以垃圾炭為原料制備高濃度co的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化處理的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以垃圾炭為原料制備高濃度CO的方法和系統(tǒng)。所述方法包括垃圾預(yù)處理，垃圾原料在旋轉(zhuǎn)床熱解爐熱解得到熱解炭和熱解油氣；破碎機(jī)破碎熱解炭，熱解油氣通過(guò)節(jié)能脫酸裝置和油氣分離凈化裝置處理后得到熱解氣，熱解氣經(jīng)過(guò)CO2捕集裝置分離出CO2氣體；破碎后的熱解炭和經(jīng)分離出的CO2氣體進(jìn)入流化床氣化爐進(jìn)行氣化，產(chǎn)生氣化氣CO。本發(fā)明以垃圾炭為氣化原料，從熱解氣中捕集的高濃度CO2作為氣化劑氣化制備高濃度CO，并將其應(yīng)用于氣基豎爐直接還原煉鐵工藝，整個(gè)工藝，碳排放量低，環(huán)保效益好。
【專利說(shuō)明】
以垃圾炭為原料制備高濃度CO的方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化處理的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以垃圾炭為原料制備高 濃度CO的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)正面臨環(huán)境和能源的雙重壓力，隨著經(jīng)濟(jì)和城市化進(jìn)展的加速，全國(guó)能源消 耗巨大，同時(shí)多數(shù)大城市面臨垃圾圍城困境，通過(guò)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(guó)能源和環(huán)境危機(jī)。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(diǎn)越來(lái)越被人們所青睞。生活垃圾熱解主要產(chǎn)物有以下幾種:部分熱解油通過(guò) 精制可作為燃料油使用；可作為燃料氣使用的熱解氣包括一些低分子碳?xì)浠衔锶鐨錃狻?甲烷、一氧化碳等;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(chǎng)銷路差;如果作為固體燃料使用時(shí)，燃燒效果較差，且燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量二次污染 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?jiān)M(jìn)行填埋處理，占用土地資 源且造成能源的浪費(fèi)。
[0003] 生活垃圾經(jīng)熱解后產(chǎn)生的熱解氣中含有30 %左右的C〇2，C〇2的存在會(huì)降低熱解氣 熱值，降低其利用途徑，經(jīng)濟(jì)效益較差。熱解炭大部分以炭黑形式存在，是良好的氣化原料， 如果采用熱解氣中的CO 2作為氣化劑將其氧化成C0, 一方面可大大降低因焚燒熱解炭所帶 來(lái)的環(huán)境污染問題，另一方面，降低熱解氣中CO2含量，提高CO含量，提高熱解氣熱值。
[0004] 專利文獻(xiàn)(專利號(hào)201420457702.8)公開一種生活垃圾熱解資源化綜合處理系統(tǒng)， 該系統(tǒng)將生活垃圾經(jīng)過(guò)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?xì)猓靡宰鳛樾顭崾饺細(xì)廨椛涔苋紵鞯娜剂稀?br>[0005] 由于該系統(tǒng)采用預(yù)處理過(guò)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)生的可燃?xì)鉄嶂档?，利用價(jià)值低，同時(shí)氣化氣直接燃燒，沒有收集煙氣 中C0 2,炭排放量大，環(huán)境效益差。該系統(tǒng)采用氣化技術(shù)將垃圾炭氣化，實(shí)現(xiàn)垃圾炭資源化， 但產(chǎn)品中還原性氣體濃度較低，不能直接應(yīng)用于豎爐煉鐵工藝。
