一种低挥发性有机物排放的多形态废弃物气化协同处理系统的制作方法

本实用新型涉及废弃物处理技术领域，尤其是涉及一种低挥发性有机物排放的多形态废弃物气化协同处理系统。

背景技术：

近年来，随着经济的快速发展，我国各类废弃物产生量总体呈现不断增加的趋势。但是对废弃物的处理仍然存在很多问题，一方面处理能力不足，废弃物的产生量和处理量之间存在巨大缺口；另一方面处理方式仍以焚烧、清洁填埋等方式为主，无法真正实现无害化。

将废弃物与煤或兰炭制备成水煤浆后用水煤浆气化炉进行协同处置，可以将废弃物中的碳、氢元素变成co和h2等有用气体，同时将废弃物中有害物质分解或固化到玻璃态熔渣之中，实现废弃物处置彻底清洁化和资源利用最大化，是一种环保、节能、变废为宝的全新废弃物处置方式。例如，在中国专利文献上公开的“一种气化煤掺混石化废弃物的水煤浆及其制浆工艺”，其公告号cn106433822b，其组分包括煤、石化废弃物、添加剂和水，其中所述石化废弃物占水煤浆总质量的0～6％但不为零，所述添加剂添加量为干煤总质量的0～1.5‰但不为零。

但现有的废弃物制水煤浆过程中，对废弃物释放的挥发性有机物（voc）缺乏有效的收集和处理方式。voc一般是指20℃下饱和蒸气压大于或等于0.01kpa的有机化合物，多为烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃及低沸点的多环芳烃等。三废处理过程中通常会产生较多的voc废气，而voc废气如不加以合理处理会对环境及人体造成严重危害，例如：voc碳氢化合物和氮氧化物在阳光和热的作用下会发生一系列复杂反应而形成光化学烟雾，破坏高空中的臭氧层；voc中的有些物质会对人体造成直接损害，引起呼吸困难、肺气肿等呼吸系统伤害，严重的伤害到人的大脑和神经系统。因此，寻找一种低voc排放的废弃物制水煤浆和气化处理方法，对废弃物的清洁处置和环境保护有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有的利用废弃物制水煤浆过程中，对废弃物释放的挥发性有机物缺乏有效的收集和处理方式，导致挥发性有机物排放较多，对环境造成污染的问题，提供一种低挥发性有机物排放的多形态废弃物气化协同处理系统，将多形态废弃物与煤混合，利用不同废弃物之间的配伍作用制成水煤浆并进行气化处理，实现了废弃物的资源化利用和无害化处理，并且将预处理单元和混料单元与voc处理单元连接，使预处理和混料时各装置中挥发出的voc进入voc处理单元进行处理，避免voc排放对环境造成的危害。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种低挥发性有机物排放的多形态废弃物气化协同处理系统，包括依次连接的预处理单元、混料单元、气化处理单元以及与预处理单元连接和混料单元连接的voc处理单元；所述预处理单元包括相互独立运行的原料煤预处理单元、固态废弃物预处理单元、半固态废弃物破碎预处理单元、半固态废弃物熔融预处理单元以及液态废弃物预处理单元；所述混料单元包括相连接的磨机和封闭煤浆槽，所述磨机上设有用于封闭磨机的集气罩，所述磨机与预处理单元连接，所述封闭煤浆槽与气化处理单元连接；所述气化处理单元包括与封闭煤浆槽连接的气化炉；所述voc处理单元包括依次连接的光催化氧化装置、活性炭吸附装置及第一洗涤塔，所述光催化氧化装置与预处理单元以及混料单元中磨机上的集气罩连接，所述第一洗涤塔上设有进气口、出气口、吸收液进口和吸收液出口，所述吸收液出口与磨机连接。

