CN111623354A - 利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，属于垃圾处理技术领域。本发明提供的方法包括如下步骤：步骤A)将生活垃圾经过预处理后进行热解气化产生可燃气体和炉渣；步骤B）将可燃气体进行二次燃烧产生飞灰和高温烟气；步骤C）将高温烟气经过脱硝、换热、脱硫及脱酸、吸附二噁英、除尘处理后用于培养微藻和达标排放；步骤D）将飞灰进行高温烧结改性后与炉渣一起制成疏水建材。通过采用光生物技术对生活垃圾处理后的烟气进行无害化处理并培养微藻，实现烟气的资源化利用；采用微波等离子体技术对生活垃圾处理后的飞灰进行高温烧结，对飞灰进行无害化处理，并实现资源化利用。

Description

利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法。
背景技术
居民日常生活中产生的废弃物或丢弃的生活垃圾处于高速年增长模式，每年达到10亿多吨，而且我国人口众多，生活垃圾量增长更为迅速，预计2030年我国的生活垃圾量将增至3.2亿吨。大量堆积的生活垃圾，不仅占用大量宝贵的土地资源，而且造成潜在的环境污染。生活垃圾长期存在于环境中，其中的污染成分迁移转化过程缓慢，实际危害性要长时间才能显现，因此如何解决生活垃圾对环境的污染，变得尤为重要。
目前成熟的处理方式主要有三种：填埋、堆肥和热处理。
填埋虽然是应用最早、最广泛的方式，但其对填埋选址有要求，现有土地资源宝贵，填埋后容易渗漏污染地下水和土壤；
堆肥过程需要进行发酵，但生活垃圾中不可腐烂的材料需要进行分拣，同时堆肥过程中发出臭气，而且无法将垃圾中的病原体杀灭，容易造成二次污染；
热处理过程主要包括焚烧法、热解法和气化熔融法；主要通过高温将生活垃圾进行处理，不仅可杀灭病原体，而且能够将其中不可腐烂的部分材料处理。其中，热解法不仅利于能源的重复利用，而且对环境更友好，大部分固相残余物可以循环使用。但目前进行热解处理存在如下问题：烟气处理不彻底，排放难以达到标准，飞灰处理难度大费用高，并存在二次污染的问题。分选破碎及制取燃料处理过程太长，太复杂，处理过程中散发臭气，对环境造成严重影响，用生活垃圾做成的燃料(RDF3或RDF5)销售不畅，燃料的燃烧过程中有二噁英排放，很不环保。
针对我国城市和农村的生活垃圾没有实行分类制度，各种垃圾进行混杂的情况，尤其是含水量高、厨余物比重大，总体热值低等问题，开发出一种适合我国生活垃圾的处理方法及装置。
CN201710814793.4公开一种规模化的生活垃圾热解气化工艺，通过将生活垃圾进行热解气化后，灰渣外运，气体经余热利用和净化后直接排入大气。对于热解气化后的气体中含有的污染物质处理不够彻底，尤其是氮氧化物和二氧化碳，在排烟气方面的处理具有不足之处。
CN201820340000.X公开一种生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统，通过两段不同温度热解气化，提高高温烟气产量和质量，但对于气化后的气体和粉尘处理未进行详述，具有局限性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，通过引入光生物和微波等离子体技术，优化垃圾热解气化后的尾气和飞灰处理工艺，实现对生活垃圾热解气化处理效率的提高，控制二次污染及尾气的排放，对处理过程的热量进行循环利用，降低运维和处理成本，实现将生活垃圾的无害化和减量化处理。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，包括如下步骤：
步骤A) 将生活垃圾经过预处理后进行热解气化产生可燃气体和炉渣；
步骤B）将可燃气体进行二次燃烧产生飞灰和高温烟气，在二次燃烧过程中同时脱硝；
步骤C）将脱硝后的高温烟气经过换热、脱硫及脱酸、吸附二噁英、除尘处理后用于培养微藻，或达标排放；
步骤D）将飞灰进行高温烧结后与炉渣一起制成疏水建材。
