[发明专利]利用垃圾制燃气加热直接还原铁中还原气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市生活垃圾的处理方法，特别是一种利用城市生活垃圾焚烧或熔融焚烧产生的燃气加热还原气，以回收利用热量的处理方法。本发明加热的还原气主要用于生产直接还原铁。

背景技术

目前比较先进的城市生活垃圾焚烧处理方法是将垃圾直接燃烧，利用尾气余热来加热余热锅炉，产生水蒸气用于驱动汽轮机，汽轮机驱动发电机发电；包括将垃圾直接气化熔融焚烧，燃烧后的高温尾气用于加热余热锅炉使之产生水蒸气，水蒸气用于驱动汽轮机和发电机发电或直接提供热水和水蒸气供热。

其使用的城市生活垃圾蓄热式焚烧炉将垃圾热解后产生气体，送往二燃室燃烧，并将热量蓄积在二燃室的耐火砖、格子砖中，通入空气吸收耐火砖、格子砖中的热量，加热到500～1200℃，用于助燃垃圾，或将热量引出用于发电。

具有独立二次燃烧设备的垃圾热解焚烧炉主要有固定床热解炉、旋转窑、输送式反应器等。如昆明理工大学环境调和型能源新技术研究所开发的生活垃圾直接气化熔融焚烧炉、东北大学开发的蓄热式垃圾焚烧气化炉、太原市乘风科技公司开发的特种垃圾焚烧气化炉、日本新日铁垃圾热解熔融工艺系统、美国Purox工艺系统、美国Torrax工艺系统、美国Landgard工艺系统等。

以上这些工艺和装置都是将垃圾热解燃烧后产生的热量用于余热锅炉，产生水蒸气后以汽轮机带动发电机发电。由于垃圾的热值较低、以及能源形态由固体转变成气体、气体转变成水蒸气、水蒸气转变成动能、动能转变成电能的多次转变，能源利用的综合效率一般都较低，仅为20％左右。

目前直接还原铁的生产方法主要分为气基法和煤基法。气基法由于采用天然气作为还原气和热源，使得该技术的应用受到限制，煤基法主要有回转窑、隧道窑、竖炉等方法，这些方法都是采用煤气或炉内自产煤气作为还原气，加热氧化铁球团或含炭铁球团矿生产直接还原铁。然而，开始生产时首先需要将还原气加热到要求的温度，在生产过程中也需要不断提供热量以保持还原气的温度，这些均需要消耗外部能源。

发明内容

本发明的目的是提供一种将城市生活垃圾制燃气燃烧蓄热后加热直接还原铁中还原气的方法，以代替传统直接还原铁生产中用煤气等资源加热还原气的方法，达到节省能源，保护环境的目的。

本发明的思路是利用低热值煤气高温燃烧技术，将垃圾制燃气与空气燃烧，加热蓄热室中的耐火材料，再将直接还原铁生产用常温还原气体通入蓄热室中，吸收耐火材料中的热量来加热还原气，用于直接还原铁的生产。还原竖炉的炉顶气经去除粉尘、焦油、CO₂、H₂O、H₂S、SO₂，净化后作为还原气循环使用。

本发明利用垃圾制燃气加热直接还原铁中还原气的具体方法是：

1)、先将启动气源充满直接还原竖炉中，置换出炉内的空气；

2)、在分选后的垃圾中加入0～10wt％的块煤、型煤或焦炭，一起加入垃圾焚烧炉或熔融焚烧炉中，通入空气进行燃烧，使垃圾焚烧或熔融焚烧，产生热值不小于850kcal的垃圾制燃气；

3)、将垃圾制燃气送入蓄热式热风炉中，并向蓄热式热风炉输送预热至不低于300℃的热空气，使垃圾制燃气与热空气燃烧，并将热量蓄积在蓄热式热风炉中的耐火材料、格子砖或耐火球中；

4)、停止送入垃圾制燃气和热空气，使用N₂作为过渡性清扫气体实施换炉操作后，再向蓄热式热风炉内通入常温还原气，吸收蓄积在蓄热式热风炉中的热量，携带高温热量成为高温还原气；

5)、将高温还原气通入直接还原竖炉中，逐步替代还原竖炉内的启动气源，在高温还原气体的氛围下还原铁矿煤球团，以生产直接还原铁；

6)、还原竖炉的炉顶气经去除粉尘、焦油、CO₂、H₂O、H₂S、SO₂，净化后作为常温还原气循环使用；

如此循环，实现直接还原铁的工业化生产。

一般认为，城市垃圾的燃烧热值较低，利用价值不高。但是，将垃圾分选除去大块不可燃物、筛分除去灰渣后可以提高其的燃烧热值，特别是在垃圾中添加适量块煤、型煤或焦炭后可以用于垃圾焚烧或熔融焚烧造气。产生的垃圾制燃气虽然热值较低，但是高于高炉煤气，因此可以利用其加热直接还原铁中的还原气。