CN105199754A - 一种微波低温裂解生活垃圾加速反应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波低温裂解生活垃圾加速反应方法，包括预处理，将生活垃圾、微波介电特性材料和裂解的灰渣以特定比例混合后经过分选、脱水、干燥、发酵处理得到成分均匀的结构化生活垃圾；微波裂解，将步骤一制成的结构化生活垃圾，送入到微波裂解炉，进行低于600℃的低温裂解；裂解控制，程序控制不同时段的微波强度、体系温度分布、物料变化状态，裂解产物分成气体、液体、固体三大部分，可分别进行处理和利用。本发明的方法简单，操作方便，实现了生活垃圾的结构化处理，然后低温裂解，从而实现微波快速的均匀加热。

Description

一种微波低温裂解生活垃圾加速反应方法

技术领域

本发明属于垃圾处理领域，尤其涉及一种微波低温裂解生活垃圾加速反应方法。

背景技术

微波低温裂解生活垃圾技术具有工艺成熟、流程简洁、操作简便、环境友好等特点，具有广泛的应用前景。该技术集成了生物工程、化学工程、材料科学与工程、热能工程、自动化、环境工程、新能源等多学科领域的先进技术，其先进性主要体现在适用范围宽、生活垃圾无害化水平高、资源化利用程度高、能源利用率高这四个方面。

微波低温裂解生活垃圾系统由保护系统、微波裂解炉、冷却塔、碱液分离塔、温度计和真空泵等组成。核心设备是全封闭结构的微波裂解炉，由进出料机构、微波辐射窗、保温层、物料裂解腔、测温机构、微波发射源、水冷机构、控制系统等构成，操作温度在常温到600℃。

将生活垃圾经过分选、脱水、干燥、发酵处理得到成分均匀的结构化生活垃圾。结构化生活垃圾通过进料装置连续送入微波裂解炉低温(指低于600℃)裂解，程序控制不同时段的微波强度、体系温度分布、物料变化状态。裂解产物分成气体、液体、固体三大部分，可分别进行处理和利用。

将生活垃圾经过分选、脱水、干燥、发酵处理得到成分均匀的结构化生活垃圾。直接将结构化生活垃圾送入到微波低温裂解率炉中，由于结构化生活垃圾的在常温下的介电常数较小，吸收微波的能力有限，会造成在微波裂解炉中初始一个小时内升温慢，微波能转化率低下，耗费大量电能，同时会减小微波裂解炉磁控管的寿命，这对连续化微波处理垃圾造成了很大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波低温裂解生活垃圾加速反应方法，旨在解决现有的微波低温裂解方法的微波能转化率低下，耗电量大，微波裂解炉磁控管寿命短的问题。

本发明是这样实现的，一种微波低温裂解生活垃圾加速反应方法，所述微波低温裂解生活垃圾加速反应方法的具体步骤如下：

步骤一，预处理，将生活垃圾、微波介电特性材料和裂解的灰渣以特定比例混合后经过分选、脱水、干燥、发酵处理得到成分均匀的结构化生活垃圾。针对不同的结构化垃圾制定特有的处理方法(加热温度、添料比等)，可高效的对生活垃圾进行处理；

步骤二，微波裂解，将步骤一制成的结构化生活垃圾，送入到微波裂解炉，进行低于600℃的低温裂解。低温裂解可有效的降低有毒气体(二恶英)的产生，减少对环境的二次污染，而且节约裂解过程中的所用的能量；

步骤三，裂解控制，程序控制不同时段的微波强度、体系温度分布、物料变化状态，裂解产物分成气体、液体、固体三大部分，可分别进行处理和利用。这三大部分可进行二次利用：气体(一氧化碳、甲烷、乙烷等)可用于燃气制备等；有机液体可用于化工制造；产生的固体可在工程建筑上(铺路等)应用。

