本發(fā)明涉及能源化工領域，具體而言，本發(fā)明涉及處理有機固體的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

含碳、氫有機固體的利用有許多方法，其中，熱解是一種古老的工業(yè)化生產(chǎn)技術，該技術最早用于煤的干餾，所得焦炭產(chǎn)品主要作為冶煉鋼鐵的燃料。采用熱解技術處理有機固體，特別是含碳、氫的固體廢物具有重要意義。中國固體廢物產(chǎn)生量很大。工業(yè)固體廢物歷年堆存量已超過60億噸。目前，工業(yè)固體廢物的綜合利用率只有約40％，處理處置率相當?shù)?，多?shù)只是簡單地堆放，嚴重地污染了地表水和地下水，固體廢物在堆放過程中，在溫度、水分作用下某些有機物質發(fā)生分解，產(chǎn)生有害氣體。這不僅造成資源的巨大浪費，而且造成嚴重的環(huán)境污染。在我國大多數(shù)城市，對城市生活垃圾、醫(yī)療廢棄物、廢棄塑料的處理是采用焚燒方式處理。焚燒過程中產(chǎn)生的危險有害物質也往往產(chǎn)生，若不處理好，易對環(huán)境造成二次污染。而熱解焚化法能兼顧法規(guī)面的符合及操作經(jīng)濟面的要求，能更好的解決此問題的發(fā)生。

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，熱解技術的應用范圍逐漸得到擴大，被用于各相關領域。有機固體的熱解是將有機固體中的有機物在高溫下裂解獲取固體(例如焦炭)、液體(例如焦油)和燃氣，是一種常用的熱加工技術。在諸多的有機固體利用技術中熱加工技術是一種很有前途的技術。

然而，現(xiàn)有的處理有機固體的手段仍有待改進。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出處理有機固體的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)可以將有機固體的分選脫灰、熱解與電石冶煉技術結合，在解決有機固體堆放棄置問題的同時，顯著提高電石制備中的熱效率，并副產(chǎn)人造石油、富氫燃氣等產(chǎn)品。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種處理有機固體的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：

脫灰裝置，所述脫灰裝置具有有機固體入口、低灰有機固體出口和高灰有機固體出口；

破碎裝置，所述破碎裝置具有低灰有機固體入口和低灰有機碎料出口，所述低灰有機固體入口與所述低灰有機固體出口相連；

成型裝置，所述成型裝置具有低灰有機碎料入口、粉狀生石灰入口和混合球團出口，所述低灰有機碎料入口與所述低灰有機碎料出口相連；

第一熱解裝置，所述第一熱解裝置具有混合球團入口、第一人造石油出口、第一富氫燃氣出口和含碳活性球團出口，所述混合球團入口與所述混合球團出口相連；

電石爐，所述電石爐具有含碳活性球團入口、電石出口和電石尾氣出口，所述含碳活性球團入口與所述含碳活性球團出口相連；

余熱回收裝置，所述余熱回收裝置具有低溫空氣入口、電石入口、電石尾氣入口、高溫空氣出口、低溫電石出口和低溫電石尾氣出口，所述電石入口與所述電石出口相連，所述電石尾氣入口與所述電石尾氣出口相連；

