[发明专利]以生活垃圾热解处理后的残渣为原料生产水煤气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水煤气的生产方法，尤其是涉及一种以生活垃圾热解处理后的残渣为原料生产水煤气的方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人口数量大幅增长，生活垃圾的生成量成倍增加，垃圾滋生已成为继能源、交通、工业所排放的三废之后又一重大环保难题。由于受到技术水平的限制，国内生活垃圾处理产业化水平很低。各地都希望能找到一种比现行的填埋、堆肥和焚烧更为有效和经济的办法来解决这一令人头疼的问题。生活垃圾热解技术应运而生。在无氧或缺氧条件下，垃圾受热分解，产生气、液、固三种状态的产物。气态的有氢、甲烷、一氧化碳；液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态则为含有一定量的碳残渣。对于前两种，目前都有较好的应用，但是对于固态残渣，因其成分复杂，含有C、O、N、S、Si、Fe等多种元素，并且多以惰性组分存在(如玻璃、氧化硅等)，颗粒程度不一，表面性质难以考察，一直缺乏有效的方法来利用其中有价值的物料，只能堆积，不仅占用了大量场地，而且也造成一定的粉尘污染。研发工艺简单、效果明显、成本低廉的方法是非常有意义的。利用煤生产水煤气已经是一种成熟的常见方法。水煤气可作为燃料，或者作为合成氨、合成石油、氢气制造的原料，在工业上具有广泛的用途。以此为参考，同样含有碳元素的残渣也可用于生产水煤气。

中国专利CN2811297公开一种用烟煤生产水煤气的装置，其生产水煤气的装置的炉体分为A、B两个炉腔体，两个炉腔上部相连通；整个炉体呈n型结构形状；n型炉体的两肩顶部各设置有自动给煤机，给煤机通过加料管与炉体连通，加料管一侧有蒸汽补充阀；炉体中顶部设有停炉放气排空阀；炉体的两底部各设置炉篦；炉体的下部设置上吹蒸汽阀；空气总阀及A、B炉风阀；A、B炉下行阀，放空阀，吹风燃烧阀，煤气总阀；在原固定层煤气发生炉的基础上加以改造后，拓宽利用烟煤，半烟煤地方煤炭为原料，使得烟煤转化率在90％以上，生产的化工合成气体质量好，生产成本降低，设备投资小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能充分利用生活垃圾热解后的残渣，得到的水煤气产率和热值较高，生产设备简单，生产时间短，生产过程清洁的以生活垃圾热解处理后的残渣为原料生产水煤气的方法。

本发明包括以下步骤：

1)垃圾热解后的固体残渣(下称残渣)破碎

将大颗粒的非可燃物，如石块、玻璃块等用分离筛去除，利用细破机将固体产物进行破碎，水洗后烘干，得残渣；

在步骤1)中，所述破碎后可再次过筛，得到颗粒度≤0.5mm的残渣；所述水洗可至少水洗1次。

2)残渣前处理

将由步骤1)得到的残渣放入瓷舟，送入石英玻璃管中，将玻璃管两端用密封圈封住，通入惰性气体后加热，再降温后取出；

在步骤2)中，所述加热，可采用管式炉进行加热，加热的温度可为700～1000℃，最好为900℃，加热的时间可为0.5～2h，最好为1h。

3)制备水煤气

将由步骤1)和2)处理的残渣和水分别装入瓷舟，一起送入石英玻璃管中，将石英玻璃管两端用密封圈封住，通入惰性气体后加热，进行水煤气反应，收集水煤气。

在步骤3)中，所述加热，可采用管式炉进行加热，加热的温度可为700～1000℃，最好为900℃，加热的时间可为0.5～2h，最好为1h，所述残渣和水的质量比可为(2～5)∶1，所述残渣和水的质量比最好为4∶1；所述收集水煤气，可采用储气罐或气球收集水煤气。

所制得的水煤气和反应后的残渣可通过气相色谱检测各物质含量，残渣可通过热重仪或元素分析进行碳含量的检测，考察碳的利用率。

本发明利用生活垃圾热解后的残渣生产水煤气，在高温及惰性环境条件下，残渣中的碳与水反应，生成氢气和一氧化碳，即水煤气。该方法突破性地对残渣进行了二次利用，化垃圾残渣为能源，解决了一直困扰热解垃圾产业的残渣处理问题。将残渣中的碳从固态转化为气态，彻底地利用了残渣中的碳，各种不同碳含量的残渣都可以使用该方法产生的水煤气。得到的水煤气热值大，且能存储运输。该方法的生产工艺简单，对设备投资资金要求不高，同时具有生产时间短、效率高、生产过程清洁等优点。经水煤气反应后残渣由黑色变为灰黄色，可直接用于路基的填埋。本方法完善了生活垃圾热解的流程，将原来难以利用的残渣高效转化为气体能源，使“残渣”真正成为残渣，并且能够适用于工业化生产，使垃圾处理向产业链发展的目标靠近。

附图说明

图1为本发明实施例所使用的碳渣的EDS图。在图1中，横坐标的单位为KeV。