CN110951505A - 一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置及方法，该装置主要包括磨机、制浆罐、浆液泵、气化炉烧嘴、气化炉、辐射冷却器、循环水泵、汽包、渣罐、煤气冷却器、灰过滤器、灰罐和洗涤塔，其方法为将有机危险固体废物通过磨制后，与有机危险废液混合后制成浆液，通过浆液泵送入气化炉内，与氧气发生高温气化反应，生成合成气，合成气通过辐射冷却器和煤气冷却器冷却后降温，并产生蒸汽，冷却后的合成气进入灰过滤器脱除飞灰后进入洗涤塔，在洗涤塔脱除酸性气体后，可作为燃料气或化工原料气使用。本发明装置在高温、还原性气氛下将有机危险废物转化为CO、H2等气体以及玻璃体含量超过90％的渣，同时副产蒸汽，实现有机危险废物清洁环保的资源化利用。

Description

一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种有机危险废物资源化利用技术领域，特别涉及一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置及方法。
背景技术
近年来伴随着我国石油化工等行业的发展，有机危险废物产生量越来越大，主要的有机危险废物包括废活性炭、医药残渣、燃料油、助燃油、废机油、渣油、废矿物油、蜡油、溶剂油、石蜡、氯化石蜡、污油泥、油/水、烃/水混合物或乳化液切削油等，相关企业类型有农药企业，医药企业，农药中间体企业，医药中间体企业，染料企业，制药企业，香料企业，新材料企业，炼油企业，造纸企业等等，几乎占领了化工行业的各个领域。这些企业有着共同的特点，反应收率低，产生的有毒有害废弃物量大，治理困难。目前主要的处理方法是理化处理或焚烧方法处理，但是焚烧对部分有机危险废物不能处理，理化和焚烧处理成本都很高，因此，对于有机危险废物，目前处理价格高，企业压力很大。
在2000年，美国就对气化和燃烧技术处理有机危险废物进行了对比研究，在Radian International公司为美国能源部国家能源技术实验室撰写的报告中，对气化和燃烧的工艺过程、产物以及污染物进行了详细的对比试验，发现气化的污染物控制水平明显优于焚烧。
国内已经有了利用气化处理有机危险废物的方法，如利用水煤浆气化炉协同处理有机危险废物和等离子气化方法。水煤浆协同处理需要将有机物和煤混合，制成水煤浆，才能够气化，且气化温度低，气化后的合成气采用激冷的方式冷却，能量利用效率低。等离子气化方法目前设备运行可靠性低，检修维护成本很高。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置及方法，该装置将有机危险固体废物和有机危险废液制备成浆液，送入气化炉内，利用氧气气化，产生合成气、蒸汽和渣，实现了有机危险废物资源化利用。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置，包括入口通入有机固体废物的磨机1，磨机1的出口连通制浆罐2，制浆罐2的出口连通浆液泵3，浆液泵3出口连通气化炉烧嘴4的一个入口，气化炉烧嘴4的另一入口连通氧气管道，气化炉烧嘴4布置在气化炉5顶部，与气化炉5连通；气化炉5与辐射冷却器6连通，气化炉5的反应区和辐射冷却器6的冷却区由水冷壁围成，水冷壁上敷设耐温2000℃以上的耐高温耐火材料；气化炉5和辐射冷却器6的水冷壁由水冷却，气化炉5和辐射冷却器6的水冷壁通过循环水泵7连通汽包8，冷却水通过循环水泵7循环，并在汽包8中将循环水和蒸汽分离；辐射冷却器6下部有水域冷却灰渣，并与渣罐9连通；辐射冷却器6侧部有煤气出口，与煤气冷却器10连通，煤气冷却器10出口与灰过滤器11连通，煤气冷却器10带有水冷壁；灰过滤器11下部灰出口与灰罐12连通，灰过滤器11侧部煤气出口与洗涤塔13连通；洗涤塔13的出口与下游用户的管道连接。
所述气化炉5、辐射冷却器6和煤气冷却器10的水冷壁的水为锅炉给水。
