專利名稱：一種可燃固體廢物回轉(zhuǎn)窯氣化焚燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種含油污泥、城市污泥、煤矸石、 城市生活垃圾和生物質(zhì)回轉(zhuǎn)窯聯(lián)合氣化焚燒工藝。
背景技術(shù)：
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們在生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的可燃固體廢物的年產(chǎn)生量和堆積量不斷增加。可燃固體廢物主要包括含油污泥、煤矸石、 生物質(zhì)(農(nóng)林廢棄物)、城市污泥以及城市生活垃圾等，這些可燃固體廢物的堆放會對環(huán)境 和人們的身體健康造成危害，如何合理有效地處理這些可燃固體廢物并回收其中蘊含的能 量成為擺在人們面前的重要課題。含油污泥是石油開采、加工及運輸過程中產(chǎn)生的固體廢物，其主要成分是原油、水和泥，含油率通常在10 50%之間。據(jù)估計，中國年產(chǎn)含油污泥近300萬噸，其中蘊含的原 油資源約為60萬噸左右。含油污泥中除了含有大量老化的原油、蠟質(zhì)、膠體等物質(zhì)外，還含 有大量苯系物、酚類、多氯聯(lián)苯、二惡英等有毒、有害物質(zhì)，此外含油污泥中還含有大量的病 原菌、寄生蟲，如不進行合理有效處理的話，不僅會浪費石油資源，而且會對環(huán)境造成嚴重 污染。城市污泥是城市生活污水、工業(yè)廢水處理過程中產(chǎn)生的固體廢物。城市污泥含水 量高、成分復雜，是由多種微生物形成的菌膠團及其吸附的有機物和無機物組成的集合體。 城市污泥不僅含有大量的有機質(zhì)和N、P、K等營養(yǎng)元素，而且易腐爛，有強烈的臭味，并且含 有寄生蟲卵及重金屬等有害物質(zhì)。煤矸石是煤炭開采和洗選加工中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是我國排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，其產(chǎn)生量約為原煤產(chǎn)量的15%。煤矸石是碳質(zhì)、泥質(zhì)和砂質(zhì)頁巖的混合物，其熱 值一般在4. 0 13. OMJ/kg之間。目前我國煤矸石的堆積量已達30億噸以上，而且排放量 還在逐年增加。煤矸石的堆放不僅占用耕地，而且其中硫化物的溢出會造成大氣、農(nóng)田、水 體的嚴重污染，而矸石山的自燃也會造成嚴重的環(huán)境污染和能源流失。城市生活垃圾是含有有害和無害物質(zhì)的生活廢物的最終富集狀態(tài)。我國城市生活 垃圾產(chǎn)生量巨大，2008年全國城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生總量達到2. 2億噸，并且以每年9%左右的 速度增長。我國城市生活垃圾的平均低位熱值為3 5kJ/kg。城市生活垃圾的堆放會釋放 出含有氨、硫化物的有毒氣體，此外城市生活垃圾中還含有有機污染物、重金屬及病原微生 物等，嚴重危害周圍環(huán)境和人體健康。農(nóng)林廢棄物是生物質(zhì)資源的重要組成部分，我國年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈約14億噸，約合 7億噸標準煤，薪材及林業(yè)加工剩余物年產(chǎn)量約合3億噸標準煤。我國農(nóng)林廢棄物產(chǎn)生量 大，但目前并未得到充分利用，其利用率不足20 %。目前，含油污泥常用的處理方法主要有溶劑萃取法、焚燒法、生物處理法、焦化法和固液分離法等。溶劑萃取法可以將大部分石油類物質(zhì)回收，但同時存在處理流程長、處 理費用高等問題；焚燒法處理含油污泥流程短、減容效果好，但是同時存在二次污染嚴重的問題；生物處理法一般周期較長；焦化法投資少，但涉及焦化裝置的改造比較復雜，處理量 少；固液分離法對于含油量高的污泥處理效果不佳，油回收率較低。