專利名稱：從廢棄物得到能量的低投入和高熱電產(chǎn)率的聯(lián)合過程和相關(guān)系統(tǒng)的制作方法
從廢棄物得到能量的低投入和 高熱電產(chǎn)率的聯(lián)合過程和相關(guān)系統(tǒng)
應(yīng)用領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種公知技術(shù)(例如用于生物干燥的BIOCUB^過程和 MSW的穩(wěn)定，用于產(chǎn)生生物氣體的在生物反應(yīng)器中的厭氧消化和生物反 應(yīng)器的殘余物部分的焚燒)的聯(lián)合過程。
本發(fā)明公開了一種新的過程和方法，和相關(guān)系統(tǒng)，用于聯(lián)合這些技術(shù) 以增加熱電產(chǎn)率并且因此具有最大化電能的產(chǎn)出。
現(xiàn)有技術(shù)
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(傳統(tǒng)的廢棄物掩埋法)，選擇性收集的市政固體廢棄物 (MSW)，經(jīng)過壓縮后， 一般傾倒入具有預(yù)先防水處理的基礎(chǔ)的受控的廢棄 物掩埋場中。
廢棄物產(chǎn)生的增加，用于可控的廢棄物掩埋的更多空間的需要和傳統(tǒng) 廢棄物掩埋法的環(huán)境作用的問題已經(jīng)促使發(fā)展用于替代傳統(tǒng)的廢棄物掩 埋法中的傾倒的處理方法。
其中，我們可提到最初的MSW的焚化或新技術(shù)，其現(xiàn)在在意大利和 整個(gè)歐洲變得越來越廣泛，并且其由將MSW轉(zhuǎn)化成可以^皮壓縮和傾倒而 無環(huán)境作用或可以易于被運(yùn)輸并且進(jìn)料以燃燒從而產(chǎn)生電能的惰性物質(zhì) 組成。
同一申請人的專利EP 0706839給出了如何通過具有低熱值的易腐爛 物質(zhì)的需氧消化以蒸發(fā)水分并且得到用于燃燒的進(jìn)料的具有高熱值的燃 料來處理MSW。
垃圾衍生燃料(RDF)，我們稱為RDF，可以進(jìn)料入格柵燃燒器中或，
4進(jìn)一步精煉，可以用作流化床燃燒器或水泥車間中。
這一專利還給出了無燃燒系統(tǒng)時(shí)，所述的燃料如何是沒有氣味的、穩(wěn)
定的并且無病原體的并且，當(dāng)傾倒時(shí)，因此不具有傳統(tǒng)的MSW廢棄物填 埋法的環(huán)境影響。
專利EP 1386675詳細(xì)給出了車間的可能情況和該過程的控制和管理 系統(tǒng)。
然而，眾所周知，廢棄物和RDF的燃燒具有關(guān)于燃燒產(chǎn)率的技術(shù)限 制，其主要?dú)w由于會(huì)腐蝕過熱器的氯和由此的氯化物的存在，所述過熱器 建議這樣地操作，即在鍋爐中的蒸汽具有較低溫度并且一般為400°C左右。 結(jié)果是與化石燃料燃燒相比電能產(chǎn)率低， 一般為25%左右。
本地焚化爐的規(guī)^莫小，限制了產(chǎn)率，并且增加了每單元燃料燃燒的投 入，而這增加了這種缺點(diǎn)。
為了提高產(chǎn)率，在專利EP 1382806、 EP 1416223、 EP 1428987和EP 1430952中申請人已經(jīng)反過來建議傳統(tǒng)熱電車間與大廢棄物燃燒器的結(jié) 合，以便以最大可能的方式使用產(chǎn)生的蒸汽而維持在焚化爐過熱器上的 400°C限制。
用這種方式熱電產(chǎn)率增加至約32%,然而，需要存在用于這種聯(lián)合的 發(fā)電車間。
隨后發(fā)現(xiàn)，在非傳統(tǒng)廢棄物掩埋法中傾倒的RDF，如果充分潤濕，可 以根據(jù)產(chǎn)生生物氣體的需要來活化，與傳統(tǒng)的廢棄物掩埋法的那些相比， 顯示了非常高的生產(chǎn)率水平。
同一申請人的專利EP 1520634給出了在非傳統(tǒng)廢棄物掩埋法中直接 得到的結(jié)果，引入了生物反應(yīng)器的概念，其已經(jīng)工業(yè)自上使用內(nèi)燃機(jī)在 產(chǎn)生4 MW電能的Corteolona(PV)的工廠得到了證明。
同一申請人的專利公開WO2005102547提供了用于產(chǎn)生RDF的生物 干燥車間和用生物反應(yīng)器產(chǎn)生用于產(chǎn)生電能的高熱值燃料的生產(chǎn)的精煉
