用於固體廢物處理的磁化空氣熱解方法及裝置的製作方法

2023-12-05 03:00:01 2

專利名稱：用於固體廢物處理的磁化空氣熱解方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢棄物處理的方法及裝置，尤其涉及一種用於固體廢物熱解處理的方法及裝置。
背景技術：
隨著經濟和生產力水平的提高，人們日常生活以及各行各業的生產中所產生的廢棄物也越來越多，而且很多有機廢棄物又是一種難以降解的環境汙染源；同時隨著生活水平的發展，人們對環境的要求也越來越高，建設一個綠色的地球正是目前世界發展的趨勢，這其中廢棄物尤其是有機廢棄物的處理正是人們關注的一個大問題。
傳統的垃圾處理方式主要有填埋、焚燒等。填埋會佔用大量寶貴的土地資源，同時汙染環境(大氣、地下水等)，因而這種簡單處理方式已基本不再採用。與填埋處理相比，垃圾焚燒是一種較好的處理方式。通過焚燒，不僅體積大大減小，還可利用焚燒產生的熱量發電、供熱，達到能量再利用的目的。所以焚燒技術已經成為當前國內外普遍採用的一種垃圾處理技術。但垃圾直接焚燒還存在很多問題，例如(1)二次汙染問題；垃圾成份中有機物焚燒產生的酸性氣體(HCl，HF，NOx等)、劇毒的含氯高分子化合物(統稱二惡英類物質)以及含Hg、Pb的飛灰都會對環境造成汙染。(2)焚燒設備損壞問題；垃圾中含氯化合物在爐內形成HCl等腐蝕性氣體，在300℃以上即會嚴重腐蝕爐內金屬部件。(3)垃圾成份複雜，各種不同成份有不同的密度、形狀、化學性質、著火及燃燒特性，它們在焚燒爐內呈現不同的燃燒性狀，因而難以控制燃燒過程。為了克服垃圾焚燒技術的上述缺點，作為垃圾焚燒替代技術的垃圾熱解技術得到了開發和應用。
按熱解過程控制條件的不同熱解可分為高溫分解和氣化熱解兩類高溫分解是指固體有機廢物在完全隔絕氧氣的條件下加熱分解的過程，是一種嚴格意義上的熱解過程。氣化熱解則是指供給一定量的空氣(氧氣)、水蒸氣，進入熱解爐，使有機廢物中的可燃物(包括廢物中的可燃物品及熱解產生的可燃氣體)部分燃燒，並以燃燒產生的熱量使有機廢物分解，整個熱解過程可自動連續進行，而無需外界熱源供應。目前雖然垃圾熱解處理裝置已經得到應用，但是如何來提高熱解效率、減少燃燒產物從而契合日益重視的世界發展的環保主題卻是該項技術發展的關鍵。

發明內容
本發明要解決的技術問題是要提供一種能夠在較低溫度下需要更少量的空氣而能有效地熱解處理有機固體廢物的新穎的方法及裝置，從而大大減少燃燒塵埃和燃燒氣體。
對於本發明的用於固體廢物處理的磁化空氣熱解方法，上述技術問題是以下步驟加以解決的a.引燃，把引燃物放入處理容器，然後引燃；b.加料，把固體廢物加入可閉合的處理容器中；c.熱解，由空氣通道向處理容器內強制通入經磁化的空氣，維持固體廢物的熱解反應，固體廢物中的可燃物以及部分熱解產生的可燃產物在還原性氣氛中，進行部分燃燒，放出熱量，利用此熱量使固體廢物中的有機物完全熱解氣化，由煙道排放熱解氣化產物；
d.排渣，將殘留的非燃物(金屬、玻璃、陶瓷等)殘渣排出。
作為磁化空氣熱解方法進一步優化的方案通入處理容器的空氣可以採用在空氣通道周圍設置強磁場的磁體的方法磁化。磁體可以是一對或者一對以上，並且利用每對磁體間同極相對設置來強化對空氣的磁化。固體廢物在熱解的過程中，可以同時向處理容器內提供水蒸氣。還可以利用設置在排放熱解氣化產物的煙道上的脫臭筒來吸附熱解產生的氣化物及煙塵。
對於本發明的用於固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置，上述技術問題是這樣加以解決的該裝置包括爐體、處理室、排放室、爐箅、電器控制箱、投料門和排渣門，在排放室的爐壁上還設置有進風口與進風管道相連，處理室的上部設置有排氣口與煙道相連；進風管道上設置有磁化器，磁化器內設置有強磁場的磁體，進風管道的另一端與風機的出風口相連，在風機與進風口之間設置有進風量調節閥門，在風機的出風口與煙道之間設置有通風管道，通風管道上設置有通風量調節閥門。
而作為磁化空氣熱解裝置進一步優化的方案，磁化器內的磁體設置在空氣通道周圍，磁體可以是一對或者一對以上，並且每對磁體間同極相對設置。在處理室內可以設置有水蒸氣發生器，並連接設置有供水裝置。在煙道通道上還可以設置有帶鉑金吸附劑的脫臭筒。