煤矸石的利用途徑主要 有回收煤炭和黃鐵礦、發(fā)電以及制造建筑材料等，其中利用煤矸石發(fā)電技術(shù)上比較成熟，但 同時也造成煤矸石利用率的降低，而且容易產(chǎn)生二次污染。城市污泥與城市生活垃圾常用 的處理方法有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒等。衛(wèi)生填埋投資低，但填埋場地的尋找非常困難；堆肥 法減容效果不明顯，占地面積大，處理周期長，而且堆肥原料中的重金屬可能通過食物鏈危 害到人類身體健康；焚燒法處理速度快，減容效果明顯，但也存在投資大、運行管理費用高 及二次污染嚴重的問題。因此，開發(fā)新型可燃固體廢物資源化、無害化處理工藝是非常必要 的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題，提供一種利用回轉(zhuǎn)窯對含油污泥、城市污 泥、煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)的混合物進行氣化燃燒的工藝，此工藝不僅可以最大限 度地回收各種可燃固體廢物中蘊含的能量，而且能夠減少二次污染。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的含有以下工藝步驟(1)分別將含油污泥和城市污泥充分攪拌后進行機械脫水，得到含水率40 50% 的泥餅，然后將泥餅破碎并在自然條件下風干，待其含水率達到10 20 %時貯存?zhèn)溆茫?將大塊的煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)分別在破碎機中進行破碎，隨后將經(jīng)過干燥的含 油污泥、城市污泥與破碎后的煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)以及脫硫劑按比例配成混合 物；(2)通過螺旋喂料機將上述混合物輸送至回轉(zhuǎn)窯氣化爐內(nèi)，氣化介質(zhì)也同時被輸 送進回轉(zhuǎn)窯氣化爐中，混合物在1000 1200°C的高溫下發(fā)生熱解氣化反應，生成富含H2和 CO的粗燃氣，H2和CO體積分數(shù)在70%以上；(3)捕集氣化反應生成的粗燃氣中夾帶的未燃盡碳粒和部分在一級旋風分離器中 的飛灰，并返回回轉(zhuǎn)窯氣化爐重新參與熱解氣化，經(jīng)二級旋風分離器分離出更多飛灰后的 粗燃氣或者進入二次燃燒室充分燃燒，產(chǎn)生的高溫煙氣由余熱鍋爐進行余熱回收，降溫后 的煙氣經(jīng)煙氣凈化設(shè)備進一步處理后進行無害化排放，另外，從二級旋風分離器出來的粗 燃氣或者經(jīng)進一步的氣體凈化后可用于生產(chǎn)應用的清潔可燃氣，再者，二級旋風分離器捕 集的飛灰或者進行無害化填埋；(4)可燃氣、煙氣凈化設(shè)備中捕集的飛灰進行無害化填埋，回轉(zhuǎn)窯氣化爐中產(chǎn)生的 氣化灰渣可進行資源化處理及利用。步驟(1)中所述的按比例配成混合物是指干燥含油污泥的添加比例為0 100%，干燥城市污泥的添加比例為0 100%，煤矸石的添加比例為0 100%，城市生活 垃圾的添加比例為0 100%，生物質(zhì)的添加比例為0 100%，石灰石的添加比例為3 10%。步驟(1)中所述的在自然條件下風干100小時以上，所述的脫硫劑為石灰石。步驟(2)中所述的氣化介質(zhì)是氧氣、水蒸氣或氧氣與水蒸氣的混合物本發(fā)明的有益效果是 (1)各種可燃固體廢物的混合物在高溫下熱解氣化生成富含H2和CO的粗燃氣，在二次燃燒室中燃燒并利用余熱鍋爐回收高溫煙氣余熱或經(jīng)進一步氣體凈化后生產(chǎn)清潔的 可燃氣，可燃固體廢物中蘊含的能量得到有效利用。(2)含油污泥、城市污泥、城市生活垃圾中的各種有機污染物在高溫下分解，病原 菌、寄生蟲也在高溫下被殺滅，可燃固體廢物中含有的硫在脫硫劑石灰石的作用下被除去 并進入氣化灰渣，減少了酸性氣體的排放?？扇脊腆w廢物中的大部分重金屬在飛灰中富集， 經(jīng)二級旋風分離器以及可燃氣、煙氣凈化設(shè)備捕集的飛灰進行無害化填埋，有效避免了二 次污染，具有較好的環(huán)境效益。(3)回轉(zhuǎn)窯氣化爐中產(chǎn)生的氣化灰渣進行資源化處理及利用，有效提高了資源利用率。