[0006] 另一專利文獻(xiàn)（專利號(hào)201210143133.5)的公布一種逆流廻轉(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(jìn)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(jī)、空氣預(yù)熱器、鼓風(fēng)機(jī)、管道閥門等設(shè)備，并結(jié)合與垃圾炭化爐爐體連接的 氣、熱循環(huán)裝置進(jìn)行完善，配合對(duì)垃圾炭化爐爐體溫度、垃圾停留時(shí)間的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)生活 垃圾及有機(jī)固體廢棄物進(jìn)行處理，此專利得到的產(chǎn)品熱解氣直接進(jìn)入焚燒爐燃燒產(chǎn)生850 °C_1100 °C的高溫?zé)煔?，垃圾炭作為最終產(chǎn)品。
[0007] 上述發(fā)明是在加熱無(wú)氧的條件下將生活垃圾及有機(jī)固廢分解成可燃?xì)怏w和炭渣， 可燃?xì)庵苯尤紵?，沒有實(shí)現(xiàn)CO2循環(huán)利用，具有炭排放量大，環(huán)境效益差的缺點(diǎn)。此外，上述 發(fā)明是將垃圾炭作為最終產(chǎn)品，由于垃圾炭熱值較低，市場(chǎng)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(jì)效益和環(huán)保效益都較差，技術(shù)推廣比較困難。
[0008] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)沒有將生活垃圾熱解氣中的CO2作為氣化劑，垃圾炭作為氣化 原料生產(chǎn)高濃度⑶，并將其應(yīng)用于氣基豎爐直接還原煉鐵工藝，在實(shí)現(xiàn)垃圾炭資源化的同 時(shí)，既提高熱解氣熱值又滿足CO2循環(huán)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明的主要目的是提供以垃圾炭為原料制備高濃度CO的方法和 系統(tǒng)，將生活垃圾熱解氣中的CO2作為氣化劑，垃圾炭作為氣化原料生產(chǎn)高濃度CO，并將其 應(yīng)用在氣基豎爐直接還原煉鐵工藝。
[0010] 本發(fā)明提供一種以垃圾炭為原料制備高濃度CO的方法，其包括以下步驟：
[0011] 預(yù)處理:垃圾依次經(jīng)過(guò)破袋、滾篩、分選和破碎處理，得到垃圾原料；
[0012] 垃圾熱解:送入旋轉(zhuǎn)床熱解爐的所述垃圾原料經(jīng)過(guò)干燥、熱解和活化反應(yīng)，得到的 物質(zhì)包括熱解炭、熱解油氣；
[0013] 破碎熱解炭:經(jīng)過(guò)破碎機(jī)破碎的所述熱解炭粒徑< IOmm;
[0014]節(jié)能脫酸和分離凈化:所述熱解油氣經(jīng)過(guò)節(jié)能脫酸裝置和油氣分離凈化裝置處 理，得到熱解氣；
[0015] CO2捕集:所述熱解氣經(jīng)過(guò)CO2捕集裝置處理，分離出CO2氣體；
[0016] 流化床氣化爐氣化:所述分離出CO2和破碎后的所述熱解炭進(jìn)入所述流化床氣化 爐進(jìn)行氣化，流化床氣化爐的氣化溫度為900-1100°C，產(chǎn)生氣化氣C0。
[0017] 在所述CO2捕集步驟中，所述熱解氣進(jìn)入CO2捕集裝置的吸收塔，在吸收塔內(nèi)與醇胺 溶液接觸，所述熱解氣中的CO 2被所述醇胺溶液吸收變?yōu)楦灰?，所述富液?jīng)過(guò)富液栗送入解 吸塔，解吸后的混合氣體和和貧液經(jīng)冷卻器降溫冷卻，冷卻后的混合氣體進(jìn)入氣液分離器， 分咼出C〇2氣體。
[0018] 在流化床氣化爐氣化步驟中，產(chǎn)生的一部分所述氣化氣CO作為氣基豎爐還原煉鐵 的還原劑，產(chǎn)生的CO2氣體送入所述流化床氣化爐；另一部分所述氣化氣CO送入所述旋轉(zhuǎn)床 熱解爐。
[0019] 垃圾熱解后得到的所述熱解油氣通過(guò)所述節(jié)能脫酸的處理后，所述熱解油氣的溫 度降至250°c-350°c，酸性氣體體積濃度$0.05%;所述油氣分離凈化裝置中的濕式除塵塔 采用70-80°C激冷循環(huán)水噴灑所述熱解油氣，實(shí)現(xiàn)除塵和熱解油、熱解氣的分離，除塵后的 所述熱解氣在初冷器中冷卻，然后送入電捕焦油器中脫焦油，再由鼓風(fēng)機(jī)將熱解氣送至脫 硫塔和脫硝塔，產(chǎn)生純凈的熱解氣;所述初冷器用循環(huán)水和制冷水將所述熱解油氣冷卻至 20-25°C，所述循環(huán)水和所述制冷水的溫度分別為30-35°C和15-20°C。
