CN103363530B - 一种皮革废料气化燃烧及热回收***及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种皮革废料气化燃烧及热回收***及其操作方法，皮革废料在该气化燃烧及热回收***的一段内先进行高温旋风气化，气体与液态灰渣分离后，进入第二段补充过量空气将其燃尽，燃尽后生成的烟气进入余热回收设备回收余热，最后烟气经净化除尘后排出。该***结构简单，燃烧强度高，可以有效减少污染物形成，实现皮革废料的清洁回收利用。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种皮革废料的气化燃烧及热回收***及其操作方法。
【背景技术】
皮革工业中会产生大量的皮屑、皮碎、边角料。近年来，我国已成为世界上最大的皮革生产国。据统计我国2006年已经有约200多家的PU革生产商，每年大约可以生成皮革废料固体垃圾140万吨。这些皮革废料如果处理不当，会对环境会造成污染。一些皮革还含有一定量的Cr3+，如果处理不当其导致的污染甚至更为严重。另一方面，皮革废料通常具有一定的热值，一些皮革废料还具有再利用的价值，导致了人们对皮革废料利用及资源化的研究。当前，皮革废料的利用及资源化主要有以下几种方法：
1.对真皮皮革废料，申请号为01106725.X的中国专利申请提出，可以通过酸碱处理进行水解来制取蛋白胨和明胶，但这种方法获得的产品极易吸潮液化，明胶的产率较低，还会造成其他方面的污染，实用性不佳。
2.对于人造皮革废料，中国专利公开第CN85107745A号提出，其回收利用主要是将其提炼后作为塑料原料使用，但是该法在提炼的过程中需要对人造革废料进行清洗，还需要使用大量的化学添加剂；虽然可以实现皮革废料的回收处理，但同时也会形成大量的废水、废气等二次污染。
3.中国专利公开第CN1487142A号提出，可以利用皮革废料进行合成革的再生产，其工艺方法需要耗费水资源，而且会产生大量污水。同时，这种方法所生产出来的再生革成品品质较差，这会严重影响再生革的使用范围。
直接对皮革废料进行焚烧处理，因为燃烧不完全，产生大量含有恶臭的黑烟，其主要成分为焦炭粒子、SOX、NOX、Cl2、CO等对人体有害的产物，甚至会产生致癌物质—二噁英，造成二次环境污染。
综上所述，应用上述方法来处理皮革废料，虽然一定程度上可以实现皮革废料的回收利用，但同时也会形成废水、废气等二次污染，不利于皮革废料的清洁回收利用。
当前，对皮革废料进行热处理（气化和燃烧）被视为处理皮革废料的一种可行方法。其中，旋风燃烧是人为组织的一种稳定的、可以控制的高速旋转火焰流，它充满在整个燃烧室空间，以极其强烈的扰动能力，使粉、屑状固体燃料的扩散类型的燃烧过程，比一般的室燃方式具有更高的热强度。而且燃料在旋风炉中具有相当长的滞留时间，因而在燃烧室中存在一定的积蓄量，有助于维持燃烧过程的连续性。蓄积一定热量的灼热的熔渣膜，又是极稳定的燃烧床，可以维持燃烧过程的稳定性。具有燃烧强度高、捕渣率高、燃烧稳定等优点。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种结构简单，具有较高的燃烧强度，负荷调节比高，捕渣率高，设备效率高，给料简单，可以实现皮革废料清洁回收利用的皮革废料气化燃烧及热回收***及其操作方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种皮革废料气化燃烧及热回收***，包括给料***、气化室、燃烧室、排渣装置以及余热回收装置；气化室和燃烧室为圆筒形，其顶部沿切向方向分别设置有气化室二次风入口和燃烧室二次风入口；气化室和燃烧室底部安装有排渣装置，气化室和燃烧室外壁面上包裹有空气预热装置；气化室通过第一锥形缩口与燃烧室相连通，燃烧室尾部通过第二锥形缩口连接余热回收装置；气化室与给料***相连接。