生活垃圾需在1200℃以上才能彻底杀菌消毒，而一般焚烧炉只能达到800℃，达不到杀菌消毒规定标准。而且焚烧炉还易产生有毒气体(二恶英)，运行成本高等缺点。本工艺，提供一种利用微波的热效应和非热效应对生活垃圾进行无害化处理，结构简单，运行成本低，安全可靠。可进行低于600℃的低温裂解生活垃圾，以微波彻底杀灭生活垃圾中的病原性微生物，避免二次污染和环境污染。以及经济适用，分成的气体、液体、固体三大部分可分类回收，再次循环利用。可获得大量无害化可燃气体，根除二恶英等有毒、异味物质的产生，有效保护了环境。推导出了适用于各种类型生活垃圾的添料比例计算公式，针对相应的生活垃圾，制定出特定的添料比例，可有效节约时间，以及减少添料过多带来的介电特性材料浪费。

进一步，所述分选、脱水、干燥、发酵具体实现步骤为：将金属、玻璃、泥土和有机物分开，再用机械手臂压缩分离出来的有机物，脱水，然后晾干，用转机打孔。

进一步，所述结构化生活垃圾和微波介电特性材料的比例计算公式为：

$\mathrm{\ϵ}\left(c\right)={\mathrm{\ϵ}}_w-\mathrm{\β}\[\coth \left(\frac{3\mathrm{\ψ}}{\mathrm{\β}}c\right)-\frac{1}{\frac{3\mathrm{\ψ}}{\mathrm{\β}}c}\];$

ε(c)是垃圾与介电特性材料的混合介电常数，ε_w是添加的微波介电特性材料在2.45GHz微波场下的介电常数，ψ是系统极化率相关的约化系数，β是约化系数，C为垃圾与介电特性材料的混合比例。通过处理不同种类垃圾，确定上述参数，即能计算出添料比例C。

进一步，所述微波介电特性材料为活性炭。

进一步，所述低温裂解的具体温度是：500℃-600℃。

本发明微波低温裂解生活垃圾加速反应方法通过添加低成本微波介电特性活跃材料，介电特性满足特定条件，将生活垃圾经过分选、脱水、干燥、发酵处理加入上述低成本微波介电特性材料，并按照特定比例得到成分均匀的结构化混合生活垃圾，结构化生活垃圾通过进料装置连续送入微波裂解炉进行低于600℃的低温裂解，从而实现微波快速均匀加热。本发明针对不同的结构化垃圾制定特有的处理方法(加热温度、添料比等)，可高效的对生活垃圾进行处理；低温裂解可有效的降低有毒气体(二恶英)的产生，减少对环境的二次污染，而且节约裂解过程中的所用的能量；裂解产物分成气体、液体、固体三大部分，可分别进行处理和利用，三大部分可进行二次利用：气体(一氧化碳、甲烷、乙烷等)可用于燃气制备等；有机液体可用于化工制造；产生的固体可在工程建筑上(铺路等)应用。生活垃圾需在1200℃以上才能彻底杀菌消毒，而一般焚烧炉只能达到800℃，达不到杀菌消毒规定标准。而且焚烧炉还易产生有毒气体(二恶英)，运行成本高等缺点。本工艺，提供一种利用微波的热效应和非热效应对生活垃圾进行无害化处理，结构简单，运行成本低，安全可靠，可进行低于600℃的低温裂解生活垃圾，以微波彻底杀灭生活垃圾中的病原性微生物，避免二次污染和环境污染。以及经济适用，分成的气体、液体、固体三大部分可分类回收，再次循环利用。可获得大量无害化可燃气体，根除二恶英等有毒、异味物质的产生，有效保护了环境。推导出了适用于各种类型生活垃圾的添料比例计算公式，针对相应的生活垃圾，制定出特定的添料比例，可有效节约时间，以及减少添料过多带来的介电特性材料浪费。

附图说明

图1是本发明实施例提供的微波低温裂解生活垃圾加速反应方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的微波低温裂解生活垃圾加速反应方法通过添加低成本微波介电特性活跃材料，介电特性满足特定条件，将生活垃圾经过分选、脱水、干燥、发酵处理加入上述低成本微波介电特性材料，并按照特定比例得到成分均匀的结构化混合生活垃圾，结构化生活垃圾通过进料装置连续送入微波裂解炉进行低于600℃的低温裂解，从而实现微波快速均匀加热。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的说明。

