專利名稱：一種有機物兩級干燥與氣化一體化的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域，尤其涉及一種有機物的干燥及資源化利用方法，特別是利用有機物氣化所產(chǎn)生可熱氣體和過程熱量，通過不同的干燥過程實現(xiàn)對高濕有機物干燥的方法。
背景技術(shù)：
含水率為80%或者更高的高濕有機物如城市有機物的處理主要有厭氧消化法、干燥法、焚燒法幾種。厭氧消化法主要通過厭氧發(fā)酵過程產(chǎn)生甲烷氣體，實現(xiàn)了高濕有機物的能源化利用，但經(jīng)過厭氧過程后產(chǎn)生的有機物低泥含水率依然很高，難以后續(xù)處理。干燥法以降低有機物中的水分為主，通過干燥有機物的體積、重量大幅降低，單位質(zhì)量有機物熱值提高。有機物經(jīng)過干燥后，可以用于填埋，可以用于生產(chǎn)其他有用產(chǎn)品，也可以用于焚燒以回收能源，減少占地量等。干燥可實現(xiàn)高濕有機物的減容化、減量化和資源化。使有機物的性狀大大改善，但有機物干燥過程中要消耗大量的熱量用于將有機物中的水分蒸發(fā)掉，將消耗巨大的能量。有機物一般含有較高的熱值，干燥后的有機物可以作為低熱值燃料替代煤，減少對煤的消耗以節(jié)約資源。氣化方法處理有機物是一種有效減少有機物體積，回收有機物熱值的方法，可以大大減少有機物的體積，實現(xiàn)的資源化利用。有機物氣化過程中產(chǎn)生的高溫可燃?xì)夂涂扇細(xì)怏w中蘊含的熱值可以作為有機物干燥所需的熱量來源。氣化即可以節(jié)約能源，又實現(xiàn)了有機物的無害化和資源化。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)了專利申請?zhí)枮?00480(^8969. 4、名稱為“處理有機物的方法和裝置”的技術(shù)方案。該方案中提到了有機物的氣化熱解產(chǎn)氣直接進入氣體凈化工序，這種方式容易造成管路的堵塞并會產(chǎn)生大量的廢水，另外該方案中的氣化熱解產(chǎn)氣直接用于動力回收而非兩級干燥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對高濕有機物在干燥脫水過程中需要消耗大量的能量的問題，提供一種利用有機物自身蘊含的熱值通過氣化反應(yīng)為高濕有機物的干化過程提供能源。通過兩級干燥工藝，充分利用有機物氣化過程中的顯熱和氣化可燃?xì)怏w的熱量，實現(xiàn)對有機物干燥過程所需能量的供給。建立一套以有機物兩級干燥和有機物氣化設(shè)備為主體的基于能量平衡的有機物干燥氣化系統(tǒng)，達(dá)到有機物干燥低成本化、能量循環(huán)利用的目的。本發(fā)明提供的一種有機物兩級干燥與氣化一體化裝置包括氣化裝置、兩級干燥裝置、煤氣凈化裝置、儲氣裝置、燃?xì)忮仩t和空氣預(yù)熱裝置。氣化裝置上段出氣口經(jīng)旋風(fēng)分離裝置與一級干燥裝置入口連接；另外一級干燥裝置的物料出口與氣化裝置的物料進口連接；煤氣凈化裝置出口管道與儲氣裝置進口管道連接；儲氣裝置出口管道與燃?xì)忮仩t燃?xì)廨斔凸艿肋B接。高壓鼓風(fēng)機經(jīng)空氣預(yù)熱裝置后與氣化裝置空氣入口管道和燃?xì)忮仩t空氣入口管道連接。燃?xì)忮仩t水蒸汽管道與一級有機物干燥裝置連接。一級有機物干燥裝置的有機物出口端與另外一級有機物裝置的物料進口端連接。使用上述裝置的有機物兩級干燥與氣化一體化方法，包括有機物的兩級干燥過程、有機物氣化過程和熱量回收過程。在所述的有機物的兩級干燥過程中，一級利用有機物氣化過程中產(chǎn)生的高溫可燃?xì)庾鳛楦稍锝橘|(zhì)對有機物進行干燥，另外一級以飽和水蒸汽作為干燥介質(zhì)對有機物進行干燥。在一級有機物干燥中，對含水率為80%以上有機物進行干燥，使其含水率降至 60-65%,經(jīng)干燥后所產(chǎn)生的有機物進入另外一級有機物干燥過程。