一种新型垃圾热解焚烧发电方法 技术领域 本发明涉及城市固体废弃物处理技术领域， 尤其是一种减少二次污染的圾热解焚 烧发电方法。
背景技术 环境与能源是决定人类生存和发展的两大主要因素。自工业革命以来， 世界工业 化程度日益提高， 随着生产规模的增加， 能源消耗量直线上升， 造成全球性的能源紧张， 同 时大规模的生产产生了大量的废弃物， 以城市的情况最为严重。 并且， 世界各国的城市化建 设迅猛发展， 2008 年， 城市人口数首次超过农村人口数， 达到近 34 亿。 城市人口密度进一步 加大， 导致城市固体生活垃圾 ( 以下简称 ： 城市垃圾 ) 问题日趋严重。
据统计， 全世界每年城市垃圾量 6.5 亿 t 左右， 我国 668 座城市年人均产生城市垃 圾 440 公斤， 目前我国城镇城市垃圾年产生量超过 1.7 亿 t， 并且以每年 8％ -10％的速度增 长， 占世界城市垃圾总产生量的 26.5％。以北京市为例， 每天产生垃圾 16000 吨， 平均每人 每天产生垃圾 1 公斤。现在北京市的垃圾占用土地已有 2 万多亩， 按现在速度发展每年还 将占用 500 亩。
中国现在是世界制造业中心， 全国现有的工厂都位于城市或城市附近， 估计用不 了 10 年时间， 一半的人口将居住城市， 随着经济的告诉增长， 制造业不断发展， 人们的消费 水平不断提高， 工业垃圾和城市垃圾等固体废弃物都在不断增加。目前我国对于废弃物的 利用效率还较低， 造成 “可再生资源” 的流失每年达到 300 ～ 400 亿， 其中就包括了城市垃圾 的未资源化处理所造成的损失高达 200 亿元。城市垃圾是城市人生活过程排出的废弃物， 它包括厨余、 废纸、 废塑料、 废金属、 废木料及沙石等， 而这些物质都可作为资源加以利用， 因此， “垃圾是放错了位置的资源” ， 如何实现垃圾的无害化、 减量化以及资源化循环利用， 不仅仅是环境保护的重要组成部分， 也是资源能源化利用的重要手段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市固体废弃物处理的新工艺、 新方法， 为城市垃圾 处理提供一种新的处理方法。
为实现以上目的， 本发明采取了以下的技术方案 ： 一种新型垃圾热解焚烧发电方 法， 包括如下步骤 ：
(1) 城市生活垃圾预处理 ： 将城市生活垃圾储存在垃圾坑中， 经破碎、 筛分、 压榨 后， 输入到回转窑中烘干脱水， 将水分含量控制在 25％以内 ；
(2) 垃圾气化 ： 经预处理后的城市生活垃圾通过给料机送入气化炉内， 利用空气 作为气化介质， 在缺氧氛围中， 垃圾在气化炉内不完全燃烧， 发生气化反应， 生成可燃气体，
(3) 气化气净化 ： 可燃气体经过由文丘里和至少两级水洗塔组成的净化系统净 化， 除去燃气中的灰、 焦油后存入气柜 ；
(4) 气化气燃烧发电 ： 经过步骤 (3) 净化的低热值气经储气罐储存， 实现向内燃机定向供气发电 ；
(5) 污水处理及节能 ： 经过上述步骤 (1) 和步骤 (2) 后的垃圾渗滤液经格栅截留 水中较大杂质和漂浮物后自流进入污水调节池， 污水调节池出水经泵提升至混凝沉淀气浮 一体池， 经混凝沉淀气浮处理后的出水进入厌氧水解酸化池， 水解酸化池出水用泵提升至 厌氧处理阶段 ； 利用泵抽出垃圾坑内产生的气体， 直接输送到气化炉内， 在第一级水洗塔的 水洗过程中产生大量的热蒸汽经过换热器把热量供给回转窑烘干垃圾， 同时内燃机内燃烧 后的尾气也通入回转窑烘干垃圾。
