一种水泥窑协同处理城市生活垃圾的系统及方法技术方案

本发明专利技术一种水泥窑协同处理城市生活垃圾的系统及方法，涉及城市生活垃圾等有机废弃物的减量化、无害化、资源化处理，包括管道连接的生活垃圾预处理系统、蒸汽发生系统、生活垃圾气化系统、发电系统以及水泥生产系统。本发明专利技术利用水泥生产系统和固定床气化炉来协同处理城市生活垃圾等有机废弃物，既处理城市生活垃圾，又可以部分解决水泥生产对能源的巨大需求问题，实现废旧物资的“减量化，无害化，资源化，再使用，再循环”，符合循环经济发展趋势。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术，涉及城市生活垃圾等有机废弃物的减量化、无害化、资源化处理，包括管道连接的生活垃圾预处理系统、蒸汽发生系统、生活垃圾气化系统、发电系统以及水泥生产系统。本专利技术利用水泥生产系统和固定床气化炉来协同处理城市生活垃圾等有机废弃物，既处理城市生活垃圾，又可以部分解决水泥生产对能源的巨大需求问题，实现废旧物资的“减量化，无害化，资源化，再使用，再循环”，符合循环经济发展趋势。【专利说明】—种水泥窑协同处理城市生活垃圾的系统及方法
本专利技术涉及到一种城市生活垃圾等有机废弃物的减量化、无害化、资源化处理方法，更具体地说是利用水泥生产系统和固定床气化炉来协同处理城市生活垃圾等有机废弃物的方法。
技术介绍
21世纪，人类进入知识经济、循环经济时代。世界各国正把“发展循环经济〃和〃建立循环型社会”作为实现可持续发展的重要途径，循环经济要求以废旧物资“减量化，无害化，资源化，再使用，再循环”为社会经济活动的行为准则。目前，城市生活垃圾处理主要有四种处理方法:1、填埋所谓卫生填埋，就是能对渗滤液和填埋气体进行控制的填埋方式。大多数填埋场的设计、建设和运营仍存在很多问题，表现在:设计理念比较落后，土地填埋利用率低，地下水、地表水的污染事故不断出现；填埋气体处理与利用系统刚刚开始发展，引起温室效应，产生恶臭。2、堆肥我国的堆肥厂主要处理混合生活垃圾中的厨余等可降解成分使其成为农田肥料，其局限性主要表现在:由于我国目前还没有开展普遍的生活垃圾分类收集，因此入厂垃圾中含有石块、金属、玻璃、塑料等多种不可降解组分需另行处理。3、焚烧垃圾焚烧有减量化显著、无害化较彻底以及可回收垃圾焚烧余热等优点，但焚烧混合垃圾有以下缺陷:我国生活垃圾含水率高，热值低，需要更多的辅助燃料，最终导致焚烧成本上升。焚烧是使生活垃圾过氧燃烧，烟气量大，处理难度大。我国目前除少数经济较发达的城市外，其它城市的混合生活垃圾热值低，含渣量高，不适宜焚烧；另一方面，由于我国混合垃圾中厨余垃圾较多,含盐量较高，HCl会腐蚀焚烧炉，也增加了烟气处理的难度和污染控制成本。焚烧过程中产生的二噁英问题，难以解决。4、气化生活垃圾气化是将生活垃圾中有机成分在还原性气氛下与气化剂反应生成可燃合成气的过程。整个气化过程分为热解阶段、氧化阶段和还原阶段。在热解过程中，高分子有机物受热后分解为低碳链的有机化合物，其中一部分挥发分在常温下以气态形式存在，也有一部分发生脱水聚合反应生成焦油。热解阶段产生的挥发分会与通入气化反应器的氧气发生气化燃烧反应，此阶段气化反应体系的温度迅速升高，物料通过氧化区以后便进入还原阶段，热解和氧化阶段产生的CO2和未参加反应的固定碳进一步反应形成CO，同时也伴随着H2O和CO2、CO反应形成CH4等其他的反应。城市生活垃圾气化过程中使用的气化反应炉主要有固定床气化炉和流化床气化炉。固定床气化技术较为成熟,根据垃圾原料和气化介质在床中流动方向的不同，固定床气化炉可分为上吸式和下吸式两种。下吸式固定床气化炉的工作原理:生活垃圾最初在干燥区，受到裂解区和氧化区的热辐射，蒸发出水分之后，随着物料的消耗在重力作用下进入裂解区，挥发分的气体开始产出，干的生活垃圾逐渐分解为炭、挥发分及焦油等。随着物料的消耗，在重力及微负压的作用下，生成的炭、挥发分及焦油等进入氧化区。气化剂在氧化区加入，与炭、挥发分及焦油等发生反应生成C02、CO等，并放出大量的热量。没有消耗完的炭等继续下移到还原区，在这里，发生一系列的还原反应，生成C0、H2和CH4等，灰渣则排入灰室中。下吸式固定床气化炉的工作原理决定了其原料适应性好，能够处理水分较高、粒度较大的生活垃圾，且能够连续运行，操作维护简单。