本发明进一步的改进在于：第一锥形缩口和第二锥形缩口均包括大端和小端，第一锥形缩口的大端到小端的方向与燃烧室到气化室的方向一致；第二锥形缩口的大端到小端的方向与余热回收装置到燃烧室的方向一致。
本发明进一步的改进在于：所述余热回收装置为余热锅炉；所述余热锅炉具有余热锅炉对流受热面。
本发明进一步的改进在于：燃烧室尾部排出的废气进入余热锅炉中，通过余热锅炉对流受热面进行热交换，经过热交换后的低温烟气经烟气再循环装置通过风机引入到燃烧室内，或者经过除尘器除尘后排出。
本发明进一步的改进在于：给料***包括皮革粉末和添加剂入口和储料仓，皮革粉末和添加剂入口连接储料仓的入口，储料仓的出口连接气化室。
本发明进一步的改进在于：经过粉碎处理的皮革粉末中添加有添加剂；经过粉碎处理的皮革粉和添加剂沿切向方向送入压力为0.1MPa温度为1400℃的气化室内，同时沿切向方向送入过量空气系数为0.7～0.9的空气，皮革废料气流与空气流在气化室内强烈混合后在还原性气氛下进行气化反应；燃烧室内通过空气的过量空气系数大于1.1。
本发明进一步的改进在于：所述添加剂为碳酸钙、氧化钙、硫酸钙或碳酸锌。
本发明进一步的改进在于：排渣装置包括设置于气化室和燃烧室底部的出渣口和收集从出渣口排出液态熔渣的集渣箱。
一种皮革废料气化燃烧及热回收***的操作方法，包括：
1）、将皮革废料在制料***中粉碎处理为粒径小于2mm的粉末状物料，然后通过皮革粉末和添加剂入口送入储料仓中，同时在储料仓中添加添加剂，添加的添加剂为碳酸钙、氧化钙、硫酸钙或碳酸锌；
2）、将经过粉碎处理的皮革粉末与添加剂沿切向方向送入压力为0.1MPa温度为1400℃的气化室内，同时沿切向方向送入过量空气系数为0.7～0.9的空气，皮革废料气流与空气流在气化室内，强烈混合后在还原性气氛下进行气化反应，产生大量可燃气体；
3）、冷空气从冷空气入口进入空气预热装置，在空气预热装置内利用气化室和燃烧室气化和燃烧反应放热预热达到370℃后，作为二次风送入到气化室和燃烧室内，参加气化反应；
4）、气化室内壁面产生的液态熔渣经熔渣池收集后由出渣口以液态形式排入到集渣箱中；
5）、气化室内产生的大量可燃气体，经气化室尾部的第一锥形缩口进入燃烧室内，与燃烧室切向方向送入的二次风强烈混合，进行充分燃烧产生高温烟气；高温烟气通过第二锥形缩口进入燃烧室尾部的余热锅炉进行热量回收；燃烧室运行中生成的熔渣经燃烧室底部的熔渣池收集由出渣口以液态形式排出；燃烧室内的过量空气系数大于1.1。
本发明进一步的改进在于：余热锅炉尾部的低温烟气经烟气再循环装置通过风机引入到燃烧室内，用以降低燃烧室内的燃烧温度，维持燃烧室内的低温燃烧。
本发明采用空气分级燃烧的方法处理皮革废料。皮革废料首先在气化室内进行气化反应生成粗煤气，进而粗煤气在燃烧室内燃烧放出热量。皮革废料的气化过程在气化室内壁面上进行，液态排渣。
气化室送入空气的过量空气系数为0.7～0.9，由于气化室内维持还原性气氛，有效抑制了NOX形成，同时为了维持气化室在低负荷下能够稳定运行，气化室设置有油气燃烧器作为值班火焰；燃烧室送入空气的过量空气系数大于1.1，可以保证粗煤气充分燃烧、燃尽。同时为了维持燃烧室内的低温燃烧，可以根据需要将烟道尾部低温烟气通过烟气再循环装置经风机引入到燃烧室内，降低燃烧室内的燃烧温度。此外，在气化室和燃烧室外壁面上包裹设置有空气预热装置。利用气化室和燃烧室内气化和燃烧反应放出的热量预热冷空气，加热后的热空气送入气化室参加气化反应。