[0020] 垃圾預(yù)處理后的所述垃圾原料的粒徑<20mm，所述垃圾原料的含水率為20%-60%。在所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐中，所述垃圾原料鋪料厚度為50-250_。
[0021] 本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)上述以垃圾炭為原料制備高濃度CO方法的系統(tǒng)，其包括：
[0022] 垃圾預(yù)處理裝置：由破袋機(jī)構(gòu)、滾篩機(jī)構(gòu)、分選機(jī)構(gòu)和破碎機(jī)構(gòu)依次連接構(gòu)成，所 述機(jī)構(gòu)分別具有進(jìn)料口和出料口；
[0023] 旋轉(zhuǎn)床熱解爐：由干燥區(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)構(gòu)成，每 個(gè)所述區(qū)的頂部有熱解油氣出口，每個(gè)所述區(qū)的輻射管有燃?xì)膺M(jìn)氣口；所述干燥區(qū)的前端 有垃圾原料入口，所述熱解反應(yīng)三區(qū)的末端有熱解炭出料口；
[0024] 破碎機(jī)的進(jìn)料口與所述熱解炭出料口相連，所述破碎機(jī)的儲(chǔ)炭槽出口與流化床氣 化爐的熱解炭進(jìn)料口相連；
[0025] 所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐、節(jié)能脫硝裝置、油氣分離凈化裝置、CO2捕集裝置和所述流化 床氣化爐依次連接。
[0026] 進(jìn)一步地，所述節(jié)能脫硝裝置的熱解油氣進(jìn)氣口與所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐的熱解油氣 出口相連；
[0027] 所述油氣分離凈化裝置由油熱解氣管道、濕式除塵塔、初冷器、電捕焦油器、鼓風(fēng) 機(jī)、脫硫塔、脫硝塔依次連接構(gòu)成;所述油熱解氣管道與所述節(jié)能脫硝裝置的熱解油氣出口 相連。
[0028] 所述CO2捕集裝置由吸收塔、富液栗、解吸塔、再沸器、氣液分離器、貧液栗及貧液 冷卻器依次連接構(gòu)成;所述吸收塔的進(jìn)氣口與所述節(jié)能脫硝裝置的脫硝塔的出氣口相連， 所述氣液分離器的出氣口與所述流化床氣化爐的入氣口相連。
[0029] 在所述CO2捕集裝置中，所述富液栗的入口與所述吸收塔底部的吸收塔第二出口 相連;所述富液栗的出口與所述解吸塔上部的解吸塔第一入口相連;所述貧液栗的入口與 所述解吸塔底部的解吸塔第一出口相連;所述再沸器的入口與所述解吸塔底部的解吸塔第 二出口相連，所述解吸塔第二入口與所述再沸器出口相連，所述解吸塔頂部的解吸塔第三 出口連通所述氣液分離器入口，所述貧液栗出口與所述貧液冷卻器的入口相連。
[0030]儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口與所述流化床氣化爐的氣化氣出口相連，所述儲(chǔ)氣罐的第一出氣 口與所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐的燃?xì)膺M(jìn)氣口相連，所述儲(chǔ)氣罐的第二出氣口與氣基豎爐相連。
[0031] 生活垃圾經(jīng)熱解后產(chǎn)生的熱解氣中含有30%左右的C〇2,由于CO2是不可燃?xì)怏w，其 存在會(huì)降低熱解氣的熱值，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益較差。垃圾炭大部分以炭黑形式存在，是良好的 氣化原料。采用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，通過(guò)CO 2捕集技術(shù)將熱解氣中的CO2分離捕集，然后作 為氣化劑氣化垃圾炭制備高濃度CO氣體，一部分CO可作為氣基豎爐直接還原煉鐵的還原 劑，副產(chǎn)品高濃度CO 2，可返回至流化床氣化爐作為氣化劑。一部分CO可以做旋轉(zhuǎn)床輻射管 補(bǔ)充燃料。本發(fā)明一方面可解決因焚燒垃圾炭所帶來(lái)的環(huán)境污染問題，另一方面，分離捕集 熱解氣中c〇 2,提高熱解氣的熱值，實(shí)現(xiàn)垃圾炭資源化，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)CO2工藝內(nèi)部循環(huán)利用， 降低炭排放量，有利于提高整個(gè)生活垃圾熱解處理工藝的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
