生活垃圾、有機廢物氣化-液化處置的工藝的製作方法
2023-05-22 09:46:31
專利名稱：生活垃圾、有機廢物氣化-液化處置的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及生活垃圾、有機廢物的處置技術，特別是涉及到一種固體廢物無害化
處置的方法。
背景技術：
生活垃圾和有機廢物隨著我國國民經濟的發展及城市規模的不斷擴大而迅速增 加，致使垃圾泛濫成災，當前，我國的許多城市都出現了垃圾圍城現象，已影響到我國國民 經濟的可持續發展和制約城市的發展。生活垃圾和有機廢物含有許多有害成分，如處理不 好，將會汙染環境，威脅人民的身體健康。目前，處理生活垃圾主要有垃圾分類綜合利用、衛 生填埋技術、堆肥(生化)技術和焚燒技術，其中，垃圾分類需要公眾參與和配合，目前我國 還沒有推行，如果能達到垃圾分類收集、綜合利用的話，仍還有40 50%的量需要焚燒處 理；我國大部分地區採用衛生填埋法處理城市生活垃圾，這不但需佔用大量的土地資源，而 且容易汙染土地及地下水；採用堆肥法僅利用40%左右的有機物，其餘的60%還需作焚燒 處理或填埋處理，同樣存在二次汙染的問題；採用焚燒法來處理生活垃圾，從表面看是做到 了減量化、資源化處理生活垃圾，但實際上是把地面上的固態汙染物以煙氣的方式轉移大 氣中，這些轉移到大氣中的汙染物隨著空氣對流、地球引力回到地面上，影響人類的生命健 康，有些汙染物以製造酸雨的方式回到地面上，排放量最多的二氧化碳則起溫室效應破壞 人們的生存環境。焚燒法還存在在處置過程中容易生成致癌劇毒物_ 二噁英汙染環境、危 害人身體健康的問題，目前還缺乏有效可靠的末端淨化工藝技術來消除二噁英，焚燒廠雖 有煙氣淨化系統，但都難以消除。 二噁英是一種含氯的強毒性有機化學物質，這類物質非常穩定，不溶於水，是無 色無味的脂溶性物質，所以非常容易在生物體內積累，自然界的微生物和水解作用對二噁 英的分子結構影響較小，因此，環境中的二噁英很難自然降解消除。它的毒性是氰化鉀的 1000多倍，有"世紀之毒"之稱，已被國際癌症研究中心列為人類一級致癌物。生活垃圾、 工業有機廢物和醫療垃圾在焚燒過程中都會產生二噁英，垃圾在焚燒過程中二噁英的形成 有以下途徑a.在燃燒過程中由含氯塑料、含氯殺蟲劑/除草劑/木材防腐劑/漂白劑/ 食物、多氯聯苯等含氯前驅物通過分子重排、自由基縮合、脫氯或其它分子反應而形成二噁 英；b.當燃燒不充分時，含氯垃圾不完全燃燒，煙氣中產生過多的未燃燼物質，遇強催化性 的物質如氯化銅、氯化鐵、氧化鎳、氧化鋁等重金屬而合成二噁英；c.燃料中本身含有的二 噁英在燃燒中未被破壞，存在於燃燒後的煙氣中；d.固體飛灰中殘碳、氧、氫、氯等在飛灰 表面催化合成中間產物或二噁英，或氣相中的前驅物在飛灰表面催化生成二噁英；e.煙氣 從高溫降到低溫在250 50(TC之間時已分解的二噁英會再合成；f.其它不明原因生成 二噁英。生活垃圾中普遍含有氯源、有機質和重金屬，因此，在焚燒爐產生的煙氣、飛灰和 爐渣中常含有二噁英。有研究表明，前驅物濃度、氯的濃度、溫度、含氧量、含硫量及重金屬 作為無意識催化劑的存在對生活垃圾焚燒過程中的二噁英的生成及排放有重要影響。垃 圾焚燒減少二噁英生成的控制措施有①在垃圾進入焚燒爐之前，採取垃圾分選技術，分
