專(zhuān)利名稱(chēng)：城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法及新用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)保技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，具體涉及一種城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新技術(shù)及新用途。
背景技術(shù)：
我國(guó)城市生活垃圾的發(fā)生量以年平均9％的速度增長(zhǎng)，部分城市生活垃圾年均增長(zhǎng)率達(dá)15～20％，人均日產(chǎn)生活垃圾1.16kg。在城市周?chē)鷼v年堆存的生活垃圾量已達(dá)60億噸以上，侵占了至少5億平方米的地面，現(xiàn)在每年全國(guó)新增加的城市生活垃圾采用簡(jiǎn)易填埋或露天堆放在城市郊區(qū)、江河沿岸的達(dá)8000萬(wàn)噸以上。
生活垃圾直接堆放和簡(jiǎn)易埋場(chǎng)向大氣釋放出大量的有害氣體，其中含有致癌、致畸物，在堆放過(guò)程中形成有機(jī)污染物、重金屬和病原微生物三位一體的污染。城市生活垃圾是一個(gè)長(zhǎng)期存在的污染源，未經(jīng)處理或處理不善造成嚴(yán)重的大氣污染、地下水污染、土壤污染、土地被垃圾占用、自然景觀被破壞等問(wèn)題日趨嚴(yán)重，生物鏈及環(huán)境的過(guò)重污染，危及人類(lèi)的生存。但同時(shí)，城市生活垃圾含有大量可燃物，又是一種總量不斷增長(zhǎng)可無(wú)限期開(kāi)發(fā)利用的貯能資源，現(xiàn)全國(guó)每年城市生活垃圾貯能總量相當(dāng)于1800～2000萬(wàn)噸標(biāo)煤。另一方面，基本建設(shè)需求量大面廣的水泥生產(chǎn)正大量耗費(fèi)掉有限的煤碳、粘土資源及含氟、硫和金屬元素的礦化劑。
從國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利與文獻(xiàn)檢索及實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，目前開(kāi)發(fā)使用的城市固體廢棄物能源化利用技術(shù)有垃圾的熱處理技術(shù)，如焚燒、熱解、氣化，包括垃圾衍生燃料RDF技術(shù)，和生物轉(zhuǎn)換技術(shù)主要是填埋氣利用。我國(guó)城市生活垃圾的處理方式有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒三種，大致構(gòu)成填埋79％、堆肥19％、焚燒2％，其中焚燒包括制造RDF燃料?，F(xiàn)有技術(shù)從技術(shù)上、開(kāi)發(fā)周期上及經(jīng)濟(jì)上均存在不少問(wèn)題，如利用效率偏低、利用規(guī)模相對(duì)較小、二次污染嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)性差等。
衛(wèi)生填埋及填埋氣利用技術(shù)填埋處理工藝簡(jiǎn)單、成本低，其致命弱點(diǎn)就是場(chǎng)地處理和防滲施工難以達(dá)到要求，滲濾液可能對(duì)地下水造成長(zhǎng)期嚴(yán)重的難以完全預(yù)料的污染，并隨腐敗過(guò)程釋放出大量NH3、H2S、HCl等有毒有害氣體；填埋氣熱值偏低、凈化過(guò)程也易產(chǎn)生二次污染。
堆肥技術(shù)可利用腐植物肥效，但占地多、周期長(zhǎng)、受環(huán)境溫濕度影響大，放出大量有害氣體，且堆肥質(zhì)量差、重金屬含量高、病源體微生物量大，污染農(nóng)作物，進(jìn)入人類(lèi)的食物鏈，進(jìn)而對(duì)人類(lèi)造成危害。
焚燒及垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)城市生活垃圾焚燒處理投資大、效率低(發(fā)電率僅10％∽15％)、無(wú)害化處理率低，很難達(dá)到《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。焚燒過(guò)程容易產(chǎn)生粉塵、有毒微量元素、高溫氯腐蝕、有機(jī)劇毒有害物質(zhì)-二惡英及NOx、SOx、HCl、HF等及重金屬污染等二次污染。垃圾焚燒后排出的灰渣通常含有害金屬如汞、鉛等，若處理不善，也會(huì)造成環(huán)境的二次污染。
