本發(fā)明涉及生活垃圾的處理，具體是一種將生活垃圾經(jīng)過改性處理，制備成衍生燃料（rdf），然后將rdf氣化的工藝方法。
背景技術(shù)：
生活垃圾處理一直是困繞世界各國的難題。目前常用的方法有：衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電（或直接焚燒）、分類回收利用、制造沼氣發(fā)電等?？墒沁@些方法的弊端是非常明顯的。
1、衛(wèi)生填埋法弊端首先是占用大量土地資源，其次是填埋后產(chǎn)生的滲漏液對環(huán)境危害大、處理起來成本很高。
2、焚燒發(fā)電法必須添加大量的輔助燃料如煤、重油等。該方法面臨的最大問題是：排放的煙氣需要經(jīng)過復(fù)雜的處理過程才能達(dá)標(biāo)排放；助燃材料成本與煙氣處理成本極高，地方政府難以支付如此高額的費(fèi)用。這是制約了本方法推廣普及的重要原因。
3、分類回收法由于分類標(biāo)準(zhǔn)過于粗放、模糊，群眾無法準(zhǔn)確判斷“可回收”和“不可回收”這一簡單標(biāo)準(zhǔn)；此外，國民的習(xí)慣、國內(nèi)垃圾收集的現(xiàn)狀等原因致使該方法基本沒有可行性。
4、制造沼氣發(fā)電法無法推廣普及，主要因?yàn)槭窃撎幚矸椒〞?dǎo)致大量的廢渣、廢液殘留。
目前，較為經(jīng)濟(jì)可行的處理方法是將生活垃圾熱解氣化，特別是利用生活垃圾制備衍生燃料（rdf）并熱解氣化的方法為大眾所看好。
現(xiàn)有的利用生活垃圾制備衍生燃料并熱解氣化的工藝方法很多，大致工藝流程及主要工序如下：垃圾分選→破碎→脫水或烘干→制備rdf→氣化→氣體凈化。該工藝流程面臨的問題是：
1、脫水工序會產(chǎn)生大量的污水。而污水處理工序復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)投入大；直接烘干工序需要消耗大量能源。這兩個(gè)工序都會導(dǎo)致垃圾處理的經(jīng)濟(jì)成本急劇上升，致使國內(nèi)很多城市都無法承擔(dān)由此帶來的巨額處置費(fèi)用。
2、氣化時(shí)，大都采用流化床或移動床。由于衍生燃料（rdf）密度大，重量也較重，是難以實(shí)現(xiàn)流化式氣化的。如果將燃料粉碎再氣化，那么燃料中輕的物質(zhì)如塑料等很容易隨混合氣體被往外吸走，造成管路堵塞，增加了混合氣體的凈化處理的難度，也造成了垃圾外排，處理不徹底。
3、衍生燃料（rdf）緊密度不夠，容易散開、碎裂，導(dǎo)致燃料間的空隙不夠。造成氣化時(shí)給氧困難、氣體后的混合氣也難以外排，氣化不夠充分，效率低。
4、氣化過程中產(chǎn)生二惡英、nox、sox等有害氣體，致使氣化后產(chǎn)生的混合氣化凈化難度加大，凈化成本上升。
5、很多氣化工藝也提及了利用氣化產(chǎn)生的熱量來烘干垃圾。筆者在生產(chǎn)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)：（1）在低成本的前提下，要想實(shí)現(xiàn)快速烘干垃圾基本不可行。單純依靠利用氣化過程中產(chǎn)生的熱來烘干垃圾，熱量不夠，也是行不通的。（2）在烘干垃圾時(shí)，如果溫度過高，經(jīng)常出現(xiàn)外焦內(nèi)濕的現(xiàn)象；溫度低，熱量很難傳到垃圾內(nèi)部，烘干效率非常低。
綜上所述，目前這類方法難以推廣普及的問題是：
1、沒有解決大量處理垃圾時(shí)，污水處理或垃圾烘干面臨的成本與效率的問題。