如图1所示，本发明实施例的微波低温裂解生活垃圾加速反应方法具体步骤如下：

S101：预处理，将生活垃圾、微波介电特性材料和裂解的灰渣以特定比例混合后经过分选、脱水、干燥、发酵处理得到成分均匀的结构化生活垃圾；

S102：微波裂解，将制成的结构化生活垃圾，送入到微波裂解炉，进行低于600℃的低温裂解；

S103：裂解控制，程序控制不同时段的微波强度、体系温度分布、物料变化状态，裂解产物分成气体、液体、固体三大部分，可分别进行处理和利用。

所述分选、脱水、干燥、发酵具体实现步骤为：将金属、玻璃、泥土和有机物分开，再用机械手臂压缩分离出来的有机物，脱水，然后晾干，用转机打孔。

所述结构化生活垃圾和微波介电特性材料的比例计算公式为：

$\mathrm{\ϵ}\left(c\right)={\mathrm{\ϵ}}_w-\mathrm{\β}\[\coth \left(\frac{3\mathrm{\ψ}}{\mathrm{\β}}c\right)-\frac{1}{\frac{3\mathrm{\ψ}}{\mathrm{\β}}c}\];$

ε(c)是垃圾与介电特性材料的混合介电常数，ε_w是添加的微波介电特性材料在2.45GHz微波场下的介电常数，ψ是系统极化率相关的约化系数，β是约化系数，C为垃圾与介电特性材料的混合比例。通过处理不同种类垃圾，确定上述参数，即能计算出添料比例C。

所述微波介电特性材料为活性炭。

所述低温裂解的具体温度是：500℃-600℃。

所述的微波裂解炉设备具体参数为：

所述的裂解产物气体、液体、固体分别为：

1)气体：一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷等可燃性气体和少量氮气、二氧化碳等。

2)液体：有机液体和废水

3)固体：灰渣(主要含有炭和无机硅钙成分)。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微波低温裂解生活垃圾加速反应方法，其特征在于，所述微波低温裂解生活垃圾加速反应方法的具体步骤如下：

步骤一，预处理，将生活垃圾、微波介电特性材料和裂解的灰渣混合后经过分选、脱水、干燥、发酵处理得到成分均匀的结构化生活垃圾；

步骤二，微波裂解，将步骤一制成的结构化生活垃圾，送入到微波裂解炉，进行低于600℃的低温裂解；

步骤三，裂解控制，程序控制不同时段的微波强度、体系温度分布、物料变化状态，裂解产物分成气体、液体、固体三大部分，分别进行处理和利用。

2.根据权利要求1所述的微波低温裂解生活垃圾加速反应方法，其特征在于，所述分选、脱水、干燥、发酵具体实现步骤为：将金属、玻璃、泥土和有机物分开，再用机械手臂压缩分离出来的有机物，脱水，然后晾干，用转机打孔。

3.根据权利要求1所述的微波低温裂解生活垃圾加速反应方法，其特征在于，所述结构化生活垃圾和微波介电特性材料的比例计算公式为：

$\mathrm{\ϵ}\left(c\right)={\mathrm{\ϵ}}_w-\mathrm{\β}\[\coth \left(\frac{3\mathrm{\ψ}}{\mathrm{\β}}c\right)-\frac{1}{\frac{3\mathrm{\ψ}}{\mathrm{\β}}c}\];$

ε(c)是垃圾与介电特性材料的混合介电常数，ε_w是添加的微波介电特性材料在2.45GHz微波场下的介电常数，ψ是系统极化率相关的约化系数，β是约化系数，C为垃圾与介电特性材料的混合比例，通过处理不同种类垃圾，确定上述参数，即能计算出添料比例C。

4.根据权利要求1所述的微波低温裂解生活垃圾加速反应方法，其特征在于，所述微波介电特性材料为活性炭。

5.根据权利要求1所述的微波低温裂解生活垃圾加速反应方法，其特征在于，所述低温裂解的具体温度是：500℃-700℃。