專利名稱：一種新型垃圾熱解焚燒發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種減少二次污染的圾熱解焚 燒發(fā)電方法。
背景技術(shù)：
環(huán)境與能源是決定人類生存和發(fā)展的兩大主要因素。自工業(yè)革命以來，世界工業(yè) 化程度日益提高，隨著生產(chǎn)規(guī)模的增加，能源消耗量直線上升，造成全球性的能源緊張，同 時大規(guī)模的生產(chǎn)產(chǎn)生了大量的廢棄物，以城市的情況最為嚴(yán)重。并且，世界各國的城市化建 設(shè)迅猛發(fā)展，2008年，城市人口數(shù)首次超過農(nóng)村人口數(shù)，達到近34億。城市人口密度進一步 加大，導(dǎo)致城市固體生活垃圾(以下簡稱城市垃圾)問題日趨嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年城市垃圾量6. 5億t左右，我國668座城市年人均產(chǎn)生城市垃 圾440公斤，目前我國城鎮(zhèn)城市垃圾年產(chǎn)生量超過1. 7億t，并且以每年8% -10%的速度增 長，占世界城市垃圾總產(chǎn)生量的26. 5%。以北京市為例，每天產(chǎn)生垃圾16000噸，平均每人 每天產(chǎn)生垃圾1公斤?，F(xiàn)在北京市的垃圾占用土地已有2萬多畝，按現(xiàn)在速度發(fā)展每年還 將占用500畝。中國現(xiàn)在是世界制造業(yè)中心，全國現(xiàn)有的工廠都位于城市或城市附近，估計用不 了 10年時間，一半的人口將居住城市，隨著經(jīng)濟的告訴增長，制造業(yè)不斷發(fā)展，人們的消費 水平不斷提高，工業(yè)垃圾和城市垃圾等固體廢棄物都在不斷增加。目前我國對于廢棄物的 利用效率還較低，造成“可再生資源”的流失每年達到300 400億，其中就包括了城市垃圾 的未資源化處理所造成的損失高達200億元。城市垃圾是城市人生活過程排出的廢棄物， 它包括廚余、廢紙、廢塑料、廢金屬、廢木料及沙石等，而這些物質(zhì)都可作為資源加以利用， 因此，“垃圾是放錯了位置的資源”，如何實現(xiàn)垃圾的無害化、減量化以及資源化循環(huán)利用， 不僅僅是環(huán)境保護的重要組成部分，也是資源能源化利用的重要手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種城市固體廢棄物處理的新工藝、新方法，為城市垃圾 處理提供一種新的處理方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案一種新型垃圾熱解焚燒發(fā)電方 法，包括如下步驟(1)城市生活垃圾預(yù)處理將城市生活垃圾儲存在垃圾坑中，經(jīng)破碎、篩分、壓榨 后，輸入到回轉(zhuǎn)窯中烘干脫水，將水分含量控制在25 %以內(nèi)；(2)垃圾氣化經(jīng)預(yù)處理后的城市生活垃圾通過給料機送入氣化爐內(nèi)，利用空氣 作為氣化介質(zhì)，在缺氧氛圍中，垃圾在氣化爐內(nèi)不完全燃燒，發(fā)生氣化反應(yīng)，生成可燃氣體，(3)氣化氣凈化可燃氣體經(jīng)過由文丘里和至少兩級水洗塔組成的凈化系統(tǒng)凈 化，除去燃氣中的灰、焦油后存入氣柜；(4)氣化氣燃燒發(fā)電經(jīng)過步驟(3)凈化的低熱值氣經(jīng)儲氣罐儲存，實現(xiàn)向內(nèi)燃機定向供氣發(fā)電；(5)污水處理及節(jié)能經(jīng)過上述步驟(1)和步驟(2)后的垃圾滲濾液經(jīng)格柵截留 水中較大雜質(zhì)和漂浮物后自流進入污水調(diào)節(jié)池，污水調(diào)節(jié)池出水經(jīng)泵提升至混凝沉淀氣浮 一體池，經(jīng)混凝沉淀氣浮處理后的出水進入?yún)捬跛馑峄?