本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化處理領(lǐng)域，尤其涉及一種生活垃圾資源化的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

我國正面臨環(huán)境和能源的雙重壓力，隨著經(jīng)濟和城市化進展的加速，全國能源消耗巨大，同時大城市中2/3面臨垃圾圍城困境，通過技術(shù)手段將生活垃圾變?yōu)榭衫觅Y源，在一定程度上可以緩解我國能源和環(huán)境危機。生活垃圾熱解技術(shù)以其資源化利用率高，環(huán)境污染小的優(yōu)點越來越被人們所青睞。熱解主要產(chǎn)物有以下幾種：1.熱解油，一部分熱解油通過精制可作為燃料油使用；2.熱解氣，包括一些低分子碳氫化合物如氫氣、甲烷、一氧化碳等，可作為燃料氣使用；3.垃圾炭，大部分以炭黑形式存在，但存在重金屬等有毒有害物質(zhì)，熱值低，市場銷路差，如果作為固體燃料使用時，燃燒效果較差，且燃燒過程中會產(chǎn)生大量的二次污染物，環(huán)保效益較差，因此大多數(shù)垃圾炭最終只能作為熱解殘渣進行填埋處理，占用了土地資源且造成能源的浪費。

目前，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，碳減排已成為關(guān)注的課題。作為生活垃圾熱解處理技術(shù)，在實現(xiàn)生活垃圾資源化的同時也產(chǎn)生了大量的CO₂。CO₂既是導(dǎo)致全球氣候變暖的溫室氣體的主要成分之一，又是一種寶貴的資源。目前，生活垃圾處理工藝普遍存在碳排放量大的問題，主要輻射管燃燒尾氣和發(fā)電裝置排放的煙氣等含有CO₂，如果將其中的CO₂分離出來制備碳材料和氣化熱解炭，一方面可降低垃圾處理過程的碳排放量，緩解企業(yè)面臨的嚴重的環(huán)保壓力，另一方面將CO₂制備碳材料或作為氣化劑，可充分使CO₂和熱解炭資源化，提高本工藝的經(jīng)濟性和環(huán)保性。因此采用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，實現(xiàn)了生活垃圾熱解工藝中產(chǎn)生的CO₂資源化利用，降低了炭排放，提高了經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。如果以CO₂作為氣化劑，垃圾炭作為氣化原料生產(chǎn)富含一氧化碳的氣化氣技術(shù)，同時富裕的CO₂制備碳材料，一方面有利于實現(xiàn)垃圾炭的資源化，另一方面可以實現(xiàn)CO₂的內(nèi)部循環(huán)利用，降低企業(yè)的碳排放量。因此采用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，有利于節(jié)能減排，提高整個生活垃圾熱解處理工藝的經(jīng)濟效益。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種生活垃圾熱解資源化綜合處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括預(yù)處理裝置、蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解爐、油氣分離凈化裝置、固定床氣化裝置、熱解氣儲存裝置和可燃氣回收裝置；將生活垃圾經(jīng)過分選、破碎、烘干、成型等預(yù)處理后，在熱解爐內(nèi)熱解得到高溫油氣和垃圾炭，垃圾炭氣化后生成氣化可燃氣，用以作為蓄熱式燃氣輻射管燃燒器的燃料。該系統(tǒng)雖然采用氣化技術(shù)將垃圾炭氣化成可燃氣，但由于采用預(yù)處理過程中產(chǎn)生的有臭味的空氣和含水蒸汽的煙氣作為垃圾炭的氣化劑，氣化產(chǎn)生可燃氣熱值較低，利用價值低，且此發(fā)明采用含水蒸汽的煙氣作為氣化劑，主要氣化劑為水蒸汽，并沒有考慮煙氣中的CO₂為氣化劑氣化垃圾炭的效果，也就沒有充分實現(xiàn)CO₂的循環(huán)利用。

