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CN111750358B - 一种废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法 - Google Patents

一种废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法 Download PDF

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CN111750358B CN202010479658.0A CN202010479658A CN111750358B CN 111750358 B CN111750358 B CN 111750358B CN 202010479658 A CN202010479658 A CN 202010479658A CN 111750358 B CN111750358 B CN 111750358B
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Abstract

本发明公开了一种废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，包括以下步骤：首先，垃圾干湿分离，干垃圾进废塑料绿色油化装置的预处理单元；预处理单元将干垃圾中废塑料液化，非塑料垃圾经过液固分离设备处理后分开；其次，液化后废塑料送入裂解单元，产出汽油和柴油等产品；非塑料垃圾仍将其排入焚烧炉采取焚烧处理；此过程二噁英排放远远低于标准值。本发明废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，一则废塑料垃圾从“煤炭”的价值提升为“燃料油”的价值，二则废塑料垃圾不再进焚烧炉焚烧，其二噁英产生量微乎其微，焚烧炉燃烧温度大幅度降低，可大幅节约设备投资和运行成本，具有显著地经济效益和社会效益。

Description

一种废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法
技术领域
本发明属于固废处理技术领域，具体涉及一种废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法。
背景技术
塑料被广泛应用在各行各业，例如：纺织工业、家电行业、建筑行业、汽车行业、农业等，随着塑料制品消费量不断增大，废弃塑料也不断增多。目前我国废弃塑料主要为塑料薄膜、塑料丝及编织品、泡沫塑料、塑料包装箱及容器、日用塑料制品、塑料袋和农用地膜等。
与金属回收比较，塑料回收最大问题是难以用机器进行自动分类，工序牵涉大量人力。塑料的重复回收利用率普遍较低，形成了巨大的资源浪费，而大量塑料制品的使用产生的垃圾如果通过掩埋、焚烧等方法处理则会造成严重的环境污染问题。
由鉴于此，亟需提供一种高社会效益和高经济效益的废塑料垃圾处理方法。
发明内容
鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的主要目的在于提供一种废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，以解决现有垃圾焚烧过程社会效益和经济效益低的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其包括以下步骤：
S1干垃圾预处理单元操作：将垃圾干湿分离后得到的干垃圾，经撕碎处理后输送进第一预处理罐的中间段，所述干垃圾包括废塑料和非塑料垃圾，所述废塑料占干垃圾的重量比为30-50m％；采用过热蒸汽将所述第一预处理罐中的废塑料熔化成液化物收集在罐底，而非塑料垃圾则以固态形式滞留在所述第一预处理罐的中间段；当非塑料垃圾积累到一定料位，将非塑料垃圾转移至吹扫洗涤罐，采用蒸汽和/或热水冲洗非塑料垃圾上残留液化物；来自所述第一预处理罐和吹扫洗涤罐的蒸汽均以气相状态引入催化裂解反应器；
