CN109943380A - 一种固体燃料制造方法及制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体燃料制造方法及制造装置，其中固体燃料制造方法，包括以下步骤：A、将生物废弃物、塑料废弃物相互混合到一起，得混合物；B、将处理容器预热处理；C、排出在预热容器过程中处理容器内生成的液态水；D、将步骤A中的混合物导入到步骤C中的处理容器内；E、向处理容器内导入180‑210℃且不超过饱和水蒸气压的过热水蒸气，加水分解。本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种从生物质废弃物与塑料废弃物中生成高品质且对环境负担较小的固体燃料的燃料制造法。与之相应，本发明另一个目的提供一种制备上述固体燃料过程所使用的制造装置。

Description

一种固体燃料制造方法及制造装置

技术领域

本发明涉及废物垃圾处理领域，具体涉及一种采用生物质废弃物和塑料废弃物制造固体燃料的方法；本发明还涉及一种制备上述固体燃料过程中所采用的制造装置。

背景技术

固体废物，特别是塑料废弃物和生物质废弃物的的热值可以与煤炭相比拟，是潜在的能量来源。固体废物之所以没有被广泛地作为能源使用，是因为(1)固体废物混合了多种物质，如食品废物，粪肥，塑料，木制品，金属，纺织物，橡胶，陶瓷，玻璃，灰尘，石头，易燃的玻璃或金属等，并且这些物质难以被分离；(2)固体废物含有水分，这些水分主要存在于食品或有机废物中，从而降低了固体废物作为能源的价值；(3)固体废物含有潜在的有害物质，如含氯PVC，当固体废物作为燃料使用时，氯在一定条件下很可能会转化成剧毒的二恶英。

首先，由于各种生物质和塑料的不同化学组成和结构，混合物质很难通过有效的处理转化成能量。生物质是一种5个碳和1个氧环的聚合物，其本身并不含有潜在的有害物质，但是在热裂解过程中极易产生木酸或焦油。另一方面，类似于普通燃油，塑料是由含氢碳链组成的，但是某些塑料中含有潜在的有害物质，如含氯PVC。如何焚化热裂，如何处理燃烧后的废气和灰尘，对于每种物质来说是不同的。如果将含有潜在有害物质的城市固体废物(MSW)或医疗废物作为燃料使用，而又不损害环境，那么由于其自身的复杂性和燃烧后存在新产生的有毒物质，后期废气和灰尘的处理是非常麻烦的。

此外，固体废物中的水分含量很高，这些水分主要来自于食品和有机废物，这使得各种物质粘在一起，很难被分离。并且在焚烧和高温分解废物时，这些高水分由于要汽化成水蒸汽而消耗更多的能源。更重要的是，食品废物中的水分存在于生物结构的细胞壁中(如蔬菜，肉类等)，外部加热法很难将其烘干。在从城市固体废物(MSW)提炼出残留衍生燃料的常用方法中，城市固体废物(MSW)用大约600度的热汽进行烘干，这就需要额外的能量来加热大气以使之达到这样高的温度。直接焚烧或高温分解这些含有高水分的废物，不能产生发电用的高温烟气，能量的转化率很低。在城市固体废物(MSW)转化成电能的工厂，通常是将废物直接丢入火炉中，这样做法的能量转换率低于20％，一般在10-15％之间。这是由于低温度的烟气使得汽轮发电机中能量转换率较低。

1985年，Halloway在专利号为US0454095的美国专利文件中介绍了一种为大众所熟知的处理固体废物的方法。该方法是将固体废物，如城市固体废物(MSW)，在大于270华氏度(132摄氏度)，小于320华氏度(160摄氏度)的水汽中进行热处理，以重组或改变固体废物原有的特性。

该现有技术揭露了用蒸气注入来加热固体废物的方法。可以肯定的是，将固体废物在超过130度的蒸汽中进行软化，可以改变其特性并进行消毒。但是该现有技术并没有解决固体废物中有害物质的处理问题，比如含氯PVC，涂料和油墨颜料中的重金属等。如果不消除这些潜在的有害材料和化学物质，固体废物在加热和重组过程中会产生诸如二恶英一样有害的化学物质在废气中或者水溶性重金属盐在灰尘中。

特开2007－112880号公报中公开了将装有生物质废弃物与塑料废弃物被处理混合物的容器浸泡在200℃以上的亚临界水等高温水中，并将容器内加压至1.55MPa以上，使混合物加水分解。然而上述文献中记载的燃料制造法中，被处理混合物是在浸入液态水的状态下加水分解的，而生物质废弃物和塑料废弃物的比重不同，在水中会分离成上下两层，使产生的燃料出现组成不均匀和品质低下的问题。另外，上述文献中记载的燃料制造法中，一部分生物质废弃物的成分溶于水，使产生的燃料出现品质低下和高浓度有机物排水的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种从生物质废弃物与塑料废弃物中生成高品质且对环境负担较小的固体燃料的燃料制造法。

与之相应，本发明另一个目的提供一种制备上述固体燃料过程所使用的制造装置。

就冻备上述固体燃料的方法而言，为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种固体燃料制造方法，其特征在于包括以下步骤：

