CN104910931A - 一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法及装置，固体废物破碎处理部分：将固体废物进行破碎处理；供热部分：设置一燃烧器，将燃烧器的喷火口通入一燃烧室内获得高温烟气；前置处理部分：将破碎后的固体废物置入前置处理室内，引入供热部分的高温烟气进行加热；炭化处理部分：将前置处理后的固体废物送入炭化处理室，引入供热部分的高温烟气进行加热；气体处理部分：分别收集前置处理和炭化处理中产生的气相产物进行冷凝，得到冷凝液体和不凝气体；气体利用部分：将不凝气体引入供热部分的燃烧室内进行燃烧；本发明还提供了一种实现该方法的装置。本发明具有工艺简化、设备结构简单、运行稳定可靠、炭化时间短、能量利用率高等优点。

Description

一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法及装置

技术领域：

本发明属于有机废弃物处理技术领域，更具体的说是涉及一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法及装置。

背景技术：

随着农业科技发展和区域养殖密度的增加，养殖场所产生的畜禽粪便、废水等对农村周边生态环境、水质造成了严重危害，特别是近年来，禽流感等病毒传播，养殖场废物若不及时无害化处理，尤其是病死畜禽尸体、畜禽粪便和废饲料等进行不当处理，易引起重大动物疫病的发生与传播，甚至造成环境污染，养殖场废物引发的环境污染及健康隐患系列问题备受关注。日前，对养殖场废物尤其是病死畜禽无害化处理作为一种较为有效的资源化处理技术渐渐被行业所采用。

中国发明专利公开说明书CN103484135B公开了一种高效肉尸热解处理装置及方法，包括将肉尸装填入料筐后推进热解罐，通过燃烧室提供热源，使肉尸在300-750℃条件下热解炭化，热解炭化过程中产生的可燃性热解气自动输出并燃烧，燃烧产生的高温烟气供能支持热解炭化。在实际的使用过程中，据申请人反映，该套装置能够较好地完成肉尸的热解炭化，但是其存在一定的问题：该装置肉尸的干化和炭化均在热解罐内一体进行，由于肉尸含有大量的水分，其在干化过程需要消耗较多的热量使肉尸内的水分蒸发，导致肉尸炭化温度低，炭化时间长，碳化物回收率低，肉尸的干化和炭化的供热量不能根据实际需求进行调节，其设备整体工艺及对应结构复杂，成本高，能量利用率低。

发明内容：

本发明的目的之一是针对现有技术的不足之处，提供一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法，该方法将固体废物干燥和炭化分开独立进行，仅使用一个燃烧室和配套燃烧器为固体废物干燥和炭化的实际需要提供热量，工艺及对应结构简化，炭化时间短，热量的利用率高，生产成本低。

本发明的技术解决措施如下：

一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法，包括固体废物破碎处理、供热、前置处理、炭化处理、气体处理和气体利用部分，其特征在于：

(a)固体废物破碎处理部分：将固体废物进行破碎处理；

(b)供热部分：设置一燃烧器，将燃烧器的喷火口通入一燃烧室内获得高温烟气；

(c)前置处理部分：将破碎后的固体废物置入前置处理室内，引入供热部分的高温烟气采用外热夹套加热的方式对前置处理室内的固体废物进行加热，工作时夹套内的温度为500-700℃，前置处理室内加热至100-250℃；

(d)炭化处理部分：将前置处理后的固体废物送入炭化处理室，引入供热部分的高温烟气，采用外热夹套加热的方式对炭化处理室内的固体废物进行加热，工作时夹套内的温度为700-900℃，炭化处理室内加热至450-650℃；炭化处理室为欠氧或厌氧状态；

