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CN108148633A - 一种生活垃圾固体热载体催化气化处理方法 - Google Patents

一种生活垃圾固体热载体催化气化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，属于垃圾处理技术领域。目的是为解决现有燃烧和裂解方法的缺陷，提供一种生活垃圾固体热载体催化气化处理方法。所述方法为：生活垃圾经干燥系统干燥处理后进入催化气化系统；在催化气化系统，生活垃圾与高温热载体直接接触，生活垃圾中的有机物在高温热载体和催化剂作用下直接气化产生气体产物及焦炭；气体产物进入油气收集净化系统，在油气收集净化系统得到燃料气及焦油；在热载体加热系统，焦炭燃烧，对热载体进行加热，热载体返回催化气化系统循环使用；产生的焦油返回到催化气化系统内，循环气化产生燃料气。本方法实现了生活垃圾快速热解并气化，产生燃料气，无焦炭固体物排放。

Description

一种生活垃圾固体热载体催化气化处理方法
技术领域
本发明涉及一种固体热载体气化方法，特别是用于生活垃圾的无害化处理方法，属于垃圾处理领域。
背景技术
随着城市化率的提高，生活垃圾的处理已成为当前亟待解决的社会问题。垃圾处理主要以填埋、堆肥、燃烧等传统方式。目前采用燃烧处理工艺较普遍，但这其中弊端丛生，不仅容易造成二次环境污染，而且成本也较高。因而，采用清洁、环保的方法处理生活垃圾已迫在眉睫。
采用燃烧法处理生活垃圾，目前面临的突出问题是资金问题和二噁英污染的问题。燃烧法虽然是一种减量化和无害化程度较高的垃圾处理方法，但燃烧厂的一次性投资和运行费用很高，建设一座日处理能力为100t的燃烧厂，一次性投资需上亿元。
裂解或干馏的方法是有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程，生活垃圾主要由生物质、动物和石油制品等组成，通过高温无氧裂解方法，生物质中的高分子物质开始裂解，生成燃料气体与油气的混合物和焦炭。燃料气与油气的混合物经过冷却后被分成燃料气与焦油。裂解法时间长，尤其是400℃以下的低温和无催化剂的情况下裂解时间长，因而设备处理量不高。虽然能量基本自给自足，但垃圾经裂解后产生的油品属于重质焦油，需经焦化、加氢等工艺处理后才能利用；产生的焦炭质量不稳定无法直接利用，尚需二次处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有燃烧和裂解装置的缺陷，提供一种生活垃圾固体热载体催化气化处理方法。
为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案为，生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，所述方法为：
生活垃圾经干燥系统干燥处理后进入催化气化系统；
在催化气化系统，生活垃圾与高温热载体直接接触，生活垃圾中的有机物在高温热载体和催化剂作用下直接气化产生气体产物及焦炭；
气体产物进入油气收集净化系统，在油气收集净化系统得到燃料气及焦油，焦油用泵送至催化气化系统内，循环气化产生燃料气；
在催化气化系统的末端排出的热载体、焦炭、催化剂，进入热载体加热系统；
在热载体加热系统，焦炭燃烧，对热载体进行加热，热载体返回催化气化系统循环使用。
进一步的，所述方法中，生活垃圾在干燥处理之前还经过预处理系统的预处理。
进一步的，所述方法中，催化气化系统的进料中，生活垃圾占20～40％，高温热载体占60～80％，催化剂占1-10‰。
进一步的，所述方法中，油气收集净化系统得到的燃料气经洗涤塔净化，去除气化过程中产生的HCl、H2S、CO2等酸性介质，净化后的燃料气用于发电或作为燃料使用。
进一步的，所述方法中，热载体、焦炭、催化剂进入热载体加热系统的方式为在催化气化系统的尾部热载体、焦炭、催化剂一起由螺旋输送器输送到提升装置内，再经密闭的提升装置进入热载体加热系统；在提升装置底部采用过热蒸汽或N2隔绝空气。
进一步的，所述方法中，焦炭在热载体加热系统中，与空气管路引入的空气接触燃烧，燃烧时间为5-40分钟。
进一步的，所述方法中，热载体返回催化气化系统的方法为，在热载体加热系统加热滚筒的末端，高温的热载体由下部进入热载体储罐，经过螺旋输送装置重新返回催化气化系统循环使用。
进一步的，所述方法中，热载体在加热系统加热后，烟气及夹带的催化剂经气固分离，烟气由气固分离装置的顶部排出，经净化后排放；催化剂由气固分离装置的底部排出，收集后加入到催化气化系统中循环使用。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，本发明提供的生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，与现有技术相比，具备以下优点：
本方法在高温固体热载体及催化环境下，生活垃圾快速热解并气化，产生燃料气，燃料气经净化后用来发电或作为燃料使用，产生的固体焦炭趁热直接燃烧，给热载体加热，本工艺无焦炭固体物排放。
与垃圾焚烧相比，催化气化是在隔绝空气状态下将各种垃圾快速分解成燃料气体，即使垃圾中有苯等有机物的存在，在高温下已发生脱氢反应生产焦炭，且隔绝了氧气这就不会产生二恶英。
本发明提供一种生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，这种方法不是直接对生活垃圾进行燃烧，而是利用热能使生活垃圾在密闭容器中进行高温分解，使有机质产生焦炭和燃料气，通过焦炭的燃烧提供热量，焦炭燃烧的热量完全满足热载体的需求，无需消耗外部热源，富裕的燃料气可用来发电或作为燃料使用。这样，既可以保障能量自身需求，又在高温下除掉了生活垃圾的污染物，而且由于设备是在全密封的环境下运行的，对环境没有任何污染。
附图说明
图1是实施例1的工艺流程图；
图2是实施例2的装置结构图。
[主要元件符号说明]
