[發明專利]利用垃圾制燃氣加熱直接還原鐵中還原氣的方法

無效

• 申請號: 200910075330.6
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN101643808A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 蘇亞杰;馬恩友;陳壽林;蘇亞達;杜英虎
• 申請（專利權）人: 蘇亞杰
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 山西五維專利事務所（有限公司）
• 代理人: 李 毅

技術領域

本發明涉及一種城市生活垃圾的處理方法，特別是一種利用城市生活垃圾焚燒或熔融焚燒產生的燃氣加熱還原氣，以回收利用熱量的處理方法。本發明加熱的還原氣主要用于生產直接還原鐵。

背景技術

目前比較先進的城市生活垃圾焚燒處理方法是將垃圾直接燃燒，利用尾氣余熱來加熱余熱鍋爐，產生水蒸氣用于驅動汽輪機，汽輪機驅動發電機發電；包括將垃圾直接氣化熔融焚燒，燃燒后的高溫尾氣用于加熱余熱鍋爐使之產生水蒸氣，水蒸氣用于驅動汽輪機和發電機發電或直接提供熱水和水蒸氣供熱。

其使用的城市生活垃圾蓄熱式焚燒爐將垃圾熱解后產生氣體，送往二燃室燃燒，并將熱量蓄積在二燃室的耐火磚、格子磚中，通入空氣吸收耐火磚、格子磚中的熱量，加熱到500～1200℃，用于助燃垃圾，或將熱量引出用于發電。

具有獨立二次燃燒設備的垃圾熱解焚燒爐主要有固定床熱解爐、旋轉窯、輸送式反應器等。如昆明理工大學環境調和型能源新技術研究所開發的生活垃圾直接氣化熔融焚燒爐、東北大學開發的蓄熱式垃圾焚燒氣化爐、太原市乘風科技公司開發的特種垃圾焚燒氣化爐、日本新日鐵垃圾熱解熔融工藝系統、美國Purox工藝系統、美國Torrax工藝系統、美國Landgard工藝系統等。

以上這些工藝和裝置都是將垃圾熱解燃燒后產生的熱量用于余熱鍋爐，產生水蒸氣后以汽輪機帶動發電機發電。由于垃圾的熱值較低、以及能源形態由固體轉變成氣體、氣體轉變成水蒸氣、水蒸氣轉變成動能、動能轉變成電能的多次轉變，能源利用的綜合效率一般都較低，僅為20％左右。

目前直接還原鐵的生產方法主要分為氣基法和煤基法。氣基法由于采用天然氣作為還原氣和熱源，使得該技術的應用受到限制，煤基法主要有回轉窯、隧道窯、豎爐等方法，這些方法都是采用煤氣或爐內自產煤氣作為還原氣，加熱氧化鐵球團或含炭鐵球團礦生產直接還原鐵。然而，開始生產時首先需要將還原氣加熱到要求的溫度，在生產過程中也需要不斷提供熱量以保持還原氣的溫度，這些均需要消耗外部能源。

發明內容

本發明的目的是提供一種將城市生活垃圾制燃氣燃燒蓄熱后加熱直接還原鐵中還原氣的方法，以代替傳統直接還原鐵生產中用煤氣等資源加熱還原氣的方法，達到節省能源，保護環境的目的。

本發明的思路是利用低熱值煤氣高溫燃燒技術，將垃圾制燃氣與空氣燃燒，加熱蓄熱室中的耐火材料，再將直接還原鐵生產用常溫還原氣體通入蓄熱室中，吸收耐火材料中的熱量來加熱還原氣，用于直接還原鐵的生產。還原豎爐的爐頂氣經去除粉塵、焦油、CO₂、H₂O、H₂S、SO₂，凈化后作為還原氣循環使用。

本發明利用垃圾制燃氣加熱直接還原鐵中還原氣的具體方法是：

1)、先將啟動氣源充滿直接還原豎爐中，置換出爐內的空氣；

2)、在分選后的垃圾中加入0～10wt％的塊煤、型煤或焦炭，一起加入垃圾焚燒爐或熔融焚燒爐中，通入空氣進行燃燒，使垃圾焚燒或熔融焚燒，產生熱值不小于850kcal的垃圾制燃氣；

3)、將垃圾制燃氣送入蓄熱式熱風爐中，并向蓄熱式熱風爐輸送預熱至不低于300℃的熱空氣，使垃圾制燃氣與熱空氣燃燒，并將熱量蓄積在蓄熱式熱風爐中的耐火材料、格子磚或耐火球中；

4)、停止送入垃圾制燃氣和熱空氣，使用N₂作為過渡性清掃氣體實施換爐操作后，再向蓄熱式熱風爐內通入常溫還原氣，吸收蓄積在蓄熱式熱風爐中的熱量，攜帶高溫熱量成為高溫還原氣；

5)、將高溫還原氣通入直接還原豎爐中，逐步替代還原豎爐內的啟動氣源，在高溫還原氣體的氛圍下還原鐵礦煤球團，以生產直接還原鐵；

6)、還原豎爐的爐頂氣經去除粉塵、焦油、CO₂、H₂O、H₂S、SO₂，凈化后作為常溫還原氣循環使用；

如此循環，實現直接還原鐵的工業化生產。

一般認為，城市垃圾的燃燒熱值較低，利用價值不高。但是，將垃圾分選除去大塊不可燃物、篩分除去灰渣后可以提高其的燃燒熱值，特別是在垃圾中添加適量塊煤、型煤或焦炭后可以用于垃圾焚燒或熔融焚燒造氣。產生的垃圾制燃氣雖然熱值較低，但是高于高爐煤氣，因此可以利用其加熱直接還原鐵中的還原氣。