過程的聯(lián)合。由于所述的燃料已經(jīng)隨后被運(yùn)輸?shù)饺紵囬g，這種聯(lián)合是局部的然 而第一工業(yè)實(shí)現(xiàn)已經(jīng)由在Villafalleto(CN)的工廠提供。
最后應(yīng)該注意到的是，迄今為止涉及的技術(shù)中，從投入的觀點(diǎn)出發(fā)， 可活化生物反應(yīng)器代表了最經(jīng)濟(jì)的解決方法，隨后緊接著是用于產(chǎn)生RDF 的生物干燥，而燃燒是目前最昂貴的一種并且差距4艮大。
因此，前兩種技術(shù)立刻就可以得到，從環(huán)境作用和社會(huì)接受性來看具 有優(yōu)點(diǎn)，并且因此代表了廢棄物問題的具體和簡單的實(shí)現(xiàn)方案。
當(dāng)首先的處理和儲(chǔ)存的兩個(gè)步驟完成后，廢棄物的燃燒可以隨后進(jìn)行。
發(fā)明詳述
本發(fā)明的總目標(biāo)是通過提供一種用最小化的^，并且最重要的是在 時(shí)間上錯(cuò)開這些投入，而允許最大化利用廢棄物中的能量含量的方法和相 關(guān)的系統(tǒng)來消除上述缺點(diǎn)。
進(jìn)一步的目標(biāo)是處理廢棄物，將其轉(zhuǎn)化成RDF并且因此使其成為惰 性并且確保以此方法在生物反應(yīng)器中產(chǎn)生的燃料的安全的貯藏。
進(jìn)一步的目標(biāo)是提供一種用于從可活化生物反應(yīng)器中以高水平以純 化生物氣體而不含氯化物質(zhì)的形式回收能量的方法，并且因此例如用于提 高蒸汽的熱含量水平，所述蒸汽由RDF燃燒產(chǎn)生或者(更好地)得自生物反 應(yīng)器的殘余物部分。
附加的目標(biāo)是降低在燃燒器中污染的廢棄物的裝填量，同時(shí)降低投入 和通過純化生物氣體的方式使燃燒器從低效率中恢復(fù)。
這些目標(biāo)，和下文中更詳細(xì)描述的其它目標(biāo)，可以通過考慮了廢棄物 的整體壽命循環(huán)并且協(xié)同聯(lián)合可得到的技術(shù)的方法和過程實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的方法具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征。
在獨(dú)立權(quán)利要求中描述了有利的實(shí)施方案。
因此該方法構(gòu)成了 MSW的焚化器中燃燒的傳統(tǒng)系統(tǒng)和由此衍生的燃料和它們的傾倒的替代方法。
該方法還構(gòu)成了已經(jīng)工業(yè)實(shí)施或由本申請人提出的、如現(xiàn)有技術(shù)顯示 的那些的替代方法。
根據(jù)

圖1，該過程可以如下描述
a) 通過在EP 0706839和EP1386675中描述的方法進(jìn)行生物穩(wěn)定，目標(biāo)是 將MSW轉(zhuǎn)化成干燥的并且均勻的大小在20 30cm左右并且其可以易于處 理的物質(zhì)(RDF)。
b) 將RDF壓縮成lxlx2m大小的包或BIOCUBI⑧和BIOCUBI⑧在生物反 應(yīng)器中的儲(chǔ)存，如在EP 1520634和在WO 2005102547中描述的。
c) 通過用水潤濕活化生物反應(yīng)器以產(chǎn)生生物氣體生物反應(yīng)器的大小適于 形成大的生物氣體存儲(chǔ)，并且降低厭氧過程的完成時(shí)間以使由惰性物質(zhì)和 塑料形成的非可生物降解的殘留物可以在與傳統(tǒng)的廢棄物填埋法(5 6年) 相比更短的時(shí)間內(nèi)提供。通過公知的技術(shù)，例如通過活性炭床，脫除產(chǎn)生 的生物氣體中的氯化產(chǎn)物的可能的微量殘余。
d) 在具有用于純化排放氣體和產(chǎn)生約400。C、壓力大約70bar的過熱蒸汽 的系統(tǒng)的廢棄物燃燒器中，在開始時(shí)燃燒RDF，并且然后燃燒在生物反應(yīng) 器中已經(jīng)消化并且因此為非可生物降解的物質(zhì)的的殘留物。
e) 在裝有再過熱器的傳統(tǒng)的鍋爐中燃燒純化的生物氣體用于提高廢棄物 燃燒器產(chǎn)生的蒸汽的溫度約100°C。