(e)气体处理部分：收集前置处理部分和炭化处理过程中产生的气相产物，采用水喷淋的方式进行冷凝，得到冷凝液体和不凝气体；

(f)气体利用部分：将不凝气体引入供热部分的燃烧室内作为供热燃料进行燃烧，该不凝气体在燃烧室内发生氧化反应获得高温烟气，高温烟气的温度为700-900℃；

(g)将炭化处理室内的固体残渣冷却后排出，密封后冷却保存。

本发明对前置处理部分和炭化处理部分过程中产生的气相产分别采用水喷淋的方式进行冷凝，一方面是收集到的气相产物水汽含量较高，喷淋水可与水汽充分交融迅速完成气液转换成为液体；另一方面是用水喷淋可同时去除气相产物中含有的粉尘，起到净化不凝气体的作用，使不凝气体通入燃烧室在燃烧时更充分。

作为改进，所述前置处理部分和炭化处理部分的外热夹套出口的压力均通过单独设置一与相对应的外热夹套出口相连通的风道调节装置进行调节控制，前置处理部分和炭化处理部分的外热夹套内的压力为负压。

通过改变与所述风道调节装置相连通的排风管道的管道流通直径大小控制该管道的截面积，即当将管道的流通直径变小时，其单位时间内通过的气体流量会降低；反之则相反，从而调节前置处理部分和炭化处理部分的外热夹套内流进气体的流速和流量,并结合燃烧器的供热量进而保证前置处理室和炭化处理室的正常工作温度。

本发明中不凝气体在燃烧室内发生氧化反应获得的高温烟气，为前置处理部分和炭化处理部分提供热能，实现能量循环利用。

作为改进，所述前置处理部分和炭化处理部分外热夹套出口排出的烟气通过活性炭吸附和布袋除尘处理后排放。特别是，对于烟气中含有的氮氧化物(NOx)、二噁英等有毒气体通过活性炭吸附和布袋除尘进行净化后达标排放。

作为改进，所述固体废物包括动物尸体、畜禽粪便、内脏、废饲料和毛羽组成的混合物中的至少一种。

作为改进，所述燃烧器为天然气燃烧器、生物质颗粒燃烧器、燃油燃烧器、煤粉燃烧器。

气体利用部分中，不凝气体的某些成分可能不能燃烧充分，可利用燃烧室内的燃烧器提供辅助热源，促使不凝气体充分燃烧，同时保证燃烧室的正常工作温度。

作为改进，所述不凝气体的燃烧温度为1000～1100℃。

本发明的另一目的是针对现有技术的不足之处，提供一种养殖场固体废物连续热解炭化处理装置，该装置分开独立设置干燥机和炭化炉，仅配置一个燃烧室和燃烧器，根据干燥机和炭化炉的实际需要进行分别供热，设备及对应结构简化，炭化时间短且碳化物回收率高，运营成本低，可实现大规模连续性生产。

本发明解决所述技术问题的方案是：

一种养殖场固体废物连续热解炭化处理装置，包括固体废物破碎处理单元、燃烧室、前置处理单元、炭化处理单元、气体处理单元和气体利用单元，其特征在于：

所述固体废物破碎处理单元，将固体废物送入破碎装置进行破碎；

所述燃烧室设置一燃烧器；

所述前置处理单元为外热式干燥机，该干燥机设置有干燥机夹套，干燥机夹套通过烟气输送管路与燃烧室的高温烟气出口相通；

所述炭化处理单元为外热式炭化炉，该炭化炉设置有炭化炉夹套，炭化炉夹套通过烟气输送管路与燃烧室的高温烟气出口相连通；

所述气体处理单元包括烟气收集管路、处理塔，干燥机和炭化炉的气体出口通过烟气收集管路与处理塔相连接，干燥机和炭化炉内产生的气相产物引入处理塔，经喷淋器喷淋冷凝后得到冷凝液体；

所述气体利用单元包括不凝气导管，处理塔的出气口通过不凝气导管与燃烧室相连通，将处理塔中得到的不凝气体引入燃烧室，燃烧室产生的高温烟气通过烟气输送管路传输至干燥机夹套和炭化炉夹套内。

