处理废弃物的方法 |
|||||||
申请号 | CN201710019312.0 | 申请日 | 2017-01-11 | 公开(公告)号 | CN106678811A | 公开(公告)日 | 2017-05-17 |
申请人 | 北京生态岛科技有限责任公司; 北京新日月环能科技有限公司; | 发明人 | 任立明; 汤广武; 张万柏; 吕爱琪; 周海滨; 杨大鹏; 兰强; 邓丹丹; 酒香真; | ||||
摘要 | 本 发明 提供了一种处理废弃物的方法,其中所述废弃物包括含 碳 废弃物,所述方法包括:在 煤 气发生炉中处理所述含碳废弃物以产生可燃性气体,其中所述可燃性气体包括氢气、甲烷和 一 氧 化碳 ;和将所述可燃性气体用于焚烧废弃物,优选在废弃物焚烧系统中焚烧所述废弃物制气方法。利用本发明的方法产生的产物可替代煤炭和 天然气 原料,节省煤炭和天然气用量,减少非可再生资源的开采,节约生产成本,保护环境。 | ||||||
权利要求 | 1.一种处理废弃物的方法,其中所述废弃物包括含碳废弃物,所述方法包括: |
||||||
说明书全文 | 处理废弃物的方法技术领域背景技术[0002] 众所周知,煤炭、石油和天然气是非可再生的三大常规能源。多年来,相关人员一直致力于对这些非可再生的能源的替代资源的开发和利用。一直被视为垃圾的工业、生活废弃物也逐渐被重新认识,这些废弃物作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用。 [0003] 目前冶制焦炭的原料基本上为煤炭,危险废物焚烧系统所用的燃气基本上为天然气。近年来,还没有利用诸如农业废弃物、废旧衣物、废弃食品和有机固体工业废弃物以及工业碱性废弃物等废弃物代替煤炭和天然气从而用于相关工业生产中的研究和实践。 发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种处理废弃物的方法,其中所述废弃物包括含碳废弃物,所述方法包括:在煤气发生炉中处理所述含碳废弃物以产生可燃性气体,其中所述可燃性气体包括氢气、甲烷和一氧化碳中的一种或多种;和将所述可燃性气体用于焚烧所述废弃物,优选在废弃物焚烧系统中焚烧所述废弃物。采用本发明的方法,使用废弃物中的含碳废弃物制备可燃性气体作为燃料,用来处理废弃物,在整个工艺中综合利用了废弃物中的能量来源,使得资源利用最大化,进一步节省了能源,从而使得废弃物的处理更加环保和节约。 [0006] 在一个优选的实施方式中,所述含碳废弃物包含农林废弃物和工业固体废弃物,优选地,所述农林废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于20%,并且所述工业固体废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于70%。通过调整含碳废弃物的比例,更进一步提高了废物的利用率。 [0007] 在一个更优选的实施方式中,所述含碳废弃物包含工业固体废弃物,优选地,所述工业固体废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于90%。 [0008] 在一个优选的实施方式中,将所述含碳废弃物粉碎后按比例混合,优选将所述含碳废弃物粉碎至10毫米以下,以便更好地适用于煤气发生炉中。 [0009] 在一个优选的实施方式中,所述方法进一步包括:在混合所述含碳废弃物之后,将所述含碳废弃物混碾并制成成型的固块,所述固块优选为球形。使用这些固块能够更加完整地利用这些含碳废弃物,避免浪费,能够在煤气发生炉中发生更加完全的反应。 [0010] 在所述煤气发生炉中,可以使用干馏法或耗氧法产气。 [0011] 在所述煤气发生炉中,会产生包括碳渣和灰碳的固体。优选地,所述碳渣用作燃料,更优选用于所述废弃物焚烧系统中。优选地将所述碳渣用作燃料,继续在废弃物焚烧炉或焚烧窑中使用,从而进一步最大化利用含碳废弃物,节约能源。 [0012] 本发明提供了利用废弃物中的碳氢化合物制气的方法。具体地,本发明的方法涉及利用诸如餐厨垃圾、农业废弃物、有机固体工业废弃物、工业碱性废弃物以及废旧衣物、塑料、橡胶、有机油类、废弃食品等各种废弃物,经过一系列的工艺过程,制成煤炭原料替代品,可替代冶制焦炭的煤原料。