一種城市生活垃圾無害化處理方法與流程

2023-06-02 00:25:06

本發明涉及垃圾處理，特別是一種城市生活垃圾無害化處理方法。

背景技術：

垃圾是城市管理中造成環境汙染的原因之一，而且隨著城市建設的快速發展和人們生活的多樣化，隨之而來的城市生活垃圾也越來越多，為了保證城市的環境清潔衛生，垃圾的有效處理已是環保重要解決的問題之一，目前，對垃圾的處理一是掩埋，二是進行焚燒，三室對廢物進行再處理，實現廢物利用等等，但由於種種原因，至今垃圾的有效處理並沒有真正得到徹底的解決，因此如何有效處理城市生活垃圾必須進行改進或創新。

技術實現要素：

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種城市生活垃圾無害化處理方法，可有效解決城市生活垃圾無害化處理，實現廢物再利用的問題。

本發明解決的技術方案是：包括以下步驟：

（1）、垃圾收集：將城市生活垃圾從垃圾收集點或垃圾中轉站送到垃圾焚燒廠的垃圾貯坑，封閉垃圾貯坑，並經與垃圾貯坑連通的一次風機、二次風機抽至垃圾貯坑處於負壓狀態；

（2）、熱解氣化：方法是：將垃圾貯坑內的城市生活垃圾經輸送管道泵入熱解氣化爐，首先進入熱解氣化爐的一燃室乾燥，在500℃~750℃下熱解氣化，可燃物質分解為一氧化碳、氣態烴類，一氧化碳、氣態烴類與一燃室內由一次風機從垃圾貯坑內抽取的臭氣混合形成可燃煙氣，同時經一次風機補氧後進行燃燒，然後進入熱解氣化爐的二燃室，與二燃室內由二次風機從垃圾貯坑內抽取的臭氣混合，經二次風機補氧，在950℃~1100℃下充分燃燒，燃燒後的煙氣進入餘熱鍋爐；

（3）、餘熱利用：城市生活垃圾經熱解氣化爐處理產生的煙氣通過餘熱鍋爐進行熱能利用，餘熱鍋爐產生400℃的水蒸汽，氣壓為4.0Mpa，用於汽輪機發電機組進行發電；用於發電後的蒸汽經冷凝器由循環冷卻水冷卻成液態水進入鍋爐給水裝置，由鍋爐給水裝置再進入餘熱鍋爐，進行循環使用，節約水資源；

（4）、煙氣處理：進入餘熱鍋爐回收利用後的煙氣，溫度降到 200℃進入煙氣淨化系統，經煙氣淨化系統處理淨化後進行安全排放；

（5）灰渣處理：所述的灰渣包括熱解氣化爐一燃室產生的焚燒殘渣、二燃室產生的灰渣、餘熱鍋爐產生的灰渣，二燃室產生的灰渣、餘熱鍋爐產生的灰渣直接用於制磚或鋪路；一燃室產生的結焦狀殘渣經旋轉爐排擠壓破碎成 100mm 以下塊狀物排出至一燃室爐底，經水封槽浸溼冷卻後，通過鏈刮板式出渣機排出；排出的殘渣經篩選分離後，用於制磚或鋪路；

（6）飛灰處理：飛灰主要來源於煙氣處理系統的布袋除塵器，將水泥與螯合劑混合在一起，水泥與螯合劑的重量份數比為10:3-20:1，將飛灰進行穩定化、固化後，運送至填埋場掩埋；