現(xiàn)有技術(shù)還公開了一種逆流廻轉(zhuǎn)生活垃圾熱解碳化爐系統(tǒng)及垃圾處理工藝，該系統(tǒng)主要包括進料裝置、垃圾炭化爐爐體、出渣螺旋器、熱解氣焚燒爐、循環(huán)風(fēng)機、空氣預(yù)熱器、鼓風(fēng)機、管道閥門等設(shè)備構(gòu)成，并結(jié)合與垃圾炭化爐爐體連接的氣、熱循環(huán)裝置進行完善，配合對垃圾炭化爐爐體溫度，垃圾停留時間的控制，實現(xiàn)對生活垃圾及有機固體廢棄物進行處理，此項發(fā)明得到的產(chǎn)品熱解氣直接進入焚燒爐燃燒產(chǎn)生850℃-1100℃的高溫?zé)煔?，垃圾炭作為最終產(chǎn)品。該發(fā)明是在加熱無氧的條件下將生活及有機固廢分解成可燃氣體和炭渣，可燃氣直接焚燒，煙氣經(jīng)過凈化排放，并沒有解決CO₂排放量高的問題，且此系統(tǒng)是將生活垃圾熱解產(chǎn)生的垃圾炭作為最終產(chǎn)品，由于垃圾炭熱值較低，市場銷路不暢，且含有重金屬等有毒有害物質(zhì)，如果將垃圾炭作為最終產(chǎn)品，經(jīng)濟效益較差，技術(shù)推廣比較困難。

生活垃圾熱解過程中，需要旋轉(zhuǎn)床為其提供能源，這個過程中會產(chǎn)生大量的CO₂，同時氣化氣發(fā)電裝置的燃燒室也會產(chǎn)生大量的CO₂，CO₂既是導(dǎo)致全球氣候變暖的溫室氣體的主要成分之一，又是一種寶貴的資源。垃圾炭中存在重金屬等有毒有害物質(zhì)，熱值低，市場銷路差，如果作為固體燃料使用時，燃燒效果較差，且燃燒過程中會產(chǎn)生大量的二次污染物，環(huán)境效益較差，因此大多數(shù)垃圾炭最終只能作為熱解殘渣進行填埋處理，占用了土地資源且造成能源的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)床輻射管燃燒和氣化氣發(fā)電裝置燃燒產(chǎn)生的CO₂作為氣化劑，垃圾炭作為氣化原料，使CO₂還原為可燃性氣體CO，并將CO應(yīng)用在冶金行業(yè)氣基豎爐還原煉鐵工藝，同時將捕集的富裕CO₂作為原料制備碳材料，實現(xiàn)CO₂的資源化利用。不僅如此，本發(fā)明采用燃燒后產(chǎn)生的CO₂作為氣化劑，垃圾炭作為氣化原料，使垃圾炭氧化成可燃性氣體CO，不可燃氣體CO₂還原為可燃性氣體CO，在實現(xiàn)垃圾炭資源化的同時，也實現(xiàn)CO₂的循環(huán)利用的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種生活垃圾資源化的系統(tǒng)，包括熱解單元、CO₂捕集單元和氣化單元；其中，

所述熱解單元包括熱解單元垃圾入口、熱解炭出口、高溫?zé)峤庥蜌獬隹诤蜔峤鈫卧矚獬隹冢?/p>

所述CO₂捕集單元包括第一燃燒尾氣入口和捕集單元第一CO₂氣體出口，所述第一燃燒尾氣入口和所述熱解單元尾氣出口相連；

所述氣化單元包括熱解炭入口和捕集單元第一CO₂氣體入口，所述熱解炭入口和所述熱解炭出口相連，所述捕集單元第一CO₂氣體入口和所述捕集單元第一CO₂氣體出口相連。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元包括破袋機、滾筒篩分機、分選機和破碎機。

所述預(yù)處理單元包括破袋、滾篩、分選和破碎，將生活垃圾中的大塊無機物、金屬分出并破碎得到滿足所述熱解單元入料要求的垃圾。

所述預(yù)處理單元包括垃圾入口和垃圾出口，所述垃圾出口和所述熱解單元垃圾入口相連。

進一步地，所述CO₂捕集單元還包括捕集單元第二CO₂氣體出口，所述系統(tǒng)還包括CO₂轉(zhuǎn)化單元，所述CO₂轉(zhuǎn)化單元包括捕集單元第二CO₂氣體入口,所述捕集單元第二CO₂氣體入口和所述捕集單元第二CO₂氣體出口相連。

具體地，所述熱解單元包括旋轉(zhuǎn)床熱解爐。

具體地，所述氣化單元包括循環(huán)流化床氣化爐，所述循環(huán)流化床氣化爐用作熱解炭和CO₂氣化反應(yīng)裝置。

具體地，所述CO₂轉(zhuǎn)化單元包括高溫氣-固兩相反應(yīng)爐，所述高溫氣-固兩相反應(yīng)爐用于CO₂和金屬或金屬氫化物的反應(yīng)制備碳材料。

