炉膛内的着火区16、主燃区17、再燃区18和燃尽区19。

工作时，半焦依次由给煤器10、磨煤机11、粗粉分离器12和细粉预热分离器13进入炉膛主燃区17和再燃区18，药渣依次经一级烘干机1、粉碎机2、带式脱水机3、二级烘干机4、气化炉5、旋风分离器6和除尘器7后进入着火区16，空气或纯氧燃尽风进入燃尽区19。

一、二次风的送风机21和锅炉尾端抽取热烟气的引风机22，热烟气进入一级烘干机1烘干药渣后，携水分与带式脱水机3产生的污水一同经冷凝除尘器8进入污水处理池9。

从水平烟道抽取高温烟气的高温风机15，高温烟气一部分进入细粉预热分离器13使其保持在750℃以预热细粉半焦，一部分进入二级烘干机4以进一步烘干药渣。

细粉半焦和高温烟气在细粉预热分离器13中混合预热并发生部分气化，预热后的半焦进入主燃区17，预热产气携微量超细粉半焦进入再燃区18。

经二级烘干机4的高温烟气携大量水蒸气和少量粉尘，与预热产气一同送入再燃区18，烘干后的药渣进入气化炉5气化后送入着火区16，炉内残余灰渣富含钾元素，可用作肥料。

进一步地，一级烘干机1和二级烘干机4为滚筒烘干机，使药渣在筒内不断转动，从而与烟气充分接触。

进一步地，粉碎机2采用高速高强度旋转刀片，以粉碎含水量高的药渣。

进一步地，气化炉5采用高强度耐火材料进行布置，不含金属材料，防止了药渣带来的碱金属腐蚀结渣等问题。

进一步地，采用预热管道输送烟气，高温风机15选用耐高温的特种风机以保证稳定运行。

进一步地，还包括提供一、二次风的送风机21、锅炉尾端抽取热烟气的引风机22以及设置在锅炉烟道内的空气预热器20，送风机21提供的一、二次风经空气预热器20加热后送入炉膛，引风机22用于提供一级烘干机1的热源。此外，本发明还包括冷凝除尘器8和污水处理池9，热烟气进入一级烘干机1烘干药渣后，携水分与带式脱水机3产生的污水一同经冷凝除尘器8进入污水处理池9。

参见图1，本发明提供的一种固体废弃物混燃利用的方法，包括：

1)药渣进入一级烘干机1，通过热烟气使含水量降至55％以下后经粉碎机2粉碎，进入带式脱水机3使含水量降至45％以下，随后进入二级烘干机4，由高温烟气将其含水量降至25％以下后进入气化炉气化；

2)气化炉5的气化产物经旋风分离器6，固相颗粒返回气化炉5，气相经除尘器7后送入着火区16；

3)半焦经给煤器10和磨煤机11后进入粗粉分离器12，分离出的粗粉重新送回磨煤机11，细粉进入细粉预热分离器13与高温烟气混合预热后，预热半焦送入主燃区17，预热产气携超细粉半焦与烘干药渣的高温烟气一同送入再燃区18；

4)炉膛上部的燃尽区19喷入高速的空气或纯氧燃尽风，以保证燃料的燃尽并降低NO_{x<\/sub>的生成。}

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

设计图

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