CN110551550A - 一种生活垃圾制rdf及高温热解气化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，包括以下工序：生活垃圾→破袋→一次磁选→滚筒筛分→一次破碎→烘干→二次磁选→铝磁选→风选→细破→加入添加剂→搅拌→RDF成型→冷却→筛分→气化→除尘→冷却→除油→除氯脱硫。生活垃圾中的金属、玻璃、髙值塑料、砂石泥土等完全分离出来，达到了资源循环化利用，可持续经济发展的作用。

Description

一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺
技术领域
本发明涉及环保技术领域，属于生产工艺，具体的涉及一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺。
背景技术
现有的利用生活垃圾制备衍生燃料并热解气化的工艺方法很多，大致工艺流程及主要工序如下：垃圾脱水—垃圾分选—破碎—制备RDF—气化—气体净化工艺。
该工艺流程面临的问题是：1、脱水工序会产生大量的渗滤液和恶臭味。而渗滤液和恶臭味处理工序复杂、经济投入大，会导致垃圾处理的经济成本急剧上升，致使国内很多城市都无法承担由此带来的巨额处置费用。
2、气化时，大都采用流化床或移动床。由于衍生燃料(RDF)密度大，重量也较重，是难以实现流化式气化的。如果将燃料粉碎再气化，那么燃料中轻的物质如塑料等很容易随混合气体被往外吸走，造成管路堵塞，增加了混合气体的净化处理的难度，也造成了垃圾外排，处理不彻底。
3、衍生燃料(RDF)紧密度不够，含水量大，容易散开、碎裂，导致燃料间的空隙不够。造成气化时给氧困难、气体后的混合气也难以外排，气化不够充分，效率低。
4、气化过程中产生二恶英、N0X、S0X等有害气体和大量水汽，致使气化后产生的混合气化净化难度加大，净化成本上升。
综上所述，目前这类方法难以推广普及的问题是：
1、没有解决大量处理垃圾时，污水处理或垃圾恶臭味面临的成本与效率的问题。
2、将利用生活垃圾制备衍生燃料(RDF)与热解气化这两个处理过程基本是割裂开来，独立考虑。只考虑利用气化过程中的热能，没有为气化效率、烟气处理做好准备，致使气化过程慢、产生的混合气体净化成本过高。因此，需要一种更为经济可行高效的生活垃圾处理方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的问题，提供一种能够将生活垃圾改性成型及气化，并不对外排放污水、废气、废渣的生活垃圾处理工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供了一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，包括架体，其特征在于，所述架体的中部对称设有第一架体和第二架体，所述第一架体与第二架体之间设有加强筋，所述第一架体与第二架体之间设有气泵，所述气泵通过管道连接气缸，所述气缸的底端设有活塞杆，所述活塞杆的底端设有三角架；所述架体的右端还设有腔体，所述腔体内壁焊接柱体，所述腔体的上方和右侧分别设有第一门体以及第二门体，所述第一门体和所述第二门体均通过合页连接所述架体。
作为本发明的一种优选技术方案，所述架体的表面还设有定位块，所述定位块与所述架体通过焊接固定，所述定位块为若干组且对称分别在所述架体表面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述架体的底端还设有支撑腿，所述支撑腿的底端设有万向轮，所述万向轮顶端设有抱死卡扣。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一门体的表面设有凹槽，所述第二门体的表面设有锁孔。
作为本发明的一种优选技术方案，所述气泵电性连接外接控制器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述腔体底面为坡度设计。本发明所达到的有益效果是：1、生活垃圾中的金属、玻璃、髙值塑料、砂石泥土等完全分离出来，达到了资源循环化利用，可持续经济发展的作用。