氣體混合裝置，所述氣體混合裝置具有氫氣入口、低溫電石尾氣入口和合成氣出口，所述低溫電石尾氣入口與所述低溫電石尾氣出口相連。

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理有機固體的系統(tǒng)通過脫灰裝置對有機固體進行脫灰處理，以便得到低灰有機固體和高灰有機固體，并將低灰有機固體供給至破碎裝置中進行破碎處理，將得到的低灰有機碎料與粉狀生石灰在成型裝置中進行混料造塊，得到混合球團，進而將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便進一步除去低灰有機固體中的揮發(fā)分，得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團，其中含碳活性球團可以供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石產(chǎn)品；另一方面，可以利用余熱回收裝置將高溫電石和電石尾氣與空氣進行換熱，并將得到的高溫空氣供給至脫灰裝置中用于脫灰處理；將氫氣與電石尾氣供給至氣體混合裝置中進行混合，以便得到合成氣。由此，該系統(tǒng)在解決有機固體堆放棄置問題的同時，顯著提高電石制備中的熱效率，并副產(chǎn)人造石油、富氫燃氣等產(chǎn)品。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理有機固體的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述脫灰裝置進一步包括：上腔體，所述上腔體的頂端具有低灰有機固體出口，所述上腔體的側壁上具有有機固體入口；下腔體，所述下腔體的頂端與所述上腔體的底端相連，所述下腔體的底端具有高灰有機固體出口，所述下腔體的側壁由平行設置的外壁和內壁組成，所述內壁包括上下相連的上內壁和下內壁，所述外壁和上內壁之間形成有第一進風腔室，所述外壁和下內壁之間形成有第二進風腔室，所述第一進風腔室和第二進風腔室間隔開，所述上內壁和所述下內壁上均具有多個出風口；第一進風管道，所述第一進風管道設置在所述下腔體的外壁上且與所述第一進風腔室相連通；第二進風管道，所述第二進風管道設置在所述下腔體的外壁上且與所述第二進風腔室相連通；所述第一進風管道和所述第二進風管道均與所述高溫熱空氣出口相連。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述上腔體橫截面由上至下逐漸增大，且所述上腔體的側壁與豎直方向的夾角為2.5～30度；所述下腔體橫截面由上至下逐漸減小，且所述下腔體的側壁與豎直方向的夾角為5～30度。這里的情況是，上內壁與豎直方向的夾角與下內壁與豎直方向的夾角一致的情況。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述多個出風口的孔徑為2～5mm，其中，位于所述上內壁的所述多個出風口的總面積為所述上內壁總面積的10～30％，位于所述下內壁的所述多個出風口的總面積為所述下內壁總面積的20～40％。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述上內壁與豎直方向的夾角為0～15度；所述下內壁與豎直方向的夾角為30～60度。這里的情況是，上內壁與豎直方向的夾角與下內壁與豎直方向的夾角不一致的情況。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述處理有機固體的系統(tǒng)進一步包括：第二熱解裝置，所述第二熱解裝置具有高灰有機固體入口、第二人造石油出口、第二富氫燃氣出口和提質有機固體出口，所述高灰有機固體入口與所述高灰有機固體出口相連。由此，脫灰得到的高灰有機固體可以供給至第二熱解裝置中，在400～1100攝氏度下進行第二熱解處理，以便得到第二人造石油、第二富氫燃氣和提質有機固體。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述處理有機固體的系統(tǒng)進一步包括：凈化提氫裝置，所述凈化提氫裝置具有富氫燃氣入口、氫氣出口和人造天然氣出口，所述氫氣出口與所述氫氣入口相連，所述富氫燃氣入口分別與所述第一富氫燃氣出口和所述第二富氫燃氣出口相連。由此，可以將低灰有機固體和高灰有機固體熱解得到的富氫燃氣供給至凈化提氫裝置中進行凈化提氫處理，以便得到人造天然氣和氫氣，從而進一步提高工藝的資源利用率。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種采用上述實施例的處理有機固體的系統(tǒng)處理有機固體的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：將有機固體供給至脫灰裝置中進行脫灰處理，得到低灰有機固體和高灰有機固體，所述低灰有機固體中灰分含量為小于或等于12wt％；

將所述低灰有機固體供給至破碎裝置中進行破碎處理，得到低灰有機碎料；

將所述低灰有機碎料和粉狀生石灰供給至成型裝置中進行混料造塊處理，得到混合球團；

將所述混合球團供給至第一熱解裝置中在500～1000攝氏度下進行第一熱解處理，得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團；

將所述含碳活性球團供給至電石爐中在1300～2400攝氏度下進行電石反應，得到電石和電石尾氣；

將低溫空氣、所述電石和所述電石尾氣供給至余熱回收裝置中進行換熱處理，得到高溫空氣、低溫電石和低溫電石尾氣，所述高溫空氣的溫度為120～200攝氏度；

將所述高溫空氣供給至所述脫灰裝置中進行所述脫灰處理；

將所述氫氣和所述低溫電石尾氣供給至氣體混合裝置中進行混合，得到合成氣。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理有機固體的方法通過脫灰裝置對有機固體進行脫灰處理，以便得到低灰有機固體和高灰有機固體，并將低灰有機固體供給至破碎裝置中進行破碎處理，將得到的低灰有機碎料與粉狀生石灰在成型裝置中進行混料造塊，得到混合球團，進而將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便進一步除去低灰有機固體中的揮發(fā)分，得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團，其中含碳活性球團可以供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石產(chǎn)品；另一方面，可以利用余熱回收裝置將高溫電石和電石尾氣與空氣進行換熱，并將得到的高溫空氣供給至脫灰裝置中用于脫灰處理；將氫氣與電石尾氣供給至氣體混合裝置中進行混合，以便得到合成氣。由此，該方法在解決有機固體堆放棄置問題的同時，顯著提高電石制備中的熱效率，并副產(chǎn)人造石油、富氫燃氣等產(chǎn)品。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理有機固體的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述處理有機固體的方法進一步包括：將所述高灰有機固體供給至第二熱解裝置中，在400～1100攝氏度下進行第二熱解處理，得到第二人造石油、第二富氫燃氣和提質有機固體。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述處理有機固體的方法進一步包括：將所述第一富氫燃氣和所述第二富氫燃氣供給至凈化提氫裝置中進行凈化提氫處理，以便得到氫氣和人造天然氣。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理有機固體的系統(tǒng)結構示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的脫灰裝置剖面結構示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的脫灰裝置剖面結構示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的處理有機固體的系統(tǒng)結構示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的處理有機固體的系統(tǒng)結構示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的處理有機固體的系統(tǒng)結構示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理有機固體的方法流程示意圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的處理有機固體的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“相連”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種處理有機固體的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖1～6，該系統(tǒng)包括：脫灰裝置100、破碎裝置200、成型裝置300、第一熱解裝置400、電石爐500、余熱回收裝置700和氣體混合裝置900。其中，脫灰裝置100具有有機固體入口101、低灰有機固體出口102和高灰有機固體出口103；破碎裝置200具有低灰有機固體入口201和低灰有機碎料出口202，低灰有機固體入口201與低灰有機固體出口102相連；成型裝置300具有低灰有機碎料入口301、粉狀生石灰入口302和混合球團出口303，低灰有機碎料入口301與低灰有機碎料出口202相連；第一熱解裝置400具有混合球團入口401、第一人造石油出口402、第一富氫燃氣出口403和含碳活性球團出口404，混合球團入口401與混合球團出口303相連；電石爐500具有含碳活性球團入口501、電石出口502和電石尾氣出口503，含碳活性球團入口501與含碳活性球團出口404相連；余熱回收裝置700具有低溫空氣入口701、電石入口702、電石尾氣入口703、高溫空氣出口704、低溫電石出口705和低溫電石尾氣出口706，電石入口702與電石出口502相連，電石尾氣入口703與電石尾氣出口503相連；氣體混合裝置900具有氫氣入口901、低溫電石尾氣入口902和合成氣出口903，所述低溫電石尾氣入口902與所述低溫電石尾氣出口706相連。

