申请日2018.02.28
公开(公告)日2018.11.16
IPC分类号F23G5/02; F23G5/027; F23G5/033; F23G5/08; F23G5/44; F23G5/46; F23G7/00
摘要
本实用新型提供了一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，包括：原料存储干燥单元;用于将有机污泥、废金属催化剂、原煤进行混合研磨并输送的原料混合研磨发送单元;用于将混合料气化生成可燃气，同时使废金属催化剂熔融形成玻璃渣的混合原料高温气化单元;用于焚烧可燃气的可燃气焚烧单元;用于利用焚烧产生的烟气余热的烟气余热回收单元。本实用新型提供的装置通过污泥的有机质与煤共气化，实现还原性气氛下的高温，使废金属催化剂得到熔融后形成玻璃渣，气化产生的可燃气燃烧再释放热量。该系统无二噁英排放和粉尘排放问题，完全实现了废弃金属催化剂和有机污泥的无害化共处理，应用前景十分广阔。
权利要求书
1.一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，其特征在于，包括：
用于存储并干燥有机污泥的污泥存储干燥单元;
用于存储并干燥废金属催化剂的废金属催化剂存储干燥单元;
用于存储原煤的原煤存储单元;
用于将干燥后的有机污泥、干燥后的废金属催化剂、原煤进行混合，研磨成混合料颗粒并输送的原料混合研磨发送单元;
用于将混合料颗粒气化，生成可燃气，同时使废金属催化剂熔融形成玻璃渣的混合原料高温气化单元;
用于将所述可燃气进行焚烧的可燃气焚烧单元;
用于利用可燃气焚烧单元产生的烟气余热的烟气余热回收单元;
用于制备气化和焚烧用的富氧空气的富氧空气制备单元;
污泥存储干燥单元、废金属催化剂存储干燥单元、原煤存储单元均与原料混合研磨发送单元连接，原料混合研磨发送单元、混合原料高温气化单元、可燃气焚烧单元、烟气余热回收单元依次连接，富氧空气制备单元连接混合原料高温气化单元和可燃气焚烧单元。
2.如权利要求1所述的一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，其特征在于：所述烟气余热回收单元还连接污泥存储干燥单元、废金属催化剂存储干燥单元和富氧空气制备单元。
3.如权利要求1所述的一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，其特征在于：所述污泥存储干燥单元包括污泥仓(1)，污泥仓(1)通过工业污泥输送管线(25)连接干燥器A(4)原料进口，干燥器A(4)原料出口连接所述原料混合研磨发送单元;
所述废金属催化剂存储干燥单元包括废金属催化剂仓(2)，废金属催化剂仓(2)通过非金属催化剂输送管线(24)连接干燥器B(5)原料进口，干燥器B(5)原料出口连接所述原料混合研磨发送单元;
原煤存储单元包括原煤仓(3)，原煤仓(3)通过原煤输送管线(23)连接所述原料混合研磨发送单元。
4.如权利要求3所述的一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，其特征在于：原料混合研磨发送单元包括混合料仓(39)，所述原煤仓(3)通过原煤输送管线(23)连接混合料仓(39)进口，所述干燥器A(4)原料出口、干燥器B(5)原料出口均连接混合料仓(39)进口，混合料仓(39)出口连接研磨筛分机(6)进口，研磨筛分机(6)出口连接发料罐(7)进口，发料罐(7)出口通过气力输送管线(8)连接所述混合原料高温气化单元。
5.如权利要求4所述的一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，其特征在于：所述混合原料高温气化单元包括气化炉(26)，气化炉(26)底部设有渣池(27)，渣池(27)底部设有集渣槽(28)，集渣槽(28)通过水管与渣池(27)连接;所述发料罐(7)通过气力输送管线(8)连接气化炉(26)进口，所述富氧空气制备单元也连接气化炉(26)进口，气化炉(26)的可燃气出口连接所述可燃气焚烧单元。
6.如权利要求5所述的一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，其特征在于：所述可燃气焚烧单元包括焚烧炉(16)，所述干燥器A(4)可燃气出口、干燥器B(5)可燃气出口、气化炉(26)可燃气出口、富氧空气制备单元均连接焚烧炉(16)进口，焚烧炉(16)的烟气出口连接烟气余热回收单元。