在制RDF前，将生活垃圾进行干化处理，使其水分控制在15～20％的范围内，提高了垃圾的热值的稳定性。
在制备衍生燃料(RDF)过程中就考虑到气化后混合气体中的有害成分(特别是二恶英类物质)对环境的污染，加入氧化钙/氢氧化钙、氧化铁、氢氧化镁、碳酸钙、二氧化锰、活性炭等多种元素组成的添加剂。添加剂具有除二噁英、固硫、固氯、除氮氧化物、催化、助燃、提高燃值、防腐、粘合斑、填充、防潮等作用。可以有效地吸收生活垃圾中硫、氯，极大地减少的气化气中硫化物、二恶英的形成，大大降低了气体净化的难度，节约了处理成本。
加入添加剂后反应生成了类粘胶混合物，衍生燃料(RDF)成型效果更好，强度更高，在高温下也不容易散开。那么气化时氧气容易进入，气化后的混合气也容易外排，气化效率更高。
使用电捕焦技术，消除了混合气中的焦油。该方法优于水洗法，可以极大地减少了水的消耗，降低了成本，减轻对环境的危害。由于焦油在低于100℃以下容易析出，将电捕焦工序置于除氯除硫之前，让混合气在进入NaOH溶液池前除去焦油，避免了焦油污染该溶液池溶液，让溶液池的NaOH溶液可能循环使用，减少了水处理的工作量，也降低了处理成本。
使用NaOH溶液池过滤混合气体中剩余的硫与氯。NaOH溶液池溶液可以重复使用。只有当溶液浓度降低时，再添加NaOH。避免了生产过程中废液的排放，减少危害环境的因素。
最终得到的混合气体中含有H2、C0、CH4等，工业利用范围广，经济价值大。特别是这种廉价出获得的H2，能为氢能源汽车市场化提供了基础与保证。经济上的良好收益，反过来也助推了该技术普及与发展。
在生活垃圾处理过程中，不对外排放污水、废气、废渣。气化后产生了H2、C0、CH4等混合可燃气体，可用于工业/民用燃气供应和直接发电达到了资源再生、彻底处理生活垃圾的目的。环境效益、社会效益、资源效益、经济效益俱佳。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
生活垃圾工序：生活垃圾由垃圾清运车送至处理厂料坑，垃圾料坑处于负压和密闭状态，设计有渗滤液收集池，生活垃圾需日到日清，不能过夜。垃圾由垃圾抓斗送至破袋机料仓。
生活垃圾由于日到日清，10小时内处理完毕，垃圾不过夜，垃圾还没来得及发酵，就被清除干净，所以散发出的恶臭味极小，用植物除臭的办法完全可以异味且无二次污染。
垃圾抓斗机采用河南省重型机械有限公司的重型液压抓斗，抓斗斗瓣为多瓣，根据起重机其机构可分为四绳、双绳、单绳、电动等形式。
第一步：破袋工序：生活垃圾无需人工预先分选，用破碎机将袋装的生活垃圾进行破袋，拆分；同时将硬的大件垃圾挤裂、碾碎。经本工序初破后，95以上％的生活垃圾的长和宽小于40mm×50mm。
破袋机选用马鞍山沃德机械制造有限公司的WDP5(粗破)型双轴剪切式破碎机。其破碎刀箱尺寸1210mm×1000mm；刀轴转速为10～15r/min；功率：55kw；破碎刀具厚度是50mm。破碎能力是≥15T/H；动刀齿数：7个，动刀数量：24个；定刀数量：24个。由皮带输送至下一工序。
第二步：一次磁选：将破袋后的垃圾进行磁选，包含在其中的金属经磁选出后，输送至金属料仓，垃圾输送至筛分工序。
磁选机选用山东潍坊恒基磁电机械有限公司的RCYD-12特强T3型，磁场强度为150MT，电机功率5.5kw,适用带宽≤1200mm。由皮带输送至下一工序。
第三步：滚筒筛分：将一次磁选后的包材垃圾进行滚筒筛分，将垃圾中的砂石等小颗粒无机物筛出。经本工序筛分后，20mm×2.5mm以下的砂石物。筛下物用于建材或填埋。筛上物直接送入一次破碎工序。
生活垃圾滚筒筛选用河南巩义市华盛铭重工机械厂生产的GTS1540型，电机功率是7.5KW，筒体转速是17r/min，筛网的孔径是20mm，筒体旋转角度：6O，进料粒度：20mm×2.5mm。由皮带输送至下一工序。
第四步：一次破碎：用破碎机将上工序筛分后的生活垃圾输送至本工序进行一次破碎，经本工序破碎后，95％的生活垃圾的长和宽小于30mm×40mm。
