CN102776050B - 一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂以及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供一种适用于减少尾气垃圾衍生燃料焚烧尾气氯化物排放的固氯剂，所述的固氯剂的原料中包括电石渣、粉煤灰、激发剂；所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比为60～80：15～30：3～10。本发明可以实现以废治废；常温常压下将垃圾挤压成垃圾衍生燃料，能耗较低；能显著降低S元素、Cl元素的挥发率，利于垃圾焚烧处理；降低了垃圾的着火性能。利用本发明制成的垃圾衍生燃料成品抗压强度较高，适合于垃圾衍生燃料在焚烧炉、气化炉中的后续利用。

Description

一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂以及制备方法和应用
技术领域
本发明属于为改进燃烧对固体燃料进行的处理领域，特别涉及一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂以及制备方法和应用，所述的固氯剂的原料包括电石渣、粉煤灰、激发剂；该固氯剂可以增加垃圾筛上物垃圾衍生燃料的成型率和抗压强度。
背景技术
随着城市规模的不断扩大，城市人口的日益增长以及人民生活水平的不断提高，城市生活垃圾的产生量在逐渐增加。早在1996年，中国的城市垃圾清运量就已经达到了1亿吨，而且每年以8%~10%的速度增长。垃圾的历年堆存量达到60多亿吨，全国有200多座城市陷入垃圾的包围之中，垃圾堆存侵占的土地面积多达5亿多平方米。
从发达国家垃圾的处置方式变化情况来看，垃圾填埋法所占比例持续下降，垃圾焚烧所占比例逐年上升，由此可知，焚烧法作为一种有效的垃圾减量化和能源化的处置方式，越来越受到重视。但垃圾直接焚烧存在着处理率低、能耗高及酸性气体、二恶英、飞灰等二次污染等问题，导致垃圾焚烧厂建设困难。因此，1980年英国科学家提出了垃圾衍生燃料（Refuse Derived Flue，缩写为RDF）的概念。后来美国、德国等西方发达国家迅速投资进行研发并将成果应用于实践。
垃圾衍生燃料技术即将垃圾制成燃料棒的技术。生活垃圾经破碎、分拣、干燥、添加助剂、挤压成型等处理过程，制成固体形态（圆柱条状）燃料。垃圾衍生燃料（RDF）不仅便于储存和运输，而且可以显著改善燃料性能、控制二次污染，目前已受到世界广泛关注，为垃圾能源化带来了生机。
在垃圾中添加一定量的助燃剂、固硫剂、防腐剂等，制成垃圾衍生燃料，不仅便于储存和运输，而且可以显著改善燃料性能、控制二次污染。由于氯化氢在高温下对炉膛等金属设备具有强烈的腐蚀性，因此，垃圾衍生燃料燃烧过程抑制氯化氢的排放对***可靠运行非常重要。
常用的固氯剂有钙化物，包括CaO、Ca(OH)2等，以CaO居多。公开号为CN1309166的中国发明专利，公开了一种“生物质复合型煤生产新工艺”，其中，用Na2CO3作为固氯剂。但CaO为不可再生资源，而Na2CO3具有弱刺激性和弱腐蚀性，直接接触可引起皮肤和眼灼伤。生产中吸入其粉尘和烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎，还可有鼻粘膜溃疡、萎缩及鼻中隔穿孔。长时间接触该品溶液可发生湿疹、皮炎、鸡眼状溃疡和皮肤松弛，所以迫切需要寻找生产传统固氯剂的替代物。
因此，现阶段在垃圾处理工作中，需要一种增加垃圾筛上物垃圾衍生燃料的成型率和抗压强度、制备工艺简单、价格低廉、对人体无伤害、对环境友好的适用于垃圾衍生燃料的固氯剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂以及制备方法和应用，所述的固氯剂的原料包括电石渣、粉煤灰、激发剂；该固氯剂可以增加垃圾筛上物垃圾衍生燃料的成型率和抗压强度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂，所述的固氯剂的原料包括电石渣、粉煤灰、激发剂，所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比为：
