CN109825343A - 垃圾生物质燃烧块及其制备方法和分布式供热和发电的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种垃圾生物质燃烧块及其制备方法和分布式供热和发电的方法，涉及垃圾消纳处理技术领域，包括按照质量份数计的建筑垃圾1‑80份、粘土1‑80份、垃圾土1‑60份、骨料1‑30份、工厂无害废弃物1‑30份、污泥1‑30份中的至少一种和有机垃圾废弃物1‑30份。本发明所提供的余热再利用分布式供热和发电的方法，燃烧垃圾生物质燃料，利用垃圾中的生物质清洁能源供热，同时消纳垃圾，制备多孔新型材料，可带来明显的社会效益、环保效益、市场效益和经济效益。

Description

垃圾生物质燃烧块及其制备方法和分布式供热和发电的方法
技术领域
本发明涉及垃圾消纳处理技术领域，具体而言，涉及一种垃圾生物质燃烧块及其制备方法和分布式供热和发电的方法。
背景技术
城市垃圾围城、农村垃圾无序堆放严重影响环境，同时分解的有害气体和次生污染给人们的生命和财产带来严重的威胁。生活垃圾的大量增加，使垃圾处理越来越困难，由此而来的环境污染等问题逐渐引起社会各界的广泛关注。
要实现垃圾的产业化、资源化、减量化和无害化，就必须面对分撒难以收集、可回收物质的含量和热值低不稳定，垃圾含水率和生物降解的有机含量高的垃圾。垃圾进行资源化利用的主要障碍一方面在于垃圾自身成分复杂、难于进行资源化利用。另一方面是相关技术的研究开发还没有跟上，现有利用技术往往采用单一的模式(比如焚烧发电和生物质发电等)，对不同的垃圾成分采用同一方法处理，造成了处理过程自身大量的消耗，经济性差。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种垃圾生物质燃烧块，以解决现有技术中垃圾难消纳的问题，所述的垃圾生物质燃烧块，将垃圾分为有机垃圾和无机垃圾，有机垃圾主要成分是生物质，结合其他废弃物材料，制备成生物质燃料块，该生物质燃烧块具有可燃烧的潜力，降低了处理和消纳生活垃圾带来的环境压力，是一种可持续发展的方式。并且，该生物质燃烧块中的有机质可以作为很好的能量来源，燃烧后的生物质燃烧块，保留无机物(无机垃圾或无机废弃物)的骨架结构，该结构是一种多孔结构，充分燃烧可以作为新型多孔材料，可以用作隔音材料、保温材料、净水材料、透水砖或墙体填充物。
本发明的第二目的在于提供一种垃圾生物质燃烧块的制备方法，具有方便、简单、易于生产等优点，适合广泛使用和推广。
本发明的第三目的在于提供一种分布式供热和发电的方法，利用垃圾所制备的生物质燃烧块产生的热量，进行供热和发电，节能环保，利用垃圾中的生物质清洁能源供热，同时消纳垃圾、制备新型多孔材料，可带来明显的社会效益、环保效益、市场效益和经济效益。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种垃圾生物质燃烧块，包括按照质量份数计的以下组分制成：建筑垃圾1-80份、粘土1-80份、垃圾土1-60份、骨料1-30份、工厂无害废弃物1-30份、污泥1-30份中的至少一种和有机垃圾废弃物1-30份。
优选的，包括按照质量份数计的以下组分制成：建筑垃圾20-60份、粘土20-60份、垃圾土10-40份、骨料10-25份、工厂无害废弃物10-25份、污泥10-25份中的至少一种和有机垃圾废弃物5-25份。
优选的，所述骨料包括废瓷砖、石材碎料、矿渣、煤矸石、建筑废弃砖、链排炉渣中的一种或几种的组合。
优选的，所述垃圾生物质燃料块，以质量份数计，还包括1-8份液体胶。
优选的，所述液体胶包括硅溶胶溶液、聚丙烯酰胺溶液、瓜尔豆胶溶液的一种或几种的组合。
所述的垃圾生物质燃烧块的制备方法，包括以下步骤：