本发明在储料仓中添加化学添加剂，保证运行中液态排渣的顺利进行和固态灰渣的捕捉。
具体处理过程中，在气化室内，由于气化剂的涡旋运动，使气化过程中产生的熔融渣团在离心力的作用下有控制地被抛附在气化炉内壁面上，形成一层高温热源，用以供给皮革废料颗粒气化所需的热量。在气化室内壁表面形成渣膜后，较大块儿的皮革废料粘附在渣膜表面上，它们的气化过程即在渣膜表面上进行。皮革废料颗粒吸收来自渣膜的热量后，迅速开始气化。同时由于气化剂和皮革废料颗粒的相对运动速度提高使气化的外扩散过程加快，气化速度增加，皮革废弃物中的可燃成份在高温下几乎全部气化，气化效率提高。另外由于熔渣运动速度缓慢，因此延长了较大颗粒的皮革废料在气化炉中气化反应时间，可以使气化过程中形成的焦油和酚类充分分解，粗煤气的有害成份大大减少。可燃气体净化流程和设备得以简化。
本发明与现有的皮革废料处理方式相比，具有以下突出特点和显著优点：
经粉碎处理的皮革废料在气化室过量空气系数为0.7～0.9的条件下进行不完全燃烧，产生大量CO等可燃气体。因为气化室氛围为还原性气氛，所以可以有效抑制NOX的形成。而可燃气体在燃烧室内燃烧时，由于引入了低温烟气，降低了燃烧室内燃烧温度，也可以有效抑制NOX的形成。
应用本发明的一种皮革废料的气化燃烧处理方式，皮革废料在气化室和燃烧室内进行旋风燃烧，采用液态排渣的方式，液态熔渣从气化室和燃烧室底部的出渣口流出，有效降低了烟气中的飞灰含量，有利于减少余热回收设备的积灰结渣，改善余热回收设备的工作条件，降低除尘设备的负担。
本发明处理的皮革废料粒径范围宽，可以采用皮屑作为原料，可减少制料***的能耗。
本发明皮革废料气化燃烧及热回收***可以对皮革工业所产生的皮革废料进行回收利用，将其释放的热能回收用于供热或者发电，并且有效减小了直接焚烧处理皮革废料所产生的NOX污染，实现工业废料—皮革的无害化处理。排放的尾气符合GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》和其它标准的规定。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图；
其中，1为皮革粉末和添加剂入口、2为储料仓、3为气化室二次风入口、4为气化室一次风入口、5为气化室、6为出渣口、7为集渣箱、8为燃烧室二次风入口、9为燃烧室、10为锥形缩口、11为烟气再循环装置、12为风机、13为余热锅炉、14为空气预热装置、15为余热锅炉对流受热面、16为冷空气入口、17为热空气出口。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明提出的一种皮革废料气化燃烧及热回收***，包括给料***、气化室5、燃烧室9、排渣装置以及余热回收装置。气化室5和燃烧室9为圆筒形，其顶部切向方向分别设置有气化室二次风入口3和燃烧室二次风入口8；气化室5的顶部还设有气化室一次风入口4；气化室5和燃烧室9底部安装有排渣装置，气化室5和燃烧室9外壁面上包裹有空气预热装置14，气化室5和燃烧室9由碳化硅材料隔层围绕形成，空气预热装置14外表面设置外保温层；气化室5通过锥形缩口10与燃烧室9相连通，燃烧室9尾部锥形缩口连接余热回收装置；气化室5顶部与给料***相连接，皮革废料由气化室5切向方向送入气化室5内。
给料***包括皮革粉末和添加剂入口1和储料仓2，皮革粉末和添加剂入口1连接储料仓2的入口，储料仓2的出口连接气化室5。
