一种危废处置系统及方法与流程

本发明涉及危废处理，尤其涉及一种危废处置系统及方法，具体涉及一种水煤浆协同处置有机危废的系统及方法。

背景技术：

1、随着工业技术的快速发展，固体废物的产生量在不断增长。工业固体废物大约以7％的速率在增长，2017年，固废产生量达到38.42亿吨，占世界固废产生量的1/3以上。固体废物的大量产生和不安全处置对空气、土壤及水体造成污染，严重损害了人体健康。当前对于固体废物的处理主要以焚烧、填埋、堆肥处理为主。危废焚烧处理后产生的飞灰和废渣仍然是危险废物，需要进一步填埋，上述危废处理方式会产生二次污染，且造成土地资源的浪费。危险废物的无害化处置的重要性日益凸显，随着愈加严格的污染物排放标准出台，传统的危废处理技术难以满足当前的要求，2019～2021连续三年，固废的资源化利用被列为国家科技重大专项的第一项，足以凸显固废处置的重要价值和社会价值。因此，亟需发展新的固废处理和资源化利用技术。

2、固体废弃物中，由生物制药、化工等行业的有机废料、工业废水处理后产生的工业污泥、医疗垃圾(包括医疗废弃物、医药废物、废药物等)、农药废物、污泥等形成的有机废弃物是固废中危害性很大的一类，一般列为危险废弃物(危废)。有机危废占总危废量的一半左右，2020年有机危废的产量接近五千万吨。有机危废易溶解于土壤和水中，极易造成污染；有机危废也容易挥发而造成空气污染；此外，有机危废存放时容易发生腐烂等各种生化反应，难以保存。

3、有机危废属于较难处理的一类废弃物，填埋和堆肥由于会直接造成污染而被严格禁止?；刈し偕蘸退嘁ばχ檬堑鼻坝谢７系闹饕矸椒?。由于生物有机废料大多呈固液两态，处理过程中会产生一系列问题，如：焚烧过程中结焦严重，清理炉体困难，清理费用高；焚烧过程中产生大量的有毒气体，尾气处理费用很高；焚烧不彻底，炉渣形成新的危废等。公开号为cn?111692593a的中国发明专利申请提供了一种水泥窑协同处置有机危废方法，该方法能够将液体和固体有机危废分开处置以提高燃烧效率，在液体有机危废中添加异油酸甘油基硅烷稳定剂以防止有机危废中溶解的固体物质析出而堵塞雾化喷嘴。该方法的缺陷在于：需要对固体有机危废和液体有机危废分开处理，各自处置后进行气固分离，产生的气体会被排至环境中，排出的气体仍然可能携带灰分，而固体则进入回转窑内经过高温停留20min烧制成水泥熟料，集中燃烧后可能会在炉壁上出现结皮现象，该制备过程非常繁琐，实用性不强，也不能达到彻底清洁的目的。公开号为cn?113847604a的中国发明专利申请提供了水泥窑协同处置固废危废的系统，该系统中，固废危废经过预处理系统的预煅烧后，由潮湿变干燥，失去水分的固废危废会失去粘性而使得固废危废变得易燃烧和易分散，解决了固废危废在分解炉中产生后燃烧或集中燃烧导致的高温结皮问题，同时该系统将分解炉中的气体净化之后再排放，避免有害物质影响环境的情况。但是，该系统只能针对固废进行处理，不适用于废液、半固体等危废，同时，其不能解决燃烧过程中产生的飞灰和废渣对环境的二次污染问题。

4、水煤浆气化是煤化工领域的一项基础技术，在煤化工领域得到了广泛应用。相比于其他煤气化技术，水煤浆具有污染小、效率高的优点。公开号为cn116135952a的中国发明专利申请提供了煤气化协同处理危废系统及方法，该煤气化协同处理危废系统将粉煤和灰渣混合物、氧气和飞灰混合物以及有机废液和粉煤混合物在进料嘴内充分混合后送入气化炉内进行反应，利用煤气化形成的高温还原性气氛，在气化炉内经高温气化熔融形成熔融玻璃液和合成气，从而将危废中含有的二噁英等毒性分解消除，铅等重金属则可以封存在熔融玻璃液内，且合成气和熔融玻璃液可资源化再利用，不但避免了二次污染，还提高了产品附加值，但是其不能解决热浆料溶解分散在液体中冷却后再次凝固而留下残渣以及储存过程中产生的沉淀分离的问题。

