[發明專利]熱解熔融窯爐及通過熱解垃圾來制備陶瓷和燃油的方法

有效

• 申請號: 201210480425.8
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102966954A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 王雄鷹
• 申請（專利權）人: 王雄鷹
• 主分類號: F23G5/027
• 分類號: F23G5/027;F23G5/033;F23G5/04;F23G5/16;C04B33/135;C10G1/00
• 代理公司: 佛山市永裕信專利代理有限公司 44206
• 代理人: 馮勐

技術領域

本發明涉及熱解熔融窯爐及通過熱解垃圾來制備陶瓷和燃油的方法，屬于環保技術裝備、生物質能源和陶瓷新材料領域。

背景技術

現有的垃圾處理方法有填埋法、堆肥法、生物化學法、熱解法和焚燒法等，其中填埋法、堆肥法和焚燒法較為成熟。焚燒法能夠較大程度地實現垃圾的“三化”處理，但傳統的焚燒技術在無害化方面存在著明顯的缺陷。首先,?焚燒從根本上很難嚴格控制二噁英及重金屬的排放;?其次,?焚燒灰渣的處置占地對于許多國家和地區都是日益沉重的負擔;?另外,?垃圾焚燒的回收能源效率和品味都有待進一步提高。因此，垃圾焚燒在工業應用方面受到阻礙。

城市生活垃圾熱解熔融技術是為解決上述問題而提出的新型垃圾處理技術，該技術受到了歐美、日本等發達國家的足夠重視,被認為是焚燒處理的最有希望的替代技術。德國是研究開發氣化熔融技術的主要國家，西門子公司開發的日處理量480t的系統，已于1997年春投入商業試運行；日本的垃圾處理模式已逐漸從單純采用常規廢棄物處理的爐排和流化床焚燒爐向更高環保要求發展，可選的方案一般是采用氣化+飛灰熔融的模式，并對醫療垃圾等危險廢物在氣化+飛灰熔融基礎上增設了爐渣等離子體熔融裝置。目前日本從事氣化熔融技術開發的廠家已經超過20家，日本鋼鐵公司(nkk)、荏原公司(ebara)、日本神戶鋼鐵公司等在氣化熔融技術開發方面都取得了相當滿意的成果。瑞士熱選公司的氣化熔融處理工藝已成功應用于德國西南部的karlsruhe，處理量為30t/h，產氣的低位發熱量為12mj/kg，二噁英排放量低于?0.002ng/nm3。

我國清華大學、東北大學、浙江大學在上述領域也進行了探索。1999年清華大學與太原市烽亞機電設備有限公司聯合研制開發了“固定床式一燃室低溫熱解+二燃室燃燒”的垃圾處理技術，其基本思路與加拿大瑞威公司的cao以及德國西門子kwu熱解-焚燒技術一致；2001年東北大學進行了城市垃圾固定床熱解技術的基礎研究；2001年浙江大學完成了回轉窯垃圾熱解處理的基礎研究工作。

熱解熔融技術主要包括熱解和熔融兩個階段。首先垃圾在500～600℃的溫度下熱解，產生可燃氣體；而飛灰和底渣在1300℃以上的高溫下熔融形成熔渣。灰渣熔融處理作為垃圾熱解熔融技術的組成部分,對實現垃圾處理的無害化、減量化、資源化具有重要意義。熔融是利用燃料的燃燒熱及電熱兩種方式，在高溫(1300℃)的狀況下，飛灰中的有機物發生熱分解、燃燒及氣化，而無機物則熔融成玻璃質爐渣。飛灰中所含的沸點較低的重金屬鹽類，部分發生氣化現象，部分則轉移到熔渣中。從爐內取出的熔渣，可將它水冷成細微固化物，或將它空冷成較大塊狀固化物后排出。經過熔融使灰渣全部形成玻璃化，使重金屬封存不致溶出。飛灰經過熔融后，密度大大增加，絕大多數無機物形成玻璃質。因此，熔融可達到飛灰減容2/3?以上，并且排除了從垃圾焚燒飛灰中釋放二惡英的可能。熔渣可作為路基材料或作為建材生產原料，達到有效利用的目的。

灰渣熔融處理設備分為以燃料為熱源和以電力為熱源兩大類，前者包括有回轉式熔融爐、焦炭熔融爐、內部熔融爐、表面熔融爐；后者包括電熱式熔融爐、等離子體熔融爐、電弧熔融爐。

如上所述，目前己知的灰渣熔融技術和設備仍存在兩大缺點：

1、現有的灰渣熔融爐需要消耗大量優質能源，處理成本高。

2、灰渣熔融產品－－熔渣的商業價值極低，無以彌補能源消耗成本。

為解決上述難題，本發明人試圖結合陶瓷生產設備與技術進行城市生話垃圾處理與利用的研究取得一定進展，先后申請《一種利用煤矸石和生話垃圾生產陶瓷墻地磚的系統》(專利號：ZL200510032354.5)?和《一種具有陶瓷新能源生產系統的垃圾焚燒窯爐裝置》(專利號：ZL201010525248.1)?中國發明專利。前者以陶瓷產業結能降耗為主要目的，首次提出將生話垃圾作為燃料和原料用于陶瓷生產工藝，這與最近報道的將生活垃圾用于水泥生產工藝異曲同工，但尚未形成專用設備和獨立生產系統，在有建陶企業的地方可作為城市生活垃圾的輔助處理手段；后者則以生話垃圾處理利用和陶瓷生產節能降耗為共同目的，首次將垃圾焚燒爐和陶瓷煅燒窯相結合，發明了一種垃圾焚燒窯爐裝置，形成了類似于垃圾焚燒鍋爐(垃圾焚燒發電核心設備)?的專用設備和與之配套的技術工藝系統，可作為城市生話垃圾的主要處理手段；二者都以焚燒灰渣為配方組份部分或全部利用垃圾焚燒產生的熱能直接高溫熔融生產附加值較高(熔渣的幾十倍)的建陶產品，從而大大降低了灰渣熔融的處理成本、提高了灰渣熔融產品的商品價值，使灰渣熔融從企業負擔變成了企業利潤。