[发明专利]生活垃圾气化-液化处置的方法、系统及设备

说明书

技术领域

本发明涉及固体废物处置技术，特别是涉及到一种生活垃圾和有机废物处置的方法和装备。

背景技术

生活垃圾和有机废物随着我国国民经济的发展及城市规模的不断扩大而迅速增加，致使垃圾泛滥成 灾，当前，我国的许多城市都出现了垃圾围城现象，已影响到我国国民经济的可持续发展和制约城市的发 展。生活垃圾和有机废物含有许多有害成分，如处理不好，将会污染环境，威胁人民的身体健康。目前， 处理生活垃圾主要有垃圾分类综合利用、卫生填埋技术、堆肥(生化)技术和焚烧技术，其中，垃圾分类 需要公众参与和配合，目前我国还没有推行，如果能达到垃圾分类收集、综合利用的话，仍还有40～50％ 的量需要焚烧处理或填埋处理；我国大部分地区采用卫生填埋法处理城市生活垃圾，这不但需占用大量的 土地资源，而且释放大量温室气体、污染土地及地下水，破坏人类的生存环境；采用堆肥法仅利用40％左 右的有机物，其余的60％还需作焚烧处理或填埋处理，同样存在二次污染的问题；采用焚烧法来处理生活 垃圾，从表面看是做到了减量化、资源化处理生活垃圾，但实际上是把地面上的固态污染物以烟气的方式 转移大气中，这些转移到大气中的污染物随着空气对流、地球引力回到地面上，影响人类的生命健康，有 些污染物以制造酸雨的方式回到地面上，排放的二氧化碳则起温室效应破坏人们的生存环境。焚烧法还容 易生成致癌剧毒物-二噁英污染环境、危害人身体健康的问题，焚烧厂虽有烟气净化系统，但目前在垃圾 焚烧领域中还缺乏有效可靠的末端净化工艺技术来消除二噁英。

二噁英是一种含氯的强毒性有机化学物质，这类物质非常稳定，不溶于水，是无色无味的脂溶性物质， 所以非常容易在生物体内积累，自然界的微生物和水解作用对二噁英的分子结构影响较小，因此，环境中 的二噁英很难自然降解消除。它的毒性是氰化钾的1000多倍，有“世纪之毒”之称，已被国际癌症研究 中心列为人类一级致癌物。生活垃圾、工业有机废物和医疗垃圾在焚烧过程中都会产生二噁英，垃圾在焚 烧过程中二噁英的形成有以下途径：a.在燃烧过程中由含氯塑料、含氯杀虫剂/除草剂/木材防腐剂/漂白 剂/食物、多氯联苯等含氯前驱物通过分子重排、自由基缩合、脱氯或其它分子反应而形成二噁英；b.当 燃烧不充分时，含氯垃圾不完全燃烧，烟气中产生过多的未燃烬物质，遇强催化性的物质如氯化铜、氯 化铁、氧化镍、氧化铝等重金属而合成二噁英；c.燃料中本身含有的二噁英在燃烧中未被破坏，存在于燃 烧后的烟气中；d.固体飞灰中残碳、氧、氢、氯等在飞灰表面催化合成中间产物或二噁英，或气相中的前 驱物在飞灰表面催化生成二噁英；e.烟气从高温降到低温在250～500℃之间时已分解的二噁英会再合成； f.其它不明原因生成二噁英。生活垃圾中普遍含有氯源、有机质和重金属，因此，在焚烧炉产生的烟气、 飞灰和炉渣中常含有二噁英。有研究表明，前驱物浓度、氯的浓度、温度、含氧量、含硫量及重金属作为 无意识催化剂的存在对生活垃圾焚烧过程中的二噁英的生成及排放有重要影响。垃圾焚烧过程中控制二噁 英的措施有：①在垃圾进入焚烧炉之前，采取垃圾分选技术，分拣出垃圾中铁、铜、镍等金属，切断垃圾 焚烧过程中的催化介质，减少含氯有机物的量，从源头减少垃圾焚烧生成二噁英的来源；②针对燃烧条件 的控制，保持垃圾燃绕在850℃以上，烟气停留时间大于2秒，过氧量控制在8％以下，实现”3T+E”工作原 则，即，1T-燃烧温度(Temperature)，2T-停留时间(Time)，3T-紊流度(Turbulence)，E-过氧控制(Excess)； ③添加抑制二噁英生成剂，在炉内添加含硫化合物而抑制二噁英的形成；④骤冷，将从焚烧炉内引出的烟 气在3s以内由450℃骤降到250℃以下，以减少烟气在重新生成二噁英的250℃-400℃峰区温度范围内 的停留时间；⑤完全除酸，使用吸收剂脱去烟气中的二噁英前驱物；⑥避免粉尘，粉尘是催化剂的载体， 通过合理的锅炉设计使烟气温度达到450℃之前大量减少烟气中的粉尘含量；⑦避免炉外低温再合成，采 用半干式洗气塔与布袋除尘器搭配的方式，同时控制设备入口的废气温度不低于232℃。以上这些措施， 只能是相对地减少二噁英的形成，垃圾焚烧还是不可避免地会产生二噁英污染环境：原因之一是焚烧法处 理生活垃圾其焚烧必须在过氧量超过6％的条件下才能使充分燃烧，否则污染将更严重，而过氧是形成二噁 英的条件之一，过氧环境中二噁英的浓度大大增加，缺氧环境中二噁英的浓度会下降，没有氧气则没有二 噁英合成；原因之二是焚烧的烟气必定是要和过热器、锅炉、热交换器、空预器等设备的金属受热面接触， 这些金属受热面都会成为形成二噁英的催化介质；原因之三是很难实现完全除酸，烟气中仍存在有一定量 的二噁英前驱物；原因之四是垃圾焚烧的烟气中普遍存在有残碳、氧、氢、氯和飞灰，不可避免的会在炉 外低温再合成二噁英；以上四个原因说明在焚烧垃圾的烟气中必定存在一定量的二噁英，从烟气中把二 噁英进行消除是难以达到的，它将随着烟气的排放而污染环境。由于二噁英很难降解，它的半衰期可以 达到273年，基本视为不降解，它在人们的生存环境中及人体里的积累会越来越多，许多焚烧大国都出现 了严重的二噁英污染问题，我国目前的二噁英污染总量还不是很严重，但近年来我国固体废物和医疗废物 的产生量和处理量都在不断增加，各地纷纷建立或筹建集中焚烧设施，发展势头迅猛，将可能带来严重的 的二噁英污染问题，应引起足够的重视。