S2液化废塑料裂解单元操作：将步骤S1中得到的废塑料液化物,经第二预处理罐预热后由泵抽出，在催化裂解反应器前与过热蒸汽在混合器内混合，混合均匀后进入催化裂解反应器，在催化剂的作用下，所述废塑料液化物转变为高温油气和废渣，所述高温油气经过冷却分离后，得到柴油和汽油等油相组份，同时产生一定量烃类气体；
S3非塑料垃圾焚烧单元操作：将步骤S1冲洗干净后的非塑料垃圾推送进焚烧炉；并将步骤S2中伴生的烃类气体和废渣作为焚烧炉的燃料，供焚烧炉燃烧；所述焚烧炉采用直接燃烧方式或间接燃烧方式进行。
本发明的垃圾焚烧方法，非塑料垃圾仍以原焚烧方式处理，但因为废塑料垃圾不再进入焚烧炉，焚烧炉的温度也不需要800℃以上，其焚烧过程中二噁英仅微量产生。因此干垃圾一分为二，即废塑料垃圾和非塑料垃圾，废塑料垃圾采用油化技术，而非塑料垃圾采用焚烧处理，这样干垃圾全部处理后，其二噁英总排放量则可大幅度的降低，二噁英总排放远在标准值以内。
废旧塑料的主要成分是聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚苯乙烯(PS),泡沫聚苯乙烯(PSF)和聚氯乙烯(PVC)等，由于塑料是石油化工的产物，从化学结构以及所含成分上看，塑料为高分子碳氢化合物，而汽油、柴油则是低分子碳氢化合物，所以可以将废塑料处理转化为燃料油。
作为优选的技术方案，在所述步骤S1中，所述第一预处理罐中间段设置过滤元件，所述第一预处理罐罐体上还设有惰性加热介质进口、惰性加热介质出口、液体出口以及固体出口；所述惰性加热介质进口和惰性加热介质出口分别设在所述第一预处理罐的罐底和罐顶，用于过热蒸汽的通入和排出，废塑料碎片受热熔化成液化物，液化物经过滤元件过滤后收集在第一预处理罐底部，并可由液体出口排出，而未能液化的非塑料垃圾则滞留在过滤元件的上部空间，并可由固体出口转移至吹扫洗涤罐。
作为优选的技术方案，在所述步骤S1中，所述废塑料受热熔化成液化物的操作条件为：温度100～300℃；压力0.01～0.5MPa。
作为优选的技术方案，在所述步骤S1中，未液化的非塑料垃圾直接推送至吹扫洗涤罐，吹扫冲洗残留在非塑料垃圾上的废塑料液化物，吹扫冲洗介质为蒸汽和热水的混合物，冲洗过程循环反复，所述热水来自1#三相分离器分离出的水相物质；冲洗下来的废塑料液化物则收集在吹扫洗涤罐罐顶；非塑料垃圾则滞留在吹扫洗涤罐罐中下部。
未液化的非塑料垃圾可采用连续或间断方式排出第一预处理罐，排出方式选用密闭管道推送，所述第一预处理罐内设料位监控仪表。单独设置第一预处理罐时，未液化的非塑料垃圾采用间断方式排出第一预处理罐；并联方式设置多个相同规格的第一预处理罐时，当第一预处理罐内设料位监控仪表检测到非塑料垃圾积累到一定料位时，切换第一预处理罐，即可实现未液化的非塑料垃圾以连续方式排出第一预处理罐。
作为优选的技术方案，在所述步骤S1中，所述干垃圾在撕碎处理前还包括一定程度的初选处理，用以剔除所述干垃圾中的铁、电池、玻璃、石块等固体垃圾。
具体地，可以采用本领域公知的管道除铁器除铁，或者采用人工挑拣或者智能识别的方式筛除干垃圾中的诸如电池、玻璃、石块等固体垃圾。
干垃圾撕碎处理，主要是指干垃圾中废塑料的撕碎；通过废塑料的撕碎操作，得到大小尺寸适度且分布均匀的废塑料碎片，以利于提高废塑料加热熔化的效果。进一步地，可以理解的是，干垃圾中废塑料撕碎操作，不同物性的废塑料物质，可选用不同的撕碎设备，如膜类，包装袋类等软塑料，选用撕碎机将其撕碎；如电器外壳类等硬质塑料，选用粉碎机将其粉碎。
作为优选的技术方案，所述步骤S1和步骤S2中的过热蒸汽，其温度为200～500℃，压力为0.2～0.5MPa。
