一种生活垃圾分段式缺氧裂解方法与流程

1.本发明属于垃圾裂解技术领域，具体涉及一种生活垃圾分段式缺氧裂解方法。


背景技术：

2.城市生活垃圾的数量与惊人的速度在增加，不仅造成污染，而且对人类生存和生态环境产生了危害，因此，生活垃圾已经成为现代社会面临的严重问题之一，城市垃圾的减量化、无害化、资源化处理已经成为社会的共识；
3.现有生活垃圾资源化处理的过程中，均采用微波裂解的方式进行处理，但是微波裂解属于低温裂解，有的有机物需达到1200℃才能彻底裂解，并不能完全将生活垃圾进行裂解，转化合成气的产值不高，同时低温裂解后产生的有害物质二噁英也不能彻底的处理干净。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种生活垃圾分段式缺氧裂解方法。
5.本发明所采用的技术方案为：
6.一种生活垃圾分段式缺氧裂解方法，包括预处理阶段、裂解阶段及清洁阶段，裂解阶段包括以下步骤：
7.s1：将预处理阶段准备好的粉碎垃圾输送至微波裂解炉内，使粉碎垃圾在缺氧状态下以水蒸气为反应介质进行裂解，并将产生的合成气及灰渣进行收集；
8.s2：将s1反应剩余的灰渣输送至蒸汽等离子体炉内进行缺氧裂解，收集反应生成的合成气；
9.s3：将s1及s2收集的合成气混合后通入清洁装置中进行清洁。
10.优选的，步骤s1中微波裂解炉内温度控制在200－800℃，步骤s2中蒸汽等离子体炉内的温度控制在1200－1700℃之间。
11.优选的，步骤s1粉碎垃圾要提前进行搅拌，避免进入微波裂解炉后结块，通入的水蒸气与粉碎垃圾的物料比例为1.33。
12.优选的，步骤s1中所述微波裂解炉的合成气出口端设置有催化床，所述催化床上分布有催化剂，所述催化剂反应温度设置在800℃。
13.优选的，催化剂采用外部加热方式，所述催化剂选用镍基催化剂，呈颗粒状分布在催化床上。
14.优选的，所述预处理阶段包括以下步骤；
15.a1：将生活垃圾中的除去铁器、玻璃、轻金属以及石块经分拣筛选后去除；
16.a2：利用液压设备将垃圾压紧成块形成固态垃圾，挤压流出的污水经等离子体与纳米气泡技术进行无害化处理；
17.a3：将步骤a2压水后的固体垃圾放入破碎装置中进行破碎，破碎粒径在1－5mm。
18.优选的，步骤a3破碎后的粉碎垃圾在输送至微波裂解炉前，需要利用电磁感应加热器进行加热使其含水量控制在10％以内，所述电磁感应加热器架温度设置为200℃。
19.优选的，所述清洁阶段包括以下步骤：
20.b1：清理后的合成气输送至小型蒸汽等离子体炉中进行二次裂解，所述小型蒸汽等离子体炉的温度设置在1600℃；
21.b2：进行二次裂解后的合成气，通过二噁英检测仪进行检测后，通向储气罐或重新回到b1再次裂解。
22.优选的，所述储气罐中储藏的合成气输入端上安装有吸附装置，所述吸附装置中的吸附剂成交替蜂窝状或颗粒状脱硫剂，用于去除合成气中的酸性气体及裂解产生的碳颗粒。
23.优选的，所述储气罐的合成气输出端还安装有二噁英检测仪，输出合成气中含有二噁英将重新将合成气输送至小型蒸汽等离子体炉中。
24.本发明的有益效果为：
25.1、本发明首先利用微波裂解炉对粉碎垃圾进行初步裂解后，将为完全裂解的有机物输送至蒸汽等离子体炉再次进行裂解，由于蒸汽等离子体炉的炉温1200－1700℃可将有机物完全裂解，进而合成气的产值将会提高。
26.2、本发明可以在清洁阶段对二噁英进行检测，检测到清洁二噁英后可将二噁英输送至小型蒸汽等离子体炉，由于小型蒸汽等离子体炉的炉温设置为1600℃，进而将二噁英进行完全的分解，彻底消除有害物质二噁英。
