CN106838911A - 一种生活垃圾无害化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生活垃圾无害化处理方法，将预处理后的生活垃圾在真空状态下进行碳化降解，经低温真空碳化处理后，停止加热，关闭热解尾气处理系统和真空泵，打开焚烧烟气处理系统和风机，打开热解炉炉底的入风口，在入风口对低温真空碳化后的生活垃圾点火，生活垃圾在含氧量充足的条件下充分自燃，焚烧尾气被依次引入水洗塔、碱洗塔、水洗塔进行净化处理后经风机排入大气；生活垃圾燃尽的炉渣进行填埋处理；得到热解油从水冷塔中取出后送水泥回转窑高温焚烧处理。本发明真空碳化处理生活垃圾后再进行焚烧处理，利用两套不同的尾气处理工艺，有效控制了处理过程二噁英的生成。

Description

一种生活垃圾无害化处理方法
技术领域：
本发明属于固废处理领域，具体涉及一种生活垃圾无害化处理方法。
技术背景：
随着我国快速城市化和经济增长使得我国各大城市的人口数量急速扩张，各大城市产生的城市垃圾数量巨大，垃圾问题正变得越来越突出。当前我国城市垃圾无害化处理面临的最突出、也是最亟待解决的矛盾是处理设施建设能力不足。目前我国各城市主要以填埋方式处理垃圾，各城市垃圾都面临无地可埋的问题，。另一方面，垃圾填埋造成地下水源、土壤的严重污染，环境生态压力越来越大，垃圾围城也影响了城市的进一步扩容发展。加强垃圾无害化处理设施能力建设是当前及今后一段时期最主要的任务。
焚烧法处理并利用其余热发电或供热是按“三化”原则处理城市垃圾最有前途的方法,但垃圾焚烧厂的兴建和长期运行带来二次污染问题,尤其是焚烧过程中产生的二噁英的污染已引起全世界的关注。据统计,在全球范围内,由垃圾焚烧炉排放出的二噁英约占二噁英总排放量的10％～40％。我国政府制定二噁英排放的标准为1ngTEQ/m3并于2003年6月1日起在全国范围内实行,而世界发达国家如日本、瑞士等国家二噁英排放标准为0.1ngTEQ/m3。因此,在垃圾焚烧过程中,必须采取有效的措施严格控制二噁英的产生和排放。
一般认为,有氯和金属元素存在条件下的有机物燃烧均会产生二噁英。通过分析发现,城市生活垃圾中含有大量的有机氯化物(如聚氯乙烯塑料、氯苯等)和无机氯化物(如氯化钠、氯化镁等),其中有机物的含量达到20％～50％,这促使城市生活垃圾焚烧过程中产生的二噁英量最大,其次为有毒有害废物焚烧。二噁英产生途径可归纳为两个方面:一方面,氯源(如PVC、氯气、HCl等)、二噁英前驱物和反应催化剂(Cu、Fe)的存在,当炉膛温度低于850℃,停留时间小于2s时,部分有机物就会与分子氯或氯游离基反应生成二噁英；另一方面,垃圾燃烧过程中和焚烧结束时,由于燃烧条件的变化导致二噁英的重新生成。如垃圾燃烧不充分时,烟气中存在过多的未燃尽物质,当遇到适量的过渡性金属,特别是铜,在300～500℃的低温环境下,使高温燃烧分解的二噁英重新生成。
目前，焚烧后烟气中含有少量的二噁英,处理方法有:①减少烟气在200～350℃浓度区的滞留时间,以减少二噁英类物质的再次生成；②采用燃油或燃气对烟气进一步燃烧排放；③降低排烟温度,使气相中的二噁英转移到灰相中,然后用布袋除尘器将二噁英除去；④烟气通过电除尘器,温度保持在240～280℃处理；⑤采用喷射中和酸性气体成分的熟石灰或石灰浆,与布袋除尘系统联合使用,有效去除二噁英；⑥在烟气中喷入活性炭或多孔性吸附剂吸附,再用布袋除尘器捕集；⑦垃圾焚烧流化床锅炉系统中运用湿法除尘器脱除二噁英。
现阶段大量的小型焚烧炉用于处理农村生活垃圾和城镇生活垃圾，大部分焚烧炉由于没有采取二噁英控制设施造成二噁英排放超标，严重污染环境。因此，急需开发一种生活垃圾无害化处理方法，能低成本高效解决二噁英污染的技术难题。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种生活垃圾无害化处理方法，该方法分步分离含氯塑料中的氯成分，低成本降低垃圾焚烧过程中的二噁英排放，处理方法简单、投资少、运营成本低，二次污染少。
为了解决上述技术问题，本发明提供的一种生活垃圾无害化处理方法，采用下述步骤实现：
(1)预处理：首先将生活垃圾进行分拣处理，去除大块的砖头、石块等物体，并用挤压装置进行脱水处理；