A、将生物废弃物、塑料废弃物相互混合到一起，得混合物；

B、将处理容器预热处理；

C、排出在预热容器过程中处理容器内生成的液态水；

D、将步骤A中的混合物导入到步骤C中的处理容器内；

E、向处理容器内导入180-210℃且不超过饱和水蒸气压的过热水蒸气，加水分解。

本发明中不用将生物质废弃物与塑料废弃物组成的混合物浸泡在液态水中，而是置于180℃-210℃且不超过饱和水蒸气压的过热水蒸气下加水分解，防止生物质废弃物与塑料废弃物在水中分离，同时也防止生物质废弃物的部分成分溶于水中产生高浓度有机物的排水，制造出高品质且对环境负担较小的固体燃料。

作为本发明固体燃料制造方法的另一种改进，步骤A中将生物废弃物、塑料废弃物相互混合到一起后，加入吸水材料，混合均匀，得混合物。

本发明中在被处理的混合物中加入了吸水材料，可以吸收生物质废弃物中含有的水分、被处理的混合物加水分解时产生的水分与过热蒸气冷凝产生的水分，避免被处理混合物浸泡在液态水中，从而生产出高质量的固体燃料。

作为本发明吸水材料的进一步改进，所述吸水材料的含量为生物质废弃物重量的30-60％。吸水材料并不是将过热蒸气冷凝产生的水分完全吸收，而是吸水至一定范围，防止被处理混合物浸泡在液态水中。

作为本发明吸水材料的进一步改进，所述吸水材料为木屑、废纸、植物枝叶或吸水性多孔材料中的一种或两种以上的混合物。

作为本发明固体燃料制造方法的另一种改进，于步骤D中将步骤A中的混合物以及氢氧化钙导入到步骤C中的处理容器内。由于往被处理的混合物中加入氢氧化钙，所以可以防止被处理混合物进行加水分解时的容器与燃烧固体燃料的燃烧炉被腐蚀，且能与被处理混合物内含有的氯原子捕获为氯化钙，使固体燃料成为清洁燃料。且因为制造固体燃料时被处理混合物中加入了氢氧化钙，可以提高固体燃料在固化成颗粒时的成形性。

作为本发明固体燃料制造方法的进一步改进，所述氢氧化钙的含量为混合物的重量的0.2-0.5wt％。

作为本发明固体燃料制造方法的另一种改进，步骤E中采用水蒸气压饱和的过热水蒸气，由于过热水蒸汽的压力达到饱和水蒸汽压力，因此过热水蒸气生成装置产生的过热水蒸气可以直接令被处理混合物加水分解，提高被处理混合物加水分解的效率。

作为本发明固体燃料制造方法的另一种改进，采用压力小于饱和蒸气压力且至少低0.1-0.15MPa的过热水蒸气。由于过热水蒸气的压力是在小于饱和蒸气压力且至少低0.15MPa，所以能够在不使过热水蒸气液化的情况下令被处理混合物加水分解，即使处理容器内的压力不受控制、不稳定上升时，它也可以避免过热水蒸气液化。另外，当被处理混合物的含水量较高时，将过热水蒸气的压力设定到比饱和水蒸气压力低0.1MPa-0.15MPa即可。当过热水蒸气的压力设定在仅低于饱和水蒸气压0.15MPa时，既可以在此压力范围内改变过热水蒸气的压力，也可以不做改变将压力维持在恒定的值。

作为本发明固体燃料制造方法的另一种改进，所述生物废弃物、塑料废弃物、吸水材料、氢氧化钙的大小为30mm以下。因构成被处理混合物的各物质的大小均为30mm以下，所以可防止被处理混合物结成团，可提高过热水蒸气对被处理混合物的渗透性，可在短时间内制造出高品质的固体燃料。

作为本发明固体燃料制造方法的另一种改进，所述塑料废弃物的含量为生物质废物重量的10-60％。

作为本发明塑料废弃物的进一种改进，述塑料废弃物为由聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯或聚氯乙烯树脂中的一种或两种以上混合物构成的塑料废弃物；例如包装容器、家电机壳、包装材料和资材等塑料材料。

作为本发明固体燃料制造方法的另一种改进，所述生物质废物为生活垃圾、食品废弃物、家禽的粪便、下水道污泥、农业残渣、水产业残渣胡木质废弃物中的一种或两种以上的混合物。

就制造装置而言，为了达到上述目的，本发明采用以下方案，

一种制备固体燃料用的制造装置，其特征在于：包括有处理容器，在所述处理容器连接有进料机构，所述进料机构包括有存放箱，在所述存放箱与处理容器之间设有进料管，在所述进料管上设有进料球阀，所述存放箱与混合机相连接，在所述处理容器内设有搅拌轴，在所述搅拌轴上设有能对处理容器物料进行搅拌的搅拌体，在所述处理容器外设有能驱动搅拌轴转动的搅拌电机，所述搅拌电机与搅拌轴相连接，在所述处理容器上连接有氢氧化钙供给机，还包括有能对处理容器内输送过热蒸汽的蒸汽输送装置，所述蒸汽输送装置包括有蒸汽发送器，所述蒸汽发送器与过热机通过输气管相连接，所述过热机的出汽口通过送汽管与处理容器相连接，在所述处理容器下部设有排水口和排水阀，在所述处理容器上通过连接管连接有凝缩机，在所述连接管上设有开关阀，在所述凝缩机上设有配管，在所述处理容器上设有压力传感器和温度传感器，还包括有控制装置，所述压力传感器、温度传感器、蒸汽发送器、搅拌电机分别与控制装置相连接。

