一種循環(huán)處理垃圾山的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種循環(huán)處理垃圾山的方法。本一種循環(huán)處理垃圾山的方法，包括以下步驟：封閉干餾、收集和冷凝、燃燒、燒結(jié)制磚和返回干餾器五個(gè)循環(huán)步驟；本發(fā)明采用的一種循環(huán)處理垃圾山的方法，有效處理了堆積陳年的垃圾山，且可實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾山處理的循環(huán)反復(fù)運(yùn)作；通過封閉干餾作業(yè)將垃圾山處理的十分徹底，且處理過程中不排放二噁英等有害氣體；收集有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的可利用氣體，用來做化工調(diào)和劑，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益；回收處理過程中產(chǎn)生的能量，節(jié)省了大量能耗，以此節(jié)約處理成本；將經(jīng)過高溫燃燒后的垃圾燒結(jié)制磚，殘?jiān)坷茫瑹o需再次填埋，不占用國家土地且有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】一種循環(huán)處理垃圾山的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)工程與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種循環(huán)處理垃圾山的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國大部分城市都有垃圾填埋場，用來堆放填埋生活垃圾，日積月累，久而成山。垃圾必須經(jīng)過良好的隔離才能減少對(duì)地下水和環(huán)境的破壞，所以填埋場的底部用塑料防滲膜將垃圾和土壤進(jìn)行隔離，而塑料防滲膜的使用壽命最多只有70年，甚至在垃圾填埋的過程中對(duì)塑料防滲膜也會(huì)造成損壞，而且堆放垃圾占用了大量用地，在堆放的過程中不斷加高，以致于污染地下水源，破壞了環(huán)境，所以對(duì)于現(xiàn)有垃圾山的處理迫在眉睫。
[0003]目前大部分處理垃圾山的方法是直接燃燒、堆肥或者分選再利用。由于垃圾潮濕，不易燃燒，需要摻加大量的助燃劑，能耗高，且垃圾的成份十分復(fù)雜，直接燃燒會(huì)排放有害氣體，燃燒后殘?jiān)搽y以處理。另外，垃圾山的生物可降解部分的有機(jī)物大部分已經(jīng)降解，有機(jī)質(zhì)、金屬、塑料含量較低，可再生利用的價(jià)值不大，累積的重金屬和產(chǎn)生的持續(xù)有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境的危害較強(qiáng)，目前一直沒有一個(gè)徹底的辦法來消除它。此外，現(xiàn)有的處理垃圾的方法均多數(shù)為處理新鮮垃圾，對(duì)于有效處理堆積陳年的垃圾山的方法未見有所報(bào)道，更無法實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾處理的循環(huán)反復(fù)運(yùn)作，且燃燒產(chǎn)生的廢氣無法處理，以及燃燒過程中耗費(fèi)過多的能源，造成能源浪費(fèi)，燃燒后爐渣和殘?jiān)鶡o法有效利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種循環(huán)處理垃圾山的方法，且只針對(duì)陳年垃圾的處理。本方法可有效處理堆積陳年的垃圾山，實(shí)現(xiàn)垃圾山處理的循環(huán)反復(fù)運(yùn)作，即節(jié)省了大量能耗，又去除了垃圾中的有害物質(zhì)，且不會(huì)排放有害氣體，另外，燃燒產(chǎn)生的氣體以及燃燒后爐渣和殘?jiān)玫接行Ю谩?br> [0005]為解決上述技術(shù)問題，本一種循環(huán)處理垃圾山的方法，包括以下步驟:
1)封閉干餾:首先從垃圾山處將預(yù)干燥的垃圾輸送入干餾器中，然后將經(jīng)過燃燒器燃燒后的垃圾渣混合，封閉升溫至70(T800°C，將有害有機(jī)物充分分解為含有固體殘?jiān)挠袡C(jī)氣體,得到混合氣體和殘?jiān)?br> 2)收集和冷凝:收集步驟I)混合氣體，裂解會(huì)產(chǎn)生醇、酮、酸、醚，氫氣，一氧化碳，甲烷及其他一些長鏈的有機(jī)裂解產(chǎn)物，將步驟I)所得混合氣體冷卻至液態(tài)，可冷凝的氣體冷凝后用作化工調(diào)和劑，用于涂料溶劑，收集不可冷凝氣體；