經(jīng)干燥后，有機物的含水率60-65%降至20-25%，然后作為固體燃料進入氣化裝置進行氣化反應(yīng)。在有機物氣化過程中，以經(jīng)過兩級干燥過程后最終產(chǎn)生的有機物作為氣化反應(yīng)燃料，氣化裝置類型為流化床、沸騰床、循環(huán)流化床及固定床均可。有機物氣化產(chǎn)生的 600-800°C的高溫可燃?xì)怏w經(jīng)高溫旋風(fēng)分離器后，氣體中所含有的焦油成分在二級干燥過程中被吸收90%以上。氣化裝置產(chǎn)生的灰渣用于制磚，氣化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w經(jīng)旋風(fēng)除塵器后進入多層有機物干燥設(shè)備，旋風(fēng)除塵器分離出來的灰渣也用于制磚。在所述的熱量回收過程中，一級有機物的干燥過程用于回收氣化產(chǎn)生的高溫可燃?xì)獾娘@熱，燃?xì)忮仩t以這些可燃?xì)怏w為燃料生產(chǎn)飽和水蒸汽作為干燥介質(zhì)，用于對有機物的干燥；一個高壓鼓風(fēng)機用于產(chǎn)生高壓冷空氣，高壓冷空氣通過空氣預(yù)熱裝置回收燃?xì)忮仩t燃燒產(chǎn)生的煙氣余熱，從而實現(xiàn)對空氣的預(yù)熱。預(yù)熱后的熱空氣用于氣化裝置的空氣供給和燃?xì)忮仩t的空氣供給。部分剩余的可燃?xì)怏w用于發(fā)電。本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案是所述的一級有機物干燥過程中，進口有機物含水率為80-85%，出口有機物含水率為60-65% ；在另外一級干燥過程中，進口有機物含水率為 60-65%，出口有機物含水率為20-25% ；氣化裝置氣化溫度為600-800°C，氣化裝置進料有機物含水率為20-30% ；燃?xì)忮仩t煙氣預(yù)熱回收過程中對空氣的預(yù)熱溫度為150-200°C。本發(fā)明具有以下明顯的優(yōu)點及突出效果(1)將有機物的兩級干燥與有機物氣化過程相結(jié)合，可充分利用有機物中蘊含的熱值，實現(xiàn)外來能源的零供給，甚至可以對外提供能源。(2)利用兩級干燥工藝，可以充分吸收氣化過程和燃?xì)忮仩t燃燒過程產(chǎn)生的顯熱，可以直接利用氣化產(chǎn)氣中的可燃組分的熱值生產(chǎn)水蒸汽。能量得到充分利用和節(jié)約，將有機物從固體廢物轉(zhuǎn)化為燃料，提升了有機物品位。(3)節(jié)約能源，整個系統(tǒng)不需要其他外來能源，系統(tǒng)可以向外輸出能源。(4)有效解決了氣化燃?xì)獾膬艋瘑栴}。本發(fā)明所述的兩級有機物干燥過程中的多層有機物干燥，可以大幅降低氣化燃?xì)庵兴慕褂统煞郑蔀橛袡C物氣化產(chǎn)氣中焦油含量高，難以解決的有效方法，而且工藝簡單，焦油去除率高。


圖1是本發(fā)明處理裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。圖2是本發(fā)明處理裝置的基本系統(tǒng)布置方框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明圖1所示是根據(jù)本發(fā)明用于實施有機物兩級干燥與氣化一體化方法的處理裝置的基本系統(tǒng)布置。如圖1所示，含水率為80%或更高的高濕有機物如污水處理廠產(chǎn)生的污泥被送入一級干燥裝置中進行干燥，干燥介質(zhì)為飽和水蒸汽，經(jīng)干燥后，有機物的含水率降為60-65%，然后這些有機物送入二級干燥裝置中進行干燥，干燥介質(zhì)為氣化裝置產(chǎn)生的高溫可燃?xì)?，?jīng)干燥后形成最終的干燥有機物，其含水率為20-25% ；以這種最終處理的有機物為固體燃料，在氣化裝置里進行氣化反應(yīng)，氣化產(chǎn)生的高溫可燃?xì)怏w進入高溫旋風(fēng)分離系統(tǒng)進行氣固分離。