在上述用於固體廢物處理的磁化空氣熱解方法和裝置中，由於採用了提供磁化空氣來維持熱解反應，所需要的空氣量更少、熱解更完全、煙塵也更少。因為我們知道，氧氣雖然是具有偶數電子的分子，但仍有穩定的固有磁矩，是一種順磁性物質。當外磁場為零時，由於熱溫度的作用，使分子磁矩無規則地取向。在外磁場作用下，分子磁矩將隨外磁場取向，分子極性趨於與外磁場平行並使磁場增強。因而經磁化器磁化了的空氣中的氧氣的活化能大大提高。這樣，進入爐體的空氣的量可以少到如不經磁化就無法維持部分燃燒的程度，而經磁化後卻可以維持穩定的部分燃燒。磁化空氣降低了熱解所需能量，提高了熱解效率；同時減少燃燒垃圾所使用的空氣量，就可以減少因燃燒而產生的燃燒氣體，從而減少燃燒塵埃。而且，經過特殊處理的、進入處理室的磁化空氣還使被處理的固體廢物間接受到磁化，在磁能的作用下，被處理的固體廢物中有機組份中的分子間內聚力減小，熱解所需能量隨之降低，因而提高了熱解的效果。另外，由於引入的空氣量很小而空氣中的氧氣的活化能卻較大，因而處理室內在正常穩定的熱解過程中保特較低的熱解溫度，約600℃左右。我們知道，焚燒熱解的熱化學反應中，二惡英產生的濃度與反應溫度有關，其函數關係如圖2所示(圖中橫坐標表示燃燒溫度，縱坐標表示二惡英濃度)，由圖可見，反應溫度在700℃～850℃之間時，二惡英產生的濃度最大。因而本裝置由於採用磁化空氣使氣化熱解在600℃左右的較低溫下進行，從而基本上消除了二惡英的產生。
在空氣通道周圍至少設置一對磁體，並且每對磁體間同極相對設置，是為了利用同性的兩磁極所產生的磁力線的相互排斥力，使兩磁極的主磁力線沿著空氣通道內空氣流動的準平衡方向進行延伸。這樣的狀態比強制異性磁極處於相向位置時兩磁極間主磁力線延空氣通道正交方向延伸的狀態，可使空氣通道內的空氣更長時間置身於磁場內，從而使空氣中的氧分子更有利於被活化。
向處理容器(處理室)內提供水蒸氣是為了使固體廢物中的碳和熱解產生的CO2與水蒸氣發生水煤氣反應，提高固體廢物中H2的比例，提高氣體產物的熱值，從而提高熱解效率。
採用上述方案的熱解方法和裝置產生的飛灰已經很少，而在煙道上設置了脫臭筒後，能吸附大量熱解產生的氣化物及煙塵，特別是帶鉑金吸附劑的脫臭筒吸附效果更為顯著。從而使從煙道排出的氣體中灰塵和熱解氣化物極其有限，因而無需特別添置除塵裝置，也足以滿足最嚴格的灰塵排放的有關法規。在日益重視環保的當今社會，本發明無疑有著顯著的經濟效益和社會效益。


圖1是本發明用於固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置的結構示意圖；圖2是二惡英產生濃度和溫度關係圖(橫坐標表示燃燒溫度，縱坐標表示二惡英濃度)。
圖中 1.爐體 2.處理室3.排放室4.爐箅 5.電器控制箱6.投料門7.排渣門 8.進風口9.進風管道10.排氣口11.煙道 12.磁化器13.風機 14.進風量調節閥門 15.通風管道16.通風量調節閥門17.水蒸氣發生器 18.脫臭筒19.最大值20.平均值具體實施方式
以下結合附圖及典型實施例對本發明作進一步說明。
圖1示出了用於固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置，作為本發明的一種實施方式這種磁化空氣熱解裝置可以做成中小型設備，處理物容量在0.5噸到10噸之間，可用於企業、賓館、居民小區、醫院、學校等的垃圾自行處理。垃圾熱解產物不作再生利用，所以在其排氣煙道上一般設置有脫臭筒來吸附熱解產生的氣化物及煙塵。作為一種環保節能裝置，該裝置可將固體廢物的體積經3-4小時縮至1/100；6-8小時縮至1/300；30小時可縮至1/3000-1/5000。可隨時投料。該裝置包括爐體1、處理室2、排放室3、爐箅4、電器控制箱5、投料門6和排渣門7，在排放室3的爐壁上還設置有爐體進風口8與進風管道9相連，所述的處理室2的上部設置有排氣口10與煙道11相連；進風管道9上設置有磁化器12，磁化器12內的空氣通道周圍設置有至少一對有強磁場的磁鐵，並且每對磁鐵間同極相對設置。進風管道9的另一端與風機13的出風口相連，在風機13與爐體進風口之間設置有進風量調節閥門14，在所述的風機13的出風口與煙道11之間設置有通風管道15，通風管道15上設置有通風量調節閥門16。在所述的處理室2內還設置有水蒸氣發生器17，並連接設置有供水裝置。在所述的煙道11通道上還設置有帶鉑金吸附劑的脫臭筒18。
