CN102901102A - 一种城市生活垃圾制取生物油及热能综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种城市生活垃圾制取生物油及热能综合利用方法。该方法的主要路线为：经初步分选、破碎后的城市生活垃圾送入流化床热解炉中发生快速热解反应，热解产物依次经旋风除尘、换热降温和过滤除尘后，得到比较洁净的热解气和粉末状热解残炭，其中，热解气进入冷凝器，冷凝器下部回收生物油，排出不凝结气体与热解残炭一起进入流化床焚烧炉内燃烧，垃圾热解所需的热量由流化床焚烧炉提供，以惰性颗粒床料为热载体在流化床热解炉和流化床焚烧炉之间循环，流化床焚烧炉产生的烟气进入余热锅炉进行热交换，产生的过热蒸汽可用于汽轮发电机组发电或作为工业热源使用。本发明符合城市生活垃圾处理的减量化、资源化和无害化原则，系统规模灵活，无需添加辅助燃料，具有运行费用低，可严格控制二次污染物，并具有能源高效利用和资源高值回收的显著特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市生活垃圾制取生物油及热能综合利用方法，属于城市生活垃圾资源化利用技术领域。
背景技术
能源是社会文明发展的物质基础。到目前为止，人类主要依赖煤、石油和天然气等化石燃料而生存。随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们对能源的需求不断扩大。而化石燃料作为不可再生资源，长期的开发和使用势必使得这类能源资源越来越少。能源短缺已经成为我国经济发展的重要瓶颈。如何充分利用国内资源，研制相关的工业技术，寻找石油和天然气的替代能源，是我国能源发展战略的重要方向。
城市生活垃圾是多种有机物质混合的低品质燃料，随着生活水平的提高，城市垃圾的产量不断增加，热值也不断提高，如果能够将城市垃圾转化为有效的能源物资，既实现处理垃圾的目的，又缓解能源紧张的压力，无论是对我国城市生态环境保护，还是国民经济发展和能源结构的调整，都具有十分重大的现实意义。
相对于传统的焚烧方法，热解技术在垃圾处理方面有许多优点，包括：(1)最大限度地减容、减量；(2)实现二噁英趋零排放；(3)降低NOx排放量；(4)最大限度脱除酸性气体；(5)固化有害重金属元素；(6)减少颗粒物排放；(7)充分回收和利用资源。因此，其经济和环保意义重大，在我国必将具有广阔的产业化应用前景。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种城市生活垃圾制取生物油及热能综合利用方法，利用流化床热解炉和流化床焚烧炉的有效结合，实现垃圾的分级处理，热解后的产物可以制取生物油，剩余物充分燃烧，实现垃圾减量化、无害化、资源化的处理目的。本发明的另一个目的是提供实现上述方法的系统。
技术方案：本发明的城市生活垃圾制取生物油及热能综合利用方法为：经初步分选、破碎后的城市生活垃圾，经加料器送入流化床热解炉内，发生快速热解反应，热解温度为500±50℃，热解产物依次经旋风除尘、换热降温和过滤除尘后，得到洁净的热解气和粉末状热解残炭；热解气经高温防腐风机增压后分为三部分，第一部分送回流化床热解炉内作为流化气体，第二部分进入冷凝器内经两次喷淋冷凝后形成热解油和不凝结气体，不凝结气体进入焚烧炉燃烧，第三部分直接进入焚烧炉内燃烧；将旋风分离器和过滤式除尘器收集的热解残炭也送入流化床焚烧炉内燃烧；