4揀出垃圾中鐵、銅、鎳等金屬，切斷垃圾焚燒過程中的催化介質，減少含氯有機物的量，從源頭減少垃圾焚燒生成二噁英的來源；②針對燃燒條件的控制，保持垃圾燃繞在850°C以上，煙氣停留時間大於2秒，過氧量控制在8%以下，實現"31+￡"工作原則，8卩，11_燃燒溫度(Temperature) ，2T-停留時間(Time) ， 3T-紊流度(Turbulence), E-過氧控制(Excess);③添加抑制二噁英生成劑，在爐內添加含硫化合物而抑制二噁英的形成；④驟冷，將從焚燒爐內引出的煙氣在3s以內由45(TC驟降到25(TC以下，以減少煙氣在重新生成二噁英的250°C _4001:峰區溫度範圍內的停留時間；⑤完全除酸，使用吸收劑脫去煙氣中的二噁英前驅物；⑥避免粉塵，粉塵是催化劑的載體，通過合理的鍋爐設計使煙氣溫度達到45(TC之前大量減少煙氣中的粉塵含量；⑦避免爐外低溫再合成，採用半乾式洗氣塔與布袋除塵器搭配的方式，同時控制設備入口的廢氣溫度不低於232°C。以上這些措施，只能是相對地減少二噁英的形成，垃圾焚燒還是不可避免地會產生二噁英汙染環境原因之一是焚燒法處理生活垃圾其焚燒必須在過氧量超過6 %的條件下才能使充分燃燒，否則汙染將更嚴重，而過氧是形成二噁英的條件之一，過氧環境中二噁英的濃度大大增加，缺氧環境中二噁英的濃度會下降，沒有氧氣則沒有二噁英合成，國家標準GB18485-2001規定焚燒爐出口煙氣中氧含量為6 12% ;原因之二是焚燒的煙氣必定是要和過熱器、鍋爐、熱交換器、空預器等設備的金屬受熱面接觸，這些金屬受熱面都會成為形成二噁英的催化介質；原因之三是很難實現完全除酸，煙氣中仍存在有一定量的二噁英前驅物；原因之四是垃圾焚燒的煙氣中普遍存在有殘碳、氧、氫、氯和飛灰，不可避免的會在爐外低溫再合成二噁英；以上四個原因說明在焚燒垃圾的煙氣中必定存在一定量的二噁英，從煙氣中再把二噁英進行消除是難以達到的，它將隨著煙氣的排放而汙染環境，國家標準GB18485-2001規定生活垃圾焚燒爐大氣汙染物排放的二噁英限值為lngTEQ/m3，但實際上超標排放的居多，更何況這lngTEQ/m3的二噁英排放限值並非是環境所能容忍的值，而是照顧到目前技術上的不足。由於二噁英很難降解，它的半衰期是14-273年，基本視為不降解，它在人們的生存環境中及人體裡的積累會越來越多，許多焚燒大國都出了問題，當地居民得癌症的機率大了很多，而且空氣和土壤中的二噁英和其他有毒物質的含量都高了許多，比如大興垃圾焚燒的日本，大氣中的二噁英含量已經達到發達工業國家的IO倍，日本已經關掉了 70%多的垃圾焚燒爐。我國目前的二噁英汙染總量還不是很嚴重，但近年來我國固體廢物和醫療廢物的產生量和處理量都在不斷增加，各地紛紛建立或籌建集中焚燒設施，發展勢頭迅猛，將可能帶來嚴重的的二噁英汙染問題，應引起足夠的重視。 總之，焚燒法處置生活垃圾不是一個好的辦法，衛生填埋又存在佔用土地及汙染隱患，垃圾分類、堆肥法也要面對不能利用部分的出路問題，而令人頭痛的"垃圾圍城"問題必須得解決，因此，人類迫切希望有一個完美處置生活垃圾的技術方案。
發明內容
本發明的目的是要解決焚燒法帶來的二噁英汙染問題，克服焚燒法處置生活垃圾汙染環境的缺點，提出一種把生活垃圾、有機廢物用氣化_液化的方法來進行處置，有效抑制包括二噁英在內的汙染物形成，在整個處置過程中不排放汙染物，保護生態環境，同時把生活垃圾、有機廢物轉化為一種清潔能源。 為了達到上述目的，本發明採取的一種生活垃圾、有機廢物氣化-液化處置的工