现有的垃圾焚烧技术是固态燃烧， 其中必然存在燃烧死角导致的燃烧不充分问 题， 以及由于进风量与进料量不能时时匹配而导致的燃烧不充分问题， 为了解决这些问题， 提高燃烧效率， 本发明设计的高效固 - 气转换 ( 垃圾气化的步骤 )， 再气相燃烧 ( 气化气燃 烧发电的步骤 ) 的方法， 贯穿于发电方法的整个处理过程， 有效的解决了固相燃烧中燃烧 死角等问题导致的燃烧不充分的问题， 达到了提高燃烧效率的目的。
为了使垃圾在进入气化炉前能够充分的脱水、 混合， 达到改善气化炉运行状况， 提 高入炉垃圾的热值， 首先将垃圾储存在垃圾坑中， 延长垃圾在坑内的停放时间 (7-10 天 )， 同时， 在垃圾进入气化炉前通过回转窑进行进一步的烘干 ； 经过步骤 1 后将城市生活垃圾 的水分含量控制在 25％内， 再将经过预处理的城市生活垃圾输送到气化炉中， 本发明开发 的气化过程利用空气作为气化介质， 具有分区控制运行温度的特点， 燃气组份为 N2、 O2、 CO、 H2、 CH4 和 CnHm 等， 热值在 4600-6300kJ/Nm3， 气化炉出口焦油含量在 200-1000mg/Nm3 之间。
在步骤 2 中， 垃圾经过破碎、 筛分、 压榨脱水后由皮带输送， 经匀速给料机送入气 化炉内， 部分垃圾与氧气燃烧， 提供热分解所需的热量， 大部分垃圾在缺氧条件下发生热分 解反应， 析出挥发份和焦碳， 挥发份在高温反应区内停留发生二次反应， 选用文丘里除尘和 水洗除焦法来净化燃气， 本系统采用两次水洗净化， 采用大量水喷淋， 使气体快速降温， 减 少气体在生成二恶英温度段的停留时间， 并带走焦油， 最后的燃气达到内燃机的要求。
污水处理包括垃圾渗沥液、 生产废水等。渗沥液等排至污水调节池进行收集后进 入污水处理设施进行处理， 相关流程如下 ：
垃圾渗滤液经格栅截留水中较大杂质和漂浮物后自流进入调节池 ； 调节池出水经 泵提升至混凝沉淀气浮一体池， 在一体池中 PH 值调节、 去除有害微生物等处理 ； 经混凝沉 淀气浮处理后的出水进入厌氧水解酸化池， 降低污水中的悬浮固体浓度， 并有效的消除毒 物对微生物的抑制作用 ； 水解酸化池出水用泵提升至厌氧处理阶段， 一方面提高废水的可 生化性， 另一方面降低废水中的 COD 等。
节能方面一方面为了保持垃圾坑内负压， 利用泵抽出垃圾坑内产生的气体， 直接 通入气化炉， 其次在第一次水洗过程中产生大量的热蒸汽经过换热器把热量供给回转窑烘 干垃圾， 同时内燃机内燃烧后的尾气也通入回转窑烘干垃圾。
本 发 明 与 现 有 技 术 相 比， 具有如下优点 ： (1) 只 产 生 清 洁 可 燃 的 混 合 气 体 (Syngas) 和无害灰渣。这两种产物都具有利用价值 ； (2) 混合气体是含有一氧化碳、 氮气、 烷类和氢气的混合物， 可用于发电， 与其他废弃物处理技术相比， 具有更高的发电效率 ； (3) 产生的灰渣可用于铺路或建筑行业 ； (4) 二氧化碳是人类最大的 “温室效应” 排放气体， 它 与现代气候的变化有直接的联系。 本技术生产地洁净混合气体在燃烧中生成的二氧化碳大 量消减 ( 与垃圾直接焚烧相比 )， 把对环境 ( 大气、 水、 土壤 ) 的影响降低到最小 ； (5) 无二恶茵等有害气体排放， 无废水、 粉尘等有害物质排放 ； (6) 处理城市垃圾时， 不需要对垃圾 进行分类 ； (7) 不需要垃圾以外的燃料 ； (8) 与直接型燃烧垃圾发电比不需要花费昂贵的废 气 ( 主要是二恶茵 ) 处理系统、 污水处理系统、 锅炉供水系统、 发电配套系统等， 因此设备投 入低。 附图说明
图 1 是本发明城市垃圾处理过程流体图 ( 一 ) ；
图 2 是本发明城市垃圾处理过程流体图 ( 二 ) ；
