專利名稱：一種生活垃圾濕解預(yù)處理干餾氣化循環(huán)發(fā)電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綜合處理城市生活垃圾并用來發(fā)電的方法，更具體的講是一種使
垃圾最終分解并生成大量的含氫生物質(zhì)氣體，利用燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電的方法。
背景技術(shù)：
目前各國處理垃圾采用最普遍的方式就是焚燒，一般垃圾焚燒爐內(nèi)溫度控制在98(TC左右，焚燒后體積比原來可縮小50-80%，分類收集的可燃性垃圾經(jīng)焚燒處理后甚至可縮小90%。然而，經(jīng)過上百年的實踐后，垃圾焚燒法卻一直未能被廣大民眾接受，其弊病突出表現(xiàn)在其潛伏性污染更重、耗資昂貴、操作復(fù)雜和浪費資源等方面。當(dāng)今最好的焚燒設(shè)備，在運轉(zhuǎn)正常的情況下，也會釋放出數(shù)十種有害物質(zhì)，僅通過過濾、水洗和吸附法很難全部凈化。尤其是二惡英等呋喃類污染物，屬于公認(rèn)的一級致癌物，即使很微量也能在體內(nèi)長期蓄積，它對人體的作用至今無法規(guī)定出作用閾值。而且建設(shè)一座大中型焚燒爐動輒要10億元人民幣，建成投產(chǎn)后的處理成本大約還需300元/噸，一般城市是難以承受的。正是因為存在二惡英污染風(fēng)險和投資運行成本過高這兩大弊端，垃圾焚燒在經(jīng)歷了上個世紀(jì)80年代的高潮之后，目前全球發(fā)達(dá)國家的垃圾焚燒廠在不斷關(guān)停。環(huán)保至上的原則也促使發(fā)達(dá)國家的政府痛下決心關(guān)閉垃圾焚燒裝置。尤其近年來，一股股反垃圾焚燒的維權(quán)風(fēng)波在全球范圍內(nèi)熊熊燃燒，越燒越旺。實際上，垃圾焚燒法在國內(nèi)外已開始進(jìn)入萎縮期。即使在世界上垃圾焚燒爐最密集的日本，對垃圾焚燒的反抗也十分普遍，有上百個反二惡英團(tuán)體在運作。就連制訂歐盟標(biāo)準(zhǔn)的歐洲國家也已進(jìn)行反思，紛紛關(guān)閉焚燒爐，頒布禁燒令。與此同時，在國內(nèi)由發(fā)改委、建設(shè)部、國家環(huán)?？偩致?lián)合印發(fā)的《全國城市生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)"十一五"規(guī)劃》，規(guī)劃提出，"十一五"期間全國要新增生活垃圾無害化處理能力32萬噸/日，到"i^一五"末，全國城市生活垃圾無害化處理率要達(dá)到60% 。
由國家發(fā)改委會同有關(guān)部門制定的《節(jié)能減排綜合性工作方案》也已經(jīng)正式公布。方案中將促進(jìn)垃圾資源化利用作為創(chuàng)新模式、加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要內(nèi)容之一，明確指出，"縣級以上城市(含縣城)要建立健全垃圾收集系統(tǒng)，全面推進(jìn)城市生活垃圾分類體系建設(shè)，充分回收垃圾中的廢舊資源，鼓勵垃圾焚燒發(fā)電和供熱、填埋氣體發(fā)電，積極推進(jìn)城鄉(xiāng)垃圾無害化處理，實現(xiàn)垃圾減量化、資源化和無害化。"

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速、無剩余、潔凈
無害，特別是能有效地防止合成二惡英的垃圾處理循環(huán)發(fā)電的方法。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，本發(fā)明包括以下步驟 (1)采用中溫高壓濕解預(yù)處理，將生活垃圾送入高壓容器倉中，向高壓容器倉內(nèi)通入蒸汽，對生活垃圾進(jìn)行加熱一段時間后，然后逐漸減壓，并在一定壓力下快速打開高壓容器倉的減壓閥實現(xiàn)噴爆，使內(nèi)部物料膨化，同時分解出大部分塑料聚合物中的氯和苯的化
