一种高炉处理有机固体废弃物的方法及装置与流程

1.本发明涉及高炉回收固体废弃物技术领域，尤其是指一种高炉处理有机固体废弃物的方法及装置。


背景技术：

2.固体废弃物是指在生产、生活和其他活动中产生的在一定时间和地点无法利用而丢弃的污染环境的固体物质。废弃物可理解为是一种放错地方的资源，没有绝对的废弃物，将废弃物、资源、能源与环境有机地结合起来，就可变废为宝。
3.现有的固体废弃物的处理方法通常有：物理处理、化学处理、生物处理、热处理。其中，物理处理主要是将固体废弃物分拣和分类，可再利用的回收，无利用价值的进行处理；化学处理是改变固体废弃物的分子结构；生物处理是将固体废弃物填埋，利用土壤微生物将其分解，但是周期较长，对土壤具有负面影响，或固体废弃物漂流到海洋，通过海洋生物将其消纳，这可能对海洋生态环境形成破坏作用；热处理最为常见，通常采取焚烧的方法，医疗废弃物、塑料以及生活垃圾采用焚烧的方法极易产生剧毒的二噁英，极大地危害人民健康，农村焚烧秸杆造成空气污染，容易引起呼吸系统疾病。
4.综上所述，现有的固体废弃物处理方法均无法有效地处理固体废弃物，同时还会造成环境污染。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明公开了一种高炉处理有机固体废弃物的方法及装置。
6.本发明所采用的技术方案如下：
7.一种高炉处理有机固体废弃物的方法，包括以下步骤：
8.s1、对固体废弃物进行预处理；其中，预处理包括对固体废弃物进行回收和破碎，使得所述固体废弃物分成至少两种粒径≤100mm的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物；
9.s2、将步骤s1中的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物筛选后送入高炉中进行布料；其中，所述高炉由上至下分布多层燃烧区域，且布料的方式为将不同粒径的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物交替、分层设置在所述燃烧区域；
10.s3、在所述高炉中对所述小块废弃物或所述粉状小颗粒废弃物进行焚烧。
11.其进一步的技术特征在于：在步骤s1中，所述固体废弃物包括矿石和焦炭。
12.其进一步的技术特征在于：所述矿石到达预设的焚烧温度时，所述矿石发生还原反应。
13.其进一步的技术特征在于：在步骤s1中，利用破碎机构将所述固体废弃物破碎成粒径≤100mm的小块或粉状小颗粒。
14.其进一步的技术特征在于：所述破碎机构为颚式破碎机、辊式破碎机、冲击破碎机和剪切破碎机中的一种。
15.其进一步的技术特征在于：在步骤s2中，利用筛分机构将小块废弃物或粉状小颗粒废弃物进一步筛选，筛选出粒径≤所述高炉的炉喉的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物。
16.其进一步的技术特征在于：所述筛分机构为振动筛。
17.其进一步的技术特征在于：所述振动筛包括筛体、棒条筛板和振动电机。
18.其进一步的技术特征在于：在步骤s2中，所述高炉由上至下具有温度梯度，分布五层温度区域，五层所述温度区域的温度分别为450℃-500℃、1000℃-1150℃、1500℃-1650℃、1800℃-1950℃和2000℃-2200℃。
19.一种高炉处理有机固体废弃物的装置，实施如上述所述的高炉处理有机固体废弃物的方法，其包括：
20.回收机构，用于将固体废弃物进行回收；
21.处理筛分机构，用于将固体废弃物分成至少两种粒径≤100mm的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物；
22.至少一个运输机构，用于将小块废弃物或粉状小颗粒废弃物转运至高炉内焚烧。
23.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
24.1、本发明所述的高炉处理有机固体废弃物的方法中通过固体废弃物的回收及预处理，制成粒度≤100mm的颗粒，便于入炉。
25.2、本发明所述的高炉处理有机固体废弃物的方法中通过搭建一个简易的上料分支系统，将固体废弃物与矿石一同入炉。
26.3、本发明所述的高炉处理有机固体废弃物的方法中通过固体废弃物与矿石一起参与在炉喉截面上的布料，符合炉料的布料规律，便于形成稳定的煤气流分布。
27.4、本发明所述的高炉处理有机固体废弃物的方法中通过固体废弃物在高炉缺氧环境下发生裂解反应，由大分子聚合物裂变为简单的小分子，并且具有还原性，参与矿石的还原，另外碳黑下降到风口，参与燃烧反应，为炉内提供相应的热源，固体废弃物裂解的产物可取代少量的昂贵的冶金焦炭，从而降低入炉焦比并降低成本。
28.5、本发明所述的高炉处理有机固体废弃物的方法表明只有在风口区域才有氧化气氛，风口以上是还原反应，固体废弃物的裂解发生在还原反应下，在风口以上区域就完全裂解了，风口区域的温度高达1800℃，固体废弃物的裂解基本在1000℃内完成。
29.6、本发明可以将固体废弃物中的有机物转化为燃料气和炭黑，因焚烧可产生剧毒的二噁英，对人体危害极大。在缺氧或无氧环境下进行的裂解，裂解产物为简单的具有还原性的小分子，对大气环境无影响。焚烧固体废弃物产生氮氧化合物，裂解几乎不产生氮氧化合物。
附图说明
30.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
