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利用垃圾生产木炭,焦油和煤气

2011-4-22 16:11:12 云维集团大为制焦电仪 黄兆荣 【字体:

摘要:本文简述了目前国内垃圾处理方法的利与弊.并介绍了新的垃圾处理方法,即利用垃圾生产木炭,焦油和煤气的专利技术方法.

关键词:垃圾、干馏、木炭、焦油、煤气

1 前言

   随着我国经济的快速发展,以及城市化进程的加速,人民生活水平的不断提高,城市的垃圾产量就越来越大,据资料显示 ,全国已有200多个城市处于垃圾的包围中,且年产垃圾量2.2亿吨,并以每年8-10%的速度增长。而随着能源短缺,油价上涨,世界各国都在积极寻找节约能源,回收一次能源产品再循环利用生产的新方法。

2 现有垃圾处理方法分析

目前世界垃圾的处理方法主要是填埋处理,建沼气池,利用垃圾发电等。但是,约80%的生活垃圾填埋场只是简单处理,因此就会造成严重的二次污染,因为填埋物体中含有大量CH4和CO2以及少量的NH3、H2等气体其挥发性强,毒性较大、如果扩散或渗透到地下就会污染土壤及地下水进而影响区域生态环境[1]。沼气池也不能处理大量的垃圾,也存在气体扩散危险;利用垃圾发电时由于煤和垃圾的混合物在燃烧时(温度800℃-980℃)要排出大量二氧化碳及其他有害气体如二噁英(俗称毒王)会危害人体的健康,增加温室效应。

有资料收集对垃圾的处理所采用的焚烧、填埋、堆肥三种方法的详细指标比较如下:

内容

卫生填埋

焚烧

堆肥

操作安全性

较好,注意防火

技术可靠性

可靠

可靠

可靠,国内有相当经验

占地

中等

选址

较困难考虑地形、地质条件,防止地表水、地下水污染,一般远离市区,运输距离较远。

易,可靠近市区建设,运输距离较近

较易,仅需避开居民密集区,气味影响半径小于200m,运输距离适中。

适用条件

无机物>60%  含水量<30%

密度>0.5t/d

垃圾低位热值>3300kJ/kg时不需添加辅助燃料。

从无害化角度,垃圾中可生物降解有机物≥10%,从肥效出发应>40%

最终处置

仅残渣需作填埋处理,为初始量的10%

非堆肥物需作填埋处理,为初始量的20~25%

产品市场

可回收沼气发电。

能产生热能或电能。

建立稳定的堆肥市场较困难。

建设投资

较低

较高

适中

资源回收

无现场分选回收实例,但有潜在可能。

前处理工序可回收部分原料,但取决于垃圾中可利用物的比例。

同左

地表水污染

有可能,但可采取措施减少可能性。

在处理厂区无,在炉灰填埋时,其对地表水污染的可能性比填埋小。

在非堆肥物填埋时与卫生填埋相仿。

地下水污染

有可能,虽可采取防渗措施,但仍然可能发生渗漏。

灰渣中没有有机质等污染物,仅需填埋时采取固化等措施可防止污染。

重金属等可能随堆肥制品污染地下水

大气污染

有,但可用覆盖压实等措施控制

可以控制,但二恶英等微量剧毒物需采取措施控制。

有轻微气味,污染指标可能性不大。

土壤污染

限于填埋场区。

需控制堆肥制品中重金属含量。

 

上述对垃圾的处理方法,虽然解决了一些问题,但是也存在有害气体扩散及垃圾分解后所产生的渗透物污染环境的弊端。距离对垃圾进行无害化、减量化、资源化处理,化害为利,综合利用还有一定的差距。本文主要介绍在密闭状态下利用垃圾生产木炭,焦油和煤气的处理方法。

3 垃圾成分的分析及转化利用

据有关资料分析,在城市生活垃圾中,有机物(可腐化)占60%-70%,;木质性(纸张、织物等)占15%-20%,玻璃占3%-5%,金属成份等占2%-3%,其价值相当可观。因此垃圾又被称为第二矿产资源。据不完全统计,目前全国每年从垃圾中回收再利用的资源不足四成,扔掉的再生资源价值高达300亿人民币。