本实用新型先通过预处理单元，将各种不同形态的废弃物和原料煤分别进行预处理，然后使预处理后的废弃物和煤粉一起进入混料单元，先进入磨机中混合磨料，然后进入煤浆罐中搅拌混合均匀，利用多形态废弃物与原料煤之间的反应和配伍，制得固含量、分散性和流动性均较好的水煤浆，制得的水煤浆进入气化处理单元的气化炉中气化燃烧，得到含co、h2等气体的合成气，合成气是合成氨、合成甲醇等化学合成工艺的重要原料，因此利用本实用新型中的系统，可以实现不同状态和来源的废弃物的资源化利用和无害化处理，无二次污染、经济实用，具有较好的经济效益和环保价值。

同时，本实用新型的系统中各装置均采用全封闭系统，并在系统中设置了voc处理单元，将预处理单元和混料单元中的装置与voc处理单元连接，使预处理和混料过程中废弃物中挥发出的voc可以进入voc处理单元进行处理，避免废弃物处理过程中voc的排放对环境造成的危害。预处理单元和混料单元中废弃物挥发出的voc经过voc处理单元中的光催化氧化装置后，voc可以被光催化降解为co2、h2o等无机小分子物质，再经活性炭吸附装置和第一洗涤塔对未分解的voc进行进一步吸附和洗涤后，最终从第一洗涤塔的排气口排出的气体可以满足排放标准，避免了制浆时废弃物中的挥发性有机物直接排放对环境的污染和人体健康的危害，实现了废弃物的无害化处理。活性炭吸附装置和第一洗涤塔之间设有风机，可以保证voc收集过程中系统中各点压力不高于-200pa。

处理结束后，活性炭吸附装置中产生的废弃活性炭吸附剂可以作为固态废弃物进入预处理单元进行气化处理；第一洗涤塔中利用水作为吸收液来吸收voc，吸收了voc的吸收液从吸收液出口进入磨机与废弃物混合，参与水煤浆的制备，随水煤浆一起进行气化处理，避免了吸收了voc的吸收液排放对环境造成污染的同时，吸收液中吸收的voc可以作为表面活性剂提高水煤浆的分散性能，实现了废物的资源化利用。

作为优选，所述原料煤预处理单元、固态废弃物预处理单元及半固态废弃物破碎预处理单元分别包括依次连接的封闭储料仓、破碎装置和筛分装置，所述固态废弃物预处理单元和半固态废弃物破碎预处理单元中的破碎装置和筛分装置上分别设有用于封闭各装置的集气罩，所述各封闭储料仓以及各破碎装置和筛分装置上的集气罩分别与voc处理单元中的光催化氧化装置连接。

作为优选，所述半固态废弃物熔融预处理单元包括依次连接的封闭加热装置、封闭过滤装置和封闭熔融罐，所述封闭加热装置、封闭过滤装置和封闭熔融罐分别与voc处理单元中的光催化氧化装置连接。

作为优选，所述液态废弃物预处理单元包括封闭液态废弃物储罐，所述封闭液态废弃物储罐与voc处理单元中的光催化氧化装置连接。

本实用新型先通过预处理单元，根据不同形态废弃物的理化特点，分别对废弃物和原料煤进行不同的预处理，在预处理单元中和混料单元中，所有输送装置均封闭，从而使各种形态废弃物在预处理过程中均使用封闭装置进行储存、处理和输送，并将各储存和处理装置与voc处理单元连接，使各储存和处理装置内废弃物挥发出的voc可以进入voc处理单元进行处理，有效避免了处理过程中voc排放对环境造成的危害。

可以进入固态废弃物预处理单元的废弃物包括固态的干化污泥、干馏油泥、废弃橡胶等；可以进入半固态废弃物破碎预处理单元的废弃物包括药渣、废弃生物质等；可以进入半固态废弃物熔融预处理单元的废弃物包括油罐污泥、精馏残液等；可以进入液态废弃物预处理单元的废弃物包括印染废水、cod废水等工业、生活污水等。将多形态废弃物与煤粉混合后，多形态废弃物中的含碳氢组分可以提供生成co、h2等有效气的成分，提高水煤浆的浆体浓度，从而提高水煤浆气化后的有效气含量；而液态废弃物中含有多种可作为表面活性剂的有机物组分，添加在水煤浆中可作为分散剂使用；同时，可以根据多形态废弃物的组成成分，将不同固态、半固态（破碎/熔融）和液态废弃物进行合理复配，使废弃物中的组分发生反应生成具有良好分散效果的分散剂，通过废废搭配实现废弃物的有效利用，提高制得的水煤浆的分散性及稳定性，有利于水煤浆的运输和后续气化处理。

