一种垃圾处理耦合还原炼铁的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种垃圾处理耦合还原炼铁的系统及方法。该系统包括：蓄热式旋转床，具有原料入口、燃料气入口、烟气出口、热解水出口、热解油气混合物出口、热解炭出口；油气分离装置，具有热解油气混合物入口、焦油出口、热解气出口，热解油气混合物入口与蓄热式旋转床的热解油气混合物出口相连；净化装置，具有热解气入口、净化热解气出口，热解气入口与油气分离装置的热解气出口相连；变压吸附装置，具有净化热解气入口、氢气出口和燃料气出口，净化热解气入口与净化装置的净化热解气出口相连；气基竖炉，具有氢气入口、铁矿石入口、海绵铁出口、烟气出口，氢气入口与变压吸附装置的氢气出口相连。本发明专利技术解决了垃圾处理困难及还原炼铁高能耗等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体废弃物资源化处理领域，具体涉及一种垃圾处理耦合还原炼铁的系统及方法。
技术介绍
垃圾处理问题目前已经成为我国继能源危机、水污染治理、工业废物处理后所面临的又一项严峻的环境问题。垃圾热解处理是目前公认的相对于垃圾焚烧更好的处理方式，不仅能够清洁实现垃圾的减量化处理，环境友好性强，而且可获得价值更高的油、气和固体炭，从原理上避免了二噁英的生成，同时大部分的重金属在热解过程中融入灰渣，减少了排放量。气基竖炉技术是利用氢气等还原性气体与铁矿石进行反应，生成海绵铁产品的过程。现有技术中，一些垃圾热解工艺获得的热解气热值较低，难以作为产品出售，经济性差。一些气基竖炉还原炼铁工艺所用的还原性气体主要来自煤炭气化，而煤气化耗水量大，污染严重，在应用中受到很多制约。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对垃圾热解工艺中能耗较大、热解气热值低、热解产品难以有效利用等问题，以及还原炼铁工艺中污染物排放量大、能耗高、成本高、还原剂难以解决等问题，提供一种清洁、高效的垃圾处理耦合还原炼铁的工艺。本专利技术首先提供了一种垃圾处理耦合还原炼铁的系统，所述系统包括：蓄热式旋转床，具有原料入口、燃料气入口、烟气出口、热解水出口、热解油气混合物出口、热解炭出口；油气分离装置，具有热解油气混合物入口、焦油出口、热解气出口，所述热解油气混合物入口与所述蓄热式旋转床的热解油气混合物出口相连；净化装置，具有热解气入口、净化热解气出口，所述热解气入口与所述油气分离装置的热解气出口相连；变压吸附装置，具有净化热解气入口、氢气出口和燃料气出口，所述净化热解气入口与所述净化装置的净化热解气出口相连；气基竖炉，具有氢气入口、铁矿石入口、海绵铁出口、烟气出口，所述氢气入口与所述变压吸附装置的氢气出口相连。在本专利技术的一些实施例中，所述变压吸附装置的燃料气出口与所述蓄热式旋转床的燃料气入口相连。在本专利技术的一些实施例中，所述系统还包括熄焦装置，所述熄焦装置具有热解炭入口、灰渣出口、熄焦水入口，所述热解炭入口与所述蓄热式旋转床的热解炭出口相连。在本专利技术的一些实施例中，所述蓄热式旋转床包括干燥区和热解区；所述热解水出口布置于所述干燥区末端的侧壁，所述热解油气混合物出口布置于所述热解区末端的顶部。此外，本专利技术还提供了一种利用上述系统处理垃圾及还原铁的方法，所述方法包括如下步骤：准备垃圾；将所述垃圾送入所述蓄热式旋转床内进行热解，制得热解油气混合物；将所述热解油气混合物依次送入所述油气分离装置和所述净化装置，制得干净的热解气；将所述热解气送入所述变压吸附装置进行分离，得到氢气和燃料气；将所述氢气送入所述气基竖炉，用以还原铁矿石。在本专利技术的一些实施例中，将所述热解气分离得到的燃料气作为燃料送入所述蓄热式旋转床热解所述垃圾。在本专利技术的一些实施例中，所述铁矿石为含铁量≤30％的低品位铁矿石。在本专利技术的一些实施例中，所述垃圾的平均粒径≤100mm。在本专利技术的一些实施例中，在0.5MPa-2.5MPa的压力下对所述热解气进行分离，制备氢气和燃料气。在本专利技术的一些实施例中，在700℃-1000℃的温度下热解所述垃圾。本专利技术采用采用蓄热式旋转床对垃圾进行热解，将热解气进行变压吸附分离出还原性气体氢气及甲烷等燃料气，并将氢气用以还原铁矿石，整个工艺成本低、无二噁英产生，环保效益好，获得的海绵铁品质高，解决了垃圾处理困难及还原炼铁高能耗等问题。此外，本专利技术工艺简单、产品经济效益好，易于实现工业化和规模化。附图说明图1为本专利技术实施例中的一种垃圾处理耦合还原炼铁的系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中的一种利用上述系统热解垃圾及还原铁的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。参见图1，本专利技术提供的垃圾处理耦合还原炼铁的系统包括：分选装置1、破碎装置2、蓄热式旋转床3、油气分离装置4、净化装置5、变压吸附装置6、气基竖炉7、熄焦装置8。分选装置1包括磁选、筛分等设备，以便分选出垃圾中的金属、渣土等无机物。分选装置1和破碎装置2是垃圾的预处理装置，可根据垃圾原料的具体性质，选择是否在系统中布置。蓄热式旋转床3具有原料入口、燃料气入口、烟气出口、热解水出口、热解油气混合物出口、热解炭出口。