，水解酸化池出水用泵提升?厭氧處理階段；利用泵抽出垃圾坑內(nèi)產(chǎn)生的氣體，直接輸送到氣化爐內(nèi)，在第一級水洗塔的 水洗過程中產(chǎn)生大量的熱蒸汽經(jīng)過換熱器把熱量供給回轉(zhuǎn)窯烘干垃圾，同時內(nèi)燃機內(nèi)燃燒 后的尾氣也通入回轉(zhuǎn)窯烘干垃圾?，F(xiàn)有的垃圾焚燒技術(shù)是固態(tài)燃燒，其中必然存在燃燒死角導(dǎo)致的燃燒不充分問 題，以及由于進風(fēng)量與進料量不能時時匹配而導(dǎo)致的燃燒不充分問題，為了解決這些問題， 提高燃燒效率，本發(fā)明設(shè)計的高效固-氣轉(zhuǎn)換(垃圾氣化的步驟)，再氣相燃燒(氣化氣燃 燒發(fā)電的步驟)的方法，貫穿于發(fā)電方法的整個處理過程，有效的解決了固相燃燒中燃燒 死角等問題導(dǎo)致的燃燒不充分的問題，達到了提高燃燒效率的目的。為了使垃圾在進入氣化爐前能夠充分的脫水、混合，達到改善氣化爐運行狀況，提 高入爐垃圾的熱值，首先將垃圾儲存在垃圾坑中，延長垃圾在坑內(nèi)的停放時間(7-10天)， 同時，在垃圾進入氣化爐前通過回轉(zhuǎn)窯進行進一步的烘干；經(jīng)過步驟1后將城市生活垃圾 的水分含量控制在25%內(nèi)，再將經(jīng)過預(yù)處理的城市生活垃圾輸送到氣化爐中，本發(fā)明開發(fā) 的氣化過程利用空氣作為氣化介質(zhì)，具有分區(qū)控制運行溫度的特點，燃氣組份為N2、02、CO、 吐、014和CnHm等，熱值在4600_6300kJ/Nm3，氣化爐出口焦油含量在200-1000mg/Nm3之間。在步驟2中，垃圾經(jīng)過破碎、篩分、壓榨脫水后由皮帶輸送，經(jīng)勻速給料機送入氣 化爐內(nèi)，部分垃圾與氧氣燃燒，提供熱分解所需的熱量，大部分垃圾在缺氧條件下發(fā)生熱分 解反應(yīng)，析出揮發(fā)份和焦碳，揮發(fā)份在高溫反應(yīng)區(qū)內(nèi)停留發(fā)生二次反應(yīng)，選用文丘里除塵和 水洗除焦法來凈化燃氣，本系統(tǒng)采用兩次水洗凈化，采用大量水噴淋，使氣體快速降溫，減 少氣體在生成二惡英溫度段的停留時間，并帶走焦油，最后的燃氣達到內(nèi)燃機的要求。污水處理包括垃圾滲浙液、生產(chǎn)廢水等。滲浙液等排至污水調(diào)節(jié)池進行收集后進 入污水處理設(shè)施進行處理，相關(guān)流程如下垃圾滲濾液經(jīng)格柵截留水中較大雜質(zhì)和漂浮物后自流進入調(diào)節(jié)池；調(diào)節(jié)池出水經(jīng) 泵提升至混凝沉淀氣浮一體池，在一體池中PH值調(diào)節(jié)、去除有害微生物等處理；經(jīng)混凝沉 淀氣浮處理后的出水進入?yún)捬跛馑峄兀档臀鬯械膽腋」腆w濃度，并有效的消除毒 物對微生物的抑制作用；水解酸化池出水用泵提升至厭氧處理階段，一方面提高廢水的可 生化性，另一方面降低廢水中的COD等。節(jié)能方面一方面為了保持垃圾坑內(nèi)負(fù)壓，利用泵抽出垃圾坑內(nèi)產(chǎn)生的氣體，直接 通入氣化爐，其次在第一次水洗過程中產(chǎn)生大量的熱蒸汽經(jīng)過換熱器把熱量供給回轉(zhuǎn)窯烘 干垃圾，同時內(nèi)燃機內(nèi)燃燒后的尾氣也通入回轉(zhuǎn)窯烘干垃圾。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點⑴只產(chǎn)生清潔可燃的混合氣體 (Syngas)和無害灰渣。