一種固體廢棄物的無焰焚燒工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及固廢資源綜合利用工藝，具體涉及一種固體廢棄物的無焰焚燒工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，固體廢棄物的排放量迅速增加，目前全球每年新增的固體廢棄物達(dá)100億噸，人均0.6噸。而固體廢棄物問題以其“最難得到處理”、“最具綜合性”、“最具污染性”、“最晚受到重視”及“最貼近生活”倍受人們的關(guān)注。
[0003]目前世界上固體廢棄物的處理方法主要有三種:堆肥、填埋和焚燒發(fā)電。堆肥方法通過預(yù)處理將有機(jī)物分揀出來，由于發(fā)展中國(guó)家的分揀技術(shù)還不成熟，堆肥方法在發(fā)展中國(guó)家已很少被采用，僅僅作為固體廢棄物處理的輔助手段。填埋方法操作簡(jiǎn)單，前期成本低，但需要占用大量的土地，填埋場(chǎng)服役期間到封場(chǎng)后臭氣熏天、蚊蠅滋生、滲濾液等成為永久的污染源。焚燒發(fā)電法的核心設(shè)備是焚燒爐，焚燒爐技術(shù)是基于國(guó)外少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家根據(jù)分選后的固廢特征而研制出來的。焚燒爐的燃燒方式為明火，燒完的粉狀灰燼不在爐內(nèi)停留直接排出，可利用價(jià)值低。上述的固體廢棄物處理技術(shù)雖然各有偏重，但都很難做到國(guó)家推行的“三化”。
[0004]此外，我國(guó)的生活固廢受地域、季節(jié)、經(jīng)濟(jì)狀況的制約，固廢成分呈多樣性、復(fù)雜性、阻燃性尤為突出，固廢的含水量普遍高于40%，這樣的固廢進(jìn)入焚燒爐進(jìn)行焚燒處理必然會(huì)造成燃燒不穩(wěn)定，爐內(nèi)易熄火，即使添加輔助能源助燃，燃燒工況也無法平穩(wěn)，使操作變得復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)成本高，二噁英不易控制，污染嚴(yán)重，群眾性集體事件接連不斷，所以焚燒爐的燃燒方式并不完全適合于我國(guó)目前的固廢處理。
[0005]目前已有關(guān)于固體廢棄物分選將有價(jià)值的物質(zhì)回收，通過厭氧發(fā)酵工藝提高燃值，生產(chǎn)沼氣并通過熱裂解制造清潔能源，對(duì)不易腐爛的有機(jī)物制造出顆粒狀易燃物，對(duì)顆粒小的無機(jī)物和有機(jī)物進(jìn)行掩埋或焚燒的報(bào)道，但真正實(shí)現(xiàn)起來尚有一定差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種固體廢棄物的無焰焚燒工藝，充分利用固體的原始資源，化腐朽為神奇。
[0007]無焰焚燒是近20年國(guó)際燃燒領(lǐng)域發(fā)展的一種最新的燃燒方式，用于固體廢棄物的處理尚屬首例，具有處理效率高、固廢原始資源利用充分，效益好、處理干凈徹底以及有害物超低排放的特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種固體廢棄物的無焰焚燒工藝，它包括以下步驟:
[0009]S1.分選處理:從固體廢棄物中分選出塑料、橡膠和重金屬；
[0010]S2.厭氧發(fā)酵:將分選后的固體廢棄物移至厭氧發(fā)酵室中進(jìn)行發(fā)酵處理，使固體廢棄物的含水量下降5 %?15 %，所述的厭氧發(fā)酵室內(nèi)固體廢棄物堆放的高度為5?7m，發(fā)酵處理的時(shí)間為5?10天；
[0011]S3.無焰焚燒:經(jīng)厭氧發(fā)酵后的固體廢棄物在焚燒窯中堆積5?7m，所述的焚燒窯底部設(shè)置點(diǎn)火系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，向供氣系統(tǒng)以10?50m/s的流速通入輔助燃?xì)猓ㄟ^點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)火，使之焚燒進(jìn)入設(shè)計(jì)工況，所述的設(shè)計(jì)工況為:結(jié)焦層、焚燒層、碳化層和烘干層，焚燒層中心溫度為1450?1650°C，最終將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為可利用的焦渣。
[0012]進(jìn)一步地，所述的固體廢棄物包括城市生活垃圾、醫(yī)療固體廢棄物和城市污泥。
[0013]進(jìn)一步地，所述的分選處理采用人工分選、機(jī)械分選和儀器探測(cè)相結(jié)合的方式。
[0014]進(jìn)一步地，步驟S3中所述的無焰焚燒中，一次性大規(guī)模進(jìn)料，一次性大規(guī)模出渣；焚燒層的含氧為2% _15%，且焚燒層為碳化物，焚燒溫度高，釋放出的煙氣主要成分為可燃性氣體。
[0015]進(jìn)一步地，一種固體廢棄物的無焰焚燒工藝還包括S4可燃?xì)怏w的回收，所述的可燃?xì)怏w的回收過程包括以下子步驟:
[0016]S41.收集固體廢棄物在分選處理、厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的可燃臭氣；
[0017]S42.在焚燒窯外設(shè)置抽風(fēng)機(jī)，所述的焚燒窯頂部設(shè)置排煙系統(tǒng)，將在無焰焚燒過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w從排煙系統(tǒng)中負(fù)壓吸出，進(jìn)行粗處理；