作为优选，气化炉从上至下包括依次连通的燃烧室、激冷室和锁斗，所述燃烧室顶部设有与煤浆槽连接的进料口。

作为优选，气化炉的激冷室上方设有激冷水进口，激冷室下方设有合成气出口，所述气化处理单元还包括依次与气化炉连接的分离器、旋风除尘器和第二洗涤塔；所述分离器上设有分离器进料口、位于分离器底部的分离器出水口以及位于分离器顶部的分离器出气口；所述旋风除尘器上设有旋风除尘器进料口、位于旋风除尘器底部的旋风除尘器出水口以及位于旋风除尘器顶部的旋风除尘器出气口；所述第二洗涤塔底部设有合成气进口、灰水出口和激冷水出口，第二洗涤塔顶部设有洗涤水进口和清洁气出口；所述气化炉激冷室上的合成气出口与分离器进料口连接，分离器出气口与旋风除尘器进料口连接，旋风除尘器出气口与第二洗涤塔上的合成气进口连接，第二洗涤塔上的激冷水出口与气化炉激冷室上的激冷水进口连接。

本实用新型在气化处理单元内设置分离器、旋风除尘器和第二洗涤塔，气化炉中产生的合成气经分离器进行气液分离后，得到的气体进入旋风除尘器进一步除去颗粒物，经旋风除尘器除尘后的气体进入第二洗涤塔，在洗涤液的作用下进一步净化除尘后，得到洁净的合成气，收集后可进行后续利用；第二洗涤塔中洗涤后的洗涤液部分作为激冷水进入气化炉的激冷室中，对液态熔渣进行激冷；分离器、旋风除尘器和第二洗涤塔中分离得到的灰水一部分可重新进入预处理单元回用，一部分进入污水处理厂处理后排放。本实用新型在气化处理单元内设置分离器、旋风除尘器和第二洗涤塔，可以对产生的合成气进行进一步分离和净化，便于气化产物的后续利用和处理。

作为优选，混料单元中还包括分别与磨机连接的添加剂储罐和储水罐。在混料单元中设置与磨机连接的添加剂储罐和储水罐，可以根据不同废弃物的配伍情况，向磨机中添加一定量的添加剂和水，有利于粉碎效果，提高制得的水煤浆的分散性和稳定性，有利于水煤浆的运输、保存和后续气化处理。

作为优选，煤浆槽内设有搅拌装置。

作为优选，混料单元中的磨机为棒磨机。棒磨机可以将原料煤和固态废弃物有效粉碎至所需粒径，便于控制制得的水煤浆品质。

作为优选，煤浆槽与气化炉之间的管路上设有煤浆泵。

因此，本实用新型具有如下有益效果：

（1）利用多形态废弃物与原料煤之间的反应和配伍，在煤浆罐中制得固含量、分散性和流动性均较好的水煤浆，制得的水煤浆进入气化处理单元的气化炉中气化燃烧，得到可回收利用的合成气，实现了不同来源的废弃物的资源化利用和无害化处理；

（2）在系统中设置了voc处理单元，并将voc处理单元与预处理单元和混料单元中的各装置连接，使预处理和混料过程中废弃物挥发出的voc可以进入voc处理单元，经过光催化氧化、活性炭吸附和洗涤后，最终从第一洗涤塔的排气口排出的气体可以满足排放标准，避免了制浆时废弃物中的挥发性有机物直接排放对环境的污染和人体健康的危害；