[0032] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0033] 采用旋轉(zhuǎn)床熱解爐作為生活垃圾熱解油氣和熱解油氣炭的設(shè)備，在同一個(gè)爐內(nèi)完 成干燥、熱解的過(guò)程，流程短，能源利用率高，同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。
[0034] 從旋轉(zhuǎn)床熱解爐出來(lái)的熱解油氣經(jīng)過(guò)節(jié)能脫酸裝置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)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(duì)設(shè)備的腐蝕。
[0035] 以垃圾炭為氣化原料，從熱解氣中捕集的高濃度CO2作為氣化劑氣化制備高濃度 C0,并將其應(yīng)用于氣基豎爐直接還原煉鐵工藝，整個(gè)工藝，碳排放量低，環(huán)保效益強(qiáng)；同時(shí)也 解決了垃圾炭熱值低，市場(chǎng)銷路不暢的問題，經(jīng)濟(jì)效益高。
[0036] 采用本發(fā)明，CO2回收率達(dá)90%以上，純度達(dá)98 %以上。高純度CO2與垃圾炭在常壓、 1200°C下進(jìn)行氣化反應(yīng)，炭轉(zhuǎn)化率達(dá)97%以上。氣化氣中CO純度達(dá)98%以上，可以滿足氣基 豎爐直接還原煉鐵工藝要求。CO 2捕集后的熱解氣的熱值升至5152Kcal/Nm3,大大提高熱解 氣的利用。
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1是本發(fā)明以垃圾炭為原料制備高濃度CO的方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能 夠更好地理解本發(fā)明的方案以及各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的【具體實(shí)施方式】和實(shí)施 例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明以垃圾炭為原料制備高濃度⑶的方法包括生活垃圾預(yù)處理、垃 圾熱解、破碎熱解炭、熱解油氣的節(jié)能脫酸和分離凈化、C 0 2捕集和流化床氣化爐氣化等步 驟。
[0040]生活垃圾預(yù)處理是將垃圾依次經(jīng)過(guò)破袋、滾篩、分選和破碎處理，將其中的大塊無(wú) 機(jī)物，金屬等分出并破碎至入料要求，垃圾預(yù)處理后的垃圾原料的粒徑<20mm，所述垃圾原 料的含水率為20%-60%。
[00411在垃圾熱解步驟中，將垃圾原料均勻送入旋轉(zhuǎn)床熱解爐，鋪料厚度為50-250mm，在 爐內(nèi)經(jīng)過(guò)階段升溫，經(jīng)過(guò)干燥、熱解和活化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間（即旋轉(zhuǎn)床旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間）約為 Ih，得到的物質(zhì)包括熱解炭、熱解油氣。
[0042 ] 熱解炭經(jīng)過(guò)破碎機(jī)破碎，熱解炭的粒徑< I Omm。500 °C熱解油氣經(jīng)管道進(jìn)入節(jié)能脫 酸裝置完成余熱回收和脫酸，溫度降至350°C，酸性氣體濃度降至0.05%。利用回收的余熱 對(duì)惰性氣體進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度可達(dá)210°C左右，預(yù)熱后的惰性氣體送入干燥工藝，可對(duì)生 活垃圾原料、滲濾液和熱解污水等進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，實(shí)現(xiàn)惰性氣體循環(huán)利用。