下面參考圖1～6對根據(jù)本發(fā)明實施例的處理有機固體的系統(tǒng)進行詳細描述：

根據(jù)本發(fā)明的實施例，脫灰裝置100具有有機固體入口101、低灰有機固體出口102和高灰有機固體出口103，脫灰裝置100適于將有機固體進行脫灰處理，以便得到低灰有機固體和高灰有機固體。具體的，有機固體中含有較高含量的還原性碳、氫和灰分(例如揮發(fā)分、無機鹽和氧化物等雜質)，通過將有機固體進行脫灰處理，可以將低灰有機固體與高灰有機固體分離，其中低灰有機固體經(jīng)處理后可以用作制備電石的還原劑，高灰有機固體經(jīng)處理后可以用作制備煤炭氣化氣的氣化原料、火力發(fā)電原料等。

需要說明的是，本發(fā)明的系統(tǒng)中，術語“高灰”和“低灰”并不是絕對概念，而是相對概念，具體是指有機固體中灰分的相對含量，也即是說，上述“低灰有機固體”相對于“高灰有機固體”具有較低的灰分含量，上述“低灰有機固體”和“高灰有機固體”中的具體灰分含量均不受特別限制。

本發(fā)明的系統(tǒng)將低灰有機固體和高灰有機固體分選開的原理是，通過調節(jié)不同風室的進風量，可以將不同密度的物質分選開，風量的大小直接影響到分選出的物質密度的高低。本發(fā)明的“有機固體”是指煤、垃圾和生物質。有機固體中的灰分包括氧化硅、氧化鋁、氧化鎂或氧化鐵等無機成分。有機固體的密度反映了灰分的高低，有機固體中灰分含量不同則密度不同，灰分高則密度大，灰分低則密度小。因此，通過本發(fā)明的系統(tǒng)可以將不同灰分的有機固體分選出高灰有機固體和低灰有機固體。