电石渣      60～80
粉煤灰      15～30
激发剂      3～10；
其中，所述的激发剂为高锰酸钾，所述电石渣是电石法PVC生产中的废弃物。
进一步地，所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比为：
电石渣     70
粉煤灰     25
激发剂     5。
本发明的目的是通过以下另一技术方案实现的：
一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂的制备方法，按照重量份数比为分别提取：
电石渣      60～80
粉煤灰      15～30
激发剂       3～10；
将上述配比的电石渣、粉煤灰、激发剂放入搅拌机在常温下进行混合处理至少30分钟，得到粉状固氯剂；
其中，所述的激发剂为高锰酸钾，所述电石渣是电石法PVC生产中的废弃物。
本发明的目的是通过以下另一技术方案实现的：
一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂的使用方法，所述的固氯剂的原料包括电石渣、粉煤灰、激发剂，所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比为：
电石渣      60～80
粉煤灰      15～30
激发剂       3～10。
所述的固氯剂的使用方法包括以下步骤：
A.将垃圾筛上物进行粉碎处理，得到粒径为5mm以下的粉碎物，再将所述的粉碎物进行调节含水量处理，得到含水率为25%~30%的粉碎物；
B.将所述含水率为25%~30%的粉碎物与所述的固氯剂进行搅拌处理，至混合均匀，得到混合物；所述的固氯剂占所述的含水率为25%~30%的粉碎物的重量比为5%~30%；
C.将所述的混合物进行挤压处理，得到固体垃圾衍生燃料。
其中，所述的激发剂为高锰酸钾，所述电石渣是电石法PVC生产中的废弃物。
本发明与已有技术相比具有以下优点和效果：
1、因为本发明的原料采用电石渣、粉煤灰作为固氯剂的主要原料，所以实现了以废治废，降低成本；
2、因为本发明在常温常压下将垃圾挤压成固体垃圾衍生燃料，所以工艺简易、能耗较低；3、因为本发明能显著降低S、Cl元素的挥发率，所以利于垃圾焚烧处理；
4、因为本发明能降低了垃圾的着火性能，所以使得垃圾衍生燃料在焚烧炉内不会在投放口着火而立即焚烧，有利于垃圾衍生燃料进入焚烧炉内充分燃烧；
5、因为本发明垃圾衍生燃料成品抗压强度较高，所以适合于垃圾衍生燃料在焚烧炉、气化炉中的后续利用。
具体实施方式
实施例1：
一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂，所述的固氯剂的原料包括电石渣、粉煤灰、激发剂，所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比为：
电石渣      60～80
粉煤灰      15～30
激发剂       3～10；
其中，所述的激发剂为高锰酸钾；所述电石渣是电石法PVC生产中的废弃物。
进一步地，所述的电石渣为膏体，所述的粉煤灰为粉状，所述的高锰酸钾为粉状。
一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂的制备方法，按照重量份数比为分别提取：
电石渣      60～80
粉煤灰      15～30
激发剂       3～10；
将上述配比的电石渣、粉煤灰、高锰酸钾放入搅拌机在常温下进行混合处理至少30分钟，得到所述的粉状固氯剂；
其中，所述的激发剂为高锰酸钾。
一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂的使用方法，所述的固氯剂的原料包括电石渣、粉煤灰、激发剂，所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比为：
电石渣      60～80
粉煤灰      15～30
激发剂       3～10；
所述的固氯剂的使用方法包括以下步骤：
A.将垃圾筛上物进行粉碎处理，得到粒径为5mm以下的粉碎物，再将所述的粉碎物进行调节含水量处理，得到含水率为25%~30%的粉碎物；