2、將利用生活垃圾制備衍生燃料（rdf）與熱解氣化這兩個(gè)處理過程基本是割裂開來，獨(dú)立考慮。只考慮利用氣化過程中的熱能，沒有為氣化效率、煙氣處理做好準(zhǔn)備，致使氣化過程慢、產(chǎn)生的混合氣體凈化成本過高。
因此，需要一種更為經(jīng)濟(jì)可行的生活垃圾處理方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種生活垃圾改性成型及氣化的方法，是一種更為經(jīng)濟(jì)可行的生活垃圾處理方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：
一種生活垃圾改性成型及氣化的方法，包括以下工序：破袋→磁選→篩分→粗破→中破→細(xì)破→精破、攪拌，加入添加劑1→第一次改性及干燥→精破、攪拌，加入添加劑2→第二次改性及干燥→制備rdf及第三次干燥→氣化→冷卻降溫→除焦油→除氯除硫。
所述破袋：生活垃圾無需人工預(yù)先分選，直接通過輸送裝置送入破袋機(jī)中進(jìn)行破袋處理。
所述磁選：將破袋處理后生活垃圾通過磁選機(jī)進(jìn)行金屬磁選。
所述篩分：經(jīng)磁選后的生活垃圾送至滾筒篩進(jìn)行篩分處理，篩上物送到粗破工序，篩下物直接送到精破攪拌工序。
所述粗破：用破碎機(jī)對篩分的篩上物進(jìn)行粗級破碎，然后輸送至中破工序；經(jīng)本工序破碎后，90%的生活垃圾的長和寬小于50mm×120mm。
所述中破：用破碎機(jī)將經(jīng)上工序粗破的生活垃圾進(jìn)行中級破碎，然后輸送至細(xì)破工序；經(jīng)本工序破碎后，90%的生活垃圾的長和寬小于30mm×50mm。
所述細(xì)破：用破碎機(jī)將經(jīng)上工序中破的的生活垃圾進(jìn)行細(xì)破；經(jīng)本工序破碎后，90%的生活垃圾的長和寬小于15mm×10mm。
所述精破、攪拌，加入添加劑1：將細(xì)破工序輸送來的生活垃圾，與篩下物一同送到精破攪拌機(jī)進(jìn)行精破攪拌處理；在精破攪拌處理的同時(shí)加入添加劑1，讓添加劑1與生活垃圾均勻混合；
添加劑1由生石灰、燒堿、腐植酸組成，添加比例為，生活垃圾:生石灰（cao）:燒堿（naoh）:腐植酸=1:0.03~0.07:0.05~0.10:0.05~0.10。
所述第一次改性及干燥：將精破后的生活垃圾，按堆堆放在一敞口池里進(jìn)行第一次改性，在料堆內(nèi)部埋入管道，通入氣化余熱，改性溫度控制在100℃以下，保證纖維素主要發(fā)生堿化反應(yīng)而非水解反應(yīng)，并采用抽濕設(shè)備抽濕，濕風(fēng)送到堿液池里過濾后排放至空氣中。
生活垃圾堆放，每堆堆放的重量為2噸~200噸，堆放時(shí)間為1~3天，堆放時(shí)間視生活垃圾中水分、外部環(huán)境溫度、濕度而定。由于生石灰添加后會吸收生活垃圾中的水分，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放出大量的熱。這反應(yīng)熱為加快生活垃圾中的有機(jī)物與燒堿的化學(xué)反應(yīng)提供了基礎(chǔ)條件。生活垃圾中有機(jī)物的纖維素與燒堿反應(yīng)后生成纖維素鈉，同時(shí)又會放出大量的熱，反應(yīng)熱會造成生活垃圾中的水分逐漸散失，因此，需要采用抽濕設(shè)備抽濕，將蒸發(fā)的水蒸汽抽送至堿液池里過濾后排放至空氣中。
第一次改性的化學(xué)反應(yīng)是：cao+h2o=ca(oh)2+反應(yīng)熱;纖維素+naoh→纖維素鈉+反應(yīng)熱。
