一种生物/机械技术制备高质垃圾衍生燃料的方法

摘要

本发明公开了一种制备高质垃圾衍生燃料的方法，包括如下步骤：生物干化、粗破碎、一次磁选、粗筛、分拣、热风干化、细破碎、细筛、定型，通过生物和机械联用技术实现生活垃圾的源头调质，显著减少垃圾中有害成分和提高热值，降低RDF制备成本，实现更多工业应用价值。本发明具有多种效果和优点，能够以较低的热力成本制备高热值、低污染的垃圾衍生燃料，并且提高了整个系统的稳定性和适用性，符合可持续发展要求，节约资源和保护环境。

说明书

技术领域：

本发明涉及环保、能源技术领域，具体涉及一种制备高质垃圾衍生燃料的方法。

背景技术：

2010年我国城市生活垃圾清运量达到了1.58亿吨，其中通过焚烧处理了2316.7万吨，占 无害化处理量的18.8%。垃圾焚烧发电技术能够快速实现高效的减容（90%）和减重（80%）， 焚烧产生热量可产蒸汽发电或供热，实现热量利用；同时焚烧处置技术占地少，使用寿命长。 垃圾焚烧发电技术符合可持续发展要求，适应我国城市人口密集、土地紧张的特点。

我国城市生活垃圾水分和灰分高、有机物含量低、热值低、成分复杂多变的特点，直接 焚烧发电效率低，只有20%左右；并且垃圾焚烧过程会产生包括SO₂、NOx、HCl、重金属和 二恶英等污染物，尤其是废物焚烧被认为是二恶英排放的主要源头之一，严重制约了垃圾发 电技术的推广。

将城市生活垃圾经过分选、破碎、干燥、压缩成型等工艺制备成便于运输和储存的垃圾 衍生燃料（Refuse Derived Fuel，简称RDF），是垃圾能源化和资源化利用的新技术。RDF 具有热值高、燃烧稳定、发电效率高和污染物排放低的优点，同时具有更广泛的工业应用。 但我国目前生活垃圾混合收集，含餐厨垃圾在内的大量高水分复杂组分，使我国城市生活垃 圾直接制备RDF十分困难，成本过高。在欧洲近十年来逐渐兴起生活垃圾机械生物处置技术 （Mechanical Biological Treatment，简称MBT）。MBT就是利用机械设备的分选，把垃圾中 的高热值的物质、金属和玻璃等有用物质分离出来加以利用，垃圾中的有机质部分再经过生 物的好氧或厌氧处理后和不能利用的部分送到填埋场处理。MBT技术在德国应用厂家共有 30余家，在中国还未有采用。

发明内容：

基于我国生活垃圾含湿量高，成分复杂，含有氮、硫、氯和重金属等，难以破碎和分选， 且垃圾热值低，直接燃烧发电效率低，燃烧后生成和排放NOx、SO₂、HCl、重金属和二恶英 等污染物，本发明的目的是提供一种生物/机械技术制备高质垃圾衍生燃料的方法。通过生物 和机械联用技术制备高质垃圾衍生燃料的方法，实现源头调质，提高热值和减少有害成分， 并制成RDF，实现垃圾多种用途和应用。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种生物/机械技术制备高质垃圾衍生燃料的方法，包括如下工艺步骤：生物干化[1]、 粗破碎[2]、一次磁选[3]、粗筛[4]、分拣[5]、热风干化[6]、细破碎[7]、细筛[8]、定型[9]。 其工艺流程为：一个生物干化[1]周期完成后将垃圾进行一次粗破碎[2]；经过一次粗破碎[2] 的垃圾先进行一次磁选[3]，初步回收金属[12]后进入双层振动筛进行粗筛[4],粒径在75mm和 300mm之间的垃圾进入分拣皮带进行分拣[5]，利用人工直接进行可回收物拣出[16]和难破碎 物去除[17],将人工分选后垃圾进行热风干化[6]；热风干化[6]后的垃圾进行细破碎[7]，然后 进行细筛[8]，粒径>40mm的筛上物再次破碎和过筛，筛下物中添加质量比为2~5%的钙基碱 性物作为固氯剂进行固氯[19]后利用垃圾衍生燃料定型机进行定型[9]制得垃圾衍生燃料。

所述生物干化，是在生物干化池里利用含硫杆菌属、铁氧化钩端螺旋菌属、食酸菌属和 脱氯化菌的混合滤液对垃圾进行淋滤和通风加速干化，2天后停止淋滤进行静态干化。生物 干化过程产生的渗滤液进行废水处理后排放，废气被燃烧用于垃圾热风干化[6]后进行废气净 化[18]。

所述含硫杆菌属、铁氧化钩端螺旋菌属、食酸菌属和脱氯化菌的混合滤液制备是：上述 菌种均采用现有已公开菌种，分别采用极端条件下分离，定向诱导驯化的方法，使四类菌种 在中性条件下得以共存，同时四类菌种按浓度比在4∶2∶1∶1至2∶1.5∶1∶1之间。

根据处理规模，生物干化池设有3-5个独立的单元，每个单元接收完垃圾后即停止接收 功能转入生物干化功能，新垃圾则由下一个单元接收。

由于我国原生垃圾难以破碎，在MBT的基础上提出首先进行生物干化，分解垃圾中可 降解的有机质，形成渗滤液。产生的渗滤液单独进行废水处理，废气被燃烧生成的热气体用 于垃圾热风干化，最后进行废气处理。采用自由生物干化，一周后垃圾水分可从50%降低到 35%左右，并且渗滤液内富含氨氮（6~1000mg/L）、SO₄^2-(1~1600mg/L)，Cl^-（5~6420mg/L） 和各种重金属（如Pb，0.002~2mg/L;Zn,0.2~370mg/L）。对生物干化过程进行控制和合理的 提高反应时间，并且在该技术基础上耦合生物脱除重金属技术，可以获得更好的垃圾干化和 有害物质脱除效果。

