CN101886010A - 一种城市生活垃圾再生颗粒燃料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种城市生活垃圾再生颗粒燃料的制备方法，采用生活垃圾进行综合处理、配料、进行二次混合破碎、物料烘干、燃料成型、冷却包装等步骤。采用本方法生产的城市生活垃圾再生颗粒燃料，对于垃圾燃料制备过程增加配料工序，平衡垃圾燃料热值。垃圾燃料制作采用全机械化流水线作业，垃圾处理过程物料无滞留现象，无二次发酵、无垃圾渗滤液产生、蚊蝇及恶嗅等级降到最低限度，同时加工过程可燃物的热值基本无损失。燃料采用先烘干后成型工艺，其热效率极高。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种城市生活垃圾再生颗粒燃料的制备方法。
背景技术
目前我国城市生活垃圾每年正以10％的速度递增，而实施简易处理的城市垃圾仅占总量的2.3％，由于我国人均可使用土地还不到美国的3.85％，目前我国历年垃圾堆存量已高达60亿吨，占用耕地5亿平方米，直接经济损失达80亿元人民币。全国城市现已发展到660个，其中已有200个城市陷入垃圾包围之中。以城镇人口2.6亿，每人每年产生440公斤垃圾计算，产生垃圾量为1.14亿吨，可以使100万人口的城市覆盖1米。且每年还在以8～10％的速度在递增。中国已成为世界上垃圾包袱最重的国家，城市垃圾的无害化、减容化和资源化处理已迫在眉睫。但另一方面，如果将其全部利用，则相当于1340万吨石油的能量。
加速垃圾处理的能源化进程是世界各国关注的焦点；垃圾衍生燃料制作技术(RDF技术)在国外已经相对成熟；在日本、德国、美国等发达国家有专门的从事RDF燃料生产运营的公司，经营效益良好。但是他们处理的都是组分稳定的分类垃圾；其生产工艺装置对于中国的垃圾而言基本不适应。
诸多国际通用的垃圾处理方法在国内的众多工程实践中未取得良好的效果的原因为：受消费习惯和环保意识的影响；国外大多数国家的垃圾投放及收集方法均为分类接收；在进入处理设施以前的垃圾；已被良好分类；同时受生活习惯的影响垃圾中的厨余及泔脚类物质的量较少水分及易腐烂物质较低；袋装规范；已为综合回收利用创造了良好条件。而中国垃圾的收集方法均为混合接收；垃圾中的厨余及泔脚类物质的量较高；水分及易腐烂物质较高；袋装不规范；原始垃圾几乎为“袋中袋”形式投放且袋内物质成分复杂无法分类；所以在环保工程领域内我们通称为“高湿混合垃圾”其具备以下特性：
①混合接收成分复杂，袋装物含量高；一般方法无法正常有效分类。
②水分大：平均水分50％，极限水分高达70％，热值低；厨余、渣土类含量较高平均约占50％。分离与脱水难度较大；处理不当能耗较高。
③易腐败物质含量较高；处理不当造成严重的二次污染；同时垃圾的回收利用产品安全性及商品性较差。其典型成分见下表：
中国垃圾的典型成分统计列表
以上成份列表以2005年，上海、南京、南宁、重庆四地典型成份含量综合结果。
针对中国垃圾的特性国内不少研究机构及企业单位，对中国高湿混合垃圾的燃料制作技术做了一系列的研究：
国内常规的垃圾燃料制作方法主要分为以下三大类：
中国现有制作技术中垃圾燃料的分类及典型工艺主要有：
1、混煤型复合垃圾衍生燃料：
采用活塞钢模，在成型压力75KN，含水率10％，灰土含量20％，煤配比20％.室温下利用煤和生活垃圾制备出了垃圾衍生燃料；项目尚处于基础研究阶段，未见规模化工厂报道。
其主要技术缺陷：RDF与煤的混合燃烧在国外已经有成功案例；而且由于RDF在燃烧过程中产生的热解汽焚烧温度较高；可以有效提高燃烧器炉膛温度，对于高灰分、低热值、高着火点的劣质煤有较好的助燃作用。但是在技术路线的确定中在燃料中添加煤作为热值提高和成型的粘接物质，对燃料的有效热解汽化燃烧会形成负面影响。
2、垃圾分选物衍生燃料制作技术：
此类项目通过各种方法将垃圾中的可燃物质进行提取，然后采用挤压成型方法进行燃料制作，垃圾燃料化利用率低于20％；同时对其他剩余物均采用综合分类利用的方法解决。
通过典型案例的分析得出以下结论：
