本發明涉及固體廢棄物處理技術領域，特別涉及一種固體廢棄物處理工藝及處理系統。
背景技術：
隨著社會發展，以及人類對環境問題的重視，為減輕對自然環境壓力，減少污染物排放的要求，對工業企業的環保要求不斷提升。據統計，中國固廢的年產生量在1000萬噸左右，目前大多數固廢排放企業采用“減量化+填埋”的處置方式，這種處理方法不僅占用大量的土地資源，而且嚴重地破壞生態環境，特別是污水侵入地下水，造成局部地下水資源難以復原的永久性危害。長期露天放置會揮發大量的廢氣和粉塵，對大氣造成嚴重的污染。面對以上現實問題，在環保要求越來越嚴苛的情況下，開辟一條符合我國國情的工業固廢無害化、減量化、資源化處理的新途徑勢在必行，刻不容緩。
目前部分工業企業已開始采用焚燒處理的方式處置化工固廢。焚燒工藝的缺點之一是建設成本高，能耗及運行費用也較高；缺點之二是運行過程中產生的飛灰（含二噁英等有害成分）、惡臭等也會帶來對環境的二次污染；缺點之三是焚燒煙氣溫度高，尾氣處理的設備多、成本高。而部分固體廢棄物的處理完全可以實現變廢為寶，走上循環經濟之路。在污泥、城市垃圾等眾多固廢中因含有大量的有機物質而具有較高的熱值，奠定了具有資源化利用的潛在價值，也決定了固廢無害化與資源化處理的可能性。因此，需要研發一種充分利用固廢特性進行無害化、資源化處理的工藝，并同時能夠適當降低投資成本，便于產業化推廣應用。
技術實現要素：
本發明針對現有技術中固體廢棄物處理工藝存在的不足，提供一種燃料消耗少、對環境污染小，維護費用低的固體廢棄物處理工藝。
本發明的目的是這樣實現的，一種固體廢棄物處理工藝， 其特征在于，包括如下步驟：
第1）步，通過物料輸送系統將固體廢棄物輸入多床爐，所述多床爐的下層設有若干燃燒器，固體廢棄物在多床爐內從上向下逐層下落過程中分別經過干燥、熱解和燃燒過程，熱解和燃燒后的煙氣混合物從爐頂排出并經除塵系統除塵后輸送至預冷器，熱解后的殘渣從爐底排出至殘渣儲槽；本步中物料在多床爐內自上而下逐步經歷了干燥、熱解及燃燒過程，同時此過程中產生的高溫煙氣由下而上從爐頂的排出。這一上一下的流動過程有效利用了高溫氣體的熱能，利用固體廢棄物自身燃燒的熱量在干燥段對物料進行干燥。當固體廢棄物自身熱值較高時，系統穩定后，不需要多床爐提供額外輔助熱源。當固體廢棄物自身熱值較低時，燃燒所釋放的熱量不足以提供固體廢棄物干燥、熱解所需的能量時，則通過多床爐的燃燒機額外補充適量的燃料。因此，通過本過程，可以明顯減少廢物處理過程中的燃料消耗。
第2）步，煙氣混合物在預冷器內通過噴淋冷卻水進行煙氣降溫和初步水洗處理，部分顆粒物和酸性污染物溶于水；從多床爐排出的煙氣中，含水率很高，一般溫度為200℃時，含水率最高可達60%以上，如果此高含水率煙氣直接進入燃燒爐中將增加燃燒爐內的燃料消耗，通過此步冷卻過程，將煙氣冷卻至60℃時，煙氣中的大量水蒸汽被冷卻成液態水，而煙氣中的水蒸汽含量將降至該溫度下的飽和濃度。