f) 在連接了產(chǎn)生電能的交流發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)中使用以這種方式產(chǎn)生的蒸汽。
如圖1中所示的進(jìn)一步的可能的聯(lián)合以污染氣體(由用于廢棄物燃燒 的生物干燥過程放出)的使用表示。
通過這種方式可能完全地或部分地消除，生物干燥放出的空氣的處理。
在前面提到的專利中詳細(xì)描述了生物干燥并且生物干燥用于干燥和 穩(wěn)定廢棄物并且產(chǎn)生可以活化和在生物反應(yīng)器中對于厭氧消化具有特別反應(yīng)活性的底物。
概括起來說，廢棄物，特別是MSW，進(jìn)料進(jìn)入被分割為幾部分、通 過其可以通過空氣的封閉空間，其中將其粗研磨并在帶有孔的地板上排列 成層易腐爛部分的需氧消化產(chǎn)生蒸發(fā)水(與空氣流一起移除)的熱。
始自具有濕氣含量36%左右的100 kg的MSW和較低熱值(LHV)2200 kcal/kg，可以得到75kg的RDF，其濕氣含量大約19%且LHV大約2900 kcal/kg。
以這種方式得到的產(chǎn)物是無味的并且是穩(wěn)定的，可以壓縮成密度大約
700 kg/m3的包或BIOCUBI ,并放置在生物反應(yīng)器中。
BIOCUBI 可以原位產(chǎn)生或易于從在區(qū)域內(nèi)分布的生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)輸。 生物反應(yīng)器也被分割成幾部分，如在WO2005102547中描述的，以便
通過在幾年里依次對每個(gè)部分通過注入水活化它，并且得到生物氣體的連
續(xù)生產(chǎn)，并且以槽的容量和排放物質(zhì)的連續(xù)可獲得性，在每個(gè)部分的壽命
的終了。
隨著時(shí)間過去降低水的使用、用濾液或其它含可消化物質(zhì)的液體流出 液代替它并因此能形成生物氣體的另外來源是可能的。
生物反應(yīng)器通過聚合膜完全覆蓋，其保證容納產(chǎn)生的生物氣體并且裝 備內(nèi)歧管用于它們的收集。
因此它們代表適宜于保證用于過程的氣體燃料的提供的大槽。
當(dāng)一部分終止生產(chǎn)時(shí)，生物可降解4皮耗盡，并且由土i裏、塑料和剩余 木材組成的部分，空氣凈皮排出或吹出，以^使消除部分的殘余水，并且得到 介于20到25%的濕氣含量。
任選地，為了加速水的蒸發(fā)和/或得到低殘留濕度的廢棄物，可以使用 得自燃燒的熱空氣或空^/氣體的混合物(未在圖中示出)。
再一次地，以最初的100kgMSW為基礎(chǔ)， 一般地，生物反應(yīng)器產(chǎn)物 為59 63kg的具有大約2700-2600 kcal/kg的LHV的排放物質(zhì)。
根據(jù)初始物質(zhì)的性質(zhì)，還產(chǎn)生15 20kg的甲烷含量大約45~55體積％
8并且具有大約2900 kcal/kg的LHV的生物氣體。
從這一點(diǎn)來看，應(yīng)該注意到，與初始MSW相比，ii^燃燒器的固體 顯著降低，將要燃燒的燃料的能量含量的改進(jìn)。
固體廢棄物的燃燒器具有降低的裝填量并且具有提高的效率并且純 化的生物氣體部分地或全部地用在另外的鍋爐中用于再過熱過熱蒸汽，其 允許超過傳統(tǒng)的燃燒器的400°C的限制。
根據(jù)圖2的簡圖，燃燒器例如這樣地組成，即具有用于產(chǎn)生400。C和 70bar的過熱蒸汽的鍋爐的格柵爐，其裝有燃燒氣體的純化線，其由一系 列用于降低傳送的固體的相當(dāng)一部分的旋風(fēng)器，用于控制溫度的冷卻塔， 用石灰進(jìn)料的反應(yīng)器，和用于中和殘余酸性和吸附微污染物的活性炭，以 及用于在煙囪排出前擋住細(xì)塵的袋式過濾器組成。在鍋爐中產(chǎn)生的過熱蒸汽，和，可能地，控制水的一部分，送入以生 物氣體為進(jìn)料的過熱器，其中根據(jù)提供的生物氣體，蒸汽溫度升高100。C 左右。
在渦輪機(jī)中膨脹的這些蒸汽允許得到圖2中的熱循環(huán)的32%左右的產(chǎn) 率，并且因此類似于與熱電車間組合的廢棄物燃燒器得到的。
