含碳固废处理方法及其装置

1.本发明属于热改性和熔融燃烧技术领域，尤其涉及一种含碳固废处理方法及其装置。

背景技术：

2.煤炭作为原料或者燃料广泛应用于化工、钢铁和有等工业领域，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。
3.另外，在实施本发明的过程中，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。

技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.基于上述技术问题，本发明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。
6.(二)技术方案
7.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
8.作为本发明的第一个方面，提供了一种含碳固废处理方法，包括：
9.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；
10.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；
11.热改性产物包括：活化碳和可燃气。
12.在其中一个实施例中，含碳固废处理方法还包括：
13.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
14.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；
15.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；
16.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。
17.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％。
18.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℃。
19.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℃。
20.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。
21.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。
22.在其中一个实施例中，第一氧化剂包括以下至少一种：
23.空气、富空气或纯氧；
24.第二氧化剂包括以下至少一种：
25.空气、富空气或纯氧。
26.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。
27.作为本发明的第二个方面，提供了一种含碳固废处理装置，包括：
28.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；
29.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％；
30.热改性产物包括：活化碳和可燃气。
31.在其中一个实施例中，含碳固废处理装置还包括：
32.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：
33.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
34.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；
35.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；
36.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。
37.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。
38.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：
39.第一氧化剂入口，用于向燃烧单元提供第一氧化剂；
40.燃料入口，用于向燃烧单元提供含碳固废；
41.热改性出口，用于排出热改性产物和第二粒径包裹碳。
42.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：
43.第二氧化剂入口，用于向熔融燃烧单元提供第二氧化剂；
44.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；
45.熔渣出口，用于排出熔融燃烧单元内的熔渣；以及
46.出气口，用于排出熔融燃烧单元内的二氧化碳。
47.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。
48.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。
49.(三)有益效果
50.根据本发明的实施例，含碳固废中的碳主要以裸露碳和包裹碳的形式存在，在第一氧化剂条件下能够使含碳固废中的裸露碳和包裹碳发生热改性变化，其中，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的过程中，能够使第一比例的裸露碳进行燃烧和气化，产生的可燃气体从裸露碳中析出，打开裸露碳的孔隙结构；在燃烧和气化过程中也能够使裸露碳的碳链断裂，而破坏裸露碳的石墨化结构，从而将孔隙结构致密、石墨化程度较高、活性较低的裸露碳转变为疏松多孔、石墨化程度较低、活性较高的活化碳，解决了裸露碳因石墨化程度较高导致的活性差而难以燃烧，无法实现裸露碳处置的问题。对于包裹碳而言，第一粒径包裹碳在第一氧化剂条件下，彼此相互碰撞和摩擦，逐渐由第一粒径的包裹碳经第二热改性变化后，即热破碎后形成第二粒径包裹碳，破坏包裹碳外表面结构便于后续处理。
附图说明
51.图1是本发明实施例中含碳固废处理方法的原理示意图；
52.图2是本发明实施例中含碳固废处理方法的流程示意图。
具体实施方式
53.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
54.针对含碳固废中碳含量较高，限制了无机组分资源化利用；因含碳固废中裸露碳和包裹碳的石墨化程度较高，难以燃烧的问题而增大了含碳固废脱碳处理难度较大的问题；以及在含碳固废处理过程中存在的药剂消耗量大、环境污染、锅炉运行不稳定和处理后残渣中含碳量较高等问题，本发明提出了一种含碳固废处理方法及其装置，通过利用热改性技术破坏裸露碳的石墨化结构，将活性较低的裸露碳转化为活性较高的活化碳，将第一粒径包裹碳破碎形成第二粒径包裹碳；然后再利用高温熔融燃烧技术(1300℃以上)实现活