[0018]S43.將步驟S41中收集的可燃臭氣與步驟S42中經(jīng)粗處理后的可燃?xì)怏w混合一并作為輔助燃?xì)?，?jīng)焚燒窯底部的供氣系統(tǒng)注入，參與助燃，實(shí)現(xiàn)了焚燒過程中能源的自給自足。
[0019]進(jìn)一步地，所述的可燃?xì)怏w的產(chǎn)生過程為:在無焰焚燒過程中，焚燒層以上的固體廢棄物經(jīng)歷300°C以上的熱輻射時(shí)，固體廢棄物中半纖維素開始熱解碳化，產(chǎn)生可燃?xì)怏w。
[0020]更進(jìn)一步地，所述的固體廢棄物熱解碳化工況如下:窯內(nèi)固體廢棄物經(jīng)點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火后，燃燒溫度隨之達(dá)到800°C，燃燒和碳化幾乎同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)焚燒層的上方熱輻射在200?300°C時(shí)處在干燥階段，當(dāng)輻射溫度達(dá)到300°C以上，固體廢棄物中的半纖維開始熱解碳化反應(yīng)，熱解碳化析出的揮發(fā)分主要包括水蒸氣、氫氣、一氧化碳、甲烷、焦油和碳?xì)浠衔?，即木煤氣、木焦油和木醋液，統(tǒng)稱為“煙氣”，煙氣通過抽風(fēng)機(jī)從窯頂端排煙系統(tǒng)負(fù)壓吸出；當(dāng)焚燒層的輻射溫度達(dá)到500°C時(shí)，固體廢棄物中的生物質(zhì)加快分解，隨著分解的加快裂解過程及其產(chǎn)物也隨之加快，產(chǎn)生的煙氣更加充分；當(dāng)燃燒溫度達(dá)到1200°C后，焚燒層和碳化層主要產(chǎn)生甲烷和氫氣即不再產(chǎn)生醋液和焦油，只是產(chǎn)生木煤氣，且木煤氣的熱值大大提高，木煤氣為可燃?xì)怏w。
[0021]固體廢棄物中的生物質(zhì)，廚余在熱解與燃燒過程中，會(huì)產(chǎn)生焦油，焦油在1000?1200 °C時(shí)，短時(shí)間內(nèi)裂解率達(dá)到99%以上，可充分利用無焰焚燒中含有的水蒸氣與焦油中成分發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳和氫氣，減少炭黑的生成，提高煙氣中可燃?xì)怏w的生成率。如焦油中萘的催化裂解:C10H8+1OH2O — 10C0+14H2，C10H8+20H20 — 10C02+2H2，C1QH8+10H20 — C0+4C02+6H2+4CH4;水蒸氣有利于焦油裂解和可燃?xì)怏w的產(chǎn)生，產(chǎn)生的燃?xì)鉄嶂禐?0?16MJ/Nm3，氫氣含量為30?60%。
[0022]所述的固廢無焰焚燒機(jī)理如下:在焚燒窯內(nèi)堆放固體廢棄物達(dá)5?7m，初始焚燒產(chǎn)生明火，隨著窯底通入助燃?xì)?，由于固體廢棄物壓力和重力的關(guān)系，火焰逐漸減小直至微小。燃燒初期，燃燒、熱解、碳化幾乎同時(shí)完成，焚燒中產(chǎn)生的煙氣與熱解碳化產(chǎn)生的氣體透過5?7m高的固體廢棄物，緩慢析出，熱量、灰飛及雜質(zhì)被厚厚的固體廢棄物截留，抽引窯中低速移動(dòng)的貧氧氣流，經(jīng)粗處理后將煙氣中的可燃?xì)怏w回收，同分選、厭氧發(fā)酵過程產(chǎn)生的臭氣混合，將混合臭氣的4/5?6/7通過窯底的供氣系統(tǒng)進(jìn)入焚燒層，使焚燒工況由最初的焚燒層、碳化層、烘干層向結(jié)焦層、焚燒層、碳化層和烘干層轉(zhuǎn)化，焚燒的不再是固體廢棄物的原態(tài)，而是經(jīng)過熱解碳化了的碳化層，當(dāng)碳化層溫度達(dá)到1000°C后，固體廢棄物產(chǎn)生的焦油氣化熱解速度加快，析出有利于燃燒的小分子碳?xì)錃怏w，隨著碳化熱量的進(jìn)一步提升，促進(jìn)碳化物二次裂解，可燃?xì)怏w的產(chǎn)率提高，隨著碳化溫度的升高，碳化物著火的溫度也升高。隨著高溫焚燒可燃?xì)怏w與低氧的加入，焚燒火焰體積成倍增大，焚燒層升溫均勻，平均溫度大大提升，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的焚燒，以無焰的形式逐步向上推移，熱能迅速堆積，短時(shí)間內(nèi)焚燒層的溫度達(dá)到1450?1650°C，最終使固體廢棄物形成可利用的焦渣。
[0023]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024](I)本發(fā)明適用于城市生活垃圾、醫(yī)療固體廢棄物及城市污泥的處理；
[0025](2)本發(fā)明具有低碳、環(huán)保，處理效率高，減量徹底，有害物超低排放的特點(diǎn)；
[0026](3)本發(fā)明中固體廢棄物原始資源利用充分，可燃性氣體轉(zhuǎn)化充足，實(shí)現(xiàn)了焚燒過程中能源的自給自足；
[0027](4)本發(fā)明可使廢棄物轉(zhuǎn)化成質(zhì)輕、氣泡豐富、透水性好、含碳量高的優(yōu)質(zhì)焦渣；
[0028](5)本發(fā)明中產(chǎn)生的焦渣應(yīng)用廣泛，可用于精細(xì)農(nóng)業(yè)、建材及治污行業(yè)。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明中無焰焚燒工況；
[0030]圖2是本發(fā)明中無焰焚燒工況曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0032]實(shí)施例1:一種固體廢棄物的無焰焚燒工藝，它包括以下步驟:
[0033]S1.分選處理:采用人工分選、機(jī)械分選和