CN103486594A - 低温干馏结合高温裂变处理城市生活垃圾的新技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾处理装置，特别涉及一种杜绝二噁英产生的生活垃圾处理装置和方法。本发明的目的在于提供一套全新的处理装置，先行对垃圾自动分类，一方面将不可热解的无机物去除，另一方面将可能含有二噁英组成成分的塑料等普通有机物分离，使其进入干馏气化炉，在无氧、低温（≤250°C）的条件下被分解、气化，产生的气体将燃烧温度控制在≤250°C的情况下低温发电，其余洁净有机物进入高温裂变循环供氧仓处理。为实现上述目的，本发明采用的基本技术方案是：创造一种新型生活垃圾处理装置，其结构特点是：包括垃圾自动分选机、皮带输送机、干馏炉、低温发电机组、高温裂变循环供氧仓、高温发电机组、自动化控制系统。

Description

低温干馏结合高温裂变处理城市生活垃圾的新技术

技术领域

 本发明涉及城市生活垃圾处理装置，特别涉及一种杜绝二噁英产生的生活垃圾处理装置和方法。

背景技术

 目前城市生活垃圾的无害化、减量化、资源化处理已成了国家和民众关注的焦点。而生活垃圾处理减量化最主要的方式是焚烧，但由于我国生活垃圾呈混装状，生活垃圾内成份复杂，焚烧后产生的烟气如不加有效的控制，会造成严重的二次污染。目前烟气中危害最大的是二噁英。二噁英(Dioxin) 全称是：多氯二苯并二噁英polychlorinateddibenzo-p-dioxin（简称PCDDs）和多氯二苯并呋喃 polychlorinated dibenzofuran（简称PCDFs），是一种毒性极强的特殊有机化合物（毒性比砒霜高数千倍）。二噁英是环境内分泌干扰物的代表，它们能干扰机体的内分泌，产生广泛的健康影响；二噁英有明显的免疫毒性，可引起动物胸腺萎缩、细胞免疫与体液免疫功能降低等；二噁英还能引起皮肤损害，在暴露的实验动物和人群可观察到皮肤过渡角化、色素沉着以及氯痤疮等的发生；二噁英2，3，7，8-TCDD 对动物有极强的致癌性。

二噁英类有两个特性，其一是分子结构的稳定性，在705℃以下时，二噁英类分子结构相当稳定，高于此温度即开始分解；其二是易合成性，当烟气中含有氯苯、氯酚等化合物且温度在300-500℃时极易合成二噁英类。

 目前生活垃圾焚烧二噁英产生主要源自三个环节：焚烧前、焚烧中、焚烧后。

 焚烧前：生活垃圾中本身含有微量的二噁英，由于二噁英具有热稳定性，尽管大部在高温燃烧时得以分解，在燃烧条件不充分时，不能充分分解，仍会有一部分在燃烧以后排放出来，随烟气进入大气。

 焚烧中：在燃烧过程中由含氯前体物生成二噁英，前体物包括聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等，在燃烧中前体物分子通过重排、自由基缩合、脱氯或其他分子反应等过程会生成二噁英，会因燃烧不充分、温度低、时间短而不能完全分解，从而随烟气进入大气。

 焚烧后：在烟气处理、排放中再合成，已分解的二噁英类及在燃烧过程产生的一些与二噁英类结构相似的环状前驱物（氯代芳香烃），在烟气缓慢冷却到300℃ -500℃时，会在固体飞灰表面发生异相催化反应合成二噁英类中间产物或二噁英类，或者在飞灰表面与不挥发金属及其盐类发生多种反应，生成表面活性氯化物，再经过多种复杂的有机反应最后再次生成吸附在飞灰颗粒表面上的二噁英。