化碳的熔融燃烧，以及将第二粒径包裹碳外壳融化，并使包裹碳裸露出来的碳进行熔融燃烧，实现含碳固废中裸露碳和包裹碳的脱碳处理，并得到可以再利用的无机组分。
55.有鉴于此，作为本发明的第一个方面，提供了一种含碳固废处理方法，包括：
56.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；
57.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；
58.热改性产物包括：活化碳和可燃气。
59.图1是本发明实施例中含碳固废处理方法的原理示意图；图2是本发明实施例中含碳固废处理方法的流程示意图。
60.以下结合图1和图2对本发明中含碳固废处理方法的过程进行详细说明。
61.如图1和图2所示，含碳固废包括裸露碳和包裹碳，裸露碳为碳附着在无机组分的表面，包裹碳为碳被无机组分所包裹。提供第一氧化剂条件，以使得含碳固废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；第一粒径包裹碳在第一氧化剂条件下发生第二热改性变化，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，第一氧化剂包括空气、富空气或纯氧中的至少一种。
62.进一步地，裸露碳在第一氧化剂条件下发生第一热改性变化表现为：
63.含碳固废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生成热改性产物并产生第一反应热，第一反应热用于维持第一反应温度，其中第一温度为800℃-950℃，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％，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，热改性产物包括：可燃气和活化碳，可燃气包括氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳中至少一种。可以理解为，氧气当量比为0.15-0.5的第一氧化剂能够使含碳固废中20％-70％的裸露碳在进行1-10min的燃烧/气化反应(第一热改性)过程中，释放出第一反应热，该第一反应热能够维持热改性变化(第一反应)所需的第一反应温度800℃-950℃，同时20％-70％的裸露碳与氧气当量比为0.15-0.5的氧气进行接触并燃烧/气化过程中产生热改性产物和可燃气。裸露碳燃烧/气化过程中释放出的可燃气体从裸露碳孔隙中析出，打开裸露碳的孔隙结构，并破坏裸露碳表面的石墨化结构，能够将结构致密、难燃烧的裸露碳转变为疏松多孔、活性较高的活化碳。该活化碳的孔隙结构与裸露碳的孔隙结构相比提高了3-10倍；与具有致密的石墨化结构的裸露碳活性相比，该疏松多孔的活化碳的活性提高了30％-200％，较高活性的活化碳为后续的其它处理做好准备。
64.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表现为：
65.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。可以理解为，第二粒径包裹通过第一粒径包裹碳在第一反应温度下，由固态转变为流化态，使得第一粒径包裹碳彼此相互摩擦和碰撞，将第一粒径包裹碳热破碎形成第二粒径包裹碳，并破坏包裹碳外表面的结构；以及利用第一反应温度也能够将第二粒径包裹碳加热至第一反应温度，提高第二粒径包裹碳的显热能力，以便后续其它处理。其中，第一反应温度是通过含碳
固废中20％-70％的裸露碳发生第一热改性变化释放出第一反应热，利用第一反应热维持热改性变化所需的800-950℃。
66.在实施本发明的过程中，将第一氧化剂条件中第一氧化剂的氧气当量比限定为0.1-0.5，其能够将含碳固废中第一比例的裸露碳转化为活性较高的活化碳，提高了裸露碳的活性，以便裸露碳在后续的处理，同时释放出的第一反应热能够维持热改性变化的温度以及用于第一粒径包裹碳的第二热改性变化后得到第二粒径包裹碳。如果在第一氧化剂条件的基础之上，进一步地增大第一氧化剂中氧气的当量比，并不会使裸露碳全部转化为活化碳而进一步提高裸露碳的活性；也不会使裸露碳中的碳经燃烧/气化反应后全部转化为二氧化碳，所得的固体产物中依旧存在较高的含碳量而限制无机组分的资源化利用；同时也不使第二粒径包裹碳中的碳燃烧后转变为二氧化碳，实现裸露碳中碳的脱除。
67.根据本发明的实施例，如图1和图2所示，含碳固废处理方法还包括：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；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，第二氧化剂包括空气、富空气或纯氧中的至少一种。
68.进一步地，热改性产物在第二氧化剂条件下发生第一熔融燃烧反应的具体表现为：
69.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，同时释放出第二反应热，第二反应热用于维持第二反应温度；其中，第二反应温度为1300℃-1600℃，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。
70.可以理解为，在第二氧化剂的氧气当量比为0.6-0.85的情况下，裸露碳经第一热改性变化后产生的热改性产物与第二氧化剂接触之后快速燃烧，例如在数秒(6-60s)之内即可能完成第一熔融燃烧反应后，释放出第二反应热使熔融燃烧反应(第二反应)维持在1300℃-1600℃，能够使热改性产物中的活化碳燃烧成二氧化碳，同时将活化碳中的无机组分熔融生成熔渣，实现熔渣中无机组分更高价值化利用。
71.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表现为：
72.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。可以理解为，第二粒径包裹碳利用热改性产物在第二氧化剂条件下发生第一熔融燃烧反应释放出的第一反应热产生的1300℃-1600℃(第二反应温度)，将第二粒径包裹碳外表面的熔渣外壳(无机组分熔渣外壳)融化打开后，将包裹在无机组分内部的碳裸露出来，裸露出来的碳与第二氧化剂进行接触后燃烧生成二氧化碳，与此同时第二粒径包裹碳中无机组分被熔融燃烧形成熔渣，实现了包裹碳的脱碳处理。
73.在本发明的实施例中，利用热改性和熔融燃烧两个处理步骤，能够实现裸露碳和包裹碳中碳的完全燃烧，将含碳固废中的碳转化为二氧化碳，而含碳固废中剩余的无机组分在第二反应温度(1300℃-1600℃)下能够被高温熔融形成熔渣。因所得的熔渣中没有碳或只有少部分的碳存在，不会限制无机组分更高价值化的使用。例如：可将熔渣用作金属提取原料、微晶玻璃原料和水泥掺和原料等。
