一種生活垃圾製造陶粒的資源化循環利用生產工藝的製作方法
2023-05-14 23:14:56 1
本發明涉及一種陶粒的生產工藝，特別涉及一種生活垃圾製造陶粒的資源化循環利用生產工藝。
背景技術：
專利號為200610013336.7的中國專利，公開了一種利用垃圾焚燒飛灰為原料的陶粒及其製備方法，其明顯弊端在於：一是雖然申請文件對陶粒的配方進行了詳細公開，但陶粒的製備方法卻只有「經造粒、高溫煅燒製成陶粒」和「高溫煅燒的燒結溫度為1000℃～1400℃」兩句話，不知是有意不公開，還是技術不成熟，或是尚停留於理論階段。僅僅根據「經造粒、高溫煅燒製成陶粒」和「高溫煅燒的燒結溫度為1000℃～1400℃」兩句話，該技術領域的技術人員是難以實現其專利技術方案的，也就是說是難以將飛灰中的重金屬熔融固化在陶粒中，將二噁英進行高溫熱解，實現無害化、資源化處理，從而生產出陶粒來。二是其陶粒配方組分中飛灰佔20％～80％，其餘為粘土，而粘土是一種不可再生的自然資源，大量採掘會破壞土地土壤條件，破壞環境，造成嚴重的水土流失。因此採掘粘土目前已受到國家限制。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種成熟可行、科學嚴謹、節能環保的生活垃圾製造陶粒的資源化循環利用生產工藝。
本發明所採取的技術方案是，這種生活垃圾製造陶粒的資源化循環利用工藝，包括以下步驟：(1)生活垃圾由專用運輸車輛運入處理廠區，經過地磅稱重後卸入密封的垃圾儲存發酵池內，發酵池的四周為40-50cm厚的鋼筋混凝土維護牆，發酵池的底部成梯型，發酵池底部安裝有垃圾發酵產生的垃圾滲瀝液過濾裝置，過濾後的垃圾滲瀝液經收集池收集後送入汙水處理裝置，採用混凝沉澱+uasb+mbr+nf處理工藝進行汙水處理，將處理後達到排放標準的中水排入中水回用系統中用作陶粒的攪拌、制粒的用水，而經處理後產生的汙泥，經濃縮脫水後送入熱解氣化爐的進料系統中由給料機均勻的送入熱解氣化焚燒爐內進行熱解氣化；而垃圾發酵產生的可燃氣體沼氣由安裝在發酵池頂部的引風機將其和空氣送入熱解氣化焚燒爐燃燒室用於垃圾的助燃；
(2)經發酵後的垃圾由電動抓斗抓起放置在熱解氣化焚燒爐頂端的給料機的受料鬥內，由餵料器均勻連續地將垃圾投入熱解氣焚燒爐，垃圾進入熱解氣化爐後，通過乾燥、500℃～850℃高溫熱解氣化，部分可燃物質分解為一氧化碳、氣態烴類，具體步驟如下：
第一步，垃圾中的樹葉、木質物、蔬菜葉、塑料橡膠包裝物、廢紙、布有機可燃物，從爐頂部加入熱解氣化爐中，在下降的過程中與溫度在80-120℃的熱解燃氣接觸，在1-2小時內不斷脫去附著水，水變成蒸汽和熱解燃氣一起排出爐外，垃圾逐步變乾燥；
第二步，乾燥後的垃圾可燃物，在部分反應層上升過來的溫度高達200-450℃的灼熱燃氣的烘烤下，發生乾餾反應，生成烷類、一氧化碳、焦油可燃氣體和水蒸氣，塑料橡膠中的氯元素生成氯化氫氣體，硫元素生成硫化氫氣體，上述所有氣體一起從爐體上部排出；
第三步，經過乾餾後的垃圾，主要殘留物是焦炭和少數粘土不可燃物，在1100-1200℃高溫下，通過水蒸氣的作用，發生氧化還原反應產生一氧化碳、氫可燃氣體，從爐體中部排出，主要反應如下：
c+o2＝co2+408840kj/kmol
c+1/2o2＝co+123217kj/kmol
co2+c＝co-162405kj/kmol
c+h2o＝co+h2-118821kj/kmol
c+2h2o＝co2+2h2-75237kj/kmol
第四步，垃圾可燃物氣化完成，變為含少量固定碳的無機熔渣，燃盡後的結焦狀殘渣受到燃燒室底部的一次供風冷卻，再經燃燒室爐排下的機械除渣機排出至燃燒室爐的水封槽內，最後通過溼式出渣系統的輸送機將焦渣作為生產陶粒的原料輸送至陶粒生產線到焦渣儲存倉內；