圖1是本發(fā)明對含油污泥、城市污泥、煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)回轉(zhuǎn)窯聯(lián)合 氣化燃燒工藝的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖以實例進一步說明本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于 此。對石油開采和加工過程中產(chǎn)生的含油污泥以及城市污泥分別進行脫水處理，同時 分別將煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)破碎至一定的粒度大小，隨后將脫水的含油污泥、城 市污泥和經(jīng)破碎的煤矸石、城市生活垃圾、生物質(zhì)以及脫硫劑石灰石按一定比例進行混合， 并由螺旋喂料機輸送至回轉(zhuǎn)窯氣化爐中，氣化介質(zhì)(氧氣、水蒸氣或氧氣與水蒸氣的混合 物)也同時被輸送進回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。各種可燃固體廢物的混合物在1000 1200°C的高溫下發(fā) 生熱解氣化反應，生成富含H2和CO的粗燃氣，在高溫回轉(zhuǎn)窯和后續(xù)處理設(shè)施的共同作用 下，可燃固體廢物中蘊含的能量得到回收，大部分污染物都得到合理處置。具體工藝如下 (1)分別將含油污泥和城市污泥充分攪拌后進行機械脫水，得到含水率40 50 % 的泥餅，然后將泥餅破碎并在自然條件下風干，待其含水率達到10 20%時貯存?zhèn)溆?。?大塊的煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)分別在破碎機中進行破碎，隨后將經(jīng)過干燥的含油 污泥、城市污泥與破碎后的煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)以及脫硫劑(石灰石)按比例混 合，其中干燥含油污泥的添加比例為0 100%，干燥城市污泥的添加比例為0 100%，煤 矸石的添加比例為0 100%，城市生活垃圾的添加比例為0 100%，生物質(zhì)的添加比例 為0 100%，石灰石的添加比例為3 10%。(2)通過螺旋喂料機將含油污泥、城市污泥、煤矸石、城市生活垃圾、生物質(zhì)和石灰 石的混合物輸送至回轉(zhuǎn)窯氣化爐內(nèi)，氣化介質(zhì)(氧氣、水蒸氣或氧氣與水蒸氣的混合物)也 同時被輸送進回轉(zhuǎn)窯氣化爐中。各種可燃固體廢物的混合物在1000 1200°C的高溫下發(fā) 生熱解氣化反應，生成富含H2和CO的粗燃氣，H2和CO體積分數(shù)一般在70%以上。含油污 泥、城市污泥、城市生活垃圾中的有機污染物在高溫下分解，病原菌、寄生蟲也在高溫下被 殺滅?？扇脊腆w廢物中的大部分重金屬因高溫揮發(fā)進入煙氣，并最終在飛灰中富集。石灰 石是天然的脫硫劑，可燃固體廢物中含有的硫在脫硫劑石灰石的作用下被除去并進入氣化灰渣。(3)氣化反應生成的粗燃氣中夾帶的未燃盡碳粒和部分飛灰在一級旋風分離器中被捕集并返回回轉(zhuǎn)窯氣化爐重新參與熱解氣化。經(jīng)二級旋風分離器分離出更多飛灰后的粗 燃氣或者進入二次燃燒室充分燃燒，產(chǎn)生的高溫煙氣由余熱鍋爐進行余熱回收，降溫后的 煙氣經(jīng)煙氣凈化設(shè)備進一步處理后進行無害化排放；另外，從二級旋風分離器出來的粗燃 氣或者經(jīng)進一步的氣體凈化后可用于生產(chǎn)應用的清潔可燃氣。