74.作为本发明的第二个方面，提供了一种含碳固废处理装置，包括：热改性单元。
75.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；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％；热改性产物包括：活化碳和可燃气。
76.根据本发明的实施例，该装置还包括：熔融燃烧单元。
77.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：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；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；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。
78.根据本发明的实施例，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。
79.根据本发明的实施例，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，热改性单元还包括：第一氧化剂入口、燃料入口和热改性出口。其中，第一氧化剂入口，用于向燃烧单元提供第一氧化剂；燃料入口，用于向燃烧单元提供含碳固废；热改性出口，用于排出热改性产物和第二粒径包裹碳。
80.根据本发明的实施例，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：第二氧化剂入口、熔融燃烧入口、熔渣出口和出气口。其中，第二氧化剂入口，用于向熔融燃烧单元提供第二氧化剂；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；熔渣出口，用于排出熔融燃烧单元内的熔渣；以及出气口，用于排出熔融燃烧单元内的二氧化碳。
81.根据本发明的实施例，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，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；熔融燃烧单元包括气流床、回转窑或冲天炉中任意一种。
82.以下结合图2对本发明实施例中利用含碳固废处理方法对含碳固废处理装置进行详细说明。
83.根据图2所示的含碳固废处理方法，将热改性单元和熔融燃烧单元设计为分体式结构布置。在对含碳固废在进行热改性处理之前，将含碳固废经燃料入口通入到热改性单元内，第一氧化剂经第一氧化剂入口通入到热改性单元内，其中，含碳固废包括：裸露碳和包裹碳，将第一氧化剂条件中第一氧化剂的氧气当量比设定为0.1-0.5。在发生热改性变化时，热改性单元内的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第一热改性变化，以及第一粒径包裹碳发生第二热改性变化。
84.热改性单元内第一热改性变化和第二热改性变化具体表现为：
85.在第一氧化剂条件下，含碳固废中第一比例的裸露碳与第一氧化剂中的氧气接触并燃烧/气化，在燃烧/气化反应过程中释放第一反应热和产生热改性产物，其中热改性产物包括：活化碳和可燃气体。第一热改性变化释放出的第一反应热能够维持热改性变化的
第一反应温度(800℃-950℃)，具有第一反应温度的可燃气从裸露碳的孔隙中析出，打开裸露碳的孔隙，并使裸露碳表面的碳链断裂而破坏表面的石墨化结构，能够实现孔隙致密、石墨化程度较高的裸露碳到孔隙疏松、比表面积较大、石墨化程度较低的活化碳的转变，提高了裸露碳的反应活性，解决了裸露碳难以燃烧的问题。
86.而对于第二热改性而言，第一粒径包裹碳在第一氧化剂条件下由固态转变为流化态，流化态的第一粒径包裹碳在热改性单元内彼此之间相互摩擦、碰撞而破碎形成第二粒径包裹碳，与此同时第一粒径包裹碳利用裸露碳在第一氧化剂条件下发生的第一热改性变化释放出的第一反应热，将第二粒径包裹碳加热至第一反应温度，提高第二粒径包裹碳的显热能力，以便后续对第二粒径包裹碳进行熔融燃烧处理。
87.继续如图2所示，热改性出口与熔融燃烧单元的熔融燃烧入口相连通，用于接收裸露碳进行第一改性变化后产生的热改性产物和第一粒径包裹碳经第二改性变化后破碎形成的第二粒径包裹碳。
88.当热改性产物和第二粒径包裹碳进入熔融燃烧单元以后，经第二氧化剂入口向熔融燃烧单元通入第二氧化剂以提供第二氧化剂条件，以使得热改性产物和第二粒径包裹碳发生熔融燃烧反应，其中，熔融燃烧反应包括：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，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。
89.熔融燃烧单元内发生第一熔融燃烧反应和第二熔融燃烧反应具体表现为：
90.热改性产物在第二氧化剂条件下，与第二氧化剂中的氧气(氧气当量比为0.6-0.85)接触混合后迅速燃烧，在数秒(6-60s)之内即可完成燃烧实现热改性产物中活化碳向二氧化的转变，同时利用熔融燃烧过程中释放出的第二反应热将第一熔融燃烧反应维持在第二反应温度(1300℃-1600℃)，利用熔融燃烧单元内的第二反应温度能够将活化碳中存在的无机组分熔融生成熔渣。
91.对于第二包裹碳而言，利用热改性产物在第二氧化剂条件下发生第一熔融燃烧反应释放出的第一反应热产生的1300℃-1600℃，将第二粒径包裹碳外表面的熔渣外壳(无机组分熔渣外壳)融化打开后，将包裹在无机组分内部的碳裸露出来，裸露出来的碳与第二氧化剂进行接触后在第二反应温度下燃烧生成二氧化碳，而无机组分熔融燃烧形成熔渣，实现了包裹碳的脱碳处理。
92.经第一熔融燃烧反应和第二熔融燃烧反应后产生的二氧化碳和熔渣分别经出气口和熔渣出口排出熔融燃烧单元，排出的熔渣可以实现高价值化利用。
93.在本发明的实施例中，利用热改性单元提高了裸露碳的反应活性，解决了裸露碳中碳难以反应的问题，在此基础之上再利用熔融燃烧单元能够实现裸露碳的热改性产物快速燃烧，只需要通过简单的配风即可实现组织燃烧，而不需要额外使用烧嘴等结构，减少了烧嘴结构的使用。对于包裹碳而言，先利用热改性单元将第一粒径包裹碳热破碎形成第二粒径包裹碳，再通过熔融燃烧单元，利用热改性产物产生的高温(1300℃以上)将第二粒径包裹碳外表面的无机组分外壳融化打开，将包裹在内部的碳裸露出来，裸露出的碳在高温条件下快速燃烧转变为二氧化碳，实现了包裹碳中碳难以去除的问题。本发明实施例中，利用热改性单元和熔融燃烧单元实现了含碳固废中裸露碳和包裹碳的快速去除脱碳，脱碳后产生的熔渣可以作为高价值化的产品应用，实现了熔渣中无机组分的资源化利用。
94.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