進一步地，所述氣化單元還包括氣化煤氣出口、氣化殘渣出口和還原煉鐵單元CO₂氣體入口；

所述系統(tǒng)還包括脫酸凈化單元和還原煉鐵單元，所述脫酸凈化單元包括氣化煤氣入口和凈化氣出口，所述還原煉鐵單元包括凈化氣入口和還原煉鐵單元CO₂氣體出口。

所述氣化煤氣入口和所述氣化煤氣出口相連，所述凈化氣入口和所述凈化氣出口相連，所述還原煉鐵單元CO₂氣體出口與所述還原煉鐵單元CO₂氣體入口相連。

進一步地，所述CO₂捕集單元還包括第二燃燒尾氣入口，所述系統(tǒng)還包括發(fā)電單元，所述發(fā)電單元包括高溫?zé)峤庥蜌馊肟诤桶l(fā)電單元燃燒尾氣出口；

所述高溫?zé)峤庥蜌馊肟诤退龈邷責(zé)峤庥蜌獬隹谙噙B，所述發(fā)電單元燃燒尾氣出口和所述第二燃燒尾氣入口相連。

本發(fā)明還提供一種生活垃圾資源化的方法，其特征在于，包括步驟：

A.熱解：在所述熱解單元將熱解單元垃圾給入熱解爐，在爐內(nèi)經(jīng)過階段升溫，完成干燥、熱解和活化，得到熱解炭、高溫?zé)峤庥蜌夂腿紵矚猓?/p>

B.CO₂捕集：在所述CO₂捕集單元將來自熱解單元的燃燒尾氣進行處理得到CO₂氣體；

C.氣化：將步驟B中得到的部分CO₂氣體與步驟A得到的熱解炭輸送至所述氣化單元進行氣化。

進一步地，所述方法還包括，預(yù)處理：將生活垃圾破袋、滾篩、分選和破碎，然后將其中的大塊無機物、金屬分出并破碎得到所述熱解單元垃圾。

進一步地，所述方法還包括，發(fā)電：將所述步驟A中產(chǎn)生的所述高溫?zé)峤庥蜌庾鳛榘l(fā)電裝置燃料，然后將所述發(fā)電裝置產(chǎn)生的燃燒尾氣輸送至所述CO₂捕集單元經(jīng)處理得到CO₂氣體。

進一步地，所述方法還包括，CO₂轉(zhuǎn)化：將所述步驟B中所述CO₂捕集單元中得到的部分CO₂氣體輸入所述CO₂轉(zhuǎn)化單元，在所述CO₂轉(zhuǎn)化單元，將金屬或金屬氫化物置于保護氣氣氛下，與CO₂氣體反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過酸溶液反應(yīng)、洗滌、烘干后得到碳材料。

進一步地，所述方法還包括，脫酸凈化：將所述步驟C中所述熱解炭破碎后再與CO₂氣體進行氣化，所述熱解炭破碎粒度在10mm以下，氣化結(jié)束后得到氣化煤氣和氣化殘渣，氣化殘渣作為建筑材料或填埋處理，氣化煤氣經(jīng)過脫酸凈化得到凈化氣。

進一步地，所述方法還包括，還原煉鐵：將所述凈化氣作為還原劑用于所述還原煉鐵單元，反應(yīng)生成的CO₂輸送至氣化單元。

作為優(yōu)選的實施方案，將所述熱解單元垃圾粒度控制在小于20mm。

具體地，所述熱解單元垃圾給入熱解爐的鋪料厚度控制在50-250mm，爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)反應(yīng)一周的時間為2h，爐底的料板選用穿孔板。

作為優(yōu)選的實施方案，所述金屬選自鎂、鋁、鈣、鉀的一種或多種；所述金屬氫化物選自氫化鎂、氫化鈣、氫化鉀、氫化鋁、氫化鋇、氫化鈦、氫化鈉中的一種或多種。

具體地，所述保護氣選自氬氣，氮氣、氦氣中的一種或多種的混合物。

進一步地，所述方法還包括，利用所述脫酸凈化過程產(chǎn)生的余熱，對惰性氣體預(yù)熱，預(yù)熱后的惰性氣體用于生活垃圾原料、滲濾液和熱解污水的干燥。

采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，可實現(xiàn)垃圾炭資源化的同時實現(xiàn)了工藝內(nèi)CO₂循環(huán)利用，降低碳排放量，增加產(chǎn)品附加值，既有利于提高整個生活垃圾熱解處理工藝的經(jīng)濟效益，又有利于提高環(huán)境效益，本發(fā)明取得了以下效果：