利用本發(fā)明的系統(tǒng)對有機固體進行分選時，由于有機固體類型不同，其灰分之外的成分也不同，因此，對于不同類型的有機固體，灰分含量相同時密度也會不同，使得對于不同類型的有機固體，要分選出相同灰分含量的低灰有機固體，其風室的進風量是不同的。因此，能夠分選出相同灰分含量的有機固體的風室的進風量難以界定，需要針對具體的有機固體進行調整。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在將有機固體進行脫灰處理前，可以預先將有機固體破碎至平均粒徑不高于6mm，由此，可以進一步提高脫灰處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，低灰有機固體中灰分含量為小于或等于12wt％。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖2～3，脫灰裝置100包括：上腔體110、下腔體120、第一進風管道170和第二進風管道180。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上腔體100的頂端具有低灰有機固體出口102，上腔體110的側壁上具有有機固體入口101；下腔體120的頂端與上腔體110的底端相連，下腔體120的底端具有高灰有機固體出口103，下腔體120的側壁由平行設置的外壁130和內壁140組成，內壁140包括上下相連的上內壁141和下內壁142，外壁130和上內壁141之間形成有第一進風腔室150，外壁130和下內壁142之間形成有第二進風腔室160，第一進風腔室150和第二進風腔室160間隔開，上內壁141和下內壁142上均具有多個出風口(圖中未示出)；第一進風管道170設置在下腔體120的外壁130上且與第一進風腔室150相連通；第二進風管道180設置在下腔體120的外壁130上且與第二進風腔室160相連通。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，待分選脫灰的有機固體通過有機固體入口進入下腔體，空氣經(jīng)流量計和第一、第二進風管道進入脫灰裝置的第一進風腔室和第二進風腔室中，并使第二進風管道中的空氣流速大于第一進風管道中的空氣流速，由此使下腔體(分選室)中形成相對穩(wěn)定的上升氣流，調節(jié)空氣流量使得待分選脫灰物料在重力作用下在下腔體內進行分選脫灰，高密度顆粒下沉進入到高灰有機固體收集區(qū)，由高灰有機固體出口排出，而低密度顆粒隨氣流向上運動進入上腔體低灰有機固體收集區(qū)，由低灰有機固體出口排出，從而實現(xiàn)對低灰有機固體和高灰有機固體進行分選脫灰。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上腔體110橫截面由上至下逐漸增大，且上腔體110的側壁與豎直方向的夾角可以為2.5～30度；下腔體120橫截面由上至下逐漸減小，且下腔體120的側壁與豎直方向的夾角可以為5～30度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，多個出風口的孔徑可以為2～5mm，其中，位于上內壁141的多個出風口的總面積可以為上內壁141總面積的10～30％。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，參考圖2，下腔體120中，上內壁141與豎直方向形成的夾角和下內壁142與豎直方向形成的夾角一致，即，第一進風腔室150和第二進風腔室160構成一個錐臺形。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖3，下腔體120還可以采用分段式結構，具體地，根據(jù)本發(fā)明的實施例，上內壁141與豎直方向的夾角可以為0～15度；下內壁142與豎直方向的夾角可以為30～60度。由此，可以使上內壁與下內壁形成分段結構，分段結構的上部(上內壁)與豎直方向的夾角小且高度大，而下部(下內壁)與豎直方向的夾角大且高度小。這種下部與豎直方向的夾角大且高度小的結構使得第二進風腔室內的空氣通過布風板進入下腔體后產(chǎn)生的水平風速小，主要為豎直向上的上升氣流，利于在下部形成穩(wěn)定的上升氣流；而上部與豎直方向的夾角小且高度大的結構使得第一進風腔室內的空氣通過布風板進入下腔體后產(chǎn)生的水平風速相對下部增大，可降低分選脫灰過程的邊壁效應；因此，這種分段結構既有利于形成穩(wěn)定的上升氣流，又減少了物料運動過程受到的邊壁效應的影響，進而提高物料的分選精度。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，上述第一進風腔室在豎直方向上的高度不小于1m，上述第二進風腔室在豎直方向上的高度不小于0.1m。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，位于下內壁142的多個出風口的總面積可以為下內壁142總面積的20～40％。由此，可以使下內壁上的開孔率相對于上內壁較大，結合該裝置的分選脫灰原理，空氣在下腔體中形成相對穩(wěn)定的上升氣流，使得物料主要在上升氣流作用下實現(xiàn)按密度分選。為形成穩(wěn)定的滿足分選要求的上升氣流，下腔體下部需要的風量較大，適當增大開孔率可以有利于形成穩(wěn)定的上升氣流，進而提高物料的分選精度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，破碎裝置200具有低灰有機固體入口201和低灰有機碎料出口202，低灰有機固體入口201與低灰有機固體出口102相連，破碎裝置200適于將低灰有機固體進行破碎處理，以便得到低灰有機碎料。具體地，通過將低灰有機固體破碎為低灰有機碎料，可以顯著提高后續(xù)混料造塊處理中低灰有機碎料與生石灰的接觸面積，從而提高低灰有機固體的利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，低灰有機碎料的平均粒徑大小直接影響到后續(xù)混料造塊處理的成型效果，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，可以將低灰有機固體破碎至平均粒徑為1.0毫米。由此，可以進一步提高后續(xù)混料造塊處理中低灰有機碎料與生石灰的接觸面積，從而進一步提高低灰有機固體的利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，成型裝置300具有低灰有機碎料入口301、粉狀生石灰入口302和混合球團出口303，低灰有機碎料入口301與低灰有機碎料出口202相連，成型裝置300適于將低灰有機碎料和粉狀生石灰進行混料造塊，以便得到混合球團。發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，在粒徑過小的有機固體碎料難以在電石爐中發(fā)生反應，而通過混料造塊得到混合球團，可以有效地提高小粒徑有機碎料的利用率，從而提高資源利用率。本發(fā)明的實施例中，成型后的混合球團可以為橢球團，橢球團的大小對后續(xù)的熱解處理效果有影響，本發(fā)明實施例中選取塊料尺寸為：長×寬×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一熱解裝置400具有混合球團入口401、第一人造石油出口402、第一富氫燃氣出口403和含碳活性球團出口404，混合球團入口401與混合球團出口303相連，第一熱解裝置400適于將混合球團在500～1000攝氏度下進行第一熱解處理，以便得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，生石灰對中有機固體的熱解具有催化作用，在進行電石反應之前，預先對混合球團進行第一熱解處理，可以有效地除去中有機固體中的揮發(fā)分，得到第一人造石油和第一富氫燃氣，從而提高有機固體中的碳含量，以便提高后續(xù)制備得到的電石的產(chǎn)量和品質。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第一熱解處理進行的時間可以為20～120min，由此，可以進一步提高對混合球團熱解的完成度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，電石爐500具有含碳活性球團入口501、電石出口502和電石尾氣出口503，含碳活性球團入口501與含碳活性球團出口404相連，電石爐500適于將含碳活性球團在1300～2400攝氏度下進行電石反應，以便得到電石和電石尾氣。

