CN106635074A - 一种生活垃圾资源化的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生活垃圾资源化的系统和方法。该系统包括热解单元、CO2捕集单元和气化单元。其中，热解单元包括热解单元垃圾入口、热解炭出口、高温热解油气出口和热解单元尾气出口；CO2捕集单元包括第一燃烧尾气入口和捕集单元第一CO2气体出口，所述第一燃烧尾气入口和所述热解单元尾气出口相连；气化单元包括热解炭入口和捕集单元第一CO2气体入口，所述热解炭入口和所述热解炭出口相连，所述捕集单元第一CO2气体入口和所述捕集单元第一CO2气体出口相连。本发明以垃圾炭为气化原料，燃烧烟气分离的高浓度CO2作为气化剂，采用流化床气化垃圾炭，也实现了垃圾炭资源化利用，也实现了CO2循环利用。

Description

一种生活垃圾资源化的系统和方法
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化处理领域，尤其涉及一种生活垃圾资源化的系统和方法。
背景技术
我国正面临环境和能源的双重压力，随着经济和城市化进展的加速，全国能源消耗巨大，同时大城市中2/3面临垃圾围城困境，通过技术手段将生活垃圾变为可利用资源，在一定程度上可以缓解我国能源和环境危机。生活垃圾热解技术以其资源化利用率高，环境污染小的优点越来越被人们所青睐。热解主要产物有以下几种：1.热解油，一部分热解油通过精制可作为燃料油使用；2.热解气，包括一些低分子碳氢化合物如氢气、甲烷、一氧化碳等，可作为燃料气使用；3.垃圾炭，大部分以炭黑形式存在，但存在重金属等有毒有害物质，热值低，市场销路差，如果作为固体燃料使用时，燃烧效果较差，且燃烧过程中会产生大量的二次污染物，环保效益较差，因此大多数垃圾炭最终只能作为热解残渣进行填埋处理，占用了土地资源且造成能源的浪费。
目前，随着经济的发展，碳减排已成为关注的课题。作为生活垃圾热解处理技术，在实现生活垃圾资源化的同时也产生了大量的CO2。CO2既是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，又是一种宝贵的资源。目前，生活垃圾处理工艺普遍存在碳排放量大的问题，主要辐射管燃烧尾气和发电装置排放的烟气等含有CO2，如果将其中的CO2分离出来制备碳材料和气化热解炭，一方面可降低垃圾处理过程的碳排放量，缓解企业面临的严重的环保压力，另一方面将CO2制备碳材料或作为气化剂，可充分使CO2和热解炭资源化，提高本工艺的经济性和环保性。因此采用本发明的方法和系统，实现了生活垃圾热解工艺中产生的CO2资源化利用，降低了炭排放，提高了经济效益和环保效益。如果以CO2作为气化剂，垃圾炭作为气化原料生产富含一氧化碳的气化气技术，同时富裕的CO2制备碳材料，一方面有利于实现垃圾炭的资源化，另一方面可以实现CO2的内部循环利用，降低企业的碳排放量。因此采用本发明的方法和系统，有利于节能减排，提高整个生活垃圾热解处理工艺的经济效益。
现有技术公开了一种生活垃圾热解资源化综合处理系统，该系统包括预处理装置、蓄热式旋转床热解炉、油气分离净化装置、固定床气化装置、热解气储存装置和可燃气回收装置；将生活垃圾经过分选、破碎、烘干、成型等预处理后，在热解炉内热解得到高温油气和垃圾炭，垃圾炭气化后生成气化可燃气，用以作为蓄热式燃气辐射管燃烧器的燃料。该系统虽然采用气化技术将垃圾炭气化成可燃气，但由于采用预处理过程中产生的有臭味的空气和含水蒸汽的烟气作为垃圾炭的气化剂，气化产生可燃气热值较低，利用价值低，且此发明采用含水蒸汽的烟气作为气化剂，主要气化剂为水蒸汽，并没有考虑烟气中的CO2为气化剂气化垃圾炭的效果，也就没有充分实现CO2的循环利用。