5、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

1、当前的有机危废与水煤浆协同气化工艺在实践和推广中遇到的问题包括：有机危废大多呈半固粘稠状，直接加在球磨机或棒磨机等制浆设备中，废料粘团很难打开，更难以均匀分布，后续的煤气化反应无法顺利进行；利用水或废液溶化分解危废物料，再与原料煤一起制浆的方式会受到有机物溶解能力的限制，制浆浆料中固废的含量处于5％以下，危废处理能力受到很大影响。现在煤化工企业接收的废料一般都是桶装和罐装，由于物料的粘度特性，危废物料一般都是凝固沥青状固结在桶中，难以取出。现在的工厂实践是靠人工割桶手工强制取料，劳动强度大，效率低，工作环境恶劣，严重影响工人的健康。料筒残留很多，铁桶和塑料桶成为新的危废。将危废处理置于原煤化工生产过程中，会改变原煤化工生产环境，增加安全与环保隐患，加之制浆生产工艺的改变增加了整体技术改造的成本和项目运营成本，整体经济效益大大降低，给有机危废资源化利用带来阻碍。

2、现有技术已经出现通过将固液混合有机危废进行破碎来提高固液混合有机危废的制浆效果的技术方案。例如，公开号为cn?111167329a的专利文献公开了一种固液混合有机危废的制浆方法，包括将固液混合有机危废进行加热搅拌处理，加入相应的物料调节固液混合有机危废的热值并调节固液混合有机危废的固液比例，达到高温气化技术中气化进料的热值标准，将固液混合有机危废进行破碎，使固液混合有机危废中的固相粒径变小，破碎之后，将固液混合有机危废进行研磨，使固液混合有机危废中的固相粒径更小且均匀。该制浆方法为固液混合有机危废的高温气化处理提供先决条件，实现了固液混合有机危废的减量化、无害化和资源化处理。然而，该技术方案中为了确保破碎之后的固液混合有机危废能够满足高温气化处理的均匀性与流动性要求，需要再次经过研磨步骤使其固相粒径更小更均匀，此时的固液混合有机危废处理方式将显著增加系统的能耗负担，这对于整体的经济效益来说是极为不利的。进一步地，该技术方案并不涉及将处理后的固液混合有机危废与原料煤进行混合而制成用于转化合成气和炉渣的浆料的过程，由此无法克服固液混合有机危废的加入对水煤浆的分散性和流动性所产生的影响。

3、针对现有技术之不足，本发明提供了一种危废处置系统，包括：

4、用于将不同类型的危废按照热值比例和/或固液比例送入第一处理单元的进料单元，第一处理单元接收来自进料单元的危废以对危废进行粉碎混合均质，进而得到第一浆料，

5、用于将混合均质的第一浆料和原料煤制成第二浆料的第二处理单元，

6、用于接收第二浆料，并在第一温度范围和第一氧气压力范围的条件下，将第二浆料转化为合成气和炉渣的第三处理单元，

7、其中，第一处理单元利用均质处理组件以对第一浆料再次进行混合均质以保证储存于第二机构的第一浆料的整体均匀性。

8、与上述现有技术相比，本发明能够将不同类型的危废进行粉碎混合得到能够与原料煤进行混合均质的第一浆料，同时第一处理单元能够利用均质处理组件对第一浆料进行二次混合均质?；谏鲜銮鸺际跆卣?，本发明要解决的问题可以包括：如何将不同类型的危废处理为能够直接与原料煤进行结合的煤气化反应转化浆料，同时避免有机危废在处置过程中产生凝固或残留。具体地，本技术方案的有益效果：当前处理的危废的成分通常比较复杂，既包含固体危废、半固体危废，也包括废水、废有机溶剂等废液，当利用水煤浆协同气化工艺处置危废时，通?；嵊捎谖７戏稚⒉痪然虿荒芪榷ù嬖谟诮现卸沟煤笮拿浩从ξ薹ㄋ忱?。将不同相的危废混合在一起时，现有技术通常不能确保组分的分布均匀性，因而不能形成相容体系。针对该问题，现有技术提供了将液态的有机危废和固态的有机危废分开处置的方法，但是存在固态的有机危废遇冷再凝固的问题，凝固的有机危废的粘度增加，不容易从容器中脱离而导致有机危废残留在容器中。