採用熱解氣化工藝時，可熱解氣化垃圾由上料系統液壓推進送料，進入熱解氣化爐；在高溫、空氣、水蒸氣的共同作用下，經過熱解反應產生可燃氣體；再經過除塵、電捕焦油、冷卻降溫、淨化、脫氯、脫硫、加壓、乾燥、儲存工藝，可得到熱值為5500-6500kj/nm3、壓力為11000～25000pa的純淨商品燃氣，而所得的商品燃氣由管道連接至陶粒生產線的迴轉窯上給燒結陶粒提供氣源；
(3)生活垃圾熱解氣化產生的可燃氣體經由電捕油裝置過濾出煙氣中的焦油則由管道輸回至熱解氣化焚燒爐內進行焚燒如此循環；經除塵、淨化、脫氯、脫硫、乾燥產生的佔垃圾總量1.5-3％的飛灰，由輸送機將其作為生產陶粒的原料送至陶粒生產線的飛灰儲存倉內；
(4)燒結陶粒的原料配方：20％的粘土或頁巖、35％的生活垃圾焚燒飛灰、45％生活垃圾焚燒的焦渣，所述粘土採用的是建築廢棄物在處理過程中經篩分出來的粘土；
(5)將粘土或頁巖、焦渣按照配方比例由輸送機從各儲存倉輸送至陶粒生產線的破碎機內進行破碎研磨，製成粒徑為2毫米以下的細骨料；按原料配方比例將細骨料送入陶粒生產線中的攪拌機內，再按原料配方比例將飛灰送入攪拌機內，注入中水回用系統中的中水進行攪拌，攪拌均勻後再由輸送機將其送入陳化倉內進行4-5小時的陳化，經陳化後的原料由輸送機送至陶粒生產線的造粒機的暫存倉中，由暫存倉的給料機給造粒機均勻給料的同時噴入中水回用系統中的中水進行制粒；
(6)將造好的陶粒生料球，由輸送機送入陶粒生產線的迴轉窯內，迴轉窯接入生活垃圾熱解氣化收集的可燃氣體進行燃燒，對陶粒生料球進行預熱、烘乾、煅燒；陶粒生料球在迴轉窯內，先將陶粒生料球以恆定速率從室溫增溫至190～200℃，在190～200℃保持55～60min，然後以2～3℃/min的速率分別加熱至最高溫度1000～1200℃，在最高溫度時保持55～60min，使陶粒生料球中飛灰、焦渣中的二噁英、重金屬在高溫煅燒中分解生成無害的鹽類物質固化在陶粒中，然後再以2～3℃/min的速率降溫至480～500℃，將降溫產生的熱氣由引風機送至迴轉窯生料球的預熱和烘乾部位用於生料球的預熱和烘乾以達到餘熱回用的效果，部分需排放的煙氣經煙氣處理系統脫硫、除塵等處理後達標排放；燒成的陶粒經風冷至30～40℃時逐步排出爐外進行自然冷卻至常溫再進行篩分分級出廠。
由於採取了上述技術方案，故本發明具有以下優點：一是工藝步驟詳盡明晰，技術參數經反覆實驗、研究確定，科學準確，充分公開，可確保技術方案的完全實現。二是本發明使用的粘土是用建築廢棄物在處理過程中經篩分出來的0-5mm的細粉料來替代天然粘土。三是本發明是將生活垃圾焚燒飛灰、焦渣及經處理後的滲濾液中水和建築垃圾處理過程中產生的廢棄粘土細粉料為生產原料製成陶粒生料球，再利用生活垃圾熱解氣化產生的可燃氣體為燃燒介質替代燃煤及天然氣對陶粒生料球進行乾燥煅燒製成陶粒輕集料產品。與《利用垃圾焚燒飛灰為原料的陶粒及製備方法》的發明有本質的區別。四是本發明工藝是為了將生活垃圾熱解氣化產生的飛灰、焦渣、滲濾液及可燃氣體充分利用將陶粒生產工藝與生活垃圾熱解氣化工藝融為一體以達到垃圾的「吃幹榨淨」，同時又減少了焚燒產生的廢棄物由於運輸產生的高額費用杜絕了運輸產生的二次汙染。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1，這種生活垃圾製造陶粒的資源化循環利用工藝，包括以下步驟：(1)生活垃圾由專用運輸車輛運入處理廠區，經過地磅稱重後卸入密封的垃圾儲存發酵池內，發酵池的四周為40-50cm厚的鋼筋混凝土維護牆，發酵池的底部成梯型，發酵池底部安裝有垃圾發酵產生的垃圾滲瀝液過濾裝置，過濾後的垃圾滲瀝液經收集池收集後送入汙水處理裝置，採用混凝沉澱+uasb+mbr+nf處理工藝進行汙水處理，將處理後達到排放標準的中水排入中水回用系統中用作陶粒的攪拌、制粒的用水，而經處理後產生的汙泥，經濃縮脫水後送入熱解氣化爐的進料系統中由給料機均勻的送入熱解氣化焚燒爐內進行熱解氣化；而垃圾發酵產生的可燃氣體沼氣由安裝在發酵池頂部的引風機將其和空氣送入熱解氣化焚燒爐燃燒室用於垃圾的助燃；