现有技术还公开了一种逆流廻转生活垃圾热解碳化炉系统及垃圾处理工艺，该系统主要包括进料装置、垃圾炭化炉炉体、出渣螺旋器、热解气焚烧炉、循环风机、空气预热器、鼓风机、管道阀门等设备构成，并结合与垃圾炭化炉炉体连接的气、热循环装置进行完善，配合对垃圾炭化炉炉体温度，垃圾停留时间的控制，实现对生活垃圾及有机固体废弃物进行处理，此项发明得到的产品热解气直接进入焚烧炉燃烧产生850℃-1100℃的高温烟气，垃圾炭作为最终产品。该发明是在加热无氧的条件下将生活及有机固废分解成可燃气体和炭渣，可燃气直接焚烧，烟气经过净化排放，并没有解决CO2排放量高的问题，且此系统是将生活垃圾热解产生的垃圾炭作为最终产品，由于垃圾炭热值较低，市场销路不畅，且含有重金属等有毒有害物质，如果将垃圾炭作为最终产品，经济效益较差，技术推广比较困难。
生活垃圾热解过程中，需要旋转床为其提供能源，这个过程中会产生大量的CO2，同时气化气发电装置的燃烧室也会产生大量的CO2，CO2既是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，又是一种宝贵的资源。垃圾炭中存在重金属等有毒有害物质，热值低，市场销路差，如果作为固体燃料使用时，燃烧效果较差，且燃烧过程中会产生大量的二次污染物，环境效益较差，因此大多数垃圾炭最终只能作为热解残渣进行填埋处理，占用了土地资源且造成能源的浪费。
发明内容
为了解决上述问题，本发明采用旋转床辐射管燃烧和气化气发电装置燃烧产生的CO2作为气化剂，垃圾炭作为气化原料，使CO2还原为可燃性气体CO，并将CO应用在冶金行业气基竖炉还原炼铁工艺，同时将捕集的富裕CO2作为原料制备碳材料，实现CO2的资源化利用。不仅如此，本发明采用燃烧后产生的CO2作为气化剂，垃圾炭作为气化原料，使垃圾炭氧化成可燃性气体CO，不可燃气体CO2还原为可燃性气体CO，在实现垃圾炭资源化的同时，也实现CO2的循环利用的目的。
为实现上述目的，本发明提出了一种生活垃圾资源化的系统，包括热解单元、CO2捕集单元和气化单元；其中，
所述热解单元包括热解单元垃圾入口、热解炭出口、高温热解油气出口和热解单元尾气出口；
所述CO2捕集单元包括第一燃烧尾气入口和捕集单元第一CO2气体出口，所述第一燃烧尾气入口和所述热解单元尾气出口相连；
所述气化单元包括热解炭入口和捕集单元第一CO2气体入口，所述热解炭入口和所述热解炭出口相连，所述捕集单元第一CO2气体入口和所述捕集单元第一CO2气体出口相连。
进一步地，所述系统还包括预处理单元，所述预处理单元包括破袋机、滚筒筛分机、分选机和破碎机。
所述预处理单元包括破袋、滚筛、分选和破碎，将生活垃圾中的大块无机物、金属分出并破碎得到满足所述热解单元入料要求的垃圾。
所述预处理单元包括垃圾入口和垃圾出口，所述垃圾出口和所述热解单元垃圾入口相连。
进一步地，所述CO2捕集单元还包括捕集单元第二CO2气体出口，所述系统还包括CO2转化单元，所述CO2转化单元包括捕集单元第二CO2气体入口,所述捕集单元第二CO2气体入口和所述捕集单元第二CO2气体出口相连。
具体地，所述热解单元包括旋转床热解炉。
具体地，所述气化单元包括循环流化床气化炉，所述循环流化床气化炉用作热解炭和CO2气化反应装置。
具体地，所述CO2转化单元包括高温气-固两相反应炉，所述高温气-固两相反应炉用于CO2和金属或金属氢化物的反应制备碳材料。
进一步地，所述气化单元还包括气化煤气出口、气化残渣出口和还原炼铁单元CO2气体入口；
所述系统还包括脱酸净化单元和还原炼铁单元，所述脱酸净化单元包括气化煤气入口和净化气出口，所述还原炼铁单元包括净化气入口和还原炼铁单元CO2气体出口。