參考圖4和5，根據(jù)本發(fā)明的實施例，余熱回收裝置700具有低溫空氣入口701、電石入口702、電石尾氣入口703、高溫空氣出口704、低溫電石出口705和低溫電石尾氣出口706，電石入口702與電石出口502相連，電石尾氣入口703與電石尾氣出口503相連，余熱回收裝置700適于將低溫空氣、電石和電石尾氣進行換熱處理，以便得到高溫空氣、低溫電石和低溫電石尾氣。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第一進風管道170和第二進風管道180均與高溫空氣出口704相連。由此，余熱回收裝置換熱得到的高溫空氣可以由第一進風管道和第二進風管道供給至脫灰裝置中用于脫灰處理，從而可以進一步提高能源的利用率和脫灰處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，高溫空氣的溫度可以為120～200攝氏度，由此，可以進一步提高脫灰處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，氣體混合裝置900具有氫氣入口901、低溫電石尾氣入口902和合成氣出口903，低溫電石尾氣入口902與低溫電石尾氣出口706相連，氣體混合裝置900適于將氫氣和低溫電石尾氣進行混合以便得到合成氣。具體地，氣體混合裝置中采用的氫氣既可以是后續(xù)凈化提氫裝置中提取得到的，也可以是由其它氫氣源(例如氫氣儲罐)通入的。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在將電石尾氣與氫氣混合前，可以預先將電石尾氣進行凈化，電石尾氣中主要成分為co，這里只需要常規(guī)的co凈化裝置即可。

參考圖6，本發(fā)明實施例的處理有機固體的系統(tǒng)進一步包括：第二熱解裝置600和凈化提氫裝置800。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二熱解裝置600具有高灰有機固體入口601、第二人造石油出口602、第二富氫燃氣出口603和提質有機固體出口604，高灰有機固體入口601與高灰有機固體出口103相連，第二熱解裝置600適于將高灰有機固體在400～1100攝氏度下進行第二熱解處理，以便得到第二人造石油、第二富氫燃氣和提質有機固體。其中，提質有機固體可以用作制備煤炭氣化氣的氣化原料、火力發(fā)電原料等。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第二熱解處理可以在400～1100攝氏度下進行，在3～20秒內完成。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在此溫度和熱解速度范圍內進行處理，可以有效地除去有機固體中的揮發(fā)分，得到第二人造石油和第二富氫燃氣。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，凈化提氫裝置800具有富氫燃氣入口801、氫氣出口802和人造天然氣出口803，氫氣出口802與氫氣入口901相連，富氫燃氣入口801分別與第一富氫燃氣出口403和第二富氫燃氣出口603相連，凈化提氫裝置800適于將第一富氫燃氣和第二富氫燃氣進行凈化提氫裝置，以便得到氫氣和人造天然氣。具體的，凈化提氫裝置可以為本領域常規(guī)的從氣體中提取氫氣的裝置，例如可以是psa提氫裝置。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理有機固體的系統(tǒng)通過脫灰裝置對有機固體進行脫灰處理，以便得到低灰有機固體和高灰有機固體，并將低灰有機固體供給至破碎裝置中進行破碎處理，將得到的低灰有機碎料與粉狀生石灰在成型裝置中進行混料造塊，得到混合球團，進而將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便進一步除去低灰有機固體中的揮發(fā)分，得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團，其中含碳活性球團可以供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石產(chǎn)品；同時，脫灰得到的高灰有機固體可以供給至第二熱解裝置中進行第二熱解處理，以便得到第二人造石油、第二富氫燃氣和提質有機固體。后續(xù)，可以將低溫空氣與電石和電石尾氣供給至余熱回收裝置中進行換熱，換熱得到的高溫空氣進入脫灰裝置用于對有機固體進行脫灰處理，從而可以進一步提高脫灰處理的效率；另外，第一熱解處理和第二熱解處理得到的第一富氫燃氣和第二富氫燃氣經(jīng)凈化提氫處理后，可以得到人造天然氣和氫氣，氫氣與換熱后的低溫電石尾氣混合可以組成合成氣。由此，該系統(tǒng)在解決有機固體堆放棄置問題的同時，顯著提高電石制備中的熱效率，并副產(chǎn)人造石油、人造天然氣、合成氣等產(chǎn)品，具有顯著的經(jīng)濟效益。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種采用上述實施例的處理有機固體的系統(tǒng)處理有機固體的方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：將有機固體供給至脫灰裝置中進行脫灰處理，以便得到低灰有機固體和高灰有機固體，所述低灰有機固體中灰分含量為小于或等于12wt％；將低灰有機固體供給至破碎裝置中進行破碎處理，以便得到低灰有機碎料；將低灰有機碎料和粉狀生石灰供給至成型裝置中進行混料造塊處理，以便得到混合球團；將混合球團供給至第一熱解裝置中在500～1000攝氏度下進行第一熱解處理，以便得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團；將含碳活性球團供給至電石爐中在1300～2400攝氏度下進行電石反應，以便得到電石和電石尾氣；將低溫空氣、所述電石和所述電石尾氣供給至余熱回收裝置中進行換熱處理，得到高溫空氣、低溫電石和低溫電石尾氣，所述高溫空氣的溫度為120～200攝氏度；將所述高溫空氣供給至所述脫灰裝置中進行所述脫灰處理；將所述氫氣和所述低溫電石尾氣供給至氣體混合裝置中進行混合，得到合成氣。