(1)以垃圾炭為氣化原料，燃燒煙氣分離的高濃度CO₂作為氣化劑，采用流化床氣化垃圾炭，也實現(xiàn)了垃圾炭資源化利用，也實現(xiàn)了CO₂循環(huán)利用；

(2)以分離出的高濃度CO₂為原料，采用CO₂轉(zhuǎn)化爐在一定溫度和壓力下制備碳材料，提高了生活垃圾處理工藝經(jīng)濟性，同時也實現(xiàn)了CO₂資源化利用；

(3)解決了現(xiàn)有技術(shù)中炭排放量大，環(huán)境效益差，垃圾炭熱值低、直接燃燒污染物多、市場銷路不暢、經(jīng)濟效益差的問題。

本發(fā)明有如下優(yōu)點：

(1)采用旋轉(zhuǎn)床熱解爐作為生活垃圾熱解制油、氣和炭的設(shè)備，在同一個爐內(nèi)完成了干燥，熱解的過程，流程短，能源利用率高，同時易于放大，實現(xiàn)規(guī)模化；(2)從旋轉(zhuǎn)床出來的熱解油氣直接進入發(fā)電裝置，實現(xiàn)了熱解油氣的高效利用，同時又節(jié)省了油氣分離凈化裝置，降低投資成本和運行、維修成本；(3)氣化氣經(jīng)過節(jié)能-脫酸裝置實現(xiàn)了余熱回收和酸性氣體的脫除，提高能量利用效率、減輕酸性氣體對設(shè)備的腐蝕；(4)以垃圾炭為氣化原料，旋轉(zhuǎn)床燃燒產(chǎn)生的煙氣和發(fā)電裝置燃燒產(chǎn)生的煙氣分離出的高濃度CO₂作為氣化劑，采用流化床氣化垃圾炭，解決了垃圾炭熱值低，市場銷路不暢，經(jīng)濟效益差的問題，同時也實現(xiàn)了廠區(qū)內(nèi)CO₂循環(huán)利用，降低炭排放量；(5)以輻射管燃燒尾氣和發(fā)電裝置產(chǎn)生的尾氣為原料，分離出高濃度CO₂，并以此作為制備碳材料的原料，得到碳材料純度大于97％，減少了碳排放，使CO₂在整個生活垃圾處理工藝內(nèi)部完成轉(zhuǎn)化，增加CO₂資源化利用方法；(5)采用本發(fā)明系統(tǒng)，煙氣中CO₂回收率可達90％以上，純度可達98％以上，炭轉(zhuǎn)化率達97％以上，氣化氣熱值達2679Kcal/Nm³；(6)解決了現(xiàn)有技術(shù)中CO₂排放量大，垃圾炭熱值低，市場銷路不暢，經(jīng)濟效益差、資源利用率低的問題。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的生活垃圾資源化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的生活垃圾資源化的工藝流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明所述的一種實現(xiàn)生活垃圾資源化系統(tǒng)，由預(yù)處理、旋轉(zhuǎn)床熱解爐、CO₂捕集裝置、CO₂轉(zhuǎn)化爐、節(jié)能-脫酸裝置、油氣分離凈化裝置、垃圾炭氣化爐、儲氣罐、儲炭槽、發(fā)電裝置、豎爐以及連接各單元的管路組成。預(yù)處理包括破袋機、滾筒篩分機、分選機和破碎機；旋轉(zhuǎn)床熱解爐主要是無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床；CO₂捕集裝置包括吸收塔、富液泵、解吸塔、再沸器、氣液分離器、貧液泵及貧液冷卻器；CO₂轉(zhuǎn)化爐主要是高溫氣-固兩相反應(yīng)爐；節(jié)能-脫酸裝置包括惰性氣體管道、熱解氣管道、兩個四通換向閥、脫酸-蓄熱復(fù)合體；氣化爐主要是循環(huán)流化床氣化爐；氣體分離凈化裝置包括除塵塔、初冷器、電捕焦油器、干式脫硫塔；氣化氣發(fā)電裝置包括氣化氣燃燒室、余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機；豎爐主要是冶金用氣基豎爐。主要工藝流程是：