所述气化煤气入口和所述气化煤气出口相连，所述净化气入口和所述净化气出口相连，所述还原炼铁单元CO2气体出口与所述还原炼铁单元CO2气体入口相连。
进一步地，所述CO2捕集单元还包括第二燃烧尾气入口，所述系统还包括发电单元，所述发电单元包括高温热解油气入口和发电单元燃烧尾气出口；
所述高温热解油气入口和所述高温热解油气出口相连，所述发电单元燃烧尾气出口和所述第二燃烧尾气入口相连。
本发明还提供一种生活垃圾资源化的方法，其特征在于，包括步骤：
A.热解：在所述热解单元将热解单元垃圾给入热解炉，在炉内经过阶段升温，完成干燥、热解和活化，得到热解炭、高温热解油气和燃烧尾气；
B.CO2捕集：在所述CO2捕集单元将来自热解单元的燃烧尾气进行处理得到CO2气体；
C.气化：将步骤B中得到的部分CO2气体与步骤A得到的热解炭输送至所述气化单元进行气化。
进一步地，所述方法还包括，预处理：将生活垃圾破袋、滚筛、分选和破碎，然后将其中的大块无机物、金属分出并破碎得到所述热解单元垃圾。
进一步地，所述方法还包括，发电：将所述步骤A中产生的所述高温热解油气作为发电装置燃料，然后将所述发电装置产生的燃烧尾气输送至所述CO2捕集单元经处理得到CO2气体。
进一步地，所述方法还包括，CO2转化：将所述步骤B中所述CO2捕集单元中得到的部分CO2气体输入所述CO2转化单元，在所述CO2转化单元，将金属或金属氢化物置于保护气气氛下，与CO2气体反应，产物经过酸溶液反应、洗涤、烘干后得到碳材料。
进一步地，所述方法还包括，脱酸净化：将所述步骤C中所述热解炭破碎后再与CO2气体进行气化，所述热解炭破碎粒度在10mm以下，气化结束后得到气化煤气和气化残渣，气化残渣作为建筑材料或填埋处理，气化煤气经过脱酸净化得到净化气。
进一步地，所述方法还包括，还原炼铁：将所述净化气作为还原剂用于所述还原炼铁单元，反应生成的CO2输送至气化单元。
作为优选的实施方案，将所述热解单元垃圾粒度控制在小于20mm。
具体地，所述热解单元垃圾给入热解炉的铺料厚度控制在50-250mm，炉内旋转反应一周的时间为2h，炉底的料板选用穿孔板。
作为优选的实施方案，所述金属选自镁、铝、钙、钾的一种或多种；所述金属氢化物选自氢化镁、氢化钙、氢化钾、氢化铝、氢化钡、氢化钛、氢化钠中的一种或多种。
具体地，所述保护气选自氩气，氮气、氦气中的一种或多种的混合物。
进一步地，所述方法还包括，利用所述脱酸净化过程产生的余热，对惰性气体预热，预热后的惰性气体用于生活垃圾原料、渗滤液和热解污水的干燥。
采用本发明的系统和方法，可实现垃圾炭资源化的同时实现了工艺内CO2循环利用，降低碳排放量，增加产品附加值，既有利于提高整个生活垃圾热解处理工艺的经济效益，又有利于提高环境效益，本发明取得了以下效果：
(1)以垃圾炭为气化原料，燃烧烟气分离的高浓度CO2作为气化剂，采用流化床气化垃圾炭，也实现了垃圾炭资源化利用，也实现了CO2循环利用；
(2)以分离出的高浓度CO2为原料，采用CO2转化炉在一定温度和压力下制备碳材料，提高了生活垃圾处理工艺经济性，同时也实现了CO2资源化利用；
(3)解决了现有技术中炭排放量大，环境效益差，垃圾炭热值低、直接燃烧污染物多、市场销路不畅、经济效益差的问题。
本发明有如下优点：
(1)采用旋转床热解炉作为生活垃圾热解制油、气和炭的设备，在同一个炉内完成了干燥，热解的过程，流程短，能源利用率高，同时易于放大，实现规模化；(2)从旋转床出来的热解油气直接进入发电装置，实现了热解油气的高效利用，同时又节省了油气分离净化装置，降低投资成本和运行、维修成本；(3)气化气经过节能-脱酸装置实现了余热回收和酸性气体的脱除，提高能量利用效率、减轻酸性气体对设备的腐蚀；(4)以垃圾炭为气化原料，旋转床燃烧产生的烟气和发电装置燃烧产生的烟气分离出的高浓度CO2作为气化剂，采用流化床