一種可燃廢物定向熱解方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可燃廢物定向熱解方法，將可燃廢物放入熱解爐，對熱解爐進行氣體置換，輸入氮氣排出熱解爐內的空氣，并保持熱解爐內氮氣壓力在0.05至0.1MPa之間，開始加溫進入熱解狀態(tài)，其中：根據(jù)對可燃廢物不同的熱解需求進入不同的熱解步驟，所述不同的熱解需求包括：獲取可燃廢物熱解碳步驟、獲取可燃廢物熱解焦油步驟、獲取可燃廢物熱解可燃氣步驟；本發(fā)明方法利用可燃廢物的熱值，通過調節(jié)熱解溫度、壓力、升溫速率及添加催化劑的方式，將可燃廢物定向熱解為有機碳、高熱值燃氣以及焦油，大大提高可燃固廢的利用率，由于此方法隔絕了空氣，減少了碳的燃燒和重金屬以及氯的揮發(fā)，因此，二惡英排放在0.1ng/Nm3以下。
【專利說明】一種可燃廢物定向熱解方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及固體廢棄物再利用領域，尤其涉及一種可燃廢物定向熱解方法，是針對生活垃圾、醫(yī)療垃圾、陳腐垃圾、廢輪胎、廢塑料、工業(yè)廢棄物、污泥、
餐廚垃圾、園林廢棄物、畜禽糞便等可燃垃圾能源利用和資源化再利用技術。
【背景技術】
[0002]隨著城市規(guī)模的不斷擴大，城市人口的日益增長以及人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量在逐漸增加。早在1996年，中國的城市垃圾清運量就已經(jīng)達到了 I億噸，而且每年以8%~10%的速度增長。垃圾的歷年堆存量達到60多億噸，全國有200多座城市陷入垃圾的包圍之中，垃圾堆存侵占的土地面積多達5億多平方米。垃圾處理已經(jīng)成為制約中國城市環(huán)境的重要問題。
[0003]隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的深入，我國的城市污水處理量也在逐年增長。城市污水廠污泥產(chǎn)生于城市生活污水的生化處理的階段，主要來自于生活污水處理廠的初次和二次沉淀池，是城市生活污水處理時產(chǎn)生的體積最大、最容易產(chǎn)生二次污染的副產(chǎn)品。污泥的產(chǎn)生量大，處理1000噸城市生活污水約產(chǎn)生I噸含水率為80%的污泥。污水處理廠的全部建設費用中，用于污泥處理的部分最高可達到70%。未經(jīng)恰當處理處置的污泥進入環(huán)境后，直接給水體和大氣帶來二次污染，不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力，而且對生態(tài)環(huán)境和人類的活動構成了嚴重的威脅。
[0004]我國餐廚垃圾產(chǎn) 生量大、面廣，主要是賓館、飯店、企事業(yè)單位食堂等在經(jīng)營過程中產(chǎn)生的殘羹剩飯、下腳料等混合物。在國內，一些食堂、賓館、飯店等飲食單位的有機垃圾產(chǎn)生量驚人。北京市每天生產(chǎn)餐廚垃圾大約有1600多噸，據(jù)重慶大學負責完成的《重慶市主城區(qū)餐廚垃圾產(chǎn)量調查及理化性質分析報告》，2007年重慶市主城區(qū)餐廚垃圾每天的產(chǎn)量約為1000噸；截至2003年，上海市每天產(chǎn)生的餐廚垃圾也已達1100噸左右。
[0005]以上廢棄物含有一定的熱值，適合焚燒處理。然而，由于我國城市固廢水分含量高，熱值較低，在直接焚燒的情況下焚燒爐燃燒溫度難以達到850°C以上，物料在高溫下停留時間較短(一般為2秒)，廢棄物很難完全分解，可能產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物和某些有害物質(如酸性氣體和二惡英等)，造成大氣污染，處理不當還會對人類健康、生態(tài)環(huán)境形成嚴重的危害。由于人們對生活垃圾焚燒二次污染的擔心，我國生活垃圾焚燒廠的建設遇到了相當大的阻力。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可燃廢物定向熱解方法，是針對熱解技術提出的一種新型技術方案，提高了可燃廢物熱解效率和利用率。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種可燃廢物定向熱解方法，將可燃廢物放入熱解爐，對熱解爐進行氣體置換，輸入氮氣排出熱解爐內的空氣，并保持熱解爐內氮氣壓力在0.05至0.1MPa之間，開始加溫進入熱解狀態(tài)，其中:根據(jù)對可燃廢物不同的熱解需求進入不同的熱解步驟，所述不同的熱解需求包括:獲取可燃廢物熱解碳步驟、獲取可燃廢物熱解焦油步驟、獲取可燃廢物熱解可燃氣步驟；