一次破碎机选用马鞍山沃德机械制造有限公司的WDP5(中破)型双轴剪切式破碎机。其破碎刀箱尺寸1210mm×1000mm；刀轴转速为20～25r/min；功率：55kw；破碎刀具厚度是30mm。破碎能力是≥15T/H；动刀齿数：7个，动刀数量：34个；定刀数量：34个。有皮带输送至下一工序。
第五步：烘干：用滚筒烘干机将上工序经一次破碎后的垃圾输送至本工序滚筒烘干机，垃圾经本工序烘干后，垃圾水分控制在15～20％范围内。垃圾烘干产生的废气主要有氨气、氯化氢，硫化氢等。尾气处理采用旋风除尘+布袋除尘+除臭塔的方式处理。热风炉燃料由气化后的混合可燃气供给。
生活垃圾滚筒烘干机采用河南辰宇机械有限公司生产的生活垃圾滚筒烘干机，热介质温度从－40℃～320℃，可以是水蒸汽，介质可以是液体型：如热水、导热油等，间接传导加热，没有携带空气带走热量，热量均用来加热物料。配有干除尘除臭装置：旋风除尘+布袋除尘+除臭塔对废气处理，达标排放。设备规格为：φ2400mm×18000mm；筒体容积：81.4m3；处理能力：17.4～21.7t/h；功率：37kw。由皮带输送至二次磁选工序。
旋风除尘器采用河南郑矿机器有限公司XFCC300型旋风除尘器，粒径大于5μm布袋除尘器采用河北易祺环保设备有限公司XMC脉冲单机除尘器，XMC脉冲单机除尘器能负压或正压操作，收尘效率达99.8％以上，净化气体含尘浓度＜100mg/m3，允许连续使用温度≤120℃。
除臭塔采用苏州韵蓝环保科技有限公司YLPL-0.5型废气净化除臭塔，功率0.5KW,风量5000m3/min，洗涤塔原理主要是根据臭气的成分利用强酸(硫酸)、强碱(氢氧化钠)、强氧化剂(次氯酸钠)作为洗涤喷淋溶液与气体中的臭气分子发生接触，使气相的臭味成分转移至液相，并借助化学药剂与臭味成分中和、氧化反应去除臭味物质，碱液可以重复使用，不产生二次污染。
第六步：二次磁选：将烘干后的生活垃圾进行二次磁选，包含在其中的金属经磁选出后，输送至金属料仓，垃圾输送至铝磁选工序。
二次磁选用磁选机选用山东潍坊恒基磁电机械有限公司的RCYD-12特强T2型，磁场强度为120MT，电机功率5.5kw,适用带宽≤1200mm。由皮带输送至下一工序。
第七步：铝磁选：将经过二次磁选后的生活垃圾输送过来经过本工序，非铁金属被磁选出来后，输送至非铁金属料仓，垃圾输送至风力分选工序。
铝磁选用磁选机选用山东潍坊恒基磁电机械有限公司的HETS-12涡电流分选机，分选滚筒功率7.5kw,皮带传送功率1.5kw,适用带宽≤1200mm，磁鼓转速50～2800r/min,分选桶转速60～150r/min，分选滚筒直径400mm。由皮带输送至下一工序。
第八步：风选；将经过铝磁选后的生活垃圾输送过来经过本工序，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度差异进行分选，生活垃圾重物质被分选出来，输送至料仓。垃圾输送至细破工序。
风选机选用江苏万宸环境科技有限公司生产的FF0622型风选机，处理能力：20m3/h，风机功率：22kw。由皮带输送至下一工序。
第九步：细破；用破碎机将上工序送来的生活垃圾进行细级破碎，经本工序破碎后，95％以上的生活垃圾垃圾长和宽小于15mm×20mm。垃圾输送至搅拌、加入添加剂工序。
细破机选用马鞍山沃德机械制造有限公司的WDP5(细破)型双轴剪切式破碎机。其破碎刀箱尺寸1210mm×1000mm；刀轴转速为25～30r/min；功率：55kw；破碎刀具厚度是20mm。破碎能力是≥15T/H；动刀齿数：11个，动刀数量：40个；定刀数量：40个。由皮带输送至下一工序。
第十步：将细破工序输送过来的生活垃圾，与飞灰一同送入搅拌机里，在搅拌处理同时加入生活垃圾添加剂，让添加剂
与生活垃圾、飞灰均匀混合。添加剂具有除二噁英、固硫、固氯、除氮氧化物、催化、助燃、提高燃值、防腐、粘合斑、填充、防潮等作用。生活垃圾与添加剂的添加比例为：1：5～10％。添加剂由氧化钙/氢氧化钙(8％～15％)、氧化铁(5％～8％)、氢氧化镁(6％～10％)、碳酸钙(10％～15％)、二氧化锰(5％～10％)、活性炭(5％～10％)混合而成，由螺旋输送至下一工序本添加剂中的成分比例是垃圾总量基础上的比例，比如：8％的氢氧化是占垃圾总量的8％，5％的氧化铁是占垃圾总量的5％。
