一种生活垃圾焚烧飞灰的处理方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种生活垃圾焚烧飞灰的处理方法及其应用。一种生活垃圾焚烧飞灰的处理方法，包括以下步骤：取垃圾焚烧飞灰，溶于去离子水中，搅拌0.5

【技术实现步骤摘要】
一种生活垃圾焚烧飞灰的处理方法及其应用


[0001]本专利技术涉及生活垃圾处理
，具体涉及一种生活垃圾焚烧飞灰的处理方法及其应用。

技术介绍

[0002]生活垃圾焚烧飞灰化学结构复杂且稳定，目前多用于制备混凝土、烧结成陶粒等，难以高值化利用。现有技术中以污泥焚烧为基底负载金属钴催化木屑和城市生活垃圾共气化，发现10％钴负载飞灰可以将H2产率由传统气化的11.5％提升至28.3％。然而，这种采用高活性过渡金属负载对飞灰进行改性的方法，制备工艺繁杂并且需要消耗额外的化学试剂，生产成本较高。同时，负载金属在气化过程较高的工作温度下容易发生烧结现象，直接导致催化剂失活。因此，如何通过较为简单的方法处理飞灰使其能够有效催化生物质气化产出富含H2的合成气，是亟需攻克的技术难题。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种生活垃圾焚烧飞灰的处理方法及其应用。本专利技术采用水洗与煅烧相结合的方法处理生活垃圾焚烧飞灰，使飞灰转变为孔道发达且富含CaO的细小晶粒，将其应用于生物质气化过程，可有效促进初级挥发分大分子C
‑
C和C
‑
H键断裂并吸附体系内的CO2从而推动水气变换反应平衡正向进行，从而提升合成气的产率和氢含量，同时实现垃圾焚烧飞灰和生物质废物的高效、清洁资源化利用。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]本专利技术第一方面提供了一种生活垃圾焚烧飞灰的处理方法，包括以下步骤：
[0006]取垃圾焚烧飞灰，溶于去离子水中，搅拌0.5
‑
1.5h，过滤烘干，然后在700
‑
900℃下煅烧20
‑
240min，冷却至室温，研磨后进行筛分。
[0007]优选地，所述垃圾焚烧飞灰与去离子水的质量比为1：(15
‑
25)；进一步优选地，所述垃圾焚烧飞灰与去离子水的质量比为1：20。
[0008]优选地，所述搅拌的时间为0.8
‑
1.2h；进一步优选地，所述搅拌的时间为0.9
‑
1.1h；再进一步优选地，所述搅拌的时间为1h。
[0009]优选地，搅拌的转速为200
‑
400rpm。
[0010]优选地，所述烘干的温度为100
‑
110℃，烘干的时间为1
‑
3h。
[0011]优选地，所述煅烧的温度为780
‑
820℃；进一步优选地，所述煅烧的温度为790
‑
810℃；再进一步优选地，所述煅烧的温度为800℃。
[0012]优选地，所述筛分的目数为100目。
[0013]本专利技术第二方面提供了一种飞灰催化剂，由所述的生活垃圾焚烧飞灰的处理方法制备得到。
[0014]优选地，所述的飞灰催化剂，包括以下质量百分比的成分：60
‑
70wt％Ca，6
‑
8wt％Si，2
‑
3wt％Cl，4
‑
6wt％Fe，5
‑
7wt％Mg，2
‑
4wt％Al，0.3
‑
0.5wt％K。
[0015]优选地，所述飞灰催化剂介孔比表面积为40
‑
45m2/g。
[0016]优选地，所述飞灰催化剂微孔比表面积为4
‑
5m2/g。
[0017]优选地，所述飞灰催化剂介孔体积为0.09
‑
0.1cm3/g。
[0018]优选地，所述飞灰催化剂微孔体积为0.0015
‑
0.0025cm3/g。
[0019]优选地，所述飞灰催化剂颗粒尺寸为30
‑
40nm。
[0020]本专利技术第三方面提供了飞灰催化剂在生物质气化制氢中的应用。
[0021]本专利技术第四方面提供了一种生物质气化制取合成气的系统，包括依次相连的蒸汽发生装置、气体混合装置、石英管、冷凝系统、过滤装置；所述系统还包括竖式管式炉，所述竖式管式炉对所述石英管加热；所述石英管内部设有填料床层，所述填料床层填充的填料为所述的生活垃圾焚烧飞灰的处理方法得到的飞灰催化剂。所述合成气为含氢合成气。
