CN112625705B - 利用焦炉处置垃圾衍生燃料并产品梯级资源化利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用焦炉处置垃圾衍生燃料并产品梯级资源化利用的方法，属于固体废弃物处理技术领域。该方法将垃圾衍生燃料与煤炭按比例混合投入顶装焦炉，焦炉反应后，从炉侧推焦出干馏固体，从集气系统中收集干馏气体。重复顶装过程即可实现连续生产。按照生活垃圾衍生燃料投入比例的不同将干馏固体分级资源化，可以作为燃料、生物炭等利用，干馏气体可余热回收后作为气体燃料。本发明利用现有的焦化设备，实现了对垃圾衍生燃料从低品位能源产品到高品位能源产品的连续生产，是一种能源再生的可行性手段。

Description

利用焦炉处置垃圾衍生燃料并产品梯级资源化利用的方法

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，特别是指一种利用焦炉处置垃圾衍生燃料并产品梯级资源化利用的方法。

背景技术

能源短缺和环境压力，使得可持续发展的概念已成为全球的共识。而针对固体废物的合理处置和处理，意义十分重要。垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel(RDF))是通过对可燃性垃圾进行破碎、分选、干燥、添加药剂、压缩成型等处理而制成的燃料。在欧洲和日本，通过将垃圾制成RDF后转移到焚烧厂等处理设施来是一种回收利用能源并减少填埋量的可行的选择。在美国，关于RDF的相关标准十分完备，这使得RDF的应用也十分广泛。在我国，目前对RDF的主要应用为燃烧，但由于RDF的来源十分复杂，这种非均质的现象可能会提高RDF中水分和灰分等成分的含量，对RDF的产热能力造成不良的影响。

热解是在没有氧气的情况下通过加热降解生物质，从而产生碳、液体和气体产品的过程。生物质热解是一种合适的利用废物能源价值的手段，因为它能使废生物质转化为有价值的产品。对RDF进行热解是一种提高RDF应用能力的可行性手段。RDF经热解后，能量密度值会有一定的提高，并且产生的干馏气体也可用作气体燃料。传统垃圾炭化工艺存在处理量小，自动化程度低的问题，往往无法大规模应用。寻找合适的工艺，解决现实应用问题，将更好的提高RDF热解技术的应用能力。

焦炉作为一种高温(＞1000℃)炭化装置，是将煤炭转化为冶金焦炭的重要场所。相比其他炭化设备，焦炉拥有处理量大，炭化能力强，自动化程度高的特点，可实现大容量进出料高效对接，以达到连续生产的目的。同时，焦炉中成熟的集气设备以及后续可附加的余热回收锅炉等热回收工艺设备，使得炭化过程中的能源利用效率提高。传统的炼焦工业是重要的污染防控源头，且近些年来焦炭的产量以及需求量也成下降趋势。如果能利用现有的焦炉，发挥其处理量大，可连续工作的优点，将其作为RDF炭化的场所，制备焦炭及其他的资源化产物，并利用余热回收锅炉等后续热回收工艺设备对干馏气体进行资源化，可以充分利用焦炉实现垃圾的协同处置，具有重要的环境意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用焦炉处置垃圾衍生燃料(RefuseDerived Fuel(RDF))并产品梯级资源化利用的方法，其在焦炉中炭化RDF与煤炭混合物，并根据RDF不同添加量梯级对产物进行资源化利用的方法，根据不同配比，生产焦炭、干馏固体和干馏气体，实现利用焦炉对RDF进行协同处置和资源化利用。

