CN102211105A - 一种用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺，包括：首先对垃圾进行人工预分选，将大块惰性不可燃组份分选出来；然后将分选后的垃圾送入湿解罐中，通入蒸汽，高压加热一段时间后快速打开湿解罐出口减压阀，将垃圾喷放出来；把湿解后的垃圾经过两道筛分，分成筛上物和筛下物；将筛上物按气化工艺要求破碎到50毫米以下；以得到高质量合成气为目标，烘干物料，将其含水率控制到30%以下，具体数值与过量空气系数和输入功率有关。本发明所述“湿解+筛分+破碎+烘干”相结合的预处理工艺是首次在等离子体处理生活垃圾中采用，适用于东南亚和中国的原生混合垃圾。而“破碎+烘干”相结合的预处理工艺适用于分类收集生活垃圾及生物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种生活垃圾预处理工艺，尤其是一种用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺。
背景技术
生活垃圾是人类在日常活动中产生的城市固体废弃物，其特点是产生量大、成分复杂多样。生活垃圾无害化、减容化和资源化处理是公众热切关注的主要议题之一。目前广泛采用的垃圾处理技术包括堆肥、填埋和焚烧。
然而，这些技术都有一些自身难以克服的缺点，例如：堆肥减容比低、肥料养分含量低、长期使用后造成土壤板结；填埋侵占大量土地、污染地下水，对于经济发达和人口密集的地区来说，土地资源非常紧张，已没有多少场地可用于填埋；焚烧尾气流量大、二次污染物（如SOx、NOx、飞灰、二噁英和呋喃等）浓度较高，为满足相关环保标准，必须配套庞大的脱酸除尘设备。
为能更加洁净地处理垃圾，同时综合有效地回收利用垃圾能量，人们发展了等离子体气化技术。该技术一般是采用等离子体作为外加热源，通入一定量的气化剂（如水蒸气、二氧化碳、空气、富氧气体或它们的组合），将垃圾的有机组份裂解气化，转化成合成气（主要可燃成分是CO+H2），无机组份经高温熔融处理后成为无害的渣体。合成气可利用内燃机发电，其发电效率可高达39%，而蒸汽轮机难以超过23%。此外，该技术的环保效果远优于焚烧，污染物排放比焚烧低2-3个数量级。
然而，现有公开的等离子体气化技术主要是针对发达国家的生活垃圾，如美国专利No.6215678、No.5280757和No.5634414等。北美和欧洲等发达国家的垃圾分类系统较为完善，餐厨垃圾很少与生活垃圾一同收集，干基热值高达13000-17000 kJ/kg，可直接进入等离子体反应器，这些技术均缺少预处理工艺（也没有必要采用）。而我国及东南亚等发展中国家的垃圾分类体系并不健全，餐厨垃圾往往与生活垃圾一同收集，含水率高、热值低，直接进入等离子体反应器导致能量利用效率大大降低，发不出多少电能，产生不了经济效益。因此，为了充分高效清洁地利用垃圾热值，降低单位质量垃圾电耗，提高单位质量垃圾净发电量，必须对原生混合垃圾采用预处理工艺。
目前已公开了一些垃圾预处理工艺，如CN1332332A、CN1292475A、CN101093078A、 CN101565647A、CN1334152A和CN101096032A等，它们主要是针对焚烧、堆肥、制作垃圾衍生燃料和除臭而发展起来的，并不适用于等离子体气化，因此必须发展一种新型的垃圾预处理工艺。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺，具体为：
1） 预分选：去除生活垃圾中大块惰性不可燃组份；
2） 湿解：将预分选后的生活垃圾送入湿解罐中，通入蒸汽，并加热到设定时间；
3） 筛分：湿解后的生活垃圾经过两道筛分，分成筛上物和筛下物；
4） 破碎：将筛上物送入破碎机中进行破碎；
5） 干燥：对破碎后的物料进行加热，烘干出水份。
进一步，所述步骤2）中湿解罐上设置有出口减压阀，湿解完成后，垃圾将从出口减压阀喷放出来。
进一步，所述步骤3）中筛上物的颗粒大小在50毫米以下。
进一步，所述步骤5）中采用电加热、换热器、蒸汽加热或者它们的组合来进行干燥处理。
进一步，所述步骤5）中干燥后的物料的含水率为30%～10%。