9、本技术将不同类型的危废(包括固体危废、半固体危废以及废液)混合后同时进行混合均质，利用剪切力来分散和剪切危废物料，通过该作用力，物料的表面积增大，从而使得物质之间的接触面积增大，加快溶解速率，外部作用力通过破坏危废物料的团聚和积聚而使得危废更容易混合均匀，因而提高了浆料的稳定性、扩散性以及可溶性，进一步地，该方法改善了浆料的流动性。在保证了浆料的稳定性、扩散性、可溶性以及流动性的基础上，本技术的技术方案能够解决危废遇冷后重新凝固而导致的下料难的问题。

10、另一方面，当固体废料、半固体废料和废液物料经过粉碎混合均质机制成均匀的浆料后流入第二机构中进行储存时，第一浆料可能会出现沉淀分离的现象，当第二机构内的第一浆料被输送至第二处理单元时，由于沉淀分离，输送进入第二处理单元的第一浆料稳定性和均匀性下降，在与原料煤共磨制浆时会影响制成的第二浆料的均匀性和稳定性。由于第一浆料发生沉淀分离时，第二机构内不同分层的浆料含有的物质的比例发生了变化，当按照理论的第一浆料与原料煤的比例制备第二浆料(水煤浆)时，实际上的第一浆料的成分发生了改变，因而导致制备的第二浆料的分散性和流动性受到影响。在水煤浆气化工艺中，危废的加入本身会影响水煤浆的分散性和流动性，也会降低煤浆的浓度，在危废制备的第一浆料的稳定性和均匀性降低的条件下，后续制备的第二浆料的分散性和流动性同样会受到影响。

11、此外，第二机构会接收不同批次的第一浆料，为保证不同批次的第一浆料在第二机构内保持其均匀性和稳定性，本技术方案设置了均质处理组件，同时，均质处理组件作为第一处理单元和第二处理单元的连通部分，能够保证第二处理单元接收的第一浆料始终保持均匀和稳定，因而制备的第二浆料能够在第三处理单元(气化炉)中被高效转化，而第三处理单元也不会由于危废再凝固、粘度增加等问题被堵塞，本技术方案保证了第三处理单元能够持续正常运行。

12、本技术的技术方案能够实现危废处理、资源化利用和原煤化工生产的无缝连接。第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元能够独立于原煤化工外运行，建立在煤化工厂区外或在厂区空地建立独立的环保厂区，避免了危废处理对原煤化工生产环境和生产过程的影响。本系统的一大优势是占地小，和现有企业采用的球磨机制浆相比，新的制浆系统可节省80％的占地面积，可有效解决危废预处理系统挤占煤化工生产空间的问题。该技术方案解决了现有煤化工企业协同处置危废中遇到的难题，为企业带来直接的巨大经济效益。

13、根据一种优选实施方式，第一浆料和原料煤制成的第二浆料为水煤浆。

14、根据一种优选实施方式，第一处理单元包括用于对危废进行粉碎混合均质的第一机构和用于储存来自第一机构的第一浆料的第二机构，第二机构设置有均质处理组件以对第一浆料再次进行混合均质。

