一种一般工业垃圾资源化处理的添加剂及处理方法
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种一般工业垃圾资源化处理的添加剂及处理方法。
背景技术
一般工业垃圾主要是指轻工业中的制鞋、服装、家居、皮革、箱包、木材、家具、纺织、印刷、广告等企业在制造产品过程中剩余的、无法再用于加工产品的剩余废料、碎料及下脚料。据统计，我国每年的服装及纺织品下脚料产量在500万吨-1000万吨；每年有约2600万吨旧衣物被扔进垃圾桶；每年产生的包装垃圾已经超出了400万吨之多；每年有140万吨皮革废弃物产生。如果不对这些一般工业垃圾有效利用和处理，将对生态环境和社会环境造成一定影响，并造成严重环境污染。
目前，我国一般工业垃圾的处理方法主要有填埋和焚烧两种。不管是填埋法处理还是焚烧处理，这两种方法都无法满足垃圾处理的“无害化、减量化、资源化、低碳化、能源化”的要求。因此，一般工业垃圾的无害化处理特别是一般工业垃圾的资源化综合利用已迫在眉睫。
发明内容
1、发明要解决的技术问题
针对现有技术中一般工业垃圾处理方法不环保的技术问题，本发明提供了一种一般工业垃圾资源化处理的添加剂及处理方法，它是一种高效的、绿色环保的、实现一般工业垃圾能源化的处理方法。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种一般工业垃圾资源化处理的添加剂，所述添加剂与一般工业垃圾的比例为：一般工业垃圾1、氧化钙5％-8％、碳酸钠5％-8％、碳酸钙5％-8％、腐殖酸钠2％-4％和二氧化锰2％-5％。
一般工业垃圾由边角料、皮革边角料、废旧衣物和废旧织物等可燃物组成，一般工业垃圾衍生燃料经高温热解气化后产生的混合可燃气体会存在有害成分，例如二噁英等，对环境污染严重。在一般工业垃圾中加入氧化钙5％、6％或8％，碳酸钠5％、6％或8％，碳酸钙5％、6％或8％，腐殖酸钠2％、3％或4％，二氧化锰2％、3％或5％多种元素组成的添加剂。添加剂中的氧化钙、碳酸钠和碳酸钙中的钙离子和钠离子可与一般工业垃圾中的氯离子和硫离子发生化学反应，达到固氯和固硫的效果，去除一般工业垃圾中的硫和氯。二噁英最主要成分为氯，提前在一般工业垃圾中加入添加剂将氯分离出来，阻断气化时噁英的形成。一般工业垃圾衍生燃料与腐殖酸钠充分混合，发生化学反应，形成粘结剂，利于衍生燃料的成型。二氧化锰除臭效果显著，还可以吸附、分解一般工业垃圾中的有害物质，减少对人体和环境的危害。同时在一般工业垃圾中加入少量的污泥、飞灰、灰料，具有提高稳定成型的衍生燃料热值、提高成型的衍生燃料密实性，达到资源循环利用，消除二次污染的目的。添加剂具有除二噁英、固硫、固氯、除氮氧化物、催化、助燃、提高燃值、防腐、粘合斑、填充、防潮等作用。
一种一般工业垃圾资源化处理方法，包括以下步骤：
步骤一、将经过预处理的一般工业垃圾进行多级破碎、分选和磁选，一般工业垃圾被破碎至粒径≤15mm×20mm的絮料；
步骤二、将所述步骤一的一般工业垃圾絮料加入权利要求1所述的添加剂进行搅拌均匀；
步骤三、将所述步骤二的一般工业垃圾絮料通过RDF成型机，将一般工业垃圾高压制成衍生燃料；
步骤四、将所述步骤三的成型的衍生燃料冷却、筛分；
步骤五、将所述步骤四的成型的衍生燃料高温热解气化产生混合可燃气体。
一般工业垃圾含有少量的金属等无机物，所以工序处理前需要对一般工业垃圾进行分选，将有机质部分与无机质部分分离掉。通过以上步骤，利用一般工业垃圾资源化处理方法，将一般工业垃圾制成混合可燃气体。最终得到的混合气体中含有H2、C0、CH4、CnHm等气体成分组成的生物天然气，工业利用范围广，经济价值大。衍生燃料(Refuse DerivedFuel，RDF)成型燃料热值稳定，热值范围在3800千卡-5500千卡。RDF气化效率高、产气量大且稳定大约2000m3/吨。
