CN101693251A - 海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺 - Google Patents

海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺，该工艺包括将餐饮废弃物和海上设施生活垃圾分别粉碎、脱水处理后，并添加适量的NaY型分子筛化剂经裂解反应、冷凝收集，再将处理后的垃圾转化为可燃烧的生物油和用于污水处理的残炭等。优点是：本处理工艺可及时将船上产生的餐饮、塑料和纸制品等生活垃圾进行处理，实现了垃圾的减量化、资源化和无害化。工序操作简单，可自动化运行；从垃圾裂解中得到的生物油用于生产或生活用能，实现了能源的二次有效利用；其副产物中固体成分主要是残碳，可作为污水处理的吸附剂。因此可有效的防止和减少船舶对海洋环境的污染，故具有广阔的市场前景。

Description

海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺
技术领域
本发明属于垃圾处理技术领域，特别是涉及一种海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺。
背景技术
海上船舶及海上工作平台在正常营运期间会产生大量生活垃圾，包括餐饮垃圾以及非食品类生活废弃物如塑料包装袋、纸质包装箱等。目前，对于船舶垃圾处理普遍采用暂时收存、粉碎处理及焚烧处理等方式。暂时收存方法就是在船舶上设置固体垃圾收存柜，排出的各种垃圾收存在垃圾柜中，当船舶进港后再将垃圾柜中的垃圾送交岸上的垃圾处理单位处理，或船舶航行到非限制海域时投弃入海。如果航期较长，船舶本身就会面临严重的垃圾负荷，并且长期贮存垃圾时，特别是夏季天气炎热，腐败的垃圾很容易对员工身体健康造成危害。粉碎处理方法即利用粉碎机将废弃物粉碎成允许排放的粒度，然后再排放入海。焚烧处理是将可燃的垃圾送入焚烧炉内焚烧，焚烧后的灰烬再排放入海。这种方法虽不需很大空间储存垃圾，也不存在垃圾的变质发臭，但焚烧要消耗燃料，而且燃烧产生的废气容易对大气造成二次污染。
MARPOL 73/78公约附则V“防止船舶垃圾污染规则”于1988年12月31日生效，我国于1988年11月21日加入并于1989年2月21日正式生效。附则V明确规定禁止将一切塑料制品和纸制品，破布、玻璃、金属、瓶子、陶器、垫舱物料和包装材料等垃圾入海。
上述传统的处理方式存在着很大的缺陷：一方面在积累过程中这些生活垃圾极易腐败发臭形成新的海上污染源，对海上生产和生活环境构成严重污染，所产生的废气含有易燃易爆的沼气对环境安全造成严重威胁；另一方面这些废物运回陆地处理也需要专门的船舶运输也将耗费大量的人力、物力和能源，从而提高了海上船舶生活垃圾处理成本；并且将餐饮垃圾粉碎排入海洋，会污染海洋，增大海洋的处理负荷。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种海上生活垃圾可通过热裂解反应得到及时处理、并可制取生物燃油的海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺，将生活垃圾分类为：餐饮废弃物和包括纸包装物及塑料制品的海上设施生活垃圾，其特征在于：该处理工艺包括如下步骤：
(1)餐饮废弃物粉碎脱水处理：将餐饮废弃物经过餐饮垃圾粉碎机粉碎呈颗粒状后，进入螺旋脱水机脱水，经脱水后的餐饮废弃物颗粒在重力的作用下进入螺旋式电热烘干机，通过加热处理降低餐饮废弃物的含水率；
(2)餐饮废弃物催化裂解处理：将上述脱水处理后的餐饮废弃物与催化剂自动加料器控制的NaY型分子筛催化剂在密封进料器内进行充分混合后，进入裂解炉，在310℃-420℃的温度下进行催化裂解反应；
(3)海上设施生活垃圾粉碎磁选处理：将纸包装物及塑料制品海上设施生活垃圾先通过破碎机进行破碎呈碎屑状，然后经磁选机磁选去除纸包装物上存留的金属物；
(4)海上设施生活垃圾催化裂解处理：将上述经粉碎及磁选处理后的海上设施生活垃圾与催化剂自动加料器控制的NaY型分子筛催化剂在密封进料器内进行充分混合后，进入裂解炉，在400℃-500℃温度下进行催化裂解反应；
(5)生物油收集：将上述催化裂解产物通过冷凝管冷凝后，在储油罐内进行收集并储存得到生物油；
(6)残炭处理：将催化裂解反应中产生的残炭通过残炭收集器进行收集，使其用作水处理中的吸附剂；
(7)尾气处理：将催化裂解反应中产生的不可冷凝的气体经气体燃烧管进行燃烧后排空处理。
本发明还可以采用如下技术方案：
所述餐饮废弃物经餐饮垃圾粉碎机粉碎至粒径为3-5mm的颗粒。
所述脱水后进入裂解炉的餐饮废弃物颗粒与NaY型分子筛催化剂的比重为100∶5。
所述纸包装物及塑料制品海上设施生活垃圾经破碎机破碎至8-10mm的碎屑。