将原料中的有机材料和无机材料分别粉碎，然后混匀后压制成生物质燃料块。
优选的，所述有机材料粉碎至粒径小于等于10mm；
更优选的，所述有机材料粉碎至粒径2-10mm；
更优选的，所述有机材料粉碎至粒径小于等于2mm；
更优选的，所述有机材料粉碎至粒径1-2mm；
更优选的，所述有机材料粉碎至粒径为1mm；
所述无机垃圾粉碎至0.01-2mm的颗粒。
一种分布式供热和发电的方法，包括以下步骤：
燃烧所述的垃圾生物质燃烧块，所产生的热量用于分布式供热和发电。
优选的，燃烧后的所述垃圾生物质燃烧块形成多孔材料，所述多孔材料用作隔音材料、保温材料、净水材料、透水砖或墙体填充物。
优选的，所述燃烧的装置为一体化供热锅炉，所述一体化供热锅炉包括燃烧室和蒸汽炉，所述蒸汽炉与发电或者供热系统相连接。
优选的，所述燃烧室内设置有等离子加热设备。
优选的，所述燃烧室内设置有回形轨道。
优选的，所述燃烧室加热的温度为900～1300℃。
本发明所提供的分布式供热和发电的方法，采用一体化供热锅炉燃烧和处理，该设备简单、易得，使得该分布式供热和发电的方法易于在国内推广。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所提供的垃圾生物质燃烧块，将垃圾分为有机垃圾和无机垃圾，有机垃圾主要成分是生物质，结合其他废弃物材料，制备成生物质燃料块，该生物质燃烧块中的有机质可以作为很好的能量来源，燃烧后的生物质燃烧块，保留无机物(无机垃圾或无机废弃物)的骨架结构，该结构是一种多孔结构，充分燃烧后可以作为新型多孔材料，可以用作隔音材料、保温材料、净水材料、透水砖或墙体填充物。
(2)本发明所提供的垃圾生物质燃烧块的制备方法，具有方便、简单、易于生产等优点，适合广泛使用。
(3)本发明所提供的分布式供热和发电的方法，利用垃圾所制备的生物质燃烧块产生的热量，进行供热和发电，节能环保。
(4)本发明所提供的分布式供热和发电的方法，利用垃圾中的生物质清洁能源供热，同时消纳垃圾可带来明显的社会效益、环保效益、市场效益和经济效益。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明所提供的一种垃圾生物质燃烧块，包括按照质量份数计的以下组分制成：建筑垃圾1-80份、粘土1-80份、垃圾土1-60份、骨料1-30份、工厂无害废弃物1-30份、污泥1-30份中的至少一种和有机垃圾废弃物1-30份。
首先，分拣出垃圾中的有害垃圾后，将剩余垃圾分为有机垃圾和无机垃圾干燥并分别粉碎，将粉碎后的有机垃圾和无机垃圾混匀，还可以加入其他垃圾废料，作为无机骨料，制备该垃圾生物质燃烧块。可燃的有机垃圾作为燃料使用，无机垃圾作为骨料，有效解决垃圾综合利用的问题，对垃圾进行合理利用，并且可以带来一些额外的经济收益，变废为宝。该生物质燃烧块中的有机质可以作为很好的能量来源，燃烧后的生物质燃烧块，保留无机物(无机垃圾或无机废弃物)的骨架结构，该结构是一种多孔结构，充分燃烧后可以作为新型多孔材料，可以用作隔音材料、保温材料、净水材料、透水砖或墙体填充物。在本申请所提供的配比中，能够最大限度的消纳垃圾中的有机垃圾。
在本发明一些优选的实施例中，对垃圾生物质燃烧块的组份进行优选，包括按照质量份数计的以下组分制成：建筑垃圾20-60份、粘土20-60份、垃圾土10-40份、骨料10-25份、工厂无害废弃物10-25份、污泥10-25份中的至少一种和有机垃圾废弃物5-25份。
在本发明一些优选的实施例中，骨料还可以采用废弃的无机建筑垃圾，包括建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生的渣土、弃土、弃料、淤泥及其他废弃物。所述骨料包括废瓷砖、石材碎料、矿渣、煤矸石、建筑废弃砖、链排炉渣中的一种或几种的组合。其中，有机垃圾来自生活有机垃圾、农林废弃物、城市园林绿化垃圾等。