作为改进，所述干燥机夹套和炭化炉夹套的出口管路均设置一用于调节相对应的出口压力的风道调节阀，通过风道调节阀和与该风道调节阀相连通的引风机控制干燥机夹套和炭化炉夹套内的压力。

本发明仅使用一个燃烧室向干燥机夹套和炭化炉夹套分别进行供热，通过调节该燃烧器的供热量进而调节、控制和保持进入干燥机夹套和炭化炉夹套内的高温烟气的温度，并根据工艺过程中的实际需求，通过调节风道调节阀的风道开口大小和引风机的引风量实现高温烟气在干燥机夹套和炭化炉夹套内的流速，进而调节、控制和保持干燥机和炭化炉始终保持在合适的工作温度，结构简单、易于控制。

作为改进，所述不凝气导管上还设有与其相连通的第二引风机，将不凝气体引入燃烧室内作为供热燃料进行燃烧，并对干燥机夹套和炭化炉夹套内的压力分别单独、精确控制。

作为改进，还包括用于对干燥机夹套和炭化炉夹套出口排出的烟气进行净化的活性炭吸附塔和布袋除尘器。

作为改进，所述干燥机夹套和炭化炉夹套出口管路上均设置一急冷塔，活性炭吸附塔位于该急冷塔和所述风道调节阀之间，布袋除尘器出口设有与其相连通的引风机，干燥机夹套和炭化炉夹套出口排出的烟气分别先经急冷塔冷却至200℃以下，再经活性炭吸附塔和风道调节阀后进入布袋除尘器净化后排放。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过分开单独设置干燥机和炭化炉，将固体废物干燥和炭化分开独立进行，干燥机和炭化炉分别采用设置热风炉的常规模式，将燃烧室和热风炉归为一体，仅使用燃烧器，实现了燃烧室对干燥机和炭化炉分别供热的方式；仅通过调节该燃烧器的供热量进而调节、控制和保持进入干燥机夹套和炭化炉夹套内的高温烟气的温度，热量的利用率高，炭化时间短，生产成本低。

(2)通过配置的处理塔的结构和形式，对固体废物在干燥机和炭化炉中产生的气相产物净化式回收，可实现对多种有机固体废物的热解气进行资源化回收。

(3)通过风道调节阀和引风机的共同作用，实现干燥机和炭化炉夹套内的压力的精密控制，可根据工艺过程中的实际需求，通过调节风道调节阀的风道开口大小和引风机的引风量实现高温烟气在干燥机夹套和炭化炉夹套内的流速，进而调节、控制和保持干燥机和炭化炉始终保持负压状态并维持在合适的工作温度，其结构简单、调节方便且成本低。

(4)增加了热解气净化与布袋除尘器，可适用于更大范围有机固体废物的热解炭化处理，包括普通的木质、桔梗类的生物质，特别是可针对处理物在处理过程中会产生污染气体(如，Nox，二噁英等)的固体废物，如生活垃圾、污水厂污泥、危险固体废物、农林及秸秆动物尸体、畜禽粪便、生活垃圾、食品残渣、医疗垃圾及病死害固体废物等。

综上所述，本发明具有工艺简化、设备结构简单、运行稳定可靠、炭化时间短、能量利用率高等优点。

附图说明：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例一的养殖场固体废物连续热解炭化处理方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例二的养殖场固体废物连续热解炭化处理装置的整体结构示意图；

图3为本发明中干燥机的部分结构示意图；

图4为本发明中炭化炉的部分结构示意图；

图5为本发明中风道调节装置的整体结构示意图。

图中：1、燃烧室；1a、燃烧器；2、干燥机；21、干燥机夹套；2a、干燥机的气体出口；2b、干燥机的固体进口；2c、干燥机的固体出口；3、旋转炭化炉；31、旋转炭化炉夹套；3a、旋转炭化炉的气体出口；3b、旋转炭化炉的固体进口；1a、高温烟气出口；4、烟气输送管路；4a、稀释口；5、烟气收集管路；6、处理塔；61、喷淋器；7、第一引风机；8、螺旋输送管道；9、炭化残渣容器；10、不凝气导管；11、出口管路；12、风道调节阀；13、活性炭吸附塔；14、布袋除尘器；15、第二引风机；16、急冷塔。