下面參考圖7～8對根據(jù)本發(fā)明實施例的處理有機固體的方法進行詳細描述。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：

s100：脫灰處理

該步驟中，將有機固體供給至脫灰裝置中進行脫灰處理，以便得到低灰有機固體和高灰有機固體。具體的，有機固體中含有較高含量的還原性碳、氫和灰分(例如揮發(fā)分、無機鹽和氧化物等雜質)，通過將有機固體進行脫灰處理，可以將低灰有機固體與高灰有機固體分離，其中低灰有機固體經(jīng)處理后可以用作制備電石的還原劑，高灰有機固體經(jīng)處理后可以用作制備煤炭氣化氣的氣化原料、火力發(fā)電原料等。

本發(fā)明的方法中，將低灰有機固體的灰分含量限定在小于或等于12wt％，是因為：有機固體中的灰分主要為氧化硅、氧化鋁、氧化鎂或氧化鐵等無機成分，灰分含量過高，則會嚴重影響電石爐的性能，會引發(fā)電石爐的爆炸，產(chǎn)生致命的后果，因此，必須要控制電石爐中有機固體的灰分，申請人經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，將有機固體的灰分含量限定在小于或等于12wt％，能夠保證電石爐的性能不受影響，在安全范圍內。通過本發(fā)明的分選系統(tǒng)能夠分選出灰分含量小于或等于12wt％的低灰有機固體，進而保證后續(xù)電石的安全順利生產(chǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在將有機固體進行脫灰處理前，可以預先將有機固體破碎至平均粒徑不高于6mm，由此，可以進一步提高脫灰處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，脫灰裝置包括：上腔體、下腔體、第一進風管道和第二進風管道。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上腔體的頂端具有低灰有機固體出口，上腔體的側壁上具有有機固體入口；下腔體的頂端與上腔體的底端相連，下腔體的底端具有高灰有機固體出口，下腔體的側壁由平行設置的外壁和內壁組成，內壁包括上下相連的上內壁和下內壁，外壁和上內壁之間形成有第一進風腔室，外壁和下內壁之間形成有第二進風腔室，第一進風腔室和第二進風腔室間隔開，上內壁和下內壁上均具有多個出風口(圖中未示出)；第一進風管道設置在下腔體的外壁上且與第一進風腔室相連通；第二進風管道設置在下腔體的外壁上且與第二進風腔室相連通。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，待分選脫灰的有機固體通過有機固體入口進入下腔體，空氣經(jīng)流量計和第一、第二進風管道進入脫灰裝置的第一進風腔室和第二進風腔室中，并使第二進風管道中的空氣流速大于第一進風管道中的空氣流速，由此使下腔體(分選室)中形成相對穩(wěn)定的上升氣流，調節(jié)空氣流量使得待分選脫灰物料在重力作用下在下腔體內進行分選脫灰，高密度顆粒下沉進入到高灰有機固體收集區(qū)，由高灰有機固體出口排出，而低密度顆粒隨氣流向上運動進入上腔體低灰有機固體收集區(qū)，由低灰有機固體出口排出，從而實現(xiàn)對低灰有機固體和高灰有機固體進行分選脫灰。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上腔體橫截面由上至下逐漸增大，且上腔體的側壁與豎直方向的夾角可以為2.5～30度；下腔體橫截面由上至下逐漸減小，且下腔體的側壁與豎直方向的夾角可以為5～30度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，多個出風口的孔徑可以為2～5mm，其中，位于上內壁的多個出風口的總面積可以為上內壁總面積的10～30％。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，下腔體中，上內壁與豎直方向形成的夾角和下內壁與豎直方向形成的夾角可以一致，即，第一進風腔室和第二進風腔室構成一個錐臺形。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，下腔體還可以采用分段式結構，具體地，根據(jù)本發(fā)明的實施例，上內壁與豎直方向的夾角可以為0～15度；下內壁與豎直方向的夾角可以為30～60度。由此，可以使上內壁與下內壁形成分段結構，分段結構的上部(上內壁)與豎直方向的夾角小且高度大，而下部(下內壁)與豎直方向的夾角大且高度小。這種下部與豎直方向的夾角大且高度小的結構使得第二進風腔室內的空氣通過布風板進入下腔體后產(chǎn)生的水平風速小，主要為豎直向上的上升氣流，利于在下部形成穩(wěn)定的上升氣流；而上部與豎直方向的夾角小且高度大的結構使得第一進風腔室內的空氣通過布風板進入下腔體后產(chǎn)生的水平風速相對下部增大，可降低分選脫灰過程的邊壁效應；因此，這種分段結構既有利于形成穩(wěn)定的上升氣流，又減少了物料運動過程受到的邊壁效應的影響，進而提高物料的分選精度。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，上述第一進風腔室在豎直方向上的高度不小于1m，上述第二進風腔室在豎直方向上的高度不小于0.1m。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，位于下內壁的多個出風口的總面積可以為下內壁總面積的20～40％。由此，可以使下內壁上的開孔率相對于上內壁較大，結合該裝置的分選脫灰原理，空氣在下腔體中形成相對穩(wěn)定的上升氣流，使得物料主要在上升氣流作用下實現(xiàn)按密度分選。為形成穩(wěn)定的滿足分選要求的上升氣流，下腔體下部需要的風量較大，適當增大開孔率可以有利于形成穩(wěn)定的上升氣流，進而提高物料的分選精度。

