一种低碳原料脱碳处理系统及其处理方法与流程

1.本发明涉及低碳原料处理技术领域，具体为一种低碳原料脱碳处理系统及其处理方法。


背景技术：

2.随着社会和经济的快速发展，含碳固体废物产量越来越多，如气化灰渣、生活垃圾、农业废弃物等；通常固废中的碳含量较低，通常含碳量在35％以下，为低碳原料；目前含碳废物污染是我国面临的主要环境污染问题之一，如何有效处理含碳废物污染关系着我国的环境安全和人民的健康。现阶段我国固体废物在处理过程中主要是利用掩埋的方式或焚烧的方式，掩埋的方式不仅会对土地资源造成污染，还会导致大量的可再生资源浪费，难以满足当前的可持续发展要求。
3.国内焚烧的方式多以传统的煤粉炉为主，从整个炉膛燃烧过程中，局部区域固气介质相交速度趋于零，物料燃烧在炉内停留时间有限，燃烧室的容积仍然相当大，碳燃尽率低，同时在采用煤粉炉作为气化灰渣等低碳燃料的燃烧炉时，由于及时干燥后的气化灰渣依然具有灰分大、挥发分低、含碳量低的特点，无法在煤粉炉中直接燃烧，所以大多采用煤粉掺烧的形式，且掺烧比例有限，而旋风炉它的特点是在圆柱形炉膛内组织漩涡燃烧，燃烧过程非常强烈，显著提高了炉膛容积热强度，缩小锅炉体积。强化燃烧过程大大提高燃烧效率，所以在本发明的开发之下实现了对气化灰渣等低碳燃料的燃烧。
4.于是，本技术人秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种低碳原料脱碳处理系统及其处理方法，以期达到具有更加实用价值性的目的。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种低碳原料脱碳处理系统及其处理方法，解决了传统煤粉炉无法直接燃烧低碳原料的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低碳原料脱碳处理系统，包括锅炉，所述锅炉为旋风燃烧炉，所述锅炉的烟道上设置有预热装置，所述预热装置利用锅炉燃烧出的烟气中的热量给低碳原料进行预热使其满足旋风燃烧炉的燃烧条件。
9.优选的，所述锅炉的烟道上依次设置有空气预热器、预热装置、引风机、袋式除尘器。
10.优选的，所述锅炉的排渣口下方设置有渣池。
11.优选的，包括成品渣储仓，所述渣池附近设置有捞渣机，所述捞渣机可以渣池中的炉渣运输到包括成品渣储仓中。
12.优选的，所述锅炉的烟道出口与空气预热器的烟气侧进口连通，所述空气预热器
的烟气侧出口与引风机连通，所述空气预热器的空气侧出口与锅炉连通。
13.优选的，所述空气预热器的空气侧出口分为一次风通道和二次风通道，所述一次风通道与锅炉的上端连通，所述二次风通道与锅炉壁相切。
14.优选的，所述锅炉内通有助燃气体。
15.一种低碳原料脱碳处理系统的处理方法，包括如下步骤：
16.步骤一：低碳原料通过预热装置内的500℃热烟气预热后输送至锅炉；
17.步骤二：预热后的低碳原料与预热的空气在锅炉内发生脱碳反应，生成2.67t/h成品炉渣及17t/h蒸汽；
18.步骤三：锅炉燃烧产生的炉渣在重力的作用下落入旋风炉下部的水冷渣池，水冷渣池有冷却渣水池及缓存成品炉渣的作用；
19.步骤四：渣池中的成品炉渣经捞渣机捞出送入渣仓；
20.步骤五：渣仓中的成品炉渣可进行资源化利用；
21.步骤六：锅炉产生的热烟气在空气预热器内与空气进行换热，得到热的空气，空气预热器设有旋风伸缩式吹灰器，用于空气预热器的除灰；
22.步骤七：热空气一部分作为一次风通过一次风管道输送至锅炉与低碳原料进行燃烧反应；
23.步骤八：热空气的另一部分作为二次风通过二次风管道输送至锅炉与低碳原料进行燃烧反应，采用分级给氧可降低氮氧化物产生，保护环境，二次风从切向进入锅炉内，二次风从切向进入锅炉内，更有利物料的充分燃烧，碳转化率高；
24.步骤九：经过预热装置和空气预热器冷却后的烟气在引风机的作用下进入布袋除尘器；
25.步骤十：冷却后的烟气在布袋除尘器中净化后进入后续烟气净化系统，达标后的烟气排入大气。
26.优选的，所述低碳原料的热值小于3000kcal/kg。
27.优选的，所述低碳原料为气化灰渣、煤矸石、污泥、油泥、生活垃圾中的一种。
28.(三)有益效果
29.本发明提供了一种低碳原料脱碳处理系统及其处理方法。具备以下有益效果：
30.该低碳原料脱碳处理系统及其处理方法，采用旋风炉以及回收烟气余热对低碳原料进行预热并且在只使用助燃气体的情况下，实现了对低碳燃料的燃烧，实现了对低碳原料的高效利用。
附图说明
31.图1为本发明系统示意图。
32.图中：1、预热装置；2、锅炉；3、渣池；4、捞渣机；5、成品渣储仓；6、空气预热器；7、一次风通道；8、二次风通道；9、引风机；10、袋式除尘器。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.以下实施例均在技术方案中提供的系统中进行，并采用技术方案中的低碳原料脱碳处理系统的处理方法。
35.实施例1：
36.(1)低碳原料为气化灰渣(有预热器)
37.下表为气化灰渣的具体参数：