综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是：

一、本发明制备方法，工艺简单，不用将生物质废弃物与塑料废弃物的被处理混合物浸泡在液态水中，而是置于180℃-210℃且不超过饱和水蒸气压的过热水蒸气下加水分解，防止生物质废弃物与塑料废弃物在水中分离，同时也防止生物质废弃物的部分成分溶于水中产生高浓度有机物的排水，制造出高品质且对环境负担较小的固体燃料。

二、本发明制备方法中在被处理混合物中加入了吸水材料，可以吸收生物质废弃物中含有的水分、被处理混合物加水分解时产生的水分与过热蒸气冷凝产生的水分，避免被处理混合物浸泡在液态水中，从而生产出高质量的固体燃料。

三、本发明制备方法中由于往被处理混合物中加入氢氧化钙，所以可以防止被处理混合物进行加水分解时的容器与燃烧固体燃料的燃烧炉被腐蚀，且能与被处理混合物内含有的氯原子捕获为氯化钙，使固体燃料成为清洁燃料。且因为制造固体燃料时被处理混合物中加入了氢氧化钙，可以提高固体燃料在固化成颗粒时的成形性。

附图说明

图1为本发明制造装置的示意图；

图2为本发明体燃料制造方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体说明书附图和实施方式对本发明作进一步描述：

如图1所述，本发明制备固体燃料用的制造装置，包括有处理容器104，在所述处理容器104连接有进料机构，所述进料机构包括有存放箱102，在所述存放箱102与处理容器104之间设有进料管，在所述进料管上设有进料球阀103，所述存放箱102与混合机101相连接，在所述处理容器104内设有搅拌轴105，在所述搅拌轴105上设有能对处理容器104物料进行搅拌的搅拌体105a，在所述处理容器104外设有能驱动搅拌轴105转动的搅拌电机106，所述搅拌电机106与搅拌轴105相连接，在所述处理容器104上连接有氢氧化钙供给机113，还包括有能对处理容器104内输送过热蒸汽的蒸汽输送装置，所述蒸汽输送装置包括有蒸汽发送器112，所述蒸汽发送器112与过热机112a通过输气管相连接，所述过热机112a的出汽口通过送汽管与处理容器104相连接，在所述处理容器104下部设有排水口104a和排水阀111，在所述处理容器104上通过连接管连接有凝缩机114，在所述连接管上设有开关阀114a，在所述凝缩机114上设有配管115a，在所述处理容器104上设有压力传感器108和温度传感器107，还包括有控制装置120，所述压力传感器108、温度传感器107、蒸汽发送器112、搅拌电机106分别与控制装置120相连接。

本发明固体燃料制造装置100的具体组成如下所述：

本发明固体燃料制造装置100配有混合机101.混合机101是接收由生物质废物和塑料废弃物构成的被处理物，并将这些废弃物相互搅拌混合后生成被处理混合物的机械设备。具体如下。混合机101上方开口的金属制容器内配有可旋转搅拌的复数根柱体。在本实施例中，作业人员可手动操作混合机101，也可如后面叙述的用控制装置120操作。混合机101底部设有排出被处理混合物的排出口，排出口下流侧设有存放箱102。

存放箱102是用于暂时储存由混合器101生成的被处理混合物的容器。具体而言，存放箱102设有排出口，可以从上方开口的金属制容器底部排出被处理混合物。这个存放箱102通过位于上述排出口的球形阀门103与处理容器104连接。球形阀门103是调节进入处理容器104的被处理混合物容量的手动阀。

处理容器104是为了加水分解混合处理物而制造成具有液密性和气密性的圆柱形横放的容器。这里的加水分解是指被处理物(在本实施例子中指被处理混合物)中，水发挥作用产生的分解反应。因此，处理容器104是使用可以承受被处理混合物的处理温度(本实施例子中约为180℃-210℃)及处理压力(本实施例子中小于饱和水蒸气气压，约在1MPa-1.9MPa)的材料，如不锈钢来制成。

这个处理容器104的底部中央设有排出口104a。排出口104a是为了能自由取出在处理容器104中加水分解的被混合处理物而设计的开口部位。这个排出口104a取底部的一部分，设计成向下打开，向上关闭的构造。另外，在图1中，排出口104a的开启状态用虚线表示。

处理容器104内分别装有搅拌机105、温度传感器107、压力传感器108、安全阀110及排水阀111。另外，处理容器104外部分别与蒸汽发生装置112、消石灰供应机113及冷凝器114连接。

搅拌机105用于搅拌处理容器104内的被混合处理物，由水平方向延伸的金属制(如不锈钢材料)轴体的外周表面上配备多个搅拌体105a组成。搅拌体105a是用于搅拌处理容器104内的被混合处理物的零件，由上述轴体表面向径向外侧伸张的平板状金属材料(如不锈钢材料)的板状体构成。这个搅拌体105a的尖端部与处理容器104的内壁之间仅留有细小的缝隙，使搅拌体能将混合处理物碾碎。

换言之，在本实施例子中，搅拌体105a将导入到处理容器104内的被混合处理物搅拌碾碎。而搅拌机105只需搅拌，不一定需要将处理容器104内的被混合处理物碾碎。因此，搅拌体105a也可设计成棍状。搅拌机105由搅拌原动机106驱动。