（3）在气化处理单元内设置分离器、旋风除尘器和第二洗涤塔，可以对产生的合成气进行进一步分离和净化，便于气化产物的后续利用和处理。

附图说明

图1是本实用新型的一种连接结构示意图。

图中：1原料煤预处理单元、101封闭储料仓、102破碎装置、103筛分装置、2固态废弃物预处理单元、3半固态废弃物破碎预处理单元、4半固态废弃物熔融预处理单元、401封闭加热装置、402封闭过滤装置、403封闭熔融罐、5封闭液态废弃物储罐、6磨机、7封闭煤浆槽、8集气罩、9气化炉、901燃烧室、902激冷室、903锁斗、904进料口、905激冷水进口、906合成气出口、10光催化氧化装置、11活性炭吸附装置、12第一洗涤塔、1201进气口、1202出气口、1203吸收液进口、1204吸收液出口、13第二洗涤塔、1301合成气进口、1302灰水出口、1303洗涤水进口、1304清洁气出口、1305激冷水出口、14分离器、1401分离器进料口、1402分离器出水口、1403分离器出气口、15旋风除尘器、1501旋风除尘器进料口、1502旋风除尘器出水口、1503旋风除尘器出气口、16添加剂储罐、17储水罐、18搅拌装置、19煤浆泵。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例：

如图1所示，一种低挥发性有机物排放的多形态废弃物气化协同处理系统，包括依次连接的预处理单元、混料单元、气化处理单元以及与预处理单元和混料单元通过如图1虚线所示气路连接的voc处理单元。

预处理单元包括相互独立运行的原料煤预处理单元1、固态废弃物预处理单元2、半固态废弃物破碎预处理单元3、半固态废弃物熔融预处理单元4以及液态废弃物预处理单元。原料煤预处理单元、固态废弃物预处理单元及半固态废弃物破碎预处理单元分别包括依次连接的封闭储料仓101、破碎装置102和筛分装置103，固态废弃物预处理单元和半固态废弃物破碎预处理单元中的破碎装置和筛分装置上分别设有用于封闭各装置的集气罩8，各封闭储料仓以及各破碎装置和筛分装置上的集气罩分别与voc处理单元通过气路连接。半固态废弃物熔融预处理单元包括依次连接的封闭加热装置401、封闭过滤装置402和封闭熔融罐403，封闭加热装置、封闭过滤装置和封闭熔融罐分别与voc处理单元通过气路连接。液态废弃物预处理单元包括封闭液态废弃物储罐5，封闭液态废弃物储罐与voc处理单元通过气路连接。

混料单元包括通过管路连接的磨机6和煤浆槽7，以及分别与磨机连接的添加剂储罐12和储水罐13。磨机采用棒磨机，棒磨机分别与原料煤预处理单元、固态废弃物预处理单元、半固态废弃物破碎预处理单元中的筛分装置以及半固态废弃物熔融预处理单元中的熔融罐和液态废弃物储槽连接，棒磨机上设有用于封闭棒磨机的集气罩8。煤浆槽内设有搅拌装置14，煤浆槽与气化处理单元连接。

气化处理单元包括依次连接的气化炉9、分离器14、旋风除尘器15和第二洗涤塔13。气化炉从上至下包括依次连通的燃烧室901、激冷室902和锁斗903，燃烧室顶部设有与煤浆槽通过管路连接的进料口904，进料口与煤浆槽之间的管路上设有煤浆泵19，激冷室上方设有激冷水进口905，激冷室下方设有合成气出口906；分离器上设有分离器进料口1401、位于分离器底部的分离器出水口1402以及位于分离器顶部的分离器出气口1403；旋风除尘器上设有旋风除尘器进料口1501、位于旋风除尘器底部的旋风除尘器出水口1502以及位于旋风除尘器顶部的旋风除尘器出气口1503；第二洗涤塔底部设有合成气进口1301、灰水出口1302和激冷水出口1305，第二洗涤塔顶部设有洗涤水进口1303和清洁气出口1304；气化炉激冷室上的合成气出口与分离器进料口通过管路连接，分离器出气口与旋风除尘器进料口通过管路连接，旋风除尘器出气口与第二洗涤塔上的合成气进口通过管路连接，第二洗涤塔上的激冷水出口与气化炉激冷室上的激冷水进口通过管路连接。