7.如权利要求6所述的一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，其特征在于：所述烟气余热回收单元包括余热锅炉(37)，所述气化炉(26)的烟气出口连接余热锅炉(37)的烟气进口，余热锅炉(37)的烟气出口连接发料罐(7)的输送气进口和空气预热器(36)烟气侧进口，空气预热器(36)烟气侧出口连接后处理设备;余热锅炉(37)的水蒸汽出口连接所述干燥器A(4)的水蒸汽进口和干燥器B(5)的水蒸汽进口，干燥器A(4)的冷凝水出口和干燥器B(5)的冷凝水出口均连接余热锅炉(37)的冷凝水进口。
8.如权利要求7所述的一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，其特征在于：所述富氧空气制备单元包括增压风机(10)，增压风机(10)出口连接所述空气预热器(36)空气侧进口，空气预热器(36)空气侧出口连接富氧制备机(11)，富氧制备机(11)的富氧空气出口连接所述气化炉(26)进口和焚烧炉(16)进口。
说明书
废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，属于固体废弃物处理技术领域。
背景技术
近几十年来，随着我国煤化工和石油化工行业的快速发展，大量新技术被积极引入并进行示范项目建设运行，取得了良好的社会经济效益的同时也产生了大量的工业废弃物，例如工业废水、工业废渣和工业废气，尤其是工业废水的处理量相当大，其最终产生了大量的工业污泥。工业废渣主要包括焚烧炉渣及飞灰、工业废催化剂等，其中工业废催化剂含有大量重金属，尚未有成熟的处理技术可用。
关于工业污泥，主要含有大量死亡的微生物，其主要成分为有机可燃物，以及少量的重金属和有机废弃物。现有的污泥处置方法常规采用焚烧处理，常用处理方法为干燥后的流化床燃烧和炉排炉燃烧处置，但这两种燃烧方式的燃烧温度均达不到灰渣熔融温度，虽然基本实现了减量化和资源化，但其燃烧产生的飞灰和底渣仍然具有造成二次污染的风险;由于重金属在飞灰中没有得到固化，具有浸出性，可造成土壤和水体的二次污染;燃烧过程由于温度较低，产生的二噁英未彻底分解，可能造成废气二次污染。
关于工业催化剂废弃物，其成分相对复杂，且主要为不可燃烧的金属氧化物。以煤制天然气中使用的合成气甲烷化催化剂为例，其主要为氧化镍、氧化铬、氧化硅、氧化钙和氧化铝，其中氧化镍、氧化铬均属于重金属，不能直接填埋，按照国家标准应制成不可浸出性玻璃体。其他包括煤制油、煤制烯烃、煤制芳烃和煤制乙二醇等煤化工工艺过程均涉及催化剂的失活处置问题。目前对废催化剂的处理方法常为选择性地从中提取部分附加值较高的物质，很难全部回收利用，采用完全熔融回收工艺需要消耗大量的能量，处理成本较高。
综上所述，工业污泥、废催化剂等固体废弃物的处理问题已经日益严重并成为限制煤化工行业发展的重要因素，如何将固体废弃物进行稳定化、减量化、无害化、资源化处理已经刻不容缓。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：如何充分利用工业污泥的可燃物发热量，补充原煤的发热量，将不可燃的废金属催化剂高温熔融形成玻璃渣，同时解决二噁英的抑制生成和重金属固化防二次污染问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，其特征在于，包括：
用于存储并干燥有机污泥的污泥存储干燥单元;
用于存储并干燥废金属催化剂的废金属催化剂存储干燥单元;
用于存储原煤的原煤存储单元;
用于将干燥后的有机污泥、干燥后的废金属催化剂、原煤进行混合，研磨成混合料颗粒并输送的原料混合研磨发送单元;
用于将混合料颗粒气化，生成可燃气，同时使废金属催化剂熔融形成玻璃渣的混合原料高温气化单元;
用于将所述可燃气进行焚烧的可燃气焚烧单元;
用于利用可燃气焚烧单元产生的烟气余热的烟气余热回收单元;
用于制备气化和焚烧用的富氧空气的富氧空气制备单元;
污泥存储干燥单元、废金属催化剂存储干燥单元、原煤存储单元均与原料混合研磨发送单元连接，原料混合研磨发送单元、混合原料高温气化单元、可燃气焚烧单元、烟气余热回收单元依次连接，富氧空气制备单元连接混合原料高温气化单元和可燃气焚烧单元。
优选地，所述烟气余热回收单元还连接污泥存储干燥单元、废金属催化剂存储干燥单元和富氧空气制备单元。
优选地，所述污泥存储干燥单元包括污泥仓，污泥仓通过工业污泥输送管线连接干燥器A原料进口，干燥器A原料出口连接所述原料混合研磨发送单元;
所述废金属催化剂存储干燥单元包括废金属催化剂仓，废金属催化剂仓通过非金属催化剂输送管线连接干燥器B原料进口，干燥器B原料出口连接所述原料混合研磨发送单元;