气化垃圾炭，解决了垃圾炭热值低，市场销路不畅，经济效益差的问题，同时也实现了厂区内CO2循环利用，降低炭排放量；(5)以辐射管燃烧尾气和发电装置产生的尾气为原料，分离出高浓度CO2，并以此作为制备碳材料的原料，得到碳材料纯度大于97％，减少了碳排放，使CO2在整个生活垃圾处理工艺内部完成转化，增加CO2资源化利用方法；(5)采用本发明系统，烟气中CO2回收率可达90％以上，纯度可达98％以上，炭转化率达97％以上，气化气热值达2679Kcal/Nm3；(6)解决了现有技术中CO2排放量大，垃圾炭热值低，市场销路不畅，经济效益差、资源利用率低的问题。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明的生活垃圾资源化的系统结构示意图。
图2是本发明的生活垃圾资源化的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本发明所述的一种实现生活垃圾资源化系统，由预处理、旋转床热解炉、CO2捕集装置、CO2转化炉、节能-脱酸装置、油气分离净化装置、垃圾炭气化炉、储气罐、储炭槽、发电装置、竖炉以及连接各单元的管路组成。预处理包括破袋机、滚筒筛分机、分选机和破碎机；旋转床热解炉主要是无热载体蓄热式旋转床；CO2捕集装置包括吸收塔、富液泵、解吸塔、再沸器、气液分离器、贫液泵及贫液冷却器；CO2转化炉主要是高温气-固两相反应炉；节能-脱酸装置包括惰性气体管道、热解气管道、两个四通换向阀、脱酸-蓄热复合体；气化炉主要是循环流化床气化炉；气体分离净化装置包括除尘塔、初冷器、电捕焦油器、干式脱硫塔；气化气发电装置包括气化气燃烧室、余热锅炉和汽轮发电机；竖炉主要是冶金用气基竖炉。主要工艺流程是：
(1)生活垃圾经预处理后进入旋转床热解炉进行热解，生成高温热解油气和垃圾炭。垃圾炭经螺旋出料机并通过破碎机破碎至10mm以下进入垃圾炭气化炉。高温热解油气经管路进入发电装置；旋转床辐射管燃烧产生的烟气以及发电装置燃烧产生的烟气经管路进入CO2捕集装置，分离后的CO2作为气化剂进入气化炉。气化炉产生的气化气经管路进入节能-脱酸装置，其中酸性气体含量降至0.02％，温度降至260℃，节能脱酸后的热解气进入油气分离净化装置；净化后的气化气进入储气罐作为气基竖炉还原剂使用，气化残渣由于利用价值较低，可做建筑材料或填埋处理。高温热解油气进入发电装置燃烧室，产生的高温烟气进入余热锅炉，高温烟气在余热锅炉内与水换热产生过热蒸汽，然后进入汽轮机驱动发电机进行发电，产生的电能并入电网。换热后的烟气进入CO2捕集装置，捕集到的CO2进入气化炉作为气化剂使用。
(2)CO2捕集系统捕集到的CO2一部分作为流化床气化剂使用，剩余部分作为制备碳材料的原料。将金属(镁、铝、钙、钾)或金属氢化物(氢化镁、氢化钙、氢化钾、氢化铝、氢化钡、氢化钛、氢化钠)中的一种或多种置于干燥的CO2高温转化炉中，在保护气气氛下，保护气如氩气，氮气、氦气中的一种或多种的混合物，以5-15℃/min的升温速率升至100-600℃，再通入CO2至反应器中气体压力为1-15MPa，CO2与保护气气流量比为1:3-6:1，反应5s-60min后关闭CO2气流，在保护气气氛中冷却至室温，得到黑色粉末。将得到的黑色粉末与浓度为2-10mol/L的酸溶液反应5-48h，然后用去离子水充分洗涤至中性，烘干，即得到碳材料。
此发明使生活垃圾处理工艺中产生的一部分CO2和垃圾炭转变为还原气CO，并将其应用于气基竖炉还原炼铁工艺，富裕CO2用于制备碳材料，既降低了CO2排放量，缓解企业所面临的环保压力，又最大限度的实现了CO2循环利用，垃圾炭资源化的目的，提高资源利用效率、增加经济效益，工艺流程短、运行成本低，易于实现工业化和规模化。