B.将所述含水率为25%~30%的粉碎物与所述的固氯剂进行搅拌处理，至混合均匀，得到混合物；所述的固氯剂占所述的含水率为25%~30%的粉碎物的重量比为5%~30%；
C.将所述的混合物进行挤压处理，得到固体垃圾衍生燃料，所述的挤压处理采用平模成型机。
其中，所述的激发剂为高锰酸钾。
固体垃圾衍生燃料即可用于后续焚烧处理。
实施例中所述电石渣是电石法PVC生产中数量最大的废弃物。每生产1tPVC将产生含固量质量分数50%的电石渣3～5t。电石渣给生产和生活环境带来极大的危害，其治理是目前PVC生产行业的难题之一。电石渣的主要成分是Ca(OH)2，还含有CaS、Ca3P2、H3P、Al2O3、Mg(OH)2、SiO2等杂质。
实施例2
本实施例是在实施例1基础上的优选方案，所用原料的品质与实施例1相同，其中，所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比为：
电石渣     70
粉煤灰     25
激发剂     5；
其中，所述的激发剂为高锰酸钾，所述电石渣是电石法PVC生产中的废弃物，所述的高锰酸钾为粉状。
本实施例的制备方法和使用方法参见实施例1，并使用本实施例所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比。
实施例3：
本实施例是在实施例1基础上的优选方案，所用原料的品质与实施例1相同，该固氯剂包括的原料的重量份数比为： 
电石渣     60
粉煤灰     15
激发剂     3；
所述的激发剂为高锰酸钾，所述电石渣是电石法PVC生产中的废弃物，所述的高锰酸钾为粉状。
本实施例的制备方法和使用方法参见实施例1，并使用本实施例所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比。
实施例4：
本实施例是在实施例1基础上的优选方案，所用原料的品质与实施例1相同，该固氯剂包括的原料的重量份数比为： 
电石渣     80
粉煤灰     30
激发剂     8；
所述的激发剂为高锰酸钾，所述电石渣是电石法PVC生产中的废弃物，所述的高锰酸钾为粉状。
本实施例的制备方法和使用方法参见实施例1，并使用本实施例所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比。
上述实施例的固氯剂针对于垃圾衍生燃料焚烧利用，利用固体废弃物研制出适用于减少尾气垃圾衍生燃料焚烧尾气氯化物排放以及制作工艺简单、安全的固氯剂，并提高垃圾衍生燃料的制备性能，从而为垃圾衍生燃料工业化生产提供理论基础。
上述实施例的固氯剂制备的垃圾衍生燃料的成型率和落下强度均高于传统制备的垃圾衍生燃料，其中：以添加10%~30%固氯剂最高，垃圾衍生燃料成型率和落下强度分别为85%~90%和75%~80%；添加5%固氯剂，垃圾衍生燃料成型率和落下强度分别达到80%以上和69%以上。
上述实施例的固氯剂制备的垃圾衍生燃料，可使原生垃圾含水率从破碎后的30%以上降为所述的垃圾衍生燃料成品的18%以下，所述的垃圾衍生燃料热值从2600kcal/kg提高到3400kcal/kg，所述的垃圾衍生燃料的着火性能从3.07降为2.2左右。
应用中，添加一定比例本实施例的固氯剂制备成的垃圾衍生燃料后，N元素100%挥发，但S、Cl元素的挥发率大幅度降低，其中：添加30%固氯剂的垃圾衍生燃料焚烧后，S元素挥发率小于40%、Cl挥发率小于15%；添加20% 固氯剂制备成的垃圾衍生燃料，S元素挥发率小于45%、Cl元素挥发率小于18%；添加10%固氯剂的垃圾衍生燃料焚烧后，S元素挥发率小于50%、Cl挥发率小于20%；添加5% 固氯剂制备成的垃圾衍生燃料，S元素挥发率小于55%、Cl元素挥发率小于25%。
上述实施例的固氯剂成分属于废物再次利用，所以从制作工艺到焚烧结束，全过程中均对环境保持良好的状态。
实施例中的重量单位为千克，也可以为吨；实施例中所述的各个原料均为工业级。实施例中所述的各原料和设备均为市场上出售的常规产品。
在实施例中，所述的各原料可以在给出的配比范围内灵活组合，在此不一一枚举。
通过以上实施例，所述的固氯剂的检测结果如下。