5藝，包括末端淨化技術，可以避開二噁英的形成條件，有效地抑制包括二噁英在內的汙染物產生，即使有極少量的二噁英產生，也容易在末端的液體產物中得到消除，其工藝流程是把生活垃圾或有機廢物在等離子體氣化爐內進行無氧氣化，產生不含氧氣的以CO和H2為主要成分的富氫合成氣，再把富氫合成氣通過降溫、除塵/淨化後作為原料氣送入甲醇合成反應器，催化合成甲醇產物，由於在合成氣淨化工序中不可能做到徹底清除汙染物，原料氣中可能存在少量的包括二噁英在內的汙染物和雜質，這些汙染物和雜質將會和甲醇產物混合，再把甲醇產物引出反應器與石灰水混合進行末端淨化操作，用氫氧化鈣作為吸收劑，使在除塵/淨化工序沒能消除的包括二噁英在內的汙染物及雜質得以清除。所述的石灰水為澄清的Ca(0H)2飽和溶液。末端淨化操作的方法是把從反應器出來的可能攜有包括二噁英在內的汙染物及雜質的甲醇與至少2倍的石灰水在密封的混合器內進行充分混合，控制混合後液體的溫度為40 6(TC、操作壓力為0 1Mpa，由於二噁英可溶於甲醇中，而甲醇又極易與水混溶，因此，其中的二噁英、氯化物、氟化物、硫化物以離子形式存在於甲醇與石灰水混合的液體中，通過與氫氧化鈣的化學反應，分別生成容易除去的氯化鈣、氟化鈣、硫酸鈣，達到淨化目的，然後在分離器中把末反應的氣態物分離出來送回合成反應器進行循環反應，由於甲醇的沸點是64. 7t:且不會與氫氧化鈣發生反應、水的沸點是IO(TC (80°C以上水開始有少量汽化)，所以通過蒸餾很容易把甲醇分離出來，把甲醇產物與石灰水的混合液送入蒸餾塔，在蒸餾塔中把混合液升溫到68士2t:，蒸出甲醇，再把氣態甲醇通過冷卻成為液態甲醇，把液態甲醇冷卻至4(TC以下送入甲醇貯罐，作為生產醇基燃料的原料或再通過精餾提純為精甲醇；把含有雜物的石灰水通過水力旋流器進行除汙，再把清石灰水降溫後送回混合器進行循環利用。生活垃圾本身中存在少量的氮成分，在氣化後通過合成氣的流動會積累在尾氣中，在末端淨化工序中應用合成氨技術來產生氨把積累的N2消耗掉，當從末端的分離器出來的未反應氣中^超過5%時，把未反應氣送入合成氨反應器，用生產合成氨的辦法把N2消耗掉，再把氨分離出來，把脫氮後的未反應氣送回甲醇合成反應器進行循環反應；當從分離器出來的未反應氣中0)2超過10%時，把末端淨化工序中分離出的未反應氣分流50%反饋到氣化爐內進行回爐處理，在爐內100(TC以上的高溫環境中使(A還原為C0，同時尾氣中的不明有機氣體也通過裂解或分子重排成為有用氣體。
等離子體氣化爐按如下原則進行設計 等離子體氣化爐內至少分為逸出揮發分的熱解區和固定炭氣化的氣化區，各區之間直接相通，垃圾物料從進入氣化爐至完全氣化排出灰渣的流程為垃圾物料先經過烘乾/預熱，然後進入熱解區，在熱解區完全逸出揮發分後，固定炭直接進入氣化區，接受從等離子體噴槍噴出的高溫水蒸汽活化物的衝刷，使固定炭中的碳元素全部與高溫水蒸汽活化物化合為合成氣，實現完全氣化，氣化爐末端的灰分用等離子體電弧予以熔融，熔渣通過水封口排出； 由於二噁英是由2個或1個氧原子聯結2個被氯原子取代的苯環所形成，在無氧的情況下，即使有二噁英的前驅物、催化條件存在，也不會合成二噁英。為了使氣化爐內產生的富氫合成氣中不含氧氣成分，避免二噁英形成的條件，同時能提高富氫合成氣的品質，以滿足作為合成甲醇原料氣的應用要求，本工藝不向氣化爐內提供空氣或氧氣助燃，氣化爐內氣化所需的熱能由安裝在氣化區的等離子體噴槍提供，氣化爐內的溫度分布以末端為最高，向垃圾物料入口的方向逐漸降低，其中末端的灰渣熔融部位為1300 160(TC，氣化
6區為1000 1300°C ，熱解區為300 1000°C ，烘乾/預熱部位為120 300°C ; 氣化爐內的氣態物攜帶熱能與固態的垃圾物料逆向運動，把氣化爐末端及氣化區