3)燃燒:將步驟2)中不可冷凝的氣體(如氫氣、一氧化碳、甲烷等氣體)和步驟I)中殘?jiān)鼘?dǎo)入燃燒器中，步驟I)中干餾作業(yè)后的固體殘?jiān)袣執(zhí)?，再將燃燒器中?dǎo)入空氣，加熱至850-1000°C，進(jìn)行燃燒，由于前期經(jīng)過了步驟I)充分干餾作業(yè)，所以燃燒過程不會(huì)產(chǎn)生二噁英等有害氣體，當(dāng)自身含能不足時(shí)添加秸桿、煤粉和空氣，將殘?jiān)浞秩紵?，得到燃燒后的殘?jiān)蜖t渣；
4)燒結(jié)制磚:將步驟3)燃燒產(chǎn)生的熱煙氣導(dǎo)入燒結(jié)器，并將燃燒后殘?jiān)蜖t渣按比例取出一部分，熱壓制磚，壓制成型后進(jìn)入快燒窯，保持在κκκιιοο?完成燒結(jié)，而后通過輸送帶逐步與窯尾冷風(fēng)逆流換熱，降至室溫出窯，此過程完成重金屬的礦化；
5)返回干餾器:將步驟3)中另一部分固體殘?jiān)屠旌?，用來提高新投入物料的溫度，返回步驟I)干餾器進(jìn)行反應(yīng)，以完成循環(huán)處理垃圾山的目的。
[0006]作為優(yōu)化，在步驟I)充分干餾作業(yè)中，廢塑料熱降解與生物質(zhì)熱降解(垃圾山成份中，難生物降解有機(jī)物內(nèi)生物質(zhì)有機(jī)物約占2/3，碳?xì)浠衔?烴類如廢塑料)約占1/3，垃圾中的廢塑料以PE最多，其次為PP、PS、PVC等)在同一個(gè)反應(yīng)釜中進(jìn)行，反應(yīng)溫度均為700°C，廢塑料在此分解為多種混合烴，其中C5-C2tl為液體，C4以下和H2為氣體，其中不可冷凝氣體含量可達(dá)70 %以上。在本系統(tǒng)中，將垃圾全部處理是其目的而不是收集形成液，所以將干餾溫度提高到700°C以上，形成液較少，干餾后的殘?jiān)兹紵?br> [0007]作為優(yōu)化，步驟2)中化工調(diào)和劑為生物質(zhì)中的纖維素?zé)岱纸?，其產(chǎn)物冷凝后產(chǎn)生的極性溶劑、液態(tài)生成物，代表組分“C6H80”，與丙酮、甲醇、乙醇等互溶，制備的多種涂料成膜物質(zhì)溶劑。
[0008]作為優(yōu)化，所述化工調(diào)和劑分為水溶性溶劑和非水溶性溶劑，生物質(zhì)熱降解生產(chǎn)的溶劑溶于水為水溶性溶劑，其密度約為1.05-1.2kg/L，烴類化合物熱降解生產(chǎn)的溶劑不溶于水為非水溶性溶劑,其密度約為0.85-0.95kg/L，兩種溶劑利用比重法進(jìn)行分離。
[0009]作為優(yōu)化，所述步驟3)中燃燒器在燃燒過程中產(chǎn)生的熱煙氣用來燒結(jié)制磚，步驟
4)燒結(jié)制磚后的熱煙氣用來干燥新投入的垃圾。
[0010]作為優(yōu)化，所述步 驟3)所得燃燒后殘?jiān)蜖t渣含有較多的2、3價(jià)及高價(jià)金屬氧化物(包括重金屬成份)，能有效的降低初液相(熔融狀態(tài))的溫度，便于步驟4)高溫直接熱壓制磚，初始密度可達(dá)80%以上，抗壓強(qiáng)度可達(dá)到18MP以上。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用的一種循環(huán)處理垃圾山的方法，由于采用干餾作業(yè)進(jìn)行封閉干餾，充分去除垃圾中的有害物質(zhì)，效果較好，便于下一步收集和冷凝，且在后續(xù)燃燒過程中不會(huì)產(chǎn)生二噁英等有害氣體；其次，本發(fā)明將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的所有氣體全部回收或者利用；再次，本發(fā)明將燃燒后的殘?jiān)脕碇拼u，且達(dá)到制磚要求；最后，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)垃圾山處理的循環(huán)反復(fù)運(yùn)作，即節(jié)省了大量能耗，又去除了垃圾中的有害物質(zhì)，且不會(huì)排放有害氣體。
[0012]因此，本發(fā)明一種循環(huán)處理垃圾山的方法，具備以下優(yōu)點(diǎn):