所述精破、攪拌，加入添加劑2：將經(jīng)第一次改性的生活垃圾送到精破攪拌機(jī)進(jìn)行第二次精破攪拌處理，在精破攪拌處理的同時(shí)加入添加劑2，讓添加劑2與第一次改性的生活垃圾混合攪拌均勻；
添加劑2為由氯乙酸鈉，添加比例為，第一次改性的生活垃圾:氯乙酸鈉=1:0.005~0.03。
所述第二次改性及干燥：將上工序攪拌均勻后的生活垃圾，按堆堆放在一敞口池里進(jìn)行第二次改性，在料堆內(nèi)部埋入管道，通入氣化余熱，并采用抽濕設(shè)備抽濕，濕風(fēng)送到堿液池里過濾后排放至空氣中。
生活垃圾堆放，每堆堆放的重量在2噸~200噸，堆放時(shí)間為1~2天，堆放時(shí)間視生活垃圾中水分、外部環(huán)境溫度、濕度而定。
第二次改性主要的化學(xué)反應(yīng)是：纖維素鈉+氯乙酸鈉→類粘膠混合物；
混合物料中的纖維素鈉與氯乙酸鈉反應(yīng)，在潮濕的堿性環(huán)境下變成微黃色的粘性物質(zhì)。反應(yīng)熱會造成生活垃圾中的水分逐漸散失，因此，需要采用抽濕設(shè)備抽濕，將蒸發(fā)的水蒸汽抽送至堿液池里過濾后排放至空氣中。
所述制備rdf及第三次干燥：利用專用的精細(xì)破碎、干燥與成型一體機(jī)（專利號為：cn201310457037.2），一體機(jī)連接管道，通入氣化余熱，將經(jīng)第二次改性的生活垃圾制備成固定形狀的rdf。
成型時(shí)，由于是利用了氣化產(chǎn)生的余熱進(jìn)行加熱，因此成型后的衍生燃料（rdf）也具備較高的溫度。因此，需要通過一條20~50米左右封閉的輸送帶將制成的rdf送至料庫或氣化爐。在該封閉的輸送帶輸送過程中，借用氣化余熱產(chǎn)生熱風(fēng)，對成型后的衍生燃料進(jìn)行風(fēng)干。至此，原生垃圾經(jīng)過了三次風(fēng)干，水分散失近30%~45%，衍生燃料的含水率降至30%~35%以下。
所述氣化：利用固定床氣化爐進(jìn)行氣化，該氣化爐的高度與直徑之比至少是10~15倍以上（高度大于直徑）。氣化溫度必須控制在850℃以上，高于該溫度才能有效防止二惡英等有毒有害的氣體生成。
氣化產(chǎn)生的余熱分三路分別送至第一次改性及干燥、第二次改性及干燥、制備rdf及第三次干燥工序，充分利用余熱對垃圾進(jìn)行干燥。
氣化時(shí)，由于添加劑中的鈣和鈉的作用，鈉離子與產(chǎn)生的氯氣或氯離子發(fā)生反應(yīng)形成氯化鈉，阻斷二惡英形成必須的基礎(chǔ)物質(zhì)—氯。鈣能起到固硫的作用。前工序加入生石灰（cao）—氧化鈣大部分都被轉(zhuǎn)化成了碳酸鈣。碳酸鈣高溫下分解成氧化鈣，氧化鈣與二氧化硫合成硫酸鈣。該氣化爐必須足夠高，高度與直徑之比至少是10~15倍以上。氣化過程中產(chǎn)生的熱量，有一部分熱量通過在爐壁設(shè)置熱交換器的方法用于前面需要熱量的工序，有一部分熱量用于烘烤氣化爐上層的衍生燃料（rdf）。
所述冷卻降溫：讓氣化后得到的混合氣體在雙豎管洗滌塔中冷卻。氣化后的混合氣體中含有大量的灰塵，灰塵中同時(shí)吸附有部分重金屬。冷卻氣體的同時(shí)也除去了粉塵和附著在粉塵中的重金屬，大大減少了氣體中的重金屬成分。冷卻后氣化爐出口溫度不高于100℃。
所述除焦油：通過電捕焦裝置收集焦油。
所述除氯除硫：將混合氣體通入濃度為5%~10%的naoh溶液池中，讓混合氣中的h2s、so2、nox、殘余的氯氣與naoh反應(yīng)，消除混合氣中的硫、氯、氮等。
經(jīng)過以上工序后，得到含h2、co、ch4等有用的氣體，該混合氣體可以進(jìn)一步再分離或直接用于發(fā)電。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