s200：破碎處理

該步驟中，將低灰有機固體供給至破碎裝置中進行破碎處理，以便得到低灰有機碎料。具體地，通過將低灰有機固體破碎為低灰有機碎料，可以顯著提高后續(xù)混料造塊處理中低灰有機碎料與生石灰的接觸面積，從而提高低灰有機固體的利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，低灰有機碎料的平均粒徑大小直接影響到后續(xù)混料造塊處理的成型效果，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，可以將低灰有機固體破碎至平均粒徑為1.0毫米。由此，可以進一步提高后續(xù)混料造塊處理中低灰有機碎料與生石灰的接觸面積，從而進一步提高低灰有機固體的利用率。

s300：混料造塊處理

該步驟中，將低灰有機碎料和粉狀生石灰供給至成型裝置中進行混料造塊處理，以便得到混合球團。發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，在粒徑過小的有機固體碎料難以在電石爐中發(fā)生反應，而通過混料造塊得到混合球團，可以有效地提高小粒徑有機碎料的利用率，從而提高資源利用率。本發(fā)明的實施例中，成型后的混合球團可以為橢球團，橢球團的大小對后續(xù)的熱解處理效果有影響，本發(fā)明實施例中選取塊料尺寸為：長×寬×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

s400：第一熱解處理

該步驟中，將混合球團供給至第一熱解裝置中在500～1000攝氏度下進行第一熱解處理，以便得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，生石灰對中有機固體的熱解具有催化作用，在進行電石反應之前，預先對混合球團進行第一熱解處理，可以有效地除去中有機固體中的揮發(fā)分，得到第一人造石油和第一富氫燃氣，從而提高有機固體中的碳含量，以便提高后續(xù)制備得到的電石的產(chǎn)量和品質。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第一熱解處理進行的時間可以為20～120min，由此，可以進一步提高對混合球團熱解的完成度。

s500：電石反應

該步驟中，將含碳活性球團供給至電石爐中在1300～2400攝氏度下進行電石反應，以便得到電石和電石尾氣。

s600：余熱回收

該步驟中，將低溫空氣、電石和電石尾氣供給至余熱回收裝置中進行換熱處理，以便得到高溫空氣、低溫電石和低溫電石尾氣，并將高溫空氣供給至脫灰裝置中進行脫灰處理，從而可以進一步提高能源的利用率和脫灰處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，高溫空氣的溫度可以為120～200攝氏度，由此，可以進一步提高脫灰處理的效率。

s700：制備合成氣

該步驟中，將氫氣和低溫電石尾氣供給至氣體混合裝置中進行混合，以便得到合成氣。具體地，氣體混合裝置中采用的氫氣既可以是后續(xù)凈化提氫裝置中提取得到的，也可以是由其它氫氣源(例如氫氣儲罐)通入的。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在將電石尾氣與氫氣混合前，可以預先將電石尾氣進行凈化，電石尾氣中主要成分為co，這里只需要常規(guī)的co凈化裝置即可。

參考圖8，本發(fā)明實施例的處理有機固體的方法進一步包括：

s800：第二熱解處理

該步驟中，將高灰有機固體供給至第二熱解裝置中，在400～1100攝氏度下進行第二熱解處理，以便得到第二人造石油、第二富氫燃氣和提質有機固體。其中，提質有機固體可以用作制備煤炭氣化氣的氣化原料、火力發(fā)電原料等。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第二熱解處理可以在400～1100攝氏度下進行，在3～20秒內完成。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在此溫度和熱解速度范圍內進行處理，可以有效地除去有機固體中的揮發(fā)分，得到第二人造石油和第二富氫燃氣。

