CN1973964A - 一种利用垃圾焚烧灰渣固定co2的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用垃圾焚烧灰渣固定CO2的方法，属于温室气体处理技术领域。所述方法是将温室气体CO2通入到承装着焚烧灰渣的可振荡或可翻转的容器中，与含有10％～50％水分的灰渣发生碳酸化反应；焚烧灰渣中少量的重金属和大量的石灰成分与CO2发生碳酸化作用，转化为碳酸盐态的物质，形成在自然界中可以长期稳定的化学形态，从而固定了尾气中的CO2成分。所述反应时间为2小时以上，焚烧飞灰颗粒大小为212μm以下。本发明焚烧灰渣吸收CO2的速率很快，需要的时间很短，2个小时就能完成固定过程；CO2的固定剂为焚烧灰渣，其固定CO2的同时，自身也得到无害化；本方法成本低，可实现机械化操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用焚烧灰渣吸收CO2的特性，使得大量CO2得以固定的方法，属于温室气体处理技术领域。
背景技术
目前，我国每年有大量的垃圾进行焚烧处理，产生大量的灰渣，大量的有毒物质富集在焚烧灰渣当中，必须进行无害化处理处置。
另外，垃圾焚烧厂的焚烧尾气中含有多种有害成份，造成二次空气污染。主要成份有：不完全燃烧产物、粉尘、酸性气体、重金属和二恶英，可以通过文氏洗涤器、静电吸尘器、布袋防尘器、湿式洗气、干式洗气塔等设备来进行废气处理。近来多采用干式或半干式、洗气塔或不同类型的气体净化装置，配合布袋除尘器为主体设备的工艺。目前已开发出以去除二恶英NCx，SOx，HCI等酸性气体的工艺。
但是除此之外，排放的尾气中还含有12％(体积比)左右的CO2。CO2是一种温室气体，是《京都议定书》里规定的六种温室气体之一。它阻断地面的热量向外层空间发散，致使地球表面温度升高，引起气候变暖，发生大规模的洪水、风暴或干旱；增加夏季的炎热，提高心血管病在夏季的发病和死亡率；气候变暖会促使南北两极的冰川融化，致使海平面上升，其结果是地势较低的岛屿国家和沿海城市被淹没；气候变暖会使地球上沙漠化面积继续扩大，使全球的水和食品供应趋于紧张。
联合国政府间气候变化委员会1990年第一次评估报告：过去100多年间，CO2浓度已由工业革命(1750-1800年)时的230ppmv上升到353ppmv。全球平均地面温度已经上升了0.3～0.6℃，海平面平均上升0.10～0.20m。如对排放不加以控制，温室气体浓度，到2025～2050年将增加一倍左右；全球平均温度，到2025年比1990年高1℃左右，到21世纪末，比目前高3℃左右；海平面，到2030年将升高0.20m，到21世纪末将升高0.65m。
联合国政府间气候变化委员会2001年的第三次评估报告：大气中CO2浓度已达到368ppmv；近50年的温度变化，很可能主要是人类活动排放的温室气体造成的，实现二氧化碳的有效减排刻不容缓。
作为发展中国家，我国在2012年前不承担减排义务，但长远看面临的压力会越来越大。目前我国二氧化碳排放总量已居世界第二，约占世界的13％，据预测，到2025～2030年间，排放总量很可能超过美国。数年后，一旦我国承担减排义务，必将遭遇环保风暴，面临高压。
大气中的一部分二氧化碳被海洋吸收，它在海水中分解，并作为碳酸盐结合进海洋动物的骨骼，森林、草原也是温室气体的汇。在这个领域上，科学技术在解决全球气候变暖问题上的作用与责任是不容低估的。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对现在较少注意到的CO2固定方法的问题而提出一种利用焚烧灰渣中的化学成分能结合CO2生成碳酸盐态物质的性质来使焚烧排放尾气中的CO2得以固定，同时可以稳定焚烧灰渣中重金属的技术。
本发明提出的一种利用垃圾焚烧灰渣固定CO2的方法，其特征在于：所述方法是将温室气体CO2通入到承装着焚烧灰渣的可振荡或可翻转的容器中，与含有一定水分的灰渣发生碳酸化反应；焚烧灰渣中少量的重金属和大量的石灰成分与CO2发生碳酸化作用，转化为碳酸盐态的物质，形成在自然界中可以长期稳定的化学形态，从而固定了尾气中的CO2成分。
在上述的方法中，所述灰渣中添加的水分为10％～50％。
在上述的方法中，所述反应时间为2小时以上，焚烧飞灰颗粒大小为212μm以下，焚烧底灰颗粒大小为710μm以下。
本发明的特点是：
第一，焚烧灰渣吸收CO2的速率很快，需要的时间很短，2个小时就能完成固定过程；
第二，CO2的固定剂为焚烧灰渣，其固定CO2的同时，自身也得到无害化；
第二，本发明经济、可机械化操作。
由于垃圾焚烧排放尾气中含有约10％CO2，也是大气中CO2的来源之一。在垃圾焚烧厂内，可以考虑用利用焚烧灰渣来固定焚烧尾气中的CO2，这样既可以实现焚烧飞灰的稳定化，也可以实现焚烧尾气的无害化，达到CO2减排的目的。