作为优选的技术方案，在所述步骤S2中，第二预处理罐内分为预热段和脱过热段；所述废塑料液化物经第二预处理罐预热操作过程具体为：将来自于第一预处理罐的废塑料液化物经泵打入第二预处理罐预热段的上部，废塑料液化物从上往下流动，与来自于催化裂解反应器的高温油气在第二预处理罐内逆流接触进行换热；所述废塑料液化物经过预热段和脱过热段后，温度逐板提升，至塔釜时其温度提高至250～320℃，预热后的废塑料液化物部分经过混合器后进入催化裂解反应器进行催化裂解操作，部分循环返回至第一预处理罐，用于预热新鲜干垃圾；在脱过热段，高温油气从过热状态冷却至饱和状态，与此同时油气携带的粉尘被洗涤下来；第二预处理罐塔顶温度100～200℃，压力0.05～0.30MPa；塔釜温度250～320℃。
作为优选的技术方案，所述高温油气的冷却分离操作过程具体为：将来自于催化裂解反应器的高温油气与废塑料液化物在第二预处理罐内逆流接触进行换热，换热后的高温油气从第二预处理罐的塔顶排出，然后与1#三相分离器分离后的水相物质在1#换热器中换热冷却至70～90℃，再经过1#冷却器冷却至30～50℃后进入1#三相分离器进行分离操作，分别得到油相汽油和柴油，气相烃类气体，及水相物质三股物料，所述气相烃类气体经过压缩机加压后输送至焚烧炉。所述水相物质依次经过1#换热器预热和加热器加热后，转变为过热蒸汽，该股过热蒸汽部分通入到混合器与废塑料液化物混合后进入催化裂解反应器，部分通入催化剂再生器，用于催化剂的活性恢复操作。
作为优选的技术方案，在所述步骤S2中，所述催化裂解反应器的操作条件：反应温度300～500℃、反应压力0.05～0.5MPa、空速0.1～20h-1。
所述催化裂解反应器的反应条件缓和，隔绝空气，也不接触氧气，在催化剂作用下，废塑料中的氯绝大多数转变为氯化氢，因此废塑料在油化过程中，其二噁英排放远远低于标准值。
所述催化裂解反应器选用固定流化床或流化床；根据处理规模大小选用合适的反应器型式；选用流化床反应器，则需进一步考虑伴生气，即气体烃类的回收利用；选用固定流化床，伴生气一般选择作焚烧炉的燃料气，催化裂解反应器排出的废渣，也可选择进焚烧炉焚烧，焚烧将其中的焦炭进一步转为CO2和H2O。
作为优选的技术方案，在所述步骤S3中，冲洗干净后的非塑料垃圾由吹扫洗涤罐直接推送至焚烧炉，排出方式选用密闭管道推送，吹扫洗涤罐内设液位和料位监控仪表。
非塑料垃圾采取不降温的情况下直接推送至焚烧炉；上下游设备间物料直供有利于能量的最大化利用；采用直供，与原干垃圾直接焚烧(从室温升温到850℃)对比，除塑料油化过程增加部分能耗外，非塑料垃圾焚烧所需的能耗只降低，不增加(从室温升温200～400℃，200～400℃到燃点，燃点温度明显低于850℃)。
作为优选的技术方案，在所述步骤S3中，所述焚烧炉直接燃烧方式的操作条件为：操作温度为干垃圾燃点温度，即400～600℃，压力为0.01～0.5MPa，焚烧炉内通入氧气，非塑料垃圾完全焚烧后转化为二氧化碳和水排出。
作为优选的技术方案，在所述步骤S3中，所述焚烧炉间接燃烧方式的操作条件为：操作温度为400～650℃，压力为0.1～0.5MPa，焚烧炉内的非塑料垃圾在绝氧高温条件下进行碳化，转化为焦炭，所述焦炭经过燃烧后转化为二氧化碳和水；所述碳化过程在机械炉排炉或流化床焚烧炉内进行。
当所述碳化过程在机械炉排炉内进行时，碳化介质采用高温惰性介质，所述高温惰性介质选用过热蒸汽、二氧化碳或者氮气中的至少一种；所述高温惰性介质温度400～600℃，压力0.2～0.5MPa；在机械炉排炉内，非塑料经历干燥、汽化和碳化三个过程，所述非塑料碳化后，与炉渣一起或筛分后单独进焚烧炉焚烧，焚烧过程中放出热量用于为过热蒸汽提供能量；非塑料垃圾碳化需要热量，碳化后的焦炭焚烧放出热量，两者间维持热平衡；
当所述碳化过程在流化床焚烧炉内进行时，所述流化床焚烧炉内装有催化剂，非塑料垃圾与催化剂流化混合和反应，碳化介质采用过热蒸汽和高温催化剂，所述过热蒸汽的温度400～600℃，压力0.2～0.5MPa；高温催化剂温度450～650℃，流化床压力0.1～0.5MPa；碳化得到的焦炭和冷却后催化剂一起进再生流化床，焦炭在再生流化床内燃烧转变为CO2和H2O；期间放出的热量加热催化剂和过热蒸汽；
碳化过程由于隔绝氧气，在高温条件下进行碳的裂解反应，而不再进行有氧条件下的燃烧反应，因此，不会发生非塑料燃烧不充分的问题，故碳化过程具有以下显著的优点：1)进一步降低焚烧过程中二噁英产生量；2)炉膛或床层温度大幅降温；3)耗风量可明显降低，烟气中粉尘含量，酸性气体浓度均有不同程度的减少；4)焚烧炉后续的环保设施更简单，其投入和运行费用更低等。