s900：凈化提氫處理

該步驟中，將第一富氫燃氣和第二富氫燃氣供給至凈化提氫裝置中進行凈化提氫處理，以便得到氫氣和人造天然氣。具體的，凈化提氫裝置可以為本領域常規(guī)的從氣體中提取氫氣的裝置，例如可以是psa提氫裝置。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理有機固體的方法通過脫灰裝置對有機固體進行脫灰處理，以便得到低灰有機固體和高灰有機固體，并將低灰有機固體供給至破碎裝置中進行破碎處理，將得到的低灰有機碎料與粉狀生石灰在成型裝置中進行混料造塊，得到混合球團，進而將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便進一步除去低灰有機固體中的揮發(fā)分，得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團，其中含碳活性球團可以供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石產(chǎn)品；同時，脫灰得到的高灰有機固體可以供給至第二熱解裝置中進行第二熱解處理，以便得到第二人造石油、第二富氫燃氣和提質有機固體。后續(xù)，可以將低溫空氣與電石和電石尾氣供給至余熱回收裝置中進行換熱，換熱得到的高溫空氣進入脫灰裝置用于對有機固體進行脫灰處理，從而可以進一步提高脫灰處理的效率；另外，第一熱解處理和第二熱解處理得到的第一富氫燃氣和第二富氫燃氣經(jīng)凈化提氫處理后，可以得到人造天然氣和氫氣，氫氣與換熱后的低溫電石尾氣混合可以組成合成氣。由此，該方法在解決有機固體堆放棄置問題的同時，顯著提高電石制備中的熱效率，并副產(chǎn)人造石油、人造天然氣、合成氣等產(chǎn)品，具有顯著的經(jīng)濟效益。

本發(fā)明的有機固體的分質利用系統(tǒng)及方法，采用將有機固體的脫灰、熱解及電石冶煉技術耦合，降低了原料成本，減少環(huán)境污染，同時，提高有機固體的有效利用率和轉化率。有機固體經(jīng)降灰處理后再進行熱解、電石冶煉處理能提高熱解、電石冶煉單元的有效處理量，提高產(chǎn)品質量，同時降低系統(tǒng)能耗。

本發(fā)明通過有機固體熱解、含碳活性球團高溫反應等技術耦合，可以有效改變人造天然氣、合成氣的品質和組成，同時大大降低了氣體變換、分離等處理成本。

本發(fā)明，通過在球團熱解、制備電石高溫反應之前對有機固體進行脫灰處理可以提高該電石制備得到的乙炔的品質。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

將平均粒徑不高于6mm的有機固體由原料倉供給至脫灰裝置中進行脫灰處理，根據(jù)物料的密度特性和預期脫灰效果計算物料的沉降速度，按上升氣流速度大小匹配進入脫灰裝置的風量，以便得到低灰有機固體和高灰有機固體；

將低灰有機固體供給至破碎裝置中進行破碎處理，以便得到低灰有機碎料；

將低灰有機碎料和粉狀生石灰供給至成型裝置中進行混料造塊處理，以便得到混合球團；

將混合球團供給至第一熱解裝置中在500～1000攝氏度下進行第一熱解處理，以便得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團；

將含碳活性球團供給至電石爐中在1300～2400攝氏度下進行電石反應，以便得到電石和以co為主要成分的電石尾氣；

將高灰有機固體供給至第二熱解裝置中進行第二熱解處理，以便得到第二人造石油、第二富氫燃氣和提質有機固體。

將低溫空氣和電石尾氣供給至余熱回收裝置中進行換熱處理，以便得到高溫空氣和低溫電石尾氣，其中高溫空氣的溫度為120～200攝氏度；

將高溫空氣供給至脫灰裝置中進行脫灰處理；

將第一富氫燃氣和第二富氫燃氣供給至凈化提氫裝置中進行凈化提氫處理，以便得到氫氣和人造天然氣；

將氫氣和低溫電石尾氣供給至氣體混合裝置中進行混合，以便得到合成氣。

實施例2

將平均粒徑不高于6mm的有機固體由原料倉供給至脫灰裝置中進行脫灰處理，根據(jù)物料的密度特性和預期脫灰效果計算物料的沉降速度，按上升氣流速度大小匹配進入脫灰裝置的風量，以便得到低灰有機固體和高灰有機固體；

將低灰有機固體供給至破碎裝置中進行破碎處理，以便得到低灰有機碎料；

將低灰有機碎料和粉狀生石灰供給至成型裝置中進行混料造塊處理，以便得到混合球團；

將混合球團供給至第一熱解裝置中在500～1000攝氏度下進行第一熱解處理，以便得到第一人造石油、第一富氫燃氣和含碳活性球團；

將含碳活性球團供給至電石爐中在1300～2400攝氏度下進行電石反應，以便得到電石和以co為主要成分的電石尾氣；

將高灰有機固體供給至第二熱解裝置中，在400～1100攝氏度下進行第二熱解處理，以便得到第二人造石油、第二富氫燃氣和提質有機固體。

將低溫空氣和電石供給至余熱回收裝置中進行換熱處理，以便得到高溫空氣和低溫電石，其中高溫空氣的溫度為120～200攝氏度；

將高溫空氣供給至脫灰裝置中進行脫灰處理；

將第一富氫燃氣和第二富氫燃氣供給至凈化提氫裝置中進行凈化提氫處理，以便得到氫氣和人造天然氣；

將氫氣和電石尾氣供給至氣體混合裝置中進行混合，以便得到合成氣。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。