含碳固废处理方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种含碳固废处理方法及其装置，属于热改性和高温熔融燃烧技术领域，其中含碳固废处理方法包括：提供第一氧化剂条件，以使得含碳固废在第一氧化剂条件下发生热改性变化，其中热改性变化包括：含碳固废中第一比例的裸露碳在第一氧化剂条件下发生的第一热改性变化，以及含碳固废中的第一粒径包裹碳在第一氧化剂条件下发生的第二热改性变化，其中第一比例的裸露碳发生第一热改性变化后生成热改性产物，第一粒径包裹碳发生第二热改性变化后破碎形成第二粒径包裹碳；其中，第一氧化剂条件中第一氧化剂的氧气当量比为0.15

【技术实现步骤摘要】
含碳固废处理方法及其装置


[0001]本专利技术属于热改性和熔融燃烧
，尤其涉及一种含碳固废处理方法及其装置。

技术介绍

[0002]煤炭作为原料或者燃料广泛应用于化工、钢铁和有色等工业领域，但是在生成过程中不可避免的会产生含碳固废，如：气流床气化熔融处置产生的气化灰渣、炼钢熔融处置产生的含碳钢渣，炼铝熔融处理产生的铝、石墨等含碳固废。这些含碳固废主要是由碳和无机组分组成，其中，碳主要以裸露碳和包裹碳的形式存在于无机组分的外表面或被无机组分所包裹。含碳固废中碳的含量为10％～60％，较高的碳含量限制了无机组分的资源化利用；以及裸露碳和包裹碳的石墨化程度较高，没有可挥发的组分，难以燃烧而增大了含碳固废处置的难度。
[0003]另外，在实施本专利技术的过程中，还发现相关在处理含碳固废的过程中存在药剂消耗较大，无处填埋和环境污染，以及因含碳固废的石墨化程度较高导致燃烧脱碳技术的掺烧比例较低，而导致锅炉运行不稳定，处理后残渣中含碳量较高等问题。因此，目前亟需一种含碳固废处理方法，实现含碳固废中的碳处理和无机组分回收再利用。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]基于上述技术问题，本专利技术提供了一种含碳固废处理方法及其装置，以期至少部分地解决上述问题，实现含碳固废的处理和无机组分的资源化利用。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]作为本专利技术的第一个方面，提供了一种含碳固废处理方法，包括：
[0009]提供第一氧化剂条件，以使得含碳固废在第一氧化剂条件下发生热改性变化，其中热改性变化包括：含碳固废中第一比例的裸露碳在第一氧化剂条件下发生的第一热改性变化，以及含碳固废中的第一粒径包裹碳在第一氧化剂条件下发生的第二热改性变化，其中第一比例的裸露碳发生第一热改性变化后生成热改性产物，第一粒径包裹碳发生第二热改性变化后破碎形成第二粒径包裹碳；
[0010]其中，第一氧化剂条件中第一氧化剂的氧气当量比为0.15
‑
0.5；
[0011]热改性产物包括：活化碳和可燃气。
[0012]在其中一个实施例中，含碳固废处理方法还包括：
[0013]提供第二氧化剂条件，以使得热改性产物在第二氧化剂条件下发生第一熔融燃烧反应；以及
[0014]第二粒径包裹碳在第二氧化剂条件下发生第二熔融燃烧反应；
[0015]其中，热改性产物在第二氧化剂条件下发生第一熔融燃烧反应后生成熔渣和二氧
化碳，第二粒径包裹碳在第二氧化剂条件下发生第二熔融燃烧反应后生成熔渣和二氧化碳；
[0016]其中，第二氧化剂条件中第二氧化剂的氧气当量比为0.6
‑
0.85。
[0017]在其中一个实施例中，第一比例的裸露碳占含碳固废中全部裸露碳的质量百分比为：20％
‑
70％。
[0018]在其中一个实施例中，第一比例的裸露碳在第一氧化剂条件下发生第一热改性变化后产生第一反应热，第一反应热用于维持第一反应温度，其中第一温度为800℃
‑
950℃。
[0019]在其中一个实施例中，热改性产物在第二氧化剂条件下发生第一熔融燃烧反应后产生第二反应热，第二反应热用于维持第二反应温度，其中第二温度为1300℃
‑
1600℃。
[0020]在其中一个实施例中，第一比例的裸露碳在第一氧化剂条件下发生的第一热改性变化的持续时间为：1
‑
10min。
[0021]在其中一个实施例中，热改性产物在第二条件下进行第一熔融燃烧反应的持续时间为6
‑
60s。
[0022]在其中一个实施例中，第一氧化剂包括以下至少一种：
[0023]空气、富空气或纯氧；
[0024]第二氧化剂包括以下至少一种：
[0025]空气、富空气或纯氧。
[0026]在其中一个实施例中，可燃气包括：氢气、一氧化碳、甲烷中至少一种。
[0027]作为本专利技术的第二个方面，提供了一种含碳固废处理装置，包括：
[0028]热改性单元，用于含碳固废在第一氧化剂条件下发生热改性变化，其中热改性变化包括：含碳固废中第一比例的裸露碳在第一氧化剂条件下发生的第一热改性变化，以及含碳固废中的第一粒径包裹碳在第一氧化剂条件下发生的第二热改性变化，其中第一比例的裸露碳发生第一热改性变化后生成热改性产物，第一粒径包裹碳发生第二热改性变化后破碎形成第二粒径包裹碳；
[0029]其中，第一氧化剂条件中第一氧化剂的氧气当量比为0.15
‑