本发明将生活垃圾进行破袋、滚筛、分选和破碎，将其中的大块无机物，金属等分出并破碎至入料要求(＜20mm)后进入旋转床热解炉进行热解。经过预处理的原料含水率约为40％-60％，将其均匀给入旋转床热解炉，铺料厚度50-170mm，在炉内经过阶段升温，完成干燥和热解反应，反应时间(即旋转床旋转一周的时间)约为2h，生成热解油气和垃圾炭。热解油气经管道进入发电装置燃烧产生电能。旋转床热解炉辐射管燃烧产生的烟气和发电装置燃烧产生的烟气经CO2捕集装置收集CO2，一部分高浓度CO2作为气化剂。旋转床热解炉产生的垃圾炭经过破碎机破碎至10mm以下作为气化原料，并通过压力设备和管道与循环流化床相连。高浓度CO2和垃圾炭共同进入气化炉内进行气化，气化温度为1000℃左右。气化产生的气化气经节能-脱酸装置完成余热回收和脱酸，温度降至350℃，酸性气体浓度降至0.05％，然后进入气体分离净化装置可实现油气的分离、气化气的除尘、脱硫、脱硝等。净化后的气化气CO浓度较高，可直接作为气基竖炉还原炼铁工艺的还原剂。富裕的高浓度CO2可制备碳材料。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，如图2所示，本发明的流程主要有：
A、生活垃圾预处理：主要目的是得到具有一定粒径的原料，所以预处理工艺包括破袋、滚筛、分选和破碎，将其中的大块无机物，金属等分出并破碎至旋转床入料要求(＜20mm)。
B、生活垃圾热解：经过预处理的原料含水率约为20％-60％，将其均匀给入旋转床热解炉，铺料厚度50-250mm，在炉内经过阶段升温，完成干燥、热解和活化的反应，旋转一周的时间为1h。
其中旋转床热解炉为实现该过程的主体设备，它包括旋转床热解炉，辐射管燃烧器，以及布料、出料等辅助机构。其炉底为可转动的环形炉底，辐射管燃烧器布置于环形炉壁，通过燃烧热解气以热辐射的方式提供反应所需热量，辐射管内的烟气与旋转床内的气氛隔绝。将热解炉分为四个区域，分别是干燥区、热解反应一区、热解反应二区和热解反应三区，物料由干燥区前端给入，在四个区的炉顶处设置气体出口，用于收集高温热解气；在热解反应三区末端设置出料装置，收集垃圾炭，为了使物料受热均匀，炉底的料板选用穿孔板。
C、CO2捕集：来自旋转床辐射管燃烧烟气和发电装置燃烧室的燃烧烟气经风机加压给入吸收塔，在吸收塔内与吸收剂逆流接触，采用醇胺溶液作为吸收剂，烟气中的CO2被吸收剂吸收，变为富液，富液经富液泵给入解吸塔，解吸生成CO2气体、蒸汽及雾沫的混合气体和贫液；解吸后的CO2经冷却器进行降温冷却，蒸汽和雾沫变成水和泡沫；冷却后的混合气体进入气液分离器，除去混合气体内的水和泡沫，分离出的CO2气体一部分作为气化剂进入流化床气化炉，另一部分作为制备碳材料的原料。
D、流化床气化：分离的高纯CO2一部分作为气化剂进入流化床气化炉，B单元中产生的垃圾炭经过破碎机破碎至10mm以下作为气化原料通过压力设备和管道与流化床气化炉相连。高浓度CO2与破碎后的垃圾炭共同进入流化床气化，气化温度为1000℃左右，产生的气化气可作为气基竖炉还原炼铁工艺的还原剂。
E、CO2制备碳材料：将金属(镁、铝、钙、钾)或金属氢化物(氢化镁、氢化钙、氢化钾、氢化铝、氢化钡、氢化钛、氢化钠)中的一种或多种置于干燥的CO2高温转化炉中，在保护气气氛下，保护气如氩气，氮气、氦气中的一种或多种的混合物，以5-15℃/min的升温速率升至100-600℃，再通过风机将E单元分离出的高浓度CO2通入反应器中至气体压力为1-15MPa，CO2与保护气气流量比为1:3-6:1，反应5s-60min后关闭CO2气流，在保护气气氛中冷却至室温，得到黑色粉末。将得到的黑色粉末与浓度为2-10mol/L的酸溶液反应5-48h，然后用去离子水充分洗涤至中性，烘干，即得到碳材料。