作为优选的技术方案，在所述步骤S2中，还包括催化剂的再生过程，其主要包括以下步骤；催化剂通过卸剂线离开催化裂解反应器，收集在缓冲罐内，所述缓冲罐内通入蒸汽，清除催化剂上携带的油气；然后将催化剂转送至再生器，在所述再生器内通入过热介质和适量空气，将催化剂上积碳转变为CO2和H2O，催化剂活性得以逐渐恢复；将再生后的催化剂转送至催化裂解反应器上方的加剂罐，再生催化剂转送完后将加剂罐内压力升高，使其高于催化裂解反应器内压力0.1～0.2MPa，在压差和重力的作用下，催化剂再次进入催化裂解反应器。
催化裂解反应一段时间后，催化剂因积碳而失活，此时催化剂将进行再生；再生后催化剂可再次利用；催化剂可循环多次，再生热源可采用过热介质，如蒸汽，氮气等；再生时过热介质中要通入一定量的空气；当催化裂解反应器选用流化床作为反应器时，催化剂则在反应器与再生器之间连续循环，再生器内直接通入空气。
本发明的有益效果：
本发明的垃圾焚烧方法，可将干垃圾中废塑料与非塑料垃圾彻底分开，废塑料垃圾采用油化技术，得到汽油和柴油的总收率为干垃圾的20～40m％，而非塑料垃圾继续采用焚烧处理，焚烧后的二噁英排放值远低于标准值。
相较于现有大于800℃的焚烧炉操作温度，本发明的垃圾焚烧炉，操作条件温和，只需400～600℃即可满足垃圾焚烧要求，可大幅节约设备和运行成本，具有显著地的经济效益和社会效益。
本发明的垃圾焚烧方法，废塑料催化裂解过程中伴生的烃类气体和废渣可作为焚烧炉的燃料，垃圾焚烧过程中无需额外添加燃料进行焚烧操作，具有副产物综合循环利用和低成本运行的优点。
本发明的垃圾焚烧方法，通过热量的综合利用，不仅整体能耗低，而且进一步降低了设备的投资和运行成本。
说明书附图
图1为本发明废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法实施例1的工艺流程图；
图2为本发明废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法实施例2的工艺流程图；
其中，传送带1、管道除铁器2、撕碎机3、螺旋推进机4、第一预处理罐5、第二预处理罐6、催化裂解反应器7、吹扫洗涤罐8、焚烧炉9、1#三相分离器10、压缩机11、混合器12、1#换热器13、1#冷却器14、加热器15、缓冲罐16、再生器17、加剂罐18、两相分离器19、2#换热器20、2#冷却器21、水泵22、1#液化物泵51、2#液化物泵61、1#循环泵62、2#循环泵81。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
如图1所示，本实施例的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，包括以下步骤：
S1干垃圾预处理单元操作：将垃圾干湿分离后得到的干垃圾(垃圾含水率小于15％)通过传送带1输送，在此过程中通过人工挑拣的方式将大块的电池、玻璃、石块等固体废物予以剔除，然后经管道除铁器2除去干垃圾中的铁块物质，并经撕碎机3撕碎处理后通过螺旋推进机4输送进第一预处理罐5的中间段，所述干垃圾包括废塑料和非塑料垃圾，所述废塑料占干垃圾的比重为42m％，所述废塑料主要以塑料薄膜、塑料包装袋等软塑料为主，所述非塑料垃圾主要是指厨余类、木竹类、纸类、纺织类、金属类、玻璃类、砖瓦陶瓷类、灰土类和其他(诸如电池类)等垃圾；采用过热蒸汽将所述第一预处理罐5中的废塑料熔化成液化物收集在罐底，所述废塑料受热熔化成液化物的操作条件为：温度250℃；压力0.2MPa，而非塑料垃圾则以固态形式滞留在所述第一预处理罐5的中间段；当非塑料垃圾积累到一定料位，将非塑料垃圾转移至吹扫洗涤罐8，采用蒸汽和热水冲洗非塑料垃圾上残留液化物；来自所述第一预处理罐5和吹扫洗涤罐8的蒸汽均以气相状态引入催化裂解反应器7；
