CN107497467A

CN107497467A - 一种热解气化催化剂及使用该催化剂的造纸垃圾处理工艺

Info

Publication number: CN107497467A
Application number: CN201710574999.4A
Authority: CN
Inventors: 雷建国; 雷丰源
Original assignee: Sichuan Thundering Environmental Protection Equipment Co Ltd
Current assignee: Sichuan Thundering Environmental Protection Equipment Co Ltd
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2017-12-22
Anticipated expiration: 2037-07-14
Also published as: CN107497467B

Abstract

本发明公开了一种热解气化催化剂，包括以下组分：氧化钙35‑50%、氧化锆10‑20%、二氧化钛15‑25%、碳酸氢钠15‑25%、柠檬酸10‑20%，各组分粉碎后形成混合物；本发明还公开了一种造纸垃圾处理工艺，包括：1）破碎：将造纸垃圾破碎为絮状；2）脱水：将造纸垃圾水分降至20‑40%；3）添加：加入占造纸垃圾质量百分比3‑5%的热解气化催化剂；4）：混合：将造纸垃圾与催化剂均匀混合；5）干燥：将混合物料水分控制在15‑25%；6）造粒：获得有机质衍生燃料颗粒；7）冷却：颗粒冷却至室温；8）热解气化：颗粒在600℃‑800℃、空气当量比为0.1‑0.28之间的微氧条件下热解、气化；9）气体分离：混合燃气通过净化、脱出木焦油；本发明能高效提高燃料颗粒的气化效率和燃气产量，并中和腐蚀性气体，大幅提高污泥利用率，有效保护环境。

Description

一种热解气化催化剂及使用该催化剂的造纸垃圾处理工艺

技术领域

本发明涉及一种热解气化催化剂及使用该催化剂的造纸垃圾处理工艺。

背景技术

随着全民环保意识的提高，城市生活垃圾的填埋处理方式受到制约、国家已经开始对城市生活垃圾执行强制分类政策和措施，必将带来大量的可燃垃圾无法简单处理或直接焚烧。部分资源化处理设施通过分选后也产生大量可燃垃圾（具体成分是：垃圾塑料、布料、鞋类、竹木、包装物等），无法达到环保处理，造成了二次污染；

随着我国资源再生利用产业的迅速发展，特别是再生造纸业的高速发展，产生了大量的造纸可燃垃圾（其成分也是：垃圾塑料、胶带、纺织物、竹木、纤维物等），目前多用于制作RDF衍生燃料、再热解气化生成混合燃气、焚烧和发电，但目前的处理方式其气化效率普遍偏低，排渣中的炭渣量较高，燃气产量不佳；加上其中的有机质可燃物垃圾含有硫、氯、氟等元素，热解产生的含硫、含氯和含氟气体对设备的腐蚀较为严重，降低其使用寿命，也污染环境；另外再生造纸污泥和污水处理厂产生的污泥中都含有较多的有机物，具有一定的热值，但目前难以对城市污泥进行有效利用，污泥利用率低，城市环保的压力仍然较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种热解气化催化剂及使用该催化剂的造纸垃圾处理工艺，它能大幅提高燃料颗粒的气化效率和燃气产量，并中和腐蚀性气体，延长设备使用寿命、大幅提高可燃垃圾和污泥利用率，有效保护环境。

为了达到上述目的，本发明的热解气化催化剂，其特征在于包括以下组分：氧化钙35-50%、氧化锆10-20%、二氧化钛15-25%、碳酸氢钠15-25%、柠檬酸10-20%，以上均为质量百分比，各组分粉碎后形成混合物；

本发明中的氧化钙为碱性氧化物，吸湿能力强，可做后续造粒的干燥剂，并中和含氯、氟的酸性气体；氧化锆可溶于硫酸及氢氟酸，可脱硫及氢氟腐蚀性气体；二氧化钛在热反应中，使硬性塑料等快速实现离子态反应转化为气态，提高气化效率；碳酸氢钠固体50℃以上开始逐渐分解，270℃时完全分解，受热易分解特性，到沸点时全部分解，是固体热解最好催化剂、膨松剂；柠檬酸用于烟气脱硫脱氯，用作热反应离子保持剂，更有利于气化；本热解气化催化剂可以提高垃圾燃料的热解气化效率，增加燃气产量；并对料热解产生的含硫、氯和氟的腐蚀性气体有中和作用，从而减少对设备的腐蚀；

本发明使用所述热解气化催化剂的一种造纸垃圾处理工艺，包括以下步骤：1）破碎：将城市生活垃圾中分选出的造纸垃圾破碎为絮状； 2）脱水：将垃圾水分降至20-40%；其特征在于还包括3）添加：加入占造纸垃圾质量百分比3-5%的所述热解气化催化剂；4）：混合：将造纸垃圾与热解气化催化剂均匀混合；5）干燥：通过加热将混合物料水分控制在15-25%；6）造粒：通过造粒机获得有机质衍生燃料颗粒；7）冷却：颗粒冷却至室温；8）热解气化：有机质衍生燃料颗粒送入气化炉内，在600℃-800℃、空气当量比为0.1-0.28之间的微氧条件下热解、气化，得到含有部分杂质的混合燃气；9）气体分离：混合燃气在引风机的作用下通过净化、脱出木焦油，净化后的混合燃气作为气体燃料。