可选地，所述步骤五之后还包括
步骤六、将所述步骤五产生的混合可燃气体除尘、冷却、除焦油和增压；
步骤七、将所述步骤六的混合可燃气体除氯脱硫、得到洁净的混合可燃气体。
可选地，所述步骤一的一般工业垃圾依次经过初破和滚筒筛分、一次磁选、二次破碎、二次磁选、非磁性磁选、风力分选和三次破碎。
可选地，所述步骤三将一般工业垃圾的衍生燃料成型成块状物。
可选地，所述步骤四将所述成型的衍生燃料冷却、凝固，然后将所述成型的衍生燃料振动筛分。
可选地，所述步骤五将成型的衍生燃料放入高温气化炉内的干馏段，所述高温汽化炉干馏段下方为气化段，所述气化段设有半焦，所述炉底通入低压水蒸气与空气的混合气体，所述半焦与混合气体在高温条件下反应生成可燃气体一，所述气化段可燃气体一上升对干馏段成型衍生燃料进行干馏，所述成型的衍生燃料经干馏生成可燃气体二。
可选地，所述步骤五的可燃气体一经过一级高效除尘器和二级高效除尘器，然后进入高效除尘冷却器，所述可燃气体二经过一级高效除油器，然后进入高效除尘冷却器，所述可燃气体一与可燃气体二在高效除尘冷却器出口混合。
可选地，所述步骤六的混合可燃气体为混合的可燃气体一和可燃气体二，通过电捕焦油器将混合可燃气体中的灰尘和轻油去除，然后将混合可燃气体通入增压离心鼓风机增压。
可选地，所述步骤七将混合可燃气体通入浓度为5％-10％的氢氧化钠溶液，然后将混合可燃气体经过管道输送到球形压力容器罐里。
3、有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本申请实施例提出的一种一般工业垃圾资源化处理方法及添加剂，在制RDF前，将一般工业垃圾进行多级破碎，使95％的一般工业垃圾的粒径≤15mm×20mm，提高了RDF的密实性，提高成型的RDF热值。
(2)本申请实施例提出的一种一般工业垃圾资源化处理方法及添加剂，在制备成型的RDF前加入氧化钙、碳酸钠、碳酸钙、腐殖酸钠和二氧化锰等多种元素组成的添加剂。添加剂具有除二噁英、固硫、固氯、除氮氧化物、催化、助燃、提高燃值、防腐、粘合斑、填充、防潮等作用。添加剂可以有效地吸收垃圾中的硫、氯，极大地减少了混合可燃气体中硫化物、二噁英的形成，大大降低了气体净化的难度，节约了垃圾处理成本。
(3)本申请实施例提出的一种一般工业垃圾资源化处理方法及添加剂，添加剂与RDF搅拌反应后变成类粘胶混合物，使RDF成型效果更好，强度高，在高温情况下不容易散开，使氧气容易进入，气化效率高。
(4)本申请实施例提出的一种一般工业垃圾资源化处理方法及添加剂，使用电捕焦油器除焦油，利用电捕焦油技术，消除了混合可燃气体中的焦油。该方法优于水洗法，极大地减少了水的消耗，降低了成本，减轻了对环境的危害。由于焦油在低于100℃以下容易析出，将电捕焦工序置于除氯除硫工序之前，让混合气在进入NaOH溶液池前除去焦油，避免了焦油污染该溶液池溶液，让溶液池的NaOH溶液可能循环使用，减少了工作量，降低了处理成本。
(5)本申请实施例提出的一种一般工业垃圾资源化处理方法及添加剂，使用NaOH溶液池过滤混合气体中剩余的硫与氯。NaOH溶液池溶液可以重复使用。当溶液浓度降低时，再添加NaOH。避免了生产过程中废液的排放，减少危害环境的因素。
(6)本申请实施例提出的一种一般工业垃圾资源化处理方法及添加剂，最终得到的混合可燃气体中含有H2、C0、CH4、CnHm等气体成分组成的生物天然气，工业利用范围广，经济价值大。在本发明一般工业垃圾处理过程中，不对外排放污水、废气、废渣，保证了处理过程中的绿色环保。