所述第一预处理罐5中间段设置过滤元件，所述第一预处理罐5罐体上还设有惰性加热介质进口、惰性加热介质出口、液体出口以及固体出口；所述惰性加热介质进口和惰性加热介质出口分别设在所述第一预处理罐5的罐底和罐顶，用于过热蒸汽的通入和排出，废塑料碎片受热熔化成液化物，液化物经过滤元件过滤后收集在第一预处理罐5底部，并可由液体出口排出，而未能液化的非塑料垃圾则滞留在过滤元件的上部空间，并可由固体出口转移至吹扫洗涤罐8；
未液化的非塑料垃圾直接推送至吹扫洗涤罐8，吹扫冲洗残留在非塑料垃圾上的废塑料液化物，吹扫冲洗介质为蒸汽和热水的混合物，冲洗过程通过2#循环泵81进行循环反复冲洗操作，所述热水来自1#三相分离器10分离出的水相物质；冲洗下来的废塑料液化物则收集在吹扫洗涤罐8罐顶；非塑料垃圾则滞留在吹扫洗涤罐8罐中下部；未液化的非塑料垃圾采用间断方式排出第一预处理罐5，排出方式选用密闭管道推送，所述第一预处理罐5内设料位监控仪表；
S2液化废塑料裂解单元操作：将步骤S1中得到的废塑料液化物,经第二预处理罐6预热后由2#液化物泵61抽出，在催化裂解反应器7前与过热蒸汽在混合器12内混合，混合均匀后进入催化裂解反应器7，在催化剂的作用下，所述废塑料液化物转变为400℃高温油气和废渣，所述高温油气经过冷却分离后，得到柴油和汽油等油相组份，同时产生一定量烃类气体；所述催化裂解反应器7选用固定流化床，所装填的催化剂为质量比5：1的Y型分子筛和择型分子筛复配而成的催化剂；所述催化裂解反应器7的操作条件：反应温度400℃、反应压力0.2MPa、空速10h-1；
所述第二预处理罐6内分为预热段和脱过热段；所述废塑料液化物经第二预处理罐6预热操作过程具体为：将来自于第一预处理罐5的废塑料液化物经1#液化物泵51打入第二预处理罐6预热段的上部，废塑料液化物从上往下流动，与来自于催化裂解反应器7的400℃高温油气在第二预处理罐6内逆流接触进行换热；所述废塑料液化物经过预热段和脱过热段后，温度逐渐提升，至塔釜时其温度提高至280℃，预热后的废塑料液化物通过2#液化物泵61部分经过混合器12后进入催化裂解反应器7进行催化裂解操作，部分再通过1#循环泵62循环返回至第一预处理罐5，用于预热新鲜干垃圾；在脱过热段，高温油气从过热状态冷却至饱和状态，与此同时油气携带的粉尘被洗涤下来；第二预处理罐6塔顶温度200℃，压力0.15MPa；塔釜温度280℃；
所述高温油气的冷却分离操作过程具体为：将来自于催化裂解反应器7的高温油气与废塑料液化物在第二预处理罐6内逆流接触进行换热，换热后的200℃高温油气从第二预处理罐6的塔顶排出，然后与1#三相分离器10分离后的水相物质在1#换热器13中换热冷却至80℃，再经过1#冷却器14冷却至40℃后进入1#三相分离器10进行分离操作，分别得到油相汽油和柴油，气相烃类气体，及水相物质三股物料，所述气相烃类气体经过压缩机11加压后输送至焚烧炉9；所述水相物质依次经过1#换热器13预热和加热器15加热后，转变为500℃过热蒸汽，该股过热蒸汽部分通入到混合器12与废塑料液化物混合后进入催化裂解反应器7，部分通入催化剂再生器17，用于催化剂的活性恢复操作；
S3非塑料垃圾焚烧单元操作：将步骤S1冲洗干净后的非塑料垃圾采取不降温的情况下直接推送进焚烧炉9；并将步骤S2中伴生的烃类气体和废渣作为焚烧炉9的燃料，供焚烧炉9燃烧；所述焚烧炉9采用直接燃烧的方式进行非塑料垃圾的焚烧，其操作条件：温度为干垃圾燃点温度，即500℃，压力为0.2MPa，焚烧炉内在焚烧过程中通入适量的空气，非塑料垃圾完全焚烧后转化为二氧化碳和水排出。
冲洗干净后的非塑料垃圾由吹扫洗涤罐8直接推送至焚烧炉9，排出方式选用密闭管道推送，吹扫洗涤罐8内设液位和料位监控仪表，分别用以监控废塑料液化物和固体非塑料垃圾在吹扫洗涤罐8的堆积程度，以便更好地调节吹扫洗涤介质的进料量。
步骤S1中，在第一预处理罐5内将干垃圾中的废塑料液化，然后进行液固分离，实现废塑料和非塑料地彻底分离，为实现废塑料的绿色油化操作提供可能；