进一步地，所述步骤A）中预处理过程如下：
i）将生活垃圾破碎、磁选预处理回收可回收物质；
ii）将破碎后的生活垃圾进行烘干，将含水率降低至20%以下。
进一步地，所述步骤A）中热解温度在900~1100℃；所述热解气化经过缺氧热解和富氧燃烧过程。具体热解气化过程请参考现有技术。
进一步地，所述步骤B）中二次燃烧的温度为850~900℃，所述高温烟气的温度为600~650℃。
进一步地，步骤B）中所述脱硝过程如下：在二次燃烧过程中，将尿素喷射到二燃室内，尿素与氮氧化物在二燃室中发生化学反应，生成氮气、二氧化碳和水，实现脱除氮氧化物，脱除率达到90%以上。
进一步地，所述步骤C）中换热过程如下：将高温烟气送入余热蒸汽锅炉进行第一次换热处理，使得烟气在2~5秒内降低至260℃以下；高温烟气再送入余热热水锅炉进行第二次换热处理，使得烟气在2~5秒内降低至120℃以下；均优选为2s内。
进一步地，步骤C）中所述脱硫、脱酸过程如下：经脱硝和换热后的烟气与碱粉在脱酸塔的第二丝网捕获床装置中逆向交流发生反应，实现脱硫与脱除酸性气体，也就是脱除二氧化硫、硫化氢、氯化氢等酸性气体。烟气经冷却后进入第二丝网捕获床装置被丝网强制性改变烟气运行轨迹和运行状态，与被雾化成小雾滴的碱粉发生酸碱中和反应，形成中性盐粉末，脱除率达到85%以上。
进一步地，步骤C）中所述吸附二噁英过程如下：经脱酸处理的烟气经活性炭捕获床装置强行改变气流运行轨迹和运行状态，实现利用活性炭吸附二噁英。
进一步地，步骤C）中所述除尘过程如下：经吸附处理的烟气先后进入布袋除尘器、湿式电除尘器收集飞灰处理，使得烟气温度降至50℃以下，粉尘含量降至5mg/m3以下。
进一步地，所述湿式电除尘器过程产生的废液经污水处理后进行回收利用。
进一步地，步骤C）中所述排放的处理方式有多种：方式一：经除尘处理的烟气直接排放；方式二：将除尘处理的烟气排入二氧化碳捕捉器内，使用物理或化学方法将二氧化碳捕捉后排放；方式三：将除尘处理的烟气直接排入微藻培养管（池）内，采用光生物方式再次进行洁净处理，然后直接排放。进一步地，方式二所得二氧化碳可直接排入微藻培养管（池）内使用。
进一步地，步骤D）中所述飞灰来源有如下方式：来源一：步骤B）二次燃烧产生的飞灰；来源二：除尘处理后所得飞灰；来源三：湿式电除尘器产生的污泥经过烘干后所得飞灰。
进一步地，步骤D）所述高温烧结采用等离子体喷射枪产生燃烧火焰。进一步地，所述燃烧火焰的中心点温度达到1600℃以上。进一步地，所述等离子体喷射枪的能量和气体来自于高温等离子体发生器和微波发生器。进一步地，所述飞灰进行高温烧结后冷却得到玻璃体，所述玻璃体经粉碎后制成疏水建材。
进一步地，步骤D）所述高温烧结过程产生的烟气与冷空气进行气-气换热，所得冷空气进入步骤A）循环使用；所得热空气经静电除尘收集飞灰后进入步骤C）的排放处理。
进一步地，步骤C）换热后所得能量用于微藻培养；步骤D）换热所得能量用于热解气化。
进一步地，本发明所述方法的具体步骤如下：
步骤一：关于垃圾的热解气化：
1）将生活垃圾破碎、磁选预处理回收可回收物质；
2）将破碎后的生活垃圾进行烘干，使得含水率低于20%；
3）将生活垃圾均匀送入气化炉中进行热解气化，采用的热解温度为900~1100℃，热解产生可燃气体和炉渣；炉渣经粉碎后作为疏水建材；
步骤二：关于可燃气体的处理：
4）将可燃气体送入二次燃烧室进行二次燃烧，二次燃烧的温度为850~900℃，二次燃烧同时将尿素喷射到二燃室内，尿素与氮氧化物在二燃室中发生化学反应，生成氮气、二氧化碳和水；
5）将二次燃烧后产生的飞灰排出；；
6）脱除氮氧化物的烟气经过蒸汽锅炉和热水锅炉两级换热降温，连续排出的气流进入下一步骤；也就是，二次燃烧后产生的600~650℃高温烟气送入余热蒸汽锅炉进行第一次换热处理，使得烟气在2秒内降低至260℃以下；高温烟气再送入余热热水锅炉进行第二次换热处理，使得烟气在2秒内降低至120℃以下；两次换热处理产生的能量外派利用；