进一步，所述步骤2）中的蒸汽由所述等离子体气化发电的余热锅炉产生，该余热锅炉回收合成气或发电机排气的余热，向外供给一定温度和一定压力的蒸汽。
进一步，所述步骤5）中干燥处理所排出的气体经冷凝分离出水后送入等离子体反应器或气体发电机中。
本发明将不必要带入等离子体反应器的无机物和餐厨垃圾去除，把进入反应器垃圾的粒径、热值及含水率控制到合理范围，达到使等离子体反应器在输入较少电能的情况下可将垃圾高效地转化成高质量合成气的目的。
具体实施方式
本发明提供的专用于等离子体气化的生活垃圾预处理工艺由人工预分选、湿解、筛分、破碎、干燥的一个或多个过程组成，包括按以下步骤进行：
1） 人工预分选：首先对生活垃圾进行人工预分选，将大块惰性不可燃组份分选出来；
2） 湿解：将经人工分选后的生活垃圾送入湿解罐中，通入蒸汽，加热一段时间后快速打开湿解罐出口减压阀，将垃圾喷放出来；
3） 筛分：湿解后的生活垃圾经过两道筛分，分成筛上物和筛下物；
4） 破碎：等离子体反应器尺寸较小，反应过程时间短，为保证均匀进料和较理想的气化反应，要求筛上物破碎到50毫米以下。
5） 干燥：对破碎后的物料进行加热、烘干。加热方式可以是电加热、换热器或蒸汽加热，或者它们的组合。为得到高质量的合成气，应将烘干后物料的含水率控制到30%以下，甚至低到10%，具体含水率大小与等离子体反应器输入气体含氧量和输入功率有关。
步骤（2）所述湿解不仅可达到降解有机质和除臭的目的，还可破坏细胞壁，使得细胞壁内水份更易脱除，为进一步降低含水率创造有利条件。
步骤（2）和（5）中所述蒸汽来自等离子体系统与发电系统的余热锅炉，该余热锅炉回收合成气或发电机排气的余热，向外供给一定温度和一定压力的蒸汽。
步骤（5）中烘干出的气体经冷凝分离出水后送入等离子体反应器或气体发电机中。
本发明包括对分类收集垃圾和生物质进行常规的破碎和烘干的工艺，或者对原生混合垃圾进行人工分选、湿解、筛分、破碎和烘干的工艺。本发明所述“湿解+筛分+破碎+烘干”相结合的预处理工艺是首次用于等离子体处理生活垃圾，可以适用于中国和东南亚的原生混合垃圾。而“破碎+烘干”相结合的预处理工艺适用于分类收集生活垃圾及生物质。
Claims (7)
1.一种用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺，其特征在于，该工艺具体为：
预分选：去除生活垃圾中大块惰性不可燃组份；
湿解：将预分选后的生活垃圾送入湿解罐中，通入蒸汽，并加热到设定时间；
筛分：湿解后的生活垃圾经过两道筛分，分成筛上物和筛下物；
破碎：将筛上物送入破碎机中进行破碎；
干燥：对破碎后的物料进行加热、烘干。
2. 如权利要求1所述的用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺，其特征在于，所述步骤2）中湿解罐上设置有出口减压阀，湿解完成后，垃圾将从出口减压阀喷放出来。
3. 如权利要求1所述的用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺，其特征在于，所述步骤3）中筛上物的颗粒大小在50毫米以下。
4. 如权利要求1所述的用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺，其特征在于，所述步骤5）中采用电加热、换热器或蒸汽加热，或者它们的组合来进行干燥处理。
5. 如权利要求4所述的用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺，其特征在于，所述步骤5）中干燥后的物料的含水率为30%～10%。
6. 如权利要求2所述的用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺，其特征在于，所述步骤2）中的蒸汽由所述等离子体气化发电的余热锅炉产生，该余热锅炉回收合成气或发电机排气的余热，向外供给一定温度和一定压力的蒸汽。
7. 如权利要求5所述的用于等离子体气化发电的生活垃圾预处理工艺，其特征在于，所述步骤5）中干燥处理所排出的气体经冷凝分离出水后送入等离子体反应器或气体发电机中。
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