3合物； (2)將經(jīng)過上述濕解預(yù)處理的生活垃圾進(jìn)行自動化垃圾分選； (3)把分選出來的可燃物及有機(jī)物熟料放入熱解干餾氣化爐中，在高溫、缺氧的條 件下進(jìn)行熱解干餾氣化反應(yīng)，使生活垃圾中有機(jī)類組分得到充分的熱解氣化，輸出含氫生 物質(zhì)氣體； (4)將上述含氫生物質(zhì)氣體供給燃?xì)廨啓C(jī)燃燒做功發(fā)電，燃?xì)廨啓C(jī)的尾氣廢熱經(jīng)
余熱鍋爐或過熱蒸汽發(fā)生器回收產(chǎn)生過熱蒸汽，帶動蒸汽輪機(jī)進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。 所述步驟(1)中具體的濕解預(yù)處理是在200 260°C、0. 3 lMpa壓力的條件下
對垃圾加熱并施壓2 4小時，然后逐漸減壓，并在0. 1 0. 2Mpa壓強(qiáng)時快速打開減壓閥
實施噴爆。 快速打開減壓閥實施噴爆的最佳壓強(qiáng)值為0. 15Mpa。 在所述步驟(2)中垃圾分選的具體流程為從高壓容器倉內(nèi)噴爆處理出的垃圾自 動流入垃圾破袋機(jī)先行破袋，再通過輸送機(jī)進(jìn)入自動分選機(jī)內(nèi)進(jìn)行風(fēng)選和磁選，較輕的垃 圾被機(jī)械產(chǎn)生的風(fēng)吹開，而鐵類物質(zhì)則通過磁鐵吸附進(jìn)入另一個通道，而后剩余垃圾進(jìn)入 近紅外光分選程序，進(jìn)而分選出可燃物及有機(jī)物熟料。 所述步驟(3)中的熱解干餾氣化反應(yīng)是在120(TC的高溫下進(jìn)行，有機(jī)物垃圾裂解 產(chǎn)生含有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氫、焦油、垃圾殘?zhí)己退羝幕旌蠚怏w，再通過混合 熱解反應(yīng)工藝使混合氣體中的焦油、水蒸汽、垃圾殘?zhí)嫁D(zhuǎn)化為可燃?xì)猓趸歼€原為一氧 化碳，進(jìn)而得到所述含氫生物質(zhì)氣體。 在上述步驟(3)與步驟(4)之間，加入凈化步驟，將熱解干餾氣化爐中產(chǎn)生的含氫 生物質(zhì)氣體通入凈化器中，進(jìn)行除塵、電捕焦油、冷卻降溫、凈化、脫氯、脫硫、加壓和干燥一 系列工藝，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)。
本發(fā)明的有益效果是 1、快速四小時處理完畢，當(dāng)天運來的垃圾，當(dāng)天處理完畢，達(dá)到日產(chǎn)日清。
2、無害全封閉連續(xù)循環(huán)中溫高壓濕解/篩分/氣化作業(yè)，徹底從源頭解決了二惡
英污染的全球難題，無臭氣外溢、無傳統(tǒng)焚燒；真正實現(xiàn)了無有害廢氣生成或少生成有害廢
氣；有機(jī)物高溫高壓水解處理，滅菌徹底；處理高速，處理液無害化可循環(huán)利用。 3、無剩余所有垃圾100%全部循環(huán)利用，處理徹底。 4、適應(yīng)性強(qiáng)可實現(xiàn)包括醫(yī)療廢棄物和所有的生活垃圾、建筑垃圾、禽畜病尸、食 品行業(yè)餐廚垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、城市污水污泥和河涌污泥在內(nèi)的垃圾。 5、占地面積小是焚燒及垃圾發(fā)電法占地面積的二分之一，是堆肥法的四分之一， 填埋法的四分之一。由于該處理技術(shù)是工廠化運作，垃圾處理日產(chǎn)日清，處理徹底無剩余， 基本沒有填埋，所占土地可永久使用。 6、資源化、產(chǎn)業(yè)化程度高因獨創(chuàng)的前置濕解和后分揀技術(shù)徹底、部分可回收物資 全部再生利用，同時由于濕解+干餾循環(huán)處理技術(shù)+燃?xì)廨啓C(jī)直接氣化利用，完全沒有傳統(tǒng) 的垃圾焚燒、最大限度的限制和減少了廢氣產(chǎn)生量(只有純焚燒工藝的1/100)。