7）脱除氮氧化物和换热后的烟气进入脱酸塔，烟气在脱酸塔中，自脱酸塔底部的第二布气与排液装置入口向上流经丝床捕获床装置进行捕获、第二雾化喷粉装置雾化喷洒、第二气粉分离装置分离气体，净化烟气流与雾化喷洒的碱粉逆向交流在丝网捕获床装置中碱粉与酸性气体（例如二氧化碳、SO2、H2S等）反应；未被捕集的余量烟气成份继续向上经脱酸塔内上部的第二气粉分离装置分离后，粉体沿脱酸塔内壁向下，气体经脱酸塔顶部的第二气体排出调压阀连续排出，连续排出的气流进入下一步骤；进入活性炭吸附塔，烟气自塔底部的布气装置布气后向上流经活性炭捕获床装置进行捕获，通过活性炭将其中二噁英等气体吸附，未被捕集的余量烟气成份继续向上经调压阀连续排出，粉体向下排出，进入下一步骤；
8）经脱酸处理的烟气进入布袋除尘器收集粉尘、中性盐粉末、活性炭粉末等飞灰；
9）初步除尘后的烟气经引风机作用进入湿式电除尘器内再次除尘，使得烟气温度降至50℃以下，粉尘含量降至5mg/m3以下，此时的烟气已经是洁净烟气；
10）洁净烟气视情况分多路处理：第一路直接连接烟囱排气出口，第二路进入二氧化碳捕捉器内将其中二氧化碳捕捉后进行排放；第三路直接接入微藻培植管（池）内，将烟气中的CO2和大部分SO2、H2S、NOX等气体吸收，能更进一步地净化烟气和大幅减少CO2的排放；实现了燃烧后所得气体的洁净处理，减少空气污染；
11）洁净的烟气第二路经二氧化碳捕捉器进行富集后，被捕捉的二氧化碳经罗茨风机作用进入微藻培养管（池）内；微藻培养管（池）内的微藻吸收二氧化碳自然生长，经过7天左右的时间生长成熟，将成熟的微藻导出，经过脱水分离和烘干后包装，进而出厂销售，其中烘干过程热量可来自余热蒸汽锅炉；微藻分离过程产生的污水经处理后可再次循环使用；可采用自来水补充；二氧化碳捕捉器富集二氧化碳的过程属于常规技术，请参考现有技术；
步骤三：关于飞灰的处理：
12）将二次燃烧产生的飞灰、布袋除尘器收集的飞灰、湿式电除尘器产生的污泥经烘干所得飞灰混合后进行高温烧结，高温烧结的中心点温度达到1600℃以上，燃烧火焰来自于等离子体喷射枪，等离子体喷射枪的能量和气体来自于高温等离子体发生器和微波发生器，飞灰经过高温烧结后，落入到燃烧室底部的飞灰经过冷却变成了玻璃体，将玻璃体进行粉碎，粉碎料可制作成疏水建材；
13）高温燃烧过程中的烟气与冷空气经气-气换热后，加热的空气经鼓风进入垃圾气化炉，气-气换热降温后的烟气经静电除尘收集后可作为疏水建材，除尘后的烟气进入步骤10）处理；
步骤四）热量的利用
14）将余热蒸汽锅炉所得热源用于微藻烘干；余热热水锅炉所得热源用于微藻车间采暖；气-气换热所得热源用于气化炉热空气。
另一方面，本发明提供一种利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的系统，包括相互连通的垃圾热解部分、烟气处理部分、飞灰处理部分和能量重复利用部分；
所述垃圾热解部分包括依次连通的垃圾破碎机、垃圾磁选机、垃圾烘干设备和气化炉；
所述烟气处理部分包括依次连通的二次燃烧室、余热蒸汽锅炉、余热热水锅炉、脱酸塔、活性炭吸附塔、布袋除尘器、湿式电除尘器、气体汇集箱、烟囱；其中，二次燃烧室与尿素喷射装置连通；
所述飞灰处理部分包括依次连通的等离子体喷射枪、高温燃烧室、气-气换热器、静电除尘器、粉尘收集器；
所述湿式电除尘器的固废排出口与污泥烘干窑相连；所述二次燃烧室、脱酸塔、活性炭吸附塔、布袋除尘器的飞灰排出口和污泥烘干窑的排出口与高温燃烧室的进料口相连；
所述等离子体喷射枪与高温等离子体发生器和微波发生器相连；
所述高温燃烧室的玻璃体出口、气化炉的炉渣出口均与粉碎机相连；
所述能量重复利用部分包括余热蒸汽锅炉、与微藻培养车间供暖系统相连的余热热水锅炉、与气化炉相连的气-气换热器。
进一步地，所述脱酸塔包括脱酸塔本体、从下至上依次设置在脱酸塔本体内的第二布气与排粉装置、丝网捕获床装置、第二雾化喷粉装置和第二气粉分离装置；所述脱酸塔本体底部设置有第二进气口和第二排粉口；所述脱酸塔本体顶部设置有第二气体排出调压阀和第二排气口；所述第二雾化喷粉装置包括第二喷头、第二进粉管和碱粉罐；所述第二喷头通过第二进粉管与碱粉罐相通。