所述进入裂解炉的纸包装物及塑料制品海上设施生活垃圾碎屑与NaY型分子筛催化剂的比重为100∶5。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明处理工艺具有减量化、资源化、无害化的优点，可以很好的解决海上船舶生活垃圾处理问题。与传统方法相比，本发明处理方式节约了垃圾堆放的空间，对于船舶狭小的空间来说这一点是非常重要的；同时把垃圾裂解得到的生物油用于生产过程，实现了能源的有效利用和重复利用；而且副产物中固体成分主要是残碳，可以作为污水处理的吸附剂，也可以排放入海，气体成分为CO2，可以直接排放到大气中。处理工艺操作简单，可自动化运行，在今后海上船舶垃圾排放法规越来越严格的情况下，将垃圾及时的消除不但可以满足公约和法规的排放标准而且可有效的防止和减少船舶对海洋环境的污染，因而具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明处理工艺流程图；
图2是本发明专用设备结构示意图。
图中：1、餐饮垃圾粉碎机；2、螺旋脱水机；3、电热烘干机；4、减速电机；5、破碎机；6、催化剂自动加料器；7、密封式螺旋进料器；8、进料器减速电机；9、裂解炉减速电机；10、裂解炉；11、安全阀；12、报警装置；13、密封出料口；14、残炭收集器；15、储油罐；16、气体燃烧管；17、冷凝管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1和图2，海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺，预先将海上船舶生活垃圾分类为：餐饮废弃物和包括纸包装物及塑料制品的海上设施生活垃圾，处理工艺包括如下步骤：
将餐饮废弃物首先经餐饮垃圾粉碎机1粉碎至粒径为3-5mm的颗粒，然后使颗粒进入位于餐饮垃圾粉碎机1下方的螺旋脱水机2进行脱水，这样可使餐饮废弃物颗粒的含水率可降低30％。经脱水后的餐饮废弃物颗粒在重力的作用下进入螺旋式电热烘干机3，通过减速电机4控制电热烘干机壳体内螺杆的转动。餐饮废弃物颗粒在螺杆的推动下缓慢前进，在前进过程中水分不断蒸发，当颗粒运动至电热烘干机出口处时，其含水率可降至10％以下。被烘干的餐饮废弃物颗粒进入到密封式螺旋进料器7的上部，由于在密封式螺旋进料器7上部安装有NaY型分子筛催化剂自动加料器6，通过该自动加料器6，将一定配比的NaY型分子筛催化剂自动添加至餐饮废弃物颗粒中，使脱水后的餐饮废弃物颗粒与催化剂的比重为100∶5。此时餐饮废弃物颗粒和催化剂一起经过密封式进料器7进入裂解炉10内进行裂解反应，采用密封式进料器主要是防止空气进入裂解炉，使裂解炉保持无氧环境。减速电动机9控制裂解炉内螺杆的转速，使餐饮废弃物颗粒在裂解炉内的停留时间为10min，保证餐饮垃圾裂解完全。餐饮废弃物颗粒的裂解温度为390℃~410℃，本实施例中，其裂解温度优选为400℃。经裂解反应的产物包括残炭和裂解气体，残炭由密封出料口13落到残碳收集器14中，裂解产生的裂解气体经过冷凝管17，其中可冷凝气体即为生物油，进入到储油罐15中，不可冷凝气体主要成分为CO2，还有少量的H2、CH4和CO经过气体燃烧管16高温燃烧处理后均转化为CO2，可直接排放大气中。由裂解反应获得的生物油可与柴油以一定的比例混合用于生产过程的能源补给，进而实现了能源的有效利用和重复利用。在裂解过程大约产生20％的残炭，此种炭可在水处理中用作吸附剂。本实施例中的NaY型分子筛催化剂为Y型晶体结构的钠型分子筛，它是一种碱金属的硅铝酸盐，生产厂家：南开大学催化剂厂。
目前船舶上的生活垃圾按规定均为分类放置，纸包装物和塑料制品的海上生活垃圾可与餐饮垃圾分别进行处理，此类垃圾含水率较低，经过破碎机5后可直接进入裂解炉10进行裂解。所选用的破碎机可将纸包装物上的金属物或铁钉进行破碎，经磁选机将其去除，使破碎的纸包装物和塑料制品的海上生活垃圾碎屑粒径可降至为8-10mm。然后落到密封式进料器7的上部，由于在密封式螺旋进料器7上部安装有NaY型分子筛催化剂自动加料器6，通过该自动加料器6，将一定配比的NaY催化剂自动添加至海上生活垃圾碎屑中，纸包装物和塑料制品的海上生活垃圾碎屑与催化剂的比重为100∶5。此时海上生活垃圾碎屑和催化剂一起经过密封式进料器7进入裂解炉10内进行裂解反应，海上生活垃圾碎屑的裂解温度为440℃~460℃，本实施例中，其裂解温度优选为450℃。减速电动机9控制纸包装物和塑料制品的海上生活垃圾碎屑在裂解炉内的停留时间为10min，经裂解反应的产物包括残炭和裂解气体，残炭由密封出料口13落到残碳收集器14中，裂解产生的裂解气体经过冷凝管17，其中可冷凝气体即为生物油，进入到储油罐15中，不可冷凝气体主要成分为CO2，还有少量的H2、CH4和CO经过气体燃烧管16高温燃烧处理后均转化为CO2，可直接排放大气中。由裂解反应获得的生物油可与柴油以一定的比例混合用于生产过程的能源补给，进而实现了能源的有效利用和重复利用。在裂解过程大约产生20％的残炭，此种炭可在水处理中用作吸附剂。本实施例中的NaY型分子筛催化剂为Y型晶体结构的钠型分子筛，它是一种碱金属的硅铝酸盐，生产厂家：南开大学催化剂厂。
上述各设备的开关以及减速电机的转速均可通过PLC自动控制系统进行控制，整套工序可以连续自动化进行。为解决垃圾裂解过程中有可能出现的安全问题，在裂解炉上安装安全阀11和压力报警装置12，当压力大于1MPa时安全阀11自动打开泄压，压力报警装置12报警并自动切断电源停止反应。在安装垃圾裂解炉的操作室内还装有可燃气体报警器，当可燃气体达到一定浓度后，该报警器报警并切断电源，使裂解反应终止。

