CN104845697B - 城市生活垃圾制生物质成型燃料及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市生活垃圾制生物质成型燃料及制作方法，由剩余垃圾与添加剂组成，其中添加剂由助燃剂、调节剂和增热辅料组成，助燃剂包括铁矿粉、铝土矿粉、棱苦土、高氯酸铵和长石粉，铁矿粉：铝土矿粉：棱苦土：高氯酸铵，调节剂包括烧碱、石灰和膨润土，烧碱：石灰，增热辅料包括煤炭和煤矸石。本发明的有益效果为：本发明的城市生活垃圾制生物质成型燃料为固体颗粒物或粉状燃料颗粒，按市场或用户实际需要制成不同规格、外形的块状或粉状物，固型燃料颗粒均匀、接触面大、通透性好、可燃性强，可替代原煤用作焚烧发电或供热锅炉、炉窑燃料。燃烧后排放烟气黑度、粉尘、废弃污染物等优于煤炭燃料。燃烧后的灰渣可用作制建材或填埋。

Description

城市生活垃圾制生物质成型燃料及制作方法

技术领域

本发明涉及城市生活垃圾燃料化添加剂专有技术领域，具体涉及一种城市生活垃圾制生物质成型燃料及制作方法。

背景技术

城市生活垃圾燃料化添加剂专有技术，是指将城市生活垃圾(包括实时在线生活垃圾、餐厨垃圾及填埋场陈量垃圾)经分拣、分选、破碎，去除金属类、废电池、玻璃、砂石、渣土、陶片等的剩余生活垃圾，与燃料化添加剂(以下简称“添加剂”)按一定比例配比组合成垃圾固型燃料混合料，再经机械成型为垃圾固型燃料。剩余垃圾、添加剂均具有可燃性，并在添加剂作用下，固型燃料某些物质在燃料中产生协同效应，增加发热量，实现了城市生活垃圾的高效、清洁利用。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述技术的不足，而提供一种城市生活垃圾制生物质成型燃料及制作方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种城市生活垃圾制生物质成型燃料，由剩余垃圾与添加剂组成，所述的剩余垃圾与添加剂的重量份比为：70-80份：20-30份，其中添加剂由助燃剂、调节剂和增热辅料组成，助燃剂包括铁矿粉、铝土矿粉、棱苦土、高氯酸铵和长石粉，铁矿粉：铝土矿粉：棱苦土：高氯酸铵：长石粉的重量份配比为5.0：1.0：3.5：0.1-0.2：0.5份，调节剂包括烧碱、石灰和膨润土，烧碱：石灰：膨润土的重量份配比为0.5：4.5：5.0，增热辅料包括煤炭和煤矸石，煤炭：煤矸石的重量份配比为70：10份。

所述的剩余垃圾应具备如下性能：含水率30％-40％，有机物组分：有机物组分占固形物总量的比率＞80％，热量＞2500Kcal/kg，颗粒粒径≤5mm。

所述的添加剂理化指标为：含水率≤35％，颗粒粒径≤5mm，PH值≥7.0。

本发明所述的这种城市生活垃圾制生物质成型燃料的制作方法，该方法包括如下步骤：

(1)、按质量要求选剩余垃圾；

(2)、各组分单独或按配比配伍后混合破碎，过5目筛筛分，取其筛下物使颗粒粒径≤5mm；

(3)、各组分按规定的重量比进行配伍、混合、搅拌均匀，滚轴成型并干燥，使得城市生活垃圾制生物质成型燃料含水率33％-37％，颗粒粒径≤5mm。

本发明的有益效果为：本发明的城市生活垃圾制生物质成型燃料为固体颗粒物或粉状燃料颗粒，按市场或用户实际需要制成不同规格、外形的块状或粉状物，如圆柱形(∮13x300mm)、圆球型、中空条型、蜂窝型等。固型燃料颗粒均匀、接触面大、通透性好、可燃性强，可替代原煤用作焚烧发电或供热锅炉、炉窑燃料。燃烧后排放烟气黑度、粉尘、废弃污染物等优于煤炭燃料。燃烧后的灰渣可用作制建材或填埋。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步阐述，实施例将帮助更好地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。

城市生活垃圾固型燃料的“型”是指“型貌”，通常具有多维空间及规格型号等量化指标。“固形”的“形”通常是指“颗粒物”或“固形物”的状态，通常相对于液体、水分而言，这个“形”在一般情况下没有多维空间、规定等量化概念。