蓄热式旋转床3的原料入口与破碎装置2的出料口相连。蓄热式旋转床3用于对垃圾进行热解处理，制备热解油气和热解炭。蓄热式旋转床3包括干燥区和热解区。热解水出口布置于干燥区末端的侧壁，以便在热解水刚产生时就进行收集，降低系统能耗；热解油气混合物出口布置于热解区末端的顶部，以便得到高品质的热解油气；热解炭出口布置于热解区末端的底部，以便出料。油气分离装置4具有热解油气混合物入口、焦油出口、热解气出口，热解油气混合物入口与蓄热式旋转床3的热解油气混合物出口相连。油气分离装置4用于分离热解油和热解气。净化装置5具有热解气入口、净化热解气出口，热解气入口与油气分离装置4的热解气出口相连。净化装置5用于除去热解气中的杂质，以获得较为干净的热解气，提高产品的经济效益。变压吸附装置6具有净化热解气入口、氢气出口和燃料气出口，净化热解气入口与净化装置5的净化热解气出口相连。变压吸附装置6用于分离热解气，制备氢气和燃料气。变压吸附装置6分离出来的燃料气的热值较高，图1所示的系统中，变压吸附装置6的燃料气出口与蓄热式旋转床3的燃料气入口相连，分离出的燃料气直接送入了蓄热式旋转床3，用以热解垃圾。这样布置有利于降低系统的运行成本。当然，燃料气也可收集储存，外卖或另作他用。气基竖炉7具有氢气入口、铁矿石入口、海绵铁出口、烟气出口，氢气入口与变压吸附装置6的氢气出口相连。气基竖炉7为铁矿石的反应装置，用氢气还原铁矿石以炼铁。熄焦装置8具有热解炭入口、灰渣出口、熄焦水入口，热解炭入口与蓄热式旋转床3的热解炭出口相连。熄焦装置8用于冷却热解炭，当然，热解炭也可采用其他方式进行处理。图2为本专利技术实施例中的一种处理垃圾及还原铁的工艺流程图，包括如下步骤：准备垃圾；将垃圾送入蓄热式旋转床3内进行热解，制得热解油气混合物；将热解油气混合物依次送入油气分离装置4和净化装置5，制得干净的热解气；将热解气送入变压吸附装置6进行分离，得到氢气和燃料气；将氢气送入气基竖炉7，用以还原铁矿石。本专利技术制得的热解气和焦油热值较高。其中，焦油可以作为锅炉燃料油使用，热解气可作为蓄热式旋转床3的燃料使用，能降低系统的运行成本。气基竖炉直接还原炼铁工艺还原速度快、产品质量稳定、自动化程度高、单机产能大。铁矿石的含铁量越少，越难还原炼铁。而本专利技术所用的气基竖炉能处理含铁量≤30％的低品位铁矿石。进入蓄热式旋转床3的垃圾的平均粒径最好≤100mm，粒径太大，垃圾的热解效果不好。经过大量的实验发现，本专利技术中，变压吸附分离热解气时，优选在0.5MPa-2.5MPa的压力下对热解气进行分离，制备氢气和燃料气。压力太小，氢气的得率低；压力太大，设备的损耗大。变压吸附所用的催化剂为常规催化剂。由于垃圾经过分选和破碎后就直接进行热解了，因此最好将蓄热式旋转床3干燥区的温度设置得高一些，以便能有效的除去垃圾中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾处理耦合还原炼铁的系统，其特征在于，所述系统包括：蓄热式旋转床，具有原料入口、燃料气入口、烟气出口、热解水出口、热解油气混合物出口、热解炭出口；油气分离装置，具有热解油气混合物入口、焦油出口、热解气出口，所述热解油气混合物入口与所述蓄热式旋转床的热解油气混合物出口相连；净化装置，具有热解气入口、净化热解气出口，所述热解气入口与所述油气分离装置的热解气出口相连；变压吸附装置，具有净化热解气入口、氢气出口和燃料气出口，所述净化热解气入口与所述净化装置的净化热解气出口相连；气基竖炉，具有氢气入口、铁矿石入口、海绵铁出口、烟气出口，所述氢气入口与所述变压吸附装置的氢气出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种垃圾处理耦合还原炼铁的系统，其特征在于，所述系统包括：蓄热式旋转床，具有原料入口、燃料气入口、烟气出口、热解水出口、热解油气混合物出口、热解炭出口；油气分离装置，具有热解油气混合物入口、焦油出口、热解气出口，所述热解油气混合物入口与所述蓄热式旋转床的热解油气混合物出口相连；净化装置，具有热解气入口、净化热解气出口，所述热解气入口与所述油气分离装置的热解气出口相连；变压吸附装置，具有净化热解气入口、氢气出口和燃料气出口，所述净化热解气入口与所述净化装置的净化热解气出口相连；气基竖炉，具有氢气入口、铁矿石入口、海绵铁出口、烟气出口，所述氢气入口与所述变压吸附装置的氢气出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变压吸附装置的燃料气出口与所述蓄热式旋转床的燃料气入口相连。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括熄焦装置，所述熄焦装置具有热解炭入口、灰渣出口、熄焦水入口，所述热解炭入口与所述蓄热式旋转床的热解炭出口相连。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热式旋转床包括干燥区...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐，张安强，蔡先明，任浩华，周方远，肖磊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11