进一步地，所述活性炭吸附塔包括活性炭吸附塔本体、从下至上依次设置在活性炭吸附塔本体内的布气装置、活性炭捕获床装置和气固分离装置；所述活性炭吸附塔本体底部设置有第三进气口和第三排粉口；所述活性炭吸附塔本体顶部设置有第三气体排出调压阀和第三排气口。
进一步地，所述气体汇集箱分别与烟囱进气口、二氧化碳捕捉器进气口、微藻培养管（池）进气口相连通；所述烟囱出气口直接与大气相连。
进一步地，所述二氧化碳捕捉器的出气口与罗茨风机相连，所述罗茨风机出气口与微藻培氧管（池）相连。
进一步地，所述微藻培养管（池）依次与微藻分离机、微藻烘干机、微藻包装机相连通；所述微藻烘干机通过蒸汽冷凝器与余热蒸汽锅炉连通，实现利用余热蒸汽锅炉的热量进行烘干；所述微藻分离机与污水处理装置、水软化与净化器、微藻培氧管（池）形成闭合的水循环使用系统。
进一步地，所述湿式电除尘器的排液口与污水处理装置连接。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明提供一种利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，
本发明生活垃圾通过热解气化产生可燃气体和炉渣，对可燃气体二次燃烧产生飞灰和高温烟气，二次燃烧同时进行脱硝；高温烟气经过换热、脱硫、脱酸、吸附二噁英和除尘处理后可洁净排放，减少对环境的污染。另外在处理过程中所产生的的废液和颗粒均可合理的得到回收利用和处理；所产生的的热能也能循环利用，降低运维成本。炉渣和飞灰均可作为疏水建材，减少废弃物排放，降低二次污染。
本发明采用光生物对生活垃圾处理后的资源（二氧化碳、热量）进行重复利用，提高资源利用率；采用微波等离子体技术对生活垃圾处理后所得飞灰进行高温烧结，避免二次污染物的排放。
本发明方法针对高温烟气的一系列处理后获得洁净烟气和交换所得热能，可直接用于微藻培养，降低微藻培养的成本，提高垃圾处理过程的资源利用率。
附图说明
图1 利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的系统的流程结构示意图；
图2 二次燃烧装置-脱酸塔-活性炭吸附塔的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式，对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为，本发明所述主题范围仅限于以下实施例。
下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；本发明未公开的相关设备和工艺方式均属于常规技术，所有试剂均可来自于商购。
实施例1
本发明提供一种利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的系统，包括相互连通的垃圾热解部分、烟气处理部分、飞灰处理部分和能量重复利用部分；
所述垃圾热解部分包括依次连通的垃圾破碎机30、垃圾磁选机5、垃圾烘干设备6和气化炉7；垃圾热解部分的各设备一次实现将生活垃圾进行破碎、磁选回收可回收物质后，对生活垃圾进行烘干处理，经烘干的垃圾经热解气化，获得炉渣和可燃气体；
所述烟气处理部分包括依次连通的二次燃烧室8、余热蒸汽锅炉9、余热热水锅炉10、脱酸塔2、活性炭吸附塔3、布袋除尘器11、引风机、湿式电除尘器12、气体汇集箱13、烟囱；所述二次燃烧室8与尿素喷射装置1相通，可燃气体进行二次燃烧同时进行脱硝处理，获得高温烟气和飞灰；高温烟气经过两次热量回收后经脱酸、吸附后除尘，获得洁净的烟气；
优选地，所述二次燃烧室8包括二次燃烧室本体、从下至上依次设置在二次燃烧室本体内的第一布气与排粉装置8A、点火装置8B、第一雾化喷粉装置1A和第一气粉分离装置8C；所述二次燃烧室本体底部设置有第一进气口、空气进口和第一排粉口；所述烟气和空气经第一布气与排粉装置的作用改变气流轨迹，使其混合均匀，利于后续燃烧；所述二次燃烧室本体顶部设置有第一气体排出调压阀和第一排气口；所述第一雾化喷粉装置1A包括第一喷头、第一进粉管和尿素喷射装置1；所述第一喷头通过第一进粉管与尿素喷射装置1相连通；