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，包括：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：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％；所述热改性产物包括：活化碳和可燃气。11.根据权利要求10所述的装置，还包括：熔融燃烧单元，与所述热改性单元相连接，用于接收所述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，其中所述熔融燃烧反应包括：所述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。12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述热改性单元与所述熔融燃烧单元为一体式结构布置或分体式结构布置。13.根据权利要求12所述的装置，其中，在所述热改性单元与所述熔融燃烧单元为分体式结构布置的情况下，所述热改性单元还包括：第一氧化剂入口，用于向所述燃烧单元提供第一氧化剂；燃料入口，用于向所述燃烧单元提供所述含碳固废；热改性出口，用于排出所述热改性产物和第二粒径包裹碳。14.根据权利要求12所述的装置，其中，在所述热改性单元与所述熔融燃烧单元为分体式结构布置的情况下，所述熔融燃烧单元还包括：第二氧化剂入口，用于向所述熔融燃烧单元提供第二氧化剂；熔融燃烧入口，与所述热改性出口相连通，用于接收所述热改性单元排出的所述热改性产物和第二粒径包裹碳；熔渣出口，用于排出所述熔融燃烧单元内的熔渣；以及出气口，用于排出所述熔融燃烧单元内的二氧化碳。15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述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。16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述熔融燃烧单元包括气流床、回转窑或冲天炉中任意一种。

技术总结

本发明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0.15-0.5；热改性产物包括：活化碳和可燃气。活化碳和可燃气。活化碳和可燃气。