煤炭原料替代品经过煤气炉发生器,产生碳渣和可燃性气体,碳渣可用作燃料,可燃性气体可用于替代危险废物焚烧系统所用的可燃气。利用本发明的方法产生的产物可替代煤炭和天然气原料,节省煤炭和天然气用量,减少非可再生资源的开采,节约生产成本,保护环境。 [0013] 根据本发明的方法可包括利用含碳废弃物在煤气发生炉中产生可燃性气体,其中所述可燃性气体包括氢气、甲烷和一氧化碳。 [0014] 在本发明的一个实施方式中,所述含碳氢化合物的废弃物可选自餐厨废弃物、废旧衣物、农林废弃物和工业固体废弃物或它们的组合。 [0015] 在本发明的一个实施方式中,所述含碳废弃物包含农林废弃物和工业固体废弃物。所述农林废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于20%,并且所述工业固体废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于70%。在另一方面,所述农林废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于30%,并且所述工业固体废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于60%。在本发明的一个实施方式中,所述含碳废弃物工业可包含固体废弃物。所述工业固体废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于90%。 附图说明 [0016] 图1为说明根据本发明的一个实施方式的处理废弃物的工艺流程图。 [0017] 图2为根据本发明一个实施方式的废气物焚烧系统的示意图。 具体实施方式[0019] 本发明的方法涉及利用诸如餐厨垃圾、农业废弃物、有机固体工业废弃物、工业碱性废弃物以及废旧衣物、塑料、橡胶、有机油类、废弃食品等各种废弃物,经过一系列的工艺过程,制成煤炭原料替代品,可替代冶制焦炭的煤原料。煤炭原料替代品经过煤气炉发生器,产生碳渣和可燃性气体,碳渣可用作燃料,可燃性气体可用于替代危险废物焚烧系统所用的可燃气。 [0020] 根据本发明的方法可包括利用含碳废弃物在煤气发生炉中产生可燃性气体,其中所述可燃性气体包括氢气、甲烷和一氧化碳。 [0021] 在本发明的一个实施方式中,所述含碳废弃物可选自餐厨废弃物、废旧衣物、农林废弃物和工业固体废弃物或它们的组合。 [0022] 图1为说明根据本发明的废物制气方法的工艺流程图。根据本发明的一个实施方式,将含碳废弃物粉碎后,按比例混合,混碾并制成成型的固块。然后,将成型的固块加入煤气发生炉中,产生可燃性气体及碳渣,可燃性气体可用于危险废物焚烧系统中。 [0023] 在一个实施方式中,根据本发明的含碳废弃物包含农林废弃物和工业固体废弃物。所述农林废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于20%,并且所述工业固体废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于70%。在另一个实施方式中,所述农林废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于30%,并且所述工业固体废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于60%。在该比例范围内,产生的焦炭质量好,燃气利用率高。而在该比例范围外,产生的β树脂(其会进行绝氧热反应粘合碳)过多,从而造成浪费。 [0024] 在一个实施方式中,根据本发明的含碳废弃物工业可包含固体废弃物。所述工业固体废弃物占所述含碳废弃物总量的比例不高于90%。在该比例范围内,产生的焦炭质量好,燃气利用率高。而在该比例范围外,产生的β树脂(进行绝氧热反应粘合,粘合碳)过多,从而造成浪费。 [0025] 在一个实施方式中,可将所述含碳的废弃物粉碎后按比例混合,优选地,可将含碳废弃物粉碎至10毫米以下,以便更好地进行混合及混碾。 [0026] 本发明的方法可进一步包括:在混合所述含碳废弃物之后,将所述含碳废弃物混碾并制成成型的固块。经过混碾的步骤,可增加粘稠性;在焦炭装炉时增加煤炭捣固强度,使煤炭强度增强,装炉量增大,产生的焦炭质量好;添加焦炭有机碳量;在炼制焦炭过程中,捣固使焦炉产气量增加。