[0043]處理后的熱解油氣進(jìn)入油氣分離凈化裝置實(shí)現(xiàn)油氣的分離、熱解氣的除塵、脫硫、 脫硝等。具體地說(shuō)，首先在濕式除塵塔中采用激冷循環(huán)水噴灑熱解油氣，實(shí)現(xiàn)除塵和熱解 油、熱解氣的分離，熱解氣進(jìn)入橫管初冷器，初冷器用32°C循環(huán)水和16°C制冷水的兩段冷卻 水將熱解氣冷卻至21°C左右。由初冷器下部排出的熱解氣進(jìn)入兩臺(tái)并聯(lián)同時(shí)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(jī)將熱解氣送至脫硫脫硝塔，完成脫硫脫 硝，產(chǎn)生純凈的熱解氣。
[0044] CO2捕集步驟中，經(jīng)油氣分離凈化后的熱解氣經(jīng)風(fēng)機(jī)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，熱解氣中的CO 2被吸收劑吸收，變?yōu)楦灰?，?液經(jīng)富液栗給入解吸塔，解吸生成CO2氣體、蒸汽及霧沫的混合氣體和貧液;解吸后的0) 2經(jīng) 冷卻器進(jìn)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(jìn)入氣液分離器，除去 混合氣體內(nèi)的水和泡沫，分離出的CO 2氣體作為氣化劑進(jìn)入流化床氣化爐。
[0045] 流化床氣化爐氣化:作為氣化劑的CO2和作為氣化原料的破碎后熱解炭進(jìn)入所述 流化床氣化爐進(jìn)行氣化，流化床氣化爐的氣化溫度為1000 °c左右，產(chǎn)生氣化氣C0。一部分氣 化氣CO作為氣基豎爐直接還原煉鐵工藝中的還原劑，一部分氣化氣CO作為輻射管的補(bǔ)充燃 料。
[0046] 在流化床氣化爐氣化步驟中，產(chǎn)生的一部分所述氣化氣CO經(jīng)過(guò)氣基豎爐處理，產(chǎn) 生的CO 2氣體送入所述流化床氣化爐;另一部分所述氣化氣CO送入所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐。
[0047] 氣基豎爐包含還原段和冷卻段，在氣基豎爐還原煉鐵的過(guò)程中，流化床氣化爐氣 化產(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(jìn)行熱交換 后進(jìn)入還原段并進(jìn)行還原反應(yīng)，CO經(jīng)熱海綿鐵預(yù)熱后，溫度達(dá)到850°C以上，可直接進(jìn)行還 原反應(yīng)，降低還原段的反應(yīng)溫度，能耗減少。預(yù)熱后的CO上升進(jìn)入還原段，并與下落的氧化 球團(tuán)逆向接觸發(fā)生還原反應(yīng)，生成高溫海綿鐵和高濃度C0 2，C02由爐頂氣出口排出并進(jìn)入流 化床氣化床作為氣化劑使用，此過(guò)程實(shí)現(xiàn)了 CO2循環(huán)利用，降低碳排放量。
[0048]下面具體說(shuō)明在本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述以垃圾炭為原料制備高濃度CO方法的系統(tǒng)。
[0049] 根據(jù)處理工藝要求，垃圾預(yù)處理裝置由破袋機(jī)構(gòu)、滾篩機(jī)構(gòu)、分選機(jī)構(gòu)和破碎機(jī)構(gòu) 依次連接構(gòu)成，所述機(jī)構(gòu)分別具有進(jìn)料口和出料口；
[0050]旋轉(zhuǎn)床熱解爐由干燥區(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)構(gòu)成，每個(gè) 區(qū)的頂部有熱解油氣出口，每個(gè)區(qū)的輻射管有燃?xì)膺M(jìn)氣口；干燥區(qū)的前端有垃圾原料入口， 所述熱解反應(yīng)三區(qū)的末端有熱解炭出料口；輻射管為旋轉(zhuǎn)床熱解爐的加熱裝置，其通過(guò)燃 燒為旋轉(zhuǎn)床熱解爐供熱。