所述獲取可燃廢物熱解碳步驟是:將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率上升至280°C至300°C直至可燃廢物產(chǎn)生熱解氣排除干凈得到多微孔結構的熱解碳；
所述獲取可燃廢物熱解焦油步驟是:將熱解爐溫度以10°C /分鐘的速率上升至580°C至600°C直至收集所有可燃廢物產(chǎn)生的熱解氣，對所獲取的熱解氣降溫至100°C，降溫過程中產(chǎn)生并獲得熱解焦油；
所述獲取可燃廢物熱解可燃氣步驟是:在可燃廢物加入可燃廢物總量5%的二氧化鈦，將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率上升至700°C直至收集所有的熱解氣體，收集的熱解氣體為可燃氣；
所述的可燃廢物是城市生活垃圾、醫(yī)療垃圾、陳腐垃圾、廢輪胎、廢塑料、工業(yè)廢棄物、污泥、餐廚垃圾、園林樹枝樹葉廢棄物、畜禽糞便中的一種；
其中:將城市生活垃圾和餐廚垃圾去除無機雜物、分選、破碎后，采用打包機將城市生活垃圾和餐廚垃圾 擠壓成致密的垃圾方堆，進行8-10天厭氧發(fā)酵，再進行機械擠壓脫水至含水率為30%以下，送入發(fā)酵倉進行15-20天好氧的生物干化；污泥、畜禽糞便漿狀物料采用添加10%石灰自然晾曬的方式；陳腐垃圾去除無機雜物、破碎后自然堆放5-7天含水率為30%以下。
[0008]方案進一步是:所述方法進一步包括空氣分離的步驟:將從熱解爐內排出的空氣通過空氣分離設備分離為氧氣和氮氣，氮氣回送進入熱解爐，氧氣送入燃煤鍋爐、水泥窯燃燒設備或者儲存。
[0009]方案進一步是:所述獲取可燃廢物熱解焦油步驟進一步包括:將熱解爐溫度以10C /分鐘的速率上升至580°C至600°C后收集的熱解氣體通入石油醚中吸收成為作為石油原料的焦油，所述焦油可進一步分離出輕質油和化工產(chǎn)品。
[0010]方案進一步是:所述可燃廢物是含水率為60%城市生活垃圾，經(jīng)過分選，去除雜物，破碎顆粒粒徑至1cm以下后，采用打包機將垃圾擠壓成致密的垃圾方堆，進行10天厭氧發(fā)酵，再對垃圾進行機械擠壓脫水，送入發(fā)酵倉進行15天好氧的生物干化，使含水率降為30%。在干化后的垃圾中添加總量10%的二氧化鈦，放入固定床熱解爐，將熱解爐溫度以500C /分鐘的速率上升至700°C，收集的熱解氣為可燃氣。
[0011]方案進一步是:所述可燃廢物是含水率為80%的污泥，將所述污泥送入捏合機與污泥總量5%的生石灰混合，然后自然晾曬至含水率降為30%放入固定床熱解爐，以50°C /分鐘的速率上升至300°C并保持，排除所產(chǎn)生的熱解氣體，形成為多微孔結構的熱解碳。
[0012]方案進一步是:所述可燃廢物是廢輪胎，將廢輪胎破碎至粒徑為5-10_顆粒后，放入固定床熱解爐，以升溫速率為10°c /分鐘加熱爐體至600°C并保持，將收集的熱解氣降溫至100°C得到焦油。
[0013]方案進一步是:所述可燃廢物是園林樹枝樹葉廢棄物，將園林樹枝樹葉廢棄物破碎至粒徑為1mm以下放入固定床熱解爐，以50°C /分鐘的速率上升至300°C并保持，排除所產(chǎn)生的熱解氣體，形成為多微孔結構的熱解碳。