voc处理单元包括依次连接的光催化氧化装置10、活性炭吸附装置11及第一洗涤塔12，光催化氧化装置分别与预处理单元中的各封闭装置、各装置上的集气罩以及混料单元棒磨机上的集气罩通过气路连接，第一洗涤塔上设有进气口1201、出气口1202、洗涤液进口1203和洗涤液出口1204，洗涤液出口与棒磨机连接，进气口与活性炭吸附装置连接。

本实用新型中的系统运行时，原料煤经破碎和筛分装置后得到所需粒径的煤粉；固态和需破碎处理的半固态废弃物经破碎和筛分装置后成为固态和半固态废弃物粉末；需熔融处理的半固态废弃物经封闭加热器和封闭过滤器后得到熔融态废弃物进入封闭熔融罐储存；液态废弃物通过封闭液态废弃物储罐进行均质；然后使预处理后的煤粉、固态和半固态废弃物粉末、熔融态废弃物和液态废弃物一起进入混料单元，先进入棒磨机中混合磨料，然后进入封闭煤浆罐中搅拌混合均匀，得到水煤浆，在棒磨机中粉碎时可以根据废弃物性质加入适量添加剂和水；制得的水煤浆在煤浆泵的作用下进入气化炉的燃烧室中进行气化燃烧，燃烧后的炉渣进入激冷室，激冷后得到玻璃态炉渣，玻璃态炉渣经锁斗冷却并粉碎后最终进入渣池收集并排放，浸出毒性满足排放标准；气化炉中产生的合成气经分离器进行气液分离后，得到的气体进入旋风除尘器进一步除去颗粒物，经旋风除尘器除尘后的气体进入第二洗涤塔，在洗涤液的作用下进一步净化除尘后，得到洁净的合成气，收集后可进行后续利用；第二洗涤塔中洗涤后的洗涤液部分作为激冷水进入气化炉的激冷室中，对液态熔渣进行激冷；分离器、旋风除尘器和第二洗涤塔中分离得到的灰水一部分可重新进入预处理单元回用，一部分进入污水处理厂处理后排放。

同时，预处理单元和混料单元中各封闭的储存和处理装置以及通过集气罩封闭的破碎装置、筛分装置、棒磨机中的物料挥发出的voc可以通过气路进入voc处理单元，经过光催化氧化装置后，voc可以被光催化降解为co2、h2o等无机小分子物质，再经活性炭吸附装置和第一洗涤塔分别用活性炭和吸收液对未分解的voc进行进一步吸附和洗涤后，最终从洗涤塔的排气口排出的气体可以满足排放标准，避免了制浆时废弃物中的挥发性有机物直接排放对环境的污染和人体健康的危害；第一洗涤塔中吸收了的voc的吸收液进入棒磨机与废弃物混合，参与水煤浆的制备，随水煤浆一起进行气化处理。

本实用新型充分利用多形态废弃物的理化特点，将多形态废弃物与原料煤混合后制成使用性能良好的水煤浆，最终废弃物可以随制得的水煤浆进入气化炉处理，将废弃物中的碳、氢元素变成co和h2等有用气体，同时将废弃物中有害物质分解或固化到玻璃态熔渣之中，实现了多形态废弃物的清洁化处置和资源化利用；并且在各种形态废弃物在预处理和混料过程中均使用封闭的储存和处理装置进行储存和处理，并将各储存和处理装置与voc处理单元连接，使各储存和处理装置内废弃物挥发出的voc可以进入voc处理单元进行处理，有效避免了处理过程中voc排放对环境造成的危害。