（7）滲濾液處理：垃圾貯坑產生的滲濾液進入滲濾液收集池，再送入與生活汙水廠相連通的汙水處理站，由汙水處理站處理後送入市政汙水排放管網。

熱解氣化爐為立式旋轉熱解氣化爐。

餘熱鍋爐用水為軟化水。

步驟（4）中煙氣淨化系統是由脫酸塔、布袋除塵器、引風機和煙囪串接在一起構成，用於餘熱鍋爐後的煙氣在脫酸塔中與噴入的氫氧化鈣和水接觸，煙氣中的氯化氫、二氧化硫有害酸性氣體與氫氧化鈣進行化學反應，生產無害的氯化鈣、硫酸鈣並沉積到集塵口；此後，煙氣通過煙道進入布袋除塵器，進行最後的除塵淨化處理，在煙道上同時設置活性炭噴射裝置，將活性炭噴入煙道中，使活性炭吸附煙氣中的重金屬和二噁英有害物質，和煙氣一同進入布袋除塵器中，使上述有害物質沉積於除塵器底部的灰鬥，然後利用輸灰裝置將其輸送至固化車間，進行螯合固化處理，最後運至填埋場進行安全填埋處置，然後通過引風機送至煙囪排放至大氣。

煙囪排放口上裝有在線煙霧排放檢測器，對排放煙霧實現在線檢測。

本發明方法獨特、科學、節能減排，有效解決城市生活垃圾的無害化處理，經濟和社會效益極大。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細說明，

由圖1給出，本發明在具體實施中包括以下步驟：

1、垃圾收集：將城市生活垃圾由收集車從垃圾收集點或垃圾中轉站送到垃圾焚燒廠，在專設垃圾物流大門處安裝動/靜態電子汽車衡，對進場垃圾進行稱量，進場的垃圾通過卸料門卸入垃圾焚燒廠的垃圾貯坑，封閉垃圾貯坑，並經與垃圾貯坑連通的一次風機、二次風機使垃圾貯坑處於負壓狀態，以減少垃圾存放時產生的臭氣外溢造成的環境汙染；

2、熱解氣化：方法是：將垃圾貯坑內的城市生活垃圾經輸送管道泵入熱解氣化爐進行焚燒，城市生活垃圾首先進入熱解氣化爐的一燃室乾燥，在500℃~750℃下熱解氣化，部分可燃物質分解為一氧化碳、氣態烴類，同時垃圾貯坑產生的臭氣經與密封垃圾貯坑相連通的一次風機抽入一燃室，一氧化碳、氣態烴類和臭氣與一燃室煙氣混合形成可燃煙氣進行燃燒後進入熱解氣化爐的二燃室，熱解氣化後的殘留物液態焦油、碳素以及垃圾本身含有的無機灰土和惰性物質在一燃室內繼續進行燃燒，燃燒溫度為 1050℃，燃盡後的結焦狀殘渣受到一燃室底部的一次供風冷卻，再經一燃室爐排的機械擠壓、破碎成 100mm 以下的塊狀物排出至一燃室爐底的水封槽內，通過溼式出渣口排出、分選；用作制磚、路基或填埋，實現綜合利用；

一燃室產生的可燃煙氣進入二燃室，經與密封垃圾貯坑相連通的二次風機補氧，同時，將垃圾貯坑的臭氣抽入熱解氣化爐二燃室進行燃燒處理消除垃圾貯坑的臭氣，在富氧情況下於 950℃~1100℃下充分燃燒，燃燒後的高溫煙氣進入餘熱鍋爐；

熱解氣化爐為立式旋轉熱解氣化爐；

3、餘熱利用：垃圾經熱解氣化爐處理產生的高溫煙氣蘊含豐富的熱能，可通過餘熱鍋爐進行熱能回收，餘熱鍋爐產生400℃的高溫水蒸汽氣壓為4.0Mpa，通過汽輪機發電機組進行發電，所得電能供廠區使用或電能上網，通過高溫煙氣的餘熱利用，實現垃圾的回收利用；

汽輪發電機組發電後的蒸汽經冷凝器由循環冷卻水冷卻後呈液態水進入鍋爐給水裝置（如水池或水箱），然後由鍋爐給水裝置再進入餘熱鍋爐，實現水的循環利用，節約能源。餘熱鍋爐用水最好為軟化水，也可使用自來水。