1、有效處理了堆積陳年的垃圾山，且可實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾山處理的循環(huán)反復(fù)運(yùn)作；
2、通過封閉干餾作業(yè)將垃圾山處理的十分徹底，且處理過程中不排放二噁英等有害氣
體；
3、收集有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的可利用氣體，用來做化工調(diào)和劑，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益；
4、回收處理過程中產(chǎn)生的能量，節(jié)省了大量能耗，以此節(jié)約處理成本；
5、將經(jīng)過高溫燃燒后的垃圾燒結(jié)制磚，殘?jiān)坷?，無需再次填埋，不占用國家土地且有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本一種循環(huán)處理垃圾山的方法作進(jìn)一步說明:
圖1是本一種循環(huán)處理垃圾山的方法的工藝流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]實(shí)施例1:如圖1所示，本一種循環(huán)處理垃圾山的方法，包括以下步驟:
I)封閉干餾:首先從垃圾山處將預(yù)干燥的垃圾輸送入干餾器中，然后將經(jīng)過燃燒器燃燒后的垃圾渣混合，封閉升溫至70(T800°C，將有害有機(jī)物充分分解為含有固體殘?jiān)挠袡C(jī)氣體，得到混合氣體和殘?jiān)?br> [0016]垃圾山成份中，難生物降解有機(jī)物內(nèi)生物質(zhì)有機(jī)物約占2/3，碳?xì)浠衔?烴類如廢塑料)約占1/3，垃圾中的廢塑料以PE最多，其次為PP、PS、PVC等，在步驟I)充分干餾過程中，廢塑料在此分解為多種混合烴，其中C5 — C20為液體，C4以下和H2為氣體，其中不可冷凝氣體含量可達(dá)70%以上。
[0017]2)收集和冷凝:收集步驟I)混合氣體，裂解會(huì)產(chǎn)生醇、酮、酸、醚，氫氣，一氧化碳，甲烷及其他一些長鏈的有機(jī)裂解產(chǎn)物，將步驟I)所得混合氣體冷卻至液態(tài)，可冷凝的氣體冷凝后用作化工調(diào)和劑，用于涂料溶劑，收集不可冷凝氣體。
[0018]生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種主要組成物以及一些可溶于極性或弱極性溶劑的提取物組成。在 三種主要成份中又以纖維素為主，纖維素在325-375?時(shí)熱分解。按:凱薩(Kaiser)提出的纖維素?zé)岱纸饣瘜W(xué)反應(yīng)式如下:
3 (C6H1005) — 8H20 + “C6H80” + 2C0 + 2C02 + CH4 + H2 + 7C (I)
式I中(C6H1005)為纖維素典型單體組分AH/C為1.67 ;“C6H80”為液態(tài)生成物代表組分，為極性溶劑。溫度到達(dá)700-80(TC后下繼續(xù)分解，最終纖維素分解為大量氣體，收集氣體后，經(jīng)過冷凝，得到冷凝液，即所述化工調(diào)和劑，與丙酮、甲醇、乙醇等互溶，制備的多種涂料成膜物質(zhì)溶劑，所述化工調(diào)和劑分為水溶性溶劑和非水溶性溶劑，生物質(zhì)熱降解后冷凝得到的溶劑溶于水為水溶性溶劑，其密度約為1.05-1.2kg/L，烴類化合物熱降解后冷凝得到的溶劑不溶于水為非水溶性溶劑，其密度約為0.85-0.95kg/L，兩種溶劑利用比重法進(jìn)行分離。
[0019]3)燃燒:將步驟2)中不可冷凝的氣體(如氫氣、一氧化碳、甲烷等氣體)和步驟I)中殘?jiān)鼘?dǎo)入燃燒器中，步驟I)中干餾作業(yè)后的固體殘?jiān)袣執(zhí)浚賹⑷紵髦袑?dǎo)入空氣，加熱至850-1000°C，進(jìn)行燃燒，由于前期經(jīng)過了步驟I)充分干餾作業(yè)，所以燃燒過程不會(huì)產(chǎn)生二噁英等有害氣體，當(dāng)自身含能不足時(shí)添加秸桿或煤粉和空氣，將殘?jiān)浞秩紵玫饺紵髿堅(jiān)蜖t渣。
[0020]4)燒結(jié)制磚:將步驟3)燃燒產(chǎn)生的熱煙氣導(dǎo)入燒結(jié)器，并將燃燒后殘?jiān)蜖t渣按比例取出一部分，熱壓制磚，壓制成型后進(jìn)入快燒窯，保持在1000-1100℃完成燒結(jié)，而后逐步與窯尾冷風(fēng)逆流換熱，降至室溫出窯，此過程完成重金屬的礦化。
