CN100363475C - 城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市生活垃圾焚烧炉颗粒燃料的生产方法，它包括分选、破碎，沥水蒸发，二次粉碎，造粒，烘干几个步骤，通过本发明所提供的方法制备好颗粒燃料后，再进行焚烧，是改变现有焚烧炉工作状况的最佳途径，同时减小了垃圾焚烧处理对原料、热值及水份的要求，提高了焚烧法处理垃圾的适用范围，减小能耗及成本，提高处理能力和热能输出，并极大降低尾气所造成之二次污染，是一项重要技术突破，此外，利用该技术可将现已停产的焚烧炉重新启动使用，极大地节约了投资。

Description

城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的制备方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及一种城市生活垃圾焚烧炉颗粒燃料的生产方法。

背景技术

城市垃圾中含有许多容易发酵的有机物质，不经过处理，放置则会产生臭味和污染性渗滤液，影响环境。传统的垃圾处理方式中，如卫生填埋法，其占地面积很大，处理费用较高，不仅浪费大量土地资源，而且还带来了环境污染，适用价值越来越低，该方法已逐渐被淘汰；又如堆肥法，其有机物的利用不完全，加之肥料成份复杂，减量化较小等因素，也正逐步被淘汰。

城市垃圾处理的无害化、减量化和能源化是当今垃圾处理发展的重要方向，主要是以焚烧垃圾的方法为主，垃圾的焚烧因其具有的许多独特优点将逐步成为城市生活垃圾无害化处理的主流，主要表现在：一、垃圾经焚烧处理后，垃圾中的病原体彻底消灭，燃烧过程中产生的有害气体和烟尘经处理后达到排放要求，无害化程度较高；二、垃圾经焚烧后可减重80％，减容90％以上，减量效果好，热解后体积大大减小，可节约大量土地。三、产生的尾气、热能可充分回收和利用，使垃圾处理能够获得经济效益，实现垃圾处理的可持续发展。

我国城市垃圾焚烧技术的研究起步于20世纪80年代中期，“八五”期间被列为国家科技攻关技术。现在正处于发展和研究阶段，技术成熟程度较低，设备普遍运行效果差，总计运行工厂数，在各种垃圾处理方式中不足10％。工厂运行各项指标长期达不到设计要求；主要运行指标如下：平均垃圾电能热回收率在5％～8％，最高为10％，垃圾的减容率为60％～80％，炉渣中有机物含量≥3％，炉渣热灼减率≥5％，受垃圾水份和发热值限制，长期添加大量的助燃物质煤或重油，添加量高达15％～30％，大幅提高处理成本。尾气中粉尘浓度较高，长期不达标排放。

基于此：我国垃圾焚烧炉处理运行费用，约为60～90元/t鲜垃圾，整个焚烧厂长期亏损运行，同时尾气及炉渣的二次污染问题至今尚未完全解决，为政府背上沉重包袱，阻碍了整个技术和推广及应用。

现有的焚烧垃圾的方法主要是，将垃圾投入焚烧炉内进行堆烧，在生炉发火时和焚烧过程中随时添加煤、重油等助燃物质，使垃圾的燃烧更加充分，垃圾燃烧后所产生的热量被用于蒸气锅炉进行热交换，从而达到能源利用的目的，所产生的尾气处理后排放，在垃圾焚烧前，有的还进行了垃圾的分选和破碎。但是，这种垃圾焚烧的方法存在如下缺点：

一、由于国内垃圾含水率高，发热值低，需添加大量助燃物质和热能补充物质；

二、受垃圾粒度及各组分燃烧特性影响，焚烧过程停留时间不易控制，不完全燃烧情况突出，既加大排渣量，又影响尾气排放质量，热能利用率低；

三、受垃圾不稳定成份影响，炉内温度分布不均匀，焚烧质量差；

四、垃圾经简单处理，甚至于不处理，直接进焚烧炉，炉内孔隙率低，炉膛填充系数大，故与空气混合程度低，不利于燃烧；

五、原生垃圾受热后因其着火点差距大，容易出现局部塌陷，影响氧气供应，造成尾气排放质量差。

因此要提高焚烧炉的运行质量，加大热能利用率，减少尾气治理成本，首先应在垃圾进炉前进行更有效的预处理，为焚烧创造有利条件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种含水量低、发热值高、所含热值基本一致、燃烧效果好的城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的制备方法，在焚烧炉中使用该颗粒燃料可以提高焚烧炉的运行质量，加大热能利用率，提高尾气排放质量。

本发明的目的是这样实现的：

一种城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)分选、破碎：对城市垃圾进行分选，分选出可燃垃圾，再将这些可燃垃圾破碎成粒径≤100mm的垃圾块料；