27.3、本发明将垃圾采用粉碎预处理方式配合高温气化原理与传统热解方式相比较，本发明在裂解过程中不利用明火，克服了热解能源大量浪费的缺点。
28.4、本发明利用水蒸气在微波裂解炉内作为反应介质，配合设置的催化床，进而延长合成气在镍基催化剂上停留的时间，使得在镍基催化剂的错用下使得焦油发生裂解，进而增加去除焦油的效率，提高氢气的产生率。
附图说明
29.下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
30.图1是本发明的工艺流程示意图；
具体实施方式
31.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
32.下面结合图1说明本发明的具体实施方式，一种生活垃圾分段式缺氧裂解方法，包括预处理阶段、裂解阶段及清洁阶段，裂解阶段包括以下步骤：
33.s1：将预处理阶段准备好的粉碎垃圾输送至微波裂解炉内，粉碎垃圾要提前进行搅拌，避免进入微波裂解炉后结块；使粉碎垃圾在缺氧状态下以水蒸气为反应介质进行裂解，通入的水蒸气与粉碎垃圾的物料比例为1.33；并将产生的合成气及灰渣进行收集；微波裂解炉内温度控制在200－800℃；
34.s2：将s1反应剩余的灰渣输送至蒸汽等离子体炉内进行缺氧裂解，收集反应生成的合成气；蒸汽等离子体炉内的温度控制在1200－1700℃之间；
35.s3：将s1及s2收集的合成气混合后通入清洁装置中进行清洁；
36.步骤s1中所述微波裂解炉的合成气出口端设置有催化床，所述催化床上分布有催化剂，所述催化剂反应温度设置在800℃；催化剂采用外部加热方式，所述催化剂选用镍基催化剂，呈颗粒状分布在催化床上。
37.通过在微波裂解炉内通入大量的水蒸气，水蒸气的不断加入有利于水蒸气的重整反应的进行，促进合成气(合成气的主要成分为氢气)产率不断增加，而水蒸气的大量进入将影响微波裂解炉的炉内温度，会导致合成气品质的下降，因而控制水蒸气与粉碎垃圾的物料比为1.33，由于水蒸气的介入可以在经过催化床时，在镍基催化剂延长气体的停留时间，从而提高了水气转换反应和焦油裂解，催化剂在800℃时，焦油的去除效率最大，氢气的产生率最高，进而改善气体的品质；
38.粉碎垃圾首选通过在微波裂解炉内进行初步裂解，并将裂解后形成的合成气收集，由于微波裂解炉内的温度支撑达到800℃，粉碎垃圾不能完全裂解，将粉碎垃圾输送至蒸汽等离子体炉内进行进一步裂解，由于蒸汽等离子体炉内的温度控制在1200－1700℃，这样可以使得未完全裂解的灰渣在进行一次裂解，由于温度的升高可以使得灰渣裂解的更佳完全，并将两次形成的合成气混合后输送至清洁装置中进行清洁；
39.优选的，所述预处理阶段包括以下步骤；
40.a1：将生活垃圾中的除去铁器、玻璃、轻金属以及石块经分拣筛选后去除；
41.a2：利用液压设备将垃圾压紧成块形成固态垃圾，挤压流出的污水经等离子体与纳米气泡技术进行无害化处理；
42.a3：将步骤a2压水后的固体垃圾放入破碎装置中进行破碎，破碎粒径在1－5mm；步骤a3破碎后的粉碎垃圾在输送至微波裂解炉前，需要利用电磁感应加热器进行加热使其含水量控制在10％以内，所述电磁感应加热器架温度设置为200℃；垃圾原料粒径越小，气体产率越高，由于较小的粒径具有更大的表面积和较快的热速率，传热速率越快，越有利于生成更小的小分子气体，较小的粒径还有利用较好的化学反应速率的进行，从而使气化反应更加充分产生的合成气越多。
43.优选的，所述清洁阶段包括以下步骤：