(4) 二級旋風分離器以及可燃氣、煙氣凈化設(shè)備中捕集的飛灰進行無害化填埋，消 除重金屬等二次污染?；剞D(zhuǎn)窯氣化爐中產(chǎn)生的氣化灰渣可進行資源化處理及利用。實施例1 分別將含油污泥和城市污泥充分攪拌后進行機械脫水，得到含水率 40 50%的泥餅，將得到的泥餅破碎并在自然條件下風干100小時以上，當其含水率在 10 20%時貯存?zhèn)溆谩⒏稍锖臀勰唷⒏稍锍鞘形勰嘁约捌扑楹玫拿喉肥?、城市生活?圾、生物質(zhì)和石灰石分別以25 %、25 %、10 %、20 %、15 %和5 %的比例混合并通過螺旋喂料 機輸入逆流式回轉(zhuǎn)窯氣化爐內(nèi)。在1100°C下，可燃固體廢物混合物中的可燃成分與氧氣發(fā) 生部分燃燒反應生成含有H2、CO、CO2以及少量CnHm的粗燃氣，其中H2和CO體積分數(shù)達到 77%左右。粗燃氣經(jīng)兩級旋風分離器后進入二次燃燒室充分燃燒，產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)余熱 鍋爐回收熱量并進一步凈化處理后進行無害化排放。含油污泥、城市污泥、城市生活垃圾中 的有機污染物在高溫下分解，病原菌、寄生蟲也在高溫下被殺滅。氣化原料中含有的硫在脫 硫劑石灰石的作用下被除去并進入氣化灰渣，可燃固體廢物中的大部分重金屬在飛灰中富 集，二級旋風分離器以及煙氣凈化設(shè)備中捕集的飛灰進行無害化填埋，回轉(zhuǎn)窯氣化爐中產(chǎn) 生的氣化灰渣進行資源化處理及利用。實施例2 含油污泥、城市污泥的干燥過程如實施例1。將干燥含油污泥、干燥城市污泥以及破碎好的煤矸石、城市生活垃圾、生物質(zhì)和石灰石分別以20%、20 %、20 %、25 %、 10%和5%的比例混合并通過螺旋喂料機輸入回轉(zhuǎn)窯氣化爐內(nèi)。在1150°C下，可燃固體廢 物混合物中的可燃成分與氧氣發(fā)生部分燃燒反應生成含有H2、C0、C02以及少量CnHm的粗燃 氣，其中H2和CO體積分數(shù)達到74%左右。粗燃氣經(jīng)兩級旋風分離器后進入二次燃燒室充 分燃燒，產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收熱量并進一步凈化處理后進行無害化排放。含油 污泥、城市污泥、城市生活垃圾中的有機污染物在高溫下分解，病原菌、寄生蟲也在高溫下 被殺滅。氣化原料中含有的硫在脫硫劑石灰石的作用下被除去并進入氣化灰渣，可燃固體 廢物中的大部分重金屬在飛灰中富集，二級旋風分離器以及煙氣凈化設(shè)備中捕集的飛灰進 行無害化填埋，回轉(zhuǎn)窯氣化爐中產(chǎn)生的氣化灰渣進行資源化處理及利用。實施例3 含油污泥、城市污泥的干燥過程如實施例1。將干燥含油污泥、干燥城市 污泥以及破碎好的煤矸石、城市生活垃圾、生物質(zhì)和石灰石分別以15%、15 %、10 %、20 %、 37%和3%的比例混合并通過螺旋喂料機輸入回轉(zhuǎn)窯氣化爐內(nèi)。在1200°C下，可燃固體廢 物混合物中的可燃成分與氧氣發(fā)生部分燃燒反應生成含有H2、C0、C02以及少量CnHm的粗燃 氣，其中H2和CO體積分數(shù)達到80%左右。經(jīng)二級旋風分離器分離出更多飛灰的粗燃氣經(jīng) 進一步的氣體凈化后用于生產(chǎn)富含H2和CO的清潔可燃氣，其中H2和CO體積分數(shù)分別為 29%和53%。含油污泥、城市污泥、城市生活垃圾中的有機污染物在高溫下分解，病原菌、 寄生蟲也在高溫下被殺滅。氣化原料中含有的硫在脫硫劑石灰石的作用下被除去并進入氣 化灰渣，可燃固體廢物中的大部分重金屬在飛灰中富集，二級旋風分離器以及可燃氣凈化設(shè)備中捕集的飛灰進行無害化填埋，回轉(zhuǎn)窯氣化爐中產(chǎn)生的氣化灰渣進行資源化處理及利用。
權(quán)利要求