7、運行成本較低，易于實施、管理和推廣。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明的實施設(shè)備示意圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本實施例主要包括以下工藝步驟
1 、中溫高壓水解處理 首先將垃圾由垃圾儲存?zhèn)}1中通過輸送帶2送入一個高壓容器倉3中，向高壓容 器倉3內(nèi)通入蒸汽，在200 260°C、0. 3 0. 8Mpa壓力的條件下對垃圾加熱、加壓2 4 小時，對垃圾進(jìn)行高溫滅菌、除臭、消毒、水解脫氣、脫苯、脫水減量處理，然后降壓至0. 1 0. 2MPa(最佳為0. 15MPa)，打開高壓容器倉3的液體排放閥，將閥內(nèi)流出的液體回收作成肥 料母液。待液體排放完畢后，打開高壓容器倉3的出口。將帶壓噴爆出的已膨化改變結(jié)構(gòu) 的有機(jī)垃圾通過垃圾分選器進(jìn)行分選。此過程由于溫度和壓力的共同作用，有效的析出了 塑料中的氯和苯等化合物，從源頭上去除了產(chǎn)生二惡英的基礎(chǔ)條件，
2、自動化垃圾分選系統(tǒng) 從高壓容器倉3內(nèi)噴爆處理出的垃圾自動流入垃圾破袋機(jī)4，垃圾先經(jīng)機(jī)械破袋 機(jī)先行破袋。再通過輸送機(jī)進(jìn)入自動分選機(jī)內(nèi)5進(jìn)行風(fēng)選和磁選。垃圾從進(jìn)料口里被送上 傳送帶后，較輕的垃圾首先進(jìn)入風(fēng)選程序，其被機(jī)械產(chǎn)生的風(fēng)吹開，而鐵類則通過磁鐵吸附 進(jìn)入另一個通道。而后剩余垃圾進(jìn)入近紅外光分選程序，因為紙張、塑料等不同物質(zhì)發(fā)出的 近紅外光線是不同的。預(yù)設(shè)的光分選參數(shù)可滿足分選20多種可回收物的要求。通過光分 選技術(shù)有機(jī)物、可燃類物質(zhì)、析出苯/氯后的各類塑料進(jìn)入高溫?zé)峤鉅t進(jìn)行干餾氣化，產(chǎn)生 的含氫生物質(zhì)可燃?xì)怏w經(jīng)冷卻凈化后提供燃?xì)廨啓C(jī)_蒸汽輪機(jī)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電。無 機(jī)物、爐渣類垃圾破碎、混合后添加水泥等固化劑制成無害化節(jié)能輕型建材；鐵磁和有色 金屬物類主要以回收為主；砂土類垃圾自然堆放混入垃圾處理液和部分高養(yǎng)分有機(jī)物 后發(fā)酵制成土壤改良顆粒。
3、熱解氣化系統(tǒng) 將經(jīng)過篩選出的垃圾有機(jī)物及垃圾熟料等投入熱解氣化爐6內(nèi)，垃圾由上料系統(tǒng) 液壓推進(jìn)送料，進(jìn)入熱解氣化爐6。施以1200度的熱解溫度，由于有機(jī)物的主要成分是碳、 氫、氧、硫和其他一些成分組成。在高溫、缺氧等條件下，有機(jī)物中的分子鏈開始斷裂和分 解，其表面水分、二氧化碳、甲烷等析出，產(chǎn)生出含有甲烷、一氧化碳、氫、焦油、水蒸汽等混 合氣體。再通過混合熱解反應(yīng)工藝使混合氣體中的焦油、水蒸汽、垃圾殘?zhí)嫉绒D(zhuǎn)化為可燃 氣，二氧化碳還原為一氧化碳。 再經(jīng)過除塵、電捕焦油、冷卻降溫、凈化、脫氯、脫硫、加壓、干燥等工藝，可得到熱 值約1300 2000大卡類似水煤氣的含氫氣體連續(xù)輸出。 熱解氣化是一種全新的廢物處理的方法。它結(jié)合了創(chuàng)新的高溫分解技術(shù)和傳統(tǒng)的 高溫供氧氣化技術(shù)。沒有傳統(tǒng)的鍋爐，而是模擬了物質(zhì)在地層中的化合過程，將廢物氣化。 