[0051 ]破碎機(jī)的進(jìn)料口與熱解炭出料口相連，破碎機(jī)的儲(chǔ)炭槽出口與流化床氣化爐的熱 解炭進(jìn)料口相連；
[0052]旋轉(zhuǎn)床熱解爐、節(jié)能脫硝裝置、油氣分離凈化裝置、CO2捕集裝置、流化床氣化爐依 次連接。
[0053]進(jìn)一步地，節(jié)能脫硝裝置包括惰性氣體儲(chǔ)氣罐、惰性氣體管道、熱解油氣管道、脫 酸-蓄熱復(fù)合體，其中熱解油氣進(jìn)氣口與旋轉(zhuǎn)床熱解爐的熱解油氣出口相連。
[0054]油氣分離凈化裝置由油熱解氣管道、濕式除塵塔、初冷器、電捕焦油器、鼓風(fēng)機(jī)、脫 硫塔、脫硝塔依次連接構(gòu)成，油熱解氣管道進(jìn)氣口與節(jié)能脫硝裝置的熱解油氣出口相連;除 塵塔有進(jìn)氣口和出氣口，除塵塔進(jìn)氣口與熱解油氣管道出氣口相連，除塵塔出氣口與脫硫 塔進(jìn)氣口相連，脫硫塔出氣口與脫硝塔進(jìn)氣口相連。
[0055] CO2捕集裝置由吸收塔、富液栗、解吸塔、再沸器、氣液分離器、貧液栗及貧液冷卻 器依次連接構(gòu)成；吸收塔的進(jìn)氣口與節(jié)能脫硝裝置的脫硝塔的出氣口相連，氣液分離器的 出氣口與流化床氣化爐的CO2進(jìn)氣口相連。
[0056]具體地，富液栗的入口與吸收塔底部的吸收塔第二出口相連；富液栗的出口與所 述解吸塔上部的解吸塔第一入口相連;貧液栗的入口與所述解吸塔底部的解吸塔第一出口 相連;再沸器的入口與解吸塔底部的解吸塔第二出口相連，解吸塔第二入口與再沸器出口 相連，解吸塔頂部的解吸塔第三出口連通所述氣液分離器入口，貧液栗出口與貧液冷卻器 的入口相連。
[0057] 流化床氣化爐氣化爐為垃圾炭氣化裝置，具有CO2進(jìn)氣口、熱解炭進(jìn)料口、CO出口 和氣化殘?jiān)隹?，CO出口與儲(chǔ)氣罐進(jìn)氣口相連，熱解炭進(jìn)料口與儲(chǔ)炭槽出口相連。
[0058] 在儲(chǔ)氣罐中，進(jìn)氣口與流化床氣化爐的CO出口相連，儲(chǔ)氣罐的第一出氣口與旋轉(zhuǎn) 床熱解爐的燃?xì)膺M(jìn)氣口相連，儲(chǔ)氣罐的第二出氣口與氣基豎爐相連。
[0059] 氣基豎爐設(shè)有進(jìn)料口、排料口、還原氣入口和爐頂氣出口，爐頂氣出口與流化床氣 化爐的C02進(jìn)氣口相連，氣基豎爐具有還原腔室和位于還原腔室下方的冷卻室，其中，所述 還原腔室具有還原氣進(jìn)口，冷卻腔室的冷卻氣進(jìn)口與儲(chǔ)氣罐的第二出氣口相連。
[0060] 實(shí)施例
[0061] 采用某市生活垃圾為原料，原料成分組成如下面表1所示。
[0062] 表1生活垃圾成分組成(wt%)
[0064] 進(jìn)廠的垃圾經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單分選去除大塊無(wú)機(jī)物和金屬，然后進(jìn)行破碎，破碎得到的垃 圾熱解原料粒徑< 20mm;
[0065] 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(dòng) 經(jīng)過(guò)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)完成熱解反應(yīng)，其中干燥區(qū)溫度 350°C，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)溫度800°C，反應(yīng)時(shí)間2-3h。
[0066] 生活垃圾經(jīng)過(guò)熱解爐熱解后的熱解氣成分和熱值如下面表2所示。熱解氣中0)2含 量為28%，氣體熱值3962Kcal/Nm 3。
[0067] 表2熱解氣組成及熱值
[0069] 經(jīng)過(guò)CO2捕集裝置處理后，CO2回收率可達(dá)90%以上，純度可達(dá)98%以上。高純度CO 2 與垃圾炭在常壓、1200 °C下進(jìn)行氣化反應(yīng)，炭轉(zhuǎn)化率達(dá)97 %以上。氣化氣中CO純度達(dá)98 %以 上，可滿足氣基豎爐直接還原煉鐵工藝要求。捕集CO2后的熱解氣性質(zhì)如下面表3所示。熱解 氣的熱值由3962Kcal/Nm 3升至5152Kcal/Nm3,提高熱解氣的利用途徑。