F、余热回收及脱酸：来自气化炉内的高温气化气经管道进入节能-脱酸装置完成余热回收和脱酸。热解气温度降至350℃，酸性气体浓度降至0.05％，处理后气化气进入下一工艺；节能-脱酸装置可对惰性气体进行预热，预热温度可达210℃左右，预热后的惰性气体送入干燥工艺，可对生活垃圾原料、渗滤液和热解污水等进行蒸发浓缩，实现惰性气体循环利用。
G、气化气净化：来自节能-脱酸的气化气，进入气体分离净化装置可实现对气化气的除尘、脱硫、脱硝等。气化气首先在湿式除尘塔中完成除尘，采用激冷循环水喷洒热解气/气化气，将其中的粉尘除掉后进入横管初冷器，初冷器用32℃循环水和16℃制冷水的两段冷却水将热解气/气化气冷却至21℃左右。由初冷器下部排出的热解气/气化气进入两台并联同时操作的电捕焦油器，完成气体中夹带的焦油工作。再由罗茨鼓风机将气化气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝。
H、气基竖炉还原炼铁：气基竖炉包含还原段和冷却段，F产生的高浓度CO从冷却段输送至气基竖炉内，以便使CO与冷却段内的海绵铁进行热交换后进入还原段并进行还原反应，CO经热海绵铁预热后，温度可达850℃以上，可直接进行还原反应，降低了还原段的反应温度，能耗减少。预热后的CO上升进入还原段，并与下落的氧化球团逆向接触发生还原反应，生成高温海绵铁和高浓度CO2，CO2由炉顶气出口排出并进入气化床作为气化剂使用，此过程实现了CO2循环利用，降低了厂区内碳排放量。
所述预处理根据处理工艺要求，其连接顺序为破袋-滚筛-分选-破碎，每个工序均具有一个进料口和一个出料口；
所述旋转床热解炉具有进料口，高温热解气出口，垃圾炭出口，和燃料入口，所述进料口与预处理系统中的破碎出料口相连；所述高温油气出口通过管路与发电装置燃烧室油气入口相连；所述无热载体蓄热式旋转床设置的加热装置为燃气辐射管，其通过燃烧为所述旋转床供热，并且所述垃圾炭出口与破碎机入口相连；
所述发电装置包括油气燃烧室、余热锅炉和汽轮发电机，所述油气燃烧室具有油气入口，助燃空气入口和烟气出口，所述余热锅炉具有烟气入口、烟气出口、锅炉给水入口和过热蒸汽出口，所述汽轮发电机具有蒸汽入口、蒸汽出口和电量输出端。所述燃烧室的助燃空气与空气鼓风机相连；所述燃烧室的烟气出口与余热锅炉相连；所述余热锅炉的烟气出口与所述吸收塔第一入口相连；所述余热锅炉的过热蒸汽出口与汽轮发电机相连；所述汽轮发电机的电量输出端与用电设备或电网相连。
所述CO2捕集包括吸收塔、富液泵、解吸塔、再沸器、气液分离器、贫液泵及贫液冷却器。所述吸收塔具有第一入口，与烟气管路相连。吸收塔第二入口，设置于吸收塔的上部，与吸收剂管路相连；吸收塔第一出口，设置于吸收塔顶部，与烟气出口管路相连；吸收塔第二出口，设置于吸收塔的底部，与富液泵入口相连；富液泵具有入口和出口，出口与解吸塔第一入口相连；解吸塔具有第一入口，设置于解吸塔上部。第一出口，设置于解吸塔底部，与贫液泵入口相连。解吸塔第二出口，设置在解吸塔底部，与再沸器入口相连。第二入口与再沸器出口相连。第三出口，设置于解吸塔的顶部，连通气液分离器入口；再沸器具有入口和出口；气液分离器具有入口和出口，出口与储气罐1进气口相连。贫液泵具有入口和出口，出口与贫液冷却器相连；贫液冷却器具有入口和出口；
所述储气罐1具有进气口、第一出气口和第二出气口，第一出气口与所述气化炉进气口相连，并且所述气化气储罐的第二出气口与CO2转化炉进气口相连；
所述气化炉为垃圾炭气化装置，旋转床热解炉产生的垃圾炭为气化原料，高浓度CO2为气化剂，并且具有CO2进气口、垃圾炭进料口、气化气出口和气化残渣出口，所述气化气出口与储气罐2进气口相连，所述垃圾炭进料口与储炭槽出口相连；