该方法将RDF破碎后按比例与煤炭混合后投入焦炉，混合料受焦炉壁的加热发生热解反应，干馏气体通过集气管道排出，干馏固体经推焦排出。

其中，RDF由质量比60％～70％生活垃圾，15％～20％木屑与15％～20％煤粉混合组成，RDF水分含量≤15％。

RDF破碎至粒度≤15mm，煤炭粒度小于3mm的占70％～80％。

焦炉为顶装焦炉，炭化完成后炉侧抬起进行推焦，推焦之后可落下炉侧，继续从炉顶进料，达到连续生产的目的。

煤炭为肥煤或炼焦煤。

混合料中RDF质量比≤3％时，干馏固体能够作为中国冶金焦质量标准(GB/T1996—2003)所规定的III级冶金焦；RDF质量比例＞3％且≤35％时，干馏固体能够作为民用焦；RDF质量比例为100％时，干馏固体能够作为垃圾焚烧发电厂的高品质进料。

RDF质量比例＞35％且＜100％时，所需煤炭资源存在利用能力下降的现象，故本技术不建议采取此质量比例。

混合料中RDF质量比≤3％时，焦炉加热制度为装炉时炉墙温度为800℃，16h～18h后升温至1100±50℃，恒温后出炉；RDF质量比例＞3％且≤35％时，焦炉加热制度为装炉时炉墙温度为800℃，12h～16h后升温至1100±50℃，恒温后出炉；RDF质量比例为100％时，焦炉加热制度为装炉时炉墙温度为800℃，12h～16h后升温至1100±50℃，恒温后出炉。

干馏气体通过集气管道排出后进入余热锅炉进行能源回收，冷却后进入燃烧炉燃烧产能。余热锅炉进行热交换使产生的过热蒸汽可通过汽轮发电机来实现焦、电联产。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，可通过现有的焦炉设备进行连续进料出料，使生产过程保持一定的连续化程度以及工作效率。通过现有的焦炉设备对RDF进行了炭化，无需建立新的设备，减少了处理成本，为RDF难利用地区提供了解决途径。有效利用了RDF自身的生物质潜能，可生产出有价值的干馏固体与干馏气体，将低品位的RDF转化为高品位的能源物质。而且通过调整RDF与煤炭的比例，将干馏固体产物用于不同用途，实现了对RDF的梯度利用。可生产优质的垃圾焚烧厂原料，缩短焚烧厂预处理流程，提高焚烧效率。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种利用焦炉处置RDF并产品梯级资源化利用的方法。

该方法将RDF破碎后按比例与煤炭混合后投入焦炉，混合料受焦炉壁的加热发生热解反应，干馏气体通过集气管道排出，干馏固体经推焦排出。

下面结合具体实施例予以说明。表1中M40代表干馏固体的抗碎强度，指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力。M10代表干馏固体的耐磨强度，指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力。CRI代表焦炭的反应性，指焦炭与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的能力。CSR代表焦炭反应后强度，指反应后的焦炭再机械力和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力。

实施例1

将生活垃圾与木炭、煤粉混合成的RDF和肥煤以3:97的质量比，总计40Kg充分破碎混合装入40Kg实验顶装焦炉，装炉时炉墙温度为800℃，16h后升温至1100±50℃，恒温后出炉。出炉干馏固体共30.8Kg(含焦油等有机液体物质)，干馏气体共12.48m³。固体成分分析如表1所示，气体分析如表2所示。根据中国冶金焦质量标准(GB/T1996—2003)，III级冶金焦的各项参数规定范围为灰分≤15％，挥发分≤1.8，硫份≤1.00，M40≥72，M10≤10.5。III级冶金焦CRI与CSR不限制明确范围，II级冶金焦要求CRI≤35％.CSR≥50。出炉干馏固体符合中国冶金焦质量标准(GB/T1996—2003)所规定的III级冶金焦标准，可作为III级冶金焦，其中CRI与CSR基本满足II级冶金焦标准。干馏气体热值为16.01MJ/m³,约为常规炼焦焦炉煤气的84.2％，产气率为0.31m³/Kg，与常规焦炉煤气产气率相同，可进入余热锅炉和燃烧炉利用。

