專利名稱：一種城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，屬于垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國生活垃圾的產(chǎn)生量每年以8%的速度遞增，大量的生活垃圾圍繞著城市周邊， 污染了大量的地下水，目前解決的方式有垃圾填埋和垃圾焚燒。已經(jīng)堆放或填埋的垃圾，由于其處于自然降解的過程中，垃圾中有機(jī)質(zhì)在生物化學(xué)作用下不斷分解，有機(jī)質(zhì)降解可分為四個階段1、有氧分解階段；2、厭氧酸化階段；3、厭氧加速產(chǎn)甲烷階段；4、厭氧減速產(chǎn)甲烷階段。在垃圾的降解過程中，固體組分減少，填埋場沉降增加，同時降解產(chǎn)生大量填埋氣， 導(dǎo)致垃圾中氣壓增加，需要對其進(jìn)行導(dǎo)排。堆放或填滿垃圾，在降解過程中還會產(chǎn)生、釋放大量的氨和硫化物等惡臭有害氣體，以及BODs和COD濃度極高的滲濾液排放，侵占大量土地的同時，嚴(yán)重污染周邊空氣、土壤和水體。焚燒雖然能回收能量，但焚燒過程中產(chǎn)生的二噁英對環(huán)境、對人類造成的危害極大，各城市垃圾焚燒場的選址都成了一個棘手的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有填滿垃圾侵占大量土地，嚴(yán)重污染周邊空氣、土壤和水體；焚燒雖然能回收能量，但焚燒過程中產(chǎn)生的二噁英對環(huán)境、對人類造成的危害極大的問題，進(jìn)而提供一種城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，包括以下步驟一、高溫滅菌利用高溫蒸汽對生活垃圾進(jìn)行高溫滅菌，高溫蒸汽的溫度為350 4000C，在完成高溫滅菌后輸送到干燥爐中進(jìn)行干燥，干燥后的垃圾含水率不超過20%的狀態(tài)下傳送到預(yù)選破碎裝置進(jìn)行破碎分選；二、預(yù)選破碎干燥后的生活垃圾首先進(jìn)行風(fēng)選， 風(fēng)選后，進(jìn)行破碎，達(dá)至RDF3的標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入高溫裂解爐進(jìn)行高溫裂解；三、高溫裂解在高溫裂解爐中把已分選好的符合RDF3標(biāo)準(zhǔn)的可燃物質(zhì)進(jìn)行高溫裂解，裂解溫度為1200 1250°C，完成在不完全燃燒的情況下用下火式負(fù)壓抽離出的氣體至等離子倉，進(jìn)行下一步的等離子體炬超高溫裂解燃?xì)?；四、等離子體炬超高溫裂解從高溫裂解燃?xì)鉅t中抽出來的燃?xì)?，通過等離子倉，利用超高溫的電弧等離子體炬進(jìn)行大分子和小分子裂解，超高溫裂解溫度為6000 8000°C，把原子和電子做成游離的離子狀態(tài)，然后在冷卻過程中合成可燃?xì)怏w和氮氣；五、燃?xì)獍l(fā)電從等離子倉輸送過來的燃?xì)?，?jīng)過熱熱交換器，把高達(dá)1600°C 的燃?xì)庠跓峤粨Q中置換出的熱空氣回收到第一步的高溫滅菌中循環(huán)使用，燃?xì)鈩t在冷卻過程中除掉粉塵和水汽，利用水汽分離后的燃?xì)?，?dǎo)引至燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用了超高溫等離子倉處理垃圾，實現(xiàn)了無需分揀，大大降低了處理成本。同時，由于等離子體炬的作用，無需將垃圾運至指定的大型垃圾填埋場，解決了因填滿垃圾侵占大量土地，嚴(yán)重污染周邊空氣、土壤和水體的問題，也解決了因焚燒垃圾產(chǎn)生二噁英的問題?？梢粎^(qū)一站、就地氣化供熱發(fā)電，利用2300KW的發(fā)電機(jī)，除了內(nèi)部損耗外，可以發(fā)出2000KW—組的發(fā)電χ 8組的電源供并網(wǎng)發(fā)電使用。減少了大量的運輸成本，更可因地制宜選擇廠址，創(chuàng)造就業(yè)崗位，徹底解決垃圾圍城的問題。
