CN108300533A - 一种垃圾衍生燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垃圾衍生燃料及其制备方法，所述制备方法包括：提供经过预处理后的生活垃圾；对所述经过预处理后的生活垃圾进行生物干燥；对经过所述生物干燥后的所述生活垃圾进行分选破碎；输出垃圾衍生燃料。本发明提供的垃圾衍生燃料及其制备方法采用生物干燥法作为干燥方式，降低了干燥成本，同时，干燥时垃圾中的厌氧类微生物会被分解或受到抑制，使制备而成的垃圾衍生燃料在长期储存过程中不会发霉变质或产生异味，达到稳定化、无害化处理的效果。

Description

一种垃圾衍生燃料及其制备方法
技术领域
本发明涉及垃圾处理领域，具体地，本发明涉及一种垃圾衍生燃料及其制备方法。
背景技术
随着生活垃圾能源化、资源化处理日益得到重视，垃圾焚烧处理在垃圾综合处理中的比重逐年增加。但是，垃圾直接燃烧存在热利用率低、燃烧不稳定、二次污染物处理成本高等问题。针对上述问题，垃圾衍生燃料(refuse derived fuel，简称RDF)技术应运而生，近年来得到越来越多的重视。
RDF技术是通过对城市生活垃圾分选，除去金属、玻璃、砂土等不燃物，将剩余可燃物(如塑料、纤维、橡胶、木头等)进行破碎、干燥等预处理工艺，压缩成型，制成燃料进行焚烧利用的处理技术。与生活垃圾直接作为燃料相比，RDF具有热值高；便于运输贮存；燃烧稳定效率高；燃烧污染低的优点，可形成分散加工再集中焚烧处理或作替代燃料的处理模式，对我国城市垃圾处理具有重要意义。然而，现有的RDF制造工艺存在成本较高、对原料中含氯化合物脱除效果不佳以及产品输出形式种类单一等问题。
因此，有必要提出一种垃圾衍生燃料及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
针对现有技术的不足，本发明提供了一种垃圾衍生燃料的制备方法，所述制备方法包括：
提供经过预处理后的生活垃圾；
对所述经过预处理后的生活垃圾进行生物干燥；
对经过所述生物干燥后的所述生活垃圾进行分选破碎；
输出垃圾衍生燃料。
示例性地，在进行所述生物干燥的步骤之后，还包括：执行近红外光谱分选，以去除所述生活垃圾中的废塑料。
示例性地，还包括向所述生活垃圾中添加生物质的步骤。
示例性地，输出的所述垃圾衍生燃料包括散料和挤压成型后的颗粒两种形式。
示例性地，所述预处理包括：对生活垃圾进行破袋和初级破碎，使破碎后的垃圾尺寸在200mm以下。
示例性地，所述分选破碎包括：
对经过所述生物干燥后的所述生活垃圾进行分选处理，去除其中的重质组分，并保留其中的轻质组分；
对所述轻质组分进行破碎，以形成粒度在40mm以下的颗粒。
示例性地，所述生物干燥过程中的最高温度在50℃以上，所述生物干燥过程的时间为5-10天。
示例性地，在执行所述分选破碎的步骤之后执行所述近红外光谱分选。
示例性地，在执行所述分选破碎的步骤之后向所述生活垃圾中添加所述生物质。
本发明还提供一种垃圾衍生燃料，所述垃圾衍生燃料采用上述方法制备而成。
本发明提供的垃圾衍生燃料及其制备方法采用生物干燥法作为干燥方式，降低了干燥成本，同时，干燥时垃圾中的厌氧类微生物会被分解或受到抑制，使制备而成的垃圾衍生燃料在长期储存过程中不会发霉变质或产生异味，达到稳定化、无害化处理的效果。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
图1为本发明一个实施例中垃圾衍生燃料的制备方法的流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的垃圾衍生燃料的制备方法。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
RDF(垃圾衍生燃料)技术是利用城市生活垃圾制成燃料进行焚烧利用的处理技术。与生活垃圾直接作为燃料相比，RDF具有热值高；便于运输贮存；燃烧稳定效率高；燃烧污染低的优点，对我国城市垃圾处理具有重要意义。然而，现有的RDF制造工艺存在一些不足之处：
首先，现有的干燥方式通常采用热风对流干燥，需增加外热源，由于当前我国垃圾未分类，垃圾中水分及厨余等可降解有机物含量高，使得干燥脱水成本更高。
其次，现有的分选方式只能分出金属、惰性物及其他轻质组分，对聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)等废塑料则难以分离。废塑料是RDF中含氯有机物的主要来源。目前对RDF的脱氯处理主要采用炉内脱氯法，即在RDF成型阶段添加固氯剂。常用的固氯剂包括氢氧化钙或氧化钙，其作用原理为使垃圾中氯化物燃烧分解所产生的气态氯与钙化物反应生成氯化钙固体，再对固体废渣进行无害化处理。
