CN105542803A - 一种生活垃圾热解炭化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种生活垃圾热解炭化方法。在生活垃圾中添加一定量的促炭催化剂，混合均匀后，投加到热解炉中，控制温度和时间，得到热解焦炭。本发明利用廉价易得的原料作为促炭催化剂，能够尽可能地提高垃圾热解过程的固碳率，抑制挥发性有机产物的形成，从而实现生活垃圾无害化和减量化处理。

Description

一种生活垃圾热解炭化方法
技术领域
本发明属于生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种生活垃圾热解炭化处理方法。
背景技术
现阶段，我国生活垃圾最常用的处理方式为卫生填埋、堆肥和焚烧。三种方法都存在很多问题，如卫生填埋存在占地面积大、容易污染土壤和水资源等问题；堆肥处理周期长，处理量小，且同样存在二次污染的问题；焚烧法投资大，运行成本高，在焚烧过程中容易产生大量的酸性气体和二噁英等。
生活垃圾热解炭化是指在无氧或缺氧条件下，使生活垃圾主要转化为固体焦炭以及一定量的可燃气和液体副产物的过程。根据目标产物(固体焦炭、可燃气和液体)后续应用方式的不同，热解炭化技术一般可分为两种：一是基于目标产物的能源化利用，此时需要以目标产物的燃料品位为要求控制热解过程；二是基于生活垃圾的减量化处理，此时需要尽可能地提高垃圾热解的固碳率，即促进垃圾热解生成焦炭产物，同时尽可能抑制有机液体产物的形成，也就是尽可能将垃圾中的有机碳源固定于焦炭中，减少热解液体和气体副产物后续处理的工作量。然而，垃圾中的多种有机物，在热解过程中，均很容易形成大量的挥发性有机产物，固碳率较低，从而导致以垃圾减量化处理为目标的热解炭化技术，还需要大量处理热解液体和气体副产物，严重限制了该技术的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生活垃圾热解炭化处理方法，提高生活垃圾热解过程中的固碳率，便于垃圾减量化处理。
具体通过以下技术方案来实现：
一种生活垃圾热解炭化方法，将生活垃圾与促炭催化剂按照质量比1∶0.001～1∶0.2混合均匀，投加到垃圾热解炉中，在300～500℃热解1～12h，得到固体焦炭；其中，所述促炭催化剂由氢氧化铝、尿素、高岭土和硅藻土混合而成。
优选的，所述生活垃圾包括原始垃圾或分选后的有机物类垃圾。
更优选的，所述有机物类垃圾包括废旧塑料、废纸、布料、果壳、农林废弃物等。
优选的，所述促炭催化剂各组分重量百分比为：氢氧化铝50～70％，尿素1～5％，高岭土10～25％，硅藻土15～25％。
优选的，所述热解技术包括有限供氧条件下的烧炭技术或者无氧条件下的干馏技术。
本发明的有益效果为：
生活垃圾在热解过程中，其中的有机物分子受热发生化学键的断裂，并伴随着一系列的脱水、解聚、裂解、重排、异构化、芳构化、聚合等反应，从而生成气体、液体和固体三类产物。生活垃圾的常规热解过程，选择性很差，难以定向获得某一类产物。基于此，本发明通过两大手段定向调控垃圾热解过程，尽可能提高焦炭产物的产率(固碳率)。
一方面，引入包括氢氧化铝、尿素、高岭土和硅藻土四种混合物的促炭催化剂，通过对热解过程的催化调控，促进焦炭产物的生成；该催化剂中，氢氧化铝受热时会发生强烈的吸热反应，抑制有机物的快速分解，从而有利于炭化反应的发生，并且氢氧化铝分解生成的三氧化二铝覆盖在有机物表面，可以进一步抑制有机物的挥发，促进有机物的炭化；此外，有机物热解过程中会生成大量的自由基，自由基之间发生重排、裂解、氧化还原、聚合等反应维持热解反应的进行，而该催化剂中的尿素吸热分解产物能捕捉自由基，抑制自由基的连锁反应，直至反应终止，从而抑制挥发性有机物的生成，进一步提高焦炭的产率；此外，该催化剂中的高岭土和硅藻土，可以协同促进氢氧化铝和尿素的催化效果，而且还有利于焦炭的压缩成型等后续处理工艺(便于焦炭的填埋处理)。
