[发明专利]垃圾生物质多联产处理的工艺、系统及设备

说明书

所属技术领域

本发明涉及垃圾、生物质处理的工艺及系统设备，特别涉及到垃圾、生物质的气化和液化设备。

背景技术

当前，能源紧张，环保形势严峻，垃圾泛滥成灾。垃圾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，并且其有害成分的含量也越来越高，如处理不好，将会污染环境，威胁人民的身体健康， 这不仅会制约社会的进步，也影响到国民经济的可持续发展。当前，我国处理城市生活垃圾主要有卫生填 埋技术、堆肥(生化)技术和焚烧技术，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、浪费资源，而且容易污染土地及地下水；采用堆肥法仅利用40％左右的有机物，还要严格控制 堆肥制品中重金属的含量，防治污染土壤和进入食品链作物，存在堆肥制品的销售问题，需建设配套的焚 烧工艺设备、配套的烟气净化系统，还需要有卫生填场相配套，同样存在二次污染的隐患；采用焚烧发电 法来处理城市生活垃圾，可以做到减量化、资源化处理生活垃圾，但焚烧法处理生活垃圾所追求的主要目 标是把垃圾在焚烧炉内充分燃烧，其次才是能量的回收，由于生活垃圾焚烧烟气具有含水量大、氯化氢浓 度高，对材料有较大的腐蚀性，不能把热能回收装置设置在强辐射区，使热能回收受到影响，所以，垃圾 焚烧发电存在下列缺点：1.以处理垃圾为主要目标，能量利用率仅为20％左右；2.烟气、二氧化碳排放 量大，烟气中污染物有粉尘、氯化氢、氟化氢、硫氧化物、氮氧化物、致癌剧毒物(二恶英、呋喃)、重 金属(汞、铅、铬等)，虽有烟气净化系统，但难以完全消除，特别是二恶英、呋喃超标排放，目前还缺 乏技术可靠的NOx和二恶英等的末端净化工艺；3.只能在经济发达的大城市建垃圾焚烧发电厂，中小城市 的垃圾资源量不适宜建垃圾发电厂，因而不能普及应用。综上所述，卫生填埋法、堆肥(生化)法或焚烧 发电法处理城市生活垃圾都存在资源得不到充分利用和二次污染环境问题，还存在处理成本过高，建设项 目和运行要依靠财政拨款，给政府财政造成负担。

我国是一个农业大国，生物质资源非常丰富，仅稻草、麦草、芦苇、竹子等非木材纤维就年产超过10亿 吨，加上大量木材加工剩余物，都是巨大的能源“仓库”。生物质能在使用过程中几乎不产生污染，没 有SO₂排放，产生的CO₂气体与植物生长过程中需要吸收的CO₂在数量上保持平衡，被称之为CO₂中性 的燃料。用生物质能代替化石燃料，不仅可永续利用，而且环保和生态效果突出，对改善大气酸雨环境、 减轻温室效应都有极大的好处。然而，我国目前的农林剩余物质资源浪费惊人，除小部分农村用来发酵生 产沼气外，大部分都被直接燃烧、填埋、腐烂掉了。把垃圾、生物质通过气化或液化的方法转化为清洁的 二次能源，可以取得双重的有益效果，一是可以解决环境污染问题，二是可以减少对石油煤炭资源的依赖。 由于生活垃圾的特点是含水率高、热值低、含氯物多易生成剧毒物二恶英，因此，对生活垃圾的焚烧处理 技术要求高，工艺及设备复杂，而生物质同样存在含水率高、热值低的特点，用一般的工艺设备只能生产 热值不高的合成气或生物油，再把这种低热值的合成气或生物油进行提炼成满足使用要求的产品，将会使 生产成本大幅提高，过高的生产成本限制了垃圾生物质转化项目的商业化应用。

二甲醚作为燃料应用是最近几年提出来的，二甲醚很容易液化，稍加压即为液体易贮存，作为民用燃 料及车用燃油的替代燃料，二甲醚液化气的性质比石油液化气优越，二甲醚其自身含氧，能够充分燃烧不 冒黑烟，不析碳、无残液，在使用过程中没有SO₂排放，污染物及CO₂排量低、对臭氧层无损害，是一种 理想的清洁燃料。当前，石油液化气的使用已相当普及，作为汽车燃料和民用燃料替代领域，二甲醚有着 非常美好的市场前景。当前，国内外生产二甲醚主要由煤、天然气等不可再生能源转化而来，仍没有摆脱 对煤炭、天然气等化石能源的依赖，在转换过程中浪费了近一半的能量，未来煤或天然气的消耗压力将会 加大，从而无法从根本上解决能源问题。如用垃圾、生物质为原料生产二甲醚，就可以取得双重的有益效 果，一是可以解决环境污染问题，减少大气中二氧化碳含量，从而减轻温室效应；二是能代替化石燃料， 可以减少对石油煤炭资源的依赖。