15、现有技术已经出现将危险废物与煤结合制备原料气的技术方案。例如，公开号为cn214654698u的专利文献公开了涉及一种水煤浆协同处置危险废物煤气发生系统，该技术方案将危险废物按照一定配比后，经过粉碎，通过危险废物喷嘴在高温燃烧后，生成有效的原料气，由此不仅可以利用煤和水制有效的原料气，还可以消化化工企业生产过程造成的危险废物，经燃烧后产物不仅转变成所需要的化工原料气，经过配比同体积危废产生的有效合成气高于原料煤，可节省原料煤。然而，该技术方案将粉碎并配比之后的危险废物直接进行燃烧得到原料气，一方面显著降低了危险废物的利用效率，无法与原料煤混合制得转化效率更高的浆料；另一方面，该技术方案也无法解决粉碎后的危废存在的凝固问题与均匀性问题。与上述现有技术相比，本发明能够将制备得到的第一浆料和原料煤进行混合以制得第二浆料，并且通过第一处理单元中的不同机构对危废进行两次不同的粉碎混合均质过程?；谏鲜銮鸺际跆卣?，本发明要解决的问题可以包括：如何提高危废粉碎混合的均匀性，同时防止所制备的浆料在储存过程中发生沉淀分离。具体地，本技术方案的有益效果：利用均质处理组件将第一处理单元与第二处理单元结合，解决了现有技术中罐内搅拌混合不均以及储存第一浆料过程中出现的沉淀分离的难题。均质处理组件对储存在第二机构内的第一浆料进一步混合均质，并将均质后的第一浆料泵回第二机构的顶部，以保持第二机构的第一浆料的整体均匀性。另一方面，第二机构接收并储存不同批次的第一浆料，设置均质处理组件可防止第一浆料发生沉淀分离，保证不同批次的第一浆料整体均匀。

16、根据一种优选实施方式，第一机构在高速多维紊流的多相流作用下使得不同类型的危废的粉碎溶解和混合均质。优选地，第一机构中的多相流体的机内运动为三维运动。

17、本技术方案的有益效果：在水煤浆掺烧有机废料的实践中，如何将危废物料均匀分散于水煤浆中一直是一个技术难题，一方面，很多化工生产形成的危废物料粘稠度很高，难以分散打开；另一方面，很多有机危废物料包含细胞水(内水)，在气化反应中形成障碍，影响了工艺稳定性，这是阻止危废处理比例的一个主要因素。本技术方案的高速多维紊流的多相作用集剪切破碎功能、混合均质功能和碾磨粉碎功能为一体，将多相流体的机内运动由二维变成三维，切割破碎均质搅拌同步进行，实现了连续化生产，大大提高了工作效率，减少了设备体积与处理系统的占地面积。

18、此外，多维高速剪切功能可充分破碎危废物料的生物细胞壁或网格结构，析出内水，提高危废物料的处理比例。实践证明，经过第一机构(均质粉碎机)处理生成的第一浆料，固废比例由原来的5％提高到50％，制成的水煤浆仍具有稳定的工艺性能。

19、根据一种优选实施方式，均质处理组件利用剪切均质功能将第一浆料中残留的团块危废和/或沉淀再结晶的危废二次粉碎混合均质。

20、本技术方案的有益效果：当危废物料经过第一机构的粉碎混合均质后，不可避免地会残留团块危废和沉淀再结晶的危废，这些残留的危废会影响浆料的均匀性和稳定性。本技术通过在储存第一浆料的第二机构中设置均质处理组件来不断重复剪切和翻转第一浆料，以使得第一浆料的组织结构和性能得到改善。剪切使得残留的团块危废和/或沉淀再结晶的危废被剪为小块物料而消除物料的内部应力，进而变得更加均匀和稳定。保持均匀和稳定能够保证第一浆料和原料煤制成的第二浆料的分散性和稳定性，因而能够有效提升水煤浆协同处置有机危废的效果。

21、根据一种优选实施方式，第一浆料和原料煤的比例能够为任意比例，其极限情况是原料煤的比例为零，当热值达到气化要求时，第一浆料可以直接作为气化用的第二浆料。

22、本技术方案的有益效果：当前的水煤浆协同气化工艺中，由于危废的加入会降低水煤浆的分散性和流动性，同时还会降低煤浆的浓度，而提高危废的掺比会导致水煤浆流动性、稳定性以及燃烧性能变差，处理效果被严重制约，因此在设置第一浆料和原料煤的比例时，通常将危废在水煤浆中的掺比设置得较低，现实应用中基本在5％以下。本技术方案中，第一浆料和原料煤的比例为50％时，可以稳定进行气化反应，极限情况第一浆料的比例可以达到100％，因此危废处置的能力得到极大提高。

