[发明专利]通过水热分解和资源再循环使废料变能源

说明书

发明领域

本发明涉及用于处理有机废料比如市政固体废料和污水污泥的能源有效方法及其装置。

发明背景

有机废料比如污泥、家畜排泄物、食品丢弃物和农业废料一般通过厌氧消化来处理以回收生物气体比如甲烷。厌氧消化是有用的，因为精炼的甲烷气体可用作能源，但问题是所需的长加工时间导致高成本和能效低。

目前大多数MSW (市政固体废料)通过焚化处理，由于填埋因其对环境的不良效应已受到限制。焚化能够回收热能，但过程需要昂贵的飞灰和底灰处理步骤。

最近，已开发出用水热分解来处理有机和固体废料的方法。但是，这种方法的问题在于所得固体燃料产物含有相当量的产氯毒性有机氯化合物比如二                                               英，当使用此类固体燃料时必须通过处理过程比如SCR (选择性催化还原)将其除去。由于这种原因，与常规焚化方法相比，该废料变能源系统在经济上不可行。而且，当用常规焚化方法燃烧时，通过水热分解方法获得的固体燃料产生粉尘和各种空气污染物，尽管粉尘问题可通过将固体燃料粒化而部分解决。

常规水热分解产物通过离心分离为固体燃料和废水，接着在污水处理厂中处理废水，但此类废水具有约40,000mg/L的BOD值和约50,000mg/L的CODcr，这在污水处理厂中可能得不到有效处理。

而且，大多数处理废气的常规方法使用一般用于除硫方法的干洗涤器，但在所述固体燃料燃烧期间产生的废气含有通过干洗涤器难以除去的污染物比如HCl、NOx。因此，需要湿洗涤器或与干洗涤器的组合。

发明概述

因此，本发明的目的是提供处理含有有机组分的废料的高能效集成方法，及其装置。

根据本发明一方面，提供处理废料的方法，其包含以下步骤：(a)使用170-250℃和18-25 bar蒸汽进行废料的水热分解反应；(b)使用重力、离心或施压将步骤(a)的产物分离为液体残留物和固体产物；(c)干燥在步骤(b)分离的固体产物以获得固体燃料；(d)燃烧在步骤(c)获得的固体燃料；(e)洗涤在步骤(d)产生的燃烧气体；(f)通过使用在步骤(d)产生的热，产生170-250℃和18-25 bar蒸汽供应至步骤(a)；和(g)纯化在步骤(b)分离的液体残留物，接着排出。

根据本发明另一方面，提供处理废料的装置，其包含：(a)用170-250℃和18-25 bar蒸汽将废料水热处理的反应器；(b)通过用重力、离心或施压将反应器(a)的产物分离为液体残留物和固体产物的分离器；(c)将分离器(b)中分离的固体产物干燥以获得固体燃料的干燥器；(d)使在干燥器(c)中获得的固体燃料燃烧的燃烧室；(e)洗涤在燃烧室(d)产生的燃烧气体的洗涤器；(f)通过使用在燃烧室(d)产生的热来产生170-250℃和18-25 bar蒸汽供应至反应器(a)的锅炉；和(g)纯化在分离器(b)中分离的液体，接着排出的纯化器。

通过水热分解和资源再循环的集成系统来处理废料的本发明方法和装置，表现高能效，同时表现对燃烧期间产生的污染物的高清除率。本发明可用于处理包含市政固体废料、污水或废水污泥、家畜排泄物、食品丢弃物和农业废料的废料。

附图简述

当结合附图，从本发明的下列描述，本发明的上述及其它目的和特征将变得显而易见，附图各自显示：

图1：显示本发明废料处理方法的一个实施例的框图；和

图2：显示本发明废料处理方法的另一个实施例的框图。

发明详述

在本发明中，本文使用的术语“废料”包含有机废料，比如含有有机组分的市政固体废料、污水或废水污泥、家畜排泄物、食品丢弃物、农业废料及其混合物。

在下文中，通过下列实施例详细描述本发明的方法，但提供实施例只用于说明，本发明不受其限制。

水热分解反应

将含有有机组分的废料通过入口供应至反应器(压力容器)中。

然后，将170-250℃和18-25 bar蒸汽供应至反应器中，同时经旋转叶片机械搅拌。该蒸汽从锅炉产生。在反应器中达到170-250℃后，通过供应蒸汽使这种条件保持20-90分钟。水热分解反应的条件更优选是190-215℃和19-22 bar。