具體實施例方式本具體實施方式
提供了一種城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，包括以下步驟一、高溫滅菌利用高溫蒸汽對生活垃圾進(jìn)行高溫滅菌，高溫蒸汽的溫度為350 4000C，在完成高溫滅菌后輸送到干燥爐中進(jìn)行干燥，干燥后的垃圾含水率不超過20%的狀態(tài)下傳送到預(yù)選破碎裝置進(jìn)行破碎分選；二、預(yù)選破碎干燥后的生活垃圾首先進(jìn)行風(fēng)選， 風(fēng)選后，進(jìn)行破碎，達(dá)至RDF3的標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入高溫裂解爐進(jìn)行高溫裂解；三、高溫裂解在高溫裂解爐中把已分選好的符合RDF3標(biāo)準(zhǔn)的可燃物質(zhì)進(jìn)行高溫裂解，裂解溫度為1200 1250°C，完成在不完全燃燒的情況下用下火式負(fù)壓抽離出的氣體至等離子倉，進(jìn)行下一步的等離子體炬超高溫裂解燃?xì)猓凰?、等離子體炬超高溫裂解從高溫裂解燃?xì)鉅t中抽出來的燃?xì)?，通過等離子倉，利用超高溫的電弧等離子體炬進(jìn)行大分子和小分子裂解，超高溫裂解溫度為6000 8000°C，把原子和電子做成游離的離子狀態(tài)，然后在冷卻過程中合成可燃?xì)怏w和氮氣；五、燃?xì)獍l(fā)電從等離子倉輸送過來的燃?xì)?，?jīng)過熱熱交換器，把高達(dá)1600°C 的燃?xì)庠跓峤粨Q中置換出的熱空氣回收到第一步的高溫滅菌中循環(huán)使用，燃?xì)鈩t在冷卻過程中除掉粉塵和水汽，利用水汽分離后的燃?xì)猓瑢?dǎo)引至燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電。所述高溫蒸汽的溫度為380°C。所述風(fēng)選過程中把重量大的物料，包括電池，磚頭，石塊，玻璃，金屬等分離出來， 把輕的物料，特別是塑料和紙類物，即可燃物質(zhì)分選出來進(jìn)行破碎。所述輕的物料破碎到92 97%是4. 5 5. 5cm粒度RDF。所述裂解溫度為1230°C。所述從等離子倉輸送過來的燃?xì)?，其中含氫觀 32%，氮35 39%，一氧化碳 23 27%，二氧化碳6 10%。所述從等離子倉輸送過來的燃?xì)?，其中含?0 %，氮37 %，一氧化碳25 %，二氧化碳8%。本發(fā)明采用等離子體炬處理垃圾，減容比最高，無害化最徹底，資源化程度最高， 等離子體炬氣化技術(shù)具有如下突出優(yōu)點A.可處理各種生活垃圾；B.氣化反應(yīng)溫度極高；C.大量回收硫和各種金屬，能量回收率高；D.垃圾所生成的二噁英等有害物質(zhì)被徹底分解；E.殘余熔渣質(zhì)量僅為處理前1/120 ；F.系統(tǒng)安全性強；G.顯著的低排放；H.真正實現(xiàn)垃圾資源化。人類對能源的需求日益增長，但作為現(xiàn)時主要能源的化石燃料卻正在時刻減少，將城市垃圾作為替代能源利用，將為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排作出重大貢獻(xiàn)，同時減少溫室效應(yīng)和環(huán)境污染。本發(fā)明每小時可處理垃圾(含水率16%)10.8噸/臺份，相當(dāng)于日處理垃圾259.2 噸、年處理垃圾94608噸。垃圾經(jīng)等離子氣化后剩余溶渣質(zhì)量僅為處理前的1/120。垃圾經(jīng)初級氣化后，利用等離子體炬對產(chǎn)生的粗制氣體進(jìn)行細(xì)化，而初級氣化產(chǎn)生的50%熔渣進(jìn)入二級細(xì)化室，利用等離子體炬對其進(jìn)行超高溫裂解氣化，同時將初級氣化混合氣體進(jìn)行二次等離子體炬處理，完全去除二噁英，焦油等有害物質(zhì)，最終產(chǎn)出的混合氣體主要成分為CO 25%，壓30%，C028%，N237%，混合氣體溫度約為1600°C。