搅拌原动机106是固定在处理容器104的一个侧表面(图示为左侧侧面)的外部的电动机，并且其操作由控制装置120控制，以便通过搅拌原动机106回转驱动。

温度传感器107用于检测输出到控制装置120的电信号，这个电信号与处理容器104内温度相对应，可由热敏电阻或热电偶等构成。另外，只要温度传感器能够检测出处理容器104内的温度，就算是用热敏电阻或热电偶以外的电子零件做成的检测器也无所谓。压力传感器108用于检测输出到控制装置120、与处理容器104内压力相对应的电信号，可由静电容量方式或压电式等方式的检测器构成。另外只要压力传感器能检测出处理容器104内的压力，也可使用静电容量方式或压电式以外的检测器。

安全阀110是为了防止处理容器104的破损而设计的。当处理容器104内的压力上升至所定压力时，安全阀就会打开，将处理容器104内的压力减压至所定压力以下。这种情况下，安全阀110被设定成当处理容器104内的压力达到处理容器104内允许的最大压力时排出处理容器104内的过热水蒸气。

排水阀111装设在处理容器104的底部，用于排出处理容器104内积攒的液体(主要是水)。

蒸汽发生装置112是给处理容器104内供应180℃-210℃过热水蒸气的锅炉装置。

这个蒸汽发生装置112是由控制装置120控制运转，不仅可以产生180℃-210℃的过热水蒸气，连小于180℃或大于210℃的过热水蒸气也能产生。另外，蒸汽发生装置112通过配管与过热机112a连接。

过热机112a是将蒸汽发生装置112产生的过热水蒸气再加热用的加热装置，由配置在配管外侧的电热线圈构成，配管用于流通蒸汽发生装置112生成的过热水蒸气。过热机112a通过配管与处理容器104连接。即蒸汽发生装置112通过过热机112a与处理容器104连接。结果，过热器112a可以在保持由蒸汽发生器112产生的过热蒸汽的压力不变的同时又将仅为提高温度而供应给处理容器104。也就是说，过热机112a可以供应低于饱和水蒸气压的过热水蒸汽。过热机112a由控制装置120控制运转。

消石灰供应机113是给处理容器104供应氢氧化钙的机械设备。消石灰供应机113主要由储存氢氧化钙的仓斗、连接仓斗和处理容器104的配管及配管上负责调整氢氧化钙供应量的开关阀组成。在本实施例中，作业人员可手动操作消石灰供应机113，也可通过控制装置120来控制。

冷凝机114是，将处理容器104内排出的水蒸气用作冷媒来凝结的机械设备，通过配管连接在处理容器104的上方。在这种情况下、处理容器104和冷凝机114连接的配管上，设有调节处理容器104内水蒸气流量大小的手动开关阀114a。这个冷凝机114是，在本实施形态中，作业人员可手动操作冷凝机114，也可通过控制装置120来控制。

另外，在冷凝机114中，分别连接着配管115a和115b，配管115a通向用于曝气凝结液体(水)的曝气池(无图示)，115b通向用于去除没能凝结的水蒸气的除臭味的除臭装置(无图示)。由于曝气池和除臭装置与本发明无关，在此省略其说明。

控制装置120是由CPU、ROM、RAM等硬件组成的微处理器，配有供作业人员输入指令的输入装置(无图示)及供作业人员查看固体燃料制造装置100运作情况的显示装置(无图示)。控制装置120通过执行作业人员事先储存在ROM等内存条里的程序来控制蒸汽发生装置112、过热器112a及冷凝机114等各部位的运行，将混合处理物加水分解。这种情况下，控制装置120通过温度传感器107的检测信号控制蒸汽发生装置112及过热器112a的运转，使处理容器104内的温度维持在设定温度内。

以下是采用本发明固体燃料制造装置100制备固体燃料的具体方法：

本发明中将使用上述构造的固体燃料制造装置100的固体燃料制造法的步骤进行说明。首先在第一个步骤生成作为固体燃料原料的混合处理物。具体而言，作业人员需准备生物质废物、塑料废弃物及吸水材料。在这种情况下，生物质废物是一般指普通家庭或企业中产生的生活垃圾等。塑料废弃物是一般指普通家庭或企业中产生的塑料制胶卷和容器等。

在这种情况下，生物质废物和塑料废弃物最好分别单独准备，但用塑料包装的盒饭和点心等生物质废物和塑料废弃物形成一体的也可使用。另外，以含水分生物质废物的鲜重为标准，理想的塑料废弃物应是生物质废物原始重量的10％-60％，更理想的是15％-40％。

另一方面，吸水材料是，主要是为了，吸收从生物质废物中出来的水分，与此同时，也吸收供应给被处理混合物的过热蒸汽因凝结生成的液态水，例如锯屑等木屑并且可以使用旧纸，植物的枝叶等有机物。此外，吸水材料还可以用海绵等树脂材质做成的吸水性多孔材料制成。吸水材料的量可根据生物质废物中含有的水量适当决定，但在食品类的生物质废物中，相对于生物质废弃物的原始重量，优选为30％以上且60％以下。