所述脱酸塔2包括脱酸塔本体、从下至上依次设置在脱酸塔本体内的第二布气与排粉装置2A、丝网捕获床装置2B、第二雾化喷粉装置和第二气粉分离装置2C；所述脱酸塔本体底部设置有第二进气口和第二排粉口；所述脱酸塔本体顶部设置有第二气体排出调压阀和第二排气口；所述第二雾化喷粉装置包括第二喷头、第二进粉管和碱粉罐；所述第二喷头通过第二进粉管与碱粉罐相通；
所述活性炭吸附塔3包括活性炭吸附塔本体、从下至上依次设置在活性炭吸附塔本体内的布气装置3A、活性炭捕获床装置3B和气固分离装置3C；所述活性炭吸附塔本体底部设置有第三进气口和第三排粉口；在吸附过程中，部分粉尘跌落，经第三排粉口排出；所述活性炭吸附塔本体顶部设置有第三气体排出调压阀和第三排气口；
所述气体汇集箱13分别与烟囱进气口、二氧化碳捕捉器进气口、微藻培养管（池）进气口相连通；所述烟囱出气口直接与大气相连；洁净的烟气在气体汇集箱汇集后有多种处理方式，①直接排放，②将二氧化碳回收富集后用于微藻培养，③直接将洁净烟气用于微藻培养；
所述二氧化碳捕捉器15的出气口与罗茨风机相连，所述罗茨风机出气口与微藻培养管（池）14相连；所述微藻培养管（池）14依次与微藻分离机16、微藻烘干机17、微藻包装机18相连通；所述微藻烘干机17通过蒸汽冷凝器19与余热蒸汽锅炉9连通，实现利用余热蒸汽锅炉9的热量进行烘干；所述微藻分离机16与污水处理装置、水软化与净化器、微藻培养管（池）14形成闭合的水循环使用系统；
所述飞灰处理部分包括依次连通的等离子体喷射枪29、高温燃烧室24、气-气换热器25、静电除尘器26、粉尘收集器27；所述飞灰和所得粉尘采用等离子体技术进行高温烧结，将其中未热解气化的颗粒进行处理，减少污染源的排放；
所述湿式电除尘器的固废排出口与污泥烘干窑相连；所述二次燃烧室、脱酸塔、活性炭吸附塔、布袋除尘器的飞灰排出口和污泥烘干窑的排出口与高温燃烧室的进料口相连；
所述等离子体喷射枪29与高温等离子体发生器22和微波发生器23相连；通过微波发生器23和高温等离子体发生器的作用，使得等离子体喷射枪喷射高温火焰与高温燃烧室内，实现等离子体技术燃烧；
所述高温燃烧室24的玻璃体出口、气化炉7的炉渣出口均与粉碎机28相连；
所述能量重复利用部分包括余热蒸汽锅炉9、与微藻培养车间供暖系统相连的余热热水锅炉10、与气化炉7相连的气-气换热器25。能量重复利用部分充分利用生活垃圾处理过程的能量，避免资源的浪费。
本发明提供一种利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，包括如下步骤：
步骤一：关于垃圾的热解气化：
1）将生活垃圾破碎、磁选预处理回收可回收物质；
2）将破碎后的生活垃圾进行烘干，将含水率降低至20%以下；
3）将生活垃圾送入气化炉中经过缺氧热解和富氧燃烧过程进行热解气化，采用的热解温度为900~1100℃，垃圾中的有机物被裂解成一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、氢气（H2）等可燃气体，剩余的残碳（主要成分是碳）在氧化层经过富氧燃烧，释放出大量二氧化碳（CO2）和热量，二氧化碳在还原层与碳反应生成一氧化碳（CO），释放的热量被有机物吸收并发生裂解；热解气化后的炉渣从炉底排出，经粉碎后作为疏水建材；
步骤二：关于可燃气体的处理：
4）将从气化炉上部排出的可燃气体和水蒸气送入二次燃烧室进行二次燃烧，二次燃烧的温度为850~900℃，可燃气体在二燃室得到充分燃烧，释放出大量二氧化碳气体，同时烟气中的二噁英气体在二燃室内被裂解成二氧化碳、水和氯化氢气体；在二次燃烧过程中，将尿素喷射到二燃室内，尿素与氮氧化物在二燃室中发生化学反应，生成氮气、二氧化碳和水；
5）将二次燃烧后产生的飞灰排出；