将回收垃圾分选后的可燃物作为燃料原料然后进行燃料制作。这样既可以解决燃料的热值问题又可以提高回收利用率。同时由于去除添加煤炭的热值补充后燃料的燃烧性能较为稳定；燃料适用范围广；商品性能好。但是根据现有的运行装置来看具有较多问题噩需解决，突出表现在：
1).根据中国垃圾特性；厨余类物质占垃圾质量重量的60％以上；且为袋装混合接收；造成分离和加工过程不易控制。
2).垃圾处理另一回收产物-堆肥的品质很难稳定；适用范围窄、销售市场小、价格低廉。造成严重积压，影响整个生产线的运行。
3)、工艺技术路线复杂；装置设备繁多而单项回收量小；设备的运转成本远高于产品的回收产值，很难实现盈利。
4)、缺乏高效专用加工设备保障，现有加工设备均为矿山设备代用集成性、适应性差，运行故障高，开工率严重不足。
5)、工厂操作环境恶劣；三废排放量较大，若需达标排放，正常运行其治理费用较高。
3、城市生活垃圾全利用燃料制作工艺：中国专利200510021985.7公布了一种城市垃圾焚烧炉颗粒燃料制作工艺：其采用垃圾自动分选去除金属等不可燃物后进行全利用的方法生产垃圾焚烧炉专用颗粒燃料。其基本过程为：
(1)分选、破碎：对城市垃圾进行分选，分选出可燃垃圾，再将这些可燃垃圾破碎成粒径≤100mm的垃圾块料；
(2)沥水蒸发：将上述垃圾块料在压力为2900-3300Pa的沥离仓内进行混合和沥水，蒸发垃圾块料中的水份，至垃圾块料含水量≤40％；
(3)二次粉碎：将含水量≤40％的垃圾块料进行二次粉碎，形成粒径≤50mm的垃圾块料；
(4)造粒：向粒径≤50mm的垃圾块料中添加垃圾块料重量3-8％的助剂，混合均匀后再进行挤压造粒，形成垃圾颗粒料；
(5)烘干：将上述垃圾颗粒料在100-200℃之间烘干，至含水量≤20％，即得城市垃圾焚烧炉颗粒燃料。
从以上过程可以看出其工艺主要存在的问题为：
1、采用沥水蒸发的方法去除水分其周期长、恶嗅气体排放量大、垃圾渗滤液产生量大、渗滤液中COD、BOD含量极高处理成本大。
2、发酵过程使大量的植物类有机物降解，造成大量的热值损失。
3、垃圾由于接收地和季节的变化造成成分差距较大，其制作的燃料热值偏差较大，焚烧炉运行工况极不稳定。
发明内容
本发明为了克服现有技术中的缺陷，提供一种将适合于中国国情的高湿混合垃圾特性的垃圾生产再生颗粒燃料的制备方法。
本发明为了实现其技术目的所采用的技术方案是：一种城市生活垃圾再生颗粒燃料的制备方法，采用以下步骤进行生产：
步骤1：对城市生活垃圾进行综合处理，对所述的城市生活垃圾进行自动分选、破碎、脱水、回收，将城市垃圾中可利用物直接回收，有害阻燃物安全填埋，鲜植物进行破碎与厨余一起进行锥盘式挤压脱水，产生含水40％以下的有机可降解成分回收物回收、纸塑类低含水物质进行粉碎；
步骤2：配料，将步骤1产生的脱水物与已粉碎的纸塑类低含水物质进行按垃圾的平均典型成分含量标准计量配料，其过程中填入0.5-1％的生石灰作为助剂；
步骤3：进行二次混合破碎：将上述原料进行二次混合细破碎加工得到半成品；
步骤4：物料烘干：采用高效搅拌烘干技术将步骤3产生的半成品的水分降至25％以内；
步骤5：燃料成型：将步骤4产生的物质进行多孔连续式挤压成型，得道燃料半成品；
步骤6：冷却包装：将步骤5产生的燃料包装出厂。
具体的，步骤2中，所述的脱水物与已粉碎的纸塑类低含水物质的按热值要求，确定重量配料比。
采用本发明的工艺与常规国内垃圾燃料制作技术相比具有以下创新：
1、垃圾的分选过程采用全自动机械化操作，既节约劳动力成本又提高垃圾的回收效率。
2、垃圾燃料制作原料的大量水分去除靠锥盘式压榨脱水，其脱水效率高，出水清洁能耗低。
3.对于垃圾燃料制备过程增加配料工序，平衡垃圾燃料热值。
4、垃圾燃料制作采用全机械化流水线作业，垃圾处理过程物料无滞留现象，无二次发酵、无垃圾渗滤液产生、蚊蝇及恶嗅等级降到最低限度，同时加工过程可燃物的热值基本无损失。
5、燃料采用先烘干后成型工艺，其热效率极高。
下面结合附图和具体实施例对本发明作较为详细的描述。
附图说明
图1为本发明垃圾颗粒燃料生产流程图。
具体实施方式
实施例1，本实施例是一种城市生活垃圾再生颗粒燃料制备工艺，如图1所示，一种城市生活垃圾再生颗粒燃料的制备方法，其特征在于：采用以下步骤进行生产：