本发明所述的这种城市生活垃圾制生物质成型燃料，由剩余垃圾与添加剂组成，所述的剩余垃圾与添加剂的重量份比为：70-80份：20-30份，通常按75％：25计。与此同时，剩余垃圾和添加剂均应符合各自的理化性能指标要求。其中添加剂由助燃剂、调节剂和增热辅料组成，助燃剂包括铁矿粉、铝土矿粉、棱苦土、高氯酸铵和长石粉，铁矿粉：铝土矿粉：棱苦土：高氯酸铵：长石粉的重量份配比为5.0：1.0：3.5：0.1-0.2：0.5份，调节剂包括烧碱、石灰和膨润土，烧碱：石灰：膨润土的重量份配比为0.5：4.5：5.0，增热辅料包括煤炭和煤矸石，煤炭：煤矸石的重量份配比为70：10份。

原生或填埋陈量垃圾经分拣、分选、破碎，去除金属类及大部分其他无机物后的剩余垃圾，是固型燃料的主要组成部分，如使其成为固型燃料，应具备以下性能：含水率30％-40％，有机物组分：有机物组分占固形物总量的比率＞80％，热量＞2500Kcal/kg，颗粒粒径≤5mm。

所述的添加剂理化指标为：含水率≤35％，颗粒粒径≤5mm，PH值≥7.0。

本发明所述的这种城市生活垃圾制生物质成型燃料的制作方法，该方法包括如下步骤：

(1)、按质量要求选剩余垃圾；

(2)、各组分单独或按配比配伍后混合破碎，过5目筛筛分，取其筛下物使颗粒粒径≤5mm；

(3)、各组分按规定的重量比进行配伍、混合、搅拌均匀，滚轴成型并干燥，使得城市生活垃圾制生物质成型燃料含水率33％-37％，颗粒粒径≤5mm。

本发明的反应机理

1.碱性燃料：燃烧是一种发光、发热的剧烈化学反应。例如燃煤反应、其反应式为：C+O2→CO2，此反应是典型的氧化还原反应，酸碱强度直接影响反应的方向，越强烈、越彻底。据此，选用燃料化添加剂时，通常选用碱性物质，并适量加入烧碱(NaOH)调节PH值。

2.铁铝(镁)高热反应：磁铁粉(Fe2O3)与铝(Al)粉、镁(Mg)粉，按一定配比组合成高热剂，其燃烧时温度可高达3000°以上，如再加入少量火箭燃料高氯酸铵(NH4CLO4)则更有利于上述高热剂的点火和强化燃烧性能。又如Fe3O4、Al粉和少量氯酸钾(KClO3)组合，可制成纵火剂，其中KClO3为供氧剂。铝(Al)粉熔点为660.4°，在高温时还原性很强，可用于冶炼高熔点金属，在冶金中称之为铝热法。镁(Mg)粉的熔点为648.8°，燃点38°-40°，很容易燃烧，燃烧时发出耀眼的白光(如镁光灯)，放出大量的热，可用于制烟火。

3.长石粉：长石又称钾长石，主要组分为KAlSi3O8或K2O,Al2O3·6H2O。钾(K)为碱金属元素，质软，比重0.86(20°)，熔点62.3°，沸点760°，在空气中急速氧化，遇水起强烈反应，生成H2和KOH,同时起火燃烧，通常贮存子啊煤油中。

4.膨润土：膨润土系粘土矿物，又称班脱石，主要组分为SiO2、MgO、CaO、AL2O3、TiO2、Fe2O3具有较好的吸水性，较大的比表面积，较强的吸附能力和离子交换能力。膨润土如经酸、盐和加热灯方法进行改性，则具有较强的阳离子交换和吸附能力，在环保领域有广阔的应用前景，且自愿丰富，价格便宜。在本技术中，除吸附去污功能外主要起粘结作用。

5.煤炭：煤炭属于增热辅料，据国家有关规定，城市生活垃圾用于焚烧发电时，可以掺入矢量的燃煤，以提高垃圾的固定碳含量，增加热值。垃圾固型燃料作为再生能源，掺入矢量的原煤符合国家产业政策。

6.煤矸石：煤矸石含有一定量的碳，并含有AL2O3、CAO、MgO、K2O、Fe2O3等多种金属氧化物，既可用作煤的一部分替代品，又具有一定的催化、助燃作用。煤矸石包括风化煤废石、系量大面广工业固体废弃物。煤矸石风化程度越高，溶解释放的无机盐类越多。煤矸石常见于煤系地层的顶底部，通常由泥质页岩、碳质页岩、砂质页岩、砂岩和煤炭等组成。