6）二次燃烧后产生的600~650℃高温烟气（（烟气中含有二氧化碳（CO2，体积比含量约6%）、氮气（N2）、氧气（O2含量约6%）、一氧化炭（CO，20mg/m3以下）、二氧化硫（SO2，200mg/m3左右）、氮氧化物（NOx，220mg/m3左右）等气体，还含有极少量有毒有害气体（H2S，HC1，二噁英等）。））送入余热蒸汽锅炉进行第一次换热处理，使得烟气在2秒内降低至260℃以下；高温烟气再送入余热热水锅炉进行第二次换热处理，使得烟气在2秒内降低至120℃以下；两次换热处理产生的能量外派利用；例如：将余热蒸汽锅炉所得热源用于微藻烘干；余热热水锅炉所得热源用于微藻车间、用于车间、办公楼及宿舍楼采暖等；连续排出的气流进入下一步骤；
7）去除氮氧化物和换热后的烟气进入脱酸塔，烟气在脱酸塔中，自脱酸塔底部的第二布气与排粉装置入口向上流经丝床捕获床装置进行捕获、第二雾化喷粉装置雾化喷洒、第二气粉分离装置分离气体，净化烟气流与雾化喷洒的碱粉逆向交流在丝网捕获床装置中碱粉（氢氧化钙（Ca(OH)2）或小苏打粉（NaHCO3）等）与酸性气体（例如二氧化碳、SO2、H2S、HC1等）反应，可脱除SO2、H2S、HC1、二噁英等有毒有害气体；未被捕集的余量烟气成份继续向上经脱酸塔内上部的第二气粉分离装置分离后，粉体沿脱酸塔内壁向下，气体经脱酸塔顶部的气体排出调压阀连续排出，连续排出的气流进入下一步骤；进入活性炭吸附塔3，烟气自塔底部的布气装置3A布气后向上流经活性炭捕获床装置3B进行捕获，通过活性炭将其中CO、二噁英等有毒有害吸附，未被捕集的余量烟气成份继续向上经调压阀连续排出，进入下一步骤；
8）经脱酸、吸附处理的烟气进入布袋除尘器收集粉尘、中性盐粉末、活性炭粉末等飞灰；
9）初步除尘后的烟气经引风机作用进入湿式电除尘器内再次除尘，使得烟气温度降至50℃以下，粉尘含量降至5mg/m3以下，此时的烟气已经是洁净烟气；湿电除尘器是利用冷却水喷淋将烟温降低并深度脱除粉尘，喷淋水经过污水池处理并沉淀后，循环使用；
10）洁净烟气视情况分多路处理：第一路直接连接烟囱排气出口，第二路进入二氧化碳捕捉器内将其中二氧化碳捕捉后进行排放；第三路直接接入微藻培植管（池）内，微灌菌体能吸收烟气中的绝大部分二氧化碳（CO2，吸收率达到95%以上）、二氧化硫（SO2，吸收率达80%以上）及氮氧化物（NOx，吸收率达85%以上），剩下的氮气、氧气从养植管（池）中排出，通过烟囱排放；实现了燃烧后所得气体的洁净处理，减少空气污染；
11）洁净的烟气第二路经二氧化碳捕捉器进行富集后，被捕捉的二氧化碳经罗茨风机作用进入微藻培养管（池）内；待微藻培养完成后，将其导出到微藻分离机进行固液分离，将固态物质传送至微藻烘干机进行烘干，便得到干燥的藻粉。用包装机将微藻粉进行包装，便可销售。将微藻分离机分离出来的液态物质导入到污水处理装置进行处理，再送到水软化与净水器，将软化与净化过的水再泵入到微藻培养管（池）中进行微藻培养，以实现水的循环使用。在微藻培养过程中，会消耗部分水，可用自来水补充。微藻烘干机是利用余热蒸气锅炉产生的蒸汽（1.2MP）进行烘干，将烘干装置排出的蒸汽利用蒸气冷凝器进行冷凝，将冷凝后的热水输送至蒸气锅炉进行再加热。
步骤三：关于飞灰的处理：
12）将二次燃烧产生的飞灰、布袋除尘器收集的飞灰、湿式电除尘器产生的污泥经烘干所得飞灰（颗粒表面会粘有二噁英和重金属等有害物质）混合后进行高温烧结，高温烧结的中心点温度达到1600℃以上，燃烧火焰来自于等离子体喷射枪，等离子体喷射枪的能量和气体来自于高温等离子体发生器和微波发生器，飞灰经过高温烧结后，粘在飞灰颗粒表面上的二噁英被裂解成二氧化碳（CO2）、水（H2O）及氯化氢（HC1）等气体，飞灰中的重金属被裹覆在飞灰的内核中，落入到燃烧室底部的飞灰经过冷却变成了玻璃体，将玻璃体进行粉碎，粉碎料可制作成疏水建材；
13）高温燃烧过程中的烟气与冷空气经气-气换热后，部分热气体经鼓风进入垃圾气化炉，气-气换热后的飞灰经静电除尘收集后可作为疏水建材，除尘后的烟气进入步骤10）处理；