根据试验的结果，我们可以看到焚烧飞灰有很强的吸收CO2的能力，干燥焚烧飞灰可吸收自身重量3％的CO2。
附图说明
图1为本发明的CO2固定工艺流程图。
图2为本发明的焚烧飞灰对CO2的吸收图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
本发明具体的流程为：
将温室气体CO2通入到承装着焚烧灰渣的可振荡(或可翻转)容器中，与含有一定水分的灰渣发生碳酸化反应。焚烧灰渣中少量的重金属和大量的石灰成分与CO2发生碳酸化作用，转化为碳酸盐态的物质，形成在自然界中可以长期稳定的化学形态，从而固定了尾气中的CO2成分。
CO2与焚烧灰渣混合过程中，与碱性物质发生了如下一些化学反应：
另外，灰渣中的重金属物质等也会吸收少量CO2，生成碳酸盐物质。
在本发明中，需要有几个关键的参数选定，分别为：反应时间、灰的颗粒大小和反应方式(静态或动态)。本发明现选定的灰渣中添加10％～50％水分、反应时间为2小时以上，焚烧飞灰颗粒大小为212μm以下，焚烧底灰颗粒大小为710μm以下，采用振荡的动态反应方式。一开始气体的吸收十分迅速，接着变得缓慢直至饱和。需要综合考虑反应时间和反应程度。碳酸化反应2个小时，反应到90％需要最初的20分钟。对于飞灰和底灰来说，2.5小时后，CO2的吸收速率变得相当的慢。飞灰吸收的CO2比底灰高，主要是由于飞灰中石灰含量比较高，另外某些物理性质也起了重要的作用。飞灰颗粒更小，所以表面积比底灰大，孔隙比底灰多，也是适宜碳酸化作用的因素。由于各焚烧灰渣性质不同，灰渣的水分添加量、颗粒大小、反应时间等参数也会相应的随之变化，因此在不违背本发明的实质和所附权利要求范围的前提下，在具体实施过程中，可以对本发明中关键参数的选择做出一些适当的改变。
实施例1
采用的固定剂是上海某垃圾焚烧场用半干法收集的城市垃圾焚烧飞灰，含水率3％。将飞灰原样在1atm纯CO2气氛下，将温度保持在40℃进行热重分析。再将反应后的飞灰从40℃开始，以10℃的速度进行升温，得到的反应产物的质量变化曲线和差热线，进行物像分析。实验采用的是TA2000热重与差热分析仪。
TG分析结果见图2。干燥的焚烧飞灰可以吸收起自身重量的3％以上的CO2，焚烧飞灰有很强的吸收CO2的能力。吸收很快，速率为0.88(L/kg·min)。焚烧飞灰吸收CO2后能够稳定的储存CO2，主要是将其转化为碳酸盐态物质。
实施例2
采用的固定剂是上海某垃圾焚烧场的城市垃圾焚烧底灰，CO2分压为100％。一开始气体的吸收十分迅速，接着变得缓慢直至饱和，最后可以吸收起自身重量的1％的CO2。实施例1中的飞灰吸收的CO2比实施例2中的底灰高。主要是由于飞灰中石灰含量比较高，另外某些物理性质也起了重要的作用。飞灰颗粒更小，所以表面积比底灰大，孔隙比底灰多，也是适宜碳酸化作用的因素。
实施例3
采用的固定剂是上海某垃圾焚烧场用半干法收集的城市垃圾焚烧飞灰。将飞灰原样在1atm 50％的CO2气氛下，将温度保持在40℃进行热重分析。干燥的焚烧飞灰可以吸收起自身重量的3％以上的CO2
实施例4
采用的固定剂是上海某垃圾焚烧场用半干法收集的城市垃圾焚烧飞灰。将飞灰原样在1atm 40％的CO2气氛下，将温度保持在40℃进行热重分析。干燥的焚烧飞灰可以吸收起自身重量的3％以上的CO2。
实施例5
采用的固定剂是上海某垃圾焚烧场用半干法收集的城市垃圾焚烧飞灰。将飞灰原样在1atm 10％的CO2气氛下，将温度保持在40℃进行热重分析。干燥的焚烧飞灰可以吸收起自身重量的3％以上的CO2。
实施例6
采用的固定剂是深圳某垃圾焚烧场用半干法收集的城市垃圾焚烧飞灰。将飞灰原样在1atm 100％的CO2气氛下，将温度保持在40℃进行热重分析。干燥的焚烧飞灰可以吸收起自身重量的4％CO2。实施例6中的飞灰吸收的CO2比实施例1中的底灰高，主要是由于飞灰中石灰含量比较高。
Claims (3)
1、一种利用垃圾焚烧灰渣固定CO2的方法，其特征在于：所述方法是将温室气体CO2通入到承装着焚烧灰渣的可振荡或可翻转的容器中，与含有一定水分的灰渣发生碳酸化反应；焚烧灰渣中少量的重金属和大量的石灰成分与CO2发生碳酸化作用，转化为碳酸盐态的物质，形成在自然界中可以长期稳定的化学形态，从而固定了尾气中的CO2成分。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述灰渣中添加的水分为10％～50％。
3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应时间为2小时以上，焚烧飞灰颗粒大小为212μm以下，焚烧底灰颗粒大小为710μm以下。
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