(1)生活垃圾經(jīng)預(yù)處理后進入旋轉(zhuǎn)床熱解爐進行熱解，生成高溫?zé)峤庥蜌夂屠俊＠拷?jīng)螺旋出料機并通過破碎機破碎至10mm以下進入垃圾炭氣化爐。高溫?zé)峤庥蜌饨?jīng)管路進入發(fā)電裝置；旋轉(zhuǎn)床輻射管燃燒產(chǎn)生的煙氣以及發(fā)電裝置燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)管路進入CO₂捕集裝置，分離后的CO₂作為氣化劑進入氣化爐。氣化爐產(chǎn)生的氣化氣經(jīng)管路進入節(jié)能-脫酸裝置，其中酸性氣體含量降至0.02％，溫度降至260℃，節(jié)能脫酸后的熱解氣進入油氣分離凈化裝置；凈化后的氣化氣進入儲氣罐作為氣基豎爐還原劑使用，氣化殘渣由于利用價值較低，可做建筑材料或填埋處理。高溫?zé)峤庥蜌膺M入發(fā)電裝置燃燒室，產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M入余熱鍋爐，高溫?zé)煔庠谟酂徨仩t內(nèi)與水換熱產(chǎn)生過熱蒸汽，然后進入汽輪機驅(qū)動發(fā)電機進行發(fā)電，產(chǎn)生的電能并入電網(wǎng)。換熱后的煙氣進入CO₂捕集裝置，捕集到的CO₂進入氣化爐作為氣化劑使用。

(2)CO₂捕集系統(tǒng)捕集到的CO₂一部分作為流化床氣化劑使用，剩余部分作為制備碳材料的原料。將金屬(鎂、鋁、鈣、鉀)或金屬氫化物(氫化鎂、氫化鈣、氫化鉀、氫化鋁、氫化鋇、氫化鈦、氫化鈉)中的一種或多種置于干燥的CO₂高溫轉(zhuǎn)化爐中，在保護氣氣氛下，保護氣如氬氣，氮氣、氦氣中的一種或多種的混合物，以5-15℃/min的升溫速率升至100-600℃，再通入CO₂至反應(yīng)器中氣體壓力為1-15MPa，CO₂與保護氣氣流量比為1:3-6:1，反應(yīng)5s-60min后關(guān)閉CO₂氣流，在保護氣氣氛中冷卻至室溫，得到黑色粉末。將得到的黑色粉末與濃度為2-10mol/L的酸溶液反應(yīng)5-48h，然后用去離子水充分洗滌至中性，烘干，即得到碳材料。

此發(fā)明使生活垃圾處理工藝中產(chǎn)生的一部分CO₂和垃圾炭轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原氣CO，并將其應(yīng)用于氣基豎爐還原煉鐵工藝，富裕CO₂用于制備碳材料，既降低了CO₂排放量，緩解企業(yè)所面臨的環(huán)保壓力，又最大限度的實現(xiàn)了CO₂循環(huán)利用，垃圾炭資源化的目的，提高資源利用效率、增加經(jīng)濟效益，工藝流程短、運行成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)?；?。

本發(fā)明將生活垃圾進行破袋、滾篩、分選和破碎，將其中的大塊無機物，金屬等分出并破碎至入料要求(＜20mm)后進入旋轉(zhuǎn)床熱解爐進行熱解。經(jīng)過預(yù)處理的原料含水率約為40％-60％，將其均勻給入旋轉(zhuǎn)床熱解爐，鋪料厚度50-170mm，在爐內(nèi)經(jīng)過階段升溫，完成干燥和熱解反應(yīng)，反應(yīng)時間(即旋轉(zhuǎn)床旋轉(zhuǎn)一周的時間)約為2h，生成熱解油氣和垃圾炭。熱解油氣經(jīng)管道進入發(fā)電裝置燃燒產(chǎn)生電能。旋轉(zhuǎn)床熱解爐輻射管燃燒產(chǎn)生的煙氣和發(fā)電裝置燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)CO₂捕集裝置收集CO₂，一部分高濃度CO₂作為氣化劑。旋轉(zhuǎn)床熱解爐產(chǎn)生的垃圾炭經(jīng)過破碎機破碎至10mm以下作為氣化原料，并通過壓力設(shè)備和管道與循環(huán)流化床相連。高濃度CO₂和垃圾炭共同進入氣化爐內(nèi)進行氣化，氣化溫度為1000℃左右。氣化產(chǎn)生的氣化氣經(jīng)節(jié)能-脫酸裝置完成余熱回收和脫酸，溫度降至350℃，酸性氣體濃度降至0.05％，然后進入氣體分離凈化裝置可實現(xiàn)油氣的分離、氣化氣的除塵、脫硫、脫硝等。凈化后的氣化氣CO濃度較高，可直接作為氣基豎爐還原煉鐵工藝的還原劑。富裕的高濃度CO₂可制備碳材料。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，如圖2所示，本發(fā)明的流程主要有：