步骤S2中，预热后的废塑料液化物进入催化裂解反应器7前与过热蒸汽一起经混合器12，两者在混合器12内不仅可以起到均匀混合的作用，同时可将废塑料液化物进一步升温；混合均匀后的物料从催化裂解反应器7顶部进入催化裂解反应器7，并由分配器将进料均匀分布在反应器内的催化剂床层上，经过催化裂解反应及后续分离后，得到油相汽油和柴油，气相烃类气体，及水相物质三股物料；本发明的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法相当于一种“零排放”的工艺结合，因为油化技术嵌入垃圾焚烧的方法不仅可获得大量的较高品质的汽油和柴油，而且无论是伴生气，甚至是排出的废渣都可以进焚烧炉9再次利用；所述汽油和柴油的总收率为干垃圾的30m％；
步骤S3中，焚烧炉9的焚烧过程具有以下显著的优点：1)塑料垃圾提前分离进油化装置，不再进下游的焚烧炉9；2)焚烧过程中二噁英类总排放浓度低于0.5ngTEQ/m3；3)焚烧时炉膛温度可以从大于850℃降低到非塑料垃圾的燃点温度，即400～600℃，降温幅度明显；4)炉温大幅降低，炉膛，火嘴等设备投入和运行维护成本减少；5)废塑料不进焚烧炉9，炉子耗风量可明显降低，烟气中粉尘含量，酸性气体浓度均有不同程度的减少；6)焚烧炉9后续的环保设施更简单，其投入和运行费用更低。
本实施例可替代部分技术方案的操作条件和处理效果如表1所示：
表1
Figure GDA0003152822650000091
实施例2
如图2所示，本实施例的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，同样包括以下处理步骤：S1干垃圾预处理单元操作；S2液化废塑料裂解单元操作；及S3非塑料垃圾焚烧单元操作。
与实施例1不同之处在于，在所述步骤S2中，还包括催化剂的再生过程，其主要包括以下步骤；催化剂通过卸剂线离开催化裂解反应器7，收集在缓冲罐16内，所述缓冲罐16内通入蒸汽，清除催化剂上携带的油气；然后将催化剂转送至再生器17，在所述再生器17内通入过热介质和适量空气，将催化剂上积碳转变为CO2和H2O，催化剂活性得以逐渐恢复；将再生后的催化剂转送至催化裂解反应器7上方的加剂罐18，再生催化剂转送完后将加剂罐18内压力升高，使其高于催化裂解反应器7内压力0.1～0.2MPa，在压差和重力的作用下，催化剂再次进入催化裂解反应器7；再生器17顶部排出的热烟气依次经过2#换热器20和2#冷却器21冷却后进入两相分离器19进行再生烟气和水蒸气的分离，分离后的冷却水作为2#换热器20的冷却介质与热烟气进行换热，再生烟气直接外排，而通过水泵22输送的冷却水经过预热后汇流至1#换热器13后的预热水，两股预热后的水相物质经过加热器15加热，转变为500℃过热蒸汽，使得水相物质得以循环利用。本实施例的催化剂再生过程，采用工艺过程产生的过热介质进行催化再生，不仅使得催化裂解反应器7中的失活催化剂得以恢复活性，并使恢复活性后的催化剂保持在反应温度以上的温度点循环加入到催化裂解反应器7中，从而更加节能、高效地保证催化裂解反应器7的正常运行。
实施例3
本实施例的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，同样包括以下处理步骤：S1干垃圾预处理单元操作；S2液化废塑料裂解单元操作；及S3非塑料垃圾焚烧单元操作。
与实施例1不同之处在于，在所述步骤S3中，所述焚烧炉9采用间接燃烧方式进行，其操作条件为：操作温度为550℃，压力为0.2MPa，焚烧炉9内的非塑料垃圾在绝氧高温条件下进行碳化，转化为焦炭，所述焦炭经过燃烧后转化为二氧化碳和水；所述碳化过程在机械炉排炉内进行。碳化介质采用过热蒸汽；所述过热蒸汽温度600℃，压力0.2MPa；在机械炉排炉内，非塑料经历干燥、汽化和碳化三个过程，所述非塑料碳化后，与炉渣一起进焚烧炉9焚烧，焚烧过程中放出热量用于为过热蒸汽提供能量；非塑料垃圾碳化需要热量，碳化后的焦炭焚烧放出热量，两者间维持热平衡；