在燃烧过程中，为了降低二噁英的生成量，常采用“3T”原则，即提高炉温(大于850℃)、提高高温区氧浓度和延长烟气在高温区停留时间(大于2s)，而氯化钙固体在温度高于718℃、含水蒸气条件下会水解成氢氧化钙和氯化氢，影响脱氯效果。
最后，现有的RDF产品输出形式种类单一，多为挤压成型后的圆柱状形式，对于某些附近建有焚烧厂的RDF生产厂，将RDF经过挤压成型成为圆柱状无疑增加了生产成本。
为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种垃圾衍生燃料及其制备方法，所述制备方法包括：提供经过预处理后的生活垃圾；对所述经过预处理后的生活垃圾进行生物干燥；对经过所述生物干燥后的所述生活垃圾进行分选破碎；输出垃圾衍生燃料。
在进行所述生物干燥的步骤之后，还包括：执行近红外光谱分选，以去除所述生活垃圾中的废塑料。
还包括向所述生活垃圾中添加生物质的步骤。
输出的所述垃圾衍生燃料包括散料和挤压成型后的颗粒两种形式。
所述预处理包括：对生活垃圾进行破袋和初级破碎，使破碎后的垃圾尺寸在200mm以下。
所述分选破碎包括：对经过所述生物干燥后的所述生活垃圾进行分选处理，去除其中的重质组分，并保留其中的轻质组分；对所述轻质组分进行破碎，以形成粒度在40mm以下的颗粒。
所述生物干燥过程中的最高温度在50℃以上，所述生物干燥过程的时间为5-10天。
在执行所述分选破碎的步骤之后执行所述近红外光谱分选。
在执行所述分选破碎的步骤之后向所述生活垃圾中添加所述生物质。
本发明还提供一种垃圾衍生燃料，所述垃圾衍生燃料采用上述方法制备而成。
本发明提供的垃圾衍生燃料及其制备方法采用生物干燥法作为干燥方式，降低了干燥成本，同时，干燥时垃圾中的厌氧类微生物会被分解或受到抑制，使制备而成的垃圾衍生燃料在长期储存过程中不会发霉变质或产生异味，达到稳定化、无害化处理的效果。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及/或步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
下面将参照附图对本发明一实施方式的制备方法做详细描述。
首先，如图1所示，执行步骤101，提供经过预处理后的生活垃圾。
具体地，生活垃圾由运输车入厂后，首先经过破袋机进行破袋解包，再通过人工处理去除粗大不规则物质。人工分选主要将砖石、玻璃瓶、易拉罐等不可燃物大件垃圾、部分有害物料分检出来，以避免后续处理过程增加不必要的负荷，同时延长设备的寿命。接着，再进行初级破碎，使破碎后的垃圾尺寸不大于200mm。
接着，执行步骤102，对所述经过预处理后的生活垃圾进行生物干燥。生物干燥的主要目的是降低物料的水分，提高物料的热值。
具体地，将经预处理后的生活垃圾送入料坑缓存，由行车抓斗抓取，向生化干燥箱上料。生物干燥过程需持续5-10天，例如7天。在生物干燥过程中，通过垃圾中的有机物好氧发酵产生高温，加速水分挥发，使垃圾的水分显著下降，实现干燥效果。示例性地，生活垃圾的温度随着好氧发酵逐渐升高至50℃以上，在此温度下进行生物干燥。干燥过程中产生的废气经净化后排出，产生的渗滤液进行废水处理。通过调节干燥箱内的含氧量和通风量，干燥后物料可实现30％以上的减重，热值相对来料提升率达35％以上。
与现有的热风对流干燥相比，本发明采用生物干燥法作为干燥方式，无需添加外热源，减少了能量消耗，生物干燥还降低后续物料分选难度，提高燃烧效率。此外，干燥时垃圾中的厌氧类微生物会被分解或受到抑制，使干燥后垃圾在做成RDF后长期储存的过程中不会发霉变质或产生异味，达到稳定化、无害化处理的效果。
接着，执行步骤103，对经过所述生物干燥后的所述生活垃圾进行分选破碎。
所述分选破碎包括依次进行的分选步骤和破碎步骤。具体地，所述分选去除了垃圾中的重质组分，并保留其中的轻质组分。所述重质组分包括金属、陶瓷、玻璃等不可燃物，所述轻质组分包括纸张、布条、塑料等可燃物质。
对于重质组分，首先经磁选得到铁金属。磁选是借助磁选设备产生的磁场使铁磁性物质组分分离的一种方法，主要用于回收或富集黑色金属，或用于物料中铁质物质的去除。接着，再经由涡电流分选得到非铁金属。磁选涡电流分选得到的金属可回收利用，而剩余的沙土、玻璃、陶瓷等惰性物由于不易对环境产生污染，因而可对其进行填埋处置。
对于保留下来的轻质组分，采用剪切破碎机对组分中包含的塑料、纤维、纸张等韧性成分进行再次破碎，保证可燃物粒度在40mm以下。