分離后的高溫可燃?xì)怏w作為干燥介質(zhì)進入二級有機物干燥裝置用于對有機物的二級干燥。在此過程中，可燃?xì)怏w中的焦油成分被有機物吸收大部。隨后可燃?xì)怏w進入凈化裝置，對可燃?xì)怏w進行凈化處理；凈化后的可燃?xì)怏w進入儲氣裝置進行存儲。從儲氣裝置排出的可燃?xì)怏w作為燃料進入燃?xì)忮仩t，燃?xì)忮仩t的空氣供給為熱空氣；燃?xì)忮仩t產(chǎn)生飽和水蒸汽，飽和水蒸汽作為干燥介質(zhì)進入一級干燥裝置中對含水率為80%或更高的高濕有機物進行干燥，燃?xì)忮仩t燃燒后產(chǎn)生的煙氣進入空氣預(yù)熱裝置，經(jīng)高壓鼓風(fēng)機產(chǎn)生的高壓冷空氣進入空氣預(yù)熱氣與煙氣進行換熱形成熱空氣，這些熱空氣一部分進入有機物氣化裝置為氣化過程提供熱空氣，另外一部分進入燃?xì)忮仩t，為燃?xì)忮仩t的燃燒提供熱空氣。圖2所示是根據(jù)本發(fā)明用于實施有機物兩級干燥與氣化一體化方法的處理裝置的基本系統(tǒng)布置。如圖2所示，含水率為80%或更高的高濕有機物如污水處理廠產(chǎn)生的污泥被送入一級干燥裝置中進行干燥，干燥介質(zhì)為氣化裝置產(chǎn)生的高溫可燃?xì)?，?jīng)干燥后，有機物的含水率降為60-65%，然后這些有機物送入二級干燥裝置中進行干燥，干燥介質(zhì)為飽和水蒸汽，經(jīng)干燥后形成最終的干燥有機物，其含水率為20-25% ；以這種最終處理的有機物為固體燃料，在氣化裝置里進行氣化反應(yīng)，氣化產(chǎn)生的高溫可燃?xì)怏w進入高溫旋風(fēng)分離系統(tǒng)進行氣固分離。分離后的高溫可燃?xì)怏w作為干燥介質(zhì)進入一級有機物干燥裝置用于對有機物進行一級干燥。在此過程中，可燃?xì)怏w中的焦油成分被有機物吸收大部。隨后可燃?xì)怏w進入凈化裝置，對可燃?xì)怏w進行凈化處理；凈化后的可燃?xì)怏w進入儲氣裝置進行存儲。 從儲氣裝置排出的可燃?xì)怏w作為燃料進入燃?xì)忮仩t，燃?xì)忮仩t的空氣供給為熱空氣；燃?xì)忮仩t產(chǎn)生飽和水蒸汽，飽和水蒸汽作為干燥介質(zhì)進入二級干燥裝置中對含水率為80%或更高的高濕有機物進行干燥，燃?xì)忮仩t燃燒后產(chǎn)生的煙氣進入空氣預(yù)熱裝置，經(jīng)高壓鼓風(fēng)機產(chǎn)生的高壓冷空氣進入空氣預(yù)熱氣與煙氣進行換熱形成熱空氣，這些熱空氣一部分進入有機物氣化裝置為氣化過程提供熱空氣，另外一部分進入燃?xì)忮仩t，為燃?xì)忮仩t的燃燒提供熱空氣。
權(quán)利要求
1.一種有機物兩級干燥與氣化一體化的裝置，其特征在下，該一體化裝置包括氣化裝置、兩級干燥裝置、煤氣凈化裝置、儲氣裝置、燃?xì)忮仩t和空氣預(yù)熱裝置；氣化裝置上段出氣口經(jīng)旋風(fēng)分離裝置與一級干燥裝置入口連接；另外一級干燥裝置的物料出口與氣化裝置的物料進口連接；煤氣凈化裝置出口管道與儲氣裝置進口管道連接；儲氣裝置出口管道與燃?xì)忮仩t燃?xì)廨斔凸艿肋B接；高壓鼓風(fēng)機經(jīng)空氣預(yù)熱裝置后與氣化裝置空氣入口管道和燃?xì)忮仩t空氣入口管道連接；燃?xì)忮仩t水蒸汽管道與一級有機物干燥裝置連接；一級有機物干燥裝置的有機物出口端與另外一級有機物裝置的物料進口端連接。
