[发明专利]热解熔融窑炉及通过热解垃圾来制备陶瓷和燃油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热解熔融窑炉及通过热解垃圾来制备陶瓷和燃油的方法，属于环保技术装备、生物质能源和陶瓷新材料领域。

背景技术

现有的垃圾处理方法有填埋法、堆肥法、生物化学法、热解法和焚烧法等，其中填埋法、堆肥法和焚烧法较为成熟。焚烧法能够较大程度地实现垃圾的“三化”处理，但传统的焚烧技术在无害化方面存在着明显的缺陷。首先, 焚烧从根本上很难严格控制二噁英及重金属的排放; 其次, 焚烧灰渣的处置占地对于许多国家和地区都是日益沉重的负担; 另外, 垃圾焚烧的回收能源效率和品味都有待进一步提高。因此，垃圾焚烧在工业应用方面受到阻碍。

城市生活垃圾热解熔融技术是为解决上述问题而提出的新型垃圾处理技术，该技术受到了欧美、日本等发达国家的足够重视,被认为是焚烧处理的最有希望的替代技术。德国是研究开发气化熔融技术的主要国家，西门子公司开发的日处理量480t的系统，已于1997年春投入商业试运行；日本的垃圾处理模式已逐渐从单纯采用常规废弃物处理的炉排和流化床焚烧炉向更高环保要求发展，可选的方案一般是采用气化+飞灰熔融的模式，并对医疗垃圾等危险废物在气化+飞灰熔融基础上增设了炉渣等离子体熔融装置。目前日本从事气化熔融技术开发的厂家已经超过20家，日本钢铁公司(nkk)、荏原公司(ebara)、日本神户钢铁公司等在气化熔融技术开发方面都取得了相当满意的成果。瑞士热选公司的气化熔融处理工艺已成功应用于德国西南部的karlsruhe，处理量为30t/h，产气的低位发热量为12mj/kg，二噁英排放量低于 0.002ng/nm3。

我国清华大学、东北大学、浙江大学在上述领域也进行了探索。1999年清华大学与太原市烽亚机电设备有限公司联合研制开发了“固定床式一燃室低温热解+二燃室燃烧”的垃圾处理技术，其基本思路与加拿大瑞威公司的cao以及德国西门子kwu热解-焚烧技术一致；2001年东北大学进行了城市垃圾固定床热解技术的基础研究；2001年浙江大学完成了回转窑垃圾热解处理的基础研究工作。

热解熔融技术主要包括热解和熔融两个阶段。首先垃圾在500～600℃的温度下热解，产生可燃气体；而飞灰和底渣在1300℃以上的高温下熔融形成熔渣。灰渣熔融处理作为垃圾热解熔融技术的组成部分,对实现垃圾处理的无害化、减量化、资源化具有重要意义。熔融是利用燃料的燃烧热及电热两种方式，在高温(1300℃)的状况下，飞灰中的有机物发生热分解、燃烧及气化，而无机物则熔融成玻璃质炉渣。飞灰中所含的沸点较低的重金属盐类，部分发生气化现象，部分则转移到熔渣中。从炉内取出的熔渣，可将它水冷成细微固化物，或将它空冷成较大块状固化物后排出。经过熔融使灰渣全部形成玻璃化，使重金属封存不致溶出。飞灰经过熔融后，密度大大增加，绝大多数无机物形成玻璃质。因此，熔融可达到飞灰减容2/3 以上，并且排除了从垃圾焚烧飞灰中释放二恶英的可能。熔渣可作为路基材料或作为建材生产原料，达到有效利用的目的。

灰渣熔融处理设备分为以燃料为热源和以电力为热源两大类，前者包括有回转式熔融炉、焦炭熔融炉、内部熔融炉、表面熔融炉；后者包括电热式熔融炉、等离子体熔融炉、电弧熔融炉。

如上所述，目前己知的灰渣熔融技术和设备仍存在两大缺点：

1、现有的灰渣熔融炉需要消耗大量优质能源，处理成本高。

2、灰渣熔融产品－－熔渣的商业价值极低，无以弥补能源消耗成本。

为解决上述难题，本发明人试图结合陶瓷生产设备与技术进行城市生话垃圾处理与利用的研究取得一定进展，先后申请《一种利用煤矸石和生话垃圾生产陶瓷墙地砖的系统》(专利号：ZL200510032354.5) 和《一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置》(专利号：ZL201010525248.1) 中国发明专利。前者以陶瓷产业结能降耗为主要目的，首次提出将生话垃圾作为燃料和原料用于陶瓷生产工艺，这与最近报道的将生活垃圾用于水泥生产工艺异曲同工，但尚未形成专用设备和独立生产系统，在有建陶企业的地方可作为城市生活垃圾的辅助处理手段；后者则以生话垃圾处理利用和陶瓷生产节能降耗为共同目的，首次将垃圾焚烧炉和陶瓷煅烧窑相结合，发明了一种垃圾焚烧窑炉装置，形成了类似于垃圾焚烧锅炉(垃圾焚烧发电核心设备) 的专用设备和与之配套的技术工艺系统，可作为城市生话垃圾的主要处理手段；二者都以焚烧灰渣为配方组份部分或全部利用垃圾焚烧产生的热能直接高温熔融生产附加值较高(熔渣的几十倍)的建陶产品，从而大大降低了灰渣熔融的处理成本、提高了灰渣熔融产品的商品价值，使灰渣熔融从企业负担变成了企业利润。