步骤1：对城市生活垃圾进行综合处理，对所述的城市生活垃圾进行自动分选、破碎、脱水、回收，将城市垃圾中可利用物直接回收，有害阻燃物安全填埋，鲜植物进行破碎与厨余一起进行锥盘式挤压脱水，产生含水40％以下的有机可降解成分回收物回收、纸塑类低含水物质进行粉碎；
本步骤分为两小步，第一小步自动分选、破碎：将城市生活垃圾进行有效的自动化分选破碎提取出其中的电池、金属、无机物等硬性物质；在此过程中可利用垃圾被分成三大类：
一类为纸及塑料等轻质可燃物纸其水分含量低于25％，直接二次粉碎加工后备用。
第二类为泥土及厨余的混合物，水分高达60％。
第二类为高含水的破布及鲜树枝、藤蔓等物质，在进行切碎处理后混入第二类物质。
第二小步挤压脱水：将上述二、三类物质的混合物进行高效锥盘压榨脱水，将其含水率降至40％以内，物料全水去除率达到60％以上。
步骤2：配料，将步骤1产生的脱水物与已粉碎的纸塑类低含水物质进行按垃圾的平均典型成分含量标准计量配料，其过程中填入0.5-1％的生石灰作为助剂；
本步骤中脱水物与已粉碎的纸塑类低含水物质的重量百分比为：65.20∶12.80。
步骤3：进行二次混合破碎：将上述原料进行二次混合细破碎加工得到半成品；
半成品为含量均匀的热值均一的产品，其含有33-35％水分。
步骤4：物料烘干：采用高效搅拌烘干技术将步骤3产生的半成品的水分降至25％以内；
步骤5：燃料成型：将步骤4产生的物质进行多孔连续式挤压成型，得道燃料半成品；
步骤6：冷却包装：将步骤5产生的燃料包装出厂。
挤压成型后的半成品由于温度均在45-65℃，颗粒表面较软，如直接包装出厂，燃料二次破碎和粘连的几率较大，经冷却后能保证其强度同时能蒸发一定的水分。
按照本实施例的方法制得的焚烧炉颗粒燃料性能如下表：
总的来说，本实施例本工艺的实施在具体时间中分5个单元步骤实现如图1所示：
1.垃圾接收分选破碎单元：该单元主要实现垃圾的自动分选及分类破碎过程。
2、高热值可燃物粉碎单元：主要对与纸塑及布类。植物类的物质实现高效粉碎，提高此类物料的利用率。
3、垃圾水分降低及热值提升与平衡单元：该单元主要将高水分物质进行高效锥盘挤压脱水处理，将物料的全水降低60％以上，使出料水分低于40％，同时将高热值破碎物料和助剂按标准进行计量加入后采用混合破碎技术加工成热值及水分均匀的细碎状物料。
4、烘干处理单元：将采用高效搅拌烘干工艺垃圾中的水分降至25％以下的易于加工的保存的安全水分范围。
5.燃料成型及冷却单元：该单元采用多孔连续成型技术将燃料制成成品后再冷却处理表面硬化和出去部分水分后进行成品输出。
在进行城市生活垃圾再生颗粒燃料制备，每一步都需要有配套的环保设施单元、尾气处理、恶臭及蚊蝇治理、污水处理和污泥回收等环保设施。
Claims (2)
1.一种城市生活垃圾再生颗粒燃料的制备方法，其特征在于：采用以下步骤进行生产：
步骤1：对城市生活垃圾进行综合处理，对所述的城市生活垃圾进行自动分选、破碎、脱水、回收，将城市垃圾中可利用物直接回收，有害阻燃物安全填埋，鲜植物进行破碎与厨余一起进行锥盘式挤压脱水，产生含水40％以下的有机可降解成分回收物回收、纸塑类低含水物质进行粉碎；
步骤2：配料，将步骤1产生的脱水物与已粉碎的纸塑类低含水物质进行按垃圾的平均典型成分含量标准计量配料，其过程中填入0.5-1％的生石灰作为助剂；
步骤3：进行二次混合破碎：将上述原料进行二次混合细破碎加工得到半成品；
步骤4：物料烘干：采用高效搅拌烘干技术将步骤3产生的半成品的水分降至25％以内；
步骤5：燃料成型：将步骤4产生的物质进行多孔连续式挤压成型，得道燃料半成品；
步骤6：冷却包装：将步骤5产生的燃料包装出厂。
2.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾再生颗粒燃料的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述的脱水物与已粉碎的纸塑类低含水物质的按热值要求，确定重量配料比。
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