1、在處理初期，加入生石灰（cao）與水反應(yīng)，放出反應(yīng)熱。強(qiáng)堿與纖維素反應(yīng)也是放熱反應(yīng)。由于采用成堆堆放，混合物料受熱均勻，即使在冬天環(huán)境下，垃圾混合物料內(nèi)部也能達(dá)50℃以上。這是非常有效、低成本的升溫措施。升溫帶來水分蒸發(fā)，此時(shí)進(jìn)行抽濕，水份散失非?？?。利用氣化產(chǎn)生的余熱，分段多次風(fēng)干生活垃圾或衍生燃料，避開了常規(guī)的將生活垃圾一次烘干然后制備衍生燃料（rdf）導(dǎo)致成本居高不下的弊端，大大節(jié)約了能源。
2、加入添加劑2后反應(yīng)生成了類粘膠混合物，衍生燃料（rdf）成型效果更好，強(qiáng)度更高，在高溫下也不容易散開。那么氣化時(shí)氧氣容易進(jìn)入，氣化后的混合氣也容易外排，氣化效率更高。
3、由于在制備衍生燃料（rdf）過程中就考慮到氣化后混合氣體中的有害成分（特別是二惡英類物質(zhì)）對環(huán)境的污染，加入鈣、鈉兩種元素有效地減少它們在氣化過程中合成。加入了鈣、鈉兩種元素，由于鈣與硫反應(yīng)、鈉與氯反應(yīng)，可以有效地吸收生活垃圾中硫、氯，極大地減少的氣化氣中硫化物、二惡英的形成，大大降低了氣體凈化的難度，節(jié)約了處理成本。
4、使用電捕焦技術(shù)，消除了混合氣中的焦油。該方法優(yōu)于水洗法，可以極大地減少了水的消耗，降低了成本，減輕對環(huán)境的危害。由于焦油在低于100℃以下容易析出，將電捕焦工序置于除氯除硫之前，讓混合氣在進(jìn)入naoh溶液池前除去焦油，避免了焦油污染該溶液池溶液，讓溶液池的naoh溶液可能循環(huán)使用，減少了水處理的工作量，也降低了處理成本。
5、使用naoh溶液池過濾混合氣體中剩余的硫與氯。naoh溶液池溶液可以重復(fù)使用。只有當(dāng)溶液濃度降低時(shí)，再添加naoh。避免了生產(chǎn)過程中廢液的排放，減少危害環(huán)境的因素。
6、最終得到的混合氣體中含有h2、co、co2等，工業(yè)利用范圍廣，經(jīng)濟(jì)價(jià)值大。特別是這種廉價(jià)h2獲得，為氫能源汽車市場化提供了基礎(chǔ)與保證。經(jīng)濟(jì)上的良好收益，反過來也助推了該技術(shù)普及與發(fā)展。
7、在生活垃圾改性處理過程中，不對外排放污水、廢氣。氣化后產(chǎn)生了可燃?xì)怏w，達(dá)到了資源再生、徹底處理生活垃圾的目的。經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益俱佳。
附圖說明
圖1為本發(fā)明生活垃圾改性成型及氣化工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不是對本發(fā)明的限定。
參照圖1，一種生活垃圾改性成型及氣化的方法，包括以下工序：破袋→磁選→篩分→粗破→中破→細(xì)破→精破、攪拌，加入添加劑1→第一次改性及干燥→精破、攪拌，加入添加劑2→第二次改性及干燥→制備rdf及第三次干燥→氣化→冷卻降溫→除焦油→除氯除硫。
各工序具體說明如下：
(1)破袋工序：生活垃圾無需人工預(yù)先分選，用破碎機(jī)將袋裝的生活垃圾進(jìn)行破袋，拆分；同時(shí)將硬的大件垃圾擠裂、破碎。
抓破機(jī)選用美國ssi公司的ssi-m100e型破碎機(jī)。其轉(zhuǎn)速為26r/min；破碎刀具厚度是50mm。破碎能力是25t/h。