(2)經發酵後的垃圾由電動抓斗抓起放置在熱解氣化焚燒爐頂端的給料機的受料鬥內，由餵料器均勻連續地將垃圾投入熱解氣焚燒爐，垃圾進入熱解氣化爐後，通過乾燥、500℃～850℃高溫熱解氣化，部分可燃物質分解為一氧化碳、氣態烴類，具體步驟如下：
第一步，垃圾中的樹葉、木質物、蔬菜葉、塑料橡膠包裝物、廢紙、布有機可燃物，從爐頂部加入熱解氣化爐中，在下降的過程中與溫度在80-120℃的熱解燃氣接觸，在1-2小時內不斷脫去附著水，水變成蒸汽和熱解燃氣一起排出爐外，垃圾逐步變乾燥；
第二步，乾燥後的垃圾可燃物，在部分反應層上升過來的溫度高達200-450℃的灼熱燃氣的烘烤下，發生乾餾反應，生成烷類、一氧化碳、焦油可燃氣體和水蒸氣，塑料橡膠中的氯元素生成氯化氫氣體，硫元素生成硫化氫氣體，上述所有氣體一起從爐體上部排出；
第三步，經過乾餾後的垃圾，主要殘留物是焦炭和少數粘土不可燃物，在1100-1200℃高溫下，通過水蒸氣的作用，發生氧化還原反應產生一氧化碳、氫可燃氣體，從爐體中部排出，主要反應如下：
c+o2＝co2+408840kj/kmol
c+1/2o2＝co+123217kj/kmol
co2+c＝co-162405kj/kmol
c+h2o＝co+h2-118821kj/kmol
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第四步，垃圾可燃物氣化完成，變為含少量固定碳的無機熔渣，燃盡後的結焦狀殘渣受到燃燒室底部的一次供風冷卻，再經燃燒室爐排下的機械除渣機排出至燃燒室爐的水封槽內，最後通過溼式出渣系統的輸送機將焦渣作為生產陶粒的原料輸送至陶粒生產線到焦渣儲存倉內；
採用熱解氣化工藝時，可熱解氣化垃圾由上料系統液壓推進送料，進入熱解氣化爐；在高溫、空氣、水蒸氣的共同作用下，經過熱解反應產生可燃氣體；再經過除塵、電捕焦油、冷卻降溫、淨化、脫氯、脫硫、加壓、乾燥、儲存等工藝，可得到熱值為5500-6500kj/nm3、壓力為11000～25000pa的純淨商品燃氣，而所得的商品燃氣由管道連接至陶粒生產線的迴轉窯上給燒結陶粒提供氣源；
(3)生活垃圾熱解氣化產生的可燃氣體經由電捕油裝置過濾出煙氣中的焦油則由管道輸回至熱解氣化焚燒爐內進行焚燒如此循環；經除塵、淨化、脫氯、脫硫、乾燥產生的佔垃圾總量1.5-3％的飛灰，由輸送機將其作為生產陶粒的原料送至陶粒生產線的飛灰儲存倉內；
(4)燒結陶粒的原料配方：20％的粘土或頁巖、35％的生活垃圾焚燒飛灰、45％生活垃圾焚燒的焦渣；
(5)將粘土或頁巖、焦渣按照配方比例由輸送機從各儲存倉輸送至陶粒生產線的破碎機內進行破碎研磨，製成粒徑為2毫米以下的細骨料；按原料配方比例將細骨料送入陶粒生產線中的攪拌機內，再按原料配方比例將飛灰送入攪拌機內，注入中水回用系統中的中水進行攪拌，攪拌均勻後再由輸送機將其送入陳化倉內進行4-5小時的陳化，經陳化後的原料由輸送機送至陶粒生產線的造粒機的暫存倉中，由暫存倉的給料機給造粒機均勻給料的同時噴入中水回用系統中的中水進行制粒；
(6)將造好的陶粒生料球，由輸送機送入陶粒生產線的迴轉窯內，迴轉窯接入生活垃圾熱解氣化收集的可燃氣體進行燃燒，對陶粒生料球進行預熱、烘乾、煅燒；陶粒生料球在迴轉窯內，先將陶粒生料球以恆定速率從室溫增溫至190～200℃，在190～200℃保持55～60min，然後以2～3℃/min的速率分別加熱至最高溫度1000～1200℃，在最高溫度時保持55～60min，使陶粒生料球中飛灰、焦渣中的二噁英、重金屬在高溫煅燒中分解生成無害的鹽類物質固化在陶粒中，然後再以2～3℃/min的速率降溫至480～500℃，將降溫產生的熱氣由引風機送至迴轉窯生料球的預熱和烘乾部位用於生料球的預熱和烘乾以達到餘熱回用的效果，部分需排放的煙氣經煙氣處理系統脫硫、除塵等處理後達標排放；燒成的陶粒經風冷至30～40℃時逐步排出爐外進行自然冷卻至常溫再進行篩分分級出廠。