接下来，将生物质废物、塑料废弃物及吸水材料混合。具体步骤是，作业人员将生物质废物、塑料废弃物及吸水材料投入混合机101后，启动混合机101，使生物质废物、塑料废弃物及吸水材料相互混合在一起。通过以上步骤，混合机101将生物质废物、塑料废弃物及吸水材料混合成被处理混合物。也就是说，这个混合生物质废物、塑料废弃物及吸水材料的步骤是对应于本发明的混合物制备步骤。

然后，作业人员操作混合机101，将混合处理物排出到储罐102。在这个混合物生成步骤中，混合机101将生物质废物和塑料废物的大小(粒度)破碎至30mm以下是最好的。因此，为了使生物质废物和塑料废物的大小小于30mm，可以在混合机101的前段或后段安装破碎机，以将生物质废物或塑料废物的大小减小到30mm以下。

接下来，作为第二步骤，作业人员要将处理容器104预热。处理容器104的预热步骤是指在往处理容器104内导入待处理的混合物前，将处理容器104内的温度加热到混合处理物的处理温度或相近温度的加热操作。具体步骤是，先将固体燃料制造装置100的电源开关(无图示)打开。随后，控制装置120会执行控制程序(无图示)，进入等待作业人员指令的待机状态。另外，再分别将排出口104a、排水阀111和开关阀114a关闭。

接下来，作业人员通过控制装置120指示蒸汽发生装置112生成过热水蒸气。这时，作业人员通过控制装置120指示处理容器104中的加热温度。这里，处理容器104内的温度应加热到被处理混合物的处理温度或相近温度。在本实施例中，作业人员应通过控制装置120指示处理容器104内温度加热到200℃。

响应于该指令，蒸汽发生装置112根据指令生成过热水蒸气并输出到处理容器104中。因此，处理容器104内充满由蒸汽发生装置112产生的过热水蒸气并被加热。这时，处理容器104内的温度及压力通过温度传感器107和压力传感器108的检测信号在显示装置上显示出来，控制装置120使用温度传感器107的检测信号分别控制蒸汽发生装置112生成的过热水蒸气的温度及蒸汽量。

当处理容器104内的温度达到预热温度时，作业人员把排水阀111打开，通过导入过热水蒸气使处理容器104内生成的水排出，同时用控制装置120停止蒸汽发生装置112的过热水蒸气生成。也就是说，预热处理容器104这一步骤是对应于本发明的处理容器预热步骤。另外，在处理容器104的预热作业中，过热机112a虽然没有运行，但显然由蒸汽发生器112产生的过热蒸汽可以由过热器112a加热。

接下来，作为第三步骤，是将被处理混合物导入处理容器104内。具体步骤为：作业人员手动打开球形阀门103，让存放箱102内的混合处理物引入处理容器104内。另外，作业人员通过手动操作消石灰供应机113，以将氢氧化钙引入处理容器104内。这时，根据处理容器104内导入的被处理混合物的重量(干重标准)，导入0.2％-0.5wt％的氢氧化钙。这个被处理混合物导入处理容器104的步骤对应于本发明的被处理混合物导入步骤。

接下来，作为第四步骤，是加水分解被处理混合物。具体操作为：作业人员通过控制装置120控制被处理混合物的加水分解及处理温度。在本实施例中，作业人员使用控制装置120将处理温度控制在200℃和稍低于这个处理温度的过热水蒸气的饱和水蒸气压(1.55MPa)的压力，具体而言，压力只低0.15MPa(1.4MPa)。

响应于该指令，控制装置120启动蒸气发生装置112、过热机112a和搅拌原动机106。因此，在处理容器104中，搅拌机105开始旋转搅动，并通过过热机112a从蒸气发生装置112导入水蒸气到处理容器104内，这时，处理容器内的温度和压力上升。

在这种情况下，控制装置120控制蒸气发生装置112的操作，以分别产生与处理容器104内的处理温度和处理压力相对应的温度和压力的过热水蒸气。在本实施例中，蒸汽发生装置112内产生1.4MPa饱和水蒸气气压和温度为195℃的过热水蒸气。然后控制装置120控制过热机112a，使蒸气发生装置112产生的195℃过热水蒸气上升5℃。因此，作业人员发出指令向处理容器104内供应温度和小于同温度饱和水蒸气压0.15MPa的压力的过热水蒸气，即供应温度200℃，压力1.4MPa的过热水蒸气。

因此，在处理容器104内，将温度设置为作业者指定的温度，且提供压力低于该温度下饱和水蒸气压的过热水蒸气，对被搅拌机105搅拌过的混合处理物进行加水分解。这时控制装置120利用温度传感器107的检测信号，控制蒸汽发生装置112以及过热机112a的各项运作，使处理容器104内的温度及压力保持不变。此外，压力传感器108输出的检测信号用于在控制装置120的显示装置中显示处理容器104内的压力。

在加水分解的过程中，处理容器104内的部分过热水蒸气因温度降低而冷凝，有时会产生液态水。但是，被处理混合物中的吸水物质会吸收所生成的液态水。结果，处理容器104内的混合处理物不在被液态水浸泡的情况下，而在充满过热水蒸气的环境中一边搅拌一边进行加水分解。

