本發(fā)明屬于廢棄物處理環(huán)保，具體涉及一種煤氣化細渣全組分利用的裝置及方法。

背景技術：

1、煤炭在燃燒的過程中會產生二氧化硫和氮氧化物，造成嚴重的環(huán)境污染。基于以上現(xiàn)狀，目前主要的發(fā)力點在于推進清潔、高效利用煤炭，減少二氧化碳排放量。為了從源頭上減少燃煤造成的日益嚴重的大氣污染，幾十年來，世界各國都在竭盡全力的發(fā)展?jié)崈裘杭夹g。而在這些技術當中，煤氣化技術被稱為領先的、有效的、經(jīng)濟的、環(huán)保的用煤技術。

2、煤氣化作為現(xiàn)代煤化工的基礎，能夠產生氫氣和一氧化碳氣體，與此同時具有效率高、低硫化物和氮氧化物排放、靈活性高等優(yōu)點。煤氣化是現(xiàn)代煤化工產業(yè)的龍頭技術，在全球能源結構轉型的大背景下，煤氣化技術前景日益光明，僅在中國，以煤氣化為核心的煤炭清潔高效利用技術發(fā)展快速，煤制合成氣產能日益提升。氣流床氣化技術煤種適應性廣、反應效率高、單爐處理能力大，因此，能夠在工業(yè)生產過程中應用廣泛。然而，由于氣流床氣化的工藝原理的限制，導致煤氣化過程會產生大量的副產物氣化渣，特別是通過粗合成氣攜帶出并經(jīng)過初步洗滌凈化、絮凝沉淀和壓濾得到的含水煤氣化細渣，含有20%~40%殘?zhí)汲煞郑@嚴重制約了其資源化利用與處理過程，全國氣化細渣產量預計超過4000萬噸（干基）。煤氣化細渣作為高含碳量的工業(yè)固體廢棄物，目前主要通過大量填埋和堆存處理，占用大量土地的同時也帶來系列生態(tài)環(huán)保問題，因此，如何減少廢渣帶來的污染，從而實現(xiàn)科學的、有效的處置、變廢為寶，成為煤氣化產業(yè)能夠可持續(xù)、低污染、高效率發(fā)展需要挑戰(zhàn)的重要方向。

3、因為煤氣化細渣成分復雜，具有高含水，含碳，含硅鋁等特性，目前無法直接利用?，F(xiàn)有的技術通過浮選提碳成本高，無法適用于企業(yè)生產；而且煤氣化細渣中含有的碳活性較低，直接燃燒無法持續(xù)穩(wěn)定燃燒。現(xiàn)有技術存在利用煤氣化細渣生產巖棉的技術，但對煤氣化細渣要求較高并且生產副產物較多，而且也難以實現(xiàn)較高的廢棄物利用率，有大量廢棄物在利用過程中又轉化為其他污染物，導致污染嚴重；因此難以在滿足環(huán)保需求的前提下實現(xiàn)煤氣化細渣的高值化利用。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種煤氣化細渣全組分利用的裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術對煤氣化細渣再利用存在成本高、穩(wěn)定性差、難以在滿足環(huán)保需求的前提下實現(xiàn)煤氣化細渣的高利用率和高值化再利用的技術問題。

2、所述的一種煤氣化細渣全組分利用的裝置，包括煤氣化渣料供應模塊、一級焚燒爐、二級熔融爐、旋風分離器、進氣模塊、煙氣處理模塊和微晶玻璃成型模塊，所述煤氣化渣料供應模塊連接到所述一級焚燒爐下部的進料口給料，所述一級焚燒爐頂部的出料口連接到所述旋風分離器的入料口，所述旋風分離器的煙氣出口連接到所述二級熔融爐的進料口，所述旋風分離器的大顆粒出口連接到所述一級焚燒爐下部的循環(huán)入料口，所述進氣模塊分別連接到所述一級焚燒爐下部的進氣口和所述二級熔融爐的進料口進行供氣，所述一級焚燒爐和所述二級熔融爐均設有熔渣出口，所述熔渣出口將反應后的熔渣輸送到所述微晶玻璃成型模塊，所述二級熔融爐的煙氣出口連接到所述煙氣處理模塊。

3、優(yōu)選的，所述二級熔融爐包括采用耐火材料制造的爐體，所述爐體內被上下分隔為灰渣熔融區(qū)和灰渣收集區(qū)，所述灰渣熔融區(qū)和所述灰渣收集區(qū)之間通過灰渣通道連通，所述爐體頂部設有朝灰渣熔融區(qū)噴火的燒嘴口，所述灰渣熔融區(qū)的熔融區(qū)底部為漏斗狀；所述熔融區(qū)底部由外至內設有若干層凹槽結構，在熔融區(qū)底部形成碳熱反應區(qū)，所述灰渣收集區(qū)底部設有熔渣出口而上部設有出氣口。

4、優(yōu)選的，所述微晶玻璃成型模塊包括熔渣收集裝置、微晶玻璃成型裝置和天然氣給氣裝置，所述一級焚燒爐和所述二級熔融爐二者的熔渣出口均連通所述熔渣收集裝置，所述熔渣收集裝置連接所述微晶玻璃成型裝置，所述天然氣給氣裝置用于向所述微晶玻璃成型裝置輸送天然氣。