在本发明一些优选的实施例中，使用液体胶，该液体胶有助于垃圾生物质燃烧块成型，以质量份数计，还包括1-8份液体胶。
进一步地，所述液体胶包括硅溶胶溶液、聚丙烯酰胺溶液、瓜尔豆胶溶液的一种或几种的组合。
硅溶胶溶液为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为mSiO2.·nH2O，具有粘结力强、耐高温(1500℃-1600℃)等特点。由于其耐火性，在有机质燃耗后，剩下的无机骨料依然具备较好的整体性和完整的外观，有利于垃圾生物质燃烧块进一步的利用，带来更大的经济效益。
聚丙烯酰胺(PAM)是一种线型高分子聚合物，产品主要分为干粉和胶体两种形式。按其平均分子量可分为低分子量(<100万)、中分子量(200～400万)和高分子量(>700万)三类。聚丙烯酰胺可以提高无机骨料的稳定性。
瓜尔豆胶是从豆科植物瓜尔豆的胚乳中提取出的一种非离子型半乳甘露聚糖，瓜尔豆胶及其衍生物具有较好水溶性，且在低质量分数下呈现很高的粘度。瓜尔豆胶更适合粘结有机质，燃烧后无污染。
更进一步地，硅溶胶、聚丙烯酰胺和瓜尔豆胶联合使用，以质量份数计，所述液体胶包括0.3-3分硅溶胶溶液、0.3-3份聚丙烯酰胺溶液和0.2-2份瓜尔豆胶溶液。
本发明所提供的垃圾生物质燃烧块的制备方法，包括以下步骤：
将原料中的有机材料和无机材料分别粉碎，然后混匀后压制成生物质燃料块。
在本发明一些优选的实施例中，将原料粉碎成不同细度的材料，以便无机材料和有机材料相互契合，并且，可以根据最终形成的多孔材料的孔径，选择二者的粉碎粒径。所述有机材料粉碎至粒径小于等于10mm；或者，所述有机材料粉碎至粒径2-10mm；或者，所述有机材料粉碎至粒径小于等于2mm；或者，所述有机材料粉碎至粒径1-2mm；或者，所述有机材料粉碎至粒径为1mm。所述无机垃圾粉碎至0.01-2mm的颗粒。进一步地，有机材料和无机材料的细度相当，粒径相同，得到的多孔材料孔径均匀，或者粉碎后的无机材料的粒径小于粉碎后的有机材料的粒径，避免有机材料把无机材料完全包覆，阻碍有机材料的燃烧，或是阻碍了多孔材料的形成。
本发明所提供的一种分布式供热和发电的方法，包括以下步骤：
燃烧所述的垃圾生物质燃烧块，所产生的热量用于分布式供热和发电。
本发明所提供的分布式供热和发电的方法，利用垃圾中的生物质清洁能源供热，同时消纳垃圾可带来明显的社会效益、环保效益、市场效益和经济性效益。
在本发明一些优选的实施例中，燃烧后的所述垃圾生物质燃烧块用作隔音材料、透水砖或墙体填充物。
在本发明一些优选的实施例中，燃烧所述垃圾生物质燃烧块的装置为一体化供热锅炉，所述一体化供热锅炉包括燃烧室和蒸汽炉，所述蒸汽炉与发电或者供热系统相连接。
进一步地，所述燃烧室内设置有等离子加热设备。
进一步地，所述燃烧室内设置有回形轨道。
进一步地，所述燃烧室加热的温度为900～1300℃。
一体化燃烧室锅炉，为长方形炉体。前段为燃烧室后部为环形蒸汽炉(热水锅炉)。前端燃烧室主要功能燃烧生物质压块，还设置有等离子加热设备用于平衡燃烧室温度，热量吹送到后部的蒸汽炉(热水锅炉)。热水锅炉同时为燃烧块燃烧后冷却过程，热水锅炉有一定的长度。加热接入供热系统或发电系统，将燃烧垃圾生物质燃烧块的。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例所提供的垃圾生物质燃烧块，具体包括以下组份：
建筑垃圾80和有机垃圾废弃物30份。
该垃圾生物质燃烧块的制备方法，具体包括以下步骤：