[0014]方案進一步是:所述可燃廢物是工業(yè)污泥、工業(yè)垃圾、煤矸石的工業(yè)廢棄物，將工業(yè)廢棄物分選，去除金屬、玻璃等雜物后，破碎至粒徑為1cm以下，添加廢棄物總量10%的二氧化鈦放入固定床熱解爐，將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率上升至700°C，收集的熱解氣為可燃氣。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:該方法利用可燃廢物的熱值，通過調節(jié)熱解溫度、壓力、升溫速率及添加催化劑的方式，將可燃廢物定向熱解為有機碳、高熱值燃氣以及焦油，同時分離氯元素及重金屬?？扇脊虖U的定向熱解技術不僅可以利用可燃固體廢棄物中的熱能，所得可燃氣體、焦油及熱解碳還可以分別使用，大大提高可燃固廢的利用率，由于此方法隔絕了空氣，減少了碳的燃燒和重金屬以及氯的揮發(fā)，因此，二惡英排放在0.lng/Nm3以下。此方法與燃煤鍋爐聯(lián)用，可降低煙氣產(chǎn)生量并抑制二惡英產(chǎn)生。此方法與水泥窯聯(lián)用，可節(jié)約煤炭使用，減少水泥窯氮氧化物排放。
[0016]下面結合實施例對本發(fā)明作一詳細描述。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:
一種可燃廢物定向熱解方法，將可燃廢物放入熱解爐，對熱解爐進行氣體置換，輸入氮氣排出熱解爐內的空氣，并保持熱解爐內氮氣壓力在0.05至0.1MPa之間，開始加溫進入熱解狀態(tài)，其中:根據(jù)對可燃廢物不同的熱解需求進入不同的熱解步驟，所述不同的熱解需求包括:獲取可燃廢物熱解碳步驟、獲取可燃廢物熱解焦油步驟、獲取可燃廢物熱解可燃氣步驟；
所述獲取可燃廢物熱解碳步驟是:將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率上升至280°C至300°C直至可燃廢物產(chǎn) 生熱解氣排除干凈得到多微孔結構的熱解碳；熱解碳的容重相比于原料可燃廢物下降了 15%_30%，節(jié)約了再利用過程的運輸成本，熱解碳的熱值相比于原料增加了 30%，可直接作為燃料利用。此外，熱解產(chǎn)生的碳多為微孔結構，可作為污水處理材料或者活性炭使用。
[0018]所述獲取可燃廢物熱解焦油步驟是:將熱解爐溫度以10°C /分鐘的速率上升至580°C至600°C直至收集所有可燃廢物產(chǎn)生的熱解氣，對所獲取的熱解氣降溫至攝氏100°C，降溫過程中產(chǎn)生并獲得熱解焦油；此工藝參數(shù)下焦油的產(chǎn)量最高，且有價值的組分最多:焦油的產(chǎn)率為30%-50%以上，焦油的主要成分為:烯烴、芳香化合物、茚、萘、苊烯、芴、乙酸、異亞丙基丙酮以及苯酚等，焦油可經(jīng)過蒸餾、高壓加氫等工序分離出輕質油和化學產(chǎn)品，再次利用。
[0019]所述獲取可燃廢物熱解可燃氣步驟是:在可燃廢物加入可燃廢物總量5%的二氧化鈦，將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率上升至700°C直至收集所有的熱解氣體，收集的熱解氣體為可燃氣；可使可燃廢棄物的60%以上都轉化為可燃氣體，可燃氣體的熱值達到了15MJ/m3以上，可燃氣體的組分主要為甲烷、乙烯、丙烷、丙烯、正丁烷、反丁烯、異丁烯、正戊烷以及1，3- 丁二烯等C7以下的烴類化合物。
[0020]實施例中，所述的可燃廢物是城市生活垃圾、醫(yī)療垃圾、陳腐垃圾、廢輪胎、廢塑料、工業(yè)廢棄物(如:工業(yè)污泥、工業(yè)垃圾、煤矸石等)、污泥、餐廚垃圾、園林樹枝樹葉廢棄物、畜禽糞便中的一種；
其中:將城市生活垃圾和餐廚垃圾去除無機雜物、分選、破碎后，采用打包機將城市生活垃圾和餐廚垃圾擠壓成致密的垃圾方堆，進行8-10天厭氧發(fā)酵，再進行機械擠壓脫水至含水率為30%以下，送入發(fā)酵倉進行15-20天好氧的生物干化；污泥、畜禽糞便漿狀物料采用添加10%生石灰自然晾曬至干(含水率為30%以下)的方式；陳腐垃圾去除無機雜物、破碎后自然堆放5-7天含水率為30%以下。
[0021]上述方法由于隔絕了空氣，減少了碳的燃燒和重金屬以及氯的揮發(fā)，因此，二惡英排放在0.1ng/Nm3以下，做到了抑制二惡英的產(chǎn)生。
[0022]實施例中:所述方法進一步包括空氣分離的步驟:將從熱解爐內排出的空氣通過空氣分離設備分離為氧氣和氮氣，氮氣回送進入熱解爐，氧氣送入燃煤鍋爐、水泥窯等燃燒設備或者儲存。
[0023]實施例2:
本實施例是基于實施例1的進一步的方法，即所述獲取可燃廢物熱解焦油步驟進一步包括:將熱解爐溫度以10°c /分鐘的速率上升至580°C至600°C后收集的熱解氣體通入石油醚中吸收成為作為石油原料的焦油，所述焦油可進一步分離出輕質油和化工產(chǎn)品。