采用惰性颗粒床料作为热载体，在流化床热解炉和流化床焚烧炉之间循环，将焚烧炉内燃烧产生的热量传递给流化床热解炉；焚烧炉内的高温惰性颗粒床料被高速气流带出炉外，经高温分离器分离后，通过非机械高温阀（自平衡阀）进入热解炉，而热解炉采用溢流方式将过量的惰性颗粒床料送返焚烧炉，通过调节惰性床料在两炉之间的循环量来控制热解温度；流化床焚烧炉产生的高温烟气，经炉外的高温旋风分离器分离后，依次通过余热锅炉的过热器、蒸发受热面、省煤器、空气预热器、除尘器和污染物脱除系统，最后由引风机向烟囱排空，产生的过热蒸汽用于汽轮发电机组发电或作为工业热源使用。
所述的热解炉，在底部布置冷渣室，能将炉渣迅速冷却下来，经星型排渣阀排出后，回收其中的金属和玻璃等无机物。
用于燃烧的热解残炭、不凝结气和部分热解气从流化床焚烧炉底部加入，确保流化床内密相区的燃烧温度，从而实现惰性颗粒床料作为热载体在热解炉和焚烧炉之间的热量传递，同时使得烟气在整个焚烧炉内的停留时间超过3s，炉内温度为900±50℃，完全分解垃圾中的二噁英类物质。
有益效果：本发明的优点有：
（1） 流化床热解炉内的合适温度及床料的强烈搅动，使垃圾迅速干燥和热解，垃圾中的金属和玻璃等无机物与有机物分离开，金属未被氧化，玻璃等无机物未熔化，有利于后续回收。
（2） 利用流化床热解炉和流化床焚烧炉的组合，以惰性颗粒床料为热载体，在两炉之间循环，将焚烧炉中的热量传递给热解炉，热解炉的温度可以得到准确控制，其炉内温度场均匀一致，有利于热解反应。
（3） 用于燃烧的热解残炭、不凝结气和部分热解气从流化床焚烧炉底部加入，确保流化床内密相区的燃烧温度，从而实现惰性颗粒床料作为热载体在流化床热解炉和流化床焚烧炉之间的热量传递，同时使得烟气在整个焚烧炉内的停留时间超过3s，炉内温度约为900±50℃，可以完全分解垃圾中的二噁英类物质。
（4） 整个系统无需添加辅助燃料，通过自身的热量平衡来完成垃圾的处理过程；不仅能获取高品质的生物油产品，还能利用烟气热量进行余热发电或供热。
附图说明
图1是城市生活垃圾热解制生物油系统示意图，其中包括：加料器1、流化床热解炉2、热解炉一级旋风分离器2-1、热解炉返料器2-2、热解炉二级旋风分离器2-3、管式布风装置3、冷渣室4、星型排渣阀5、链板6、除铁器7、换热器8、过滤式除尘器9、增压风机10、冷凝器11、第一级喷嘴11-1、第二级喷嘴11-2、循环水泵12、循环喷淋液热交换器13、热解油收集罐14、热解炭收集仓15、星型加料器16、喷射器17、罗茨风机18、高温星型密封加料器19、流化床焚烧炉20、焚烧炉高温旋风分离器20-1、非机械高温阀20-2、风帽21、风室22、汽轮发电机组23、余热锅炉24、过热器24-1、蒸发受热面24-2、省煤器24-3、空气预热器24-4、送风机25、布袋除尘器26、污染物脱除系统27、引风机28、烟囱29、阀门30.
其中还包括：城市生活垃圾a、热解气b、溢流床料c、高温床料d、热解炉渣e、不饱和水f、热解炉流化气g、不凝结气体h、烟气i、过热蒸汽j、冷空气k、热空气l、飞灰m、热解残炭n、给水o.