Claims (5)

1.一种海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺，将生活垃圾分类为：餐饮废弃物和包括纸包装物及塑料制品的海上设施生活垃圾，其特征在于：该处理工艺包括如下步骤：
(1)餐饮废弃物粉碎脱水处理：将餐饮废弃物经过餐饮垃圾粉碎机粉碎呈颗粒状后，进入螺旋脱水机脱水，经脱水后的餐饮废弃物颗粒在重力的作用下进入螺旋式电热烘干机，通过加热处理降低餐饮废弃物的含水率；
(2)餐饮废弃物催化裂解处理：将上述脱水处理后的餐饮废弃物与催化剂自动加料器控制的NaY型分子筛催化剂在密封进料器内进行充分混合后，进入裂解炉，在310℃-420℃的温度下进行催化裂解反应；
(3)海上设施生活垃圾粉碎磁选处理：将纸包装物及塑料制品海上设施生活垃圾先通过破碎机进行破碎呈碎屑状，然后经磁选机磁选去除纸包装物上存留的金属物；
(4)海上设施生活垃圾催化裂解处理：将上述经粉碎及磁选处理后的海上设施生活垃圾与催化剂自动加料器控制的NaY型分子筛催化剂在密封进料器内进行充分混合后，进入裂解炉，在400℃-500℃温度下进行催化裂解反应；
(5)生物油收集：将上述催化裂解产物通过冷凝管冷凝后，在储油罐内进行收集和储存得到生物油；
(6)残炭处理：将催化裂解反应中产生的残炭通过残炭收集器进行收集，使其用作水处理中的吸附剂；
(7)尾气处理：将催化裂解反应中产生的不可冷凝的气体经气体燃烧管进行燃烧后排空处理。
2.根据权利要求1所述的海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺，其特征在于：所述餐饮废弃物经餐饮垃圾粉碎机粉碎至粒径为3-5mm的颗粒。
3.根据权利要求1所述的海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺，其特征在于：所述脱水后进入裂解炉的餐饮废弃物颗粒与NaY型分子筛催化剂的比重为100∶5。
4.根据权利要求1所述的海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺，其特征在于：所述纸包装物及塑料制品海上设施生活垃圾经破碎机破碎至8-12mm的碎屑。
5.根据权利要求1所述的海上船舶生活垃圾热裂解资源化处理工艺，其特征在于：所述进入裂解炉的纸包装物及塑料制品海上设施生活垃圾碎屑与NaY型分子筛催化剂的比重为100∶5。
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