38.序号分析指标符号数值1全水mt50％2分析水mad2％3空干基灰分aad68.6％4空干基固定碳fcad29.4％5空干基挥发分vad～0％6收到基低位发热量qnet.d2300kcal/kg
39.(2)助燃燃气参数：天然气900nm3/h
40.(3)给料参数：给料量：25t/h，预热前温度25℃，预热后温度150℃。
41.(4)一次风风温、风量、风压：500℃，30940nm3/h、35kpa
42.(5)二次风风温、风量、风压：500℃，13260nm3/h、35kpa
43.(6)引风机风量、风压：45200nm3/h，15kpa
44.(7)炉膛参数：反应温度≥1400℃，反应压力～25kpa
45.(8)水冷壁结构及布置方式：垂直布置
46.(9)给水压力、流量：给水流量～18t/h，温度20℃。
47.(10)蒸汽压力、温度、流量：2.5mpa饱和蒸汽，蒸汽产量～17t/h。
48.(11)空气温度：预热前25℃，预热后500℃。
49.(12)烟气温度包括空预器前后参数和预热器前后参数、流量：烟气流量45200nm3/h，空预器前900℃，空预器后620℃。
50.(13)污染物含量：除尘后粉尘含量≤10mg/nm3。
51.(14)炉渣品质：碳含量≤1％。
52.(15)系统热效率：28％
[0053][0054]
实施例2：低碳原料为气化灰渣(无预热器)
[0055]
(1)采用气化灰渣(无预热)
[0056]
序号分析指标符号数值1全水mt50％2分析水mad2％3空干基灰分aad68.6％4空干基固定碳fcad29.4％
5空干基挥发分vad～0％6收到基低位发热量qnet.d2300kcal/kg
[0057]
(2)助燃燃气参数：天然气900nm3/h
[0058]
(3)给料参数：给料量：25t/h
[0059]
(4)一次风风温、风量、风压：500℃，30940nm3/h、35kpa
[0060]
(5)二次风风温、风量、风压：500℃，13260nm3/h、35kpa
[0061]
(6)引风机风量、风压：45200nm3/h，15kpa
[0062]
(7)炉膛参数：反应温度≥1400℃，反应压力～25kpa
[0063]
(8)水冷壁结构及布置方式：垂直布置
[0064]
(9)给水压力、流量：给水流量～31.5t/h，给水温度20℃。
[0065]
(10)蒸汽压力、流量：2.5mpa饱和蒸汽，蒸汽产量～30t/h。
[0066]
(11)空气温度：预热前25℃，预热后500℃。
[0067]
(12)烟气温度空预器前后参数：烟气流量45200nm3/h，空预器前900℃，空预器后620℃。
[0068]
(13)污染物含量：除尘后粉尘含量≤10mg/nm3。
[0069]
(14)炉渣品质：碳含量≤1％。
[0070]
(15)系统热效率：33％
[0071][0072]
实施例3：低碳原料为生物质气化(有预热器)
[0073]
(1)采用生物质气化
[0074]
序号分析指标符号数值1全水mt6.29％2分析水mad5.87％3空干基灰分aad16.07％4空干基固定碳fcad13.85％5空干基挥发分vad64.21％6收到基低位发热量qnet.d3429kcal/kg
[0075]
(2)助燃燃气参数：天然气300nm3/h
[0076]
(3)给料参数：给料量：5t/h，预热前温度25℃，预热后温度250℃。
[0077]
(4)一次风风温、风量、风压：550℃，13180nm3/h、35kpa
[0078]
(5)二次风风温、风量、风压：550℃，5650nm3/h、35kpa
[0079]
(6)引风机风量、风压：22450nm3/h，15kpa
[0080]
(7)炉膛参数：反应温度≥1400℃，反应压力～25kpa
[0081]
(8)水冷壁结构及布置方式：垂直布置
[0082]
(9)给水压力、流量：根据项目情况需蒸汽压力确定；给水流量～7.5/h。
[0083]
(10)蒸汽压力、流量：2.5mpa饱和蒸汽，蒸汽产量～7.2t/h。
[0084]
(11)空气温度：预热前25℃，预热后550℃。
[0085]
(12)烟气温度、流量：烟气流量18830nm3/h，空预器前900℃，空预器后551℃。
[0086]
(13)污染物含量：除尘后粉尘含量≤10mg/nm3。
[0087]
(14)炉渣品质：碳含量≤1％。
[0088]
(15)系统热效率：60％
[0089][0090]
在实施例1和实施例2中由于气化灰渣的水分较大，导致系统的热效率较低，因为大量热量被用于干燥和预热气化灰渣，但依然实现了对气化灰渣的燃烧获得了高品位能量(2.5mpa饱和蒸汽)，加快了气化灰渣或其他低碳燃料的处理速度。
[0091]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0092]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。