在一個封閉環(huán)境中及高溫高壓之下，把廢物完全轉(zhuǎn)變成合成氣和可回收的固體殘留。在高 溫及較長的駐留時間里，它甚至可以摧毀最復(fù)雜的有機(jī)化合物重金屬成分可作為易管理 的沉淀狀態(tài)加以回收。酸性氣體變成鹽分加以處理及回收。垃圾中的無效成分被熔化及淬硬，形成有用的建筑材料及金屬合金。這兩種材料都可轉(zhuǎn)成惰性及無毒的產(chǎn)品。在全過程 中產(chǎn)生的水都被凈化，回收利用。由于整個工藝流程中所產(chǎn)生的氣、固體物和水都能經(jīng)過處 理回收，整個垃圾處理后的排放大幅度減少，處理過程中不冒煙，沒有廢水排放，沒有任何 固體、灰渣需要填埋。 4、燃?xì)廨啓C(jī)_蒸汽輪機(jī)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng) 由于氣化爐產(chǎn)生類似水煤氣的含氫生物質(zhì)氣體，熱值約1300 2000大卡，將其供 給燃?xì)廨啓C(jī)7燃燒做功發(fā)電并網(wǎng)，燃?xì)廨啓C(jī)7排氣余熱和氣化島顯熱回收熱量經(jīng)余熱鍋爐 加熱給水產(chǎn)生過熱蒸汽，帶動蒸汽輪機(jī)8發(fā)電，從而實現(xiàn)了燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電過程。
發(fā)電設(shè)備采用燃?xì)廨啓C(jī)7。燃?xì)廨啓C(jī)7單機(jī)功率為從300kW到2000kW不等，由于 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電后排放的尾氣溫度都在650 80(TC之間，從能量利用的角度，這部分尾氣仍 含有大量可回收的可用能量，所以在燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備后增加余熱回收裝置(如余熱鍋爐等) 能提高系統(tǒng)效率。在垃圾氣化發(fā)電系統(tǒng)中，除了發(fā)電設(shè)備尾氣有大量余熱外，熱解氣化爐出 口的燃?xì)鉁囟纫埠芨?達(dá)700 80(TC左右)，所以把這部分氣化顯熱和燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的余 熱結(jié)合起來，利用余熱鍋爐和過熱器產(chǎn)生蒸汽，再利用汽輪機(jī)聯(lián)合發(fā)電。這樣，聯(lián)合發(fā)電系 統(tǒng)的綜合熱效率將達(dá)到35 45%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)。以垃圾為主要有機(jī) 成分的生物質(zhì)氣化發(fā)電設(shè)備就是通過以上過程，將各種廢棄物化廢為寶，轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)電能， 徹底解決廢棄物的污染和能源的綜合合理利用問題。
權(quán)利要求
一種生活垃圾濕解預(yù)處理干餾氣化循環(huán)發(fā)電的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)采用中溫高壓濕解預(yù)處理，將生活垃圾送入高壓容器倉中，向高壓容器倉內(nèi)通入蒸汽，對生活垃圾進(jìn)行加熱一段時間后，然后逐漸減壓，并在一定壓力下快速打開高壓容器倉的減壓閥實現(xiàn)噴爆，使內(nèi)部物料膨化，同時分解出大部分塑料聚合物中的氯和苯的化合物；(2)將經(jīng)過上述濕解預(yù)處理的生活垃圾進(jìn)行自動化垃圾分選；(3)把分選出來的可燃物及有機(jī)物熟料放入熱解氣化爐中，在高溫、缺氧的條件下進(jìn)行熱解干餾氣化反應(yīng)，使生活垃圾中有機(jī)類組分得到充分的熱解氣化，輸出含氫生物質(zhì)氣體；(4)將上述含氫生物質(zhì)氣體供給燃?xì)廨啓C(jī)燃燒做功發(fā)電，燃?xì)廨啓C(jī)的尾氣廢熱經(jīng)余熱鍋爐或過熱蒸汽發(fā)生器回收產(chǎn)生過熱蒸汽，帶動蒸汽輪機(jī)進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生活垃圾濕解預(yù)處理干餾氣化循環(huán)發(fā)電的方法，其特征 在于，所述步驟(1)中具體的濕解預(yù)處理是在200 260°C、0. 