第3）步，經預冷器降溫處理的煙氣和冷卻水一同從預冷器底部出口管道進入濕式洗滌塔，進行廢氣污染物洗滌及氣液分離處理，將煙氣中的顆粒廢物和水溶性污物分離，不溶于水及未燃盡的有機和可燃廢氣導入RTO蓄熱式燃燒爐；經洗滌后的液體從洗滌塔底部排出至循環水槽；經過預冷器冷卻的煙氣隨后導入洗滌塔中進行全面的煙氣洗滌過程，洗滌塔中的填料或篩板設計使煙氣與洗滌液進行充分接觸，煙氣中的飛灰等粒狀物會被水滴捕捉而從煙氣中分離，水溶性的氣態污染物(如SO2、HCl等)及重金屬離子均會溶于洗滌水中，經過洗滌塔處理的煙氣中僅剩下不溶于水且未能燃盡的有機或可燃氣體，以便于隨后導入蓄熱式燃燒爐中進行徹底的焚燒處理。
第4）步，經洗滌處理的廢氣在RTO蓄熱式燃燒爐中進行充分燃燒后將符合排放標準的尾氣排入大氣中。
所述步驟1）中向多床爐內添加物料時先將多床爐內的燃燒機通入啟動燃料點燃，將多床爐的各層爐溫預熱至450℃—600℃；然后通過物料輸送系統將固體廢棄物物料從爐頂的進料口勻速加入，物料在多床爐內由上而下逐層下落，而爐內煙氣則由下而上流動，物料與煙氣接觸過程中被干燥蒸出水氣隨著煙氣一同從頂部煙氣出口帶出多床爐；經過干燥的物料在下落過程中溫度逐步升高直至在燃燒層被點燃，并持續燃燒釋放出熱能進行部分燃焼部分熱解的自加熱的熱解反應。
進一步的，所述多床爐經預熱后正常添料運行時燃燒段的熱解溫度為450℃—650℃，調節多床爐的輸料速度，燃燒機的開度，使物料在多床爐內經熱解后排出的熱解殘渣符合排放標準，多床爐頂部煙氣的排放溫度為180℃—200℃。
進一步的，所述步驟2）中預冷器出口的溫度為60-65℃。
為便于實現煙氣的徹底洗滌，所述步驟3）中的濕式洗滌塔采用水洗、堿洗、酸洗洗滌方式的一種或組合，所述洗滌后的煙氣排出溫度小于40℃。
為便于充分燃燒，所述步驟4）中RTO蓄熱式燃燒爐的燃燒室內的溫度為850℃—1000℃，排氣溫度為90℃—100℃。
本發明還提供一種固體廢棄物處理系統，依次包括污泥儲槽、物料輸送系統、多床爐、殘渣儲槽，預冷器、濕式洗滌塔和RTO蓄熱式燃燒爐；所述多床爐的頂端設有進料口和排煙口，底部設有排渣口，多床爐內自上而下設有若干層爐床，并依次包括干燥段、熱解段和燃燒段，所述燃燒段的各爐床之間分別設有燃燒器，多床爐垂直方向的中心轉動連接有中軸，中軸上各爐床上側連接有耙臂，耙臂下側設有耙齒，各相鄰層爐床的外周或中心交替設有下料口。
為便于對多床爐排出的煙氣進行除塵，所述多床爐的排煙口與預冷器進口之間設有二級旋風除塵器，所述預冷器為噴水式預冷器，包括與旋風除塵器出煙口連接的進氣口，噴液口和氣液排出口，所述氣液排出口與濕式洗滌塔連接。
作為本發明的改進，所述濕式洗滌塔內設有吸附填料層，所述吸附填料層下側設有進料口、吸附填料層上側和下側分別設有洗滌水添加口，其中上側的洗滌水添加口上還旁通連接有酸液添加管路和堿液添加路管，所述洗滌塔的底部設有與循環水槽連接的排液口，所述循環水槽與換熱器和洗滌塔形成洗滌水循環回路，所述換熱器還與冷卻塔形成熱交換循環。
為便于降低多床爐排渣的溫度，所述多床爐的排渣口與殘渣儲槽之間設有螺旋出料冷卻器連接。
附圖說明
圖1為本發明的固體廢棄物處理工藝的流程圖。
其中，1污泥儲池；2多床爐；201排煙口；202排渣口；203耙臂；204中軸；205助燃管道；206燃料添加管道；207燃燒器；3螺旋出料冷卻器；4二級旋風除塵器；5預冷器；6濕式洗滌塔；7冷卻塔；8 RTO蓄熱式燃燒爐；9殘渣儲槽；10循環水槽；11冷卻器；12堿液槽。