[0021]燃燒后殘洛和爐洛，即垃圾灰分的特點(diǎn)是含有較多的2、3價(jià)及高價(jià)金屬氧化物(包括重金屬成份)，能有效的降低初液相(熔融狀態(tài))的溫度，使高溫直接熱壓成型成為可能，初始密度可達(dá)80%以上，抗壓強(qiáng)度在一定范圍之內(nèi)可由熱壓機(jī)壓力給定，能輕松達(dá)到18MP以上。由于該成型溫度已高于碳酸鹽礦物分解溫度，并已初步完成與硅酸鹽礦物的反應(yīng)，從而提聞制品的安定性。[0022]另外，與現(xiàn)有的垃圾制磚方法相比，在整個(gè)制磚過程中沒有排放有害物質(zhì)?，F(xiàn)有的制磚過程多為室溫成型，磚胚升溫過程中有害有機(jī)污染物氣化，混入煙氣，排入大氣，造成二次污染，由于制磚工藝是一種生產(chǎn)裝置，而不是垃圾無害化裝置，現(xiàn)有的這種垃圾制磚過程也就成了大氣污染過程。
[0023]5)返回干餾器:將步驟3)中另一部分固體殘?jiān)屠旌希脕硖岣咝峦度胛锪系臏囟?，返回步驟I)干餾器進(jìn)行反應(yīng)，以完成循環(huán)處理垃圾山的目的。
[0024]另外，需要說明的是步驟I)中封閉干餾反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過程，其最終生成物與生物質(zhì)成份、粒徑、含水量、反應(yīng)溫度、升溫和冷卻速度、氣壓和成份間相互作用有密切關(guān)系。生物質(zhì)的主要三種成份纖維素、半纖維素和木質(zhì)素被看作獨(dú)立進(jìn)行熱分解其溫度范圍分別為:325-375°C、225-350 °C、250-500°C。從生成物方面分析，纖維素、半纖維素的主要生成物為生物質(zhì)熱解液，可作為化工原料和涂料溶劑。其它成份有:C0、C02、、CH4、、C2H4、H2為不可凝氣體，除CO2外均為可燃?xì)怏w，可供本循環(huán)處理垃圾山的方法中燃燒時(shí)使用。木質(zhì)素的熱解產(chǎn)物主要是生物質(zhì)炭和小量可燃?xì)?，也可作燃料。干餾過程中首先分解成揮發(fā)分和木炭，揮發(fā)分中又分為可凝氣和不可凝氣，在工藝中對(duì)揮發(fā)份進(jìn)行連續(xù)快速冷凝，可凝氣形成液態(tài)生成物(簡稱‘形成液’);不可凝氣形成多種可燃?xì)怏w，可參見‘凱薩’化學(xué)反應(yīng)式
(I)。但是若可凝氣不能即時(shí)冷凝，在高溫環(huán)境下將進(jìn)行二次熱解反應(yīng)，繼續(xù)分解形成更多的可燃?xì)?，而減少了‘形成液’的產(chǎn)量。因此反應(yīng)的溫度、可凝氣的暫留時(shí)間、反應(yīng)釜內(nèi)壓力(減壓可減緩二次分解)、生物質(zhì)粒徑、含水率、等都對(duì)會(huì)對(duì)‘形成液’產(chǎn)量形成很大的影響。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到:若釜內(nèi)溫度為500-550°C時(shí)，‘形成液’產(chǎn)率可達(dá)70%，而當(dāng)溫度升至700°C時(shí)，不凝氣產(chǎn)率可達(dá)70%以上。
[0025]此外，所述步驟3)中燃燒器在燃燒過程中產(chǎn)生的熱煙氣用來燒結(jié)制磚，步驟4)燒結(jié)制磚后的熱煙氣用來干燥新投入的垃圾。
[0026]如此反復(fù)運(yùn)作，有效處理了堆積陳年的垃圾山，即節(jié)省了大量能耗，又去除了垃圾中的有害物質(zhì)，且不會(huì)排放有害氣體；另外，通過收集有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的可利用氣體，冷凝后用來做化工調(diào)和劑，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益；其次，回收處理過程中產(chǎn)生的能量，節(jié)省了大量能耗，以此節(jié)約處理成本；最后，將經(jīng)過高溫燃燒后的垃圾燒結(jié)制磚，殘?jiān)坷?