(2)沥水蒸发：将上述垃圾块料在压力为2900-3300Pa的沥离仓内进行混合和沥水，蒸发垃圾块料中的水份，至垃圾块料含水量≤40％；

(3)二次粉碎：将含水量≤40％的垃圾块料进行二次粉碎，形成粒径≤50mm的垃圾块料；

(4)造粒：向粒径≤50mm的垃圾块料中添加垃圾块料重量3-8％的助剂，混合均匀后再进行挤压造粒，形成垃圾颗粒料；

(5)烘干：将上述垃圾颗粒料在100-200℃之间烘干，至含水量≤20％，即得城市垃圾焚烧炉颗粒燃料。

其中，在分选、破碎步骤中，混合垃圾的破袋率≥95％，所谓破袋率是指针对中国垃圾特性而言的概念，中国城市生活垃圾以未分类混合袋装为主，如果对包装袋不能有效解破，将无法进行有效分拣，将对后续加工造成极大影响。对此提出破袋率概念，用其代表加工过程中对垃圾包装袋的破解百分比。

在沥水蒸发步骤中的2900-3300Pa压力是靠充入空气形成的，在此过程中冲入空气的作用在于：一、通过空气循环带走大部分水份；二、利用空气中氧气的作用保证沥离过程中垃圾不产生甲烷等有害气体，从而降低有害气体含量；三、冲入空气可以减少恶臭气体的产生或减轻其浓度。

在造粒步骤中所添加的助剂是氧化钙或碳酸钙、熟石灰其中的任意一种，其作用在于：一、有效提高颗粒燃料强度；二、颗粒燃料在保存过程中不再产生二次发酵；三、在颗粒燃料燃烧过程中起脱氯剂作用。

在造粒步骤中，形成的垃圾颗粒料的粒径为20-30mm、长度为40-100mm；最好是粒径为20mm、长度为60-80mm；

在造粒步骤中，形成的垃圾颗粒料的含水量≤36％；

在烘干步骤中所采用的温度最好为150℃。

按照本方法制得的焚烧炉颗粒燃料性能如下表：

项目	发热值	成品水份	颗粒形状	颗粒强度	颗粒堆比重
						性能参数	Q<sup>y</sup><sub>dw</sub>1600～4000Kcal/kg	≤20％	(柱状)φ20×40～100mm	6～8N	r＝600kg/m

本城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的使用方法非常简单，即将该颗粒燃料投入焚烧炉内，在生炉发火时添加一定量的煤、重油等助燃物质，使垃圾的启燃更加容易，该颗粒燃料燃烧后利用自身的可燃性和产生的热量在焚烧炉内实现了垃圾烧垃圾的局面，无须再次添加助燃物质，所产生的热量被用于蒸气锅炉进行热交换，热量被充分利用，尾气处理后排放；当然，为优化操作环境，还可以在中间过程中配置污水处理、除嗅、充氧等操作，这些技术属于公知技术。

采用本发明制得的颗粒燃料具有相比于现有技术有如下优点：

一、有效提高了垃圾的发热值。经物料恒算，低位发热值800Kcal/kg的垃圾，经上述过程加工后热值可达1500-1600Kcal/kg；在此条件下极大提高了焚烧法处理垃圾的运用范围，在原来垃圾热值达不到焚烧炉操作条件的城市，现在可以采用此方法进行垃圾焚烧处理；

二、水份含量降低，着火点降低。由于本颗粒燃料的水份含量只有20％，极易点燃，除生炉发火除外，可以不加任何助燃物质，即可实现垃圾的焚烧作业，充分节约了能源；

三、热值稳定。经上述加工后的颗粒燃料，其内在热值基本一致，热值相差较小，几乎在同等条件均可燃烧或烧尽，从而提高了焚烧炉运行稳定性；

四、燃烧更加充分。上述颗粒燃料堆入焚烧炉后，由于颗粒之间的孔隙率较高，使其与空气接触程度大大提高，在有氧的环境下，颗粒燃料燃烧更加充分；

五、焚烧后颗粒燃料减量明显。经上述过程加工的颗粒燃料在焚烧炉内燃烧后，垃圾减量60％，从而有效提高焚烧炉处理能力近1倍左右；

六、热能利用率提高、尾气排放质量提高。由于燃烧条件的改善，焚烧炉输出的有效热能的利用率可提高40％左右，扣除原料加工成本，总***能量回收利用率可提高近20％，尾气粉尘排放减少近80％，排放质量有效提高。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不只限于这些例子：

实施例1：

一种城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)分选、破碎：对城市垃圾进行分选，除掉玻璃、卵石、金属、骨头等硬性物质，分选出可燃垃圾，再将这些可燃垃圾破碎成粒径≤100mm的垃圾块料，并同时保证可燃垃圾的破袋率≥95％；

(2)沥水蒸发：将上述垃圾块料在充氧压力为2900Pa的沥离仓内进行混合和沥水，蒸发垃圾块料中的水份，至垃圾块料含水量≤40％；

(3)二次粉碎：将含水量≤40％的垃圾块料进行二次粉碎，形成粒径≤50mm的垃圾块料；

(4)造粒：向粒径≤50mm的垃圾块料中添加垃圾块料重量3％的氧化钙，混合均匀后再进行挤压造粒，形成粒径为20mm、长度为40～100mm的垃圾颗粒料；

(5)烘干：将上述垃圾颗粒料在100℃的温度下烘干，至含水量≤20％为止，即得城市垃圾焚烧炉颗粒燃料。

实施例2：

一种城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)分选、破碎：对城市垃圾进行分选，除掉玻璃、卵石、金属、骨头等硬性物质，分选出可燃垃圾，再将这些可燃垃圾破碎成粒径≤100mm的垃圾块料，并同时保证可燃垃圾的破袋率≥95％；