7.生石灰：生石灰(CAO)系碱性氧化物，除起到调节PH值，为碱性清洁燃烧创造条件外，最主要功能是消除或减少固型燃料可能在燃烧过程中产生SO2·HCL等危害，并减少尾部烟道的腐蚀，避免或减少二噁英的产生。生石灰也是一种粘结剂。

城市生活垃圾固型燃料主要性能指标：

1.外形结构

固体颗粒物或固体燃料颗粒，按市场或用户实际需要制成不同规格、外形的块状物，如圆柱形(∮13x300mm)、圆球型、中空条型、蜂窝型等。

固型燃料颗粒均匀、接触面大、通透性好、可燃性强，可替代原煤用作焚烧发电或供热锅炉、炉窑燃料。

8.环保方面

燃烧后排放烟气黑度、粉尘、废弃污染物等优于煤炭燃料。燃烧后的灰渣可用作制建材或填埋。

固体成型影响因素

(一)颗粒物粒径

本工艺要求各组分颗粒物的粒径≤5mm，此系是本工艺的关键技术参数之一。固体颗粒粒径太大，成型压力大，能耗高，固型燃料可燃性差：颗粒粒径太细，则破碎难度大，破碎设备选型难，优化和改善成型条件，提高固型燃料的燃烧性能，必须严格控制颗粒物的粒径。

(二)各组分特性

各组分特性主要包括质量指标、有机组分比例、含水率、热值、粘结性等。例如成型过程中，混合料含水率过高，水分会被挤出，分布在粒子层之间，使粒子不能紧密粘结，不易成型，成型的固体燃料不易存放，很容易松散；水分过低粒子无法充分延展，压缩困难，不易黏结，且压缩过程中灰尘大，成型燃料易掉渣。

混合燃料中含有热塑性肥料类，以及餐厨垃圾的淀粉、油脂类等组分，常具有一定的粘结性。本工艺中适当添加一定比例的木质素或聚酯类等黏结组分，可满足固型物成型工艺要求。

(一)成型温度

垃圾固型燃料混合料须在一定温度下，施加一定的压力，才能支撑固型燃料。成型温度太低，在压缩时不利于非弹性的纤维分子之间的相互缠绕和弹性物质、塑性物料的变形；温度太高既浪费了能源，又与产生啮合、桥接或架桥过量，影响固型燃料的空隙率、通透性。在成型中须针对不同的垃圾组分混合料，经过调试，确立相关参数，进行严格控制。

(二)成型压力

成型压力对成型燃料的密度有很大影响。一定条件下，压缩比増大时，成型燃料的密度随之明显増大，如环模成型机成型时，在一定的区间内压力与密度关系符合指数关系。固型燃料在成型中压缩能约占成型时总能耗的40％；克服原料的喂料与成型部件内壁之间的摩擦力和挤出成型所消耗的能量约占成型总能耗的60％。在成型设备选型中应很好把握。

Claims (2)

1.一种城市生活垃圾制生物质成型燃料，由剩余垃圾与添加剂组成，其特征在于：所述的剩余垃圾与添加剂的重量份比为：70-80份：20-30份，其中添加剂由助燃剂、调节剂和增热辅料组成，助燃剂包括铁矿粉、铝土矿粉、棱苦土、高氯酸铵和长石粉，铁矿粉：铝土矿粉：棱苦土：高氯酸铵：长石粉的重量份配比为5.0：1.0：3.5：0.1-0.2：0.5份，调节剂包括烧碱、石灰和膨润土，烧碱：石灰：膨润土的重量份配比为0.5：4.5：5.0，增热辅料包括煤炭和煤矸石，煤炭：煤矸石的重量份配比为70：10份；所述的剩余垃圾应具备如下性能：含水率30％-40％，有机物组分：有机物组分占固形物总量的比率＞80％，热量＞2500Kcal/kg，颗粒粒径≤5mm；所述的添加剂理化指标为：含水率≤35％，颗粒粒径≤5mm，PH值≥7.0。

2.一种制作如权利要求1所述的城市生活垃圾制生物质成型燃料的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)、按质量要求选剩余垃圾；

(2)、各组分单独或按配比配伍后混合破碎，过5目筛筛分，取其筛下物使颗粒粒径≤5mm；

(3)、各组分按规定的重量比进行配伍、混合、搅拌均匀，滚轴成型并干燥，使得城市生活垃圾制生物质成型燃料含水率33％-37％，颗粒粒径≤5mm。