A、生活垃圾預(yù)處理：主要目的是得到具有一定粒徑的原料，所以預(yù)處理工藝包括破袋、滾篩、分選和破碎，將其中的大塊無機物，金屬等分出并破碎至旋轉(zhuǎn)床入料要求(＜20mm)。

B、生活垃圾熱解：經(jīng)過預(yù)處理的原料含水率約為20％-60％，將其均勻給入旋轉(zhuǎn)床熱解爐，鋪料厚度50-250mm，在爐內(nèi)經(jīng)過階段升溫，完成干燥、熱解和活化的反應(yīng)，旋轉(zhuǎn)一周的時間為1h。

其中旋轉(zhuǎn)床熱解爐為實現(xiàn)該過程的主體設(shè)備，它包括旋轉(zhuǎn)床熱解爐，輻射管燃燒器，以及布料、出料等輔助機構(gòu)。其爐底為可轉(zhuǎn)動的環(huán)形爐底，輻射管燃燒器布置于環(huán)形爐壁，通過燃燒熱解氣以熱輻射的方式提供反應(yīng)所需熱量，輻射管內(nèi)的煙氣與旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的氣氛隔絕。將熱解爐分為四個區(qū)域，分別是干燥區(qū)、熱解反應(yīng)一區(qū)、熱解反應(yīng)二區(qū)和熱解反應(yīng)三區(qū)，物料由干燥區(qū)前端給入，在四個區(qū)的爐頂處設(shè)置氣體出口，用于收集高溫?zé)峤鈿?；在熱解反?yīng)三區(qū)末端設(shè)置出料裝置，收集垃圾炭，為了使物料受熱均勻，爐底的料板選用穿孔板。

C、CO₂捕集：來自旋轉(zhuǎn)床輻射管燃燒煙氣和發(fā)電裝置燃燒室的燃燒煙氣經(jīng)風(fēng)機加壓給入吸收塔，在吸收塔內(nèi)與吸收劑逆流接觸，采用醇胺溶液作為吸收劑，煙氣中的CO₂被吸收劑吸收，變?yōu)楦灰?，富液?jīng)富液泵給入解吸塔，解吸生成CO₂氣體、蒸汽及霧沫的混合氣體和貧液；解吸后的CO₂經(jīng)冷卻器進行降溫冷卻，蒸汽和霧沫變成水和泡沫；冷卻后的混合氣體進入氣液分離器，除去混合氣體內(nèi)的水和泡沫，分離出的CO₂氣體一部分作為氣化劑進入流化床氣化爐，另一部分作為制備碳材料的原料。

D、流化床氣化：分離的高純CO₂一部分作為氣化劑進入流化床氣化爐，B單元中產(chǎn)生的垃圾炭經(jīng)過破碎機破碎至10mm以下作為氣化原料通過壓力設(shè)備和管道與流化床氣化爐相連。高濃度CO₂與破碎后的垃圾炭共同進入流化床氣化，氣化溫度為1000℃左右，產(chǎn)生的氣化氣可作為氣基豎爐還原煉鐵工藝的還原劑。

E、CO₂制備碳材料：將金屬(鎂、鋁、鈣、鉀)或金屬氫化物(氫化鎂、氫化鈣、氫化鉀、氫化鋁、氫化鋇、氫化鈦、氫化鈉)中的一種或多種置于干燥的CO₂高溫轉(zhuǎn)化爐中，在保護氣氣氛下，保護氣如氬氣，氮氣、氦氣中的一種或多種的混合物，以5-15℃/min的升溫速率升至100-600℃，再通過風(fēng)機將E單元分離出的高濃度CO₂通入反應(yīng)器中至氣體壓力為1-15MPa，CO₂與保護氣氣流量比為1:3-6:1，反應(yīng)5s-60min后關(guān)閉CO₂氣流，在保護氣氣氛中冷卻至室溫，得到黑色粉末。將得到的黑色粉末與濃度為2-10mol/L的酸溶液反應(yīng)5-48h，然后用去離子水充分洗滌至中性，烘干，即得到碳材料。

