CN114308993A - 一种固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，包括固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺、烟气处置工艺和合成气回收利用工艺。本发明通过对工艺优化，能将固体废弃物处置中所产生的烟气资源化，并在烟气资源化过程中实现零碳排放。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处置领域，具体涉及一种固体废弃物处置工艺。
背景技术
现有技术中，固体废弃物的处理方式一般以常见的焚烧和气化以及填埋场等方式为主，但在目前需要进一步的降低碳排放。焚烧做为一种通过固废中的有机物氧化焚烧，将施放的热能回收发电。而焚烧是一种氧化现象，在此过程中产生了大量的二氧化碳，造成了很大的碳排放。由于燃烧需要大量的配风助燃，空气中的含氮量较高，形成大量的氮氧化物。其中的氧化亚氮，对温室效应的影响远高于二氧化碳。
热解气化作为一种将碳氢转化合成气的处理方式，相比焚烧来说，直接碳排放相对要低。但在气化过程中，仍会产生二氧化碳、一氧化碳等含碳的化合物。即使实现了资源化，但在后期使用的过程中，仍会反应成二氧化碳排放。
填埋的方式不光容易产生隐患，污染地下水。垃圾堆体在厌氧的环境下，会产生沼气。而大多数垃圾填埋场在使用过程中无法将沼气回收，也排放了大量的温室气体，并无法实现资源化。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，能将固体废弃物处置中所产生的烟气资源化，并在烟气资源化过程中实现零碳排放。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，包括以下步骤：
固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺；烟气处置工艺；合成气回收利用工艺；
所述固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺包括气化熔融、均质、水淬急冷、分选以分离玻璃态颗粒和金属；
所述烟气处置工艺包括对上述气化熔融工艺所产生的烟气进行除尘以形成高温合成气，并将所除灰尘回炉以再次气化熔融；
所述合成气回收利用工艺包括将烟气处置工艺包括所得的高温合成气用于余热锅炉的导热然后进行发电，还包括尾气净化、变压吸附、废气排放、水蒸气还原、氢气回收和氢氧化钙溶液处理，以实现合成气的回收利用并减少碳排放。
进一步，所述固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺，具体包括将固体废弃物加进气化熔融炉进行气化熔融，得到熔融渣，对熔融渣进行均质处理，然后采用水淬，使熔融渣遇水崩裂成颗粒，然后通过涡电流分选机以分选出玻璃态颗粒和金属。
进一步，所述气化熔融步骤中，气化采用纯氧作为气化介质。
进一步，所述合成气回收利用工艺，具体包括将余热锅炉降温后的合成气进行尾气净化，净化后的合成气经过变压吸附以分离得到氢气、一氧化碳和废气，将上述氢气回收，并将废气排放，将一氧化碳与上述水淬急冷步骤所产生的水蒸气进行还原反应得到氢气和二氧化碳，将变压吸附与还原反应所得氢气回收，将还原反应所生成的二氧化碳进行氢氧化钙溶液处理以吸收二氧化碳。
进一步，所述尾气净化步骤，具体包括将余热锅炉降温后的合成气进行喷淋急冷，然后将喷淋急冷所产生的废液进行水处理后排放，将喷淋急冷所得沉淀进行重金属提纯并收集重金属，将经过重金属提纯后所剩废渣回炉熔融，将经过喷淋急冷处理后的合成气脱硝脱硫处理然后进行氢氧化钙溶液处理以便于后续的变压吸附处理。
进一步，所述喷淋急冷步骤中所采用的喷淋药剂为氢氧化钠溶液。
进一步，所述脱硝脱硫步骤采用SCR脱硝法与脱硫塔脱硫法。
进一步，所述尾气净化还包括将合成气脱硝脱硫后的所得废液进行提炼精硫回收。
进一步，所述氢氧化钙溶液处理，包括将进气通进氢氧化钙溶液中以吸收二氧化碳，将吸收二氧化碳反应所生成的沉淀经沥干分离得到碳酸钙固体和水，将水回流氢氧化钙溶液中，向氢氧化钙溶液投加氢氧化钙固体。