附图说明
图1为本发明提出的一种一般工业垃圾资源化处理方法流程图；
图2为本发明提出的一种一般工业垃圾资源化处理方法的一般工业垃圾制RDF工艺流程图；
图3为本发明提出的一种一般工业垃圾资源化处理方法的衍生燃料高温热解气化工艺流程图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图1-3及实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理的添加剂，所述添加剂与一般工业垃圾的比例为：一般工业垃圾1、氧化钙5％-8％、碳酸钠5％-8％、碳酸钙5％-8％、腐殖酸钠2％-4％和二氧化锰2％-5％。
一般工业垃圾由边角料、皮革边角料、废旧衣物和废旧织物等可燃物组成，一般工业垃圾衍生燃料经高温热解气化后产生的混合可燃气体会存在有害成分，例如二噁英等，对环境污染严重。在一般工业垃圾中加入氧化钙5％、6％或8％，碳酸钠5％、6％或8％，碳酸钙5％、6％或8％，腐殖酸钠2％、3％或4％，二氧化锰2％、3％或5％多种元素组成的添加剂。添加剂中的氧化钙、碳酸钠和碳酸钙中的钙离子和钠离子可与一般工业垃圾中的氯离子和硫离子发生化学反应，达到固氯和固硫的效果，去除一般工业垃圾中的硫和氯。二噁英最主要成分为氯，提前在一般工业垃圾中加入添加剂将氯分离出来，阻断气化时噁英的形成。一般工业垃圾衍生燃料与腐殖酸钠充分混合，发生化学反应，形成粘结剂，利于衍生燃料的成型。二氧化锰除臭效果显著，还可以吸附、分解一般工业垃圾中的有害物质，减少对人体和环境的危害。同时在一般工业垃圾中加入少量的污泥、飞灰、灰料，具有提高稳定成型的衍生燃料热值、提高成型的衍生燃料密实性，达到资源循环利用，消除二次污染的目的。添加剂具有除二噁英、固硫、固氯、除氮氧化物、催化、助燃、提高燃值、防腐、粘合斑、填充、防潮等作用。
实施例2
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理方法，与实施例1技术方案相比，包括以下步骤：
步骤一、将经过预处理的一般工业垃圾进行多级破碎、分选和磁选，一般工业垃圾被破碎至粒径≤15mm×20mm的絮料；
步骤二、将所述步骤一的一般工业垃圾絮料加入权利要求1所述的添加剂进行搅拌均匀；
步骤三、将所述步骤二的一般工业垃圾絮料通过RDF成型机，将一般工业垃圾高压制成衍生燃料；
步骤四、将所述步骤三的成型的衍生燃料冷却、筛分；
步骤五、将所述步骤四的成型的衍生燃料高温热解气化产生混合可燃气体。
一般工业垃圾含有少量的金属等无机物，所以工序处理前需要对一般工业垃圾进行分选，将有机质部分与无机质部分分离掉。通过以上步骤，利用一般工业垃圾资源化处理方法，将一般工业垃圾制成混合可燃气体。最终得到的混合气体中含有H2、C0、CH4、CnHm等气体成分组成的生物天然气，工业利用范围广，经济价值大。衍生燃料(Refuse DerivedFuel，RDF)成型燃料热值稳定，热值范围在3800千卡-5500千卡。RDF气化效率高、产气量大且稳定大约2000m3/吨。
实施例3
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理方法，与实施例1或2技术方案相比，所述步骤五之后还包括
步骤六、将所述步骤五产生的混合可燃气体除尘、冷却、除焦油和增压；
步骤七、将所述步骤六的混合可燃气体除氯脱硫、得到洁净的混合可燃气体。
混合可燃气体经过除尘、冷却和除焦油，去除混合可燃气体中的杂质，并对高温的可燃气体降温冷却，以便后续工序的进行。最后再对混合可燃气体除氯脱硫，去除混合可燃气体中的硫和氯进一步保证混合可燃气体的洁净。