上述分选过程分选出了金属、惰性物及其他轻质组分，但对聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)等废塑料则难以分离。废塑料是RDF中含氯有机物的主要来源。因此，在本实施例中，在进行所述分选破碎的步骤之后，采用近红外光谱分选对生活垃圾进行炉前脱氯。所述近红外光谱分选利用不同物质在近红外区域具有特定的吸收光谱，根据特定吸收峰强度的大小，实现对混合物中各塑料成分的分选。分选出的聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等废塑料可回收利用。用近红外光谱分选对RDF进行炉前脱氯既回收了垃圾中的废塑料，产生经济效益；又缓解了焚烧炉内金属设备的腐蚀状况，降低了二噁英前驱物的生成。
在本实施例中，所述近红外光谱分选在所述分选破碎的步骤之后执行，然而在其他实施例中，所述近红外光谱分选也可以在所述分选破碎的步骤之前或之间执行，在此不做限制。
在一个实施例中，在执行所述近红外光谱分选的步骤之后，还包括在生活垃圾中掺入一定比例的高热值生物质料(例如秸秆或锯末)，从而既提高了后续RDF的热值，又可提高RDF的挤压成型特性。在本实施例中，所述高热值生物质料在分选破碎的步骤之后添加，然而在其他实施例中，所述高热值生物质料也可以在其他工艺阶段添加，在此不做限制。
最后，执行步骤104，输出垃圾衍生燃料。本实施例中，垃圾衍生燃料有两种输出形式：散料和挤压成型后的颗粒。所述挤压成型后的颗粒可以为目前常用的圆柱状颗粒。散料适用于生产厂附近建有垃圾电厂或燃煤电厂的情况，可就近送往电厂直接焚烧，无需挤压成型，从而降低了成本；挤压成型的圆柱状颗粒可作为商业燃料长期储运。
本实施例所提供的垃圾衍生燃料的制备方法具有如下优点：
1、采用生物干燥法作为干燥方式，不引入外热源，降低了干燥成本。同时，干燥时垃圾中的厌氧类微生物会被分解或受到抑制，使干化后垃圾在做成RDF后长期储存不会发霉变质或产生异味，达到稳定化、无害化处理的作用。
2、相对于加入钙化物炉内脱氯的方式，RDF在预处理环节即采用近红外分选技术分出氯元素的主要来源废塑料，实现炉前脱氯，既回收了垃圾中的废塑料，产生经济效益；又缓解了焚烧炉内金属设备的腐蚀状况，降低了二噁英前驱物的生成。
3、在干燥物中加入秸秆、锯末等高热值生物质辅料，确保了RDF的高热值和成型特性。
4、输出散料和圆柱状两种不同的RDF产品，满足不同的应用需求。
本发明还提供了一种垃圾衍生燃料，所述垃圾衍生燃料采用上述制备方法制备而成。由于所述垃圾衍生燃料采用上述方法制成，因而同样具有长期储存不会发霉变质或产生异味、热值高等优点。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于，包括：
提供经过预处理后的生活垃圾；
对所述经过预处理后的生活垃圾进行生物干燥；
对经过所述生物干燥后的所述生活垃圾进行分选破碎；
输出垃圾衍生燃料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在进行所述生物干燥的步骤之后，还包括：执行近红外光谱分选，以去除所述生活垃圾中的废塑料。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括向所述生活垃圾中添加生物质的步骤。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，输出的所述垃圾衍生燃料包括散料和挤压成型后的颗粒两种形式。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：对生活垃圾进行破袋和初级破碎，使破碎后的垃圾尺寸在200mm以下。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分选破碎包括：
对经过所述生物干燥后的所述生活垃圾进行分选处理，去除其中的重质组分，并保留其中的轻质组分；
对所述轻质组分进行破碎，以形成粒度在40mm以下的颗粒。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物干燥过程中的最高温度在50℃以上，所述生物干燥过程的时间为5-10天。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在执行所述分选破碎的步骤之后执行所述近红外光谱分选。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在执行所述分选破碎的步骤之后向所述生活垃圾中添加所述生物质。
10.一种垃圾衍生燃料，其特征在于，所述垃圾衍生燃料基于权利要求1至9之一所述的方法制备得到。
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