垃圾衍生燃料(RDF)技術(shù)RDF技術(shù)第一步必須對(duì)生活垃圾進(jìn)行嚴(yán)格的分選，以去掉絕大部分不燃物，并須經(jīng)干燥、粉碎至細(xì)的粒徑，其分選、干燥、粉碎能耗高，還必須添加10％～40％的優(yōu)質(zhì)煤或焦油等，以確保能穩(wěn)定燃燒，其焚燒過(guò)程存在二惡英污染、高溫氯腐蝕、重金屬污染等，其投資及運(yùn)行成本高；分選的廢渣含腐敗物二次污染仍須填埋，灰渣亦需妥善處理。我國(guó)城市生活垃圾熱值較發(fā)達(dá)國(guó)家偏低、波動(dòng)大、在1850～6413kJ/kg范圍，水份亦高，RDF技術(shù)的應(yīng)用通常須加30％左右的優(yōu)質(zhì)煤，制造過(guò)程能耗大、二次污染更嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)我國(guó)現(xiàn)在人口眾多、資源相對(duì)匱乏、能源消耗巨大、城市化擴(kuò)張迅速、城市生活垃圾大量增加、以及現(xiàn)有技術(shù)處理城市生活垃圾能耗大、效率低、二次污染嚴(yán)重的問(wèn)題；而提供一種投資少、操作簡(jiǎn)單、能充分利用城市生活垃圾中可燃物能量及無(wú)機(jī)不燃物中的可用成份、消除二次污染、并為建材生產(chǎn)提供新能源、新用途的城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法及新用途。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這種城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法是將城市生活垃圾經(jīng)分選后，進(jìn)行破碎，破碎后加石灰，再加粘結(jié)劑、助燃劑，然后進(jìn)行混料，最后成型固化，干燥。
這種城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理后的新用途是城市生活垃圾經(jīng)上述新方法處理后，作為水泥生產(chǎn)的低熱值燃料。
上述技術(shù)方案中的分選指在輸送皮帶上拆包、人工手選出大塊的建筑垃圾等，必要時(shí)可采用風(fēng)選、慣性分選、滾筒篩及振動(dòng)篩分選等去掉塊粒狀無(wú)機(jī)物。我國(guó)城市生活垃圾實(shí)際上已普遍經(jīng)過(guò)多道人工分揀、回收，其中有價(jià)值的金屬、玻璃和塑料類(lèi)等已被撿走，分揀的目的是盡可能減少破碎能耗，避免增加水泥燒成總能耗。
上述技術(shù)方案中的破碎指采用剪切式破碎機(jī)、滾刀式破碎機(jī)等將混合垃圾碎裂，以便于成型固化。
上述技術(shù)方案中的加石灰目的一是調(diào)整無(wú)機(jī)灰渣中的石灰飽和系數(shù)，讓灰渣中的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO能生成適當(dāng)?shù)墓杷猁}礦物、鋁酸鹽礦物和鐵鋁酸鹽礦物等，避免水泥熟料質(zhì)量造成較大波動(dòng)；二是阻止有機(jī)質(zhì)腐敗發(fā)臭；三是起粘結(jié)作用，提高固化強(qiáng)度。
上述技術(shù)方案中的加粘結(jié)劑指為改善成型條件、提高固化強(qiáng)度、便于干燥、搬運(yùn)和使用的膠粘劑，如瀝青(含浮化瀝青)、焦油、廢油、糊精、有機(jī)合成膠、天然膠物質(zhì)等。
上述技術(shù)方案中的加助燃劑主要目的一是加速生活垃圾的燃燒，促使燃燼；二是利用助燃劑中的高錳酸鹽、硝酸鹽等對(duì)垃圾防腐消毒，消除病原體微生物在搬運(yùn)過(guò)程中對(duì)人及環(huán)境的污染。加入的助燃劑如以硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣、硝酸鐵、硝酸錳、硝酸鎳、硝酸鈰、高錳酸鉀、高錳酸鈉、重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、三氧化二鐵、二氧化錳、環(huán)烷酸鈉、環(huán)烷酸鉀、環(huán)烷酸鎂、環(huán)烷酸鋁、環(huán)烷酸鈣、環(huán)烷酸鎳、環(huán)烷酸鐵、環(huán)烷酸錳、環(huán)烷酸鈰、環(huán)烷酸鑭等為主要組份的助燃劑。