的熱能傳遞到熱解區、烘乾/預熱區域；熱解區產生的全部揮發分氣體和氣化區作為傳熱
介質的部分氣態物經由烘乾/預熱區域部位引出，然後送回氣化區的130(TC區域進行循環
裂解、氣化、瓦解二噁英。 等離子體氣化爐運行時，用水蒸汽作為氣化劑和工作氣體由等離子體噴槍加熱到300(TC以上生成活化物後噴入氣化爐內的氣化區，與垃圾生物質炭進行完全的氣化反應，生活垃圾或有機廢物在等離子體氣化爐內分別通過300 100(TC的熱解環境、1000 1600°C的等離子體氣化環境，實現在無氧輸入的情況下完全氣化，富氫合成氣從氣化區IOO(TC的部位引出；固體物料在氣化爐內的滯留時間為30分鐘以上；從熱解區中引出又反饋回氣化爐等離子體氣化區的氣態物，第二次在爐內滯留的時間為1.5秒以上；氣化爐內的操作壓力控制在負壓30Pa 正壓50Pa的接近常壓範圍內。 本發明還向等離子體氣化爐內的300 IOO(TC熱解環境中噴入氧化鈣粉料，作為爐內脫去二噁英前驅物的措施，併兼作脫氯/脫硫/脫氟劑應用，氧化鈣粉料在爐內的運動方向與爐內氣態物運動的方向一致，氧化鈣粉料的粒徑為20 50微米，氧化鈣粉料循環利用，每處置一噸垃圾時氧化鈣粉料的循環入爐量為150 200kg。 上述工藝流程中，從氣化爐引出的IOO(TC富氫合成氣採用常規的管道式餘熱鍋爐進行間接式熱交換降溫，使富氫合成氣降溫到232°C ，然後送入除塵/淨化工序進行除塵和淨化處理。除塵/淨化工序應用常規的幹法淨化技術，其組成形式為幹法吸收反應器+袋式除塵器，以Ca (OH) 2粉末為吸收劑，降溫後232°C的富氫合成氣進入到幹法吸收反應器，其中的氯化物、硫化物及其它汙染物與Ca (OH) 2粉末發生化學反應而被吸收，從幹法吸收反應器排出的氣固二相混合物經一級普通旋風除塵器預除塵後進入袋式除塵器得以高效淨化，淨化後的富氫合成氣作為合成甲醇的原料氣應用，由除塵器捕獲的吸收劑循環利用。作吸收劑應用的Ca (OH) 2粉末的粗細配合粒徑為0. 2 0. 8微米的佔40 % 、 1 10微米的佔60 % ，Ca(0H)2粉末在吸收反應器內的佔空比為20 25%。 上述工藝中，甲醇合成採用常規的合成反應器或採用中國專利號為200710166618. 5的電催化合成反應器，當採用常規合成反應器時，應用Cu/Zn/Al催化劑，在操作壓力3 15Mpa、操作溫度210 280°C的環境中合成甲醇；當採用電催化合成反應器時，應用Cu/Zn/Al催化劑，在操作壓力0 1Mpa、操作溫度120 40(TC的環境中合成甲醇。
上述工藝中，水蒸汽在等離子體噴槍中分解和活化的方程式為 e*+H20 — H20*+e 或e*+H20 — H20++2e H20*+e — H20++2e H20++e — H++OH— H++e — H OH—-e — H+0 H+H — H2 0+0 —02 式中e*_加速電子，e-失速電子，H20_水分子，H20*_活化的水分子，H20+_水分子離子，
7formula see original document page 8H+-氫離子，0H—_氫氧根離子，H-氫原子，0-氧原子，H2-氫氣分子，02在等離子體氣化爐中，固態垃圾、有機廢物的氣化反應式主要為
氧氣分子'
(C6H1005)n(s) — gC(s)+XC6H1005(S)+ZCnHm(g)+.C6H1005 (s) — C (s) +C0 (g) +H2 (g) +CH4 (g) +……C(s)+02(g) — C02(g)C(s)+2H2(g) — CH4(g)
