CN112620299A - 一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于垃圾处理的技术领域，具体涉及一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺。所述处理工艺包括如下步骤：1)垃圾预处理：包括除去渗滤液、对垃圾的分拣筛选、破碎以及加热；2)微波等离子体处理：经过预处理后的垃圾由上进入密闭的真空无氧环境中，环境温度被加热至1300～2000℃；等离子体进入同样的真空无氧环境中，进行气化裂解处理垃圾，将产生的气体进行抽取、净化和回收，得到的渣体进行回收处理，即完成对生活垃圾的处理。能够实现对垃圾处理的高效和环保，本工艺中的等离子体对垃圾有机物实现彻底裂解，实现无烟气排放、无二噁英产生、无飞灰产生，获得绿色电能、资源节约等的环保性能。

Description

一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺
技术领域
本发明属于垃圾处理的技术领域，具体涉及一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺。
背景技术
城市生活垃圾的处理已成为大城市如今亟需解决的一大难题，我国城市的生活垃圾的无害化处理主要采用填埋、堆肥、焚烧以及资源化综合处理法，其中，焚烧工艺产生的烟气以及飞灰的毒性巨大，剩余的废渣含有放射性物质，不仅造成环境的污染还增加后期的处理成本，而未经过预处理的填埋以及堆肥工艺长期以来，也会造成环境的污染，随着社会发展对环境的要求，环保意识有所提高，能够实现对生活垃圾的处理能够通过更加环保、更加低成本的技术亟不可待。
等离子体通常被称为第四类物质状态，是一种电离的气体，例如太阳和闪点就是大自然中常见的等离子，是一种极活泼的反应性物种，其反应条件难以控制，但是其对于消解污染物的成效非常可观。常见的对垃圾进行气化处理的包括氧气气化处理、水蒸气气化处理、空气气化处理等，但是会存在气化效率较低，并且气化技术水平较为不稳定，实际应用情况较少，还可能产生二噁英等有害气体，气化处理的垃圾处理量较低等问题。针对以上问题，本发明旨在形成一种能够有效利用等离子体进行垃圾处理的工艺。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺，实现对生活垃圾的高效、环保处理，实现垃圾处理的无害化。
本发明的技术内容如下：
本发明提供了一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺，所述处理工艺包括如下步骤：
1)垃圾预处理：包括除去渗滤液、对垃圾的分拣筛选、破碎以及加热；
2)微波等离子体处理：经过预处理后的垃圾由上进入密闭的真空无氧环境中，环境温度被加热至1300～2000℃；
等离子体进入同样的真空无氧环境中，进行气化裂解处理垃圾，将产生的气体进行抽取、净化和回收，得到的渣体进行回收处理，即完成对生活垃圾的处理。
步骤1)所述去除渗滤液为过滤除去垃圾中的液体，并将渗滤液进行回收处理；
所述分拣筛选为除去铁器、玻璃、轻金属以及石块等物质；
将分拣筛选剩下的垃圾进行破碎，根据需要处理成所需体积的碎块，破碎后的垃圾进行加热，有助于后续微波等离子体处理的快速裂解；
所述加热环境采用中温(150～200℃)低压(50～80kPa)以及螺旋搅拌，在较为安全温和的条件下使得垃圾受热均匀，加热的同时烘干垃圾中的水分；
步骤2)所述的密闭环境中由上至下分为三个不同温度阶梯的空间，顶层空间温度范围为1300～1500℃，第二层空间温度范围为1500～1800℃，底层空间温度为1800～2000℃；
无氧环境中，垃圾处理过程中不产生任何化学反应，不会产生二噁英等有害气体；真空环境中，烟气灰尘不易悬浮，各种元素的纯度较高，因此产生的烟气灰量较少，本工艺所采用的真空无氧环境垃圾处理的环保化；
步骤2)所述离子体为微波产生，微波的工作频率为2.4～3.0，能够形成具有更高能量的等离子体，气化之后气体具有更高的活化程度，有助于对垃圾的彻底裂解，实现更高的垃圾减量化程度。
本发明所提供的利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺所产生的气体可用于发电。
本发明所提供的利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺形成的渣体可用于作为砖体材料或者活性炭。
本发明的有益效果如下：
本发明的一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺，通过对生活垃圾的预处理以及等离子气化的处理，能够实现对垃圾处理的高效和环保，本工艺中的等离子体对垃圾有机物实现彻底裂解，垃圾的处理率可高达95％，剩余5％为纯碳元素物质，且处理完的垃圾渣体可用于回收利用，制备砖体材料或者活性材料等等；
并且不产生有害气体，产生可燃烧的合成气体，包括氢气、甲烷和一氧化碳等气体，合成气体进行净化后然后发电，其发电率是焚烧垃圾发电率的2～3倍，本工艺可以实现垃圾处理的无烟气排放、无二噁英产生、无飞灰产生，以及获得绿色电能、资源节约等的环保性能，这对于城市社会的垃圾处理带来技术贡献、环境效应和经济效应。
附图说明
图1为本工艺的垃圾处理流程示意图。
具体实施方式
以下通过具体的实施案例以及附图说明对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
实施例
一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺：
1)垃圾预处理：选取50吨生活垃圾，首先处理垃圾中的渗滤液，
渗滤液中的成分较为复杂，可能对后续设备产生损害，以及在后续处理过程中产生危害，需要进行排出、并处理之后回收；
对排放渗滤液的垃圾进行分拣筛选，通过抓斗对垃圾进行翻抓，抓入破袋机，经过破袋工序之后进入滚筒筛选，除去铁器、玻璃、轻金属、石块等大块固废物，除去率应达到95％或以上；
之后将垃圾进行破碎，可根据需要完成破碎次数和大小要求，本次第一次粉碎得到10～15cm大小的块状，第二次粉碎得到1～2cm的小块颗粒；
破碎之后的垃圾进行余热加温，加热温度为150～200℃，低压环境为50～80kPa，并进行螺旋搅拌，在较为安全温和的条件下使得垃圾受热均匀，加热的同时烘干垃圾中的水分，有助于垃圾的快速裂解；
2)微波等离子体处理：经过预处理后的垃圾由上进入密闭的真空无氧环境中，环境温度被加热至1300～2000℃；
密闭环境中由上至下分为三个不同温度阶梯的空间，顶层空间温度范围为1300～1500℃，第二层空间温度范围为1500～1800℃，底层空间温度为1800～2000℃；
通过微波离子体产生设备产生离子体，微波的工作频率设置为2.4～3.0；
此时垃圾在真空无氧环境中进行等离子体气化裂解处理，垃圾中的有机物等被彻底裂解后，于此环境外可抽取产生的可燃性合成气体，进行净化和回收，可用于发电产生绿色电能，通过本次工艺处理，所获取的电能转机容量在1～1.2MW，而采用焚烧法获取的电能转机容量仅为0.6～0.75MW。
大约有95％的垃圾被处理，剩余大约5％的纯碳物质，可用于做砖体材料(如环保透水砖)，也可用于制作活性炭。
对比例1
选取同样的50吨垃圾，步骤2)采用蒸汽气化处理垃圾，其它步骤相同。
对比例2
选取同样的50吨垃圾，步骤2)采用通过气化空气的双床气化处理垃圾，其它步骤相同。
对比例3
选取同样的50吨垃圾，步骤2)采用氧气气化处理垃圾，其它步骤相同。
将实施例以及对比例的垃圾处理过程中气化效率、所产生的气体成分进行数据检测和收集，记录如下表所示：
表1气化工艺数据对比
实施例 对比例1 对比例2 对比例3
气化效率(％) 约95％ 约55％ 约65％ 约80％
H<sub>2</sub>(％) 63 20 18 25
CO(％) 33 27 44 30
CO(％) 0.05 24 15 26
CH<sub>4</sub>(％) 0.06 20 16 13
C<sub>n</sub>H<sub>m</sub>(％) 可忽略 8 5.5 4
N<sub>2</sub>(％) 可忽略 1 1 2
O<sub>2</sub>(％) 可忽略 0.4 0.5 0.5
由表1可见，通过本发明的工艺，可实现对垃圾较为彻底的气化裂解，所产生的可燃性合成气体可用于回收利用，并且不产生二噁英等有害物质，也不产生其它较为难处理的气体。
综上可见，本发明的利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺，能够带来相应的环保效益和经济价值。