搅拌仓用常州凯利芬新能源设备有限公司生产的混合搅料仓，φ1500mm～2500mm,功率3kw～5kw，高度：1米，处理量：10吨～20吨。
添加剂自动定量给料机用石家庄一龙机械有限公司GD120型干粉定量给料机，生产能力：0～5m3/h，电机功率：1.5kw。
第十一步：RDF成型：将经过添加添加剂的生活垃圾搅拌均匀后，由螺旋输送过来，经过本工序，将生活垃圾压制成为φ30mm～60mm，长度为200mm的柱状物。
本工序RDF成型机采用天津辛迪矿业成型机械厂的RDF50型高压成型机，电机功率：90kw～132kw，产能：5t～12t/h。
成型时，由于采用高压压制成型，因此成型后的衍生燃料(RDF)也具备较高的温度，在60O。因此，制好的RDF需要快速冷却，才能进入下一工序。本工序采用链板机输送，并在链板机上加装风冷装置。由链板机输送至下一工序。
第十二步：将成型后的RDF快速冷凝。
第十三步：筛分：压制成型的RDF由链板机输送过来，经过本工序，筛下物收集并输送至(11)从新压制成型，筛上物则有皮带输送至料场由上料机送入高温热解汽化炉气化。
振动筛分机选用新乡高科机械设备有限公司TLQLS-1520型强力振动筛。筛面面积32，筛面倾角20O，筛孔尺寸5mm～80mm，处理能力50-250m3，功率7.5kw。由上料机输送至下一工序。
第十四步：气化：利用固定床气化炉进行气化，该气化炉的高度与直径之比至少是10～15倍以上(高度大于直径)。气化温度必须控制在850℃以上，高于该温度才能有效防止二恶英等有毒有害的气体生成。
本工序采用固定床气化炉采用山东淄太沣环保工程有限公司生产的TD60气化炉，内径为3.6米，高36米。采用上吸式出气方式，每小时燃料消耗量为3T/小时。
第十五步：除尘；本工序采用两级高效除尘器，一级高效除尘器属于燃气净化设备，使燃气中的灰分及大颗粒物体充分分离出来，技术指标：除尘器外径1600mm，总高度6500mm，处理燃气能力6000～8000Nm3/h，除尘效率75～85％，工作温度450℃～550℃。二级高效除尘器属于然期间接除尘设备，单台处理燃气能力8000～10000Nm3/h，工作压力3KPa，二级高效除尘器将燃气燃气温度降到100℃以下。第十六步：冷却；高效燃气冷却器属于烟气净化设备，主要功能是对燃气进一步冷却降温，去除燃气中的大部分水分，并史轻油雾冷凝。选择不与燃气直接接触的间接式冷却器，避免了水与燃气直接接触，不产生大量污水，利于环境保护。
让混合气体在双竖管洗涤塔中冷却，保证气化炉出口温度不高于100℃。气化后的混合气体中含有大量的灰尘，灰尘中同时吸附有部分重金属。冷却气体的同时也除去了粉尘和附着在粉尘中的重金属，大大减少了气体中的重金属成分。冷却后气化炉出口温度不高于100℃。
本工序采用石家庄经济技术开发区三坤实业有限公司生产的1000—双竖管洗涤塔。处理垃圾气量垃圾气出口温度
第十七步：除油：通过电捕焦装置收集焦油。
本工序采用BJ-7000型一级电捕焦器和BJ-10000型二级电捕焦器。BJ-7000型一级电捕焦器处理气量捕焦效除尘率达98％以上，BJ-10000型二级电捕焦器主要是对冷却后的燃气进一步净化，去除轻油及残留的焦油和灰尘，燃气处理量9000-11000m3/h，捕焦效除尘率达98％以上。收集的焦油可以回收利用。
第十八步：除氯除硫:将混合气体通入浓度为的NaOH溶液池中，让混合气中的H2S、S02、N0X、残余的氯气与NaOH反应，消除混合气中的硫、氯、氮等。
通过抽风设备将混合气体通入到NaOH溶液池，当溶液池的溶液浓度降低时，加入NaOH片剂即可。
经过以上步骤后，得到含H2、C0、CH4等有用的气体。该混合气体可以进一步再分离用于工业、民用燃气供应或直接发电。

Claims (8)