(2)磁選工序：將破袋后的垃圾進(jìn)行磁選，包含在其中的金屬經(jīng)磁選出后，垃圾輸送至篩分工序。
磁選機(jī)選用山東濰坊恒基磁電機(jī)械有限公司的rcyd-8特強(qiáng)t3型，其磁場強(qiáng)度≥1500高斯。由皮帶輸送至下一工序。
(3)篩分工序：用滾筒篩將經(jīng)磁選后的生活垃圾進(jìn)行篩分處理。篩下物直接送至精破攪拌工序，篩上物輸送至粗破工序。
滾筒篩選用河南鞏義市華盛銘重工機(jī)械廠生產(chǎn)的gts1550型，電機(jī)功率是11kw，筒體轉(zhuǎn)速是17r/min，篩網(wǎng)的孔徑是60mm。
(4)粗破工序：用破碎機(jī)對篩分的篩上物進(jìn)行粗級破碎，輸送至中破工序；經(jīng)本工序破碎后，90%的生活垃圾的長和寬小于50mm×120mm。
粗破機(jī)選用美國ssi公司的ssi-m85e型破碎機(jī)。其轉(zhuǎn)速為26r/min；破碎刀具厚度是50mm。破碎能力是25t/h。磁選機(jī)選用山東濰坊恒基磁電機(jī)械有限公司的rcyd-8特強(qiáng)t2型，其磁場強(qiáng)度≥1200高斯。
(5)中破工序：用破碎機(jī)將上工序粗破的生活垃圾進(jìn)行中級破碎，輸送至細(xì)破工序；經(jīng)本工序破碎后，90%的生活垃圾的長和寬小于30mm×50mm。
中破機(jī)選用美國ssi公司的ssi-m85e型破碎機(jī)。其轉(zhuǎn)速為26r/min；破碎刀具厚度是30mm。破碎能力是25t/h。磁選機(jī)選用山東濰坊恒基磁電機(jī)械有限公司的rcyd-8特強(qiáng)t1型，其磁場強(qiáng)度≥900高斯。
(6)細(xì)破工序：用破碎機(jī)將上工序送來的生活垃圾進(jìn)行細(xì)級破碎；經(jīng)本工序破碎后，90%的生活垃圾的長和寬小于15mm×10mm。
細(xì)破機(jī)選用美國ssi公司的ssi-m70e型破碎機(jī)。其轉(zhuǎn)速為26r/min；破碎刀具厚度是15mm。破碎能力是20t/h。
(7)精破、攪拌，加入添加劑1工序：將細(xì)破工序輸送來的生活垃圾，與篩下物一同送到精破攪拌機(jī)進(jìn)行精破攪拌處理；在精破攪拌處理的同時(shí)加入添加劑1，讓添加劑1與生活垃圾均勻混合；
添加劑1由生石灰、燒堿、腐植酸組成，添加比例為，生活垃圾:生石灰（cao）:燒堿（naoh）:腐植酸=1:0.03~0.07:0.05~0.10:0.05~0.10。
精破攪拌機(jī)采用自主研發(fā)的精破、攪拌、干燥一體機(jī)jjc250型機(jī)器，轉(zhuǎn)速為27r/min，破碎能力是10t/h，采用兩臺并行工作；經(jīng)本工序精破碎后，90%的生活垃圾的長和寬小于5mm×5mm。
(8)第一次改性及干燥：將精破后的生活垃圾，堆放在一敞口池里進(jìn)行第一次改性，在料堆內(nèi)部埋入管道，通入氣化余熱，改性溫度控制在100℃以下，保證纖維素主要發(fā)生堿化反應(yīng)而非水解反應(yīng)，并采用抽濕設(shè)備抽濕，濕風(fēng)送到堿液池里過濾后排放至空氣中。
生活垃圾每堆堆放的重量在2噸~200噸，堆放時(shí)間為1~3天。具體時(shí)間要求視生活垃圾中水分、外部環(huán)境溫度、濕度而定。將每天精破攪拌后的垃圾混合物分開堆放，讓其充分反應(yīng)。反應(yīng)熱使混合物的內(nèi)部溫度很快上升。如果再進(jìn)行攪拌翻動，水分散失會更快。
(9)精破、攪拌，加入添加劑2工序：將經(jīng)第一次改性的生活垃圾送到精破攪拌機(jī)進(jìn)行第二次精破攪拌處理，在精破攪拌處理的同時(shí)加入添加劑2，讓添加劑2與第一次改性的生活垃圾混合攪拌均勻；
