CN1275706C - 城市垃圾的固体燃料化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种城市垃圾的固体燃料化方法。该方法按分选、破碎、干燥、热解的步骤进行，其中热解是按温度先低温后高温的顺序分段进行的，包括低温段内的分段，高温段内的分段以及在低温和高温段跨段的分段热解。本发明可实现垃圾的资源化，减量化，无害化，做到垃圾的再生利用，可以节省大量石油，煤炭等不可再生的化石燃料，具有良好的社会和环境效益。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种城市垃圾的固体燃料化方法。
背景技术
城市垃圾中含有很多容易发酵的有机物质，不经过处理，放置则会产生臭味和污染性渗滤液，影响环境，并且垃圾的体积大，占用场地，所以，必须及时处理使其无害化，减量化和资源化。所以，经过热解处理后，可以以较小的体积，长时间的储存，以便各种场合使用。
另一方面，在我国使用煤炭的场所很多，如一般锅炉、大型厂矿的动力和热力车间或产热装置，水泥行业等，要消耗大量的煤炭等燃料。如果要在这些装置中以城市垃圾做燃料，则会由于垃圾中存在着有害物质，直接燃烧时需要增设各种净化装置。并且直接使垃圾燃烧，热值低，原有装置很难适应要求。所以，经过垃圾的热解去除氯等有害物质，并使其热能增加，使其性能接近煤炭，则可在各种现有装置中直接应用。特别是我国南方缺煤地区，经济又比较发达，产生垃圾较多，如将其进行低成本热解处理制成固体燃料代替煤炭，则既可以部分解决能源问题，又可以达到垃圾的处理目的。同时，我国北方地区冬天气温低，需要供应暖气，供暖也需要耗用大量的燃料。如能将垃圾用于冬天供暖，则可既节省煤炭等燃料，又能达到处理城市垃圾的目的。
因此，城市垃圾的燃料化是城市垃圾的无害化、减量化和资源化的有效途径，但是要使其真正的实用化则必须对垃圾进行提高热值、去除有害物质且能够长时间储存的热解处理。而热解温度直接影响处理成本，一般来说，热解温度低则处理成本也低，因此低温热解处理固体燃料化将是城市垃圾资源化的有效方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市垃圾的固体燃料化方法。
城市垃圾的固体燃料化方法，包括以下步骤：
一种城市垃圾的固体燃料化方法，包括以下步骤：
1)先对城市垃圾进行分选，分选出可燃垃圾，
2)将可燃垃圾破碎至3mm-100mm之间，
3)破碎后在100℃-200℃之间对其进行干燥，
4)然后在200℃-650℃热解；
热解是按温度先低温后高温的顺序分段进行热解，包括在低温段内的分段，高温段内的分段以及在低温段和高温段跨段的分段热解；其中
低温分段热解是在200-400℃之间的任意两个温度点进行热解；
高温分段热解是在400-650℃之间的任意两个温度点进行热解；
低温段和高温段跨段的分段热解是先在200-400℃之间的某一温度进行热解之后再在400-650℃之间的某一温度进行热解。
将垃圾分选后，降低无机物等灰分，提高热值。分选操作可采用人工分选，也可以机械分选，通过破碎便于后续操作，并提高效率。通过干燥除去水分，利于热解进行，且提高热解气体的热值，在200℃-400℃之间热解使垃圾中的PVC中所含的氯分解，成为HCl，排出系统之外，并使垃圾减量。在低温下热解，其设备及运行费用都较低，热解温度依具体情况有所不同，热解可以是分段进行。在对所产气体要求高的情况下，应在400-650℃之间，热解效果较好。
在上述城市垃圾的固体燃料化方法中，有的情况下垃圾进行预处理的过程也是可以省去干燥步骤。因为有的垃圾含水率不高，可以不经干燥直接进入热解，减少操作环节，有利于降低成本。所以对高含水率的垃圾或对热解气体的热值和组成要求不高时，可不经干燥。
对于有机成分比例不高，或有机成分总体热值较低的垃圾，可以通过添加增热剂，使其热值增加，有利于固体燃料燃烧。同时，如煤炭，焦油等热值增加剂，在受热状态下与垃圾成分相熔合，有利于垃圾形成固体颗粒。增热剂依热值，热特性及垃圾热值，其添加量可进行适当调节，一般来说，增热剂加入物料重量百分比(用wt表示，以下相同)为3-30％，依具体情况选定。增热剂可在热解之初与垃圾一同加入，也可以在热解的后段加入。但一般来说在热解前段除去垃圾中的氯，后段加入热值增加剂使其熔融。在两段热解中的后段加入增热剂避免了在热解除氯时，增热剂中的金属离子与氯反应存留于燃料中的问题，后段加入有利于脱氯。以热融化温度较高的煤做热量增加剂的情况下，热解应在较高温度下进行，如400-650℃段。经过热解制成燃料。热值增加剂可以选用煤炭或焦油等。
在上述的城市垃圾的固体燃料化方法中，还可以在破碎后加入0.3％-15％(wt)的以氧化钙为主的生石灰作为脱氯剂兼固化剂。使其颗粒化，制成燃料。生石灰中的CaO遇水分生成Ca(OH)2固化后使垃圾成颗粒，固体燃料在燃烧时产生的氯能与其中的Ca反应生成CaCl2将氯去除。