原煤存储单元包括原煤仓，原煤仓通过原煤输送管线连接所述原料混合研磨发送单元。
优选地，所述原料混合研磨发送单元包括混合料仓，所述原煤仓通过原煤输送管线连接混合料仓进口，所述干燥器A原料出口、干燥器B原料出口均连接混合料仓进口，混合料仓出口连接研磨筛分机进口，研磨筛分机出口连接发料罐进口，发料罐出口通过气力输送管线连接所述混合原料高温气化单元。
优选地，所述混合原料高温气化单元包括气化炉，气化炉底部设有渣池，渣池底部设有集渣槽，集渣槽通过水管与渣池连接;所述发料罐通过气力输送管线连接气化炉进口，所述富氧空气制备单元也连接气化炉进口，气化炉的可燃气出口连接所述可燃气焚烧单元。
优选地，所述可燃气焚烧单元包括焚烧炉，所述干燥器A可燃气出口、干燥器B可燃气出口、气化炉可燃气出口、富氧空气制备单元均连接焚烧炉进口，焚烧炉的烟气出口连接烟气余热回收单元。
优选地，所述烟气余热回收单元包括余热锅炉，所述气化炉的烟气出口连接余热锅炉的烟气进口，余热锅炉的烟气出口连接发料罐的输送气进口和空气预热器烟气侧进口，空气预热器烟气侧出口连接后处理设备;余热锅炉的水蒸汽出口连接所述干燥器A的水蒸汽进口和干燥器B的水蒸汽进口，干燥器A的冷凝水出口和干燥器B的冷凝水出口均连接余热锅炉的冷凝水进口。
优选地，所述富氧空气制备单元包括增压风机，增压风机出口连接所述空气预热器空气侧进口，空气预热器空气侧出口连接富氧制备机，富氧制备机的富氧空气出口连接所述气化炉进口和焚烧炉进口。
上述的废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置使用时，步骤为：
步骤1：根据有机污泥的发热量、废金属催化剂的熔融温度确定气化的操作温度，通过计算整体能量平衡以及根据原料煤的基本参数确定需要加入原煤的比例;
步骤2：有机污泥和废金属催化剂均需要进行干燥，将外水控制在6%以下;当原煤外水超过6%时，也需要进行干燥，将外水控制在6%以下;
步骤3：外水控制在6%以下的有机污泥、废金属催化剂、原煤同时送入原料混合研磨发送单元，经破碎研磨后统一送至混合原料高温气化单元，并在超过废金属催化剂主要成分熔融温度条件下气化;通过富氧空气制备单元制备气化用的富氧空气;
步骤4：气化产生的可燃气和熔融渣被激冷，熔融渣形成玻璃渣颗粒排出，可燃气被激冷后与步骤2干燥产生的驰放气一同进可燃气焚烧单元焚烧;通过富氧空气制备单元制备焚烧用的富氧空气;
步骤5：焚烧产生的烟气经烟气余热回收单元回收热量，最后经环保处理后再排放。
优选地，所述烟气余热回收单元首先利用烟气热量产生足够的饱和蒸汽用于步骤2中原料的干燥，再进一步利用烟气热量加热制备富氧空气用的空气。
更优选地，当有机污泥热值低至系统无法通过有机污泥气化维持足够高的气化温度时，需要补充原煤进行辅助提高气化温度，以及保证燃烧产生足够高温的烟气用于余热回收产生足够的饱和蒸汽用于原料干燥。
优选地，所述干燥操作温度为130～180℃;
所述气化反应操作温度为1200～1650℃;
所述焚烧操作温度为900～1100℃;
所述焚烧产生的烟气去烟气余热回收单元的余热锅炉后降温至200℃～230℃;
所述余热锅炉的热水蒸汽的压力为0.5～0.8MPa、温度为160～180℃;
所述余热锅炉产生的送至空气预热器的烟气温度为200～230℃，加热空气至80℃～150℃。
本实用新型提供的废弃金属催化剂和有机污泥共处理装置，通过干燥脱水、高温气化、焚烧余热回收等三个步骤处理工业污泥和废催化剂，实现工业污泥和废催化剂的无害化、减量化、资源化和稳定化处理。系统内热量主要靠污泥本身自带热量实现自平衡，污泥自身热量不足时需要原煤进行掺混补足。该系统无二噁英排放和粉尘排放问题，形成的玻璃渣达到国家环保相关标准，解决了非金属催化剂中重金属的二次污染问题。完全实现了污泥等含碳固体废弃物和废金属催化剂等不可燃工业危废的清洁环保处理，应用前景十分广阔。
本实用新型装置运行稳定可靠，易于大型化放大，环保节能，相比现有技术，具有如下有益效果：
(1)本实用新型采用以可燃污泥自身热量为主，辅助于燃料煤的方式进行处理，实现工业污泥和非金属催化剂的协同处理，实现无二噁英排放和粉尘排放问题，形成的玻璃渣达到国家环保相关标准，解决了非金属催化剂中重金属的二次污染问题;
(2)本实用新型中利用气化条件下实现高温液态排渣，主要在还原性气氛下进行，针对含氯原料的处理可有效避免二噁英的生成，生成的少量盐酸态氯在水洗过程去除，同时达到水激冷玻璃渣的形成;
(3)本实用新型气化温度达到1000℃以上，停留时间超过5秒，达到国家危废处理标准，且全系统可独立运行，不需要依赖于其他辅助系统。