进一步，氢氧化钙溶液处理还包括将上述沥干分离得到的碳酸钙重新添加参与气化熔融。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明对烟气进行除尘后，将除尘所得飞灰回炉以二次气化熔融，提高利用率，并对除尘后的合成气进行尾气处理，减少温室效应气体排放；利用经变压吸附处理后所得的一氧化碳将熔融态的熔融渣水淬急冷后所产生的水蒸气还原得到氢气进行回收；通过氢氧化钙溶液处理，减少二氧化碳排放，并通过吸收二氧化碳所得的碳酸钙进行回收，将碳酸钙作为助熔剂加入气化熔融步骤中，降低物料的共熔点，从而降低能耗，碳酸钙还能中和气化熔融炉内的氯化氢，以减少烟气中的氯化物的含量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程简图；
图2为本发明中尾气净化的工艺流程示意图；
图3为本发明中氢氧化钙溶液处理的工艺流程示意图；
图4为本发明所提供的实施例的工艺流程示意图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
如图1所示，一种固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，包括以下步骤：
固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺，所述固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺包括气化熔融、均质、水淬急冷、分选以分离玻璃态颗粒和金属；
烟气处置工艺，所述烟气处置工艺包括对上述气化熔融工艺所产生的烟气进行除尘以形成高温合成气，并将所除灰尘回炉以再次气化熔融；
合成气回收利用工艺，所述合成气回收利用工艺包括将烟气处置工艺包括所得的高温合成气用于余热锅炉的导热然后进行发电，还包括尾气净化、变压吸附、废气排放、水蒸气还原、氢气回收和氢氧化钙溶液处理，以实现合成气的回收利用并减少碳排放。
具体的，所述固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺包括将固体废弃物加进气化熔融炉进行气化熔融，通过对固体废弃物气化熔融得到液态熔融渣，然后对液态熔融渣进行均质处理，然后将其水淬，使液态的熔融渣遇水急冷崩裂成颗粒状固体，方便后续的分选，最后通过涡电流分选机从固态的熔融渣中分离得到玻璃态颗粒和金属。
所述气化熔融步骤中，气化采用纯氧作为气化介质，避免了引入氮气，减少氮氧化物的产生。
如图2和图4所示，具体的，所述合成气回收利用工艺包括将余热锅炉降温后的合成气进行尾气净化，所述尾气净化具体包括将余热锅炉降温后的合成气进行喷淋急冷，然后将喷淋急冷所产生的废液进行水处理后排放，将喷淋急冷所得沉淀进行重金属提纯并收集重金属，将经过重金属提纯后所剩废渣回炉熔融成熔融渣，将经过喷淋急冷处理后的合成气采用SCR脱硝法与脱硫塔脱硫法处理，然后进行氢氧化钙溶液处理以吸收二氧化碳，净化后的合成气经过变压吸附以分离得到氢气、一氧化碳和废气(例如SCR脱硝法所产生的氮气)，将上述氢气回收，并将废气排放，将一氧化碳与上述水淬急冷步骤所产生的水蒸气进行还原反应得到氢气和二氧化碳，将变压吸附与还原反应所得氢气回收，将还原反应所得的二氧化碳进行氢氧化钙溶液处理以吸收二氧化碳。
具体的，所述喷淋急冷步骤中所采用的喷淋药剂为氢氧化钠溶液，合成气中的少量颗粒物和重金属在喷淋急冷过程中被氢氧化钠溶液洗涤沉淀下来，而合成气中的酸性气体(例如氯化氢)也被氢氧化钠所中和，形成废液。
所述尾气净化还包括将合成气脱硝脱硫后的所得废液进行提炼精硫回收，脱硝脱硫后会产生含硫化合物的废液，通过常规提炼精硫即可从中精炼出硫磺，实现资源回收利用，并减少污染排放。
如图3所示，所述氢氧化钙溶液处理，包括将进气通进氢氧化钙溶液中以吸收二氧化碳，将吸收二氧化碳反应所生成的沉淀经沥干分离得到碳酸钙固体和水，将水回流到氢氧化钙溶液中，并向氢氧化钙溶液投加氢氧化钙固体。通过氢氧化钙溶液吸收二氧化碳以减少温室气体排放，将反应生成的水回流到氢氧化钙溶液中，实现水的循环利用，
氢氧化钙溶液处理还包括将上述沥干分离得到的碳酸钙重新添加参与气化熔融。碳酸钙作为助熔剂，能降低物料的共熔点，从而减少气化熔融的能耗。