在热解过程的后段，加入0.3-8％的以氧化钙为主要成分的生石灰作为脱氯剂进行热解，制成燃料，效果更好。因在固体燃料中还可能有很少量的氯残存，因此加入少量生石灰有利于在燃烧过程中除氯。
以上各种方法中的干燥过程的温度可视含水率，操作时间的要求而变化，以上温度指物料的温度，实际操作中直接加热的条件下，热风的进口温度可大于200℃。
如果城市生活垃圾中可燃成分较多，也可根据情况不进行分选，直接进行上述步骤。
上述的城市垃圾的固体燃料化方法，其中所述热解和干燥过程所用的热源是热解过程产生的气体燃料及垃圾或气体燃料及垃圾所产生的固体燃料.还可以是采用其它热源或是将其它热源加入到上述热源的混合热源。
在固体燃料的制备过程中，作为热源在燃烧时，燃烧温度在800℃-1200℃，避免二恶英的产生。
所述的垃圾进行热解的设备是采用炼焦炉，炼铁炉，炼钢炉，烧结炉。
以上各种工艺为最基本的工艺，其操作条件也是最基本的条件参数。在实际应用中可依垃圾成分，特性，煤炭特性，资源状况，运输距离等优化组合成总体成本低，效果佳的最佳工艺和操作条件参数。
经过上述步骤处理，可实现垃圾的资源化，减量化，无害化，做到垃圾的再生利用，可以节省大量石油，煤炭等不可再生的化石燃料，具有良好的社会和环境效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细论述：
实例1：将城市生活垃圾收集到预处理场后，使用分选机械分选，分选出垃圾的可燃组分，然后将其破碎至5mm。干燥采用间接加热与热风直接加热相结合温度控制在160℃。干燥后的垃圾进入两段式热解装置，先在第一段250℃对垃圾进行热解，然后进入第二段在345℃脱氯及热解，气体进入净化装置被净化。
实例2：步骤同实施例1，所不同的是：垃圾破碎至20mm。干燥是热风200℃直接加热。干燥后的垃圾进入两段式低温热解装置，先在第一段330℃对垃圾进行热解，然后进入第二段在550℃热解。
实例3：步骤同实施例2，所不同的是：垃圾破碎至100mm。在第一段350℃对垃圾进行热解，然后进入第二段在650℃热解。
实例4：步骤同实施例2，所不同的是：垃圾破碎至3mm。对破碎后的垃圾不经干燥，直接进入两段式低温热解装置，先在第一段350℃对垃圾进行热解，然后进入第二段在550℃热解。
实例5：步骤同实施例1，所不同的是：垃圾破碎至50mm。直接进入两段式低温热解装置，先在第一段250℃左右对垃圾进行热解，然后进入第二段在350℃脱氯及热解。
实例6：步骤同实施例1，所不同的是：垃圾破碎至3mm，干燥采用热风150℃直接加热。干燥后的垃圾在250℃下热解脱氯后加入10％(wt)的煤炭作为热值增加剂在380℃下热解。
实例7：步骤同实施例2，所不同的是：垃圾破碎至20mm。对破碎后的垃圾在150℃条件下干燥，然后在350℃下热解脱氯，然后加入8％的煤炭在550℃下热解产生的燃料。
实例8：将机器分选的可燃垃圾破碎至25mm。对破碎后的垃圾在150℃的条件下干燥，干燥后在300℃热解脱氯，然后加入7％的煤炭，0.5％的生石灰，在550℃下热解，制成燃料。
Claims (6)
1.一种城市垃圾的固体燃料化方法，包括以下步骤：
1)先对城市垃圾进行分选，分选出可燃垃圾，
2)将可燃垃圾破碎至3mm-100mm之间，
3)破碎后在100℃-200℃之间对其进行干燥，
4)然后在200℃-650℃热解；
热解是按温度先低温后高温的顺序分段进行热解，包括在低温段内的分段，高温段内的分段以及在低温段和高温段跨段的分段热解；其中
低温分段热解是在200-400℃之间的任意两个温度点进行热解；
高温分段热解是在400-650℃之间的任意两个温度点进行热解；
低温段和高温段跨段的分段热解是先在200-400℃之间的某一温度进行热解之后，再在400-650℃之间的某一温度进行热解。
2.如权利要求1所述的一种城市垃圾的固体燃料化方法，其特征是所述的热解步骤中加入占垃圾物料重量百分比3％-30％的煤炭或焦油热值增加剂进行热解。
3.如权利要求1所述的一种城市垃圾的固体燃料化方法，其特征是：在固体燃料中加入占垃圾物料重量百分比0.3％-15％的以氧化钙为主要成分的生石灰作为脱氯剂兼固化剂。
4.如权利要求1所述的一种城市垃圾的固体燃料化方法，其特征是所述热解过程的后期，加入占垃圾物料重量百分比0.3％-8％的以氧化钙为主要成分的生石灰作为脱氯剂进行热解，制成燃料。
5.如权利要求1所述的一种城市垃圾的固体燃料化方法，其特征是所述热解和干燥过程所用的热源是热解过程产生的气体燃料及垃圾或气体燃料及垃圾所产生的固体燃料，燃料在燃烧过程中，燃烧温度在800℃-1200℃。
6.如权利要求1所述的一种城市垃圾的固体燃料化方法，其特征是所述的垃圾进行热解的设备是采用炼焦炉、炼铁炉、炼钢炉和烧结炉。
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