[发明专利]一种小型垃圾气化催化裂解的工艺方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及垃圾处理领域，尤其涉及的是一种小型垃圾气化催化裂解的工艺方法及其设备。

背景技术

现有技术中，城市生活垃圾，是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为城市生活垃圾的固体废物。目前，我国城市垃圾以每年8%-9%的速度在增长，城市人均年生活垃圾产生量约为450-500kg。截至2011年底，全国655个设市城市生活垃圾清运量1.64亿吨，有各类生活垃圾场677座，处理能力为每天40.9万吨，集中处理量约1.31亿吨，集中处理率约为79.9%；其中城市生活垃圾填埋场547座，日处理能力30.0万吨，填埋处理量约1.00亿吨；城市生活垃圾堆肥厂21座，日处理能力1.48万吨，处理量427万吨；城市生活垃圾焚烧厂109座，日处理能力9.41万吨，处理量2599万吨；按处理量统计，填埋、堆肥和焚烧处理比例分别占76.9%、3.2%和19.9%，按清运量统计分析，填埋、堆肥和焚烧处理比例分别占61.4%、2.6%和15.9%。

生活垃圾焚烧处理技术的焚烧炉主要有炉排炉、流化床和回转窑三大类。炉排炉结构简单、技术可靠、运行维护方便、焚烧前垃圾预处理较简单，适合我国城市生活垃圾含水量较高、热值较低的特点，在我国生活垃圾焚烧发电中应用十分广泛。

生活垃圾焚烧发电是指其中的可燃物在焚烧炉中转化为可燃气体，再利用可燃气发生蒸汽，通过蒸汽轮机发电设备进行发电。垃圾焚烧发电工艺主要包括可燃物气化、燃气净化、蒸汽发电等三个过程。气化过程中所产生的焦油去除技术是气化发电的难点之一，目前应用和研究较多的除焦方法主要有热裂解、催化裂解和水洗除焦。其中，水洗除焦同时有除焦、除尘和降温的效果，技术比较成熟，是大中型垃圾焚烧发电系统采用较多的技术。主要缺点是产生含有焦油的污水，必须配套废水处理装置。

垃圾焚烧发电过程中，特别是炉排层燃方式中生成大量的酸性污染气体如HCl，HF，SO2，NOx等；这些腐蚀性极强的气体，易造成锅炉受热面高温腐蚀，使材料耐热性降低，蒸汽过热器常常因为高温腐蚀而频繁爆管，焚烧炉不能正常连续运行，事故率高。为防止二次污染,常规垃圾电站采用了规模庞大的尾气处理设备，投资和运行费用大幅度增加，一般占总投资费用的一半左右，直接影响了垃圾电站的经济效益和发展。

生活垃圾气化是将垃圾中有机成分(主要是碳)在还原气氛下与气化剂反应生成燃气(CO，CH4，H2等)的过程。一般是通过部分燃烧反应放热提供其制气反应的吸热。气化反应的产物为燃气和灰分，其目标产物为单一的气态燃气。

垃圾气化熔融处理技术是近几年在德国、日本、美国等发达国家兴起的，目的是为了解决城市生活垃圾处理过程中产生的二恶英、重金属等有害物质的污染问题。气化熔融技术主要包括气化和熔融两个阶段。首先垃圾在500-900°C的温度下气化,产生可燃气体;而飞灰和底渣在1300°C以上的高温下熔融,彻底分解其表面的二恶英,高挥发的重金属被固化在熔渣中,低挥发的重金属一部分转移到熔渣中,一部分发生气化现象转移到熔融飞灰和废气中,再通过后续工艺进行进一步处理,从而可有效地防治重金属的迁移。气化和熔融可以在一个设备中全部完成,即直接气化熔融技术,也可以在两个相联的系统中分别进行,如气化熔融发电技术、气化熔融生成液态化工产品技术等。气化熔融技术在各发达国家的发展势头迅猛,德国是研究开发气化熔融技术的主要国家,西门子公司开发的日处理量480吨的系统,已于1997年春投入商业试运行。日本的垃圾处理模式已逐渐从单纯采用常规废弃物处理的炉排和流化床焚烧炉向更高环保要求发展,可选的方案一般是采用气化加飞灰熔融的模式,并对医疗垃圾等危险废物在气化加飞灰熔融基础上增设了炉渣等离子体熔融装置。目前日本从事气化熔融技术开发的厂家已经超过20家,日本钢铁公司(NKK)、荏原公司(Ebara)、日本神户钢铁公司等在气化熔融技术开发方面都取得了相当满意的成果。瑞士热选公司的气化熔融处理工艺已成功应用于德国西南部的卡尔苏鲁尔工业区（Karlsruhe）垃圾处理装置,处理量为每天30吨，产气的低位发热量为12MJ/kg,二恶英排放量低于0.002ng/Nm3。

对于我国城市生活垃圾处理,引进国外的设备不仅费用昂贵,而且由于垃圾成分的差异往往难以达到预期的效果。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容