碳化过程由于隔绝氧气，在高温条件下进行碳的裂解反应，而不再进行有氧条件下的燃烧反应，因此，不会发生非塑料燃烧不充分的问题，故碳化过程具有以下显著的优点：1)进一步降低焚烧过程中二噁英产生量；2)炉膛温度大幅降温；3)耗风量可明显降低，烟气中粉尘含量，酸性气体浓度均有不同程度的减少；4)焚烧炉9后续的环保设施更简单，其投入和运行费用更低等。
实施例4
本实施例的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，同样包括以下处理步骤：S1干垃圾预处理单元操作；S2液化废塑料裂解单元操作；及S3非塑料垃圾焚烧单元操作。
与实施例1不同之处在于，在所述步骤S3中，所述焚烧炉9采用间接燃烧方式进行，其操作条件为：操作温度为550℃，压力为0.2MPa，焚烧炉9内的非塑料垃圾在绝氧高温条件下进行碳化，转化为焦炭，所述焦炭经过燃烧后转化为二氧化碳和水；所述碳化过程在流化床焚烧炉9内进行。所述流化床焚烧炉9内装有催化剂，非塑料垃圾与催化剂流化混合和反应，碳化介质采用过热蒸汽和高温催化剂，所述催化剂为质量比5：1的Y型分子筛和择型分子筛复配而成的催化剂，所述过热蒸汽的温度600℃，压力0.2MPa；高温催化剂温度550℃，流化床压力0.2MPa；碳化得到的焦炭和冷却后催化剂一起进再生流化床，焦炭在再生流化床内燃烧转变为CO2和H2O；期间放出的热量加热催化剂和过热蒸汽；
同样的，碳化过程由于隔绝氧气，在高温条件下进行碳的裂解反应，而不再进行有氧条件下的燃烧反应，因此，不会发生非塑料燃烧不充分的问题，故碳化过程具有以下显著的优点：1)进一步降低焚烧过程中二噁英产生量；2)流化床焚烧炉9床层温度大幅降温；3)耗风量可明显降低，烟气中粉尘含量，酸性气体浓度均有不同程度的减少；4)焚烧炉9后续的环保设施更简单，其投入和运行费用更低等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (12)

1.一种废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，所述垃圾焚烧方法包括以下步骤：
S1干垃圾预处理单元操作：将垃圾干湿分离后得到的干垃圾，经撕碎处理后输送进第一预处理罐的中间段，所述干垃圾包括废塑料和非塑料垃圾；采用过热蒸汽将所述第一预处理罐中的废塑料熔化成液化物收集在罐底，而非塑料垃圾则以固态形式滞留在所述第一预处理罐的中间段；当非塑料垃圾积累到一定料位，将非塑料垃圾转移至吹扫洗涤罐，采用蒸汽和/或热水冲洗非塑料垃圾上残留液化物；来自所述第一预处理罐和吹扫洗涤罐的蒸汽均以气相状态引入催化裂解反应器；
S2液化废塑料裂解单元操作：将步骤S1中得到的废塑料液化物,经第二预处理罐预热后由泵抽出，在催化裂解反应器前与过热蒸汽在混合器内混合，混合均匀后进入催化裂解反应器，在催化剂的作用下，所述废塑料液化物转变为高温油气和废渣，所述高温油气经过冷却分离操作后，得到柴油和汽油油相组份，同时产生一定量烃类气体；
S3非塑料垃圾焚烧单元操作：将步骤S1冲洗干净后的非塑料垃圾推送进焚烧炉；并将步骤S2中伴生的烃类气体和废渣作为焚烧炉的燃料，供焚烧炉燃烧；所述焚烧炉采用直接燃烧方式或间接燃烧方式进行。
2.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述第一预处理罐中间段设置过滤元件，所述第一预处理罐罐体上还设有惰性加热介质进口、惰性加热介质出口、液体出口以及固体出口；所述惰性加热介质进口和惰性加热介质出口分别设在所述第一预处理罐的罐底和罐顶，用于过热蒸汽的通入和排出，废塑料碎片受热熔化成液化物，液化物经过滤元件过滤后收集在第一预处理罐底部，并可由液体出口排出，而未能液化的非塑料垃圾则滞留在过滤元件的上部空间，并可由固体出口转移至吹扫洗涤罐。
3.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述废塑料受热熔化成液化物的操作条件为：温度100～300℃；压力0.01～0.5MPa。