(2)低温真空碳化：将预处理后的生活垃圾加入热解炉中，连接热解尾气处理系统，启动真空泵使热解炉处理真空状态，通过外部加热装置对热解炉进行加热，加热温度控制在150-200℃，加热时间为30-60min，在真空状态下将生活垃圾中的含氯塑料进行碳化降解，碳化降解产生的水蒸气、热解气等混合气体被引入水冷塔和活性炭塔进行分离净化后经真空泵排入大气；
(3)高温焚烧处理：生活垃圾经低温真空碳化处理后，停止加热，关闭热解尾气处理系统和真空泵，打开焚烧烟气处理系统和风机，打开热解炉炉底的入风口，在入风口对低温真空碳化后的生活垃圾点火，生活垃圾在含氧量充足的条件下充分自燃，焚烧尾气被依次引入水洗塔、碱洗塔、水洗塔进行净化处理后经风机排入大气；
(4)后处理：生活垃圾经低温真空碳化和高温焚烧处理后，在热解炉中得到燃尽的炉渣，取出后进行填埋处理；在低温真空碳化过程中得到热解油，从水冷塔中取出后送水泥回转窑高温焚烧处理。
本发明一种生活垃圾无害化处理方法，所述的预处理步骤中，得到生活垃圾含水率不大于50％。
本发明一种生活垃圾无害化处理方法，所述的低温真空碳化步骤中，热解炉体系压力不高于25kpa。
本发明一种生活垃圾无害化处理方法，所述的低温真空碳化步骤中，热解炉的加热装置采用电加热或微波加热。
本发明一种生活垃圾无害化处理方法，所述的高温焚烧处理步骤中，碱洗塔中的碱液采用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种。
本发明一种生活垃圾无害化处理方法的装置，包括炉体、水冷塔、活性炭塔、真空泵、水洗塔、碱洗塔、风机等，所述的炉体上部设置了炉顶、下部设置了炉底，外部设置了加热装置，所述的炉底设置了入风口，所述的炉顶设置了入料口、热解尾气处理阀门和焚烧尾气处理阀门，所述的热解尾气处理阀门通过管道依次连接水冷塔、活性炭塔和真空泵，所述的焚烧尾气处理阀门通过管道依次连接水洗塔、碱洗塔、水洗塔和风机。
采用上述技术方案的一种生活垃圾无害化处理方法，其工作原理简述如下：
本发明首先将生活垃圾进行低温真空碳化，在真空条件下将生活垃圾中的含氯塑料进行热分解，由于是真空气氛条件，相对于惰性气氛或常压状态条件，热解温度将降低，含氯塑料中的氯从塑料中得到热分离，进入水冷塔后进行冷凝分离处理；经过低温真空碳化后，在富氧条件下进行无害化焚烧处理，由于提前分离氯成分，生活垃圾的热值大大提高，水分大大减少，垃圾焚烧更加充分，焚烧烟气的温度将大大提高，炉内燃烧温度将超过850℃，二噁英产生的几率将极大程度地减少，从而实现生活垃圾无害化处理的全过程。
在热解气体和焚烧气体处理方面，热解气体含有水蒸气、含氯气体、有机分子物质，通过水冷塔后冷凝分离，再通过活性炭净化排空；焚烧气体中含氯成分低，有少量的酸性气体和粉尘，通过一级水洗除尘+二级碱洗脱酸+三级水洗除尘，实现焚烧烟气的洁净排放。
本发明的有益效果是：
相对于现有技术来说，本发明所使用方法操作简便、设备装置结构简单、作业时间短、加热温度低、安全性好，在同一炉体中实现生活垃圾含氯成分塑料的低温真空碳化和剩余生活垃圾的无害化焚烧。特别是在真空条件下碳化处理，热分离效率大大提高，加热的温度也相对常规技术如惰性气氛条件下处理要低很多。特别值得指出的是，真空碳化处理生活垃圾后再进行焚烧处理，利用两套不同的尾气处理工艺，尾气处理工艺简单但能实现污染物净化排放，低温真空热解导致生活垃圾的热值大大提高、生活垃圾本身得到干燥；在热解温度的选择上，采用150-200℃的温度区间，避免二噁英的低温合成，同时能低于现有技术采用惰性气氛或密闭气氛热解温度，真空状态热分离过程的停留时间极短，在二噁英生成控制方面具有无法超越的技术优势，本发明采用的方法达到了意想不到的技术效果。
附图说明：
图1为一种生活垃圾无害化处理方法的装置示意图；
图1中，1为入料口、2为炉体、3为加热装置、4为炉底、5为入风口、6为焚烧阀门、7为炉顶、8为热解阀门、9为水冷塔、10为活性炭塔、11为真空泵、12为水洗塔、13为碱洗塔、14为水洗塔、15为风机。
具体实施方式：
实施例1
