[发明专利]一种多源固废协同热处理装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于生产土壤修复剂和燃气的多源固废协同热处理装置及方法。所述装置包括多源固废储存单元，热解反应器，气化反应器，生物半焦储存单元，多孔矸渣储存单元，冷凝净化单元，木醋液储存单元、燃烧单元、添加剂储存单元和土壤修复剂单元。所述方法包括将多源固废输入热解气化反应器进行热解和气化反应，得到燃气、生物半焦、气化矸渣和木醋液，并进一步复配获得土壤修复剂。本发明通过热解与气化反应器的选择性耦合，实现了多源固废的分类和分级热转化，提高了处理装置及方法的原料适用性和半焦产品质量，降低了燃气中的焦油含量，减少了处理过程的废水和残渣等污染物排放，有利于降低化石能源消耗和碳排放。

技术领域

本发明属于能源和环保技术领域，具体而言，涉及一种固体废弃物处理装置及方法，更具体为一种用于生产土壤修复剂和燃气的多源固废协同热处理装置及方法。

背景技术

固体废弃物处理是我国可持续发展面临的严峻挑战之一。我国是传统的人口、农业和产煤大国，伴随着工农业生产和生活过程，产生了大量的生物质、煤矸石和城市生活垃圾等固体废弃物。据不完全统计，我国年可利用生物质资源约折合4.6亿吨标煤，年城市生活垃圾清运量约2.35亿吨，煤矸石堆积量已超过50亿吨。固体废弃物的大量排放和堆积，不仅对土壤、水体等环境造成了严重危害，也是资源的极大浪费。加强固体废弃物的无害化、减量化和资源化处理成为我国生态环境领域亟待解决的难题之一。此外，由于农牧业等生产活动的快速发展，我国土壤质量日趋下降。尤其是西部地区土壤盐渍化和荒漠化问题较为严重。加快盐碱地等土壤的生态修复对保护环境，维护我国耕地和粮食安全，推动社会可持续发展意义重大。

热解气化技术是实现固体废弃物无害化、减量化和资源化最有效的热处理方式之一。它不仅可将固体废弃物资源转化为燃气及后续冷、热能源，处理后剩余的固体和液体产品还可作为土壤修复剂和肥料，具有较高的综合利用效益。2017年我国农业部重点推介的“秸-炭-肥”还田改土模式，正是通过秸秆热解气化技术，将秸秆转化为生物炭和木醋液，然后作为肥料用于改良土壤和促进作物生长，实现了秸秆在农业生产中的循环利用。专利CN104804775B提出了一种生活垃圾热解气化生产可燃气的方法和系统，通过蓄热式旋转床热解和流化床气化，实现了生活垃圾的高效低污染处理和资源再利用。专利CN103205278B提出了一种热循环连续煤矸石热解气化综合装置，通过高温热解和水煤气反应生产煤气，并为煤矸石热解气化过程提供热量，实现了煤矸石的低能耗处理。

现有的固体废弃物热解气化装置和工艺一般只能处理单一的固体废弃物，少数能同时处理多种固体废弃物的装置和工艺，也仅仅是简单将所有原料混合后同时送入炉内，未考虑原料特性的差异，导致不同固废间的转化程度存在较大差异，半焦或生物炭产品质量参差不齐，燃气中焦油含量过高等问题，给其后续利用带来困难。因此，迫切需求一种更加高效且易于实现的多源固体废弃物协同处理装置和工艺，来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明针对不同固体废弃物的特性，通过装置和方法创新，实现多源固体废弃物的分类和分级热转化，用于生产高质量的土壤修复剂和清洁燃气，以解决目前固体废弃物协同处理难度大，产品质量差等问题，为固体废弃物无害化、减量化和资源化再利用以及土壤生态修复和节能减排提供技术支持。

本发明采用的技术方案概述如下：多源固体废弃物经分类后，生物质和有机城市生活垃圾进入热解反应器，煤矸石和无机城市生活垃圾进入气化反应器。热解反应器产生的固体生物半焦直接作为产品输出，液体和气体产物进入气化反应器，与煤矸石和无机城市生活垃圾进行共气化反应，获得粗燃气和多孔钝化矸渣。粗燃气分离出木醋液后变为清洁燃气，一部分通过燃烧为热解反应器提供热源，另一部分作为产品对外输出，用于发电或供热等。生物半焦、多孔矸渣和木醋液则根据土壤特性，按不同比例与添加剂进行复配，得到具有不同功能的土壤修复剂，用于盐碱地等土壤的生态修复。