CN104629811A - 一种生活垃圾热解制气烧制烧结砖的方法 - Google Patents

一种生活垃圾热解制气烧制烧结砖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种生活垃圾热解制气烧制烧结砖的方法，按照如下步骤实现的，1）热解气化工艺步骤，经过干馏后的垃圾，产生一氧化碳（CO）、氢（H2）等可燃气体，汇入煤气总管送至隧道窑作为原料燃气；2）制砖工艺步骤，采用破碎后的建筑垃圾以及分选系统选出的渣土等为原料；进入双轴搅拌机搅拌；陈化后的原料用多斗挖掘机、带式输送机运送到成型车间；物料经过搅拌挤出机、坯体经人工码放在干燥车上；码好的干燥车通过摆渡车送入隧道干燥室；焙烧后的成品经人工分检后将产品送入成品堆场。本发明烧制单块砖耗能约650kcal，隧道窑产生的余热，冬季可作为办公楼采暖热源，非采暖季可作为生活用热水。

Description

一种生活垃圾热解制气烧制烧结砖的方法
技术领域
    本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及针对一种生活垃圾热解制气烧制烧结砖的方法。
背景技术
城市生活垃圾的组成成分相当复杂。城市工业发展程度、居民的生活习惯和生活水平的不同以及季节的转换，都与生活垃圾的组成成分与理化特性密切相关。城市生活垃圾性状和特征受居民生活、能源结构、季节变化等因素等影响，使得垃圾组分具有复杂性、多变性和地域差异性。随着经济发展和人民生活水平的提高，城市垃圾成份也发生了很大变化，例如87年垃圾中60～70%是煤渣，30～40%为有机物、废品等生活用品；到2001年10月垃圾中煤渣成份小于30%，有机物及废品占60%以上，2003年垃圾中煤渣占20%，有机物及废品达59.8%。可见垃圾成份由以前的煤渣为主改变为现在的以有机物为主，煤渣大量减少，废品含量有所上升；这就急需更改垃圾处理设备，以满足现在垃圾中含有的成份，彻底分解的需求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种生活垃圾热解制气烧制烧结砖的方法，无污染，处理快，产气率高，特别是能满足现有状况下的垃圾处理情况的工艺。
为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种生活垃圾热解制气烧制烧结砖的方法，其特征在于：按照如下步骤实现的，
1）热解气化工艺步骤
第一步、 垃圾中的树叶、木质物、蔬菜叶、塑料橡胶包装物、废纸、布等有机可燃物，从炉顶部加入热解气化炉中，在下降的过程中与温度在80-120℃的热解燃气接触，在1-2小时内不断脱去附着水，水变成蒸汽和热解燃气一起排出炉外，垃圾逐步变干燥；
第二步、干燥后的垃圾可燃物，在部分反应层上升过来的温度高达200-450℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类（CmHn）、一氧化碳（CO）、焦油等可燃气体和水蒸气（H2O），塑料橡胶等物质中的氯（Cl）元素生成氯化氢（HCl）气体，硫（S）元素生成（H2S）气体，以上所有气体一起从炉体上部排出。
第三步、经过干馏后的垃圾，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物，在1100-1200℃高温下，通过水蒸气的作用，发生氧化还原反应产生一氧化碳（CO）、氢（H2）等可燃气体，从炉体中部排出。主要反应如下：
    C + O2 = CO2 + 408840kJ/kmol
    C + 1/2O2 = CO + 123217 kJ/kmol
    CO2 + C = CO - 162405 kJ/kmol
    C + H2O = CO + H2 - 118821 kJ/kmol
    C + 2H2O = CO2 + 2H2 - 75237 kJ/kmol
第四步、垃圾可燃物气化完成变成含少量固定碳的无机熔渣，从反应炉底部排除。