在该加水水解处理是，在防止因比重的不同生物废弃物及塑料废弃物被分离成上层和下层，或在防止生物废弃物的一部分组分溶解在液态水中的同时被加水水解处理的。另外，由于吸水材料会将部分生物废弃物中产生的液态水及过热水蒸气凝缩后形成的液态水吸收掉，能有效地防止混合处理物浸泡在液态水中。

进行加水分解后，被处理混合物中的部分生物废弃物碳化后变成粉末状，塑料废弃物融化后便附着在刚提到的粉末状生物废弃物上且分散开来。因此处理容器104内的被处理物变成了粉末状的固态燃料。此时，与被处理混合物一起导入到处理容器104内的氢氧化钙，在搅拌机105内进行搅拌过后分散到处理容器104或被处理混合物内，其中一部分中和了从生物废弃物产生的酸性物质，防止处理容器104内腐蚀现象的发生，其余一部分则分散到固体燃料中。

被处理混合物进行了预定时间的加水分解后，控制装置120将暂停蒸汽发生装置112、过热机112a以及搅拌机106的各项运作，停止加水分解处理。加水分解的处理时间根据被处理混合物的量及处理温度进行设定。20kg左右的被处理混合物在200℃的处理条件下，大概20-30分钟就能形成固体燃料。这一步的被处理混合物加水分解处理，相当于本发明中的分解处理工程。

另外，在此分解处理工程中，因为没有向处理容器104内导入液态水，基本上都是在无液态水的状态下进行加水分解处理。但处理容器104内可能会存在由过热水蒸气凝缩形成的液态水或混合处理物中产生的液态水。也就是说，本发明中的分解处理工程所说的无液态水状态，并非指处理容器104内不存在液态水，而是指被处理混合物在不被底部积水浸泡的状态下进行加水分解处理。

接下来，作为第五步骤，是从处理容器104内取出固体燃料。具体操作如下：作业人员手动打开开关阀114a，将处理容器104内的水蒸气排放到冷凝机114，并冷却处理容器104后，手动打开排出口104a，取出固体燃料。此时取出的固体燃料由于水蒸气的作用，变得潮湿，作业人员从处理容器104中除去固体燃料并通过自然干燥或通过干燥器(未示出)强制干燥它。进行完该步骤后，就可以得到干燥的、粉末状的固体燃料了。

另外，作业人员可以做出替代粉末状的颗粒状固体燃料，具体操作如下：使用带有成粒状金属磨具的成形机(未图示出)进行成形加工，就能生成颗粒状的固体燃料。在这种情况下，因为粉末状固体燃料内含有塑料成分以及氢氧化钙，因此可以生产具有良好成形性的粒状固体燃料。这样得来的粉末状或是丸子状的固体燃料可以代替化石燃料使用。

该固体燃料有以下特征：首先，能渗透固体的过热水蒸气几乎将被处理混合物内的氨、三甲胺、甲硫醇等恶臭成分完全去除，因此不会发出臭味。此外，该固体燃料覆盖了一层膜，该膜为构成固体燃料的微粉末表面上的塑料废弃物溶解物，因此水分很难渗透到固体燃料内部，也不易发生腐坏或者变质。

另外，即使燃烧时会产生氯化氢等酸性物质，但该固体燃料内含有的氢氧化钙会中和掉这些酸性物质，可以防止燃烧炉内发生腐蚀现象。

另外，由于该固体燃料对比以往在亚临界状态的液态水中进行加水分解处理得来的固体燃料，提升了碳素固定率，作为燃料燃烧时发热量也提高了。根据本发明团队所做的实验可得出：以往在亚临界状态的液态水中进行加水分解处理得来的固体燃料的碳素固定率约为86％，现可达到98％，并确认该发热量均可达到煤的相当的发热量(27MJ/kg)。

从上述操作说明中可以理解，根据上述实施方案，固体燃料的制造方法为：混合了生物废弃物及塑料废弃物的被处理混合物，无需将其浸泡在液态水中，温度为180℃-210℃，在充满气压低于饱和水蒸气压的过热水蒸气中进行加水分解，防止生物废弃物与塑料废弃物分离的同时还防止生物废弃物部分成分溶于水，生成高品质的固体燃料。

此外，本发明的实行不限于上述实施方案，并且在不脱离本发明的目的的情况下可以进行各种修改。

例如，在上述实施方案中，被处理混合物是在200℃的条件下进行加水分解处理的，但处理温度只要在180℃-210℃的范围内即可。若在200℃-210℃的温度范围内进行加水分解处理的话，就能有效地提高固体燃料的发热量。

另外，在上述实施方案中进行加水分解处理时，相比导入到处理容器104内过热水蒸气的饱和水蒸气压的压力，处理压力只低了0.15MPa。实际上处理压力只要低于导入到处理容器104内过热水蒸气的饱和水蒸气压的压力即可。

在这种情况下，将被处理混合物的处理压力设定为过热水蒸气的饱和水蒸气压的话，无需使用过热机112a亦可对被处理混合物进行加水分解处理，能够减少能量的投入率并更有效地进行加水分解处理。

另外，分解处理工程使用的是压力小于饱和蒸气压力且只低0.15MPa以上的过热水蒸气，能够在不使过热水蒸气液化的情况下令被处理混合物加水分解，即使当处理容器中的压力无意地变得不稳定并且上升时，也可以防止过热水蒸汽的液化。