有机危险固体废物通过磨机1磨制后，与有机危险废液通过制浆罐2制备成有机危险废物浆液，有机危险废物浆液具有良好的输送能力，能够通过浆液泵3送入气化炉5内。
有机危险废物浆液通过气化炉烧嘴4送入气化炉5内发生气化反应，氧气通过另一入口进入气化炉烧嘴(4)，在气化炉烧嘴4中，氧气与有机危险废物浆液提前混合，有机危险废物浆液被氧气雾化，氧气和有机危险废物浆液充分接触。
氧气和有机危险废物浆液在气化炉5内发生气化反应，气化炉5水冷壁向火侧敷设耐高温耐火材料，气化炉反应区最高平均温度能够达到2000℃，水冷壁外侧由气化炉壳体围城，最高能够承受6.0MPag的压力。
气化炉5产生的高温合成气首先通过辐射冷却器6冷却，然后通过煤气冷却器10冷却，温度最终降低至300℃左右，高温合成气的热量用于产生高品质蒸汽。
煤气冷却器10冷却后的合成气，通过灰过滤器11实现合成气和灰的分离，然后通过洗涤塔12将合成气中酸性气体脱除。
所述的利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置的工作方法，有机危险固体废物送入磨机1磨制成粉状，与有机危险废液共同进入制浆罐2，在制浆罐2内制成具有良好输送性的有机危险废物浆液，有机危险废物浆液通过浆液泵3送入气化炉烧嘴4，氧气通过气化炉烧嘴4的另一入口进入，在气化炉烧嘴4出口与有机危险废物浆液混合，并把有机危险废物浆液雾化，喷入气化炉5内，氧气和有机危险废物浆液在气化炉5内发生高温气化反应，反应温度为1500～2000℃，有机危险废物浆液中的有机组分被反应成高温合成气，无机组分成为液态熔融的渣；气化炉5产生的高温合成气在辐射冷却器6中降温至800℃后，进入煤气冷却器10降温至300℃，气化炉5、辐射冷却器6和煤气冷却器10通过水冷壁内的水为高温合成气降温，高温合成气加热水冷壁内的水产生蒸汽供用户使用；辐射冷却器6下部有水域冷却渣，冷却后的渣通过渣罐9排出，排出的渣经过高温气化后，成为共熔的玻璃体，能够做建筑材料；煤气冷却器10冷却后的合成气进入灰过滤器11，在灰过滤器11中合成气和飞灰分离，飞灰通过灰罐12排出，分离出飞灰的合成气进入洗涤塔13，洗涤塔内有碱液，将合成气中酸性气体脱除，脱除酸性气体的合成气从洗涤塔13出来进入下游用户的管道作为燃料或化工原料气使用。
和现有技术相比，本发明具备如下优点：
1、实现了有机危险废物的资源化利用。本发明以有机危险固体废物和有机危险废液为原料，制备了合成气和蒸汽，合成气能够作为燃料或化工原料气使用，蒸汽可以供工厂其他单元使用，产生的灰渣经过高温气化后，成为共熔的玻璃体，能够做建筑材料，因此，本发明实现了有机危险废物的高品质利用。
2、提高了有机危险废物处理的环保水平。有机危险废物在高温气化炉内，被氧气气化，有机危险废物的有机组分被完全分解为CO、H2等小分子气体，同时在还原性气氛下，Cl和S的主要存在形式是HCl和H2S，易于处理。气化后的合成气经过灰过滤器和洗涤塔洗涤后，污染物浓度较焚烧法等大幅降低，因此，整个过程清洁环保。
3、能量利用效率高。气化炉反应温度在1500～2000℃，保证了气化效率，气化后的合成气通过换热器降温，回收热量，产生高品质蒸汽，控制了二噁英等污染物的生成，有机危险废物的能量充分利用。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
如图1所示，本发明一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置，包括入口通入有机固体废物的磨机1，磨机1的出口连通制浆罐2，制浆罐2的出口连通浆液泵3，浆液泵3出口连通气化炉烧嘴4的一个入口，气化炉烧嘴4的另一入口连通氧气管道，气化炉烧嘴4布置在气化炉5顶部，与气化炉5连通；气化炉5与辐射冷却器6连通，气化炉5的反应区和辐射冷却器6的冷却区由水冷壁围成，水冷壁上敷设耐温2000℃以上的耐高温耐火材料；气化炉5和辐射冷却器6的水冷壁由水冷却，气化炉5和辐射冷却器6的水冷壁通过循环水泵7连通汽包8，冷却水通过循环水泵7循环，并在汽包8中将循环水和蒸汽分离；辐射冷却器6下部有水域冷却灰渣，并与渣罐9连通；辐射冷却器6侧部有煤气出口，与煤气冷却器10连通，煤气冷却器10出口与灰过滤器11连通，煤气冷却器10带有水冷壁；灰过滤器11下部灰出口与灰罐12连通，灰过滤器11侧部煤气出口与洗涤塔13连通；洗涤塔13的出口与下游用户的管道连接。