[0070]表3熱解氣組成及熱值
[0072] 生活垃圾熱解產(chǎn)生大量的熱解氣，是熱解產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的主要產(chǎn)物，但由于其中 含有30 %左右的CO2，熱解氣熱值較低，制約其使用途徑，降低生活垃圾處理技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效 益，使熱解技術(shù)的推廣和應(yīng)用受到了極大的限制。本發(fā)明采用的CO 2捕集技術(shù)分離收集C02， 提高熱解氣的熱值，收集后的CO2可作為氣化劑制備高濃度C0,實(shí)現(xiàn)CO 2資源化利用，降低碳 排放量，提高環(huán)保效益。
[0073] 垃圾炭中存在重金屬等有毒有害物質(zhì)，熱值低，市場(chǎng)銷路差，如果作為固體燃料使 用，燃燒效果較差，且燃燒過(guò)程中會(huì)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 圾炭只能作為熱解殘?jiān)M(jìn)行填埋處理，占用土地資源且造成能源的浪費(fèi)，本發(fā)明采用氣化 技術(shù)將垃圾炭制成高濃度C0,可作為氣基豎爐直接還原煉鐵還原劑，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)產(chǎn) 出的高濃度CO2作為氣化劑返回流化床氣化爐，實(shí)現(xiàn)CO2內(nèi)部循環(huán)利用，使生活垃圾熱解技術(shù) 在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性方面都具有巨大的競(jìng)爭(zhēng)力，極大地促進(jìn)技術(shù)推廣和應(yīng)用。
[0074]最后應(yīng)說(shuō)明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并 非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做 出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引 申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以垃圾炭為原料制備高濃度CO的方法，其包括以下步驟： 預(yù)處理:垃圾依次經(jīng)過(guò)破袋、滾篩、分選和破碎處理，得到垃圾原料； 垃圾熱解:送入旋轉(zhuǎn)床熱解爐的所述垃圾原料經(jīng)過(guò)干燥、熱解和活化反應(yīng)，得到的物質(zhì) 包括熱解炭、熱解油氣； 破碎熱解炭:經(jīng)過(guò)破碎機(jī)破碎的所述熱解炭粒徑< 10mm; 節(jié)能脫酸和分離凈化:所述熱解油氣經(jīng)過(guò)節(jié)能脫酸裝置和油氣分離凈化裝置處理，得 到熱解氣； C02捕集:所述熱解氣經(jīng)過(guò)C02捕集裝置處理，分離出C02氣體； 流化床氣化爐氣化:所述分離出C02和破碎后的所述熱解炭進(jìn)入所述流化床氣化爐進(jìn)行 氣化，產(chǎn)生氣化氣C0。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱解氣進(jìn)入C02捕集裝置的吸收塔，在 吸收塔內(nèi)與醇胺溶液接觸，所述熱解氣中的C0 2被所述醇胺溶液吸收變?yōu)楦灰海龈灰航?jīng) 過(guò)富液栗送入解吸塔，解吸后的混合氣體和貧液經(jīng)冷卻器降溫冷卻，冷卻后的混合氣體進(jìn) 入氣液分離器，分離出C〇2氣體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一部分所述氣化氣C0作為氣基豎爐還原煉 鐵的還原劑，產(chǎn)生的C02氣體送入所述流化床氣化爐；另一部分所述氣化氣C0送入所述旋轉(zhuǎn) 床熱解爐。