所述节能-脱硝装置，包括惰性气体储气罐、惰性气体管道、气化气管道、两个四通换向阀、两个脱酸-蓄热复合体。所述气化气管道与湿式除尘塔进气口相连；
所述气体分离净化装置包括湿式除尘塔、脱硫塔、脱硝塔、气化气管道。除尘塔有进气口和出气口，进气口与气化气管道相连，出气口与所述脱硫塔相连进气口相连，所述脱硫塔出气口与所述脱硝塔进气口相连，所述脱硝塔出气口与储气罐2进气口相连；
所述储气罐2具有进气口和出气口，出气口与所述气基竖炉还原气入口相连；
所述CO2转化炉为CO2制备碳材料装置，具有CO2进气口、惰性气体进气口、金属或金属氢化物进料口、未反应的CO2和惰性气体出气口和碳材料出料口，所述惰性气体进气口与惰性气体储气罐出气口相连，所述CO2和惰性气体出气口与所述吸收塔第一入口相连。
所述气基竖炉具有进料口、排料口、还原气入口和炉顶气出口，炉顶气出口与气化炉CO2进气口相连，所述气基竖炉具有还原腔室和位于所述还原腔下方的冷却室，其中，所述还原腔室具有还原气进口，所述冷却腔室具有冷却气进口。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
本实施例提出了一种废旧电子产品处理的系统和方法，以某市生活垃圾为原料，成分组成如表1：
表1生活垃圾成分组成(wt％)
进厂的垃圾经过简单分选去除大块无机物和金属，然后进行破碎，破碎得到的垃圾热解原料粒径＜20mm；
破碎的垃圾被均匀给入旋转床热解炉，布料厚度100mm，在炉内垃圾随炉底的转动经过干燥、热解、活化完成反应，其中干燥区温度350℃，热解反应一区、二区和三区的反应温度为900℃左右，反应时间2h；
旋转床辐射管燃烧尾气及发电装置燃烧尾气成分如表2所示。
表2燃烧尾气成分
采用CO2捕集装置回收CO2，CO2回收率可达90％以上，纯度可达98％以上。可作为气化剂实现垃圾炭气化的目的，炭转化率达97以上。气化气热值达2679Kcal/Nm3，成分如表3所示。
表3气化气组成及热值
将金属镁粉和氢化镁以1:1的比例混合，然后置于干燥的CO2高温转化炉中，在氦气气氛下，以10℃/min的升温速率升至450℃，再通入CO2至反应器中气体压力为10MPa，CO2与氦气流量比为5:1，反应30min后关闭CO2气流，在氦气气氛中冷却至室温，得到黑色粉末。将得到的黑色粉末与浓度为5mol/L的酸溶液反应12h，然后用去离子水充分洗涤至中性，烘干，即得到碳材料，纯度大于97％。

Claims (10)

1.一种生活垃圾资源化的系统，包括热解单元、CO2捕集单元和气化单元；其中，
所述热解单元包括热解单元垃圾入口、热解炭出口、高温热解油气出口和热解单元尾气出口；
所述CO2捕集单元包括第一燃烧尾气入口和捕集单元第一CO2气体出口，所述第一燃烧尾气入口和所述热解单元尾气出口相连；
所述气化单元包括热解炭入口和捕集单元第一CO2气体入口，所述热解炭入口和所述热解炭出口相连，所述捕集单元第一CO2气体入口和所述捕集单元第一CO2气体出口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述系统还包括预处理单元，所述预处理单元包括破袋机、滚筒筛分机、分选机和破碎机；
所述预处理单元包括破袋、滚筛、分选和破碎，将生活垃圾中的大块无机物、金属分出并破碎得到满足所述热解单元入料要求的垃圾；
所述预处理单元包括垃圾入口和垃圾出口，所述垃圾出口和所述热解单元垃圾入口相连。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述CO2捕集单元还包括捕集单元第二CO2气体出口，所述系统还包括CO2转化单元，所述CO2转化单元包括捕集单元第二CO2气体入口,所述捕集单元第二CO2气体入口和所述捕集单元第二CO2气体出口相连。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述热解单元包括旋转床热解炉；