2.使用權(quán)利要求1所述裝置的有機物兩級干燥與氣化一體化方法，包括有機物的兩級干燥過程、有機物氣化過程和熱量回收過程；其特征在于如下步驟，含水率為80%或更高的高濕有機物被送入一級干燥裝置中進行干燥，干燥介質(zhì)為飽和水蒸汽，經(jīng)干燥后，有機物的含水率降為60-65 %，然后這些有機物送入二級干燥裝置中進行干燥，干燥介質(zhì)為氣化裝置產(chǎn)生的高溫可燃?xì)?，?jīng)干燥后形成最終的干燥有機物，其含水率為20-25% ；以這種最終處理的有機物為固體燃料，在氣化裝置里進行氣化反應(yīng)，氣化產(chǎn)生的高溫可燃?xì)怏w進入高溫旋風(fēng)分離系統(tǒng)進行氣固分離；分離后的高溫可燃?xì)怏w作為干燥介質(zhì)進入二級有機物干燥裝置用于對有機物的二級干燥；在此過程中，可燃?xì)怏w中的焦油成分被有機物吸收大部；隨后可燃?xì)怏w進入凈化裝置，對可燃?xì)怏w進行凈化處理；凈化后的可燃?xì)怏w進入儲氣裝置進行存儲；從儲氣裝置排出的可燃?xì)怏w作為燃料進入燃?xì)忮仩t， 燃?xì)忮仩t的空氣供給為熱空氣；燃?xì)忮仩t產(chǎn)生飽和水蒸汽，飽和水蒸汽作為干燥介質(zhì)進入一級干燥裝置中對含水率為80%或更高的高濕有機物進行干燥，燃?xì)忮仩t燃燒后產(chǎn)生的煙氣進入空氣預(yù)熱裝置，經(jīng)高壓鼓風(fēng)機產(chǎn)生的高壓冷空氣進入空氣預(yù)熱氣與煙氣進行換熱形成熱空氣，這些熱空氣一部分進入有機物氣化裝置為氣化過程提供熱空氣，另外一部分進入燃?xì)忮仩t，為燃?xì)忮仩t的燃燒提供熱空氣。
3.使用權(quán)利要求1所述裝置的有機物兩級干燥與氣化一體化方法，包括有機物的兩級干燥過程、有機物氣化過程和熱量回收過程；其特征在于如下步驟，含水率為80%或更高的高濕有機物被送入一級干燥裝置中進行干燥，干燥介質(zhì)為氣化裝置產(chǎn)生的高溫可燃?xì)?，?jīng)干燥后，有機物的含水率降為60-65%，然后這些有機物送入二級干燥裝置中進行干燥，干燥介質(zhì)為飽和水蒸汽，經(jīng)干燥后形成最終的干燥有機物，其含水率為20-25% ；以這種最終處理的有機物為固體燃料，在氣化裝置里進行氣化反應(yīng)，氣化產(chǎn)生的高溫可燃?xì)怏w進入高溫旋風(fēng)分離系統(tǒng)進行氣固分離；分離后的高溫可燃?xì)怏w作為干燥介質(zhì)進入一級有機物干燥裝置用于對有機物進行一級干燥；在此過程中，可燃?xì)怏w中的焦油成分被有機物吸收大部；隨后可燃?xì)怏w進入凈化裝置，對可燃?xì)怏w進行凈化處理 ’凈化后的可燃?xì)怏w進入儲氣裝置進行存儲；從儲氣裝置排出的可燃?xì)怏w作為燃料進入燃?xì)忮仩t，燃?xì)忮仩t的空氣供給為熱空氣；燃?xì)忮仩t產(chǎn)生飽和水蒸汽，飽和水蒸汽作為干燥介質(zhì)進入二級干燥裝置中對含水率為80%或更高的高濕有機物進行干燥，燃?xì)忮仩t燃燒后產(chǎn)生的煙氣進入空氣預(yù)熱裝置，經(jīng)高壓鼓風(fēng)機產(chǎn)生的高壓冷空氣進入空氣預(yù)熱氣與煙氣進行換熱形成熱空氣，這些熱空氣一部分進入有機物氣化裝置為氣化過程提供熱空氣，另外一部分進入燃?xì)忮仩t，為燃?xì)忮仩t的燃燒提供熱空氣。
全文摘要
一種有機物兩級干燥與氣化一體化的裝置及方法，包括氣化裝置，兩級干燥裝置，煤氣凈化裝置，儲氣裝置，燃?xì)忮仩t、空氣預(yù)熱裝置。在有機物的兩級干燥過程中，一級利用有機物氣化過程中產(chǎn)生的高溫可燃?xì)怏w作為干燥介質(zhì)對有機物進行干燥，另外一級利用飽和水蒸汽作為干燥介質(zhì)對有機物進行干燥。經(jīng)過兩級干燥后的有機物作為固體燃料進行氣化反應(yīng)。氣化產(chǎn)生的高溫可燃?xì)怏w的顯熱和可燃?xì)怏w的自身熱值作為兩級干燥所需的能量來源。本發(fā)明將有機物的兩級干燥與有機物氣化過程相結(jié)合，可充分利用有機物中蘊含的熱值，實現(xiàn)外來能源的零供給并且有效解決了氣化燃?xì)獾膬艋瘑栴}。
文檔編號C10J3/84GK102183135SQ201110062338
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者李愛民, 王偉云, 高寧博 申請人:大連理工大學(xué)