本发明的造纸垃圾包括鞋类、竹木、废纸包装物、竹木、纤维物、废纸、树枝、餐厨垃圾、塑料、胶带、纺织物等，均含有一定热值，通过添加热解气化催化剂、造粒制成燃料颗粒，在热解气化时，可以提高垃圾燃料的热解气化效率，增加燃气产量；并对料热解产生的含硫、氯和氟的腐蚀性气体有中和作用，从而减少对设备的腐蚀和有害气体排放量；通过脱出混合燃气中的木焦油，避免了木焦油在低温下的不完全燃烧，进一步减少对设备的腐蚀；

作为本发明的一种优选，在添加工序：还加入占造纸垃圾质量百分比5-30%的有机质污泥；可提高城市污泥、造纸污泥的有效利用率，有效保护环境，变废为宝；

作为本发明的一种优选，在混合与干燥工序之间还设有细破碎工序：造纸垃圾粒破碎至2-4厘米以下；利于造粒；

作为本发明的一种优选，将气体燃料送至燃气锅炉燃烧，产生蒸汽、推动汽轮机进行发电；产生的烟气用于干燥工序，以加热混合物料实现脱水；可实现热电联产，并有效利用烟气余热；

作为本发明的一种优选，将气体分离工序脱出的木焦油雾化后、在1100℃以上的炉膛温度下喷入燃气锅炉内燃烧；可实现木焦油的完全燃烧，可提高热效率、避免腐蚀设备；

综上所述，本发明能高效提高燃料颗粒的气化效率和燃气产量，并中和腐蚀性气体，延长设备使用寿命、大幅提高污泥利用率，有效保护环境。

附图说明

图1为本发明造纸垃圾处理工艺实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细的说明。

热解气化催化剂实施例一

本实施例的热解气化催化剂，包括以下组分：氧化钙50%、氧化锆10%、二氧化钛15%、碳酸氢钠15%、柠檬酸10%，以上均为质量百分比，各组分粉碎后形成混合物；

热解气化催化剂实施例二

本实施例的热解气化催化剂，包括以下组分：氧化钙35%、氧化锆20%、二氧化钛20%、碳酸氢钠15%、柠檬酸10%，以上均为质量百分比，各组分粉碎后形成混合物；

热解气化催化剂实施例三

本实施例的热解气化催化剂，包括以下组分：氧化钙38%、氧化锆12%、二氧化钛25%、碳酸氢钠15%、柠檬酸10%，以上均为质量百分比，各组分粉碎后形成混合物；

热解气化催化剂实施例四

本实施例的热解气化催化剂，包括以下组分：氧化钙35%、氧化锆10%、二氧化钛15%、碳酸氢钠25%、柠檬酸15%，以上均为质量百分比，各组分粉碎后形成混合物；

热解气化催化剂实施例五

本实施例的热解气化催化剂，包括以下组分：氧化钙35%、氧化锆10%、二氧化钛15%、碳酸氢钠20%、柠檬酸20%，以上均为质量百分比，各组分粉碎后形成混合物；

本发明中的氧化钙为碱性氧化物，吸湿能力强，易从空气中吸收二氧化碳及水分，用作二氧化碳吸收剂，可做后续造粒的干燥剂及醇类脱水，也用于酸性废水处理及污泥调质；在锅炉停用时作保护剂，利用石灰的吸湿能力，使锅炉水汽系统的金属表面保持干燥，防止腐蚀，适用于低压、中压、小容量汽包锅炉的长期停用保护，并中和含氯、氟的酸性气体；强热灼烧所得的氧化锆只溶于浓硫酸和氢氟酸，经过熔融重结晶的二氧化锆只与氢氟酸作用，二氧化锆是一种两性氧化物，与碱共熔可形成锆酸盐，二氧化锆与碳和氯气高温反应，或者与四氯化碳反应，生成四氯化锆及二氯氧化锆，水解又得到二氧化锆，可脱硫及氢氟腐蚀性气体；二氧化钛颗粒在液态(尤其是极性的)介质中因表面带有电荷就会吸附相反的电荷而形成扩散双电层，使颗粒有效直径增加，当颗粒彼此接近时，因各具同性电荷而相斥，有利于分散体系的稳定，在热反应中，二氧化钛使硬性塑料等快速实现离子态反应转化为气态，提高气化效率；碳酸氢钠固体50℃以上开始逐渐分解，270℃时完全分解，受热易分解特性，到沸点时全部分解，是固体热解最好催化剂、膨松剂；柠檬酸具有螯合作用和调节pH值的特性，柠檬酸溶液由于其蒸气压低、无毒、化学性质稳定、对SO2吸收率高，用于烟气脱硫脱氯，用作热反应离子保持剂，更有利于气化；因此，本热解气化催化剂可以提高垃圾燃料的热解气化效率，增加燃气产量；并对料热解产生的含硫、氯和氟的腐蚀性气体有中和作用，从而减少对设备的腐蚀；