由于热解气化炉分为上、下2个出口，所以配套的净化回收工艺也分为上段部分和下段部分。上段煤气净化处理过程为热解气先进间冷器，其工作温度为70～130℃之间，脱除重质焦油（焦油热值可达8200 kcal/kg以上），其产量因垃圾品种不同而定，一般为入炉垃圾总量的0.5～2.5%，是优质化工原料或燃料，经初步脱焦油后的上段热解气接着进入带灰斗的煤气总管，为避免焦油储池的异味对车间工作人员的健康影响，对焦油储池采取封闭处理，对除臭产生臭气通过负压引风统一收集后，送入建材制造系统的隧道窑作为助燃空气，负压收集的臭气在隧道窑内充分燃烧，空气中的恶臭物质在燃烧过程中分解氧化而去除；下段煤气先进入旋风除尘器除去大颗粒灰尘后，进入盘型阀后，汇入煤气总管与上段煤气混合，送至隧道窑作为原料燃气。
热解燃气经电捕焦油器、干式旋风除尘器处理净化后，含尘量<500mg/Nm3；净化后的可燃气体用作建材制造系统隧道窑烧砖燃料，产生的烟气经喷雾塔脱酸降尘、降温后排入大气；喷淋塔采用碱性液喷淋，脱酸效率75%，除尘效率90%，可以达到环境对排放浓度的要求。
2）制砖工艺步骤
1、采用破碎后的建筑垃圾以及分选系统选出的渣土等为原料；为了使原料充分混合均化，颚式破碎机、锤式破碎机、细碎对辊机三级破碎，其中细碎对辊机初破后控制在20mm，锤式破碎机破碎后粒径应小于3mm，通过细碎对辊机粒度小于1.5mm；混合料破碎后进入双轴搅拌机搅拌。
2、原料经过处理后含有一定的水分，进入陈化库进行72小时陈化，一方面使原料充分均化可增加原料的塑性；另一方面，对生产的连续性起到调节和缓冲作用；陈化后的原料用多斗挖掘机、带式输送机运送到成型车间。
3、成型车间由箱式供料机供料，物料经过搅拌挤出机、细碎对辊机再进入双级真空挤砖机挤出成型；主机选用高真空度、高挤出压力的成型设备；坯体经人工码放在干燥车上；码好的干燥车通过摆渡车——液压顶车机将其送入隧道干燥室。
4、干燥焙烧
采用二次码烧生产工艺，干燥室的热源来自隧道窑。热的干燥介质（热空气和热烟气）从顶部进入干燥室，湿气体从干燥室底部排出。为了确保干燥坯体的质量，在干燥室中的热气体由旋转式送风器来进行搅拌和送入热空气，这样可防止热空气的分层，使干燥室中的温度分布更均匀。
将干燥好的砖坯由人工按预定形式码到隧道窑窑车上。隧道窑的焙烧使用沼气、热解气外燃焙烧或粉煤灰与煤矸石、煤粉等内燃料。制砖原料包括预破碎后的建筑垃圾、厌氧系统沼液、分选系统选出渣土、少量市政污泥，其中前两种物料混配后作为制砖主要原料，分选渣土作为配料，已脱水污泥作为粘结剂，参考配比为50：14：7：1。
焙烧窑为大断面窑型，吊顶结构，产量大，断面温差小，保温性能好，利于生产调节和控制。焙烧后的成品经人工分检后将产品送入成品堆场。
隧道窑产出的烟气主要污染成分包括灰尘和少量HCl、SO2，烟气换热后经碱性喷淋塔喷淋脱酸、除尘后，通过排气筒排入大气，换热热量可作为厂区冬季采暖及生活热水。碱性液喷淋脱酸效率为75%，除尘效率为90%。烟气排放标准执行《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001），完全可以满足排放标准。
本发明烧制单块砖耗能约650kcal，日需供能约2.34                                                108kcal/d；所产热解气热值约1000kcal/Nm3，日产热解气供能约1.69108kcal/d；日产沼气约13800 Nm3/d，其中约830Nm3/d作为厌氧发酵工艺用热，剩余12970 Nm3/d作为烧结砖系统燃料气，日供能约0.65108kcal/d；隧道窑产生的余热，冬季可作为办公楼采暖热源，非采暖季可作为生活用热水。
附图说明
图1为本发明的制气工艺流程图；
图2为本发明的制砖工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明对本发明做进一步的阐述。
一种生活垃圾热解制气烧制烧结砖的方法，其特征在于：按照如下步骤实现的，
1）热解气化工艺步骤
第一步、 垃圾中的树叶、木质物、蔬菜叶、塑料橡胶包装物、废纸、布等有机可燃物，从炉顶部加入热解气化炉中，在下降的过程中与温度在80-120℃的热解燃气接触，在1-2小时内不断脱去附着水，水变成蒸汽和热解燃气一起排出炉外，垃圾逐步变干燥；