一種可燃固體廢物回轉(zhuǎn)窯氣化焚燒方法，其特征在于含有以下工藝步驟(1)分別將含油污泥和城市污泥充分攪拌后進行機械脫水，得到含水率40～50％的泥餅，然后將泥餅破碎并在自然條件下風干，待其含水率達到10～20％時貯存?zhèn)溆茫瑢⒋髩K的煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)分別在破碎機中進行破碎，隨后將經(jīng)過干燥的含油污泥、城市污泥與破碎后的煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)以及脫硫劑按比例配成混合物；(2)通過螺旋喂料機將上述混合物輸送至回轉(zhuǎn)窯氣化爐內(nèi)，氣化介質(zhì)也同時被輸送進回轉(zhuǎn)窯氣化爐中，混合物在1000～1200℃的高溫下發(fā)生熱解氣化反應，生成富含H2和CO的粗燃氣，H2和CO體積分數(shù)在70％以上；(3)捕集氣化反應生成的粗燃氣中夾帶的未燃盡碳粒和部分在一級旋風分離器中的飛灰，并返回回轉(zhuǎn)窯氣化爐重新參與熱解氣化，經(jīng)二級旋風分離器分離出更多飛灰后的粗燃氣或者進入二次燃燒室充分燃燒，產(chǎn)生的高溫煙氣由余熱鍋爐進行余熱回收，降溫后的煙氣經(jīng)煙氣凈化設(shè)備進一步處理后進行無害化排放，另外，從二級旋風分離器出來的粗燃氣或者經(jīng)進一步的氣體凈化后可用于生產(chǎn)應用的清潔可燃氣，再者，二級旋風分離器捕集的飛灰或者進行無害化填埋；(4)可燃氣、煙氣凈化設(shè)備中捕集的飛灰進行無害化填埋，回轉(zhuǎn)窯氣化爐中產(chǎn)生的氣化灰渣可進行資源化處理及利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可燃固體廢物回轉(zhuǎn)窯氣化焚燒方法，其特征在于步驟 (1)中所述的按比例配成混合物是指干燥含油污泥的添加比例為0 100%，干燥城市污 泥的添加比例為0 100%，煤矸石的添加比例為0 100%，城市生活垃圾的添加比例為 0 100%，生物質(zhì)的添加比例為0 100%，石灰石的添加比例為3 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可燃固體廢物回轉(zhuǎn)窯氣化焚燒方法，其特征在于步驟(1)中所述的在自然條件下風干100小時以上，所述的脫硫劑為石灰石。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可燃固體廢物回轉(zhuǎn)窯氣化焚燒方法，其特征在于步驟(2)中所述的氣化介質(zhì)是氧氣、水蒸氣或氧氣與水蒸氣的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含油污泥、城市污泥、煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)回轉(zhuǎn)窯聯(lián)合氣化焚燒工藝。分別將含油污泥和城市污泥進行脫水處理，同時分別將煤矸石、城市生活垃圾和生物質(zhì)破碎至一定的粒度大小，隨后將脫水的含油污泥、城市污泥和經(jīng)破碎的煤矸石、城市生活垃圾、生物質(zhì)以及脫硫劑石灰石按一定比例進行混合，并由螺旋喂料機輸送至回轉(zhuǎn)窯氣化爐中，氣化介質(zhì)也同時被輸送進回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。各種可燃固體廢物的混合物在1000～1200℃的高溫下發(fā)生熱解氣化反應，生成富含H2和CO的粗燃氣，在高溫回轉(zhuǎn)窯和后續(xù)處理設(shè)施的共同作用下，可燃固體廢物中蘊含的能量得到回收，大部分污染物都得到合理處置。
文檔編號F23G5/04GK101839488SQ20101012847
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者劉慧利, 李磊, 王 華, 胡建杭, 趙魯梅 申請人:昆明理工大學