具體實施方式
如圖1所述為本發明的固體廢棄物處理工藝及系統的流程，發明還提供一種固體廢棄物處理系統，依次包括污泥儲槽1、物料輸送系統、多床爐2、殘渣儲槽9，預冷器5、濕式洗滌塔6和RTO蓄熱式燃燒爐8；多床爐2的頂端設有進料口和排煙口201，底部設有排渣口202，多床爐2內自上而下設有若干層爐床，并依次包括干燥層、熱解層和燃燒層，燃燒層的各爐床之間分別設有燃燒器207，每個燃燒器上連接有與風機連接的助燃管道205和燃料添加管道206，多床爐2垂直方向的中心轉動連接有中軸204，該中軸204通過底部設置的驅動部件驅動轉動，中軸204上各爐床上側連接有耙臂203，耙臂203下側設有耙齒，各相鄰層爐床的外周或中心交替設有下料口。另外，為便于中軸204的冷卻，中軸204為中空結構，中軸底端連接有冷卻風機，以便于實現中軸的降溫冷卻。
為便于對多床爐2排出的煙氣進行除塵，多床爐2的排煙口201與預冷器5進口之間設有二級旋風除塵器4，以除去煙氣中的飛灰；預冷器5為噴水式預冷器，包括與二級旋風除塵器4出煙口連接的進氣口，冷卻液噴液口和氣液排出口，經冷卻水冷卻的煙氣與冷卻水的氣液混合物經氣液排出口與濕式洗滌塔6連接，進行氣液分離和吸附洗滌。
作為本發明的改進，本發明的濕式洗滌塔6內設有吸附填料層，吸附填料層下側設有進料口、吸附填料層上側和下側分別設有洗滌水添加口，并分別連接洗滌水添加管路601，其中上側的洗滌水添加管路602上還旁通連接有堿液添加路管602，該堿液添加路管602與堿液槽12連接，根據處理需要，還可以旁通設置酸液添加管路，混式洗滌塔的底部設有與循環水槽10連接的排液口，循環水槽10與換熱器11和濕式洗滌塔6形成洗滌水循環回路，換熱器11還與冷卻塔7形成熱交換循環，以便于對循環水槽10中的水進行冷卻處理進行循環利用。經冷卻的循環水也用于供給預冷器的噴淋冷卻水。
為便于降低多床爐2排渣的溫度，多床爐2的排渣口與殘渣儲槽9之間設有螺旋出料冷卻器連接3，對多床爐排出的熱解殘渣進行降溫處理，以便于殘渣的排放或再利用。
利用本發明的上述固體廢棄物處理系統進行固體廢棄物處理的工藝，具體包括如下步驟：
第1）步，開通燃燒器207的助燃管道205和燃料添加管道206，并啟動燃燒器207，將多床爐2的各層爐溫預熱至450℃—600℃；然后通過物料輸送系統將污泥儲池1內固體廢棄物以一定的速度輸入多床爐1，固體廢棄物在多床爐內通過各層耙臂203的耙料作用，從上向下逐層下落，分別經過干燥、熱解和燃燒過程，熱解和燃燒后的煙氣混合物從爐頂排出并輸送至二級旋風除塵器，進行除塵后進入預冷器，熱解后的殘渣從爐底排出至殘渣儲槽；本步中物料在多床爐內自上而下逐步經歷了干燥、熱解及燃燒過程，同時此過程中產生的高溫煙氣由下而上從爐頂的排出。這一上一下的流動過程有效利用了高溫氣體的熱能，利用自身污泥自身燃燒的熱量在干燥段對物料進行干燥。當固體廢棄物自身熱值較高時，系統穩定后，不需要多床爐提供額外輔助熱源。當固體廢棄物自身熱值較低時，燃燒所釋放的熱量不足以提供固體廢棄物干燥、熱解所需的能量時，則通過多床爐的燃燒機額外補充適量的燃料。因此，通過本過程，可以明顯減少廢物處理過程中的燃料消耗。為便于維持多床爐正常運行，多床爐2預熱后正常填料運行時，根據固體廢棄物熱值含量的不同，燃燒段的熱解溫度設該置為450℃—650℃，根據排渣物的含量及煙氣的排出溫度，調節多床爐的輸料速度，燃燒機的開度，使物料在多床爐內經熱解后排出的熱解殘渣符合排放標準，多床爐頂部煙氣的排放溫度為180℃—200℃。