添加劑2為由氯乙酸鈉，添加比例為，第一次改性的生活垃圾:氯乙酸鈉=1:0.005~0.03。
本工序采用自主研發(fā)的精破攪拌干燥一體機(jī)jjc250型機(jī)器，轉(zhuǎn)速為27r/min，破碎能力是10t/h。采用兩臺并行工作。
(10)第二次改性及干燥：將上工序攪拌均勻后的生活垃圾，堆放在一敞口池里進(jìn)行第二次改性，在料堆內(nèi)部埋入管道，通入氣化余熱，并采用抽濕設(shè)備抽濕，濕風(fēng)送到堿液池里過濾后排放至空氣中。
(11)制備rdf及第三次干燥；利用專用的精細(xì)破碎、干燥與成型一體機(jī)（專利號為：cn201310457037.2），一體機(jī)連接管道，通入氣化余熱，將經(jīng)第二次改性的生活垃圾制備成固定形狀的rdf。
成型時(shí)，由于是利用了氣化產(chǎn)生的余熱進(jìn)行加熱，因此成型后的衍生燃料（rdf）也具備較高的溫度。因此，需要通過一條20~50米左右封閉的輸送帶將制成的rdf送至料庫或氣化爐。在該封閉的輸送帶輸送過程中，借用氣化余熱產(chǎn)生熱風(fēng)，對成型后的衍生燃料進(jìn)行風(fēng)干。至此，原生垃圾經(jīng)過了三次風(fēng)干，水分散失近30%~45%，衍生燃料的含水率降至30%~35%以下。
本工序采用自主研發(fā)的精破攪拌干燥成型一體機(jī)jjc250型機(jī)器，轉(zhuǎn)速為27r/min，破碎能力是10t/h，采用兩臺并行工作。
(12)氣化：利用固定床氣化爐進(jìn)行氣化，該氣化爐的高度與直徑之比至少是10~15倍以上（高度大于直徑）。氣化溫度必須控制在850℃以上，高于該溫度才能有效防止二惡英等有毒有害的氣體生成。
氣化產(chǎn)生的余熱分三路分別送至第一次改性及干燥、第二次改性及干燥、制備rdf及第三次干燥工序，充分利用余熱對垃圾進(jìn)行干燥。
本工序采用固定床氣化爐采用山東淄柴新能源有限公司生產(chǎn)的氣化爐，內(nèi)徑為3米，高36米。采用上吸式出氣方式，每小時(shí)燃料消耗量為3t/小時(shí)。
(13)冷卻降溫：讓混合氣體在雙豎管洗滌塔中冷卻，保證氣化爐出口溫度不高于100℃。氣化后的混合氣體中含有大量的灰塵，灰塵中同時(shí)吸附有部分重金屬。冷卻氣體的同時(shí)也除去了粉塵和附著在粉塵中的重金屬，大大減少了氣體中的重金屬成分。冷卻后氣化爐出口溫度不高于100℃。
本工序采用石家莊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)三坤實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的1000－雙豎管洗滌塔。處理垃圾氣量5000～7000m3，垃圾氣出口溫度50～80℃。
(14)除焦油：通過電捕焦裝置收集焦油。
本工序采用c－73型電捕焦器。處理垃圾氣量5000～7000m3，工作溫度在30~70℃，捕焦效率達(dá)98%以上。收集的焦油可以回收利用。
(15)除氯除硫：將混合氣體通入濃度為5%~10%的naoh溶液池中，讓混合氣中的h2s、so2、nox、殘余的氯氣與naoh反應(yīng)，消除混合氣中的硫、氯、氮等。
通過抽風(fēng)設(shè)備將混合氣體通入到naoh溶液池，當(dāng)溶液池的溶液濃度降低時(shí)，加入naoh片劑即可。
經(jīng)過以上步驟后，得到含h2、co、ch4等有用的氣體。該混合氣體可以進(jìn)一步再分離或直接用于發(fā)電。