F、余熱回收及脫酸：來自氣化爐內(nèi)的高溫氣化氣經(jīng)管道進入節(jié)能-脫酸裝置完成余熱回收和脫酸。熱解氣溫度降至350℃，酸性氣體濃度降至0.05％，處理后氣化氣進入下一工藝；節(jié)能-脫酸裝置可對惰性氣體進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度可達210℃左右，預(yù)熱后的惰性氣體送入干燥工藝，可對生活垃圾原料、滲濾液和熱解污水等進行蒸發(fā)濃縮，實現(xiàn)惰性氣體循環(huán)利用。

G、氣化氣凈化：來自節(jié)能-脫酸的氣化氣，進入氣體分離凈化裝置可實現(xiàn)對氣化氣的除塵、脫硫、脫硝等。氣化氣首先在濕式除塵塔中完成除塵，采用激冷循環(huán)水噴灑熱解氣/氣化氣，將其中的粉塵除掉后進入橫管初冷器，初冷器用32℃循環(huán)水和16℃制冷水的兩段冷卻水將熱解氣/氣化氣冷卻至21℃左右。由初冷器下部排出的熱解氣/氣化氣進入兩臺并聯(lián)同時操作的電捕焦油器，完成氣體中夾帶的焦油工作。再由羅茨鼓風(fēng)機將氣化氣送至脫硫脫硝塔，完成脫硫脫硝。

H、氣基豎爐還原煉鐵：氣基豎爐包含還原段和冷卻段，F(xiàn)產(chǎn)生的高濃度CO從冷卻段輸送至氣基豎爐內(nèi)，以便使CO與冷卻段內(nèi)的海綿鐵進行熱交換后進入還原段并進行還原反應(yīng)，CO經(jīng)熱海綿鐵預(yù)熱后，溫度可達850℃以上，可直接進行還原反應(yīng)，降低了還原段的反應(yīng)溫度，能耗減少。預(yù)熱后的CO上升進入還原段，并與下落的氧化球團逆向接觸發(fā)生還原反應(yīng)，生成高溫海綿鐵和高濃度CO₂，CO₂由爐頂氣出口排出并進入氣化床作為氣化劑使用，此過程實現(xiàn)了CO₂循環(huán)利用，降低了廠區(qū)內(nèi)碳排放量。

所述預(yù)處理根據(jù)處理工藝要求，其連接順序為破袋-滾篩-分選-破碎，每個工序均具有一個進料口和一個出料口；

所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐具有進料口，高溫?zé)峤鈿獬隹?，垃圾炭出口，和燃料入口，所述進料口與預(yù)處理系統(tǒng)中的破碎出料口相連；所述高溫油氣出口通過管路與發(fā)電裝置燃燒室油氣入口相連；所述無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床設(shè)置的加熱裝置為燃氣輻射管，其通過燃燒為所述旋轉(zhuǎn)床供熱，并且所述垃圾炭出口與破碎機入口相連；

所述發(fā)電裝置包括油氣燃燒室、余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機，所述油氣燃燒室具有油氣入口，助燃空氣入口和煙氣出口，所述余熱鍋爐具有煙氣入口、煙氣出口、鍋爐給水入口和過熱蒸汽出口，所述汽輪發(fā)電機具有蒸汽入口、蒸汽出口和電量輸出端。所述燃燒室的助燃空氣與空氣鼓風(fēng)機相連；所述燃燒室的煙氣出口與余熱鍋爐相連；所述余熱鍋爐的煙氣出口與所述吸收塔第一入口相連；所述余熱鍋爐的過熱蒸汽出口與汽輪發(fā)電機相連；所述汽輪發(fā)電機的電量輸出端與用電設(shè)備或電網(wǎng)相連。

所述CO₂捕集包括吸收塔、富液泵、解吸塔、再沸器、氣液分離器、貧液泵及貧液冷卻器。所述吸收塔具有第一入口，與煙氣管路相連。吸收塔第二入口，設(shè)置于吸收塔的上部，與吸收劑管路相連；吸收塔第一出口，設(shè)置于吸收塔頂部，與煙氣出口管路相連；吸收塔第二出口，設(shè)置于吸收塔的底部，與富液泵入口相連；富液泵具有入口和出口，出口與解吸塔第一入口相連；解吸塔具有第一入口，設(shè)置于解吸塔上部。第一出口，設(shè)置于解吸塔底部，與貧液泵入口相連。解吸塔第二出口，設(shè)置在解吸塔底部，與再沸器入口相連。第二入口與再沸器出口相連。第三出口，設(shè)置于解吸塔的頂部，連通氣液分離器入口；再沸器具有入口和出口；氣液分離器具有入口和出口，出口與儲氣罐1進氣口相連。貧液泵具有入口和出口，出口與貧液冷卻器相連；貧液冷卻器具有入口和出口；