而将混碾后的材料制成的成型固块,可作为工业用焦炭添加剂,用来添加冶制焦炭原料的β树脂;该固块可进入煤气发生炉,产生的可燃性煤气可用于危险废物焚烧窑所用燃气,节约焚烧窑燃气使用量。在一个实施方式中,所述固块优选为球形,采用该形状可提高装载量。 [0027] 在所述煤气发生炉中可使用干馏法或耗氧法产气。 [0028] 其中,干馏法的反应由以下式1表示: [0029] C+H2O---CO+H2 式1 [0030] 耗氧法反应由以下式2表示: [0031] C+2H2----CH4(高温环境下) 式2 [0032] 在所述煤气发生炉中产生的气体为可燃性气体。 [0033] 所述可燃性气体可包括氢气、甲烷和一氧化碳。 [0034] 在所述煤气发生炉中产生的固体可包括碳渣和灰碳。 [0035] 下面表2显示了在煤气发生炉中干馏法和耗氧法的产物及其含量。 [0036] 表1 [0037]方法 固体 气体 干馏法 碳渣 氢气40~50%,甲烷19%,一氧化碳10%,其它 耗氧法 灰碳 氢气5%,甲烷12~13%,一氧化碳7~8%,其它 [0038] 本发明的方法可进一步包括:在所述煤气发生炉中产生气体后,将所述气体用于危险废物焚烧窑。危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。危险废物焚烧窑是处理危险废物的装置。目前危险废物焚烧窑所用燃气为天然气,采用本发明的方法产生的可燃气体可代替天然气作为危险废物焚烧窑的燃料,节约生产成本、减少天然气开采量。 [0039] 在本发明的一个实施方式中,可优选地将煤气发生炉中产生的碳渣用作燃料,例如工业燃料,有效利用及节约资源,保护环境。 [0041] 其中,回转窑10用于将原始废弃物初次焚烧处理。且回转窑10具有第一进料口11和第一出料口12。 [0042] 可选地,回转窑10为横向布置的中空圆柱体结构,并在焚烧时,回转窑10绕其轴线不断地旋转。圆柱形的内腔可以避免其内废弃物的停留。其第一进料口11的高度高于所述第一出料口12的高度,且回转窑10的轴线与水平方向形成夹角。通过使回转窑10倾斜布置,从而有利于原始废弃物在回转窑10内的前行。 [0043] 可选地,轴线与水平方向的夹角范围为5~10度,以8~10度为宜。 [0045] 进料时,按照原始废弃物的种类,进料有三种方式: [0046] 抓斗上料——对于散装固态废弃物及污泥类废弃物,由抓斗抓起送入焚烧炉的料斗内,然后由送料机构送入回转窑10内; [0047] 泵送上料——对于液态废弃物,使用压缩空气雾化的方式喷入回转窑10内; [0048] 提升机上料——对于剧毒类固态或桶装废弃物,由提升机送入焚烧炉垂直滑槽中,然后由送料机构送入回转窑10内。 [0049] 原始废弃物进入回转窑10后,燃烧温度为1000~1150℃,燃烧时间为55~60分钟,彻底焚烧形成二次废弃物。该二次废弃物主要由烟气和熔融残渣组成,并经由管道被输送至二燃室20,以进行二次焚烧处理。 [0050] 二燃室20用于将回转窑输出的二次废弃物进行二次焚烧处理。二燃室20具有第二进料口21和第二出料口22,且第二进料口21与第一出料口12通过管道连接。 [0051] 可选地,本实施例中,设置二燃室20为纵向布置的中空圆柱体结构,圆柱形的内腔可以避免其内残渣的停留。其轴线与水平方向垂直,且第二进料口21和第二出料口22均位于二燃室20的周侧。 [0052] 可选地,二燃室20的顶部还设置有排气口24,且该排气口24在二燃室20内的压力大于阈值时开启,以避免二燃室20内气压过高,起到保护二燃室20的作用。 [0053] 在二燃室20内,根据焚烧理论,烟气充分焚烧的原则是3T+1E原则,即保证足够的温度(应该为大于1100℃,本实施例中二燃室20中的燃烧温度为1100~1200℃)、足够的燃烧时间(危险废物焚烧炉:1100℃时大于2s,本实施例中二燃室20中的燃烧时间为2~3秒)、足够的扰动(二燃室20设置有助燃供风的第二进风口23,让气流形成漩流)、足够的过剩氧气。其中,在该四个条件下,回转窑10本体内少量没有完全燃烧的气体可在二燃室20内得到充分燃烧,并提高二燃室20温度。在二燃室20内的温度始终维持在1100℃~1200℃。