所述气化炉5、辐射冷却器6和煤气冷却器10的水冷壁的水为锅炉给水。
有机危险固体废物通过磨机1磨制后，与有机危险废液通过制浆罐2制备成有机危险废物浆液，有机危险废物浆液具有良好的输送能力，能够通过浆液泵3送入气化炉5内。
有机危险废物浆液通过气化炉烧嘴4送入气化炉5内发生气化反应，氧气通过另一入口进入气化炉烧嘴(4)，在气化炉烧嘴4中，氧气与有机危险废物浆液提前混合，有机危险废物浆液被氧气雾化，氧气和有机危险废物浆液充分接触。
氧气和有机危险废物浆液在气化炉5内发生气化反应，气化炉5水冷壁向火侧敷设耐高温耐火材料，气化炉反应区最高平均温度能够达到2000℃，水冷壁外侧由气化炉壳体围城，最高能够承受6.0MPag的压力。
气化炉5产生的高温合成气首先通过辐射冷却器6冷却，然后通过煤气冷却器10冷却，温度最终降低至300℃左右，高温合成气的热量用于产生高品质蒸汽。
煤气冷却器10冷却后的合成气，通过灰过滤器11实现合成气和灰的分离，然后通过洗涤塔12将合成气中酸性气体脱除。
所述的利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置的工作方法，有机危险固体废物送入磨机1磨制成粉状，与有机危险废液共同进入制浆罐2，在制浆罐2内制成具有良好输送性的有机危险废物浆液，有机危险废物浆液通过浆液泵3送入气化炉烧嘴4，氧气通过气化炉烧嘴4的另一入口进入，在气化炉烧嘴4出口与有机危险废物浆液混合，并把有机危险废物浆液雾化，喷入气化炉5内，氧气和有机危险废物浆液在气化炉5内发生高温气化反应，反应温度为1500～2000℃，有机危险废物浆液中的有机组分被反应成CO、H2等高温合成气，无机组分成为液态熔融的渣；气化炉5产生的高温合成气在辐射冷却器6中降温至800℃后，进入煤气冷却器10降温至300℃，气化炉5、辐射冷却器6和煤气冷却器10通过水冷壁内的水为高温合成气降温，高温合成气加热水冷壁内的水产生蒸汽供用户使用；辐射冷却器6下部有水域冷却渣，冷却后的渣通过渣罐9排出，排出的渣经过高温气化后，成为共熔的玻璃体，能够做建筑材料；煤气冷却器10冷却后的合成气进入灰过滤器11，在灰过滤器11中合成气和飞灰分离，飞灰通过灰罐12排出，分离出飞灰的合成气进入洗涤塔13，洗涤塔内有碱液，将合成气中酸性气体脱除，脱除酸性气体的合成气从洗涤塔13出来进入下游用户的管道作为燃料或化工原料气使用。
相对于焚烧或理化处理方法，本技术环保水平很高，经济性更强。相对于水煤浆气化炉协同处理有机危险废物和等离子气化方法，本方法将有机固体危险废物和废液共同制浆，利用氧气将危险废物在高温下气化，气化后的合成气采用换热器冷却回收能量，利用灰过滤器和洗涤塔脱除合成气的灰和酸性气体，装置和方法更简单可靠，危险废物能够充分资源化利用，环保水平更高。

Claims (8)

1.一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置，其特征在于：包括入口通入有机固体废物的磨机(1)，磨机(1)的出口连通制浆罐(2)，制浆罐(2)的出口连通浆液泵(3)，浆液泵(3)出口连通气化炉烧嘴(4)的一个入口，气化炉烧嘴(4)的另一入口连通氧气管道，气化炉烧嘴(4)布置在气化炉(5)顶部，与气化炉(5)连通；气化炉(5)与辐射冷却器(6)连通，气化炉(5)的反应区和辐射冷却器(6)的冷却区由水冷壁围成，水冷壁上敷设耐温2000℃以上的耐高温耐火材料；气化炉(5)和辐射冷却器(6)的水冷壁由水冷却，气化炉(5)和辐射冷却器(6)的水冷壁通过循环水泵(7)连通汽包(8)，冷却水通过循环水泵(7)循环，并在汽包(8)中将循环水和蒸汽分离；辐射冷却器(6)下部有水域冷却灰渣，并与渣罐(9)连通；辐射冷却器(6)侧部有煤气出口，与煤气冷却器(10)连通，煤气冷却器(10)出口与灰过滤器(11)连通，煤气冷却器(10)带有水冷壁；灰过滤器(11)下部灰出口与灰罐(12)连通，灰过滤器(11)侧部煤气出口与洗涤塔(13)连通；洗涤塔(13)的出口与下游用户的管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置，其特征在于：所述气化炉(5)、辐射冷却器(6)和煤气冷却器(10)的水冷壁的水为锅炉给水。