具体实施方式
经初步分选、破碎后的城市生活垃圾a，经由加料器1加入流化床热解炉2中，发生快速热解反应，热解温度为500±50℃。热解炉2出口依次连接热解炉一级旋风分离器2-1和热解炉二级旋风分离器2-3，热解炉一级旋风分离器2-1和热解炉返料器2-2协同作用，将分离出的细颗粒床料和残炭送回热解炉2，通过残炭的多次循环达到深度热解，热解炉二级旋风分离器2-3收集从一级旋风分离器2-1逸出的已经深度热解的残炭粉末；经旋风分离后的热解气b首先经过一个换热器8将其温度降到300℃以下，这部分热量用于加热不饱和水f，过滤式除尘器9将热解气中的少量残炭粉末进一步分离出来，得到比较洁净的热解气，然后由高温防腐增压风机10增压后分为三部分，第一部分送回流化床热解炉2内作为流化气体g，第二部分进入冷凝器11中，该冷凝器包括第一级喷嘴11-1和第二级喷嘴11-2，在循环水泵12的作用下，经两次喷淋快速冷凝后，形成热解油和不凝结气体，热解油收集到热解油收集罐14中，不凝结气体进入焚烧炉燃烧，第三部分直接进入焚烧炉内燃烧，各部分的流量由阀门30调节；焚烧炉内温度达到900±50℃。热解炉的底部布置冷渣室4，将热解炉渣e迅速冷却后从星型排渣阀5排出，然后由链板6和除铁器7完成对玻璃、金属等资源的回收。
由热解炉二级旋风分离器2-3和过滤式除尘器9分离下来的热解残炭n在热解炭收集仓15中收集；在罗茨风机18和喷射器17的作用下，将从星型加料器16出来的残炭送入焚烧炉20内燃烧；从空气预热器24-4过来的热空气l直接从流化床焚烧炉20底部的风室22进入炉内。
流化床焚烧炉20出口连接焚烧炉高温分离器20-1，分离下来的高温床料d作为热载体送入热解炉2内，而烟气i则依次通过余热锅炉24的过热器24-1、蒸发受热面24-2、省煤器24-3、空气预热器24-4、布袋除尘器26、污染物脱除系统27、引风机28后，最后由烟囱29排出。过热器24-1产生的过热蒸汽j可用于汽轮发电机组23发电或作为工业热源使用。
以惰性颗粒床料作为热载体，在流化床热解炉2和流化床焚烧炉20之间循环，实现热量传递，焚烧炉20内的高温惰性颗粒床料被高速气流带出炉外，经高温分离器20-1分离后，通过非机械高温阀20-2进入热解炉2，而热解炉采用溢流方式将过量的惰性颗粒床料经高温星型密封加料器19送返焚烧炉20，通过调节惰性床料在两炉之间的循环量来控制热解温度。
Claims (3)
1.一种城市生活垃圾制取生物油及热能综合利用方法，其特征在于该方法为：经初步分选、破碎后的城市生活垃圾，经加料器送入流化床热解炉内，发生快速热解反应，热解温度为500±50℃，热解产物依次经旋风除尘、换热降温和过滤除尘后，得到洁净的热解气和粉末状热解残炭；热解气经高温防腐风机增压后分为三部分，第一部分送回流化床热解炉内作为流化气体，第二部分进入冷凝器内经两次喷淋冷凝后形成热解油和不凝结气体，不凝结气体进入焚烧炉燃烧，第三部分直接进入焚烧炉内燃烧；将旋风分离器和过滤式除尘器收集的热解残炭也送入流化床焚烧炉内燃烧；
采用惰性颗粒床料作为热载体，在流化床热解炉和流化床焚烧炉之间循环，将焚烧炉内燃烧产生的热量传递给流化床热解炉；焚烧炉内的高温惰性颗粒床料被高速气流带出炉外，经高温分离器分离后，通过非机械高温阀进入热解炉，而热解炉采用溢流方式将过量的惰性颗粒床料送返焚烧炉，通过调节惰性床料在两炉之间的循环量来控制热解温度；流化床焚烧炉产生的高温烟气，经炉外的高温旋风分离器分离后，依次通过余热锅炉的过热器、蒸发受热面、省煤器、空气预热器、除尘器和污染物脱除系统，最后由引风机向烟囱排空，产生的过热蒸汽用于汽轮发电机组发电或作为工业热源使用。
2.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾制取生物油及热能综合利用方法，其特征在于：所述的热解炉，在底部布置冷渣室，能将炉渣迅速冷却下来，经星型排渣阀排出后，回收其中的金属和玻璃等无机物。
3.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾制取生物油及热能综合利用方法，其特征在于：用于燃烧的热解残炭、不凝结气和部分热解气从流化床焚烧炉底部加入，确保流化床内密相区的燃烧温度，从而实现惰性颗粒床料作为热载体在热解炉和焚烧炉之间的热量传递，同时使得烟气在整个焚烧炉内的停留时间超过3s，炉内温度为900±50℃，完全分解垃圾中的二噁英类物质。
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