另一方面，采用较低的热解反应温度，延缓热解反应的速率，并通过催化剂的协同控制，促进炭化反应，从而显著提高热解过程的固碳率。
因此，基于上述促炭催化剂和热解炭化工艺，可以有效实现高固碳率的垃圾热解炭化，从而便于垃圾的减量化处理。
具体实施方式
本发明提供了一种生活垃圾热解炭化方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
称取300g氢氧化铝、6g尿素、90g高岭土和130g硅藻土混合均匀，得到促炭催化剂；再称取15kg取自某垃圾处理厂的原始生活垃圾(水分含量30％，灰分含量28％)，与上述促炭催化剂混合均匀，投加到垃圾干馏热解炉中，在350℃热解2h，待热解炉冷却至室温后取出热解焦炭。
经测算，固体焦炭产率为75.3％(基于干基垃圾原料计)，垃圾体积缩减率为78％。
实施例2
称取98g氢氧化铝、4g尿素、22g高岭土和26g硅藻土混合均匀，得到促炭催化剂；再称取25kg取自某垃圾处理厂的原始生活垃圾(水分含量38％，灰分含量26％)，与上述促炭催化剂混合均匀，投加到垃圾干馏热解炉中，在350℃热解2h，待热解炉冷却至室温后取出热解焦炭。
经测算，热解焦炭产率为71.1％(基于干基垃圾原料计)，垃圾体积缩减率为78％。
实施例3
称取428g氢氧化铝、21g尿素、90g高岭土和105g硅藻土混合均匀，得到促炭催化剂；再称取50kg取自某垃圾处理厂经分选后的有机物类垃圾(水分含量35％，灰分含量18％)，与上述促炭催化剂混合均匀，投加到垃圾干馏热解炉中，在400℃热解1.5h，待热解炉冷却至室温后取出热解焦炭。
经测算，热解焦炭产率为65.5％(基于干基垃圾原料计)，垃圾体积缩减率为85％。
实施例4
称取336g氢氧化铝、30g尿素、108g高岭土和126g硅藻土混合均匀，得到促炭催化剂；再称取55kg取自某垃圾处理厂经分选后的有机物类垃圾(水分含量32％，灰分含量22％)，与上述促炭催化剂混合均匀，投加到垃圾烧炭热解炉中，在360℃热解1.5h，待热解炉冷却至室温后取出热解焦炭。
经测算，热解焦炭产率为68.7％(基于干基垃圾原料计)，垃圾体积缩减率为82％。
应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非具体实施方式的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明权利要求范围中。

Claims (5)

1.一种生活垃圾热解炭化方法，将生活垃圾与促炭催化剂按照质量比1∶0.001～1∶0.2混合均匀，投加到垃圾热解炉中，在300～500℃热解1～12h，得到固体焦炭；其特征在于，所述促炭催化剂由氢氧化铝、尿素、高岭土和硅藻土混合而成。
2.根据权利要求书1所述的生活垃圾热解炭化方法，其特征在于：所述生活垃圾包括原始垃圾或分选后的有机物类垃圾。
3.根据权利要求书2所述的生活垃圾热解炭化方法，其特征在于：所述有机物类垃圾包含废旧塑料、废纸、布料、果壳、农林废弃物。
4.根据权利要求书1所述的生活垃圾热解炭化方法，其特征在于：所述促炭催化剂各组分重量百分比为：氢氧化铝50～70％，尿素1～5％，高岭土10～25％，硅藻土15～25％。
5.根据权利要求书1所述的生活垃圾热解炭化方法，其特征在于：所述热解技术包括有限供氧条件下的烧炭技术或者无氧条件下的干馏技术。
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