C0(g)+H2(g)-C0(g)+H2(g)—C0(g)+3H2(g)—2C0(g)+2H2(g)2C0(g)
CnHm (g) — nC (s) +m/2H2 (g)
CnHm (g) +nH20 (g) — nC0 (g) + (n+m/2) H2 (g)
C0(g)+H20(g) — C02(g)+H2(g)
Ca0 (s) +C02 (g) — CaC03 (s)
C(s)+H20(g)—C(s)+H20*(g)-CH4(g)+H20(g)CH4(g)+C02(g)C(s)+C02(g)—
吸熱吸熱AH =AHAH
+406. 96kj/mol=+75. 6kj/mol=-131. 2kj/mol
205.8kj/mol247. 8kj/mol-172.2kj/mol
AH :AH :AH吸熱
吸熱反應AH = +42kj/molAH = +178. 8kj/mol
在淨化過程中用氫氧化鈣作吸收劑的反應式主要為Ca (OH) 2(i) +2HC1 (g) = CaCl2 (s) +2H20Ca (OH) 2(i) +S02 (g) = CaS03 (s) +H20Ca (OH) 2(i) +2S02 (g) = Ca (HS03) 2 (s)Ca (OH) 2(i) +2H2S03 ( i ) = Ca (HS03) 2 (s) +2H20Ca (OH) 2(i) +2HF (g) = CaF2 (s) +2H20Ca (OH) 2(i) +C02 (g) = CaC03 (s) +H20
在甲醇合成反應器中的反應式為C0+2H2 = CH30H+102. 5kj/mol本發明中，從氣化爐排出的熔融灰渣在進入水封式渣池時，變為玻璃體般的顆粒物，可直接作建材利用；把從餘熱鍋爐、除塵器中收集的飛灰、淨化設備中分離出的廢渣用於生產免燒磚或送入專門的等離子體熔渣爐進行熔融處理，生活垃圾入爐前分離出的無機物可用於生產免燒磚或作一般處理。 本發明的有益效果是把生活垃圾、有機廢物通過氣化_液化的工藝路線進行處置，可以避開二噁英形成的條件，整個處置過程中幾乎不排放汙染物，所生產的甲醇產品可作化工原料或工業燃料，獲取的經濟效益大大高於焚燒發電。本發明與焚燒法相比一.焚燒法有大量的二氧化碳氣體及其它汙染物排放，汙染環境，製造溫室效應和酸雨，本發明不排放煙氣，不會汙染環境；二.焚燒法不可避免地會形成劇毒物二噁英，並且難以消除，隨煙氣排入大氣，危害人類的健康，本發明可以避免形成二噁英，即使有極少量的二噁英出現，也容易在末端淨化工藝中清除；三.焚燒法由於排放汙染物影響人們的健康，已遭受到民眾的抵制，本發明可以實現環境友好的處置生活垃圾，必將受到民眾和各級政府的歡迎和支持；四.焚燒發電企業沒有經濟效益，必須依靠政府財政扶持，本發明由於產出價值優勢，可以取得好的經濟收益，可以吸引民間資金投資建設項目，為政府排憂解難；五.焚燒發電項目必須要達到一定規模，不適合小城鎮，難以普及，本發明的項目可大可小，可普及
8到農村鄉鎮。本發明適合城市生活垃圾、農村生活垃圾、醫療垃圾、工業高分子廢棄物、農林 廢棄物、堆肥法剩餘物、垃圾分揀場廢棄物的無害化處置。
附圖是本發明的一種生活垃圾、有機廢物氣化_液化處置的工藝流程方框圖。
具體實施例方式