3.1 利用垃圾生产木炭、焦油和煤气技术介绍

生活垃圾是由固体可燃物和非可燃物组成,可燃物有塑料、衣物、果蔬残留物等,可燃物达78~95%;非可燃物包括玻璃、废旧电池、少量金属等。

利用垃圾生产木炭,焦油和煤气,就是将垃圾中的可燃物和非可燃物利用液体进行分离。对其中分离出来的可燃物进行干馏处理,干馏中加热温度不至产生二噁英(毒王) ,可燃物是由碳水化合物组成,在高温条件下干馏可生产出木炭、木焦油和煤气;非可燃物中的玻璃、废旧电池、金属等可回收利用。

生产出来的木炭可以再继续气化生产出H2、CH4、O2等。利用变压吸附方法可以分离出氢气可以供燃料电池使用发电, CH4液化后可以供打火机等专用.也可利用燃气发电机进行发电,煤气也可以生产甲醇, 木炭还可以液化生产生物汽油、柴油等与煤气化原理相同。

焦油中含有木焦油,木酸油,沥青等,利用蒸馏方法可以焦油中的化学物质分离提炼出来,如甲酸、甲醇等。作为医药,化工,食品等行业的原料,这就是生物能源工程。

生物能源工程的生产过程与煤化工行业的炼焦生产的流程是大致相同的。炼焦就是把煤炭放到焦炉里面加热碳化,干馏、提炼出焦炭、焦油、煤气等产品,这项技术已经是十分成熟技术[2]。

利用垃圾生产木炭、焦油和煤气的工艺流程和设备都与煤化工生产相同的,只是工艺参不相同。其生产的产能是:

每1000kg干植物垃圾(水分小于10%)可产出 :
   1.类木炭: 250~300kg     

2.木焦油: 60~150kg    

3.木酸液: 200~220kg     

4.可燃气: 200~250m3 热值>3500Kcal/m3

利用垃圾生产的生物质燃气可以为村镇居民提供炊事用气与供暖用气,为干燥设备提供直接热源烘干物料,为工农业生产提供热源。

   生物质炭,可用于有色金属冶炼、铸造脱模剂、防氧化剂、制成活性炭、农业改良土壤和高档食品添加剂等,深加工可制成橡胶用炭黑,使附加值增加5倍。

  木焦油经分馏可提炼出苯及衍生物(18%)和苯酚及衍生物(42%)两大类贵重化工原料,还可用作有机溶剂、农药中间体和防腐剂等. 闪点 84 ~ 86 ℃ 燃点 93 ~ 97 ℃ 高位热值 32.93MJ/kg 运动粘度 9.82m2 /s 密度 1.08g /cm3 含水量 <15 %。木焦油主要由液态和固态芳烃以及一些焦油酸和焦油碱所组成。经木焦油防腐剂处理后

的木材可用于铁路枕木,建筑用脚手架、普通家具的内衬等。

3.2利用垃圾生产木炭、焦油和煤气装置结构

利用垃圾生产木炭、焦油和煤气装置是由燃烧室、炭化室、上升管、气液分离器、冷却器等组成。如下图所示

先将垃圾的可燃物与非可燃物分离开来,将可燃物制成饼状或球形后送入燃烧室干馏,一定时间后通过推炭车将木炭推出,通过栏炭车将木炭送进缺氧熄炭车中熄炭降温。降温后将木炭按照需要成型销售。

气体在压力的作用下,经上升管、集气管离开炭化室,剩下的就是固体木炭。集气管中的气体大部分是煤气,其余的气体经冷却器冷却到常温后,其中的液体就是焦油。垃圾中木炭的含量大于60%、煤气中○2的含量是50%、CH4的含量是8%、CO和CO2含量是2%。

以上分离生产装置我国许多企业都在使用。如:云南云维集团有限公司有干馏、煤气化、煤分离装置,云南煤化集团下属开远解放军化肥有限公司有煤炭液化装置。吉林化工企业、湖南化工企业都建有废旧金属回收装置。

作者研制的利用垃圾生产木炭、焦油和煤气的技术和装置,已经获得国家新型实用专利(ZL200820228990.4).并能批量生产。

4、结论:

利用垃圾生产木炭、木焦油、可燃性气体等化工产品和能源,解决了现有垃圾处理方法关键性问题,没有渗透污染,没有毒害气体产生、不影响环境和人们的健康。占地少,转化利用率高,将垃圾变成能源,这是人类可持续发展重要途经之一,也符合国家新能源、低炭经济、环保、循环利用的政策。

参考文献:

[1] 师伟  徐一峰  郭鹏臻  余晓青 生活垃圾填埋场二次污染分析与防治[J]资源节约与环保杂志2010,4期48-49

[2]、云南云维集团公司大为制焦公司编制  炼焦工艺操作规程  炼焦工艺流程

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