上述技術(shù)方案中的混料指利用攪拌機(jī)或螺旋混料機(jī)對(duì)破碎后的生活垃圾、石灰、粘結(jié)劑、助燃劑混合。
上述技術(shù)方案中的成型固化指采用壓制成型或螺旋擠壓成型或輥式擠壓成型，制成塊狀燃料。可采用經(jīng)適當(dāng)改進(jìn)的壓磚機(jī)、藕煤機(jī)等，粒徑較少時(shí)可采用螺旋擠壓成型機(jī)。
上述技術(shù)方案中的干燥指成型后的塊狀燃料經(jīng)碼垛、自然風(fēng)干。
上述技術(shù)方案中的用途發(fā)明作為水泥生產(chǎn)低熱值燃料指應(yīng)用于旋窯和立窯生產(chǎn)水泥。應(yīng)用于旋窯可采用機(jī)械拋入或卸入旋窯高溫燃燒帶，有機(jī)物燃燼放出的熱量用于直接煅燒熟料，無(wú)機(jī)物反應(yīng)成為合適的水泥熟料礦物，含氯、含氟塑料及產(chǎn)生的二惡英等劇毒物質(zhì)在1500℃以上高溫中燒燼，煙塵中的HCl、HF、SOx及重金屬極細(xì)微粒被分解的高活性石灰石粉、粘土粉料幕吸附、截留成為水泥燒成的礦化劑組份而固定，NOx在燃燒帶富燃?xì)夥罩斜恢紕┲械拇呋瘎┐呋€原成N2和H2O蒸汽；應(yīng)用于立窯水泥生產(chǎn)，多孔的塊狀垃圾燃料卸入立窯中部，可有效的改善立窯內(nèi)中部通風(fēng)，防止中部因通風(fēng)不良、溫度過(guò)高產(chǎn)生料柱，提高立窯產(chǎn)量，灰渣及被CaO截留的氯、氟、硫及重金屬元素成為礦化劑而固定。
本發(fā)明特點(diǎn)和顯著效果1.對(duì)城市生活垃圾僅需做簡(jiǎn)單的分選，且粉碎要求不高；工藝簡(jiǎn)單，操作方便，實(shí)施容易；2.生活垃圾得到了充分利用，其中的有機(jī)物作為燃料，無(wú)機(jī)物作為生產(chǎn)水泥的原料，可為水泥廠節(jié)約大量的優(yōu)質(zhì)煤和部分粘土、石灰石及礦化劑原料；是一種節(jié)能新技術(shù)；3.可消除氟化物、氯化物、硫化物、二惡英及重金屬污染，并利用了其中的熱量和氟氯硫重金屬元素的礦化作用，利于水泥熟料燒成；4.可完全消除病原體微生物污染，加石灰消毒后，再加含強(qiáng)氧性助燃劑，可完全達(dá)到徹底滅菌要求，并能確保加工及干燥過(guò)程中可燃物不腐敗浪費(fèi)；是一種環(huán)保新技術(shù)；5.加工處理能耗少，加工能耗較現(xiàn)有的焚燒技術(shù)(包括RDF技術(shù))低得多，能源利用效率高，且投資少、工藝簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的新方法新用途能為我國(guó)眾多的城市帶來(lái)顯著的環(huán)保效果和節(jié)能效果，如對(duì)于一個(gè)100萬(wàn)人口的中等城市，其每天的生活垃圾廢棄物可為水泥廠節(jié)省約200噸實(shí)物煤，并節(jié)省約500噸石灰石、粘土、礦化劑原料，且能有效地消除二次污染，可較實(shí)際地實(shí)現(xiàn)城市垃圾無(wú)害化、資源化目的。
具體實(shí)施例方式實(shí)施本發(fā)明至少要解決以下六個(gè)方面的技術(shù)問(wèn)題1.在盡可能不增加額外能耗情況下充分利用城市生活垃圾中的可燃物能量和無(wú)機(jī)物成份SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO及硫、氟、汞、鉛、銅、鎘等元素；2.著火溫度和燃燼性，包括對(duì)二惡英、氟碳化合物的完全燃燒；3.有效消除HCl、HF、SOx、NOx、二惡英、呋喃及重金屬元素污染，并利用其中的氯、氟、硫和重金屬元素作礦化劑；4.中、低壓成型固化及強(qiáng)度問(wèn)題；5.垃圾處理場(chǎng)濾液及分選出的建筑垃圾等的無(wú)害化處置；6.投資要少、周期要短、操作要簡(jiǎn)單、使用要量大面廣，且固化垃圾搬運(yùn)過(guò)程中不能對(duì)人及環(huán)境造成污染。
因此，本發(fā)明不是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用，它具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)。