所述气化单元包括循环流化床气化炉，所述循环流化床气化炉用作热解炭和CO2气化反应装置；
所述CO2转化单元包括高温气-固两相反应炉，所述高温气-固两相反应炉用于CO2和金属或金属氢化物的反应制备碳材料。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述气化单元还包括气化煤气出口、气化残渣出口和还原炼铁单元CO2气体入口；
所述系统还包括脱酸净化单元和还原炼铁单元，所述脱酸净化单元包括气化煤气入口和净化气出口，所述还原炼铁单元包括净化气入口和还原炼铁单元CO2气体出口；
所述气化煤气入口和所述气化煤气出口相连，所述净化气入口和所述净化气出口相连，所述还原炼铁单元CO2气体出口与所述还原炼铁单元CO2气体入口相连。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述CO2捕集单元还包括第二燃烧尾气入口，所述系统还包括发电单元，所述发电单元包括高温热解油气入口和发电单元燃烧尾气出口；
所述高温热解油气入口和所述高温热解油气出口相连，所述发电单元燃烧尾气出口和所述第二燃烧尾气入口相连。
7.一种用权利要求1所述系统进行生活垃圾资源化的方法，其特征在于，包括步骤：
A.热解：在所述热解单元将热解单元垃圾给入热解炉，在炉内经过阶段升温，完成干燥、热解和活化，得到热解炭、高温热解油气和燃烧尾气；
B.CO2捕集：在所述CO2捕集单元将来自热解单元的燃烧尾气进行处理得到CO2气体；
C.气化：将步骤B中得到的部分CO2气体与步骤A得到的热解炭输送至所述气化单元进行气化。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
预处理：将生活垃圾破袋、滚筛、分选和破碎，然后将其中的大块无机物、金属分出并破碎得到所述热解单元垃圾；
发电：将所述步骤A中产生的所述高温热解油气作为发电装置燃料，然后将所述发电装置产生的燃烧尾气输送至所述CO2捕集单元经处理得到CO2气体；
CO2转化：将所述步骤B中所述CO2捕集单元中得到的部分CO2气体输入所述CO2转化单元，在所述CO2转化单元，将金属或金属氢化物置于保护气气氛下，与CO2气体反应，产物经过酸溶液反应、洗涤、烘干后得到碳材料；
脱酸净化：将所述步骤C中所述热解炭破碎后再与CO2气体进行气化，所述热解炭破碎粒度在10mm以下，气化结束后得到气化煤气和气化残渣，气化残渣作为建筑材料或填埋处理，气化煤气经过脱酸净化得到净化气；
还原炼铁：将所述净化气作为还原剂用于所述还原炼铁单元，反应生成的CO2输送至气化单元。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
将所述热解单元垃圾粒度控制在小于20mm；
所述热解单元垃圾给入热解炉的铺料厚度控制在50-250mm，炉内旋转反应一周的时间为2h，炉底的料板选用穿孔板；
所述金属选自镁、铝、钙、钾的一种或多种；所述金属氢化物选自氢化镁、氢化钙、氢化钾、氢化铝、氢化钡、氢化钛、氢化钠中的一种或多种；
所述保护气选自氩气，氮气、氦气中的一种或多种的混合物。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用所述脱酸净化过程产生的余热，对惰性气体预热，预热后的惰性气体用于生活垃圾原料、渗滤液和热解污水的干燥。
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