5、優(yōu)選的，所述煤氣化渣料供應模塊包括粗渣脫水裝置、細渣脫水裝置、原料混合倉和原料給料倉，所述粗渣脫水裝置和所述細渣脫水裝置的出料口均連接到所述原料混合倉的進料口，所述原料混合倉的出口連接到所述原料給料倉的入口；所述原料給料倉通過螺旋絞龍連接所述一級焚燒爐下部的進料口給料。

6、優(yōu)選的，所述進氣模塊包括引風機和空氣預熱裝置，所述引風機通過管路連接到所述空氣預熱裝置的進氣管路部分，所述二級熔融爐的煙氣出口連接到所述空氣預熱裝置的煙氣管路部分，所述進氣管路部分的出口通過管路分別連通所述一級焚燒爐下部的進氣口和所述二級熔融爐的進料口，所述煙氣管理部分的出口連接到所述煙氣處理模塊。

7、優(yōu)選的，所述煙氣處理模塊包括脫硝裝置、除塵裝置、脫硫裝置和煙囪，通過管路依次連接所述脫硝裝置、所述除塵裝置、所述脫硫裝置和所述煙囪。

8、本發(fā)明還提供了一種煤氣化細渣全組分利用的方法，應用如上所述的煤氣化細渣全組分利用的裝置，包括下列步驟。

9、一、制備原料。

10、二、通過循環(huán)流化床技術對煤氣化混合渣進行一級循環(huán)焚燒。

11、三、通過二級熔融爐對分離后的物料進行高溫熔融處理。

12、四、收集一級焚燒爐和二級熔融爐排出的熔渣并進行微晶玻璃成型。

13、優(yōu)選的，所述步驟二中，煤氣化混合渣從一級焚燒爐的底部給料，引風機給入流化風，流化風經(jīng)過空氣預熱器預熱從而升溫至600℃，流化風通過底部進入使原料在爐中進行流化反應，經(jīng)過焚燒預熱后的煤氣化混合渣隨流化風從一級焚燒爐頂部排入所述旋風分離器，經(jīng)所述旋風分離器分離后的大顆粒物料從所述旋風分離器的底部返回一級焚燒爐繼續(xù)反應，另一部分從頂部分離出來的高溫煙氣進入二級熔融爐；一級焚燒爐和旋風分離器兩個裝置內的溫度被控制在950℃。

14、優(yōu)選的，所述步驟三中，將之前處理得到的高溫煙氣從二級熔融爐的頂部噴入，引風機給入的風經(jīng)過空氣預熱器預熱升溫到600℃，再被從二級熔融爐頂部的進料口與高溫煙氣、細顆?；液蜌?zhí)恳徊⒈粐娙霠t體中；將爐體內的溫度維持在1400-1600℃，在爐體內將灰分完全熔融，生成液態(tài)熔渣，掛壁后沿爐壁流下；通過具有凹槽結構的熔融區(qū)底部的液態(tài)熔渣發(fā)生碳熱反應，實現(xiàn)殘?zhí)康耐耆磻?/p>

15、優(yōu)選的，所述步驟四中，溢流出的液態(tài)熔渣進入熔渣收集裝置，在熔渣收集區(qū)域向液態(tài)熔渣添加改性劑和晶種，經(jīng)熔渣收集裝置暫存后就將液態(tài)熔渣直接送入微晶玻璃成型裝置生產高附值的微晶玻璃，若出現(xiàn)工況波動時可加入天然氣輔助供熱。

16、本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

17、1）本發(fā)明在一級焚燒爐中實現(xiàn)活性較高的碳的燃燒，對灰分和活性較低的碳進行預熱，后進入二級熔融爐，將灰分熔融成液態(tài)熔渣，實現(xiàn)礦物質晶相改變。同時，二級熔融爐內通過碳熱反應能夠將活性較低的殘?zhí)窟M一步轉化，從而實現(xiàn)對殘?zhí)康某浞痔幚?。熔融的液態(tài)熔渣可成為微晶玻璃的原料，生產高價值的微晶玻璃產品。微晶玻璃是具有精細微結構的多晶材料，由玻璃的受控結晶（失透）制成，能用于生產玻璃陶瓷。這樣煤氣化混合渣成分能進一步提高利用效率，近零固體廢物排放解決了現(xiàn)有技術存在的問題。

18、2）相比現(xiàn)有技術中浮選法等成本較高的處理方法，本方法利用煤氣化混合渣自身成分的特性，通過一級焚燒和二級熔融方式進行處理和利用，令原料中各組分互補，既實現(xiàn)煤氣化細渣全組分利用，又能以較小的處理成本實現(xiàn)。

19、3）本方法在處理中，一級燃燒主要是對活性較高的殘?zhí)肯冗M行燃燒，并同時對活性較低的殘?zhí)窟M行預熱，結合循環(huán)流化床技術能保證焚燒反應的穩(wěn)定性。而難以穩(wěn)定燃燒的低活性殘?zhí)縿t與較細的飛灰一同在分離后輸送到二級熔融爐。在熔融爐中則在通過燒嘴口噴入燃料燃燒加熱的過程中，主要利用高溫下的碳熱反應實現(xiàn)對殘?zhí)康奶幚?，處理比較充分，并且產物便于后續(xù)進行微晶玻璃的制備。

20、4）二級熔融爐將煤氣化細渣中碳組分完全反應，生成的液態(tài)熔渣直接進入熔渣收集裝置，無需降溫冷卻，不造成熱量損失，在添加結晶晶種后通入微晶玻璃成型裝置，生產高附加值微晶玻璃，不會產生有害固廢，避免處理中再次產生污染。