[0024]實施例3:
本實施例是基于實施例1的一個具體方案:所 述可燃廢物是含水率為60%城市生活垃圾，經(jīng)過分選，去除雜物，破碎顆粒粒徑至1cm以下后，采用打包機將垃圾擠壓成致密的垃圾方堆，進行10天厭氧發(fā)酵，再對垃圾進行機械擠壓脫水，送入發(fā)酵倉進行15天好氧的生物干化，使含水率降為30%。在干化后的垃圾中添加總量10%的二氧化鈦(T12),放入固定床熱解爐，將熱解爐溫度以以50°C /分鐘的速率上升至700°C，收集的熱解氣為可燃氣?？扇細怏w產(chǎn)生量為60%以上。尾氣二惡英排放在0.05ng/Nm3及之下，低于歐盟的排放標準。
[0025]實施例4:
本實施例是基于實施例1的另一個具體方案:所述可燃廢物是含水率為80%的污泥，將所述污泥送入捏合機與污泥總量5%的生石灰混合，然后自然晾曬至含水率降為30%放入固定床熱解爐，以50°C /分鐘的速率上升至300°C并保持，排除所產(chǎn)生的熱解氣體，形成為多微孔結構的熱解碳。污泥80%轉化為熱解碳。熱解碳用于處理污水,作為可懸浮物質的吸附劑。
[0026]實施例5:
本實施例是基于實施例1的另一個具體方案:所述可燃廢物是廢輪胎，將廢輪胎破碎至粒徑為5-10mm顆粒后，放入固定床熱解爐，以升溫速率為10°C /分鐘加熱爐體至600°C并保持，將收集的熱解氣降溫至100°C得到焦油。焦油的產(chǎn)量達到50%以上，焦油中含有大量的有價值組分:烯烴、芳香化合物、茚、萘、苊烯、芴、乙酸、異亞丙基丙酮以及苯酚等。焦油可經(jīng)過蒸餾、高壓加氫等工序分離出輕質油和化學產(chǎn)品，再次利用。同時，生成大量的富氫可燃氣，即可燃氣體組分以氫氣為主，可以收集再利用。
[0027]實施例6:
本實施例是基于實施例1的另一個具體方案:所述可燃廢物是園林樹枝樹葉廢棄物，將園林樹枝樹葉廢棄物破碎至粒徑為1mm以下放入固定床熱解爐，以50°C /分鐘的速率上升至300°C并保持，排除所產(chǎn)生的熱解氣體，形成為多微孔結構的熱解碳。廢棄物80%轉化為熱解碳，可作為活性炭出售。
[0028]實施例7:
本實施例是基于實施例1的另一個具體方案:所述可燃廢物是工業(yè)污泥、工業(yè)垃圾、煤矸石的工業(yè)廢棄物，將工業(yè)廢棄物分選，去除金屬、玻璃等雜物后，破碎至粒徑為1cm以下，添加廢棄物總量10%的二氧化鈦放入固定床熱解爐，將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率上升至700°C，收集的熱解氣為可燃氣。產(chǎn)生的可燃氣體與空分后的氧氣同時與水泥窯三次風一起進入水泥窯分解爐?？扇細怏w產(chǎn)生量為60%以上。尾氣二惡英排放在0.01ng/Nm3及之下，低于歐盟的排放標準。
[0029]上述實施例是為了解決城市生活垃圾焚燒處理過程中產(chǎn)生二惡英類毒性物質的問題而提出的一種新型技術。也是一種新型垃圾焚燒技術。可燃固廢在熱解時不需要氧氣，排煙量較低，同時生成可 燃氣體、焦油及熱解碳三部分，提高了能量的利用率。
【權利要求】
1.一種可燃廢物定向熱解方法，將可燃廢物放入熱解爐，對熱解爐進行氣體置換，輸入氮氣排出熱解爐內的空氣，并保持熱解爐內氮氣壓力在0.05至0.1MPa之間，開始加溫進入熱解狀態(tài)，其特征在于:根據(jù)對可燃廢物不同的熱解需求進入不同的熱解步驟，所述不同的熱解需求包括:獲取可燃廢物熱解碳步驟、獲取可燃廢物熱解焦油步驟、獲取可燃廢物熱解可燃氣步驟； 所述獲取可燃廢物熱解碳步驟是:將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率上升至280°C至300 V直至可燃廢物產(chǎn)生熱解氣排除干凈得到多微孔結構的熱解碳； 所述獲取可燃廢物熱解焦油步驟是:將熱解爐溫度以10°c /分鐘的速率上升至580°C至600°C直至收集所有可燃廢物產(chǎn)生的熱解氣，對所獲取的熱解氣降溫至100°C，降溫過程中產(chǎn)生并獲得熱解焦油； 所述獲取可燃廢物熱解可燃氣步驟是:在可燃廢物加入可燃廢物總量5%的二氧化鈦，將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率上升至700°C直至收集所有的熱解氣體，收集的熱解氣體為可燃氣； 