基于工業(yè)生物干燥系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，基于用于產(chǎn)生生物氣體的系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn) 和基于可得到的的廢棄物燃燒器，本發(fā)明結(jié)果在申請的下面實(shí)施例中給出。
實(shí)施例
此處的目的是，使用新的循環(huán)，建立具有如圖2的提供110 MWt的熱 電車間，其為本發(fā)明的目標(biāo)，如圖l示意圖所示。
燃燒器以34 t/h進(jìn)料固體廢棄物，該固體廢棄物從生物反應(yīng)器始自43 t/h的RDF(通過生物干;)^ 58 t/gh MSW得到)得到。
計(jì)算介軟的熱，燃燒器的鍋爐產(chǎn)生在400。C和70bar的122 t/h的過熱 蒸汽，其進(jìn)入以6.8 t/h在生物反應(yīng)器中產(chǎn)生的生物氣體進(jìn)料的過熱器。
9128 t/h的過熱蒸汽在492°C產(chǎn)生，其中6 t/h的蒸汽來自溫度控制加 入的水。
包括機(jī)器產(chǎn)率，在渦輪機(jī)中膨脹的這些蒸汽產(chǎn)生35.5Mwe，熱電循環(huán) 產(chǎn)率超過32%。
因此，提出的過程車間代表了廢棄物燃燒器和熱電車間的聯(lián)合的合理 替代方案，如果這個(gè)車間沒有原位提供的話。
應(yīng)該再次指出，多虧了在過程中產(chǎn)生的生物氣體，與上面的所有MSW 和RDF的燃燒相比，要燃燒的固體廢棄物大大降低，這是本發(fā)明的目的， 用于提高蒸汽的熱水平和因此整個(gè)循環(huán)的產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.用于從廢棄物得到能量的方法，其包括如下的步驟a)生物干燥市政固體廢棄物(MSW)以將其轉(zhuǎn)化成干燥的、均勻的具有大約20～30cm大小的垃圾衍生燃料(RDF)，其被稱為RDF；b)壓縮步驟a)中得到的物質(zhì)成包或 id="icf0001" file="A2007800457270002C1.tif" wi="25" he="4" top= "55" left = "108" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>和在生物反應(yīng)器中儲(chǔ)存c)通過用水潤濕活化生物反應(yīng)器以通過厭氧消化產(chǎn)生生物氣體；d)在具有用于純化燃燒氣體和產(chǎn)生約400℃和約70bar的過熱蒸汽的系統(tǒng)的廢棄物燃燒器中，在開始時(shí)燃燒步驟a)中得到的材料(RDF)并且隨后燃燒在生物反應(yīng)器中已經(jīng)消化、因此是非可生物降解的殘留物；e)在裝有再過熱器的傳統(tǒng)的鍋爐中燃燒純化的生物氣體以提高通過廢棄物燃燒器產(chǎn)生的蒸汽的溫度100℃左右；f)在和用于產(chǎn)生電能的交流發(fā)電機(jī)連接的渦輪機(jī)中使用以這種方式產(chǎn)生的蒸汽。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過步驟a)的生物干燥方法放出 的污染的空氣用于在步驟d)中的廢棄物的燃燒。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述的步驟a)的生物干燥通 過將MSW加入封閉空間進(jìn)行，其中將其粗研磨并在帶有孔的地板上堆放， 其凈皮分成穿過空氣的幾部分，易腐爛部分的需氧消化產(chǎn)生熱，所述熱蒸發(fā) 隨著空氣流除去的水。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的包或BIOCUBf具有 lxlx2m左右的大小和700kg/m3左右的密度。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的包或BIOCUBI⑧原位產(chǎn)生 或易于從在區(qū)域內(nèi)分布的生產(chǎn)位置運(yùn)輸。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的在步驟c)中使用的生物反 應(yīng)器分成形成大的儲(chǔ)存槽的幾部分，其可以通過在幾年里依次向它們的每一個(gè)注入水來活化，以提供連續(xù)的生物氣體產(chǎn)出，并且在每個(gè)部分的壽命 的末端，連續(xù)提供非可生物降解的惰性物質(zhì)和塑料構(gòu)成的排放物質(zhì)，