第二步、干燥后的垃圾可燃物，在部分反应层上升过来的温度高达200-450℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类（CmHn）、一氧化碳（CO）、焦油等可燃气体和水蒸气（H2O），塑料橡胶等物质中的氯（Cl）元素生成氯化氢（HCl）气体，硫（S）元素生成（H2S）气体，以上所有气体一起从炉体上部排出。
第三步、经过干馏后的垃圾，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物，在1100-1200℃高温下，通过水蒸气的作用，发生氧化还原反应产生一氧化碳（CO）、氢（H2）等可燃气体，从炉体中部排出。主要反应如下：
    C + O2 = CO2 + 408840kJ/kmol
    C + 1/2O2 = CO + 123217 kJ/kmol
    CO2 + C = CO - 162405 kJ/kmol
    C + H2O = CO + H2 - 118821 kJ/kmol
    C + 2H2O = CO2 + 2H2 - 75237 kJ/kmol
第四步、垃圾可燃物气化完成变成含少量固定碳的无机熔渣，从反应炉底部排除。
由于热解气化炉分为上、下2个出口，所以配套的净化回收工艺也分为上段部分和下段部分。上段煤气净化处理过程为热解气先进间冷器，其工作温度为70～130℃之间，脱除重质焦油（焦油热值可达8200 kcal/kg以上），其产量因垃圾品种不同而定，一般为入炉垃圾总量的0.5～2.5%，是优质化工原料或燃料，经初步脱焦油后的上段热解气接着进入带灰斗的煤气总管，为避免焦油储池的异味对车间工作人员的健康影响，对焦油储池采取封闭处理，对除臭产生臭气通过负压引风统一收集后，送入建材制造系统的隧道窑作为助燃空气，负压收集的臭气在隧道窑内充分燃烧，空气中的恶臭物质在燃烧过程中分解氧化而去除；下段煤气先进入旋风除尘器除去大颗粒灰尘后，进入盘型阀后，汇入煤气总管与上段煤气混合，送至隧道窑作为原料燃气。
热解燃气经电捕焦油器、干式旋风除尘器处理净化后，含尘量<500mg/Nm3；净化后的可燃气体用作建材制造系统隧道窑烧砖燃料，产生的烟气经喷雾塔脱酸降尘、降温后排入大气；喷淋塔采用碱性液喷淋，脱酸效率75%，除尘效率90%，可以达到环境对排放浓度的要求。
2）制砖工艺步骤
2.1、该生产线采用破碎后的建筑垃圾以及分选系统选出的渣土等为原料；为了使原料充分混合均化，生产工艺采用颚式破碎机、锤式破碎机、细碎对辊机三级破碎，其中细碎对辊机初破后控制在20mm，锤式破碎机破碎后粒径应小于3mm，通过细碎对辊机粒度小于1.5mm。混合料破碎后进入双轴搅拌机搅拌。
2.2、原料经过处理后含有一定的水分，进入陈化库进行72小时陈化，一方面使原料充分均化可增加原料的塑性；另一方面，对生产的连续性起到调节和缓冲作用；陈化后的原料用多斗挖掘机、带式输送机运送到成型车间。
    2.3、成型车间由箱式供料机供料，物料经过搅拌挤出机、细碎对辊机再进入双级真空挤砖机挤出成型。主机选用高真空度、高挤出压力的成型设备。坯体经人工码放在干燥车上。码好的干燥车通过摆渡车——液压顶车机将其送入隧道干燥室。
    2.4、该生产线采用二次码烧生产工艺， 干燥室的热源来自隧道窑。热的干燥介质（热空气和热烟气）从顶部进入干燥室，湿气体从干燥室底部排出。为了确保干燥坯体的质量，在干燥室中的热气体由旋转式送风器来进行搅拌和送入热空气，这样可防止热空气的分层，使干燥室中的温度分布更均匀；将干燥好的砖坯由人工按预定形式码到隧道窑窑车上。隧道窑的焙烧使用沼气、热解气外燃焙烧或粉煤灰与煤矸石、煤粉等内燃料。制砖原料包括预破碎后的建筑垃圾、厌氧系统沼液、分选系统选出渣土、少量市政污泥，其中前两种物料混配后作为制砖主要原料，分选渣土作为配料，已脱水污泥作为粘结剂，参考配比为50：14：7：1；焙烧后的成品经人工分检后将产品送入成品堆场。
隧道窑产出的烟气主要污染成分包括灰尘和少量HCl、SO2，烟气换热后经碱性喷淋塔喷淋脱酸、除尘后，通过排气筒排入大气，换热热量可作为厂区冬季采暖及生活热水。碱性液喷淋脱酸效率为75%，除尘效率为90%。烟气排放标准执行《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001），完全可以满足排放标准。
其所生产的成品砖，质量和安全性能符合《烧结多孔砖和多孔砌块》（GB13544-2011）所规定的标准，生产线产品规格见下表