第2）步，煙氣混合物在預冷器內通過噴淋冷卻水進行煙氣降溫處理，一般可將煙氣的溫度冷卻至60—65℃，同時部分顆粒物和酸性污染物溶于水；經噴淋冷卻后的煙氣和水的氣液混合物從預冷器底部的氣液排出口排入混式洗滌塔。從多床爐排出的煙氣中，含水率很高，一般溫度為200℃時，含水率最高達到%以上，如果此高含水率煙氣直接進入燃燒爐中將增加燃燒爐的燃料消耗，通過此步冷卻過程，將煙氣冷卻至60℃時，煙氣中的大量水蒸汽被冷卻成液態水，而煙氣中的水蒸汽含量將降至該溫度下的飽和濃度20%左右。
第3）步，經預冷器降溫處理的煙氣和冷卻水的汽液混合物進入濕式洗滌塔，進行廢氣污染物洗滌及氣液分離處理，將煙氣中的顆粒廢物和水溶性污物分離，同時，通過添加堿性洗液以中介煙氣中的酸性及重金屬離子，不溶于水及未燃盡的有機和可燃廢氣導入RTO蓄熱式燃燒爐。經洗滌后的液體從洗滌塔底部排出至循環水槽；經過預冷器冷卻的煙氣隨后導入洗滌塔中進行全面的煙氣洗滌過程，洗滌塔中的填料或篩板設計使煙氣與洗滌液進行充分接觸，煙氣中的飛灰等粒狀物會被水滴捕捉而從煙氣中分離，水溶性的氣態污染物(如SO2、HCl等)及重金屬離子均會溶于洗滌水中，經過洗滌塔處理的煙氣中僅剩下不溶于水且未能燃盡的有機或可燃氣體，并且溫度降至40℃以下，隨后導入燃燒爐中進行徹底的焚燒處理。
第4）步，經洗滌處理的廢氣在RTO蓄熱式燃燒爐中進行充分燃燒后將符合排放標準的尾氣排入大氣中。為便于充分燃燒， RTO蓄熱式燃燒爐的燃燒室內的溫度為850℃—1000℃，排氣溫度為90℃—100℃。進入燃燒爐的煙氣經前段的除塵、預冷、水洗過程，使燃燒后的尾氣中的灰塵、酸性氣本和重金屬排放大大降低。由于污泥在多段爐中燃燒不可避免的會產生少量二噁英，在蓄熱式燃燒爐中燃燒溫度達到850℃，煙氣在其中停留 2s 以上，二噁英在燃燒室中即分解，由于在蓄熱式燃燒爐前設置有水洗系統，已將煙氣中的 Cl 及重金屬去除，而這兩種元素被認為是二噁英在450℃—250℃再合成的介質。因此煙氣在 RTO 中降溫過程中二噁英再合成的幾率很小，從而保證了尾氣中二噁英的達標排放。
實施例1
采用本發明的上述固體廢棄物處理系統進行造紙污泥的處理為例，以70T/D的污泥處理量進行工藝實施，其中待處理的造紙污泥的含水率為約60%。進行上述工藝過程的處理時，污泥在多床爐中熱解燃燒段的溫度為500℃，濕式洗滌塔中的的洗液采用水洗+堿洗；RTO蓄熱式燃燒爐燃燒室的溫度為850℃。本實施工藝中的成本消耗計算如下：經處理75%的污泥本身的熱值在多床爐中釋放出來， 出口溫度 200C 的條件時， 每噸含水率 60%污泥所需的燃料量為 8.6 標方(8.6 x 4.1 = 35.3 元/噸)， 多床爐排出的煙氣經過預產冷和洗滌后在洗滌塔中會被冷凝下來， 多床爐出來的煙氣水含量從 47%， 經過預冷洗滌后煙氣中的含水量達到 60℃ 時的飽和濃度 20%， 此時每小時有將近 1548kg 的水被冷凝下來不進入到后端的 RTO 燃燒， 經估算每噸污泥在后端的 RTO蓄熱式燃燒爐的燃料用量為 2 標方(2 x 4.1 =8.2 元/噸)。