實施例1 :本實施例在生活垃圾進入氣化爐之前，通過脫水、大件破碎、去除金屬 物和無機物、熱風風乾的預處理，使其無機物的含量在5%以內，含水量在15%以下，熱值 達到9000kj/kg以上，以降低氣化爐內的能耗及有利後級淨化，生活垃圾預處理採用常規 技術或應用中國專利ZL 2008201391055 "生活垃圾作燃料利用的預處理系統及設備"的技 術；等離子體氣化爐應用中國專利ZL 2008202082326 "垃圾、有機廢棄物的氣化系統及設 備"中的第IO實施例的氣化爐，該氣化爐的結構可以達到本發明的工藝要求。把經過預處 理的生活垃圾或有機廢物從氣化爐頂部的進料口送入爐內，同時把O. 5 1Mpa的水蒸汽送 入等離子體噴槍加熱到3000°C以上，使水分子分解為氧、氫和活性化學物H20*，然後噴入氣 化爐內的氣化一區、氣化二區和燃燼區，與垃圾固定炭進行氣化反應生成一氧化碳和氫氣， 並把垃圾殘炭燃燼，燃燼的灰渣從排渣口排入水封式渣池，爐內產生的不含氧氣成分的富 氫合成氣從氣化爐的蓄熱腔引出。垃圾燃料在爐內依自身重量由上往下運行，在氣化一區 生成的氣態物在爐外循環風機的引力作用下，通過垃圾燃料的間隙與垃圾燃料逆向運行， 氣態物同時作為載熱體，把氣化一區、氣化二區和燃輝區生成的部分熱量以對流傳熱的方 式提供給垃圾燃料的熱解和烘乾所需；在氣化一區、熱解區和烘乾區生成的氣(汽)態混合 物，包括焦油、煤煙(炭微粒)、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氫氣和水蒸汽從氣化爐上部的氣 相循環出口被引出，通過爐外的循環風管和循環風機返回到爐下部的氣化二區和燃燼區， 進行循環氣化；氣化爐運行時，控制烘乾/預熱區的操作溫度在120 30(TC之間，熱解區 的操作溫度在300 100(TC之間，氣化一區的操作溫度在1000 120(TC之間，氣化二區的 操作溫度在1200 130(TC之間，燃燼區的操作溫度在1300 160(TC之間，烘乾/預熱區 的操作壓力為負壓30Pa，氣化二區的操作壓力大於正壓20Pa，爐內操作壓力和操作溫度的 控制通過調節進料速度、水蒸汽的輸入量、循環氣態物的循環量和合成氣的引出量來實現， 合成氣中一氧化碳和氫氣的比例通過調節水蒸汽的輸入量及等離子體噴槍的功率來調配。 把從等離子體氣化爐引出的100(TC富氫合成氣通過管道式餘熱鍋爐進行間接式熱交換降 溫，使富氫合成氣降溫到232°C ，然後送入幹法吸收反應器，用Ca (0H) 2粉末為吸收劑，使合 成氣中的氯化物、硫化物及其它汙染物與Ca(0H)2粉末發生化學反應而被吸收，通過旋風除 塵器預除粉塵後進入袋式除塵器得以高效淨化，淨化後的富氫合成氣作為合成甲醇的原料 氣應用，由除塵器捕獲的吸收劑循環利用。作吸收劑應用的Ca(0H)2粉末的粗細配合粒徑 為0. 2 0. 8微米的佔40 % 、 1 10微米的佔60 % ， Ca (0H) 2粉末在吸收反應器內的佔空 比為25 % 。通過調節等離子體噴槍的工作參數來調整合成氣中H2: C0等於或大於2，或採取 一氧化碳變換或加氫措施來解決。把H^C0 > 2的原料氣送入電催化合成反應器，應用型號 為NC301-1的Cu/Zn/Al催化劑，在操作壓力0. 5Mpa、操作溫度150°C的條件下合成甲醇產 物。把從合成反應器出來的可能攜有包括二噁英在內的汙染物及雜質的甲醇混合物與3倍的石灰水在密封的混合器內進行充分混合，混合後液體的溫度控制為55士5t:、操作壓力為 0. 