等離子體炬中心溫度達(dá) 6000°C 10000°C，等離子體炬總功率為1500KW，可實現(xiàn)發(fā)電量15兆瓦，同時利用混合氣體的高溫余熱和發(fā)電機(jī)組排放的550°C尾氣余熱進(jìn)行熱交換，換取蒸汽利用汽輪機(jī)組發(fā)電2 兆瓦，共計發(fā)電總量17兆瓦。剩余的熱能還可轉(zhuǎn)換為居民和工廠用能。等離子體炬氣化后的混合氣體無色無味，含有一氧化碳，氫，二氧化碳及氮氣，其中氫氣的含量超過了 30%。等離子技術(shù)被應(yīng)用于垃圾氣化中，將徹底改變垃圾處理的現(xiàn)狀。離子態(tài)是物質(zhì)在自然界中除固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)之外，物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)，在溫度達(dá)到6000°C -8000°C時， 分子中原子與電子脫離，成為離子狀態(tài)。此時，如二噁英、呋喃、焦油等有害物質(zhì)的原有分子被打破，在溫度降到1000°C左右時，物質(zhì)重新組合成為以氫氣和一氧化碳為主的混合氣體。 由于等離子體炬的作用，有害物質(zhì)被徹底清除。等離子體炬由高強電流產(chǎn)生，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。在垃圾氣化流程中，廢紙、塑料制品、破布、舊輪胎、農(nóng)作物廢棄物、城市有機(jī)垃圾，經(jīng)粉碎后送入反應(yīng)室進(jìn)行氣化，產(chǎn)生的粗制氣體被導(dǎo)入二級細(xì)化反應(yīng)室，經(jīng)等離子體炬進(jìn)一步處理，徹底分解有害物質(zhì)，并生成更多一氧化碳和氫氣，之后利用熱交換器回收混合氣體余熱，并對熱能進(jìn)行應(yīng)用，再經(jīng)進(jìn)一步循環(huán)水冷系統(tǒng)降溫，采用氫氧化鈉去除硫化氫和氯化氫確保產(chǎn)出氣體清潔，完全達(dá)到國際和國家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而為發(fā)電提供了有利保障。等離子體溫度高，能提供含高附加值介質(zhì)，是常規(guī)氣化得不到的高級材料，并能顯著縮短工藝流程，減少耗能，降低成本，為此等離子技術(shù)發(fā)展空間大，利用等離子體炬。產(chǎn)生高溫高射流，增加熱量，氣化效果會更好，速度會更快，其中活性粒子和輻射促成化學(xué)反應(yīng)， 以獲取新的物質(zhì)。采用等離子體炬氣化裝置處理垃圾，可立竿見影。垃圾中含有大量有毒成分和各種物質(zhì)混雜在一起。等離子體炬會對固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)這三種合成氣進(jìn)行高溫氣化，在很短的時間內(nèi)，反應(yīng)室中心溫度會達(dá)到6000攝氏度，就會產(chǎn)生物質(zhì)自由運動，并相互碰撞，正離子和電子組成混合物，這時等離子體在電離過程中正離子和電子會成對出現(xiàn)，為此等離子體中，正離子的總數(shù)大體相等，為此等離子技術(shù)會減少潛在危害物。 實現(xiàn)了將垃圾轉(zhuǎn)化為高能可燃性混合氣體，可直接用于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電。采用混合氣內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組發(fā)電，將2300KW的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)，總共6臺機(jī)組達(dá)到總發(fā)電量15兆瓦。