44.b1：清理后的合成气输送至小型蒸汽等离子体炉中进行二次裂解，所述小型蒸汽等离子体炉的温度设置在1600℃；由于小型蒸汽等离子体炉的温度设置有1600℃，1600℃的温度可完全将有害物质二噁英进行裂解，确保使用安全；
45.b2：进行二次裂解后的合成气，通过二噁英检测仪进行检测后，通向储气罐或重新回到b1再次裂解；
46.所述储气罐中储藏的合成气输入端上安装有吸附装置，所述吸附装置中的吸附剂成交替蜂窝状或颗粒状脱硫剂，用于去除合成气中的酸性气体及裂解产生的碳颗粒；所述储气罐的合成气输出端还安装有二噁英检测仪，输出合成气中含有二噁英将重新将合成气输送至小型蒸汽等离子体炉中；在储存前和和使用均对二噁英进行检测，检测有二噁英时，则将合成气重新输送至小型蒸汽等离子体炉在次裂解，直至完全消除有害物质二噁英。
47.本发明一种生活垃圾分段式缺氧裂解方法，其装置的工作原理为：
48.使用的过程中，首先对生活拉紧进行预处理：a1：将生活垃圾中的除去铁器、玻璃、轻金属以及石块经分拣筛选后去除；a2：利用液压设备将垃圾压紧成块形成固态垃圾(含水
量20％)，挤压流出的污水经等离子体与纳米气泡技术进行无害化处理；a3：将步骤a2压水后的固体垃圾放入破碎装置中进行破碎，破碎粒径在1－5mm；步骤a3破碎后的粉碎垃圾在输送至微波裂解炉前，需要利用电磁感应加热器进行加热使其含水量控制在10％以内，所述电磁感应加热器架温度设置为200℃；垃圾原料粒径越小，气体产率越高，由于较小的粒径具有更大的表面积和较快的热速率，传热速率越快，越有利于生成更小的小分子气体，较小的粒径还有利用较好的化学反应速率的进行，从而使气化反应更加充分产生的合成气越多。
49.其次，裂解阶段：s1：将预处理阶段准备好的粉碎垃圾输送至微波裂解炉内，粉碎垃圾要提前进行搅拌，避免进入微波裂解炉后结块；使粉碎垃圾在缺氧状态下以水蒸气为反应介质进行裂解，通入的水蒸气与粉碎垃圾的物料比例为1.33；并将产生的合成气及灰渣进行收集；微波裂解炉内温度控制在200－800℃；s2：将s1反应剩余的灰渣输送至蒸汽等离子体炉内进行缺氧裂解，收集反应生成的合成气；蒸汽等离子体炉内的温度控制在1200－1700℃之间；s3：将s1及s2收集的合成气混合后通入清洁装置中进行清洁；粉碎垃圾首选通过在微波裂解炉内进行初步裂解，并将裂解后形成的合成气收集，由于微波裂解炉内的温度支撑达到800℃，粉碎垃圾不能完全裂解，将粉碎垃圾输送至蒸汽等离子体炉内进行进一步裂解，由于蒸汽等离子体炉内的温度控制在1200－1700℃，这样可以使得未完全裂解的灰渣在进行一次裂解，由于温度的升高可以使得灰渣裂解的更佳完全，并将两次形成的合成气混合后输送至清洁装置中进行清洁；
50.最后，清洁阶段：b1：清理后的合成气输送至小型蒸汽等离子体炉中进行二次裂解，所述小型蒸汽等离子体炉的温度设置在1600℃；b2：进行二次裂解后的合成气，通过二噁英检测仪进行检测后，通向储气罐或重新回到b1再次裂解；所述储气罐中储藏的合成气输入端上安装有吸附装置，所述吸附装置中的吸附剂成交替蜂窝状或颗粒状脱硫剂，用于去除合成气中的酸性气体及裂解产生的碳颗粒；所述储气罐的合成气输出端还安装有二噁英检测仪，输出合成气中含有二噁英将重新将合成气输送至小型蒸汽等离子体炉中；由于小型蒸汽等离子体炉的温度设置有1600℃，1600℃的温度可完全将有害物质二噁英进行裂解，确保使用安全；在储存前和和使用均对二噁英进行检测，检测有二噁英时，则将合成气重新输送至小型蒸汽等离子体炉在次裂解，直至完全消除有害物质二噁英。
51.本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。