3 1Mpa壓力的條件下對垃 圾加熱并施壓2 4小時，然后逐漸減壓，并在0. 1 0. 2Mpa壓強(qiáng)時快速打開減壓閥實施 噴爆。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生活垃圾濕解預(yù)處理干餾氣化循環(huán)發(fā)電的方法，其特征 在于，快速打開減壓閥實施噴爆的最佳壓強(qiáng)值為0. 15Mpa。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生活垃圾濕解預(yù)處理干餾氣化循環(huán)發(fā)電的方法，其特征 在于，在所述步驟(2)中垃圾分選的具體流程為從高壓容器倉內(nèi)噴爆處理出的垃圾自動 流入垃圾破袋機(jī)先行破袋，再通過輸送機(jī)進(jìn)入自動分選機(jī)內(nèi)進(jìn)行風(fēng)選和磁選，較輕的垃圾 被機(jī)械產(chǎn)生的風(fēng)吹開，而鐵類物質(zhì)則通過磁鐵吸附進(jìn)入另一個通道，而后剩余垃圾進(jìn)入近 紅外光分選程序，進(jìn)而分選出可燃物及有機(jī)物熟料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生活垃圾濕解預(yù)處理干餾氣化循環(huán)發(fā)電的方法，其特征 在于，所述步驟(3)中的熱解干餾氣化反應(yīng)是在120(TC的高溫下進(jìn)行，有機(jī)物垃圾裂解產(chǎn) 生含有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氫、焦油、垃圾殘?zhí)己退羝幕旌蠚怏w，再通過混合熱 解反應(yīng)工藝使混合氣體中的焦油、水蒸汽、垃圾殘?zhí)嫁D(zhuǎn)化為可燃?xì)?，二氧化碳還原為一氧化 碳，進(jìn)而得到所述含氫生物質(zhì)氣體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生活垃圾濕解預(yù)處理干餾氣化循環(huán)發(fā)電的方法，其特征 在于，將熱解干餾氣化爐中產(chǎn)生的含氫生物質(zhì)氣體通入凈化器中，進(jìn)行除塵、電捕焦油、冷 卻降溫、凈化、脫氯、脫硫、加壓和干燥一系列工藝，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速、無剩余、潔凈無害，特別是能有效地防止合成二惡英的垃圾處理循環(huán)發(fā)電的方法。該方法是將生活垃圾經(jīng)濕解脫氯、脫苯、脫水、除臭、 滅菌、 有機(jī)質(zhì)膨化處理后，再由熱解干餾氣化爐進(jìn)行熱解，熱解冷卻凈化后生成的含氫生物質(zhì)氣體采用燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電。此發(fā)明優(yōu)點是充分處理生活垃圾，處理過程中沒有二次污染，源頭控制二惡英等有毒物質(zhì)的合成，是一種真正意義上的清潔能源，可完全取代目前大量采用的焚燒爐加蒸汽輪機(jī)的發(fā)電技術(shù)。
文檔編號F01K23/10GK101713304SQ20091019286
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者陳小剛 申請人:陳小剛