這兩種產(chǎn)物都具有利用價值；(2)混合氣體是含有一氧化碳、氮氣、 烷類和氫氣的混合物，可用于發(fā)電，與其他廢棄物處理技術(shù)相比，具有更高的發(fā)電效率；(3) 產(chǎn)生的灰渣可用于鋪路或建筑行業(yè)；(4) 二氧化碳是人類最大的“溫室效應(yīng)”排放氣體，它 與現(xiàn)代氣候的變化有直接的聯(lián)系。本技術(shù)生產(chǎn)地潔凈混合氣體在燃燒中生成的二氧化碳大 量消減(與垃圾直接焚燒相比)，把對環(huán)境(大氣、水、土壤)的影響降低到最??；(5)無二惡茵等有害氣體排放，無廢水、粉塵等有害物質(zhì)排放；(6)處理城市垃圾時，不需要對垃圾 進行分類；(7)不需要垃圾以外的燃料；(8)與直接型燃燒垃圾發(fā)電比不需要花費昂貴的廢 氣(主要是二惡茵)處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、鍋爐供水系統(tǒng)、發(fā)電配套系統(tǒng)等，因此設(shè)備投 入低。


圖1是本發(fā)明城市垃圾處理過程流體圖(一)；圖2是本發(fā)明城市垃圾處理過程流體圖(二)；圖3是本發(fā)明污水處理流程示意圖；附圖標(biāo)記說明1-給料機，2-氣化爐，3-文丘里，4-第一級水洗塔，5-第二級水洗 塔，6-氣柜。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細說明。實施例請參閱圖1和圖2所示，一種新型垃圾熱解焚燒發(fā)電方法，包括如下步驟(1)城市生活垃圾預(yù)處理將城市生活垃圾儲存在垃圾坑中，經(jīng)破碎、篩分、壓榨 后，輸入到回轉(zhuǎn)窯中烘干脫水，將水分含量控制在25 %以內(nèi)；(2)垃圾氣化經(jīng)預(yù)處理后的城市生活垃圾通過給料機1送入氣化爐2內(nèi)，利用空 氣作為氣化介質(zhì)，在缺氧氛圍中，垃圾在氣化爐2內(nèi)不完全燃燒，發(fā)生氣化反應(yīng)，生成可燃 氣體，(3)氣化氣凈化可燃氣體經(jīng)過由文丘3里和第一級水洗塔4和第二級水洗塔5兩 級水洗塔組成的凈化系統(tǒng)凈化，除去燃氣中的灰、焦油后存入氣柜6 ；(4)氣化氣燃燒發(fā)電經(jīng)過步驟(3)凈化的低熱值氣經(jīng)儲氣罐儲存，實現(xiàn)向內(nèi)燃機 定向供氣發(fā)電；(5)污水處理及節(jié)能請參閱圖3所示，經(jīng)過上述步驟(1)和步驟⑵后的垃圾滲 濾液經(jīng)格柵截留水中較大雜質(zhì)和漂浮物后自流進入污水調(diào)節(jié)池，污水調(diào)節(jié)池出水經(jīng)泵提升 至混凝沉淀氣浮一體池，經(jīng)混凝沉淀氣浮處理后的出水進入?yún)捬跛馑峄兀馑峄?出水用泵提升至厭氧處理階段；利用泵抽出垃圾坑內(nèi)產(chǎn)生的氣體，直接輸送到氣化爐內(nèi)，在 第一級水洗塔的水洗過程中產(chǎn)生大量的熱蒸汽經(jīng)過換熱器把熱量供給回轉(zhuǎn)窯烘干垃圾，同 時內(nèi)燃機內(nèi)燃燒后的尾氣也通入回轉(zhuǎn)窯烘干垃圾。在氣化過程中，垃圾轉(zhuǎn)化成一種可燃的混合氣體和無害的惰性灰渣(只占原廢棄 物重量的15%，減重量主要取決于垃圾中無機物含量)氣化爐內(nèi)的反應(yīng)過程大致可分為四 個區(qū)域，其反應(yīng)過程如下表所示氣化爐內(nèi)垃圾熱解氣化過程 在垃圾發(fā)電系統(tǒng)中，焦油含量應(yīng)控制在0.02-0. 5g/Nm3的范圍內(nèi)，現(xiàn)階段氣化技 術(shù)不可能將焦油控制在這個范圍。要想內(nèi)燃機能正常工作，就必須對燃氣進行凈化，目前除 焦方法主要是水洗，如果焦油含量較高，僅采用水洗不能滿足內(nèi)燃機要求的，采用高溫或加 催化劑裂解法除焦。