如图3和图4所示，本发明通过对烟气净化、分离，实现氢气收集，并利用一氧化碳还原水蒸气再次制氢，通过氢氧化钙将合成气转化制氢过程中产生的二氧化碳进行反应，实现零碳生产，将产生的碳酸钙沉淀进行回收，用作气化熔融的助熔剂，降低能耗。
本发明中未具体出描述的工艺、机构、组件和部件均为现有技术。可以从市面上直接购买得到。
以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺；烟气处置工艺；合成气回收利用工艺；
所述固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺包括气化熔融、均质、水淬急冷、分选以分离玻璃态颗粒和金属；
所述烟气处置工艺包括对上述气化熔融工艺所产生的烟气进行除尘以形成高温合成气，并将所除灰尘回炉以再次气化熔融；
所述合成气回收利用工艺包括将烟气处置工艺包括所得的高温合成气用于余热锅炉的导热然后进行发电，还包括尾气净化、变压吸附、废气排放、水蒸气还原、氢气回收和氢氧化钙溶液处理，以实现合成气的回收利用并减少碳排放。
2.根据权利要求1所述的固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，所述固体废弃物气化熔融及熔融渣处置工艺，具体包括将固体废弃物加进气化熔融炉进行气化熔融，得到熔融渣，对熔融渣进行均质处理，然后采用水淬，使熔融渣遇水崩裂成颗粒，然后通过涡电流分选机以分选出玻璃态颗粒和金属。
3.根据权利要求1所述的固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，所述气化熔融操作中，气化采用纯氧作为气化介质。
4.根据权利要求1所述的固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，合成气回收利用工艺，具体包括将余热锅炉降温后的合成气进行尾气净化，净化后的合成气经过变压吸附以分离得到氢气、一氧化碳和废气，将上述氢气回收，并将废气排放，将一氧化碳与上述水淬急冷步骤所产生的水蒸气进行还原反应得到氢气和二氧化碳，将变压吸附与还原反应所得氢气回收，将还原反应所生成的二氧化碳进行氢氧化钙溶液处理以吸收二氧化碳。
5.根据权利要求1或4所述的固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，所述尾气净化步骤，具体包括将余热锅炉降温后的合成气进行喷淋急冷，然后将喷淋急冷所产生的废液进行水处理后排放，将喷淋急冷所得沉淀进行重金属提纯并收集重金属，将经过重金属提纯后所剩废渣回炉熔融，将经过喷淋急冷处理后的合成气脱硝脱硫处理然后进行氢氧化钙溶液处理以便于后续的变压吸附处理。
6.根据权利要求5所述的固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，所述喷淋急冷步骤中所采用的喷淋药剂为氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求5所述的固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，所述脱硝脱硫步骤采用SCR脱硝法与脱硫塔脱硫法。
8.根据权利要求5所述的固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，所述尾气净化还包括将合成气脱硝脱硫后的所得废液进行提炼精硫回收。
9.根据权利要求1或4所述的固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，所述氢氧化钙溶液处理，包括将进气通进氢氧化钙溶液中以吸收二氧化碳，将吸收二氧化碳反应所生成的沉淀经沥干分离得到碳酸钙固体和水，将水回流氢氧化钙溶液中，向氢氧化钙溶液投加氢氧化钙固体。
10.根据权利要求9所述的固体废弃物处置烟气零碳资源化工艺，其特征在于，氢氧化钙溶液处理还包括将上述沥干分离得到的碳酸钙重新添加参与气化熔融。
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