本发明的一种造纸垃圾处理工艺，包括以下步骤：1）破碎：将城市生活垃圾中分选出的造纸垃圾通过剪切式破碎机破碎为絮状； 2）脱水：将造纸垃圾的水分通过挤压式脱水机降至20-40%； 3）添加：加入占造纸垃圾质量百分比3-5%的所述热解气化催化剂和占造纸垃圾质量百分比5-30%的有机质污泥；4）：混合：将造纸垃圾与热解气化催化剂、有机质污泥通过搅拌式混合机均匀混合；5）细破碎：混合物料通过细破碎机，将其中造纸垃圾破碎至2-4厘米以下；6）干燥：将燃气锅炉的烟气通入干燥机、将混合物料加热，使得水分控制在15-25%；7）造粒：混合物料通过造粒机获得有机质衍生燃料颗粒；8）冷却：燃料颗粒冷却至室温，便于转运；9）热解气化：将有机质衍生燃料颗粒送入气化炉内，在600℃-800℃、空气当量比为0.1-0.28之间的微氧条件下热解、气化，得到含有部分杂质的混合燃气，将炉内的灰渣排出；10）气体分离：混合燃气在引风机的作用下通过净化、脱出木焦油，净化后的混合燃气作为气体燃料；11）燃烧发电：将气体燃料送至燃气锅炉燃烧，并将气体分离工序脱出的木焦油雾化后、在1100℃以上的炉膛温度下喷入燃气锅炉内燃烧，燃气锅炉产生蒸汽、推动汽轮机进行发电；产生的烟气用于干燥工序，以加热混合物料；

本发明采用的造纸垃圾包括鞋类、竹木、废纸包装物、竹木、纤维物、废纸、树枝、餐厨垃圾、塑料、胶带、纺织物等，均含有一定热值，通过添加热解气化催化剂、造粒制成燃料颗粒，在热解气化时，可以提大幅高垃圾燃料的热解气化效率，增加燃气产量；并对料热解产生的含硫、氯和氟的腐蚀性气体有中和作用，从而减少对设备的腐蚀，也减少有害气体排放量；热解气化时严格控制温度及空气当量比在0.1-0.28之间，也利于提高产气率；脱出的木焦油在1100℃以上的炉膛温度下完全燃烧，可提高热效率，进一步减少对设备的腐蚀；通过加入城市污泥、造纸污泥，可提高其利用率，有效保护环境，变废为宝；下表为未添加本发明热解气化催化剂的有机质衍生燃料颗粒与添加催化剂实施例一至五的有机质衍生燃料颗粒各1公斤在热解气化时的燃气产量与腐蚀性气体含量的对照表：

可见本发明各实施例在燃气产量及减少腐蚀性气体含量两方面均有大幅提高；

本发明不限于上述实施方式，以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些改进都落入本发明要求保护的范围内。

Claims

1.一种热解气化催化剂，其特征在于包括以下组分：氧化钙35-50%、氧化锆10-20%、二氧化钛15-25%、碳酸氢钠15-25%、柠檬酸10-20%，以上均为质量百分比，各组分粉碎后形成混合物。

2.使用如权利要求1所述热解气化催化剂的一种造纸垃圾处理工艺，包括以下步骤：1）破碎：将城市生活垃圾中分选出的造纸垃圾破碎为絮状； 2）脱水：将垃圾水分降至20-40%；其特征在于还包括3）添加：加入占造纸垃圾质量百分比3-5%的所述热解气化催化剂；4）：混合：将造纸垃圾与热解气化催化剂均匀混合；5）干燥：通过加热将混合物料水分控制在15-25%；6）造粒：通过造粒机获得有机质衍生燃料颗粒；7）冷却：颗粒冷却至室温；8）热解气化：有机质衍生燃料颗粒送入气化炉内，在600℃-800℃、空气当量比为0.1-0.28之间的微氧条件下热解、气化，得到含有部分杂质的混合燃气；9）气体分离：混合燃气在引风机的作用下通过净化、脱出木焦油，净化后的混合燃气作为气体燃料。

3.根据权利要求2所述的一种造纸垃圾处理工艺，其特征在于：在添加工序：还加入占造纸垃圾质量百分比5-30%的有机质污泥。

4.根据权利要求2或3所述的一种造纸垃圾处理工艺，其特征在于：在混合与干燥工序之间还设有细破碎工序：造纸垃圾颗粒破碎至2-4厘米以下。

5.根据权利要求2或3所述的一种造纸垃圾处理工艺，其特征在于：将气体燃料送至燃气锅炉燃烧，产生蒸汽、推动汽轮机进行发电；产生的烟气用于干燥工序，以加热混合物料。

6.根据权利要求5所述的一种造纸垃圾处理工艺，其特征在于将气体分离工序脱出木焦油雾化后、在1100℃以上的炉膛温度下喷入燃气锅炉内燃烧。