采用高溫或加催化劑裂解法除焦的技術(shù)還不夠成熟，不但使系統(tǒng)復(fù)雜 化，而且會使系統(tǒng)成本提高。從現(xiàn)有技術(shù)的成熟性、系統(tǒng)復(fù)雜性、投資成本，以及下吸式氣化 爐對垃圾熱解氣化焦油含量低的特點上考慮，選用文丘里除塵和水洗除焦法來凈化燃氣。上列詳細說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā) 明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
一種新型垃圾熱解焚燒發(fā)電方法，其特征在于，包括如下步驟(1)城市生活垃圾預(yù)處理將城市生活垃圾儲存在垃圾坑中，經(jīng)破碎、篩分、壓榨后，輸入到回轉(zhuǎn)窯中烘干脫水，將水分含量控制在25％以內(nèi)；(2)垃圾氣化經(jīng)預(yù)處理后的城市生活垃圾通過給料機送入氣化爐內(nèi)，利用空氣作為氣化介質(zhì)，在缺氧氛圍中，垃圾在氣化爐內(nèi)不完全燃燒，發(fā)生氣化反應(yīng)，生成可燃氣體；(3)氣化氣凈化可燃氣體經(jīng)過由文丘里和至少兩級水洗塔組成的凈化系統(tǒng)凈化，除去燃氣中的灰、焦油后存入氣柜；(4)氣化氣燃燒發(fā)電經(jīng)過步驟(3)凈化的低熱值氣經(jīng)儲氣罐儲存，實現(xiàn)向內(nèi)燃機定向供氣發(fā)電；(5)污水處理及節(jié)能經(jīng)過上述步驟(1)和步驟(2)后的垃圾滲濾液經(jīng)格柵截留水中較大雜質(zhì)和漂浮物后自流進入污水調(diào)節(jié)池，污水調(diào)節(jié)池出水經(jīng)泵提升至混凝沉淀氣浮一體池，經(jīng)混凝沉淀氣浮處理后的出水進入?yún)捬跛馑峄?，水解酸化池出水用泵提升至厭氧處理階段；利用泵抽出垃圾坑內(nèi)產(chǎn)生的氣體，直接輸送到氣化爐內(nèi)，在第一級水洗塔的水洗過程中產(chǎn)生大量的熱蒸汽經(jīng)過換熱器把熱量供給回轉(zhuǎn)窯烘干垃圾，同時內(nèi)燃機內(nèi)燃燒后的尾氣也通入回轉(zhuǎn)窯烘干垃圾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型垃圾熱解焚燒發(fā)電方法，包括如下步驟(1)城市生活垃圾預(yù)處理；(2)垃圾氣化；(3)氣化氣凈化；(4)氣化氣燃燒發(fā)電；(5)污水處理及節(jié)能。只產(chǎn)生清潔可燃的混合氣體和無害灰渣；這兩種產(chǎn)物都具有利用價值；混合氣體是含有一氧化碳、氮氣、烷類和氫氣的混合物，可用于發(fā)電，與其他廢棄物處理技術(shù)相比，具有更高的發(fā)電效率；本技術(shù)生產(chǎn)地潔凈混合氣體在燃燒中生成的二氧化碳大量消減，把對環(huán)境的影響降低到最??；處理城市垃圾時，不需要對垃圾進行分類；不需要垃圾以外的燃料；與直接型燃燒垃圾發(fā)電比不需要花費昂貴的廢氣處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、鍋爐供水系統(tǒng)、發(fā)電配套系統(tǒng)等，因此設(shè)備投入低。
文檔編號B09B3/00GK101850351SQ201010174559
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者吳創(chuàng)之, 李海濱, 熊祖鴻, 袁浩然, 趙增立, 陳勇, 馬隆龍 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所