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中在生物反應(yīng)器的每個(gè)部分的壽命 末端吹入或排出空氣以便除去部分殘余水，并得到介于20到25%的低濕 氣含量。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，為了加速水的蒸發(fā)和/或得到低 的廢棄物殘留濕度，使用從燃燒中得到的熱空氣或空~氣體的混合物。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟c)中產(chǎn)生的生物氣體通過 已知的技術(shù)，例如通過活性炭床，脫除氯化產(chǎn)物中可能的微量殘余。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述的燃燒氣體純化系統(tǒng)包括一 系列用于降低傳送的固體的相當(dāng) 一部分的旋風(fēng)器、用于控制溫度的冷卻 塔、以石灰進(jìn)料的反應(yīng)器和用于中和殘余酸性和吸附微污染物的活性炭和 用于在煙囪排出前擋住細(xì)塵的袋式過濾器。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中在渦輪機(jī)中膨脹的蒸汽允許得到 32。/。左右的熱循環(huán)產(chǎn)率。
12. 用于實(shí)施如權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的方法的系統(tǒng)，其包括-用于干燥和穩(wěn)定產(chǎn)生垃圾衍生燃料(RDF)的MSW的生物干燥器，垃圾 衍生燃料(RDF)為可以被活化并且在生物反應(yīng)器中對于厭氧消化特別具有 反應(yīng)性的物質(zhì)，其被稱為RDF; -用于壓縮所述物質(zhì)成包或BIOCUBI⑧的i殳備；_至少一個(gè)用于產(chǎn)生生物氣體的以所述BIOCUBI⑧進(jìn)料的生物反應(yīng)器；-具有燃燒氣體純化系統(tǒng)并產(chǎn)生過熱蒸汽的廢棄物燃燒器；-用于燃燒純化生物氣體的、具有用于升高廢棄物燃燒器產(chǎn)生的蒸汽的溫度的再過熱器的鍋爐；-與用于產(chǎn)生電能的交流發(fā)電機(jī)連接的渦輪機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明中描述了一種用于從廢棄物得到能量的方法，包括如下步驟a)生物干燥市政固體廢棄物(MSW)以將其轉(zhuǎn)化成干燥的、均勻的具有大約20～30cm大小的垃圾衍生燃料(RDF)，其被稱為RDF；b)壓縮步驟a)中得到的物質(zhì)成包或BIOCUBI^和在生物反應(yīng)器中儲(chǔ)存BIOCUBI^；c)通過用水潤濕活化生物反應(yīng)器以通過厭氧消化產(chǎn)生生物氣體；d)在具有用于純化燃燒氣體和產(chǎn)生約400℃和約70bar的過熱蒸汽的系統(tǒng)的廢棄物燃燒器中，在開始時(shí)燃燒步驟a)中得到的材料(RDF)并且隨后燃燒在生物反應(yīng)器中已經(jīng)消化、因此是非可生物降解的殘留物；e)在裝有再過熱器的傳統(tǒng)的鍋爐中燃燒純化的生物氣體以提高通過廢棄物燃燒器產(chǎn)生的蒸汽的溫度100℃左右；f)在和用于產(chǎn)生電能的交流發(fā)電機(jī)連接的渦輪機(jī)中使用以這種方式產(chǎn)生的蒸汽。本發(fā)明還涉及用于完成本方法的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F23G5/02GK101578484SQ200780045727
公開日2009年11月11日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者C·多納蒂, G·多納蒂, G·納塔 申請人:?？频驴素?zé)任有限公司