4、煙氣處理：進入餘熱鍋爐回收利用後的煙氣，溫度降到200℃進入煙氣淨化系統，使煙氣達到《生活垃圾焚燒汙染控制標準》（GB18485-2014）後進行安全排放，並對煙氣排放進行在線監測；用於餘熱鍋爐後的煙氣在脫酸塔中與噴入的氫氧化鈣和水接觸，煙氣中的氯化氫、二氧化硫有害酸性氣體與氫氧化鈣進行化學反應，生產無害的氯化鈣、硫酸鈣並沉積到集塵口；尾氣中的酸性氣體和部分有害氣體的含量達到《生活垃圾焚燒汙染控制標準》（GB18485-2014）；此後，煙氣通過煙道進入布袋除塵器，進行最後的除塵淨化處理，在煙道上同時設置活性炭噴射裝置，將活性炭噴入煙道中，使活性炭充分吸附煙氣中的重金屬和二噁英等有害物質，和煙氣一同進入布袋除塵器中，使上述有害物質沉積於除塵器底部的灰鬥，然後利用輸灰裝置將其輸送至固化車間，進行螯合固化處理，最後運至政府指定的填埋場進行安全填埋處置，煙氣經上述處理過程後達到排放標準，通過引風機送至煙囪排放至大氣；

5、灰渣處理：所述的灰渣包括熱解氣化爐一燃室產生的焚燒殘渣、二燃室產生的灰渣、餘熱鍋爐產生的灰渣，二燃室產生的灰渣、餘熱鍋爐產生的灰渣產無需進行破碎處理直接用於制磚或鋪路，實現綜合利用；一燃室產生的結焦狀殘渣經旋轉爐排擠壓破碎成 100mm 以下塊狀物排出至一燃室爐底，經水封槽浸溼冷卻後，通過鏈刮板式出渣機排出；排出的殘渣經篩選分離後，用於制磚或鋪路實現綜合利用；（或直接進行填埋處理；如遇特殊原因，如季節、天氣等暫時不能綜合利用時，可以先運到應急備用灰渣場進行臨時貯存）

6、飛灰處理：飛灰主要來源於煙氣處理系統的布袋除塵器，將水泥與螯合劑混合在一起，水泥與螯合劑的重量份數比為10:3-20：1，將飛灰進行穩定化、固化處理後達到國家危險廢物控制標準，最後運送至安全填埋場填埋處置；

7、滲濾液處理：垃圾貯坑產生的滲濾液進入滲濾液收集池，再送入與生活汙水廠相連通的汙水處理站，由汙水處理站處理後送入市政汙水排放管網；

8、在線監測：在煙氣處理系統的煙囪排放口上裝在線煙霧排放檢測器，對排放煙霧實現在線檢測；使煙氣排放達到國家規定標準，最終實現城市生活垃圾無害化的處理。所述的國家規定標準包括：

（1）《固定汙染源排氣中顆粒物測定與氣態汙染物採樣方法》（GB/T16157-1996）

（2）《汙染源在線自動監控（監測）系統傳輸標準》（HJ/T212-2005）

（3）《固定汙染源煙氣排放連續監測技術規範》（HJ/T75-2007）

本項目配置的 CEMS 系統用於檢測煙氣中的 NOx、CO、CO2、O2、SO2、煙塵、溫度、HCl 濃度。監測系統包括各個檢測子系統和檢測單元，包括煙氣參數、分析儀器，煙囪探頭，採樣管、CEMS 櫃、樣氣處理設備、PC、數據匯報軟體。系統將 CEMS櫃、PLC 系統、安裝有 DAS2000 電腦有機連接成為一體，選用乙太網將檢測的數據傳輸至環保監測終端。

本發明安裝使用時，垃圾熱解氣化發電廠電力接入系統方案，結合工程實際的具體特點，嚴格按照技術規定和標準，準確地掌握原始資料，確保設計方案的可靠性、靈活性和經濟性，可委託當地電力部門做電廠接入系統設計。接入系統設專用計量櫃對電量進行計量。計量系統可採用電子式多功能電能表，確保電能量數據的準確性，可靠性和可核對性。