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱解油氣通過(guò)所述節(jié)能脫酸的處理 后，所述熱解油氣的溫度降至250°(：-350°(：，酸性氣體體積濃度$0.05%;所述油氣分離凈 化裝置中的濕式除塵塔采用70_80°C激冷循環(huán)水噴灑所述熱解油氣，實(shí)現(xiàn)除塵和熱解油、熱 解氣的分離，除塵后的所述熱解氣在初冷器中冷卻，然后送入電捕焦油器中脫焦油，再由鼓 風(fēng)機(jī)將熱解氣送至脫硫塔和脫硝塔，產(chǎn)生純凈的熱解氣;所述初冷器用循環(huán)水和制冷水將 所述熱解油氣冷卻至20-25Γ，所述循環(huán)水和所述制冷水的溫度分別為30-35Γ和15-20°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述垃圾原料的粒徑<20mm，所述垃圾原 料的含水率為20 %-60 % ;在所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐中，所述垃圾原料鋪料厚度為50-250mm;流 化床氣化爐的氣化溫度為900-1100°C。6. -種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至5之一所述方法的系統(tǒng)，其包括： 垃圾預(yù)處理裝置：由破袋機(jī)構(gòu)、滾篩機(jī)構(gòu)、分選機(jī)構(gòu)和破碎機(jī)構(gòu)依次連接構(gòu)成，所述機(jī) 構(gòu)分別具有進(jìn)料口和出料口； 旋轉(zhuǎn)床熱解爐：由干燥區(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)構(gòu)成，每個(gè)所 述區(qū)的頂部有熱解油氣出口，每個(gè)所述區(qū)的輻射管有燃?xì)膺M(jìn)氣口；所述干燥區(qū)的前端有垃 圾原料入口，所述熱解反應(yīng)三區(qū)的末端有熱解炭出料口； 破碎機(jī)的進(jìn)料口與所述熱解炭出料口相連，所述破碎機(jī)的儲(chǔ)炭槽出口與流化床氣化爐 的熱解炭進(jìn)料口相連； 所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐、節(jié)能脫硝裝置、油氣分離凈化裝置、c〇2捕集裝置和所述流化床氣化 爐依次連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)能脫硝裝置的熱解油氣進(jìn)氣口與所 述旋轉(zhuǎn)床熱解爐的熱解油氣出口相連； 所述油氣分離凈化裝置由油熱解氣管道、濕式除塵塔、初冷器、電捕焦油器、鼓風(fēng)機(jī)、脫 硫塔、脫硝塔依次連接構(gòu)成;所述油熱解氣管道與所述節(jié)能脫硝裝置的熱解油氣出口相連。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述C02捕集裝置由吸收塔、富液栗、解吸 塔、再沸器、氣液分離器、貧液栗及貧液冷卻器依次連接構(gòu)成;所述吸收塔的進(jìn)氣口與所述 節(jié)能脫硝裝置的脫硝塔的出氣口相連，所述氣液分離器的出氣口與所述流化床氣化爐的入 氣口相連。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述富液栗的入口與所述吸收塔底部的吸 收塔第二出口相連;所述富液栗的出口與所述解吸塔上部的解吸塔第一入口相連;所述貧 液栗的入口與所述解吸塔底部的解吸塔第一出口相連;所述再沸器的入口與所述解吸塔底 部的解吸塔第二出口相連，所述解吸塔第二入口與所述再沸器出口相連，所述解吸塔頂部 的解吸塔第三出口連通所述氣液分離器入口，所述貧液栗出口與所述貧液冷卻器的入口相 連。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口與所述流化床氣化爐的 氣化氣出口相連，所述儲(chǔ)氣罐的第一出氣口與所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐的燃?xì)膺M(jìn)氣口相連，所述 儲(chǔ)氣罐的第二出氣口與氣基豎爐相連。
【文檔編號(hào)】C10J3/60GK105861072SQ201610406051
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】任浩華, 肖磊, 張安強(qiáng), 賈懿曼, 劉璐, 蔡先明, 吳道洪
【申請(qǐng)人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司