23、根据一种优选实施方式，不同类型的危废包括固体危废、半固体危废以及废液。

24、本技术效果的有益效果：由于危废混合不均匀会影响水煤浆的粘度，粘度会直接影响流动阻力或流动度，现有技术通?；峤７现械墓桃合喾挚χ?，而本技术方案反其道而行，将不同相的危废混合在一起进行处理，废液转化为溶剂，得到混合均质的第一浆料，使得第一浆料具有良好的分散性，即使遇冷也不会重新凝固，很好地解决了容器盛装精馏残渣下料时的残留问题。

25、根据一种优选实施方式，固体危废、半固体危废和废液的热值比例能够为原水煤浆的热值，或与原料煤制成第二浆料时，热值保持不变。

26、根据一种优选实施方式，固体危废、半固体危废和废液的固液比例能够为任意比例，由实际生产中要处理的危废量确定。

27、根据一种优选实施方式，进料单元以蒸汽加热的方式融化危废，也可采用微波等其它加热方式。

28、本技术方案的有益效果：本技术方案尤其适用于解决桶装精馏残渣下料难的问题。在将危废从容器中排出的过程中，危废遇冷后会重新凝固，粘性较大，因而会残留在容器中，增加了危废处理难度。本技术方案利用粘性结晶危废遇热融化和粘度降低的特点，将融化的危废(包括废液)同时注入第一处理单元，在第一处理单元的剪切搅拌混合作用下，热的固体危废和半固体危废很好地分散于废液中，形成第一浆料，冷却后，第一浆料不会凝固，因而能够解决桶装精馏残渣下料过程中遇到的重新凝固的问题。

29、根据一种优选实施方式，危废处置系统还包括泵送单元，泵送单元用于转运危废处置系统中的浆料。优选地，泵送单元能够将第一浆料泵入第二处理单元中。具体地，泵送单元能够为浆料输送泵。

30、根据一种优选实施方式，合成气主要包括一氧化碳、氢气等气体。

31、根据一种优选实施方式，第一温度范围能够设置为1300～1400℃。

32、根据一种优选实施方式，第一氧气压力范围能够设置为5～10mpa。

33、根据一种优选实施方式，第二处理单元能够设置为水煤浆制浆机。优选地，第二处理单元能够设置为棒磨机。

34、根据一种优选实施方式，第一机构能够为粉碎混合均质机。具体地，第一机构能够为新型旋齿粉碎制浆机。

35、根据一种优选实施方式，第二机构能够为储料罐。

36、根据一种优选实施方式，均质处理组件能够为外循环混合均质泵。具体地，均质处理组件能够为碾磨均质泵。

37、根据一种优选实施方式，进料单元能够由料斗和螺旋进料机组成。

38、优选地，废液包括废水和废有机溶剂。

39、根据一种优选实施方式，第一浆料为固体危废、半固体危废和废液经过均质处理组件的粉碎混合均质处理后的均匀的浆料。

40、根据一种优选实施方式，第三处理单元能够设置为水煤浆气化炉。

41、本发明另一方面还提供一种危废处置方法，包括以下步骤：

42、将不同类型的危废按照热值比例和/或固液比例进行粉碎混合均质，得到第一浆料；

43、将混合均质的第一浆料和原料煤制成第二浆料；

44、在第一温度范围和第一氧气压力范围的条件下，将第二浆料转化为合成气和炉渣，其中，

45、第一浆料再次进行混合均质以保证储存的第一浆料的整体均匀性。

46、根据一种优选实施方式，第一浆料再次进行混合均质为利用剪切均质功能将第一浆料中残留的团块危废和/或沉淀再结晶的危废二次粉碎混合均质。

47、本发明将危废和原料煤混合以制备水煤浆，再利用水煤浆气化炉进行协同处置，进而将危废中的碳、氢元素转化为有用的一氧化碳和氢气等资源，而危废中的有害物质被分解或固化，实现了危废处置的彻底的清洁化和资源利用最大化。现有技术中，危废占水煤浆总质量的1％～6％，而本技术的危废能够在水煤浆总质量中占50～100％，在提高危废掺比的情况下，水煤浆的分散稳定性仍然能够得到保证，因此显著提高了危废处理效率。