实施例4
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理方法，与实施例1-3任意一项技术方案相比，所述步骤一的一般工业垃圾依次经过初破和滚筒筛分、一次磁选、二次破碎、二次磁选、非磁性磁选、风力分选和三次破碎。
一般工业垃圾初破工序可以用双轴剪切式破碎机，用双轴剪切式破碎机将一般工业垃圾进行拆分，同时将垃圾破碎。经过初破工序之后，95％以上的一般工业垃圾破碎成粒径≤40mm×50mm的物料。然后将初破的一般工业垃圾输送至滚筒筛分工序，经滚筒筛分工序后，粒径＜15mm的物料被筛分出来，筛分出来的筛下物料添加到步骤二中搅拌，筛上的一般工业垃圾物料直接送入一次磁选工序，经过磁选工序后，除去95％以上的磁性金属。然后将经过一次磁选工序的一般工业垃圾输送至二次破碎工序，二次破碎可以用双轴剪切式破碎机，经过二次破碎后，95％的一般工业垃圾被破碎成粒径≤25mm×30mm的物料。然后一般工业垃圾被送入二次磁选工序，经过二次磁选工序后，进一步的将包含在物料中的95％以上的磁性金属除去。然后将一般工业垃圾送入非磁性磁选工序，利用涡电流分选，除去95％以上的非磁性金属。之后将一般工业垃圾送入风力分选工序，在气流作用下使一般工业垃圾按颗粒密度和粒度差异进行分选，一般工业垃圾重物质被分选出来，输送至料仓。然后将一般工业垃圾输送至三次破碎工序，使95％以上的垃圾物料被破碎成粒径长和宽小于15mm×20mm的垃圾絮料。一般工业垃圾经过破碎更容易通过分选设备除去金属等杂质，而且一般工业垃圾经过破碎和分选杂质为之后搅拌工序和一般工业垃圾成型工序做准备，使一般工业垃圾成型密度高、热值高。
实施例5
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理方法，与实施例1-4任意一项技术方案相比，所述步骤三将一般工业垃圾的衍生燃料成型成块状物。添加了添加剂的RDF搅拌均匀后，将RDF压制成为直径为30mm-60mm，长度为200mm的柱状或块状物。
实施例6
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理方法，与实施例1-5任意一项技术方案相比，所述步骤四将所述成型的衍生燃料冷却、凝固，然后将所述成型的衍生燃料振动筛分。RDF成型时，采用高压压制成型，因此成型后的RDF也具备较高的温度，在80℃左右。成型的RDF需要快速冷却，才能进入下一工序。将压制成型的RDF由链板机输送到振动筛分工序，筛下物收集并输送至步骤三的RDF成型工序重新压制成型，筛上物则由皮带输送至料场由上料机送入高温热解汽化炉气化。
实施例7
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理方法，与实施例1-6任意一项技术方案相比，所述步骤五将成型的衍生燃料放入高温气化炉内的干馏段，所述高温汽化炉干馏段下方为气化段，所述气化段设有半焦，所述炉底通入低压水蒸气与空气的混合气体，所述半焦与混合气体在高温条件下反应生成可燃气体一，所述气化段可燃气体一上升对干馏段成型衍生燃料进行干馏，所述成型的衍生燃料经干馏生成可燃气体二。