具体实施方式：

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。

实施例一

图1为实施例一养殖场固体废物热解炭化处理方法的工艺流程图。如图1所示，一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法，包括固体废物破碎处理、供热、前置处理、炭化处理、气体处理和气体利用部分；

(a)固体废物破碎处理部分：将固体废物进行破碎处理；

(b)供热部分：设置一燃烧器，将燃烧器的喷火口通入一燃烧室内获得高温烟气；

(c)前置处理部分：将破碎后的固体废物置入前置处理室内，引入供热部分的高温烟气采用外热夹套加热的方式对前置处理室内的固体废物进行加热，工作时夹套内的温度为500-700℃，前置处理室内加热至100-250℃；

(d)炭化处理部分：将前置处理后的固体废物送入炭化处理室，引入供热部分的高温烟气，采用外热夹套加热的方式对炭化处理室内的固体废物进行加热，工作时夹套内的温度为700-900℃，炭化处理室内加热至450-650℃；炭化处理室为欠氧或厌氧状态；

(e)气体处理部分：收集前置处理部分和炭化处理过程中产生的气相产物，采用水喷淋的方式进行冷凝，得到冷凝液体和不凝气体；

(f)气体利用部分：将不凝气体引入供热部分的燃烧室内作为供热燃料进行燃烧，该不凝气体在燃烧室内发生氧化反应获得高温烟气，高温烟气的温度为700-900℃；

(g)将炭化处理室内的固体残渣冷却后排出，密封后冷却保存。

所述前置处理部分和炭化处理部分的外热夹套出口的压力均通过单独设置一与相对应的外热夹套出口相连通的风道调节装置进行调节控制，使得前置处理部分和炭化处理部分的外热夹套内的压力为负压。

通过改变与所述风道调节装置相连通的排风管道的管道流通直径大小控制该管道的截面积，即当将管道的流通直径变小时，其单位时间内通过的气体流量会降低；反之则相反，从而调节前置处理部分和炭化处理部分的外热夹套内流进气体的流速和流量，并结合燃烧器的供热量进而保证前置处理室和炭化处理室的正常工作温度。

所述不凝气体在燃烧室内发生氧化反应获得高温烟气，为前置处理部分和炭化处理部分提供热能。所述第不凝气体的燃烧温度为1000～1100℃，实现能量循环利用。所述前置处理部分和炭化处理部分外热夹套出口排出的烟气，特别是，对于烟气中含有的氮氧化物(NOx)、二噁英等有毒气体经风道调节装置由活性炭吸附和布袋除尘进行净化后达标排放。所述燃烧器为天然气燃烧器、生物质颗粒燃烧器、燃油燃烧器、煤粉燃烧器，气体利用部分中，不凝气体的某些成分可能不能燃烧充分，可利用燃烧室内的燃烧器提供辅助热源，促使不凝气体充分燃烧，同时保证燃烧室的正常工作温度。在本实施例中中，所述固体废物包括动物尸体、畜禽粪便、内脏、废饲料和毛羽组成的混合物中的至少一种。

本发明除养殖场固体废物以外，其他可进行干化和炭化的有机质均可以作为处理物通过该套工艺进行处理。

实施例二

图2为实施例二养殖场固体废物连续热解炭化处理装置的整体结构示意图。如图2所示，一种养殖场固体废物连续热解炭化处理装置，包括固体废物破碎处理单元、燃烧室1、前置处理单元、炭化处理单元、气体处理单元和气体利用单元，所述燃烧室1设置一燃烧器1a；如图3所示，所述前置处理单元为外热式干燥机2，该干燥机2设置有干燥机夹套21，干燥机夹套21通过烟气输送管路4与燃烧室1的高温烟气出口1a相通；如图4所示，所述炭化处理单元为外热式炭化炉3，该炭化炉3设置有炭化炉夹套31，炭化炉夹套31通过烟气输送管路4与燃烧室1的高温烟气出口1a相连通；