1、预处理系统；2、干燥系统；3、进料系统；4、催化气化系统；5、热载体加热系统；6、油气收集净化系统；7、垃圾；8、热载体、焦炭、催化剂；9、燃料气；10、焦油；11、空气；
21、催化气化系统；22、热载体加热系统；23、进料系统；24、热载体循环回路；25、油气出口；26、燃烧器；27、热载体补充口；28、螺旋出料机；29、冷凝、冷却系统；30、空气；31、焦油循环回路。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，方法具体为：
经预处理系统1预处理和干燥系统2干燥后的生活垃圾7，进入进料系3的料仓，通过料仓底部的双齿轮进料器将垃圾7输送到链板机上，再通过链板机将垃圾7导入催化气化系统4。
催化气化系统4是水平旋转的滚筒，筒内表面装有耐高温材料的隔热层和耐磨层。在催化气化系统4，垃圾7与高温的固体热载体直接接触，有机物在高温和催化剂作用下直接气化产生气体产物及焦炭，其中垃圾7进料占20～40％，固体热载体占60～80％，催化剂占垃圾进料的1-10‰。
反应的气体产物油气在催化气化系统4由滚筒的两端的密封罩上部管路排出，最后合并一起进入油气收集净化系统6的冷凝器、冷却器。在油气收集净化系统6得到燃料气9及焦油10，焦油10用泵送至催化气化系统4内循环气化重新产生燃料气；燃料气9经洗涤塔，去除气化过程中产生的HCl、H2S、CO2等酸性介质，净化后的燃料气9可用于发电或作为燃料使用。
在催化气化系统4的尾部热载体、焦炭、催化剂8一起由螺旋输送器输送到提升装置内，再经密闭的提升装置进入热载体加热系统5；在提升装置底部采用过热蒸汽或N2隔绝空气。
热载体加热系统5是水平旋转的滚筒，筒内表面装有耐高温材料的隔热层和耐磨层，在热载体加热系统5入口端设有设有辅助的燃烧器及通入空气的管路11。焦炭在热载体加热系统5中与11通入的空气直接接触燃烧，燃烧时间为5～40分钟。
在热载体加热系统5加热滚筒的末端，高温的热载体由下部进入热载体储罐，经过螺旋输送装置重新返回催化气化系统4循环使用；烟气及夹带的催化剂经气固分离，烟气由气固分离装置的顶部排出，经净化后排放；催化剂由气固分离装置的底部排出，收集后加入到催化气化系统4进料中循环使用。
本方法不产生目的产物焦油和焦炭，焦油和焦炭为过程中间产物。焦炭燃烧放出的热量足以满足热载体对热量要求，气化产生的燃料气可以全部用来发电或作为燃料使用。
本方法采用固体热载体传热，充分利用了焦炭燃烧放热，在满足工艺要求的情况下，解决了焦炭作为废弃物的处理问题。由于高温的固体热载体与垃圾直接接触并传热，垃圾受热时间短，与外热式同类垃圾处理方法相比，本方法的处理能力是外热式的5-8倍。
实施例2
本实施例提供本发明的处理方法所使用的一种具体的装置。图2是装置的实物结构示意图，图中各部件具体包括：催化气化系统21；热载体加热系统22；进料系统23；热载体循环回路24；油气出口25；燃烧器26；热载体补充口27；螺旋出料机28；冷凝、冷却系统29；空气30；焦油循环回路31。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，其特征在于，所述方法为：
生活垃圾经干燥系统干燥处理后进入催化气化系统；
在催化气化系统，生活垃圾与高温热载体直接接触，生活垃圾中的有机物在高温热载体和催化剂作用下直接气化产生气体产物及焦炭；
气体产物进入油气收集净化系统，在油气收集净化系统得到燃料气及焦油，焦油用泵送至催化气化系统内，循环气化产生燃料气；
在催化气化系统的末端排出的热载体、焦炭、催化剂，进入热载体加热系统；
在热载体加热系统，焦炭燃烧，对热载体进行加热，热载体返回催化气化系统循环使用。
2.如权利要求1所述的生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，其特征在于，所述方法中，生活垃圾在干燥处理之前还经过预处理系统的预处理。
3.如权利要求1所述的生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，其特征在于，所述方法中，催化气化系统的进料中，生活垃圾占20～40％，高温热载体占60～80％，催化剂占1-10‰。
4.如权利要求1所述的生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，其特征在于，所述方法中，油气收集净化系统得到的燃料气经洗涤塔净化，去除气化过程中产生的HCl、H2S、CO2等酸性介质，净化后的燃料气用于发电或作为燃料使用。
5.如权利要求1所述的生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，其特征在于，所述方法中，热载体、焦炭、催化剂进入热载体加热系统的方式为在催化气化系统的尾部热载体、焦炭、催化剂一起由螺旋输送器输送到提升装置内，再经密闭的提升装置进入热载体加热系统；在提升装置底部采用过热蒸汽或N2隔绝空气。
6.如权利要求1所述的生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，其特征在于，所述方法中，焦炭在热载体加热系统中，与空气管路引入的空气直接接触燃烧，燃烧时间为5-40分钟。
7.如权利要求1所述的生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，其特征在于，所述方法中，热载体返回催化气化系统的方法为，在热载体加热系统加热滚筒的末端，高温的热载体由下部进入热载体储罐，经过螺旋输送装置重新返回催化气化系统循环使用。
8.如权利要求1所述的生活垃圾固体热载体催化气化处理方法，其特征在于，所述方法中，热载体在加热系统加热后，烟气及夹带的催化剂经气固分离，烟气由气固分离装置的顶部排出，经净化后排放；催化剂由气固分离装置的底部排出，收集后加入到催化气化系统中循环使用。
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