[发明专利]一种废塑料低温炭化制备高炉喷吹燃料的方法

说明书

本发明提供了一种废塑料低温炭化制备高炉喷吹燃料的方法。首先将废塑料进行分拣、粉碎、混合均匀后，放入高压反应釜中；然后加入补充水，密闭反应釜，进行废塑料水热炭化反应；最后待自然冷却后打开反应釜，进行固液分离得到水热炭，将水热炭与高炉喷吹煤粉按预定比例混合后破碎制粉，制备得到高炉喷吹燃料。本发明提供的方法，满足废塑料无害化处理的需求，有效解决了废塑料进行高炉喷吹面临的氯元素脱除和制粉困难的问题，达到了废塑料的无害化处理和降低高炉生产燃料消耗的目标，具有良好的环境和经济效益。

技术领域

本发明涉及固废资源利用技术领域，尤其涉及一种废塑料低温炭化制备高炉喷吹燃料的方法。

背景技术

塑料性能优异，在国民经济建设和人们的日常生活中得到广泛的应用。然而随着塑料生产和应用领域的扩大，其对环境的污染问题也日益严重，已经成为全球亟待解决的问题。目前，传统的废塑料处理技术主要有焚烧、填埋、回收再生利用等。塑料焚烧由于氯的存在会生成二噁英等剧毒性物质，造成周围环境的二次污染。废塑料填埋降解周期长，降解产物还会污染土壤和地下水，而且填埋占用大量土地，同时也会造成大量可利用资源的浪费。塑料的熔融再生、热裂解和气化等回收再生利用处理技术，虽然能产生二次有价值的材料，但在流化床中常面临严重的结焦问题，而且对废塑料的来源和品质具有较高的要求，能够处理的废塑料种类有限。因此，寻找废塑料无害化处理和资源化利用的有效方法成为建设环境调和型和资源循环型社会的重要课题。

高炉喷吹煤粉技术是目前高炉炼铁生产过程中减少污染物排放和降低炼铁生产成本的主要技术手段。与高炉喷吹煤粉相比，废塑料具有碳、氢含量高，燃烧时发热量大，基本不含磷，硫含量较低且灰分低等特点，能否将废塑料进行高炉喷吹成为炼铁生产者近些年研究和关注的重点。但是，在应用极为广泛的聚氯乙烯废塑料中，氯元素含量很高，而高炉喷吹技术对喷吹燃料的氯含量有严格限制，以避免燃烧产物中HCl含量过高，对高炉本体以及煤气管道产生腐蚀，影响高炉的安全稳定生产。同时高炉喷吹技术对废塑料的粒度也有一定的要求。因此如何能够经济、高效的脱除废塑料中有害元素和改善其制粉性能成为限制废塑料高炉喷吹的关键。

公开号为CN101082066A的发明专利公开了一种将废塑料制粒喷入高炉的工艺方法及其生产设备，通过将废塑料热熔制粒后得到粒度≤10mm的塑料颗粒，废塑料颗粒由专用的塑料粒仓、螺旋给料器、喷吹主管、分配器、喷吹支管和喷塑枪经直吹管喷吹进入高炉燃烧，可以实现废塑料在高炉炼铁生产中的应用，节约了能量。但是该方法的不足之处在于，虽然通过热熔方法来脱除废塑料中的有害元素和改善喷吹制粒的效果，但存在工艺流程复杂、能耗高、投资大、存在二次污染的风险，在企业推广应用当中存在诸多困难。

公开号为CN1136325A的发明专利公开了一种塑料的水热处理和部分氧化方法，将塑料粒化并与水混合以产生塑料浆体，然后没有空气的密闭系统中在预热，进行水热处理。该方法提出了水热法对废塑料进行处理，实现了对废塑料的无害化、资源化利用。但是该方法的不足之处在于，存在工艺条件苛刻、能耗高的问题。

在2019年09月09日发表于《过程工程学报》的名称为含PVC混合塑料水热反应中的氯迁移特性的论文中，公开了水热反应是将氯尤其是有机氯高效脱除实现垃圾无害化处理和资源化利用的前提，但是该方法的脱氯效果并没有得到很大程度上的提升。

水热炭化是近年来快速发展的一种有机可燃废弃物炭化提质技术，水热炭化过程与热解反应过程的重要区别是其所引发的反应是在高温液相水的介质下进行，处理条件温和、二次污染风险较小、能耗和成本低。但是，在水热炭化过程中，因原料以及制备工艺和方法的多样化，制得的水热炭的成分、热值和制粉性能等参数的差异较大，目前还未见有系统利用水热炭化方法处理废塑料进行高炉喷吹的研究。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种废塑料低温炭化制备高炉喷吹燃料的方法，用以解决废塑料进行高炉喷吹面临的氯元素脱除和制粉困难的问题。