所述气体处理单元包括烟气收集管路5、处理塔6，干燥机2的气体出口2a和炭化炉3的气体出口3a分别通过烟气收集管路5与处理塔6相连接，处理塔6内部设有喷淋器61，其位于处理塔6的进气口上方，干燥机2中产生的气相产物通过其气体出口2a经烟气收集管路5由处理塔6的进气口引入处理塔6内，炭化炉3内产生的气相产物通过其气体出口3a经烟气收集管路5引入处理塔6内，经喷淋器61喷淋冷凝后得到冷凝液体，经油水分离器后实现油、水分离；

本发明中固体废物通过螺旋输送管道8由干燥机2的固体进口2b送入干燥机2内，在干燥机2内干化后经其固体出口2c排出，并通过螺旋输送管道8由炭化炉3固体进口3b送入炭化炉3内，热解炭化后得到的固体残渣由炭化炉3的固体出口3c排出冷却后封存到炭化残渣容器9内。

所述气体利用单元包括不凝气导管10，不凝气导管10上设有与其相连通的第二引风机15，处理塔6的出气口分别通过不凝气导管10与燃烧室1相连通，处理塔6中得到的不凝气体通过第二引风机15由其出气口经不凝气导管10引入燃烧室1进行燃烧，不凝气体在燃烧室1内发生氧化反应获得的高温烟气通过烟气输送管路4经干燥机夹套21和炭化炉夹套31进口传输至干燥机夹套21和炭化炉夹套31内，实现燃烧室1对干燥机2和炭化炉3分别供热。

所述干燥机夹套21和炭化炉夹套31的出口管路11均设置一用于调节相对应的出口压力的风道调节阀12，该风道调节阀12的出口管路11均设置一活性炭吸附塔13，通过活性炭吸附塔13和与该活性炭吸附塔13相连通的布袋除尘器14对干燥机夹套21和炭化炉夹套31出口排出的烟气进行净化处理后达标排放，同时，该布袋除尘器14的出口设置有与其相连通的第一引风机7，如图5所示，通过调节风道调节阀12的风道开口大小及与该风道调节阀12相连通的第一引风机7的流量大小，控制干燥机夹套21和炭化炉夹套31内的压力为负压，结构简单、成本低且便于调节。其中，风道调节阀12均可由风机代替，在干燥机夹套21和炭化炉夹套31的出口管路11上均设置急冷塔16，该急冷塔16位于所述风机之前，通过调节第一引风机7和风机的流量大小，控制干燥机夹套21和炭化炉夹套31内的压力为负压。所述与干燥机夹套21的进口相连接的烟气输送管路4上还设有用于控制干燥机夹套21进风量的稀释口4a，该稀释口4a用于调节进入干燥机夹套21内高温烟气的温度；与此同时，干燥机2和炭化炉3内均设置有温度和压力传感器，使得干燥机夹套21和炭化炉夹套31内的压力和温度可单独、精密控制。

Claims (10)

1.一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法，包括固体废物破碎处理、供热、前置处理、炭化处理、气体处理和气体利用部分，其特征在于：

(a)固体废物破碎处理部分：将养殖场固体废物进行破碎处理；

(b)供热部分：设置一燃烧器，将燃烧器的喷火口通入一燃烧室内获得高温烟气；

(c)前置处理部分：将破碎后的固体废物置入前置处理室内，引入供热部分的高温烟气采用外热夹套加热的方式对前置处理室内的固体废物进行加热，加热至100-200℃；

(d)炭化处理部分：将前置处理后的固体废物送入炭化处理室，引入供热部分的高温烟气，采用外热夹套加热的方式对炭化处理室内的固体废物进行加热，加热至450-550℃；炭化处理室为欠氧或厌氧状态；