此外，在上述实施方案中，被处理混合物内含有吸收水分的材料，然而在生物废弃物含水率低的情况下，可以通过省略吸收水分的材料来构成被处理混合物也是没问题的。

在上述实施方案中，将氢氧化钙加入到混合处理物中。但是，在酸性物质的量少的情况下，混合处理物也可以进行省略氢氧化钙的水解处理也是没问题的。。

在上述实施方案中，在进行加水分解前，处理容器104内进行了预热。由此可得该固体燃料的制造方法能够抑制最初导入处理容器104内为进行加水分解的过热水蒸气凝缩形成液态水，还能在防止混合处理物浸泡在水中的同时可以生成高品质的固体燃料。另外，还能可以减少加入到混合处理物中的吸收水分材料的量。但是，混合处理物的水解处理可以通过省略处理容器104中的预热步骤来进行。在这种情况下，作业人员可以省略通过处理容器预热步骤排出在处理容器104中产生的液态水的排出步骤。

此外，在进行处理容器预热工程时，并非为了预热效果而限定了导入到处理容器104内过热水蒸气的温度。只要能预热处理容器104的内部就行，所以针对导入到处理容器104内过热水蒸气的温度，没有限定在特定的温度。因此导入的过热水蒸气的温度低于180℃也可以，但为了在与加水分解处理温度相同或相近的温度下进行预热，比较理想的做法是导入180℃以上的过热水蒸气。这种情况下，过热水蒸气的温度最好与加水分解处理温度相同或相近的温度(例如，低于210℃)。另外，还可以在处理容器104周围追加电热线来代替导入过热水蒸气进行加热，这样做的话就可以抑制在导入过热水蒸气过程中液态水的生成。

此外，在上述实施例中，固体燃料制造装置100利用过热机112a来加热蒸汽发生装置112生成的过热水蒸气。固体燃料制造装置100在作业人员设定的温度下，提供气压为该温度下饱和水蒸气压的过热水蒸气的情况下，可以省略掉过热机112a，直接将蒸汽发生装置112生成的过热水蒸气供给给处理容器104。

在上述实施例中，混合机101、存放箱102、球形阀门103、排出口104a、安全阀110、排水阀111、消石灰供应机113、冷凝机114以及开关阀114a都是通过手动操作的。然而，混合机101、存放箱102、球形阀门103、排出口104a、安全阀110、排水阀111、消石灰供应机113、冷凝机114以及开关阀114a也都可以通过控制装置120来进行操作。

此外，在上述实施例中，搅拌机105只可往某一个方向回转驱动，但也可以设置成每隔一段时间交换回转驱动的方向，这样做的话就可以均匀搅拌混合处理物。在这种情况下，搅拌机105a是由螺旋状的螺旋式输送机构成的，将被处理混合物从一侧运送到另一侧，被处理物在处理容器长的那一边的两端不断进行往返移动的同时进行加水分解处理，这样就能提升处理效率。

此外，在上述实施例中，处理容器104设置为水平方向(长边与地面水平放置)。但也可以将处理容器设置为竖直方向(长边与地面垂直放置)。

实施例1

一种固体燃料制造方法，包括以下步骤：

A、将生物废弃物、塑料废弃物相互混合到一起，得混合物；

B、将处理容器预热处理；

C、排出在预热容器过程中处理容器内生成的液态水；

D、将步骤A中的混合物导入到步骤C中的处理容器内；

E、向处理容器内导入200℃且不超过饱和水蒸气压的过热水蒸气，加水分解。

实施例2

一种固体燃料制造方法，包括以下步骤：

A、将生物废弃物、塑料废弃物、吸水材料相互混合到一起，得混合物；

B、将处理容器预热处理；

C、排出在预热容器过程中处理容器内生成的液态水；

D、将步骤A中的混合物以及氢氧化钙导入到步骤C中的处理容器内；

E、向处理容器内导入180℃的饱和水蒸气压的过热水蒸气，加水分解。

其中所述塑料废弃物的含量为生物质废物重量的10％；所述吸水材料的含量为生物质废弃物重量的30％；所述氢氧化钙的含量为混合物的重量的0.2wt％；所述生物废弃物、塑料废弃物、吸水材料、氢氧化钙的大小为30mm以下；所述生物质废物为生活垃圾、食品废弃物、家禽的粪便、下水道污泥、农业残渣、水产业残渣胡木质废弃物中的一种或两种以上的混合物；所述塑料废弃物为由聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯或聚氯乙烯树脂中的一种或两种以上混合物构成的塑料废弃物；所述吸水材料为木屑、废纸、植物枝叶或吸水性多孔材料中的一种或两种以上的混合物。

实施例3

一种固体燃料制造方法，包括以下步骤：

A、将生物废弃物、塑料废弃物、吸水材料相互混合到一起，得混合物；

B、将处理容器预热处理；

C、排出在预热容器过程中处理容器内生成的液态水；

D、将步骤A中的混合物以及氢氧化钙导入到步骤C中的处理容器内；

E、向处理容器内导入210℃且压力小于饱和蒸气压力且至少低0.15MPa的过热水蒸气，加水分解。

其中所述塑料废弃物的含量为生物质废物重量的60％；所述吸水材料的含量为生物质废弃物重量的60％；所述氢氧化钙的含量为混合物的重量的0.5wt％；所述生物废弃物、塑料废弃物、吸水材料、氢氧化钙的大小为30mm以下；所述生物质废物为生活垃圾、食品废弃物、家禽的粪便、下水道污泥、农业残渣、水产业残渣胡木质废弃物中的一种或两种以上的混合物；所述塑料废弃物为由聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯或聚氯乙烯树脂中的一种或两种以上混合物构成的塑料废弃物；所述吸水材料为木屑、废纸、植物枝叶或吸水性多孔材料中的一种或两种以上的混合物。