[0022]本专利技术第五方面提供了一种生物质气化制取合成气的方法，采用所述的系统进行生物质气化制取合成气，具体包括以下步骤：
[0023]将飞灰催化剂预先置于填料床层上；通入N2除去石英管中的空气，升温至反应温度；利用蒸汽发生装置与气体混合装置向石英管内注入水蒸汽，维持蒸汽气氛；将生物质原料放至石英管的加热区进行催化反应，产生的合成气在载气的推动下经过冷凝系统降温、过滤装置过滤，得到产品气。
[0024]优选地，所述催化反应温度为700
‑
900℃；进一步优选地，所述催化反应温度为750
‑
850℃；再进一步优选地，所述催化反应温度为800℃。
[0025]优选地，所述飞灰催化剂与所述生物质原料的质量比为(0.1
‑
1.5)：1；进一步优选地，所述飞灰催化剂与所述生物质原料的质量比为(0.5
‑
1.2)：1；在本专利技术的一些具体实施方式中，所述飞灰催化剂与所述生物质原料的质量比为1：1。
[0026]优选地，所述生物质原料与所述水蒸汽的质量比为(5
‑
15)：1。
[0027]优选地，所述催化反应的时间为15
‑
25min；进一步优选地，所述催化反应的时间为18
‑
22min；在本专利技术的一些具体实施方式中，所述催化反应的时间为20min。
[0028]优选地，所述生物质原料为木质素纤维类生物质。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030]与现有飞灰催化剂经过贵金属负载以催化生物质蒸汽气化过程不同，本专利技术通过简单的洗涤与煅烧耦合预处理得到富含CaO且具有丰富孔道结构的多孔飞灰催化剂，并应用于在线提质生物质受热解聚形成的初级挥发分，通过飞灰催化剂中多孔钙基高活性组分在蒸汽气氛中吸附CO2推动气化过程中的水气变换反应化学平衡、活化生物质大分子中C
‑
C与C
‑
H键促进其高效断裂的作用，以及飞灰催化剂的Fe2O3、MgO等金属氧化物组分促进焦油裂解与CH4等气体蒸汽重整的作用，提高合成气的产率和含氢量。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例的生物质气化制取合成气的系统；
[0032]图2为实施例1的合成气组分及含量；
[0033]图3为实施例2的合成气组分及含量；
[0034]图4为实施例3的合成气组分及含量；
[0035]图5为实施例4的合成气组分及含量；
[0036]图6为实施例5的合成气组分及含量；
[0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生活垃圾焚烧飞灰的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：取垃圾焚烧飞灰，溶于去离子水中，搅拌0.5
‑
1.5h，过滤烘干，然后在700
‑
900℃下煅烧20
‑
240min，冷却至室温，研磨后进行筛分。2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰的处理方法，其特征在于，所述搅拌的时间为0.8
‑
1.2h。3.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰的处理方法，其特征在于，所述煅烧的温度为780
‑
820℃。4.一种飞灰催化剂，其特征在于，由权利要求1
‑
3任意一项所述的生活垃圾焚烧飞灰的处理方法制备得到。5.根据权利要求4所述的飞灰催化剂，其特征在于，包括以下质量百分比的成分：60
‑
70wt％Ca，6
‑
8wt％Si，2
‑
3wt％Cl，4
‑
6wt％Fe，5
‑
7wt％Mg，2
‑
4wt％Al，0.3
‑
0.5wt％K。6.权利要求4或5所述的飞灰催化剂在生物质气化制氢中...

【专利技术属性】
技术研发人员：何峣，莫子鸣，宁寻安，林晨，李楠鑫，梁金庭，王铁军，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：