Claims (7)

1.一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺，其特征在于，所述处理工艺包括如下步骤：
1)垃圾预处理：包括除去渗滤液、对垃圾的分拣筛选、破碎以及加热；
2)微波等离子体处理：经过预处理后的垃圾由上进入密闭的真空无氧环境中，环境温度被加热至1300～2000℃；
等离子体进入同样的真空无氧环境中，进行气化裂解处理垃圾，将产生的气体进行抽取、净化和回收，得到的渣体进行回收处理，即完成对生活垃圾的处理。
2.由权利要求1所述的利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺，其特征在于，步骤1)所述除去渗滤液为过滤除去垃圾中的液体，并将渗滤液进行回收处理；
所述分拣筛选为除去铁器、玻璃、轻金属以及石块等物质；
将分拣筛选剩下的垃圾进行破碎。
3.由权利要求1所述的利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺，其特征在于，所述加热环境采用中温低压以及螺旋搅拌，中温条件为150～200℃，低压条件为50～80kPa。
4.由权利要求1所述的利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺，其特征在于，步骤2)所述的密闭环境中由上至下分为三个不同温度阶梯的空间，顶层空间温度范围为1300～1500℃，第二层空间温度范围为1500～1800℃，底层空间温度为1800～2000℃。
5.由权利要求1所述的利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺，其特征在于，步骤2)所述离子体为微波产生，微波的工作频率为2.4～3.0。
6.权利要求1所述的利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺所产生的气体可用于发电。
7.权利要求1所述的利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺形成的渣体可用于作为砖体材料或者活性炭。
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