一个生物干化周期完成后将垃圾进行一次粗破碎；经过一次粗破碎的垃圾先进行一次磁 选，初步回收金属后进入双层振动筛进行粗筛。双层振动筛的上层筛筛格为边长300mm正方 形，下层筛筛格为边长75mm的正方形。筛上物（粒径>300mm的垃圾）进行再破碎；通过 下层筛的垃圾即筛下物（粒径<75m）进入重力风选，轻质可燃物重新利用，重组分经二次磁 选回收金属后进行填埋，该部分主要是不能焚烧的碎石、尘土颗粒及其它杂物等，这也可以 降低RDF中的重金属和硫等含量；双层振动筛的上下两层筛之间粒径在75mm和300mm之 间的垃圾进入分拣皮带，利用人工对分拣皮带上的垃圾进行塑料瓶、金属罐等可回收物的拣 出和石块和玻璃等难以破碎物的去除，人工分选后将符合要求的垃圾可燃成分进行热风干化， 将垃圾含水率降至要求值。

热风干化后的垃圾进行细破碎，将垃圾过40mm的方格振动筛，粒径>40mm的筛上物再 次破碎和过筛，在筛下物中添加质量比2~5%的钙基碱性物作为固氯剂，所述钙基碱性物优选 为膨润土，然后利用垃圾衍生燃料定型机制备高质垃圾衍生燃料（RDF）。

本发明具有多种效果和优点，能够以较低的热力成本制备高热值、低污染的垃圾衍生燃 料，并且提高了整个系统的稳定性和适用性，符合可持续发展要求，节约资源和保护环境。

1.相对于欧洲MBT技术，该发明将生物技术前置，然后进行机械破碎和分选，这更适 应我国生活垃圾特性。

2.相对于常规的RDF制备方法，该发明引进了生物干化技术，大大降低了干化成本， 提高了垃圾热值。

3.生物干化后垃圾中的大量氮、硫、氯和重金属离子等进入渗滤液，从而实现了垃圾中 有害物的降低，并利用氧化亚铁硫杆菌等专用菌强化重金属脱除效果。

4.将生物干化过程的废气燃烧用于热风干化垃圾，可以有效地降低厂区的恶臭排放和泄 漏，实现环境友好。

5.将人工分拣布置于生物干化及一次破碎分筛后，生物干化后垃圾更容易破碎和分散， 有利于人工分拣，同时大大降低了垃圾的恶臭改善工人工作环境。

6.实行垃圾一次粗破碎过筛（75mm筛）后进行二次细破碎过筛（40mm筛），减少不可 燃部分的破碎，降低能耗，提高破碎设备效率。

附图说明：

图1是本发明工艺流程图；

其中，1．生物干化；2.粗破碎；3.一次磁选；4.粗筛；5.分拣；6.热风干化；7.二次细破 碎；8.细筛；9.垃圾衍生燃料定型；10.垃圾衍生燃料仓库；11.废水处理；12.金属回收；13. 重力风选；14.二次磁选；15.填埋处理；16.可回收物拣出；17.难破碎物去除；18.废气净化； 19.固氯。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例：

可以根据该工艺流程进行新建垃圾制备高质衍生燃料厂或在现有的垃圾发电厂利用垃圾 接收系统和烟气余热进行新增，更具有成本优势，具体可以按图1要求进行设备布置和安装。 垃圾由市政运输车直接倒入生物干化池进行生物干化1，生物干化池具有4个独立的单元， 每个单元接收一定量的垃圾后即停止接收功能转入生物干化过程，新到垃圾由下一个单元接 收。

生物干化过程，利用含氧化亚铁硫杆菌、铁氧化钩端螺旋菌、食酸假单胞菌和产乙烯脱 卤拟球菌的滤液对垃圾进行淋滤和通风加速干化，四类菌种按浓度比在4∶2∶1∶1至2∶1.5∶1∶1 之间，优选为3∶2∶1∶1，单位为“个/立方米”，2天后停止淋滤进行静态干化；完成一个生物干 化周期后将垃圾进行一次粗破碎2，经过生物干化1后的垃圾更易破碎和离散，生物干化过 程产生的渗滤液进行废水处理11，废气被燃烧产生热气体用于垃圾热风干化6后进行废气净 化18；粗破碎2后的垃圾首先进行一次磁选3，初步进行金属回收12；然后垃圾进入双层振 动筛进行粗筛4。双层振动筛的上层筛筛格为边长300mm正方形，下层筛筛格为边长75mm 的正方形。粒径>300mm的筛上物返回到破碎机继续粗破碎2，粒径<75mm的垃圾直接进行 重力风选13，风选出的重物经过二次磁选14进行填埋处置15，轻质可燃物重新利用，粒径 在75mm和300mm之间的垃圾进入分拣皮带进行分拣5，利用人工直接分拣进行塑料瓶、金 属罐等可回收物拣出16和石块和玻璃等难破碎物去除17；人工分选后的垃圾进行热风干化6， 将垃圾含水率降至要求值；热风干化后的垃圾进行细破碎7，将所有垃圾过孔径为40mm的 振动筛进行细筛8，粒径>40mm的筛上物再次破碎和过筛，筛下垃圾和质量比为3%的膨润 土混合进行固氯19，然后利用垃圾衍生燃料定型机进行定型9制得垃圾衍生燃料，并储存于 垃圾衍生燃料仓库10。