本发明中余热回收装置为余热锅炉13，燃烧室9尾部排出的废气进入余热锅炉13中，通过余热锅炉对流受热面15进行热交换，对热量进行回收，经过热交换后的低温烟气经烟气再循环装置11通过风机12引入到燃烧室9内，用以降低燃烧室9内的燃烧温度，维持燃烧室9内的低温燃烧；或者经过除尘器后排出。
本发明一种皮革废料气化燃烧及热回收***的操作方法，包括：
1）、将皮革废料在制料***中粉碎处理为粒径小于2mm的粉末状物料，然后通过皮革粉末和添加剂入口1送入储料仓2中，同时在储料仓2中添加化学添加剂，添加的化学添加剂为碳酸钙、氧化钙、硫酸钙或碳酸锌等在高温下液化能够在气化室5内壁形成一层液体膜即可。
2）、经过粉碎处理的皮革粉末与添加剂由一次风从气化室一次风入口4沿切向方向送入压力为0.1MPa温度为1400℃的气化室5内，同时沿切向方向送入过量空气系数为0.7～0.9的空气（一次进风和二次进风总量），皮革废料气流与空气流在气化室5内，强烈混合后在还原性气氛下进行气化反应，生成大量的CO等可燃气体。
3）、冷空气从冷空气入口16进入空气预热装置14，在空气预热装置14内利用气化室5和燃烧室9气化和燃烧反应放热预热达到约370℃后，作为二次风送入到气化室5和燃烧室9内，参加气化反应。
4）、气化室5内壁面产生的液态熔渣经熔渣池收集后由出渣口6以液态形式排入到集渣箱7中。
5）、气化室5内产生的大量CO等可燃气体，经气化室5尾部的锥形缩口10进入燃烧室9内，与燃烧室9切向方向送入的二次风强烈混合，进行充分燃烧产生高温烟气。高温烟气进入尾部的余热锅炉13进行热量回收。燃烧室9运行中生成的熔渣经熔渣池收集由出渣口以液态形式排出。燃烧室9内的过量空气系数大于1.1。
6）、余热锅炉13尾部的低温烟气经烟气再循环装置11通过风机12引入到燃烧室9内，用以降低燃烧室9内的燃烧温度，维持燃烧室9内的低温燃烧。
具体实施实例中，处理的皮革废料为一种PU革，其工业分析及元素分析为：
上述实施实例中，皮革废料处理量为125kg/h，通过气化室一次风入口4用于将皮革废料吹入气化室5的一次风风量为174m3/h，气化室二次风量为630m3/h，燃烧室二次风量为145m3/h。气化室一次风入口沿气化室轴向方向布置两个，气化室二次风入口沿气化室轴向方向布置两个，燃烧室二次风入口沿燃烧室轴向方向布置两个。具体实施过程中可以根据皮革废料类型以及皮革废料处理量的不同适当调整一次风入口和二次风入口布置数量。
上述实施实例中，冷空气从冷空气入口16进入空气预热装置14，利用气化室5和燃烧室9放热量预热空气。热空气从热空气出口17排出进入气化室二次风入口的给风通道，送入气化室9中。
上述实施实例中，余热锅炉13采用纯对流式余热锅炉回收热量。该余热锅炉13受热面布置简单，便于检修，使用寿命长；受热面少，对流换热系数大，换热效率高等优点。
作为本发明的进一步改进，在具体实施的过程中，可以根据需要在此基础上采用一定的烟气脱硝技术，针对不同的NOX浓度，在烟道中喷入氨剂进行脱硝工作。
Claims (9)
1.一种皮革废料气化燃烧及热回收***，其特征在于，包括给料***、气化室(5)、燃烧室(9)、排渣装置以及余热回收装置；气化室(5)和燃烧室(9)为圆筒形，其顶部沿切向方向分别设置有气化室二次风入口(3)和燃烧室二次风入口(8)；气化室(5)和燃烧室(9)底部安装有排渣装置，气化室(5)和燃烧室(9)外壁面上包裹有空气预热装置(14)；气化室(5)通过第一锥形缩口与燃烧室(9)相连通，燃烧室(9)尾部通过第二锥形缩口连接余热回收装置；气化室(5)与给料***相连接；