根据设计计算,烟气在二燃室20内停留时间将大于2s,在此条件下,烟气中的二恶英和其它有害成分的99.99%以上将被分解掉。 [0054] 在二燃室20的下面放置水槽,水槽内设置有水封刮板出渣机。由于废物经高温焚烧后形成熔融的残渣从二燃室20的废物排出口25排出,在水封刮板出渣机中被水急冷后,水淬成无毒、无害的半玻璃体物质经除渣机排出。由于半玻璃体物质经水淬后形成玻璃体,将焚烧后残余的有害物质都包在玻璃体中,因此排出的残渣可以认为是无毒无害的。 [0055] 另外,二燃室20的第二出料口22还与其他设备连接,如急冷塔和余热锅炉。急冷塔的作用可以将从第二出料口22通过的烟气迅速冷却,而余热锅炉则可以利用烟气中的热量并转换为其他用途,如冬季供暖等。由于二燃室20后续的设备并非本发明实施例的改进点所在,本实施例仅关注于如何替代现有技术的天然气来实现焚烧,所以对于二燃室20后续连接的结构,本实施例便不再展开叙述。 [0056] 煤气发生炉30用于将含碳废弃物进行燃烧处理产生可燃性气体。煤气发生炉30分别与回转窑10和二燃室20连接,并将产生的可燃性气体分别输送至回转窑10和二燃室20,以供回转窑10和二燃室20内的焚烧使用。 [0057] 实施例 [0058] 实施例1 [0059] 将500kg的农林废弃物、工业固体废弃物和泔水分别用800型粉碎机粉粹至5mm,并将粉碎后的三种废弃物按2:7:1的比例混合,然后用混碾装置混碾,并制成球形的固块。然后,将球形固块加入煤气发生炉中。在煤气发生炉中通过干馏法和耗氧法进行反应,反应条件:温度1140℃,产生可燃性气体和固体。 [0060] 反应完成后,检测产生的可燃性气体和固体的种类及含量,结果显示在表2中。 [0061] 表2 [0062] [0063] 实施例2 [0064] 将500kg的工业固体废弃物和废弃食品别用800型粉碎机粉粹至5mm,并将粉碎后的两种废弃物按9:1的比例混合,然后用混碾装置混碾,并制成球形的固块。然后,将球形固块加入煤气发生炉中。在煤气发生炉中通过干馏法和耗氧法进行反应,反应条件:温度1100℃,产生可燃性气体和固体。 [0065] 反应完成后,检测产生的可燃性气体和固体的种类及含量,结果显示在表3中。 [0066] 表3 [0067] [0068] 实施例3 [0069] 将500的农林废弃物、工业固体废弃物和粪便分别用800型粉碎机粉粹至5mm,并将粉碎后的三种废弃物按3:6:1比例混合,然后用混碾装置混碾,并制成球形的固块。然后,将球形固块加入煤气发生炉中。在煤气发生炉中通过干馏法和耗氧法进行反应,反应条件:温度1165℃,产生可燃性气体和固体。 [0070] 反应完成后,检测产生的可燃性气体和固体的种类及含量,结果显示在表4中。 [0071] 表4 [0072] [0073] 实施例4 [0074] 将500kg的农林废弃物、工业固体废弃物和废旧衣物分别用800型粉碎机粉粹至5mm,并将粉碎后的三种废弃物按2:6:2的比例混合,然后用混碾装置混碾,并制成球形的固块。然后,将球形固块加入煤气发生炉中。在煤气发生炉中通过干馏法和耗氧法进行反应,反应条件:温度1050℃以上,产生可燃性气体和固体。 [0075] 反应完成后,检测产生的可燃性气体和固体的种类及含量,结果显示在表5中。 [0076] 表5 [0077] [0078] 实施例5 [0079] 将500kg的农林废弃物、工业固体废弃物和废塑料分别用800型粉碎机粉粹至5mm,并将粉碎后的两种废弃物按3:5:2的比例混合,然后用混碾装置混碾,并制成球形的固块。然后,将球形固块加入煤气发生炉中。在煤气发生炉中通过干馏法和耗氧法进行反应,反应条件:温度1170℃,产生可燃性气体和固体。 [0080] 反应完成后,检测产生的可燃性气体和固体的种类及含量,结果显示在表6中。 [0081] 表6 [0082] [0083] 本发明的废弃物焚烧系统,通过煤气发生炉30将含碳废弃物进行燃烧处理产生可燃性气体,并将该可燃性气体通入回转窑10和二燃室20,从而替代天然气来进行废弃物焚烧的处理,以达到节省天然气的使用,节约成本的目的。 [0084] 并且,本实施例利用含碳废弃物来生成可燃性气体,可以在处理工业生产中的废弃物的同时,也处理了含碳废弃物,进一步实现了废物的利用,保护环境。 |