垃圾熱解氣化發電廠自動化控制系統通過控制方式、控制室布置、控制系統的功能及配置、主輔機可控性等多方面綜合體現。本項目熱解氣化爐、餘熱鍋爐共用一個集中控制室。鍋爐、除氧給水系統等共用一套DCS系統。通過這套系統的分散控制系統，實現各設備功能控制。其自動化水平達到運行人員在集中控制室內能夠完成機組正常運行的全部監控功能，並在少量現場人員的配合下，實現機組的啟停操作和事故狀態下的處理。通過上述功能，垃圾熱解氣化處理基本達到較高的自動化水平，能在少量就地操作和巡迴檢查配合下，在中央控制室由分散控制系統實現對垃圾熱解氣化線、垃圾熱能利用及輔助系統的集中監視、分散控制。並在垃圾熱解氣化的自動化控制系統中，設置獨立於分散控制系統的緊急停車系統，確保各類工藝的安全運行。

本項目工業電視監視點主要有：地磅、垃圾庫、垃圾受料鬥、鍋爐汽包水位、發電機房、煙囪頂部（煙氣黑度）等。工業電視系統顯示屏放置在機、爐、電集控室，垃圾庫及垃圾料鬥攝像頭設置一個顯示屏在垃圾操作間內。

本發明與現有技術相比，具有以下突出的有益技術效果：

1、本發明的立式旋轉熱解氣化爐（一燃室）內熱解氣化過程在缺氧條件下進行，減少了二噁英前驅體的生成；二燃室內的溫度高達1100℃，且煙氣停留時間超過 2s，可迅速分解二噁英類物質，從而減少垃圾焚燒後所排放的飛灰內的重金屬、二噁英等有害物質含量，大大減輕了焚燒對環境造成的二次汙染；

2、本發明的立式旋轉熱解氣化爐（一燃室）溫度場分布，不需要添加輔助燃料，有利於垃圾的熱解氣化，而且使熱效率更高，熱灼減率更低；

3、本發明的立式旋轉熱解氣化爐，利用熱解爐的爐體與爐篦的相對轉動克服立式爐進料均勻性和連續排渣兩大技術難題，保持了運行工況的相對穩定，使進、出料可控；

4、由於熱解氣化室（二燃室）燃燒的是氣體，過量空氣係數較小，所產生的飛灰量僅為 1%，尤其是煙氣中 SOx、NOx、HCl、氣量比直接焚燒法少，飛灰量僅為 1%，尤其是煙氣中 SOx、NOx、HCl、HF 以及重金屬等汙染物的含量較少，有利於煙氣的淨化，降低了二次汙染的排放及治理成本；

5、本發明經實地實驗和應用，符合《生活垃圾焚燒汙染控制標準》（GB18485-2014）及《危險廢物焚燒控制標準》（GB18484-2001）要求，真正實現垃圾的無害化、減量化和資源化處理；旋轉熱解氣化爐的設計科學合理，結構簡單緊湊，重量輕，易布置，建設周期短。 焚燒爐佔地少，投資低。

6、本發明立式旋轉熱解氣化爐的爐排工作在低溫區域，避免了高溫對爐排的熱影響，降低了設備的製造本，提高了設備運轉的可靠性，延長了設備的使用周期，且焚燒爐啟爐、停爐操作 便捷，維護方便，易實現自動化控制，運行能耗和成本低；

7、本發明適用性強，應用範圍廣。既能處理熱值高的垃圾，也能處理熱值低的垃圾，既能適合於城鎮生活垃圾的焚燒處理，也能適用於醫療垃圾等固體廢棄物的焚燒處理。

8、本發明方法焚燒殘渣熱灼減率和浸出毒性低於國家標準，是一種安全、經濟的垃圾無害處理技術，經濟和社會效益巨大。