5Mpa條件下進行末端淨化操作，再通過分離器把未反應的氣態物分離出來送回合成反應 器進行循環反應；把甲醇產物、石灰水混合液在蒸餾塔中升溫到68士2t:，蒸出甲醇，再把 氣態甲醇通過冷卻成為液態甲醇送入甲醇貯罐，作為生產醇基燃料的原料；把含有雜物的 石灰水通過水力旋流器進行除汙、降溫操作，再把清石灰水送回混合器進行循環利用；當從 分離器出來的未反應氣中N2超過5%時，把未反應氣送入合成氨反應器，用生產合成氨的辦 法把^消耗掉，再把氨分離出來，把脫氮後的未反應氣送回甲醇合成反應器進行循環反應； 當從分離器出來的未反應氣中C02超過10%時，把未反應氣分流50%反饋到氣化爐內的氣 化區進行回爐處理。本實施例中，把從生活垃圾預處理工序分離出的無機物用於生產免燒 磚，把從氣化爐排出的熔融灰渣送到建築工地作混凝土骨料應用，把從餘熱鍋爐、除塵器中 收集的飛灰及淨化設備中分離出的廢渣用等離子體熔渣爐進行熔融處理。
實施例2 :本實施例中，應用與實施例1同樣的等離子體氣化爐，把經過脫水、大件 破碎、去除金屬物和無機物後的垃圾物料送入等離子體氣化爐，在不提供氧氣或空氣的條 件下，實現垃圾物料的完全氣化，生成不含氧氣成分的富氫合成氣，把富氫合成氣引出氣化 爐，通過除塵/淨化後，作為合成甲醇的原料氣送入甲醇合成反應器，催化合成甲醇產物， 再把甲醇產物用石灰水混合進行末端淨化操作，去除可能存在的二噁英等汙染物，然後通 過變溫操作，提純甲醇產品。本實施例與第一實施例的不同之的是把20 50微米的氧 化鈣粉料從設置在氣化一區側牆上的布風器噴入爐內，用作脫除氣化爐內二噁英前驅物的 脫氯劑及脫硫劑，氧化鈣粉料還可在爐內吸收二氧化碳生成碳酸鈣並放出熱量而成為放熱 元件，以降低等離子噴槍的供熱負荷；在氣化一區、熱解區和烘乾區生成的氣(汽)態混合 物，包括焦油、煤煙(炭微粒)、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氫氣和水蒸汽從氣化爐上部的氣 相循環出口被引出，經旋風除塵器除下氧化鈣粉劑後，再通過爐外的循環風管和循環風機 返回到爐下部的氣化二區和燃燼區，進行循環氣化，旋風除塵器除下的氧化鈣粉劑進行循 環使用；甲醇合成應用常規的技術，合成反應器內應用型號為NC301-1的Cu/Zn/Al催化劑， 在操作壓力5Mpa、操作溫度25(TC的條件下合成甲醇產物。
權利要求
一種生活垃圾、有機廢物氣化-液化處置的工藝，包括末端淨化技術，其特徵是把生活垃圾、有機廢物用氣化-液化的方法來處置，有效抑制包括二噁英在內的汙染物形成，在整個處置過程中不排放汙染物，同時把生活垃圾、有機廢物轉化為一種清潔能源，其工藝流程是把生活垃圾或有機廢物在等離子體氣化爐內進行無氧氣化，產生不含氧氣的富氫合成氣，再把富氫合成氣通過降溫、除塵/淨化後作為原料氣送入甲醇合成反應器，催化合成甲醇產物，再把甲醇產物引出反應器與石灰水混合進行末端淨化操作，用氫氧化鈣作為吸收劑，使在除塵/淨化工序沒能消除的包括二噁英在內的汙染物及雜質得以清除；末端淨化操作的方法是把從反應器出來的攜有包括二噁英在內的汙染物及雜質的甲醇與至少2倍的石灰水在密封的混合器內進行充分混合，控制混合後液體的溫度為40～60℃、操作壓力為0～1Mpa，使混合其中的二噁英、氯化物、氟化物、硫化物以離子形式存在於甲醇與石灰水混合的液體中，通過與氫氧化鈣的化學反應，分別生成容易除去的氯化鈣、氟化鈣、硫酸鈣，達到淨化目的，然後在分離器中把未反應的氣態物分離出來送回合成反應器進行循環反應，在蒸餾塔中把甲醇產物分離出來，再把含有雜物的石灰汙水通過水力旋流器進行除汙，把清石灰水降溫後送回混合器進行循環利用。