 中国专利文献CN201184597Y 公开了一种可实现二恶英及粉尘零排放的垃圾焚烧处理装置，该装置包括垃圾储仓、垃圾焚烧炉、余热锅炉，余热锅炉烟气出口通过引风机、烟气分配箱、电动阀门、底板进气孔直接对垃圾储仓内的垃圾进行加热，使其发酵、脱水：烟气在对垃圾进行加热的同时，垃圾又对烟气起到过滤作用；在垃圾储仓的顶部设有储仓烟气内循环出口与储仓排气管，储仓烟气内循环出口与二次风系统相连；储仓排气管通过秸秆灰、石灰粉喷入口与除尘器相连通，在除尘器的上方设有净化气出口；该实用新型不用对城市垃圾进行预处理，整个处理过程，周而复始在系统内部循环。该文献还描述了城市垃圾在焚烧炉内焚烧产生的烟气，经过余热锅炉吸热后排出的烟气，在引风机的牵引下通过烟气管道直接送入设置在垃圾储仓下方的烟气分配箱内，烟气分配箱上设有若干个电动阀门并分别与垃圾储仓底板下方的烟气隔断相连通，电动阀门通过导线与自动控制单元电连，自动控制单元通过电源开关与电源电连，电动阀门按着人为设定好的程序在自动控制单元的控制下有节奏的开合，将烟气按着一定的规律通过储仓底板上的底板进气孔吹入垃圾储仓内的不同区域对垃圾进行均匀加热；垃圾燃烧产生的烟气在对垃圾进行加热的同时，垃圾又对烟气起到过滤作用，烟气内含有的二噁英、粉尘、重金属等有害物质被垃圾过滤掉。

 由此可以看出该垃圾焚烧炉焚烧产生的烟气仅仅只经过余热锅炉吸热后未经其它任何处理就又被输送回垃圾储仓对垃圾储仓内的垃圾进行加热。首先垃圾本身不具有过滤功能，起不到过滤二噁英的作用，如不及时处理，这样周而复始在系统内部循环只会使系统内部的二噁英含量越来越高，形成恶性循环；其次被过滤掉的烟气中的粉尘和重金属时间长了不仅会堵塞底板进气孔，而且烟气中的粉尘和重金属还会随着垃圾再次被送入焚烧炉，这样只会促成二噁英的生成，产生更大量的二噁英。

发明内容

 本发明的目的在于提供一套全新的处理装置，先行对垃圾自动分类，一方面将不可热解的无机物去除，另一方面将可能含有二噁英组成成分的塑料等普通有机物分离，使其进入干馏气化炉，在无氧、低温（≤250°C）的条件下被分解、气化，产生的气体将燃烧温度控制在≤250°C的情况下低温发电，其余洁净有机物进入高温裂变循环供氧仓处理。

  为实现上述目的，本发明采用的基本技术方案是：创造一种新型生活垃圾处理装置，其结构特点是：包括垃圾自动分选机、皮带输送机、干馏炉、低温发电机组、循环供氧高温裂变仓、自动化控制系统。

 上述垃圾自动分选机由破碎、提升、磁选、五级风选等工序构成，由于各种成分比重不同，使其分别进入各自的储存仓内。例如：比重最轻的塑料有机物送到最高层料斗；比重中等的天然有机物送到中间层料斗；无机物如金属和石块等降落到最下层。

 上述皮带输送机将分选好的各种物质分别输送到相应位置。

  上述干馏炉在密闭、无氧的状况下，以≤250°C的温度将各种普通有机物转化为可燃气体，该过程确保无二噁英产生。

 上述低温发电机组采用了低沸点的工质，在80°C温度条件下发电，我们通过控制可燃气体与氧气的流速，将可燃气体燃烧温度设定在≤250°C，避免可燃气体中的氯、笨等物质在400—700°C时会生成二噁英。

 上述循环供氧高温裂变仓将经过分选，基本没有二噁英成分的洁净有机物输入其内，并将反应温度严格控制在1100°C—1600°C之间，该过程也确保无二噁英产生。通过循环供氧，使得在不同的高度和不同的角度都有强烈的热风吹向垃圾，使其垃圾均匀受热，迅速裂变。