步骤四）热量的利用
14）将余热蒸汽锅炉所得热源用于微藻烘干；余热热水锅炉所得热源用于微藻车间采暖；气-气换热所得热源用于气化炉热空气。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为被包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A) 将生活垃圾经过预处理后进行热解气化产生可燃气体和炉渣；
步骤B）将可燃气体进行二次燃烧产生飞灰和高温烟气，在二次燃烧过程中同时脱硝；
步骤C）将脱硝后的高温烟气经过换热、脱硫及脱酸、吸附二噁英、除尘处理后用于培养微藻和达标排放；
步骤D）将飞灰进行高温烧结后与炉渣一起制成疏水建材。
2.根据权利要求1所述利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，其特征在于，所述步骤A）中预处理过程如下：
将生活垃圾破碎、磁选预处理回收可回收物质；
ii）将破碎后的生活垃圾进行烘干，含水率降低至20%以下；
所述步骤A）中热解氧化层温度在900~1100℃。
3.根据权利要求1所述利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，其特征在于，
步骤B）中所述脱硝过程如下：将尿素喷入二燃室，尿素在二燃室内与氮氧化物发生化学反应，实现脱除氮氧化物的目的；
所述步骤B）中二次燃烧室的温度为850~900℃，所述高温烟气的温度为600~650℃。
4.根据权利要求1所述利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，其特征在于，步骤C）中所述脱硫及脱酸过程如下：经换热后的烟气与碱粉在脱酸塔的第二丝网捕获床装置中逆向交流发生化学反应，脱除酸性气体。
5.根据权利要求1所述利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，其特征在于，步骤C）中所述吸附过程如下：经脱酸处理过的烟气经活性炭捕获床装置强行改变气流运行轨迹和运行状态，实现利用活性炭吸附二噁英的目的。
6.根据权利要求1所述利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，其特征在于，所述步骤C）中换热过程如下：将高温烟气送入余热蒸汽锅炉进行第一次换热处理，使得烟气在2秒内降低至260℃以下；高温烟气再送入余热热水锅炉进行第二次换热处理，使得烟气在2秒内降低至120℃以下；步骤C）中所述除尘过程如下：经吸附处理的烟气先后进入布袋除尘器、湿式电除尘器收集飞灰处理，使得烟气温度降至50℃以下，粉尘含量降至5mg/m3以下。
7.根据权利要求1~6任一所述利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，其特征在于，步骤C）中所述排放的处理方式有多种：方式一：经除尘处理的烟气直接排放；方式二：将除尘处理的烟气排入二氧化碳捕捉器内，使用物理或化学方法将二氧化碳捕捉后排放；方式三：将除尘处理的烟气直接排入微藻培养管（池）内，采用光生物方式再次进行洁净处理，然后直接排放。
8.根据权利要求1~6任一所述利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，其特征在于，步骤D）中所述飞灰来源有如下方式：来源一：步骤B）二次燃烧产生的飞灰；来源二：除尘处理后所得飞灰；来源三：湿式电除尘器产生的污泥经过烘干后所得飞灰；
步骤D）所述高温烧结采用等离子体喷射枪产生燃烧火焰；
步骤D）所述高温烧结过程产生的烟气与冷空气进行气-气换热，所得冷空气进入步骤A）循环使用；所得热空气经静电除尘收集飞灰后进入步骤C）的排放处理。
9.根据权利要求1所述利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：