利用两段式固定床热解气化炉进行气化，该气化炉的高度与直径之比至少是10-15倍以上(高度大于直径)。气化温度必须控制在850℃以上，高于该温度才能有效防止二噁英等有毒有害的气体生成。通过提升设备将成型的RDF提升到储料仓，由程序控制的给料设备将成型的RDF加入到两段式固定床热解气化炉的干馏段。空气鼓风机将空气鼓入炉底，同时低压蒸汽通过混合箱与空气混合作为气化剂与气化段1200℃、1300℃、或1600℃高温的半焦进行气化反应，生成CO约为31％—33％，H2约为9％—10％，CH4约为0.4％—0.5％的可燃气体一；同时利用可燃气体一的余热对干馏段成型的RDF进行干馏，生成CO约为29％—31％，H2约为17％—19％，CH4约为1％—3％，CnHm约为0.2％—0.4％的可燃气体二。
实施例8
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理方法，与实施例1-7任意一项技术方案相比，所述步骤五的可燃气体一经过一级高效除尘器和二级高效除尘器，然后进入高效除尘冷却器，所述可燃气体二经过一级高效除油器，然后进入高效除尘冷却器，所述可燃气体一与可燃气体二在高效除尘冷却器出口混合。
可燃气体一带动灰尘以一定的速度进入除尘器，在除尘器内以螺旋线的形式作回转运动。可燃气体一内悬浮的灰尘颗粒在离心力的作用下被抛向圆筒的内表面，在重力作用下降落至排灰管，而可燃气体一则从除尘器下部进入中央管，形成上升的螺旋气流，从顶部离开除尘器。可燃气体一经两级除尘器，一级高效除尘器属于燃气净化设备，使可燃气体一中的灰尘及大颗粒物体充分分离出来，二级高效除尘器将可燃气体一温度降到100℃以下，主要对可燃气体一冷却降温，去除可燃气中的大部分水分，并使可燃气体一的轻油雾冷凝。二级高效除尘器中的冷却器选择不与可燃气直接接触的间接式冷却器，避免了水与可燃气体一直接接触，不会产生大量污水，利于环境保护。可燃气体二经过一级高效除油器，可除去可燃气体二98％以上的灰尘和焦油。可燃气体一与可燃气体二都经过高效除尘冷却器，让可燃气体一与可燃气体二在高效除尘冷却器的双竖管洗涤塔中冷却，保证可燃气体一与可燃气体二温度不高于100℃。气化后的混合可燃气体中含有大量的灰尘，灰尘中同时吸附部分重金属。冷却气体的同时也除去了粉尘和附着在粉尘中的重金属，大大减少了气体中的重金属成分。
实施例9
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理方法，与实施例1-8任意一项技术方案相比，所述步骤六的混合可燃气体为混合的可燃气体一和可燃气体二，通过电捕焦油器将混合可燃气体中的灰尘和轻油去除，然后将混合可燃气体通入增压离心鼓风机增压。
电捕焦油器主要是对冷却后的混合可燃气体进一步净化，去除轻油及残留的焦油和灰尘。混合可燃气体经过一系列的除尘、冷却和除焦油，存在一定的压力降，净化出来的混合可燃气体压力小，无法输送到下一工序或更远的距离，将混合可燃气体通过增压离心鼓风机增压，改善混合可燃气输送压力不足的现象，使混合可燃气体有足够能力克服管路阻力，完成下面的工序任务和输送到更远的距离。
实施例10
结合附图1-3，本实施例的一种一般工业垃圾资源化处理方法，与实施例1-9任意一项技术方案相比，所述步骤七将混合可燃气体通入浓度为5％-10％的氢氧化钠溶液，然后将混合可燃气体经过管道输送到球形压力容器罐里。将混合可燃气体通入浓度为5％-10％的NaOH溶液池中，让混合气体中的H2S、S02、N0X、残余的氯气与NaOH反应，消除混合气中的硫、氯、氮等。通过抽风设备将混合可燃气体通入到NaOH溶液池，得到含H2、C0、CH4、CnHm等成分组成的混合可燃气体。混合可燃气体经管道输送到球型压力容器罐里被储存、混合，减缓、稳定燃气压力。压力容器罐输出管道与燃气管网连通，混合可燃气体可直接用于工业、民用燃气供应或直接发电。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