分拣出垃圾中的有害垃圾后，分为有机垃圾和无机垃圾，将原料中的有机材料和无机材料分别粉碎成0.2mm，然后混匀后压制成生物质燃料块。
实施例2
本实施例所提供的垃圾生物质燃烧块，具体包括以下组份：
建筑垃圾1份、粘土1份、垃圾土1份、骨料1份、工厂无害废弃物1份、污泥1份中和有机垃圾废弃物1份。
该垃圾生物质燃烧块的制备方法，具体包括以下步骤：
分拣出垃圾中的有害垃圾后，分为有机垃圾和无机垃圾，将原料中的有机材料和无机材料分别粉碎成0.3mm，然后混匀后压制成生物质燃料块。
实施例3
本实施例所提供的垃圾生物质燃烧块，具体包括以下组份：
建筑垃圾10份、粘土10份、垃圾土10份、废瓷砖10份和有机垃圾废弃物10份。
该垃圾生物质燃烧块的制备方法，同实施例2。
实施例4
本实施例所提供的垃圾生物质燃烧块，具体包括以下组份：
建筑垃圾20份、粘土20份、垃圾土20份、矿渣20份、污泥20份2和有机垃圾废弃物20份。
具体包括以下步骤：
分拣出垃圾中的有害垃圾后，分为有机垃圾和无机垃圾，将原料中的有机材料和无机材料分别粉碎成1mm，然后混匀后压制成生物质燃料块。
实施例5
本实施例所提供的垃圾生物质燃烧块，具体包括以下组份：
粘土30份、垃圾土30份、骨料30份、工厂无害废弃物30份、污泥30份中的至少一种和有机垃圾废弃物30份。
该垃圾生物质燃烧块的制备方法，具体包括以下步骤：
分拣出垃圾中的有害垃圾后，分为有机垃圾和无机垃圾，将原料中的有机材料和无机材料分别粉碎成2mm，然后混匀后压制成生物质燃料块。
实施例6
本实施例所提供的垃圾生物质燃烧块，具体包括以下组份：
建筑垃圾50份、粘土50份、垃圾土40份、骨料15份、工厂无害废弃物15份和有机垃圾废弃物15份。
该垃圾生物质燃烧块的制备方法，具体包括以下步骤：
分拣出垃圾中的有害垃圾后，分为有机垃圾和无机垃圾，将原料中的有机材料和无机材料分别粉碎成0.5mm，然后混匀后压制成生物质燃料块。
实施例7
本实施例所提供的垃圾生物质燃烧块，具体包括以下组份：
建筑垃圾40份、粘土40份、垃圾土40份、骨料25份、工厂无害废弃物25份、污泥25份、有机垃圾废弃物25份和硅溶胶溶液1份。
该垃圾生物质燃烧块的制备方法，同实施例6。
实施例8
本实施例所提供的垃圾生物质燃烧块，具体包括以下组份：
建筑垃圾80份、粘土80份、工厂无害废弃物30份、污泥30份、有机垃圾废弃物30份、硅溶胶溶液3份、聚丙烯酰胺溶液3份和瓜尔豆胶溶液2份。
该垃圾生物质燃烧块的制备方法，同实施例5。
实施例9
本实施例所提供的垃圾生物质燃烧块，具体包括以下组份：
建筑垃圾60份、粘土10份、工厂无害废弃物20份、污泥20份、有机垃圾废弃物5份、硅溶胶溶液3份、聚丙烯酰胺溶液2份和瓜尔豆胶溶液1份。。
该垃圾生物质燃烧块的制备方法，同实施例4。
对比例1与实施例4的组份相同，只是在制备方法中，无机垃圾粉碎粒径仍为1mm，有机垃圾的粉碎粒径为0.01mm。
对比例2与实施例4的组份相同，只是在制备方法中，无机垃圾粉碎粒径仍为2mm，有机垃圾的粉碎粒径为11mm。
实验例1垃圾生物质燃烧块热值测试
对实施例1-9所提供的垃圾生物质燃烧块热值测试，并与对比例1-2进行对比，结果如表1所示。
表1垃圾生物质燃烧块热值测试结果
实验结果表明，本申请所提供的生物质燃烧块具有较好的热值，可以为分布式供热或者供电提供良好的能源。并且，从对比例与实施例的对比可以看出，有机材料与无机材料的粒径搭配，对材料的热值是有影响的。
实验例2燃烧后的垃圾生物质燃烧块所形成的多孔材料的性能测试
对实施例1-9所提供的垃圾生物质燃烧块所燃烧后所形成的多孔材料进行测试，并与对比例1-2进行对比，结果如表2所示。