作為本發明的另一種實施方式該磁化空氣熱解裝置也可以做成大型設備，其處理物容量在數十噸以上，代替垃圾焚燒爐用於城市級垃圾處理。隨著人類社會的發展，城市垃圾的成份中，無機物成份變少，有機物成份增多，因而熱解技術用於固體廢物的資源化處理，並製造再生燃料，無疑成為一種很有前途的固體廢物處理方法。大型磁化空氣熱解裝置的採用不再是簡單地處理消除垃圾，同時也著眼於城市垃圾中能源和其它資源的再生利用，達到環保、節能、資源再生循環應用的綜合效果。因此這種設備基本結構與上述的中小型設備相同，只是在煙道11上不設置磁化器12而是直接連接可燃氣體回收裝置，回收利用熱解產生的能源；並配設垃圾預處理設備、玻璃與金屬處理系統等配套設施。
權利要求
1.一種用於固體廢物處理的磁化空氣熱解方法，包括以下步驟如下a.引燃，把引燃物放入處理容器，然後引燃；b.加料，把固體廢物加入可閉合的處理容器中；c.熱解，由空氣通道向處理容器內強制通入經磁化的空氣，維持固體廢物的熱解反應，固體廢物中的可燃物以及部分熱解產生的可燃產物在還原性氣氛中，進行部份燃燒，放出熱量，利用此熱量使固體廢物中的有機物完全熱解氣化，由煙道(11)排放熱解氣化產物；d.排渣，將殘留的非燃物殘渣排出。
2.根據權利要求1所述的用於固體廢物處理的磁化空氣熱解方法，其特徵在於所述的通入處理容器的空氣採用在空氣通道周圍設置強磁場的磁體的方法磁化。
3.根據權利要求2所述的用於固體廢物處理的磁化空氣熱解方法，其特徵在於所述的磁體至少有一對，並且利用每對磁體間同極相對設置來強化對空氣的磁化。
4.根據權利要求1、2或3所述的用於固體廢物處理的磁化空氣熱解方法，其特徵在於所述的固體廢物在熱解的過程中，同時向處理容器內提供水蒸氣。
5.根據權利要求4所述的用於固體廢物處理的磁化空氣熱解方法，其特徵在於在所述的排放熱解氣化產物的煙道(11)上設置脫臭筒(18)來吸附熱解產生的氣化物及煙塵。
6.一種用於固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置，包括爐體(1)、處理室(2)、排放室(3)、爐箅(4)、電器控制箱(5)、投料門(6)和排渣門(7)，其特徵在於在所述的排放室(3)的爐壁上還設置有進風口(8)與進風管道(9)相連，所述的處理室(2)的上部設置有排氣口(10)與煙道(11)相連；進風管道(9)上設置有磁化器(12)，磁化器(12)內設置有強磁場的磁體，進風管道(9)的另一端與風機(13)的出風口相連，在風機(13)與進風口(8)之間設置有進風量調節閥門(14)，在風機(13)的出風口與煙道(11)之間設置有通風管道(15)，通風管道(15)上設置有通風量調節閥門(16)。
7.根據權利要求6所述的用於固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置，其特徵在於所述的磁化器(12)內的磁體設置在空氣通道周圍，磁體至少有一對，並且每對磁體間同極相對設置。
8.根據權利要求6或7所述的用於固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置，其特徵在於在所述的處理室(2)內還設置有水蒸氣發生器(17)，並連接設置有供水裝置。
9.根據權利要求8所述的用於固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置，其特徵在於在所述的煙道(11)通道上還設置有帶鉑金吸附劑的脫臭筒(18)。
全文摘要
本發明涉及一種固體廢物熱解處理的方法及裝置，該方法包括以下步驟a.引燃可燃物，b.加入固體廢物，c.強制通入少量經磁化的空氣維持穩定的熱解反應，d.排出非燃物殘渣。該裝置包括爐體、處理室、排放室等，排放室設置有進風口與進風管道相連，處理室設置有排氣口與煙道相連；進風管道上設置有磁化器，磁化器內設置有強磁場的磁體，進風管道的另一端與風機的出風口相連，風機的出風口與煙道之間設置有通風管道。本發明的熱解方法和裝置工作時只要通入少量經磁化的空氣來維持固體廢物的持續熱解，同時處理物被間接磁化，提高了熱解效率，熱解氣化能在600℃的左右實現，基本避免了二英的產生。該過程無需任何能源是一種環保節能的新技術。
文檔編號B09B3/00GK101062505SQ20061002616
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月28日 優先權日2006年4月28日
發明者陳炳炎, 田村智 申請人:陳炳炎, 田村智