所述的可燃廢物是城市生活垃圾、醫(yī)療垃圾、陳腐垃圾、廢輪胎、廢塑料、工業(yè)廢棄物、污泥、餐廚垃圾、園林樹枝樹葉廢棄物、畜禽糞便中的一種； 其中:將城市生活垃圾和餐廚垃圾去除無機雜物、分選、破碎后，采用打包機將城市生活垃圾和餐廚垃圾擠壓成致密的垃圾方堆，進行8-10天厭氧發(fā)酵，再進行機械擠壓脫水至含水率為30%以下，送入發(fā)酵倉進行15-20天好氧的生物干化；污泥、畜禽糞便漿狀物料采用添加10%石灰自然晾曬的方式；陳腐垃圾去除無機雜物、破碎后自然堆放5-7天含水率為30%以下。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種可燃廢物定向熱解方法，其特征在于，所述方法進一步包括空氣分離的步驟:將從熱解爐內排出的空氣通過空氣分離設備分離為氧氣和氮氣，氮氣回送進入熱解爐，氧氣送入燃煤鍋爐、水泥窯燃燒設備或者儲存。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種可燃廢物定向熱解方法，其特征在于，所述獲取可燃廢物熱解焦油步驟進一步包括:將熱解爐溫度以10°c /分鐘的速率上升至580°C至600°C后收集的熱解氣體通入石油醚中吸收成作為石油原料的焦油，所述焦油可進一步分離出輕質油和化工產(chǎn)品。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種可燃廢物定向熱解方法，其特征在于，所述可燃廢物是含水率為60%城市生活垃圾，經(jīng)過分選，去除雜物，破碎顆粒粒徑至1cm以下后，采用打包機將垃圾擠壓成致密的垃圾方堆，進行10天厭氧發(fā)酵，再對垃圾進行機械擠壓脫水，送入發(fā)酵倉進行15天好氧的生物干化，使含水率降為30%，在干化后的垃圾中添加總量10%的二氧化鈦，放入固定床熱解爐，將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率上升至700°C，收集的熱解氣為可燃氣。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種可燃廢物定向熱解方法，其特征在于，所述可燃廢物是含水率為80%的污泥，將所述污泥送入捏合機與污泥總量5%的生石灰混合，然后自然晾曬至含水率降為30%放入固定床熱解爐，以50°C /分鐘的速率上升至300°C并保持，排除所產(chǎn)生的熱解氣體，形成為多微孔結構的熱解碳。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種可燃廢物定向熱解方法，其特征在于，所述可燃廢物是廢輪胎，將廢輪胎破碎至粒徑為5-10mm顆粒后，放入固定床熱解爐，以升溫速率為10°C /分鐘加熱爐體至600°C并保持，將收集的熱解氣降溫至100°C得到焦油。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種可燃廢物定向熱解方法，其特征在于，所述可燃廢物是園林樹枝樹葉廢棄物，將園林樹枝樹葉廢棄物破碎至粒徑為1mm以下放入固定床熱解爐，以50°C /分鐘的速率上升至300°C并保持，排除所產(chǎn)生的熱解氣體，形成為多微孔結構的熱解碳。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種可燃廢物定向熱解方法，其特征在于，所述可燃廢物是工業(yè)污泥、工業(yè)垃圾、煤矸石的工業(yè)廢棄物，將工業(yè)廢棄物分選，去除金屬、玻璃等雜物后，破碎至粒徑為1cm以下，添加廢棄物總量10%的二氧化鈦放入固定床熱解爐，將熱解爐溫度以50°C /分鐘的速率 上升至700°C，收集的熱解氣為可燃氣。
【文檔編號】C10B53/00GK104031665SQ201410281073
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權日:2014年6月23日
【發(fā)明者】李春萍, 熊運貴, 楊飛華, 田立柱, 黃樂 申請人:北京建筑材料科學研究總院有限公司, 北京金隅股份有限公司