動力方面總用電量消耗由原來的 211.7kW 降至140.2kW， 以每噸電費 43.3 元， 初步計算每噸能耗費用為 86.8 元， 加上RTO蓄熱式燃燒爐的燃料消耗，每噸的處理成本可降至100元以下。
實施例2
本實施例處理的固物廢棄物為高鹽廢水結晶鹽晶體，為工業廢水經處理后蒸發結晶所得的，處理中，多床爐熱解段的溫度為450℃，結晶鹽中含高熱值物質較少，該設計溫度使得結晶鹽能夠分解燃燒即可；濕式洗滌塔采用水洗系統；
結晶固體中所含酸性物質、堿性物質較少，在經過冷卻和水洗之后煙氣中99%的污染物（顆粒物、重金屬、氯化物、Voc、硫化物）被水洗分離；RTO蓄熱式燃燒爐的燃燒室的溫度為900℃，并通過控制進氣量保持廢氣停留時間為達到2s。本處理工藝中的高鹽廢水結晶物多被定性雜鹽，一般交給第三方處理，有的甚至直接填埋，產生二次污染。通過本發明的處理工藝，可將雜鹽提純，多床爐的出料產物符合工GB/T 5462-2003業鹽標準，真正實現高鹽廢水“零排放”和資源優化利用。
實施例3
本實施例采用上述處理工藝進行化工污泥的處理：一般化工污泥中成分較為復雜，所含氯化物、氰化物、硫化物、重金屬等污染物較多。而此類污泥處理后產生二噁英的條件為：要有形成二噁英的基本元素如：碳、氧、氯、氫或前驅物，一定的溫度范圍（250—450℃）、金屬催化劑、氧化所需的氧氣。
采用本發明的處理工藝進行處理時，多床爐熱解段溫度為650℃，使得污泥充分熱解燃燒，使氯化物、硫化物等污染物變成氣態進行后序的煙氣處理；煙氣進預冷器進行預冷降溫處理，同時部分顆粒物和酸性污染物可溶于水，預冷器排出的汽液混合物再引入混式洗滌塔中，依次采用堿液洗滌、酸液洗滌和水洗洗滌：堿性的洗滌液在洗滌塔中與煙氣充分接觸將煙氣中的酸性氣體吸收并中和在洗滌水中，然后再經酸液洗滌塔、水洗洗滌塔處理；RTO蓄熱式燃燒爐燃燒室溫度設定為1000℃，確保煙氣停留時間大于2秒。使有機物完全轉化為無害的CO2及H2O，并充分破壞可能產生的二噁英與二噁英前驅物。由于本實施例的熱解過程是在還原氣氛下進行，能有效的抑制二噁英的合成；其次，經過預冷、洗滌凈化處理后的熱解煙氣不存在具有二噁英形成的催化作用的物質（金屬或其氧化物），使其后序的高溫燃燒過程是一個徹底而潔凈的氧化過程。另外，多床爐熱解燃燒后排出的殘渣是完全惰性，疏松和干燥的物質，富含鉀和磷，具多極高的再利用價值。
對本實施例中熱解排出的殘渣進行成分分析，分析結果如表1所述。從表1的數據可以知道，化工污泥熱解后的殘渣中的有害物質的浸出量很少，符合德國一類填埋物標準。并且廢渣的物理特性有利于填埋場的穩定。
熱解殘渣的物理構造使它可作為添加劑用于瀝青生產，以降低相應生產原料的消耗。
熱解殘渣因有害物質含量少和剛度可被用于填充地下開挖點或堆積，因殘渣富含無機物，也可在土地返墾中用作底層填料。
另外，熱解殘渣含磷量很高，可在肥料生產中用來代替礦山采集的磷礦石，此過程可實現大量二氧化碳減排。
表1。