發(fā)電機(jī)組入口處混合氣體溫度已降至20°C，發(fā)電機(jī)組尾氣排放處還可添加催化還原器以確保排放完全達(dá)標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，其特征在于，包括以下步驟一、高溫滅菌利用高溫蒸汽對生活垃圾進(jìn)行高溫滅菌，高溫蒸汽的溫度為350 4000C，在完成高溫滅菌后輸送到干燥爐中進(jìn)行干燥，干燥后的垃圾含水率不超過20%的狀態(tài)下傳送到預(yù)選破碎裝置進(jìn)行破碎分選；二、預(yù)選破碎干燥后的生活垃圾首先進(jìn)行風(fēng)選， 風(fēng)選后，進(jìn)行破碎，達(dá)至RDF3的標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入高溫裂解爐進(jìn)行高溫裂解；三、高溫裂解在高溫裂解爐中把已分選好的符合RDF3標(biāo)準(zhǔn)的可燃物質(zhì)進(jìn)行高溫裂解，裂解溫度為1200 1250°C，完成在不完全燃燒的情況下用下火式負(fù)壓抽離出的氣體至等離子倉，進(jìn)行下一步的等離子體炬超高溫裂解燃?xì)?；四、等離子體炬超高溫裂解從高溫裂解燃?xì)鉅t中抽出來的燃?xì)?，通過等離子倉，利用超高溫的電弧等離子體炬進(jìn)行大分子和小分子裂解，超高溫裂解溫度為6000 8000°C，把原子和電子做成游離的離子狀態(tài)，然后在冷卻過程中合成可燃?xì)怏w和氮氣；五、燃?xì)獍l(fā)電從等離子倉輸送過來的燃?xì)?，?jīng)過熱熱交換器，把高達(dá)1600°C 的燃?xì)庠跓峤粨Q中置換出的熱空氣回收到第一步的高溫滅菌中循環(huán)使用，燃?xì)鈩t在冷卻過程中除掉粉塵和水汽，利用水汽分離后的燃?xì)?，?dǎo)引至燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，其特征在于，所述高溫蒸汽的溫度為380°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，其特征在于，所述風(fēng)選過程中把重量大的物料，包括電池，磚頭，石塊，玻璃，金屬分離出來，把輕的物料分選出來進(jìn)行破碎。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，其特征在于，所述輕的物料破碎到92 97%是4. 5 5. 5cm粒度RDF。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，其特征在于，所述裂解溫度為1230°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，其特征在于，所述從等離子倉輸送過來的燃?xì)猓渲泻瑲溆^ 32%，氮35 39%，一氧化碳23 27%，二氧化碳6 10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，其特征在于，所述從等離子倉輸送過來的燃?xì)?，其中含?0 %，氮37 %，一氧化碳25 %，二氧化碳 8%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種城市生活垃圾高溫處理、超高溫等離子氣化方法，包括以下步驟利用高溫蒸汽對生活垃圾進(jìn)行高溫滅菌，在完成高溫滅菌后輸送到干燥爐中進(jìn)行干燥，干燥后的生活垃圾首先進(jìn)行風(fēng)選、破碎，在高溫裂解爐中把已分選好的符合RDF3標(biāo)準(zhǔn)的可燃物質(zhì)進(jìn)行高溫裂解，從高溫裂解燃?xì)鉅t中抽出來的燃?xì)?，通過等離子倉，利用超高溫的電弧等離子體炬進(jìn)行大分子和小分子裂解，從等離子倉輸送過來的燃?xì)?，?dǎo)引至燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電。本發(fā)明采用了超高溫等離子倉處理垃圾，無需將垃圾運至指定的大型垃圾填埋場，解決了因填滿垃圾侵占大量土地，嚴(yán)重污染周邊空氣、土壤和水體的問題，也解決了因焚燒垃圾產(chǎn)生二噁英的問題。
文檔編號B09B1/00GK102389887SQ20111024763
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者陳開明 申請人:陳開明