2. 根據權利要求l所述的一種生活垃圾、有機廢物氣化-液化處置工藝，其特徵是在末端淨化工序中應用合成氨技術來產生氨把積累的N2消耗掉。
3. 根據權利要求l所述的一種生活垃圾、有機廢物氣化-液化處置工藝，其特徵是把末端淨化工序中分離出的未反應氣分流50%反饋到氣化爐內進行回爐處理。
4. 一種生活垃圾、有機廢物氣化_液化處置的工藝，其特徵是把生活垃圾或有機廢物在等離子體氣化爐內進行無氧氣化，產生不含氧氣的富氫合成氣，再把富氫合成氣通過降溫、除塵/淨化後作為原料氣送入甲醇合成反應器，催化合成甲醇產物，其中等離子體氣化爐內至少分為逸出揮發分的熱解區和固定炭氣化的氣化區，各區之間直接相通，垃圾物料從進入氣化爐至完全氣化排出灰渣的流程為垃圾物料先經過烘乾/預熱，然後進入熱解區，在熱解區完全逸出揮發分後，固定炭直接進入氣化區，接受從等離子體噴槍噴出的高溫水蒸汽活化物的衝刷，使固定炭中的碳元素全部與高溫水蒸汽活化物化合為合成氣，實現完全氣化，氣化爐末端的灰分用等離子體電弧予以熔融，熔渣通過水封口排出；氣化爐內氣化所需的熱能由安裝在氣化區的等離子體噴槍提供，氣化爐內的溫度分布以末端為最高，向垃圾物料入口的方向逐漸降低，其中末端的灰渣熔融部位為1300 160(TC，氣化區為1000 1300。C，熱解區為300 IOO(TC，烘乾/預熱部位為120 300°C ;氣化爐內的氣態物攜帶熱能與固態的垃圾物料逆向運動，把氣化爐末端及氣化區的熱能傳遞到熱解區、烘乾/預熱區域；熱解區產生的全部揮發分氣體和氣化區作為傳熱介質的部分氣態物經由烘乾/預熱區域部位引出，然後送回氣化區的130(TC區域進行循環裂解、氣化、瓦解二噁英。
5. 根據權利要求4所述的一種生活垃圾、有機廢物氣化-液化處置工藝，其特徵是等離子體氣化爐運行時，用水蒸汽作為氣化劑和工作氣體由等離子體噴槍加熱到300(TC以上生成活化物後噴入氣化爐內的氣化區，與垃圾生物質炭進行完全的氣化反應，生活垃圾或有機廢物在等離子體氣化爐內分別通過300 IOO(TC的熱解環境、1000 1600°C的等離子體氣化環境，實現在無氧輸入的情況下完全氣化。
6. 根據權利要求4或5所述的一種生活垃圾、有機廢物氣化_液化處置工藝，其特徵是向等離子體氣化爐內的300 100(TC熱解環境中噴入氧化鈣粉料，作為爐內脫去二噁英前驅物的措施，併兼作脫氯/脫硫/脫氟劑應用，氧化鈣粉料在爐內的運動方向與爐內氣態物運動的方向一致。
全文摘要
生活垃圾、有機廢物氣化-液化處置的工藝，涉及生活垃圾有機廢物的處置技術，把生活垃圾或有機廢物在等離子體氣化爐內進行無氧氣化，避開二噁英形成的條件，產生不含氧氣的以CO和H2為主要成分的富氫合成氣，再把富氫合成氣通過降溫、除塵/淨化後作為原料氣送入甲醇合成反應器，催化合成甲醇產物，再把甲醇產物引出反應器與石灰水混合進行末端淨化操作，用氫氧化鈣作為吸收劑，使在除塵/淨化工序沒能消除的包括二噁英在內的汙染物及雜質得以清除。本發明在整個處置過程中幾乎沒有汙染物排放，適合城市生活垃圾、農村生活垃圾、醫療垃圾、工業高分子廢棄物、農林廢棄物、堆肥法剩餘物、垃圾分揀場廢棄物的無害化處置。
文檔編號C07C29/76GK101735011SQ20091025828
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者周開根 申請人:周開根