 上述自动化控制系统对前述全部过程和所有技术数据进行监控，并按既定程序，调整其工作状态，保证系统正常运行。

本发明的技术方案的优点在于：整个垃圾处理过程中完全没有二噁英产生；整个过程中能源利用率高；整体垃圾处理工程造价和运行费用低。

附图说明

图1为本发明的总工艺流程图；

图2为本发明的垃圾自动分选机示意图；

图3为本发明的干馏系统结构示意图；

图4为低温发电机组示意图；

附图标记：

1、低品位热源，2、高效无机元热管蒸汽发生器，3、螺杆膨胀动力机，4、交流发电机组，5、工质冷凝器，6、冷却水塔，7、蒸汽压力调节器，8、转速调节器，9、工质泵，10、工质液位控制器，11、冷却水泵。

图5为循环供氧高温裂变仓结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对具体实施方式加以说明：

一、垃圾分选：

 如图2所示，生活垃圾经过破碎后，破碎到长、宽、高都小于80mm，将破碎的垃圾用皮带运输机提升至适当的高度，先采用磁选除去垃圾中的磁性金属（主要是铁物质），然后通过5级风选，将垃圾按照不同的比重分离开，使其分别进入各自的储存仓内。

二、垃圾干馏热解气化：

如图3所示，通过皮带输送机将分选好的生活垃圾中的比重较轻的物质，如塑料、泡沫等合成有机物质输送到核磁干馏热解气化炉内，在150-250°C的温度下进行干馏操作。垃圾中能产生二噁英的有机物在缺氧状况下被干馏，干馏过程中生成的烷烃、一氧化碳等可燃气体通过除尘洗涤后进入可燃气体储存罐，再进入低温发电机组；干馏过程中生成的焦油从干馏塔中排出被收集利用；干馏过程中生成的碳化物和残渣排出后与无机垃圾一起制砖。

三、低温发电单元

如图4所示，干馏中产生的可燃气体进入低温发电机组，燃烧温度达到80°C以上时，工质气化膨胀的力量就足以带动螺杆运转、发电。

四、高温裂变单元

如图5所示，垃圾分离后的储料仓中的天然有机物质用皮带运输机输送进入高温裂变仓，在持续通入新鲜空气的情况下进行高温裂变。高温裂变仓的温度域定为1100°C—1600°C之间，也就是说只有当仓内温度达到1100°C时，才将垃圾投入仓内，同时通过循环供氧，保证垃圾中的有机物迅速氧化、裂变、放热，温度进一步升高，直至升至1600°C，再通过添加垃圾，减少供氧量,控制温度的增长。高温裂变仓

通过国家权威检测部门的检测表明，本发明技术方案所排放的废气中二恶英的含量低于欧盟排放标准。

Claims (3)

1.一种城市生活垃圾处理的方法：其特征在于采用低温干馏和高温裂变结合处理。

2.如权利要求1所述的方法，其具体工艺如下：

1）、由破碎、提升、磁选、五级风选等工序构成的自动分选机，由于各种成分比重不同，使其分别进入各自的储存仓内；

2）、在密闭、无氧的状况下，以≤250°C的温度将普通有机物转化为可燃气体的干馏炉，确保无二噁英产生；

3）、采用低温工质，在80°C温度条件下发电的低温发电机组，我们将可燃气体燃烧温度设定在≤250°C，该过程又确保无二噁英产生；

4）、将反应温度严格控制在1100°C—1600°C之间的循环供氧高温裂变仓，该过程也确保无二噁英产生。

3.一种新型生活垃圾处理装置，其结构特点是：包括垃圾自动分选机、皮带输送机、干馏炉、低温发电机组、循环供氧高温裂变仓、自动化控制系统。

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