1）将生活垃圾破碎、磁选预处理回收可回收物质；
2）将破碎后的生活垃圾进行烘干，使得含水率低于20%；
3）将生活垃圾均匀送入气化炉中进行热解气化，采用的热解温度为900~1100℃，热解产生可燃气体和炉渣；炉渣经粉碎后作为疏水建材；
4）将可燃气体送入二次燃烧室进行二次燃烧，燃烧过程中喷入尿素，二次燃烧的温度为850~900℃；将尿素喷入二燃室，在二燃室内发生化学反应，实现脱除氮氧化物；
5）将二次燃烧后产生的飞灰排出；
6）二次燃烧后产生的600~650℃高温烟气送入余热蒸汽锅炉进行第一次换热处理，使得烟气在2秒内降低至260℃以下；高温烟气再送入余热热水锅炉进行第二次换热处理，使得烟气在2秒内降低至120℃以下；两次换热处理产生的能量外派利用；
7）去除氮氧化物的烟气进入脱酸塔，烟气与碱粉在脱酸塔的第二丝网捕获床装置中逆向交流发生化学反应，脱除酸性气体；经脱酸处理的烟气经活性炭捕获床装置强行改变气流运行轨迹和运行状态，实现被活性炭吸附脱除二噁英；进入下一步骤；
8）经脱酸处理的烟气进入布袋除尘器收集粉尘、中性盐粉末、活性炭粉末等飞灰；
9）初步除尘后的烟气经引风机作用进入湿式电除尘器内再次除尘，将烟气温度降至50℃以下，粉尘含量降至5mg/m3以下，此时的烟气已经是洁净烟气；
10）洁净烟气视情况分多路处理：第一路直接连接烟囱排气出口，第二路进入二氧化碳捕捉器内将其中二氧化碳捕捉后进行排放；第三路直接接入微藻培养管（池）内，进一步地净化烟气和大幅减少CO2的排放；
11）通过第二路的洁净烟气经二氧化碳捕捉器进行富集后，利用罗茨风机将被捕捉的二氧化碳输入到微藻培养管（池）内，微藻培养管（池）内的微藻吸收二氧化碳自然生长，经过7天左右的时间生长成熟，将成熟的微藻导出，经过脱水分离和烘干后包装，进而出厂销售；其中烘干过程使用的热量来自余热蒸汽锅炉，微藻分离过程中产生的污水经处理后可再次循环使用，用自来水补充消耗的水量；
12）将二次燃烧产生的飞灰、布袋除尘器收集的飞灰、湿式电除尘器产生的污泥经烘干所得飞灰混合后进行高温烧结，高温烧结的中心点温度达到1600℃以上，烧结火焰来自于等离子体喷射枪，等离子体喷射枪的能量和气体来自于高温等离子体发生器和微波发生器，飞灰经过高温烧结后落入到燃烧室底部的飞灰经过冷却变成了玻璃体，将玻璃体进行粉碎，粉碎料可制作成疏水建材；
13）高温烧结过程中产生的烟气与冷空气经气-气换热后，加热的空气经鼓风机进入垃圾气化炉，气-气换热降温后的烟气经静电除尘器除尘并收集后可作为疏水建材，除尘后的烟气进入步骤10）处理；
14）将余热蒸汽锅炉所得热源用于微藻烘干，余热热水锅炉所得热源用于微藻车间、办公楼与生活用房的采暖；气-气换热所得热源用做气化炉气化剂。
10.一种实现权利要求1~9任一项所述利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的系统，包括相互连通的垃圾热解部分、烟气处理部分、飞灰处理部分和能量重复利用部分；
所述垃圾热解部分包括依次连通的垃圾破碎机、垃圾磁选机、垃圾烘干设备和气化炉；
所述烟气处理部分包括依次连通的二次燃烧室、余热蒸汽锅炉、余热热水锅炉、脱酸塔、活性炭吸附塔、布袋除尘器、湿式电除尘器、气体汇集箱、烟囱；其中，二次燃烧室与尿素喷射装置连通；
所述飞灰处理部分包括依次连通的等离子体喷射枪、高温燃烧室、气-气换热器、静电除尘器、粉尘收集器；
所述湿式电除尘器的固废排出口与污泥烘干窑相连；所述二次燃烧室、脱酸塔、活性炭吸附塔、布袋除尘器的飞灰排出口和污泥烘干窑的排出口与高温燃烧室的进料口相连；
所述等离子体喷射枪与高温等离子体发生器和微波发生器相连；
所述高温燃烧室的玻璃体出口、气化炉的炉渣出口均与粉碎机相连；
所述能量重复利用部分包括余热蒸汽锅炉、与微藻培养车间供暖系统相连的余热热水锅炉、与气化炉相连的气-气换热器。
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