1.一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，其特征在于，第一步：破袋；筛选出生活垃圾中垃圾长和宽小于40mm×50mm的垃圾，直接送入破袋机中进行破袋处理；第二步：一次磁选；将破袋处理后生活垃圾通过磁选机进行第一次金属磁选；第三步：滚筒筛分；将一次磁选后的生活垃圾送至滚筒筛进行筛分处理，筛上物送到粗破工序，筛下物用于建材或填埋；第四步：一次破碎；控制95％以上的生活垃圾垃圾长和宽小于30mm×40mm；第五步：烘干；将经过一次破碎后的生活垃圾输送过来，经本工序烘干，使生活垃圾的含水率在15～20％范围之内，热介质温度从－40℃～320℃；第六步：二次磁选；第七步：铝磁选；第八步：风选；轻重物质依序物体的密度比分离开来；第九步：细破；控制95％以上的生活垃圾垃圾长和宽小于15mm×20mm；第十步：加入添加剂并搅拌；将细破后的生活垃圾输送到搅料仓内，加入添加剂，生活垃圾和添加剂的添加比例为：1：5～10％；第十一步：RDF成型；将混合均匀后的生活垃圾送入输送到RDF成型机压制成型，将生活垃圾压制成为φ30mm～60mm，长度为200mm的柱状物；第十二步：将成型后的RDF快速冷凝；第十三步：筛分；将冷凝后的RDF输送过来，经本工序筛分，将RDF碎裂的微细颗粒分离出来；第十四步：气化；利用固定床气化炉进行气化，该气化炉的高度与直径之比至少是倍以上；第十五步：除尘；气化后得到的混合可燃气经过除尘器中过滤，将可燃气体中的灰尘去除掉，得到洁净的气体；第十六步：冷却；让气化后得到的混合气体在双竖管洗涤塔中冷却；第十七步：除油；通过电捕焦装置收集焦油；第十八步：除氯除硫；将混合气体通入NaOH溶液池中，让混合气中的H2S、SO2、NOx、残余的氯气与NaOH反应，消除混合气中的硫、氯、氮。
2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，其特征在于，所述的气化温度必须控制在850℃以上。
3.根据权利要求2所述的一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，其特征在于，所述冷却后气化炉出口温度不高于100℃。
4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，其特征在于，所述的NaOH溶液池中NaOH溶液的浓度为
5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，其特征在于，所述的破袋步骤中，选用双轴剪切式破碎机，其破碎刀箱尺寸1210mm×1000mm；刀轴转速为10～15r/min；功率：55kw；破碎刀具厚度是50mm，破碎能力是≥15T/H；
所述的一次破碎骤中，选用双轴剪切式破碎机，其破碎刀箱尺寸1210mm×1000mm；刀轴转速为20～25r/min；功率：55kw；破碎刀具厚度是30mm，破碎能力是≥15T/H；
所述的细破骤中，双轴剪切式破碎机，其破碎刀箱尺寸1210mm×1000mm；刀轴转速为25～30r/min；功率：55kw；破碎刀具厚度是20mm，破碎能力是≥15T/H。
6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，其特征在于，所述磁选步骤中，磁选机选用磁场强度为150MT，电机功率5.5kw,适用带宽≤1200mm。
7.根据权利要求1所述的一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，其特征在于，所述的滚筒筛分步骤中，滚筒筛分机选用电机功率是7.5KW，筒体转速是17r/min，筛网的孔径是20mm，筒体旋转角度：6O，进料粒度：20mm×2.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种生活垃圾制RDF及高温热解气化处理工艺，其特征在于，所述的添加剂包括氧化钙/氢氧化钙(8％～15％)、氧化铁(5％～8％)、氢氧化镁(6％～10％)、碳酸钙(10％～15％)、二氧化锰(5％～10％)、活性炭(5％～10％)，比例为垃圾总量的基础上的百分比。
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