实施例2

将生活垃圾与木炭、煤粉混合成的RDF和肥煤以3:7的质量比，总计40Kg充分破碎混合装入40Kg实验顶装焦炉，装炉时炉墙温度为800℃，16h后升温至1100±50℃，恒温后出炉。出炉干馏固体共31.81Kg(含焦油等有机液体物质)，出炉干馏气体共8.18m³。固体成分分析如表1所示，气体分析如表2所示。出炉干馏固体热值约为4617Kcal/Kg，可作为优质的民用焦固体燃料。干馏气体热值为14.93MJ/m³,约为常规炼焦焦炉煤气的78.6％，产气率为0.30m³/Kg，与常规焦炉煤气产气率相同，可进入余热锅炉和燃烧炉利用。

实施例3

将40Kg100％RDF破碎后投入40Kg实验顶装焦炉，装炉时炉墙温度为800℃，16h后升温至1100±50℃，恒温后出炉。出炉干馏固体共29.64Kg(含焦油等有机液体物质)，出炉干馏气体共14m³。固体成分分析如表1所示，气体分析如表2所示。出炉干馏固体热值约为1798Kcal/Kg，可作为优质的民用焦固体燃料或垃圾焚烧厂优质原料。干馏气体热值为13.99MJ/m³,约为常规炼焦焦炉煤气的73.6％，产气率为0.35m³/Kg，与常规焦炉煤气产气率相同，可进入余热锅炉和燃烧炉利用。

表1固体成分分析

表2气体分析

项目	产气率m<sup>3</sup>/kg	热值MJ/m<sup>3</sup>
			实施例1	0.31	16.01
实施例2	0.30	14.93
			实施例3	0.35	13.99

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用焦炉处置垃圾衍生燃料并产品梯级资源化利用的方法，其特征在于：将垃圾衍生燃料破碎后按比例与煤炭混合后投入焦炉，混合料受焦炉壁的加热发生热解反应，干馏气体通过集气管道排出，干馏固体经推焦排出；

所述垃圾衍生燃料由质量比60%~70%生活垃圾，15%~20%木屑与15%~20%煤粉混合组成，垃圾衍生燃料水分含量≤15%；

所述焦炉为顶装焦炉；

所述混合料中垃圾衍生燃料质量比≤3%时，干馏固体能够作为III级冶金焦；垃圾衍生燃料质量比例＞3%且≤35%时，干馏固体能够作为民用焦；垃圾衍生燃料质量比例为100%时，干馏固体能够作为民用焦或垃圾焚烧发电厂的高品质进料；

所述混合料中垃圾衍生燃料质量比≤3%时，焦炉加热制度为装炉时炉墙温度为800℃，16h~18h后升温至1100±50℃，恒温后出炉；垃圾衍生燃料质量比例＞3%且≤35%时，焦炉加热制度为装炉时炉墙温度为800℃，12h~16h后升温至1100±50℃，恒温后出炉；垃圾衍生燃料质量比例为100%时，焦炉加热制度为装炉时炉墙温度为800℃，12h~16h后升温至1100±50℃，恒温后出炉。

2.根据权利要求1所述的利用焦炉处置垃圾衍生燃料并产品梯级资源化利用的方法，其特征在于：所述垃圾衍生燃料破碎至粒度≤15mm，煤炭粒度小于3mm的占70%~80%。

3.根据权利要求1所述的利用焦炉处置垃圾衍生燃料并产品梯级资源化利用的方法，其特征在于：所述煤炭为炼焦煤。

4.根据权利要求1所述的利用焦炉处置垃圾衍生燃料并产品梯级资源化利用的方法，其特征在于：所述垃圾衍生燃料质量比例＞35%且＜100%时，所需煤炭资源存在利用能力下降的现象，不予采用。

5.根据权利要求1所述的利用焦炉处置垃圾衍生燃料并产品梯级资源化利用的方法，其特征在于：所述干馏气体通过集气管道排出后进入余热锅炉进行能源回收，冷却后进入燃烧炉燃烧产能。