，無需再次填埋，不占用國家土地且有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0027]上述【具體實(shí)施方式】僅是本發(fā)明的具體個(gè)案，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，皆應(yīng)落入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種循環(huán)處理垃圾山的方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)封閉干餾:首先從垃圾山處將預(yù)干燥的垃圾輸送入干餾器中，然后將經(jīng)過燃燒器燃燒后的垃圾渣混合，封閉升溫至70(T800°C，將有害有機(jī)物充分分解為含有固體殘?jiān)挠袡C(jī)氣體,得到混合氣體和殘?jiān)? 2)收集和冷凝:收集步驟I)混合氣體，裂解會(huì)產(chǎn)生醇、酮、酸、醚，氫氣，一氧化碳，甲烷及其他一些長鏈的有機(jī)裂解產(chǎn)物，將步驟I)所得混合氣體冷卻至液態(tài)，可冷凝的氣體冷凝后用作化工調(diào)和劑，用于涂料溶劑，收集不可冷凝氣體； 3)燃燒:將步驟2)中不可冷凝的氣體(如氫氣、一氧化碳、甲烷等氣體)和步驟I)中殘?jiān)鼘?dǎo)入燃燒器中，步驟I)中干餾作業(yè)后的固體殘?jiān)袣執(zhí)?，再將燃燒器中?dǎo)入空氣，加熱至850-1000°C，進(jìn)行燃燒，由于前期經(jīng)過了步驟I)充分干餾作業(yè)，所以燃燒過程不會(huì)產(chǎn)生二噁英等有害氣體，當(dāng)自身含能不足時(shí)添加秸桿或煤粉和空氣，將殘?jiān)浞秩紵玫饺紵髿堅(jiān)蜖t渣； 4)燒結(jié)制磚:將步驟3)燃燒產(chǎn)生的熱煙氣導(dǎo)入燒結(jié)器，并將燃燒后殘?jiān)蜖t渣按比例取出一部分，熱壓制磚，壓制成型后進(jìn)入快燒窯，保持在10(Tii(Krc完成燒結(jié)，而后通過輸送帶逐步與窯尾冷風(fēng)逆流換熱，降至室溫出窯，此過程完成重金屬的礦化； 5)返回干餾器:將步驟3)中另一部分固體殘?jiān)屠旌?，用來提高新投入物料的溫度，返回步驟I)干餾器進(jìn)行反應(yīng)，以完成循環(huán)處理垃圾山的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)處理垃圾山的方法，其特征在于:垃圾山成份中，難生物降解有機(jī)物內(nèi)生物質(zhì)有機(jī)物約占2/3，碳?xì)浠衔?烴類如廢塑料)約占1/3，垃圾中的廢塑料以PE最多，其次為PP、PS、PVC等，在步驟I)干餾過程中，廢塑料在此分解為多種混合烴，其中C5—C20為液體，C4以下和H2為氣體，其中不可冷凝氣體含量可達(dá)70%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)處理垃圾山的方法，其特征在于:步驟2)中化工調(diào)和劑為生物質(zhì)中的纖維素?zé)岱纸?，其產(chǎn)物冷凝后產(chǎn)生的極性溶劑、液態(tài)生成物，代表組分“c6h80”，與丙酮、甲醇、乙醇等互溶，制備的多種涂料成膜物質(zhì)溶劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種循環(huán)處理垃圾山的方法，其特征在于:所述化工調(diào)和劑分為水溶性溶劑和非水溶性溶劑，生物質(zhì)熱降解生產(chǎn)的溶劑溶于水為水溶性溶劑，其密度約為1.05-1.2kg/L，烴類化合物熱降解生產(chǎn)的溶劑不溶于水為非水溶性溶劑，其密度約為0.85-0.95kg/L,兩種溶劑利用比重法進(jìn)行分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)處理垃圾山的方法，其特征在于:所述步驟3)中燃燒器在燃燒過程中產(chǎn)生的熱煙氣用來燒結(jié)制磚，步驟4)燒結(jié)制磚后的熱煙氣用來干燥新投入的垃圾。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)處理垃圾山的方法，其特征在于:所述步驟3)所得燃燒后殘?jiān)蜖t渣含有較多的2、3價(jià)及高價(jià)金屬氧化物(包括重金屬成份)，能有效的降低初液相(熔融狀態(tài))的溫度，便于步驟4)高溫直接熱壓制磚，初始密度可達(dá)80%以上，抗壓強(qiáng)度可達(dá)到18MP以上。
【文檔編號(hào)】B09B3/00GK104028546SQ201410283301
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】潘英棟 申請(qǐng)人:濟(jì)南英威特環(huán)保科技有限公司