4.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S1中，未液化的非塑料垃圾直接推送至吹扫洗涤罐，吹扫冲洗残留在非塑料垃圾上的废塑料液化物，吹扫冲洗介质为蒸汽和热水的混合物，冲洗过程循环反复，所述热水来自1#三相分离器分离出的水相物质；冲洗下来的废塑料液化物则收集在吹扫洗涤罐罐顶；非塑料垃圾则滞留在吹扫洗涤罐罐中下部。
5.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述干垃圾在撕碎处理前还包括一定程度的初选处理，用以剔除所述干垃圾中的铁、电池、玻璃、石块。
6.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S2中，第二预处理罐内分为预热段和脱过热段；所述废塑料液化物经第二预处理罐预热操作过程具体为：将来自于第一预处理罐的废塑料液化物经泵打入第二预处理罐预热段的上部，废塑料液化物从上往下流动，与来自于催化裂解反应器的高温油气在第二预处理罐内逆流接触进行换热；所述废塑料液化物经过预热段和脱过热段后，温度逐渐提升，至塔釜时其温度提高至250～320℃，预热后的废塑料液化物部分经过混合器后进入催化裂解反应器进行催化裂解操作，部分循环返回至第一预处理罐，用于预热新鲜干垃圾；在脱过热段，高温油气从过热状态冷却至饱和状态，与此同时油气携带的粉尘被洗涤下来；第二预处理罐塔顶温度100～200℃，压力0.05～0.30MPa；塔釜温度250～320℃。
7.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，所述高温油气的冷却分离操作过程具体为：将来自于催化裂解反应器的高温油气与废塑料液化物在第二预处理罐内逆流接触进行换热，换热后的高温油气从第二预处理罐的塔顶排出，然后与1#三相分离器分离后的水相物质在1#换热器中换热冷却至70～90℃，再经过1#冷却器冷却至30～50℃后进入1#三相分离器进行分离操作，分别得到油相汽油和柴油，气相烃类气体，及水相物质三股物料，所述气相烃类气体经过压缩机加压后输送至焚烧炉。
8.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述催化裂解反应器的操作条件：反应温度300～500℃、反应压力0.05～0.5MPa、空速0.1～20h-1。
9.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S3中，冲洗干净后的非塑料垃圾由吹扫洗涤罐直接推送至焚烧炉，排出方式选用密闭管道推送，吹扫洗涤罐内设液位和料位监控仪表。
10.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述焚烧炉直接燃烧方式的操作条件为：操作温度为干垃圾燃点温度，即400～600℃，压力为0.01～0.5MPa，焚烧炉内通入氧气，非塑料垃圾完全焚烧后转化为二氧化碳和水排出。
11.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述焚烧炉间接燃烧方式的操作条件为：操作温度为400～650℃，压力为0.1～0.5MPa，焚烧炉内的非塑料垃圾在绝氧高温条件下进行碳化，转化为焦炭，所述焦炭经过燃烧后转化为二氧化碳和水；所述碳化过程在机械炉排炉或流化床焚烧炉内进行。
12.如权利要求1所述的废塑料绿色油化技术嵌入垃圾焚烧方法，其特征在于，在所述步骤S2中，还包括催化剂的再生过程，其主要包括以下步骤；催化剂通过卸剂线离开催化裂解反应器，收集在缓冲罐内，所述缓冲罐内通入蒸汽，清除催化剂上携带的油气；然后将催化剂转送至再生器，在所述再生器内通入过热介质和适量空气，将催化剂上积碳转变为CO2和H2O，催化剂活性得以逐渐恢复；将再生后的催化剂转送至催化裂解反应器上方的加剂罐，再生催化剂转送完后将加剂罐内压力升高，使其高于催化裂解反应器内压力0.1～0.2MPa，在压差和重力的作用下，催化剂再次进入催化裂解反应器。
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