所述儲氣罐1具有進氣口、第一出氣口和第二出氣口，第一出氣口與所述氣化爐進氣口相連，并且所述氣化氣儲罐的第二出氣口與CO₂轉(zhuǎn)化爐進氣口相連；

所述氣化爐為垃圾炭氣化裝置，旋轉(zhuǎn)床熱解爐產(chǎn)生的垃圾炭為氣化原料，高濃度CO₂為氣化劑，并且具有CO₂進氣口、垃圾炭進料口、氣化氣出口和氣化殘渣出口，所述氣化氣出口與儲氣罐2進氣口相連，所述垃圾炭進料口與儲炭槽出口相連；

所述節(jié)能-脫硝裝置，包括惰性氣體儲氣罐、惰性氣體管道、氣化氣管道、兩個四通換向閥、兩個脫酸-蓄熱復(fù)合體。所述氣化氣管道與濕式除塵塔進氣口相連；

所述氣體分離凈化裝置包括濕式除塵塔、脫硫塔、脫硝塔、氣化氣管道。除塵塔有進氣口和出氣口，進氣口與氣化氣管道相連，出氣口與所述脫硫塔相連進氣口相連，所述脫硫塔出氣口與所述脫硝塔進氣口相連，所述脫硝塔出氣口與儲氣罐2進氣口相連；

所述儲氣罐2具有進氣口和出氣口，出氣口與所述氣基豎爐還原氣入口相連；

所述CO₂轉(zhuǎn)化爐為CO₂制備碳材料裝置，具有CO₂進氣口、惰性氣體進氣口、金屬或金屬氫化物進料口、未反應(yīng)的CO₂和惰性氣體出氣口和碳材料出料口，所述惰性氣體進氣口與惰性氣體儲氣罐出氣口相連，所述CO₂和惰性氣體出氣口與所述吸收塔第一入口相連。

所述氣基豎爐具有進料口、排料口、還原氣入口和爐頂氣出口，爐頂氣出口與氣化爐CO₂進氣口相連，所述氣基豎爐具有還原腔室和位于所述還原腔下方的冷卻室，其中，所述還原腔室具有還原氣進口，所述冷卻腔室具有冷卻氣進口。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行描述，需要說明的是，實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

本實施例提出了一種廢舊電子產(chǎn)品處理的系統(tǒng)和方法，以某市生活垃圾為原料，成分組成如表1：

表1生活垃圾成分組成(wt％)

進廠的垃圾經(jīng)過簡單分選去除大塊無機物和金屬，然后進行破碎，破碎得到的垃圾熱解原料粒徑＜20mm；

破碎的垃圾被均勻給入旋轉(zhuǎn)床熱解爐，布料厚度100mm，在爐內(nèi)垃圾隨爐底的轉(zhuǎn)動經(jīng)過干燥、熱解、活化完成反應(yīng)，其中干燥區(qū)溫度350℃，熱解反應(yīng)一區(qū)、二區(qū)和三區(qū)的反應(yīng)溫度為900℃左右，反應(yīng)時間2h；

旋轉(zhuǎn)床輻射管燃燒尾氣及發(fā)電裝置燃燒尾氣成分如表2所示。

表2燃燒尾氣成分

采用CO₂捕集裝置回收CO₂，CO₂回收率可達90％以上，純度可達98％以上。可作為氣化劑實現(xiàn)垃圾炭氣化的目的，炭轉(zhuǎn)化率達97以上。氣化氣熱值達2679Kcal/Nm³，成分如表3所示。

表3氣化氣組成及熱值

將金屬鎂粉和氫化鎂以1:1的比例混合，然后置于干燥的CO₂高溫轉(zhuǎn)化爐中，在氦氣氣氛下，以10℃/min的升溫速率升至450℃，再通入CO₂至反應(yīng)器中氣體壓力為10MPa，CO₂與氦氣流量比為5:1，反應(yīng)30min后關(guān)閉CO₂氣流，在氦氣氣氛中冷卻至室溫，得到黑色粉末。將得到的黑色粉末與濃度為5mol/L的酸溶液反應(yīng)12h，然后用去離子水充分洗滌至中性，烘干，即得到碳材料，純度大于97％。