0.5；第一比例的裸露碳占含碳固废中全部裸露碳的质量百分比为：20％
‑
70％；
[0030]热改性产物包括：活化碳和可燃气。
[0031]在其中一个实施例中，含碳固废处理装置还包括：
[0032]熔融燃烧单元，与热改性单元相连接，用于接收热改性产物和第二粒径包裹碳并在第二氧化剂条件发生熔融燃烧反应，其中熔融燃烧反应包括：
[0033]热改性产物在第二氧化剂条件下发生第一熔融燃烧反应；以及
[0034]第二粒径包裹碳在第二氧化剂条件下发生第二熔融燃烧反应；
[0035]其中热改性产物在第二氧化剂条件下发生第一熔融燃烧反应后生成熔渣和二氧化碳，第二粒径包裹碳在第二氧化剂条件下发生第二熔融燃烧反应后生成熔渣和二氧化碳；
[0036]其中，第二氧化剂条件中第二氧化剂的氧气当量比为0.6
‑
0.85。
[0037]在其中一个实施例中，热改性单元与熔融燃烧单元为一体式结构布置或分体式结构布置。
[0038]在其中一个实施例中，在热改性单元与熔融燃烧单元为分体式结构布置的情况
下，燃烧单元还包括：
[0039]第一氧化剂入口，用于向燃烧单元提供第一氧化剂；
[0040]燃料入口，用于向燃烧单元提供含碳固废；
[0041]热改性出口，用于排出热改性产物和第二粒径包裹碳。
[0042]在其中一个实施例中，在热改性单元与熔融燃烧单元为分体式结构布置的情况下，熔融燃烧单元还包括：
[0043]第二氧化剂入口，用于向熔融燃烧单元提供第二氧化剂；
[0044]熔融燃烧入口，与热改性出口相连通，用于接收热改性单元排出的热改性产物和第二粒径包裹碳；
[0045]熔渣出口，用于排出熔融燃烧单元内的熔渣；以及
[0046]出气口，用于排出熔融燃烧单元内的二氧化碳。
[0047]在其中一个实施例中，热改性单元包括流化床、鼓泡床或流动管道式反应器中任意一种。
[0048]在其中一个实施例中，熔融燃烧单元包括气流床、回转窑或冲天炉中任意一种。
[0049](三)有益效果
[0050]根据本专利技术的实施例，含碳固废中的碳主要以裸露碳和包裹碳的形式存在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含碳固废处理方法，包括：提供第一氧化剂条件，以使得含碳固废在所述第一氧化剂条件下发生热改性变化，其中所述热改性变化包括：所述含碳固废中第一比例的裸露碳在所述第一氧化剂条件下发生的第一热改性变化，以及所述含碳固废中的第一粒径包裹碳在所述第一氧化剂条件下发生的第二热改性变化，其中所述第一比例的裸露碳发生所述第一热改性变化后生成热改性产物，所述第一粒径包裹碳发生所述第二热改性变化后破碎形成第二粒径包裹碳；其中，所述第一氧化剂条件中第一氧化剂的氧气当量比为0.15
‑
0.5；所述热改性产物包括：活化碳和可燃气。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：提供第二氧化剂条件，以使得所述热改性产物在所述第二氧化剂条件下发生第一熔融燃烧反应；以及所述第二粒径包裹碳在所述第二氧化剂条件下发生第二熔融燃烧反应；其中，所述热改性产物在所述第二氧化剂条件下发生所述第一熔融燃烧反应后生成熔渣和二氧化碳，所述第二粒径包裹碳在所述第二氧化剂条件下发生所述第二熔融燃烧反应后生成熔渣和二氧化碳；其中，所述第二氧化剂条件中第二氧化剂的氧气当量比为0.6
‑
0.85。3.根据权利要求1所述的方法，其中：所述第一比例的裸露碳占所述含碳固废中全部裸露碳的质量百分比为：20％
‑
70％。4.根据权利要求3所述的方法，其中：所述第一比例的裸露碳在所述第一氧化剂条件下发生所述第一热改性变化后产生第一反应热，所述第一反应热用于维持第一反应温度，其中所述第一温度为800℃
‑
950℃。5.根据权利要求2所述的方法，其中：所述热改性产物在所述第二氧化剂条件下发生所述第一熔融燃烧反应后产生第二反应热，所述第二反应热用于维持第二反应温度，其中所述第二温度为1300℃
‑
1600℃。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一比例的裸露碳在所述第一氧化剂条件下发生的第一热改性变化的持续时间为：1
‑
10min。7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述热改性产物在所述第二条件下进行第一熔融燃烧反应的持续时间为6
‑
60s。8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一氧化剂包括以下至少一种：空气、富空气或纯氧；所述第二氧化剂包括以下至少一种：空气、富空气或纯氧。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可燃气包括：氢气、一氧化碳、甲烷中至少一种。10.一种含碳固废处理装置，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，任强强，梁晨，吕清刚，高鸣，朱治平，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：