表1 产品规格表

Claims (2)

1.一种生活垃圾热解制气烧制烧结砖的方法，其特征在于：按照如下步骤实现的，
1）热解气化工艺步骤
第一步、 垃圾中的树叶、木质物、蔬菜叶、塑料橡胶包装物、废纸、布等有机可燃物，从炉顶部加入热解气化炉中，在下降的过程中与温度在80-120℃的热解燃气接触，在1-2小时内不断脱去附着水，水变成蒸汽和热解燃气一起排出炉外，垃圾逐步变干燥；
第二步、干燥后的垃圾可燃物，在部分反应层上升过来的温度高达200-450℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类（CmHn）、一氧化碳（CO）、焦油等可燃气体和水蒸气（H2O），塑料橡胶等物质中的氯（Cl）元素生成氯化氢（HCl）气体，硫（S）元素生成（H2S）气体，以上所有气体一起从炉体上部排出；
第三步、经过干馏后的垃圾，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物，在1100-1200℃高温下，通过水蒸气的作用，发生氧化还原反应产生一氧化碳（CO）、氢（H2）等可燃气体，从炉体中部排出；
主要反应如下：
    C + O2 = CO2 + 408840kJ/kmol
    C + 1/2O2 = CO + 123217 kJ/kmol
    CO2 + C = CO - 162405 kJ/kmol
    C + H2O = CO + H2 - 118821 kJ/kmol
    C + 2H2O = CO2 + 2H2 - 75237 kJ/kmol
第四步、垃圾可燃物气化完成变成含少量固定碳的无机熔渣，从反应炉底部排除；
由于热解气化炉分为上、下2个出口，所以配套的净化回收工艺也分为上段部分和下段部分。
2.上段煤气净化处理过程为热解气先进间冷器，其工作温度为70～130℃之间，脱除重质焦油（焦油热值可达8200 kcal/kg以上），其产量因垃圾品种不同而定，一般为入炉垃圾总量的0.5～2.5%，是优质化工原料或燃料，经初步脱焦油后的上段热解气接着进入带灰斗的煤气总管，为避免焦油储池的异味对车间工作人员的健康影响，对焦油储池采取封闭处理，对除臭产生臭气通过负压引风统一收集后，送入建材制造系统的隧道窑作为助燃空气，负压收集的臭气在隧道窑内充分燃烧，空气中的恶臭物质在燃烧过程中分解氧化而去除；下段煤气先进入旋风除尘器除去大颗粒灰尘后，进入盘型阀后，汇入煤气总管与上段煤气混合，送至隧道窑作为原料燃气；
2）制砖工艺步骤
    2.1、采用破碎后的建筑垃圾以及分选系统选出的渣土等为原料；为了使原料充分混合均化，颚式破碎机、锤式破碎机、细碎对辊机三级破碎，其中细碎对辊机初破后控制在20mm，锤式破碎机破碎后粒径应小于3mm，通过细碎对辊机粒度小于1.5mm；混合料破碎后进入双轴搅拌机搅拌；
    2.2、原料经过处理后含有一定的水分，进入陈化库进行72小时陈化，一方面使原料充分均化可增加原料的塑性；另一方面，对生产的连续性起到调节和缓冲作用；陈化后的原料用多斗挖掘机、带式输送机运送到成型车间；
    2.3、成型车间由箱式供料机供料，物料经过搅拌挤出机、细碎对辊机再进入双级真空挤砖机挤出成型；主机选用高真空度、高挤出压力的成型设备；坯体经人工码放在干燥车上；码好的干燥车通过摆渡车——液压顶车机将其送入隧道干燥室；
   2.4、干燥焙烧，采用二次码烧生产工艺，干燥室的热源来自隧道窑；热的干燥介质热空气和热烟气从顶部进入干燥室，湿气体从干燥室底部排出；为了确保干燥坯体的质量，在干燥室中的热气体由旋转式送风器来进行搅拌和送入热空气，这样可防止热空气的分层，使干燥室中的温度分布更均匀；将干燥好的砖坯由人工按预定形式码到隧道窑窑车上；隧道窑的焙烧使用沼气、热解气外燃焙烧或粉煤灰与煤矸石、煤粉等内燃料；制砖原料包括预破碎后的建筑垃圾、厌氧系统沼液、分选系统选出渣土、少量市政污泥，其中前两种物料混配后作为制砖主要原料，分选渣土作为配料，已脱水污泥作为粘结剂，参考配比为50：14：7：1；焙烧后的成品经人工分检后将产品送入成品堆场。
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