其中，多孔材料的隔音性能,采用比较法确定的空气声隔声评价量和撞击声隔声评价量,依据GB/50118-2010《民用建筑隔声设计规范》，隔声量为30～50dB；多孔材料的导热性能，依据国际标准：ISO 8301建筑材料和产品的热性能，通过保护热板和热流计的方法测定热阻，用导热系数(W/m.K)来表示。
表2新型多孔材料性能测试结果
实验结果表明，本发明所提供的垃圾生物质燃烧块，燃烧后具有良好的保留无机物(无机垃圾或无机废弃物)的骨架结构，该结构是一种多孔结构，充分燃烧后可以作为新型多孔材料，可以用作隔音材料、保温材料、净水材料、透水砖或墙体填充物。
综上所述，本发明所提供的垃圾生物质燃烧块，将垃圾分为有机垃圾和无机垃圾，有机垃圾主要成分是生物质，结合其他废弃物材料，制备成生物质燃料块。本发明所提供的垃圾生物质燃烧块的制备方法，具有方便、简单、易于生产等优点，适合广泛使用。本发明所提供的分布式供热和发电的方法，利用垃圾中的生物质清洁能源供热，同时消纳垃圾可带来明显的社会效益、环保效益、市场效益和经济效益。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种垃圾生物质燃烧块，其特征在于，包括按照质量份数计的以下组分制成：建筑垃圾1-80份、粘土1-80份、垃圾土1-60份、骨料1-30份、工厂无害废弃物1-30份、污泥1-30份中的至少一种和有机垃圾废弃物1-30份。
2.根据权利要求1所述的垃圾生物质燃烧块，其特征在于，包括按照质量份数计的以下组分制成：建筑垃圾20-60份、粘土20-60份、垃圾土10-40份、骨料10-25份、工厂无害废弃物10-25份、污泥10-25份中的至少一种和有机垃圾废弃物5-25份。
3.根据权利要求1或2所述的垃圾生物质燃烧块，其特征在于，所述骨料包括废瓷砖、石材碎料、矿渣、煤矸石、建筑废弃砖、链排炉渣中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的垃圾生物质燃烧块，其特征在于，所述垃圾生物质燃料块，以质量份数计，还包括1-8份液体胶。
5.根据权利要求4所述的垃圾生物质燃烧块，其特征在于，所述液体胶包括硅溶胶溶液、聚丙烯酰胺溶液、瓜尔豆胶溶液的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的垃圾生物质燃烧块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原料中的有机材料和无机材料分别粉碎，然后混匀后压制成生物质燃料块；
优选的，所述有机材料粉碎至粒径小于等于10mm；
更优选的，所述有机材料粉碎至粒径2-10mm；
更优选的，所述有机材料粉碎至粒径小于等于2mm；
更优选的，所述有机材料粉碎至粒径1-2mm；
更优选的，所述有机材料粉碎至粒径为1mm；
优选的，所述无机垃圾粉碎至0.01-2mm的颗粒。
7.一种分布式供热和发电的方法，其特征在于，包括以下步骤：
燃烧如权利要求1-5任一项所述的垃圾生物质燃烧块，所产生的余热用于分布式供热和发电。
8.根据权利要求7所述的分布式供热和发电的方法，其特征在于，燃烧后的所述垃圾生物质燃烧块形成多孔材料，所述多孔材料用作隔音材料、保温材料、净水材料、透水砖或墙体填充物。
9.根据权利要求7所述的分布式供热和发电的方法，其特征在于，所述燃烧的装置为一体化供热锅炉，所述一体化供热锅炉包括燃烧室和蒸汽炉，所述蒸汽炉与发电或者供热系统相连接。
10.根据权利要求9所述的分布式供热和发电的方法，其特征在于，所述燃烧室内设置有等离子加热设备；
优选的，所述燃烧室内设置有回形轨道；
优选的，所述燃烧室加热的温度为900～1300℃。
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