首先将生活垃圾进行分拣处理，去除大块的砖头、石块等物体，并用挤压装置进行脱水处理，得到生活垃圾含水率为50％；然后将预处理后的生活垃圾通过入料口(1)加入热解炉炉体(2)中，连接热解尾气处理系统，启动真空泵(11)使热解炉处理真空状态，体系压力25kpa，采用电加热的方式通过加热装置(3)对热解炉炉体(2)进行加热，加热温度控制在200℃，加热时间为60min，在真空状态下将生活垃圾中的含氯塑料进行碳化降解，碳化降解产生的水蒸气、热解气等混合气体被引入水冷塔(9)和活性炭塔(10)进行分离净化后经真空泵(11)排入大气；生活垃圾经低温真空碳化处理后，停止加热，关闭热解尾气处理系统和真空泵(11)，打开焚烧烟气处理系统和风机(15)，打开热解炉炉底(4)的入风口(5)，在入风口(5)对低温真空碳化后的生活垃圾点火，生活垃圾在含氧量充足的条件下充分自燃，焚烧尾气被依次引入水洗塔(12)、碱洗塔(13)、水洗塔(14)进行净化处理后经风机(15)排入大气；生活垃圾经低温真空碳化和高温焚烧处理后，在热解炉中得到燃尽的炉渣，取出后进行填埋处理；在低温真空碳化过程中得到热解油，从水冷塔中取出后送水泥回转窑高温焚烧处理。
实施例2
首先将生活垃圾进行分拣处理，去除大块的砖头、石块等物体，并用挤压装置进行脱水处理，得到生活垃圾含水率为48％；然后将预处理后的生活垃圾通过入料口(1)加入热解炉炉体(2)中，连接热解尾气处理系统，启动真空泵(11)使热解炉处理真空状态，体系压力20kpa，采用微波加热的方式通过加热装置(3)对热解炉炉体(2)进行加热，加热温度控制在150℃，加热时间为30min，在真空状态下将生活垃圾中的含氯塑料进行碳化降解，碳化降解产生的水蒸气、热解气等混合气体被引入水冷塔(9)和活性炭塔(10)进行分离净化后经真空泵(11)排入大气；生活垃圾经低温真空碳化处理后，停止加热，关闭热解尾气处理系统和真空泵(11)，打开焚烧烟气处理系统和风机(15)，打开热解炉炉底(4)的入风口(5)，在入风口(5)对低温真空碳化后的生活垃圾点火，生活垃圾在含氧量充足的条件下充分自燃，焚烧尾气被依次引入水洗塔(12)、碱洗塔(13)、水洗塔(14)进行净化处理后经风机(15)排入大气；生活垃圾经低温真空碳化和高温焚烧处理后，在热解炉中得到燃尽的炉渣，取出后进行填埋处理；在低温真空碳化过程中得到热解油，从水冷塔中取出后送水泥回转窑高温焚烧处理。

Claims (5)

1.一种生活垃圾无害化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)预处理：首先将生活垃圾进行分拣处理，去除大块的砖头、石块等物体，并用挤压装置进行脱水处理；
(2)低温真空碳化：将预处理后的生活垃圾加入热解炉中，连接热解尾气处理系统，启动真空泵使热解炉处理真空状态，通过外部加热装置对热解炉进行加热，加热温度控制在150-200℃，加热时间为30-60min，在真空状态下将生活垃圾中的含氯塑料进行碳化降解，碳化降解产生的水蒸气、热解气等混合气体被引入水冷塔和活性炭塔进行分离净化后经真空泵排入大气；
(3)高温焚烧处理：生活垃圾经低温真空碳化处理后，停止加热，关闭热解尾气处理系统和真空泵，打开焚烧烟气处理系统和风机，打开热解炉炉底的入风口，在入风口对低温真空碳化后的生活垃圾点火，生活垃圾在含氧量充足的条件下充分自燃，焚烧尾气被依次引入水洗塔、碱洗塔、水洗塔进行净化处理后经风机排入大气；
(4)后处理：生活垃圾经低温真空碳化和高温焚烧处理后，在热解炉中得到燃尽的炉渣，取出后进行填埋处理；在低温真空碳化过程中得到热解油，从水冷塔中取出后送水泥回转窑高温焚烧处理。
2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化处理方法，所述步骤(1)中，得到生活垃圾含水率不大于50％。
3.根据权利要求1或2所述的一种生活垃圾无害化处理方法，所述步骤(2)中，热解炉体系压力不高于25kpa。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种生活垃圾无害化处理方法，所述步骤(2)中，热解炉的加热装置采用电加热或微波加热。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种生活垃圾无害化处理方法，所述步骤(3)中，碱洗塔中的碱液采用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种。
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