检测结果1：
北京市某填埋场的陈腐垃圾筛上物，测定含水率为25%，经两级破碎后，添加30%的本实施例的固氯剂，将垃圾与该固氯剂在混合机内充分混合，经过平模成型机挤压后，垃圾衍生燃料成型率和落下强度分别达到88.9%和79.7%，焚烧后，经烟气监测，S、Cl元素的挥发率分别降为38.5%和14.1%。
检测结果2：
北京市某填埋场的陈腐垃圾筛上物，测定初始含水率为25%，经两级破碎后，添加25%的本实施例的固氯剂，将垃圾与该固氯剂在混合机内充分混合，经过平模成型机挤压后，垃圾衍生燃料成型率和落下强度分别达到87.8%和78.3%，焚烧后，经烟气监测，S、Cl元素的挥发率分别降为44.3%和15.9%。
检测结果3：
北京市某密闭式垃圾清洁站的垃圾，测定含水率为60%，经两级破碎后，将粉碎物烘干或者晾晒处理使含水率降至25%~30%（晾晒48小时），然后添加20%的本实施例的固氯剂，经过平模成型机挤压后，垃圾衍生燃料成型率和落下强度分别达到86.7%和77.1%，焚烧后，经烟气监测，S、Cl元素的挥发率分别降为43.3%和16.7%。
检测结果4：
北京市某密闭式垃圾清洁站的垃圾，测定含水率为60%，经两级破碎后，将粉碎物烘干或者晾晒处理使含水率降至25%~30%（晾晒48小时），然后添加15%的本实施例的固氯剂，经过平模成型机挤压后，垃圾衍生燃料成型率和落下强度分别达到85.8%和75.8%，焚烧后，经烟气监测，S、Cl元素的挥发率分别降为47.9%和17.4%。
检测结果5：
北京市某垃圾堆肥厂的堆肥筛上物，测定含水率为32%，经两级破碎后，将粉碎物烘干或者晾晒处理使含水率降至25%~30%（晾晒12小时），然后添加10%的本实施例的固氯剂，经过平模成型机挤压后，垃圾衍生燃料成型率和落下强度分别达到83.6%和74.1%，焚烧后，经烟气监测，S、Cl元素的挥发率分别降为48.2%和18.1%。
检测结果6：
北京市某垃圾堆肥厂的堆肥筛上物，测定含水率为32%，经两级破碎后，将粉碎物烘干或者晾晒处理使含水率降至25%~30%（晾晒12小时），然后添加5%的本实施例的固氯剂，经过平模成型机挤压后，垃圾衍生燃料成型率和落下强度分别达到80.2%和72.6%，焚烧后，经烟气监测，S、Cl元素的挥发率分别降为54.9%和22.1%。 

Claims (3)

1.一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂的制备方法，其特征在于：所述的固氯剂的原料包括电石渣、粉煤灰、激发剂，所述的电石渣、粉煤灰、激发剂按照重量份数比为分别提取：
电石渣      60～80
粉煤灰      15～30
激发剂       3～10；
将上述配比的电石渣、粉煤灰、激发剂放入搅拌机在常温下进行混合处理至少30分钟，得到粉状固氯剂；
其中，所述激发剂为高锰酸钾，所述电石渣是电石法PVC生产中的废弃物。
2.根据权利要求1所述的适用于垃圾衍生燃料的固氯剂的制备方法，其特征在于：所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比为：
电石渣     70
粉煤灰     25
激发剂     5。
3.一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂的使用方法，其特征在于：所述的固氯剂的原料包括电石渣、粉煤灰、激发剂，所述的电石渣、粉煤灰、激发剂的重量份数比为：
电石渣      60～80
粉煤灰      15～30
激发剂       3～10；
所述的固氯剂的使用方法包括以下步骤：
A.将垃圾筛上物进行粉碎处理，得到粒径为5mm以下的粉碎物，再将所述的粉碎物进行调节含水量处理，得到含水率为25%～30%的粉碎物；
B.将所述含水率为25%～30%的粉碎物与所述的固氯剂进行搅拌处理，至混合均匀，得到混合物；所述的固氯剂占所述的含水率为25%～30%的粉碎物的重量比为5%～30%；
C.将所述的混合物进行挤压处理，得到固体垃圾衍生燃料；
其中，所述的激发剂为高锰酸钾，所述电石渣是电石法PVC生产中的废弃物。
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