(2)沥水蒸发：将上述垃圾块料在充氧压力为3300Pa的沥离仓内进行混合和沥水，蒸发垃圾块料中的水份，至垃圾块料含水量≤40％；

(3)二次粉碎：将含水量≤40％的垃圾块料进行二次粉碎，形成粒径≤50mm的垃圾块料；

(4)造粒：向粒径≤50mm的垃圾块料中添加垃圾块料重量8％的碳酸钙，混合均匀后再进行挤压造粒，形成粒径为30mm、长度为60～80mm的垃圾颗粒料；

(5)烘干：将上述垃圾颗粒料在150℃的温度下烘干，至含水量≤20％为止，即得城市垃圾焚烧炉颗粒燃料。

实施例3：

一种城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)分选、破碎：对城市垃圾进行分选，除掉玻璃、卵石、金属、骨头等硬性物质，分选出可燃垃圾，再将这些可燃垃圾破碎成粒径≤100mm的垃圾块料，并同时保证可燃垃圾的破袋率≥95％；

(2)沥水蒸发：将上述垃圾块料在充氧压力为3300Pa的沥离仓内进行混合和沥水，蒸发垃圾块料中的水份，至垃圾块料含水量≤40％；

(3)二次粉碎：将含水量≤40％的垃圾块料进行二次粉碎，形成粒径≤50mm的垃圾块料；

(4)造粒：向粒径≤50mm的垃圾块料中添加垃圾块料重量5％的熟石灰，混合均匀后再进行挤压造粒，形成粒径为25mm、长度为60～80mm的垃圾颗粒料；

(5)烘干：将上述垃圾颗粒料在200℃的温度下烘干，至含水量≤20％为止，即得城市垃圾焚烧炉颗粒燃料。

采用本发明所制备的城市垃圾焚烧炉颗粒燃料与城市垃圾在焚烧炉中燃烧相比各项参数如下表：这些参数按2002年8月光明日报出版社出版的《城市垃圾管理与处理处置技术标准规范应用实务全书》，p804-805第五节，主要技术参数和经济参数的内容确定的：

序号	项目	垃圾直接焚烧	垃圾颗粒焚烧
				1	对原生垃圾要求	Q<sup>y</sup><sub>dw</sub>≥1000Kcal/kg	Q<sup>y</sup><sub>dw</sub>≥600Kcal/kg
2	堆比重	r＝250～350kg/m<sup>3</sup>	r≥600kg/m<sup>3</sup>
				3	燃烧温度	724～1050℃	1050℃～1300℃
4	垃圾在焚烧炉停留时间	1.5h～2.5h	1h～1.5h
				5	垃圾料层厚度	500～1000mm	500～1500mm
6	燃烧尾热负荷	8×10<sup>4</sup>～15×10<sup>4</sup>Kcal/m<sup>3</sup>h	1.5×10<sup>4</sup>～25×10<sup>4</sup>Kcal/m<sup>3</sup>h
				7	焚烧炉负荷范围	90％～100％	100％～140％
8	高热值物料添加	15％～30％	\
				9	焚烧炉渣热灼减率	5％～10％	1％以下
10	焚烧炉渣有机质含量	0.1％～3％	\

11	出口烟气粉尘浓度	80～120mmg/m<sup>3</sup>	30～40mmg/m<sup>3</sup>
				12	林格曼黑度	I级	\
13	炉膛空气过剩系数	1.5～2	2-4
				14	平均垃圾电能热回收率	5-8％	20-30％
15	平均处理成本	60～90元/吨	32.6元/吨

总之，通过本发明所提供的方法制备好颗粒燃料后，再进行焚烧，是改变现有焚烧炉工作状况的最佳途径，同时减小了垃圾焚烧处理对原料、热值及水份的要求，提高了焚烧法处理垃圾的适用范围，减小能耗及成本，提高处理能力和热能输出，并极大降低尾气所造成之二次污染，是一项重要技术突破，此外，利用该技术可将现已停产的焚烧炉重新启动使用，极大地节约了投资。

Claims (1)

1.一种城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)分选、破碎：对城市垃圾进行分选，分选出可燃垃圾，再将这些可燃垃圾破碎成粒径≤100mm的垃圾块料，并保证垃圾的破袋率≥95％；

(2)沥水蒸发：将上述垃圾块料在压力为2900-3300Pa的沥离仓内充氧进行混合和沥水，蒸发垃圾块料中的水份，至垃圾块料含水量≤40％；

(3)二次粉碎：将含水量≤40％的垃圾块料进行二次粉碎，形成粒径≤50mm的垃圾块料；

(4)造粒：向粒径≤50mm的垃圾块料中添加垃圾块料重量3-8％的助剂，混合均匀后再进行挤压造粒，形成垃圾颗粒料；

(5)烘干：将上述垃圾颗粒料在100-200℃之间烘干，至含水量≤20％，即得城市垃圾焚烧炉颗粒燃料。