实施例4

一种固体燃料制造方法，包括以下步骤：

A、将生物废弃物、塑料废弃物、吸水材料相互混合到一起，得混合物；

B、将处理容器预热处理；

C、排出在预热容器过程中处理容器内生成的液态水；

D、将步骤A中的混合物以及氢氧化钙导入到步骤C中的处理容器内；

E、向处理容器内导入200℃且压力小于饱和蒸气压力且至少低0.1MPa的过热水蒸气，加水分解。

所述塑料废弃物的含量为生物质废物重量的35％；所述吸水材料的含量为生物质废弃物重量的45％；所述氢氧化钙的含量为混合物的重量的0.35wt％。；所述生物废弃物、塑料废弃物、吸水材料、氢氧化钙的大小为30mm以下；所述生物质废物为生活垃圾、食品废弃物、家禽的粪便、下水道污泥、农业残渣、水产业残渣胡木质废弃物中的一种或两种以上的混合物；所述塑料废弃物为由聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯或聚氯乙烯树脂中的一种或两种以上混合物构成的塑料废弃物；所述吸水材料为木屑、废纸、植物枝叶或吸水性多孔材料中的一种或两种以上的混合物。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种固体燃料制造方法，其特征在于包括以下步骤：

A、将生物废弃物、塑料废弃物相互混合到一起，得混合物；

B、将处理容器预热处理；

C、排出在预热容器过程中处理容器内生成的液态水；

D、将步骤A中的混合物导入到步骤C中的处理容器内；

E、向处理容器内导入180-210℃且不超过饱和水蒸气压的过热水蒸气，加水分解。

2.根据权利要求1所述的一种固体燃料制造方法，其特征在于步骤A中将生物废弃物、塑料废弃物相互混合到一起后，加入吸水材料，混合均匀，得混合物。

3.根据权利要求1或2所述的一种固体燃料制造方法，其特征在于步骤D中将步骤A中的混合物以及氢氧化钙导入到步骤C中的处理容器内。

4.根据权利要求1所述的一种固体燃料制造方法，其特征在于步骤E中采用水蒸气压饱和的过热水蒸气或采用压力小于饱和蒸气压力且至少低0.1-0.15MPa的过热水蒸气。

5.根据权利要求1所述的一种固体燃料制造方法，其特征在于所述塑料废弃物的含量为生物质废物重量的10-60％。

6.根据权利要求1或5所述的一种固体燃料制造方法，其特征在于所述吸水材料的含量为生物质废弃物重量的30-60％。

7.根据权利要求1或5所述的一种固体燃料制造方法，其特征在于所述氢氧化钙的含量为混合物的重量的0.2-0.5wt％。

8.根据权利要求3所述的一种固体燃料制造方法，其特征在于所述生物废弃物、塑料废弃物、吸水材料、氢氧化钙的大小为30mm以下。

9.根据权利要求2所述的一种固体燃料制造方法，其特征在于所述生物质废物为生活垃圾、食品废弃物、家禽的粪便、下水道污泥、农业残渣、水产业残渣胡木质废弃物中的一种或两种以上的混合物；所述塑料废弃物为由聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯或聚氯乙烯树脂中的一种或两种以上混合物构成的塑料废弃物；所述吸水材料为木屑、废纸、植物枝叶或吸水性多孔材料中的一种或两种以上的混合物。

10.一种制备固体燃料用的制造装置，其特征在于：包括有处理容器(104)，在所述处理容器(104)连接有进料机构，所述进料机构包括有存放箱(102)，在所述存放箱(102)与处理容器(104)之间设有进料管，在所述进料管上设有进料球阀(103)，所述存放箱(102)与混合机(101)相连接，在所述处理容器(104)内设有搅拌轴(105)，在所述搅拌轴(105)上设有能对处理容器(104)物料进行搅拌的搅拌体(105a)，在所述处理容器(104)外设有能驱动搅拌轴(105)转动的搅拌电机(106)，所述搅拌电机(106)与搅拌轴(105)相连接，在所述处理容器(104)上连接有氢氧化钙供给机(113)，还包括有能对处理容器(104)内输送过热蒸汽的蒸汽输送装置，所述蒸汽输送装置包括有蒸汽发送器(112)，所述蒸汽发送器(112)与过热机(112a)通过输气管相连接，所述过热机(112a)的出汽口通过送汽管与处理容器(104)相连接，在所述处理容器(104)下部设有排水口(104a)和排水阀(111)，在所述处理容器(104)上通过连接管连接有凝缩机(114)，在所述连接管上设有开关阀(114a)，在所述凝缩机(114)上设有配管(115a)，在所述处理容器(104)上设有压力传感器(108)和温度传感器(107)，还包括有控制装置(120)，所述压力传感器(108)、温度传感器(107)、蒸汽发送器(112)、搅拌电机(106)分别与控制装置(120)相连接。