(e)气体处理部分：收集前置处理部分和炭化处理过程中产生的气相产物，采用水喷淋的方式进行冷凝，得到冷凝液体和不凝气体；

(f)气体利用部分：将不凝气体引入供热部分的燃烧室内作为供热燃料进行燃烧，该不凝气体在燃烧室内发生氧化反应获得高温烟气；

(g)将炭化处理室内的固体残渣冷却后排出，并进行回收。

2.如权利要求1所述的一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法，其特征在于：所述前置处理部分和炭化处理部分的外热夹套出口的压力均通过单独设置一与相对应的外热夹套出口相连通的风道调节装置进行调节控制，前置处理部分和炭化处理部分的外热夹套内的压力为负压。

3.如权利要求1或2所述的一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法，其特征在于：所述前置处理部分和炭化处理部分外热夹套出口排出的烟气通过活性炭吸附和布袋除尘处理后排放。

4.如权利要求1或2所述的一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法，其特征在于：所述固体废物包括动物尸体、畜禽粪便、内脏、废饲料和毛羽组成的混合物中的至少一种。

5.如权利要求1或2所述的一种养殖场固体废物连续热解炭化处理方法，其特征在于：所述燃烧器为天然气燃烧器、生物质颗粒燃烧器、燃油燃烧器、煤粉燃烧器。

6.一种养殖场固体废物连续热解炭化处理装置，包括固体废物破碎处理单元、燃烧室、前置处理单元、炭化处理单元、气体处理单元和气体利用单元，其特征在于：

所述固体废物破碎处理单元，将固体废物送入破碎装置进行破碎；

所述燃烧室设置一燃烧器；

所述前置处理单元为外热式干燥机，该干燥机设置有干燥机夹套，干燥机夹套通过烟气输送管路与燃烧室的高温烟气出口相通；

所述炭化处理单元为外热式旋转炭化炉，该旋转炭化炉设置有旋转炭化炉夹套，旋转炭化炉夹套通过烟气输送管路与燃烧室的高温烟气出口相连通；

所述气体处理单元包括烟气收集管路、处理塔，干燥机和旋转炭化炉的气体出口通过烟气收集管路与处理塔相连接，干燥机和旋转炭化炉内产生的气相产物引入处理塔，经喷淋器喷淋冷凝后得到冷凝液体；

所述气体利用单元包括不凝气导管，处理塔的出气口通过不凝气导管与燃烧室相连通，将处理塔中得到的不凝气体引入燃烧室，燃烧室产生的高温烟气通过烟气输送管路传输至干燥机夹套和旋转炭化炉夹套内。

7.如权利要求6所述的一种养殖场固体废物连续热解炭化处理装置，其特征在于：所述干燥机夹套和旋转炭化炉夹套的出口管路均设置一用于调节相对应的出口压力的风道调节阀，通过风道调节阀和与该风道调节阀相连通的引风机控制干燥机夹套和旋转炭化炉夹套内的压力。

8.如权利要求6所述的一种养殖场固体废物连续热解炭化处理装置，其特征在于：所述不凝气导管上还设有与其相连通的第二引风机，将不凝气体引入燃烧室内作为供热燃料进行燃烧。

9.如权利要求7所述的一种养殖场固体废物连续热解炭化处理装置，其特征在于：所述不凝气导管上还设有与其相连通的第二引风机，将不凝气体引入燃烧室内作为供热燃料进行燃烧。

10.如权利要求6至9任一所述的一种养殖场固体废物连续热解炭化处理装置，其特征在于：还包括用于对干燥机夹套和旋转炭化炉夹套出口排出的烟气进行净化的活性炭吸附塔和布袋除尘器。