[发明专利]一种垃圾和污泥全气化发电工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生活垃圾和污泥的处理技术领域，尤其涉及一种垃圾和污泥全气化发电工艺。

背景技术

随着城市的发展和生活水平的提高，人类产生了大量的工业和生活垃圾（市政污泥）等生物质。目前主要的传统处理方式比如填埋、焚烧、堆肥，都存在着占用宝贵土地、产生严重损害人类健康的(渗漏液、二噁英、重金属、雾霾、硫氧化物、氮氧化物、PM2.5等有害物)二次污染问题、生态平衡问题和国计民生问题。

过去由于有更多的生活垃圾填埋场和缺乏环保意识、限制了无害贫氧全气化这种技术的快速发展。现在随着对绿色能源需求的提升，社会对环境问题认识的普遍性，加上“垃圾和污泥围城”的严峻形势，且利用成熟的无害贫氧全气化技术，可产生能源及处理废物时机已经成熟。传统的生活垃圾和污泥处理技术不是全封闭的，其燃烧、填埋、堆肥等产生的二次污染依然很严重。同时，还存在以下问题：生活垃圾和污泥处理速率慢，有烟囱排放的焚烧法需3天左右处理转换、并产生渗漏液，处理能力有限，处理不彻底，处理物不能充分再利用；生活垃圾和污泥处理的能源再利用水平低。基于这一背景，近年来发达国家都在研究新的彻底的生活垃圾和市政污泥的污染处理方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种垃圾和污泥无害全气化发电工艺，具有不设烟囱不排放、不产生严重损害人类健康的渗漏液、二噁英、重金属、雾霾、硫氧化物、氮氧化物、PM2.5等有害物的二次污染问题。

该垃圾和污泥全气化发电工艺具体步骤为：

（1）对生活垃圾进行分选、磁选、破碎、粉碎，得到小粉粒成品原料以及废液；

（2）将步骤（1）中取得的小粉粒成品原料进行烘干、炭化处理，得到半成品的燃料；

（3）将步骤（2）中取得的半成品燃料进行搅拌、料化、成型处理，得到成品燃料；

（4）将步骤（3）中取得的成品燃料在1000℃-1300℃条件下进行负压贫氧热解全气化，同时加入全气化剂，将大分子有机物彻底分解，得到以H₂和CO为主的半成品合成燃气；

（5）对步骤（4）中取得的以H₂和CO为主的半成品合成燃气进行净化调质，得到成品燃气；

（6）将经过存储并有压力的成品燃气送入燃气发电机进行发电，输出电力。

进一步的，步骤（1）中产生的废液在1000℃-1300℃条件下进行负压贫氧热解全气化反应，形成无害熔融玻璃化灰。

进一步的，步骤（6）中燃气发电机产生的尾气余热通过余热发电装置进行发电，输出电力。

进一步的，通过余热发电装置产生的尾气余热余热连接无氧高温脱水碳化器。

贫氧无害全气化技术工艺，其贫氧全气化反应技术设备全部国产化，贫氧全气化反应器气化效率≥99.82%、热反应效率≥98.82%；贫氧全气化反应过程中不产生固体炭颗粒副产物、可冷凝物及焦油副产物、不结渣，真正实现无害贫氧全气化反应技术。

有益效果：

1．本发明技术结构紧凑，可将生活垃圾（污水处理厂污泥）中小型、分布式处置制成炭料，集中冷、热、电、汽、气五联产投资建设，占地少、运营成本低、总投资低（相比传统直接焚烧法的1/3以上）、总节能高（相比传统直接焚烧法的45%以上）。可同时适用于处理具有一定热值的工业、农业、林业生物质垃圾（工业淤泥）的处理处置。

2．占用宝贵土地资源以处置100t/d生活垃圾（污水处理厂污泥）生物质约10亩左右（而传统的有烟囱排放直接焚烧法则占约50亩左右）。

3．燃气应用：处理100t/d生活垃圾（污水处理厂污泥）全气化能产燃气72900Nm3、热量73018593kcal/d、未调质热值1315-1555kcal/m3，可满足日产10万块砖的烧结砖厂燃料供给；也可满足内燃发电机发电45000-55000度所需燃气。

4．由于该无害贫氧全气化技术路线没有焦油这个困扰传统半气化工艺的难题，每公斤含水率15%的城市生活垃圾筛上物可产热值为每立方标米热值2700-3000kcal的可燃气体900-1000m3，可发电1200-1500kW/h。

5．全气化发电过程（除点火启动外）不用外热源、向节能和环保要效益，利用多级发电，热能循环再利用，系统整体经济效益显著提高。

6．生活垃圾和污泥当天处理调质转换成相当于标准煤热值5000-6500大卡的炭料；每吨全气化发电量600-1000度以上。