经过粉碎处理的皮革粉末中添加有添加剂；经过粉碎处理的皮革粉和添加剂沿切向方向送入压力为0.1MPa温度为1400℃的气化室(5)内，同时沿切向方向送入过量空气系数为0.7～0.9的空气，皮革废料气流与空气流在气化室(5)内强烈混合后在还原性气氛下进行气化反应；燃烧室(9)内通入空气的过量空气系数大于1.1。
2.根据权利要求1所述的一种皮革废料气化燃烧及热回收***，其特征在于，第一锥形缩口和第二锥形缩口均包括大端和小端，第一锥形缩口的大端到小端的方向与燃烧室(9)到气化室(5)的方向一致；第二锥形缩口的大端到小端的方向与余热回收装置到燃烧室(9)的方向一致。
3.根据权利要求1所述的一种皮革废料气化燃烧及热回收***，其特征在于，所述余热回收装置为余热锅炉(13)；所述余热锅炉(13)具有余热锅炉对流受热面(15)。
4.根据权利要求3所述的一种皮革废料气化燃烧及热回收***，其特征在于，燃烧室(9)尾部排出的废气进入余热锅炉(13)中，通过余热锅炉对流受热面(15)进行热交换，经过热交换后的低温烟气经烟气再循环装置(11)通过风机(12)引入到燃烧室(9)内，或者经过除尘器除尘后排出。
5.根据权利要求1所述的一种皮革废料气化燃烧及热回收***，其特征在于，给料***包括皮革粉末和添加剂入口(1)和储料仓(2)，皮革粉末和添加剂入口(1)连接储料仓(2)的入口，储料仓(2)的出口连接气化室(5)。
6.根据权利要求1所述的一种皮革废料气化燃烧及热回收***，其特征在于，所述添加剂为碳酸钙、氧化钙、硫酸钙或碳酸锌。
7.根据权利要求1所述的一种皮革废料气化燃烧及热回收***，其特征在于，排渣装置包括设置于气化室(5)和燃烧室(9)底部的出渣口(6)和收集从出渣口(6)排出液态熔渣的集渣箱(7)。
8.权利要求1至7中任一项所述的一种皮革废料气化燃烧及热回收***的操作方法，其特征在于，包括：
1)、将皮革废料在制料***中粉碎处理为粒径小于2mm的粉末状物料，然后通过皮革粉末和添加剂入口(1)送入储料仓(2)中，同时在储料仓(2)中添加添加剂，添加的添加剂为碳酸钙、氧化钙、硫酸钙或碳酸锌；
2)、将经过粉碎处理的皮革粉末与添加剂沿切向方向送入压力为0.1MPa温度为1400℃的气化室(5)内，同时沿切向方向送入过量空气系数为0.7～0.9的空气，皮革废料气流与空气流在气化室(5)内，强烈混合后在还原性气氛下进行气化反应，产生大量可燃气体；
3)、冷空气从冷空气入口(16)进入空气预热装置(14)，在空气预热装置(14)内利用气化室(5)和燃烧室(9)气化和燃烧反应放热预热达到370℃后，作为二次风送入到气化室(5)和燃烧室(9)内，参加气化反应；
4)、气化室(5)内壁面产生的液态熔渣经熔渣池收集后由出渣口(6)以液态形式排入到集渣箱(7)中；
5)、气化室(5)内产生的大量可燃气体，经气化室(5)尾部的第一锥形缩口进入燃烧室(9)内，与燃烧室(9)切向方向送入的二次风强烈混合，进行充分燃烧产生高温烟气；高温烟气通过第二锥形缩口进入燃烧室(9)尾部的余热锅炉(13)进行热量回收；燃烧室(9)运行中生成的熔渣经燃烧室(9)底部的熔渣池收集由出渣口以液态形式排出；燃烧室(9)内的过量空气系数大于1.1。
9.根据权利要求8所述的操作方法，其特征在于，余热锅炉(13)尾部的低温烟气经烟气再循环装置(11)通过风机(12)引入到燃烧室(9)内，用以降低燃烧室(9)内的燃烧温度，维持燃烧室(9)内的低温燃烧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20151021 Termination date: 20160321 |