在下吸式固定床气化炉中，气流是向下流动的，因而在干燥区生成的水蒸汽，在裂解区分解出的co2、co、h2和焦油等热气流向下流经气化区发生氧化还原反应。焦油在通过氧化区时发生裂解变为可燃气体，因此，下吸式固定床气化炉产生的合成气热值相对较高，焦油较少，能源利用率高。以上城市生活垃圾处理中，焚烧是指完全燃烧至灰，焚烧炉内的空气与燃料的比值较高，足以氧化垃圾原料，在气化工艺中，不完全的热反应所产生的合成气中含有垃圾原料中的能源，而这种合成气可作为燃料在燃气轮机、内燃机中使用，也可以用做化工原料。气化装置比焚烧装置要小得多，这是由于气化所产生的气体量约占完全燃烧所产烟气量的1/4，所需的静电除尘装置或其它的净化设备、冷却设备相应都要小得多。可见气化方法比焚烧、填埋等方法更优越，但气化同样要面对我国生活垃圾含水率高，热值低，需要辅助燃料、破碎难度大、焦油处理、灰渣处理、渗浙液处理、气体净化等问题。另一方面，欧洲水泥工业大量成功的实践业已充分表明，利用现有水泥厂处理城市垃圾是最环保最经济最有效的技术路线，把城市生活垃圾的处理与水泥生产过程有效结合起来，直接利用现有的新型干法窑生产过程，既处理了城市生活垃圾，又可以部分解决水泥工业对能源的巨大需求问题，其意义不言而喻。水泥回转窑协同处理生活垃圾的优势是:(I)水泥工业可销纳的废物种类多，适用范围广。无论是固体或液体，块状、粒状或膏状，普通废物、危险废物或有毒废物，都可以在水泥窑或预分解炉内燃烧殆尽。(2)水泥消费量和生产规模很大，水泥窑单机产能高，因此水泥工业对各种废物的销纳量巨大，发展潜力可观。(3)垃圾焚烧或气化后的灰分参与熟料的形成反应，其中重金属通过固相和液相反应进入水泥熟料中，均被固化在熟料晶格中。在水泥混凝土中，这些重金属元素束缚在水泥熟料的晶格中，由于极难浸出，不会造成二次污染，这已经被大量的试验所证明。(4)垃圾处理过程中的废气和烟气均进入水泥窑系统，由于因此大大节省了废尾气处理等设备投资；回转窑内焚烧气体温度在1700?1800°C，在高温和较长的停留时间情况下，废弃物中有毒有害的苯环等成分彻底分解，二噁英基本不存在；水泥回转窑系统的全负压运行、高效收尘系统和回灰循环利用系统保证了有害粉尘的收集和利用，使废气实现安全排放。以上提到的水泥回转窑在处理城市生活垃圾时所具有的优势都是和水泥生产的工艺过程同时进行的，也就是说，在对水泥回转窑系统不进行大的设备调整的条件下，可以利用现有的水泥回转窑系统进行生活垃圾的处理。水泥窑协同处理生活垃圾现状:1、生活垃圾分选出可燃物，将可燃物破碎成粉末，经风力输送到窑头或窑尾燃烧器燃烧。此方法对生活垃圾的分选和破碎环节要求非常高，而我国城市生活垃圾成分复杂，难于实施。2、在水泥回转窑旁并行于三次风管设置回转式垃圾焚烧炉，以冷却水泥熟料的热风作为焚烧炉内的燃烧空气，焚烧后的烟气回到三次风管进入分解炉。焚烧炉热风走向与垃圾物料走向相同。垃圾储池所产生的渗滤液、以及部分储池臭气喷入三次风管。此方法中垃圾渗浙液直接进入三次风管，遇高温迅速膨胀，对水泥生产有较大影响，过程不好控制。3、生活垃圾进厂后先经过分选破碎，然后进行微生物发酵干化，制成垃圾RDF (垃圾衍生燃料)，进入水泥窑利用。垃圾预处理产生的臭气经过生物除臭后排放，垃圾渗滤液喷入窑内高温处理。此方法工艺过程较复杂，分拣后的不可燃物得不到利用，要另行处理；RDF制作过程中添加高热值的煤，也是用化石燃料处理垃圾。4、用流化床技术气化垃圾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥厂协同处理城市生活垃圾的系统，包括以下管道连接的各系统：生活垃圾预处理系统，其包括顺序使用的垃圾堆棚、垃圾分选装置、干燥装置和破碎装置等；蒸汽发生系统，其包括顺序使用的污水净化装置和蒸汽发生器等；生活垃圾气化系统，其包括顺序使用的下吸式固定床气化炉、气体净化装置和焦油裂解装置等；发电系统，其包括顺序使用的燃气轮机和发电机组等；水泥生产系统，其包括生料预分解装置、窑尾烟室、回转窑、篦冷机以及废气处理装置等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马明亮，魏文荣，陆秉权，马雷，
申请(专利权)人：北京凯盛建材工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11