3.根据权利要求1所述的一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置，其特征在于：有机危险固体废物通过磨机(1)磨制后，与有机危险废液通过制浆罐(2)制备成有机危险废物浆液，有机危险废物浆液具有良好的输送能力，能够通过浆液泵(3)送入气化炉(5)内。
4.根据权利要求1所述的一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置，其特征在于：有机危险废物浆液通过气化炉烧嘴(4)送入气化炉(5)内发生气化反应，氧气通过另一入口进入气化炉烧嘴(4)，在气化炉烧嘴(4)中，氧气与有机危险废物浆液提前混合，有机危险废物浆液被氧气雾化，氧气和有机危险废物浆液充分接触。
5.根据权利要求1所述的一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置，其特征在于：氧气和有机危险废物浆液在气化炉(5)内发生气化反应，气化炉(5)水冷壁向火侧敷设耐高温耐火材料，气化炉反应区最高平均温度能够达到2000℃，水冷壁外侧由气化炉壳体围城，最高能够承受6.0MPag的压力。
6.根据权利要求1所述的一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置，其特征在于：气化炉(5)产生的高温合成气首先通过辐射冷却器(6)冷却，然后通过煤气冷却器(10)冷却，温度最终降低至300℃左右，高温合成气的热量用于产生高品质蒸汽。
7.根据权利要求1所述的一种利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置，其特征在于：煤气冷却器(10)冷却后的合成气，通过灰过滤器(11)实现合成气和灰的分离，然后通过洗涤塔(12)将合成气中酸性气体脱除。
8.权利要求1至7任一项所述的利用有机危险废物制备合成气和蒸汽的装置的工作方法，其特征在于：有机危险固体废物送入磨机(1)磨制成粉状，与有机危险废液共同进入制浆罐(2)，在制浆罐(2)内制成具有良好输送性的有机危险废物浆液，有机危险废物浆液通过浆液泵(3)送入气化炉烧嘴(4)，氧气通过气化炉烧嘴(4)的另一入口进入，在气化炉烧嘴(4)出口与有机危险废物浆液混合，并把有机危险废物浆液雾化，喷入气化炉(5)内，氧气和有机危险废物浆液在气化炉(5)内发生高温气化反应，反应温度为1500～2000℃，有机危险废物浆液中的有机组分被反应成高温合成气，无机组分成为液态熔融的渣；气化炉(5)产生的高温合成气在辐射冷却器(6)中降温至800℃后，进入煤气冷却器(10)降温至300℃，气化炉(5)、辐射冷却器(6)和煤气冷却器(10)通过水冷壁内的水为高温合成气降温，高温合成气加热水冷壁内的水产生蒸汽供用户使用；辐射冷却器(6)下部有水域冷却渣，冷却后的渣通过渣罐(9)排出，排出的渣经过高温气化后，成为共熔的玻璃体，能够做建筑材料；煤气冷却器(10)冷却后的合成气进入灰过滤器(11)，在灰过滤器(11)中合成气和飞灰分离，飞灰通过灰罐(12)排出，分离出飞灰的合成气进入洗涤塔(13)，洗涤塔内有碱液，将合成气中酸性气体脱除，脱除酸性气体的合成气从洗涤塔(13)出来进入下游用户的管道作为燃料或化工原料气使用。
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