31.图1是本发明中高炉处理有机固体废弃物的方法的流程图。
32.图2是本发明中高炉处理有机固体废弃物的装置的示意图。
33.说明书附图标记说明：1、回收机构；2、处理筛分机构；3、第一胶带输送机；4、第二胶带输送机。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
35.关于本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。
36.实施例1：
37.如图1所示，一种高炉处理有机固体废弃物的方法，包括以下步骤：
38.s1、对固体废弃物进行预处理；其中，预处理包括对固体废弃物进行回收和破碎，使得固体废弃物分成至少两种粒径≤100mm的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物；
39.s2、将步骤s1中的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物筛选后送入高炉中进行布料；其中，高炉由上至下设置多层燃烧区域，且布料的方式为将不同粒径的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物交替、分层设置在燃烧区域；
40.s3、在高炉中对小块废弃物或粉状小颗粒废弃物进行焚烧。
41.上述提供了一种高炉处理有机固体废弃物的方法，解决现有的固体废弃物处理方法的处理效果差的问题。
42.在本实施例中，在步骤s1中，固体废弃物以有机物为主。
43.在本实施例中，矿石到达预设的焚烧温度时，矿石发生还原反应。
44.在本实施例中，在步骤s1中，利用破碎机构将固体废弃物破碎成粒径≤100mm的小块或粉状小颗粒。
45.具体地，破碎机构为颚式破碎机、辊式破碎机、冲击破碎机和剪切破碎机中的一种。
46.在本实施例中，在步骤s2中，利用筛分机构将小块废弃物或粉状小颗粒废弃物进一步筛选，筛选出粒径≤高炉的炉喉的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物。
47.具体地，筛分机构为振动筛，振动筛包括筛体、棒条筛板和振动电机，。振动筛的工作原理如下：将颗粒大小不同的碎散物料群,多次通过均匀布孔的单层或多层筛面,分成若干不同级别的过程称为筛分。大于筛孔的颗粒留在筛面上,小于筛孔的颗粒透过筛孔。
48.在本实施例中，在步骤s2中，所述高炉由上至下具有温度梯度，分布五层温度区域，五层所述温度区域的温度分别为450℃-500℃、1000℃-1150℃、1500℃-1650℃、1800℃-1950℃和2000℃-2200℃。
49.本实施例的工作原理如下：
50.在高炉的下部，由于焦炭燃烧，焦炭由固态变为气态，形成煤气逸出炉外，矿石经过化学反应后变成铁水和炉渣而排放到炉外，由此推动炉料不断下降，固体废弃物也随着下降，到达高炉的炉身下部时温度超过了1000℃，炉腰区域温度到达1500℃，固体废弃物完成了裂解。热解过程可用通式表示为：
51.有机固体废弃物
→
气体(h2、ch4、co、co2) 有机液体 炭黑 炉渣(有机酸、芳烃、焦油)
→
h2、co、co2、c、炉渣。
52.裂解的产物具有还原性，参与矿石的还原反应，因此固体废弃物在缺氧或无氧的
环境下，由复杂的大分子裂解为简单的小分子，并且还具有还原性，替代少量昂贵的冶金焦炭，有利于降低入炉焦比，从而降低成本。高炉煤气成分中o2含量＜1％，认为是是缺氧或者近似地认为无氧环境。
53.当焚烧的温度高于570℃时，裂解产生的还原性气体co、h2参与了炉内还原反应，还原反应如下所示：
54.fe2o3 3co＝2fe 3co255.fe2o3 3h2＝2fe 3h2o
56.实施例2：
57.如图2所示，一种高炉处理有机固体废弃物的装置，实施如实施例1提供的高炉处理有机固体废弃物的方法，其包括：
58.回收机构1，用于将固体废弃物进行回收；
59.处理筛分机构2，用于将固体废弃物分成至少两种粒径≤100mm的小块废弃物或粉状小颗粒废弃物；
60.至少一个运输机构，用于将小块废弃物或粉状小颗粒废弃物转运至高炉内焚烧。
61.在本实施例中，回收机构1为铲车，铲车将固体废弃物运输至处理筛分机构2处。
62.在本实施例中，处理筛分机构2包括料斗和筛分机构，料斗作为输送系统中的辅助设备，起着衔接与协调铲车和处理筛分机构的作用，处理筛分机构将固体废弃物破碎成粒径≤100mm的小块或粉状小颗粒。
63.在本实施例中，运输机构有两个，分别为第一胶带输送机3和第二胶带输送机4，其中，第一胶带输送机3为带有称重模块的胶带输送机，优选地，称重模块为皮带秤，皮带秤对输送带上的散装物料进行连续称量的自动衡器。第二胶带输送机4为市售的胶带输送机，小块废弃物或粉状小颗粒废弃物。
64.本实施例的工作原理如下：
65.本实施例设置一个简易的上料分支系统，由回收机构1、处理筛分机构2、第一胶带输送机3和第二胶带输送机4，整粒后的固体废弃物通过处理筛分机构2运输至运输机构。
66.具体地，利用回收机构1装入处理筛分机构2筛分后，上至第一胶带输送机3上进行运输和称量，根据固体废弃物的资源数量，每批料0.2吨-0.3吨，加至第二胶带输送机4的输送料条上重叠，随着第二胶带输送机4的胶带运转，小块废弃物或粉状小颗粒废弃物和矿石一同进入高炉炉顶受料罐后，经布料器布入高炉内部，分布在炉喉径向靠近高炉炉墙的一侧。
67.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。