本發(fā)明的具體實(shí)施工藝路線如下進(jìn)入堆場(chǎng)的城市生活垃圾布撒1～5％的石灰進(jìn)行粗消毒和防腐抑制有機(jī)物分解；鏟車(chē)或人力車(chē)送入帶濾網(wǎng)的卸料槽或料倉(cāng)，卸入皮帶輸送機(jī)上，經(jīng)人工拆包手揀分選掉大塊建筑垃圾等；破碎料送入混料機(jī)(單管螺旋混料器或雙管螺旋混料器或強(qiáng)制式攪拌機(jī))，依預(yù)取樣分析情況連續(xù)或間歇性加石灰調(diào)整石灰飽和系數(shù)至0.5～1.0，依預(yù)取樣分析情況再加粘結(jié)劑、助燃劑混合；混合料直接送入或經(jīng)皮帶送入壓機(jī)或螺旋擠壓成型機(jī)或?qū)L式壓機(jī)壓制成型；成型塊狀固體料送至堆場(chǎng)碼堆，自然風(fēng)干；風(fēng)干后的塊狀固體燃料送至水泥廠作為燃料直接焚燒。
分揀出的大塊建筑垃圾經(jīng)皮帶或人工送至堆場(chǎng)，加石灰進(jìn)一步消毒后處置。
堆場(chǎng)濾液及料倉(cāng)、破碎、壓制成型濾液集中進(jìn)入消毒池，加石灰及強(qiáng)氧化劑滅菌處理，依重金屬含量情況加化學(xué)試劑沉淀，再經(jīng)板框式壓濾機(jī)壓濾后，清水排入下水道，濾渣送至混料機(jī)使用。
操作間維持微負(fù)壓運(yùn)行，強(qiáng)制抽風(fēng)機(jī)后設(shè)置低溫催化燃燒器，以處理掉車(chē)間中少量有機(jī)揮發(fā)物。
權(quán)利要求
1.一種城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法，其特征在于將城市生活垃圾經(jīng)分選后，進(jìn)行破碎，破碎后加石灰，再加粘結(jié)劑、助燃劑，然后進(jìn)行混料，最后成型固化、干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新用途，其特征在于處理后作為水泥生產(chǎn)的低熱值燃料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法，其特征在于所述的分選指在輸送皮帶上拆包、人工手選出大塊的建筑垃圾，或采用風(fēng)選、慣性分選、滾筒篩及振動(dòng)篩分選去掉塊狀無(wú)機(jī)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法，其特征在于所述的破碎指采用剪切式破碎機(jī)、滾刀式破碎機(jī)將混合垃圾破碎。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為瀝青、焦油、廢油、糊精、有機(jī)合成膠或天然膠物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法，其特征在于所述的混料指利用攪拌機(jī)或螺旋混料機(jī)對(duì)破碎后的生活垃圾、石灰、粘結(jié)劑、助燃劑混合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法，其特征在于成型固化指采用壓制成型或螺旋擠壓成型或輥式擠壓成型，制成塊狀燃料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法，其特征在于所述的干燥指成型后的塊狀燃料經(jīng)碼垛，自然風(fēng)干。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法，其特征在于所述的助燃劑為采用硝酸鹽或高錳酸鹽、重鉻酸鹽、三氧化二鐵、二氧化錳、環(huán)烷酸鹽為主要組分的助燃劑。
全文摘要
一種城市生活垃圾無(wú)害化能源化處理新方法及新用途，將城市生活垃圾經(jīng)分選后，進(jìn)行破碎，破碎后加石灰，再加粘結(jié)劑、助燃劑，進(jìn)行混料，最后成型固化干燥，其用途作為水泥生產(chǎn)的低熱值燃料。本發(fā)明投資少，操作簡(jiǎn)單，處理城市生活垃圾無(wú)害化能源化，消除二次污染，是一種環(huán)保技術(shù)，并為建材生產(chǎn)提供了新能源新用途。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1701865SQ20051003177
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者尹小林 申請(qǐng)人:尹小林