[其他]用城市垃圾生产可燃气体的方法及设备

说明书

用城市垃圾生产可燃性气体的方法及设备属于废物处理技术领域。

目前，世界上工业和生活垃圾正以3%的速度增长。据估计，发达国家每人每年制造垃圾三吨，发展中国家为一吨。大量垃圾不断排泄对生态环境和人类健康危害甚大，以对能源和环境保护为出发点，世界各国，特别是发达国家，对从废物中提取燃料非常重视，他们把这种发展倾向称为开发“第六种燃料”，国外从废物中制取燃料的生产主要采用机械加工法，从垃圾中挑选出可燃性废物经机械加工制成燃料块，供有关场合使用。最近几年发展为采用高温热分解的方法，将垃圾转变为可燃性气体。例如日本专利“固体废料城市煤气化方法”（昭61-40279）是将固体垃圾热分解生成的气体通过两次氢化，再加水蒸汽转变为城市煤气。此方法采用的是加焦炭，进行大量鼓风的敞式立炉，这样的气体中混入了大量的二氧化碳、氮、硫、氯化氢和其它一些有害气体。这些有害气体的一一转化和脱除，不得不增加许多大型设备，其中有的必须高温、高压，同时还要配以多种的吸附剂，设备繁多，工艺和管理复杂且成本相当高昂。

本发明的目的是将城市垃圾等废弃物变化为新的燃气能源。所提供的方法及其系统设备有较好的经济性能，生产出的可燃性气体无毒、无味、热值高、用途广泛。

本发明的技术特征是：以城市垃圾中的有机物成份为原料，添加适量生石灰，废石油沥青或废煤焦油装入卧式密封转体炉中，在隔绝空气缺氧的条件下干馏气化，然后经冷却塔、过滤器、水封槽、洗涤塔系列设备净化处理后获得无毒无味的高热值可燃性气体。其辅助设备还有除尘器、气压保险装置、鼓风机、空气预热器和抽气机。装炉原料组成（重量百分比）：生石灰（氧化钙）45～48，废石油沥青或废煤焦油（炼焦和煤气厂排出的废料）45～48，城市垃圾中筛出的有机物垃圾4～10%。对原物料的要求：块状生石灰（20～60mm）占70%，粉状占30%;废石油沥青粒度≤40mm;城市垃圾筛除泥土、砖块之后，应用其中有机物垃圾。而加热用的燃料为其余的可燃性垃圾，干馏气化温度：900～1100℃，压力2kg/cm²，气化时间20分钟，三种原料成份在卧式密封转体炉中，凡含碳的废料（树枝、树叶、木屑、刨花、草木植物、甘蔗渣、菜帮、果皮、破布废纸等）加热到400～500℃时，发生碳化分解。气化开始后，形成碳氢化合物的轻馏分（主要是甲烷），而且形成的木焦油重馏分也逐渐转化为气体。其中有不多的水蒸汽并夹杂着少许的氢气和氮气。其中甲烷和焦油气是可燃性气体，但热值不太高，因此添加生石灰和石油沥青（或废煤焦油）以提高燃气的热值。添加的生石灰（CaO）在卧式密封转体炉中，加热到500～800℃时，受木质素（有机物垃圾的主要成份）和石油沥青的气化蒸气（水份）渗浸，促使CaO加速分解，在缺氧条件下生成一氧化碳和钙蒸气，同时裂解的CaO大量放热。其反应方程式可表达为：CaO+C（木质素）→Ca（蒸气）+CO。添加的废焦油（或废石油沥青）内含C、H、O等多种元素，当炉温加热到400～500℃时，即热裂分解，其挥发的气体主要成份为C₃H₈（丙烷）、C₄H₁₀（丁烷）、CH₄（甲烷）和少量的烯烃，并混有少量的CO₂和H₂。这种混合气体热值高，足以代替电石乙炔气。

本发明生产的可燃性气体无烟、无毒、不含硫，不污染环境，可与天燃气、煤气混合使用，也可以单独使用。由于原料价格低廉，成本较低。此种燃气可以广泛用于工业（如加热炉、切割、焊接钢材、冶炼、轻工等）、交通运输（代替汽油、柴油用于各式内燃机）、生活民用（代替煤、焦炭、天然气、煤气）。并在使用该可燃性气体过程中其管道和喷嘴处不会产生结焦现象。

本发明生产工艺简单，成套设备制作亦不复杂，若以该燃气代替电石供应工业，节约的电力资源是相当可观的。此外，在生产可燃性气体过程中，还可回收贵重的化工原料煤焦油。估算每吨原料可回收全燃性煤焦油150千克。炉渣也可综合利用。炉渣按体积比可占原料的30%，是有用的钙基材料，可以制成性能优良的各种建筑材料代替木材、砖瓦。

本发明生产的可燃性气体与几种常用的燃气及日本专利生产的城市煤气热值比较：

可燃性气体种类    热值

电石乙炔气 13380KCa1/m³

本发明的可燃性气体 11400KCa1/m³

天然气 8500KCa1/m³