图 3 是本发明污水处理流程示意图 ；
附图标记说明 ： 1- 给料机， 2- 气化炉， 3- 文丘里， 4- 第一级水洗塔， 5- 第二级水洗 塔， 6- 气柜。 具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例 ：
请参阅图 1 和图 2 所示， 一种新型垃圾热解焚烧发电方法， 包括如下步骤 ：
(1) 城市生活垃圾预处理 ： 将城市生活垃圾储存在垃圾坑中， 经破碎、 筛分、 压榨 后， 输入到回转窑中烘干脱水， 将水分含量控制在 25％以内 ；
(2) 垃圾气化 ： 经预处理后的城市生活垃圾通过给料机 1 送入气化炉 2 内， 利用空 气作为气化介质， 在缺氧氛围中， 垃圾在气化炉 2 内不完全燃烧， 发生气化反应， 生成可燃 气体，
(3) 气化气净化 ： 可燃气体经过由文丘 3 里和第一级水洗塔 4 和第二级水洗塔 5 两 级水洗塔组成的净化系统净化， 除去燃气中的灰、 焦油后存入气柜 6 ；
(4) 气化气燃烧发电 ： 经过步骤 (3) 净化的低热值气经储气罐储存， 实现向内燃机 定向供气发电 ；
(5) 污水处理及节能 ： 请参阅图 3 所示， 经过上述步骤 (1) 和步骤 (2) 后的垃圾渗 滤液经格栅截留水中较大杂质和漂浮物后自流进入污水调节池， 污水调节池出水经泵提升 至混凝沉淀气浮一体池， 经混凝沉淀气浮处理后的出水进入厌氧水解酸化池， 水解酸化池 出水用泵提升至厌氧处理阶段 ； 利用泵抽出垃圾坑内产生的气体， 直接输送到气化炉内， 在 第一级水洗塔的水洗过程中产生大量的热蒸汽经过换热器把热量供给回转窑烘干垃圾， 同 时内燃机内燃烧后的尾气也通入回转窑烘干垃圾。
在气化过程中， 垃圾转化成一种可燃的混合气体和无害的惰性灰渣 ( 只占原废弃 物重量的 15％， 减重量主要取决于垃圾中无机物含量 ) 气化炉内的反应过程大致可分为四 个区域， 其反应过程如下表所示 ：
气化炉内垃圾热解气化过程
5101850351 A CN 101850352说反应过程明书4/4 页区域名称 物料干燥区反应温度 (℃ ) 50-120物料→水分 + 干物料 干物料→焦炭 + 焦油 + 气体热分解反应区 (H2、 CO、 CO2、 CH4、 C2H4、 C2H6、 CmHn) 焦炭 +O2 → aCO2+bCO+cH2O 2CO+O2 → 2CO2 氧化反应区 焦油→气体 (H2、 CH4、 C2H4、 C2H6、 CmHn、 CO、 CO2) 焦炭 +H2O → CO+H2 焦炭 +CO2 → 2CO 还原反应区 焦油→气体 (H2、 CH4、 C2H4、 C2H6、 CmHn、 CO、 CO2)450-1200600-1300600-1300在垃圾发电系统中， 焦油含量应控制在 0.02-0.5g/Nm3 的范围内， 现阶段气化技 术不可能将焦油控制在这个范围。 要想内燃机能正常工作， 就必须对燃气进行净化， 目前除 焦方法主要是水洗， 如果焦油含量较高， 仅采用水洗不能满足内燃机要求的， 采用高温或加 催化剂裂解法除焦。采用高温或加催化剂裂解法除焦的技术还不够成熟， 不但使系统复杂 化， 而且会使系统成本提高。 从现有技术的成熟性、 系统复杂性、 投资成本， 以及下吸式气化 炉对垃圾热解气化焦油含量低的特点上考虑， 选用文丘里除尘和水洗除焦法来净化燃气。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明， 该实施例并非用以限制本发 明的专利范围， 凡未脱离本发明所为的等效实施或变更， 均应包含于本案的专利范围中。