登陆注册
2321000000017

第17章 让垃圾远离我们的生活(5)

垃圾热解是以获取燃料油、燃料气或化工原料为目的的方法。一般来说,垃圾成分复杂多变,垃圾热解技术产物的组分非常多,不利于综合利用。因此,热解技术常常与催化技术相结合成催化热解技术以改善热解过程和提高热解产物的品质,使热解产物便于应用。催化热解技术的优点是热裂解的温度较低,停留时间短、投资少、热解气或油的产率较高;它的缺点是催化剂的用量较大,催化剂与热裂解产生的炭黑及垃圾残渣难以分离。催化热解技术是一种很有发展前途的工艺。

热解技术用于生活垃圾处理在国外进行过深入研究,但到目前为止,垃圾热解制取燃料气/油的成本仍然大大高于石油提炼的成本,所以,垃圾热解技术在工业上还没有得到大规模的应用。发展生活垃圾热解技术的关键是提高产品质量和降低成本。

八、破解术:生活垃圾气化

(一)垃圾气化技术原理

垃圾气化是在过量空气系数小于1的情况下的不完全燃烧,通过利用垃圾自身的热量,在高温和缺氧条件下,垃圾中有机碳与氧气、水蒸气和二氧化碳等发生反应,最后形成以一氧化碳、氢气和甲烷等为主的燃料气体。

垃圾气化温度为450℃~650℃,垃圾气化过程主要发生如下五种反应:

C+O2→CO2+Q

C+CO2→2CO-Q

C+H2O→CO+H2-Q

CO+H2O—+CO2+H2+Q

C+2H2—CH4+Q

用氧气做氧化剂时,垃圾气化得到的可燃气体低位发热量约为1.1万千焦/米3,用空气做氧化剂时,由于氮气的稀释作用,气化得到的可燃气体低位发热量约为5500千焦/米3。

垃圾气化过程会产生少量的焦油和碳素。焦油在高温条件下是气态,随温度降低而凝结,碳素残留在垃圾本身的惰性物质中。

垃圾气化示意图

(二)垃圾气化反应设备

垃圾气化过程主要是要控制氧量和反应温度。

垃圾气化设备一般可分为回转窑式气化反应器和流化床式气化反应器。

1.回转窑式气化反应器

可以看出,回转窑前端进垃圾,后端供氧,垃圾在回转窑内的旋转和移动过程中进行气化,垃圾气化热量来自垃圾部分可燃基的燃烧,最后,垃圾气化燃气由前端引出,可燃基残炭和垃圾不可燃组分从回转窑末端排出。

2.流化床式气化反应器

炉前进垃圾,炉底供空气,流化床内保持高温和还原性气氛,垃圾在流态化条件下被迅速加热和气化,部分垃圾燃烧提供气化热量,燃气由炉顶引出,残余冷渣由炉底排出。

垃圾的气化技术在国内外有较多的工业应用。垃圾气化燃料气可以直接燃烧发电,也可以作为管道气体。但当垃圾中有机物的含量不够高或者垃圾中的含水率比较大时,垃圾气化燃气是低热值气体,这给直接燃烧造成困难。美国FosterWheeler“福斯特惠勒”公司最近在芬兰建立了低热值气化燃气利用的示范工程。该工程的核心是在一台350兆瓦机组的锅炉旁边建造了一台附属的循环流化床气化炉,气化炉物料为当地的生物质和生活垃圾,气化炉生产的低热值气体喷到锅炉炉膛的火焰中心得到完全燃烧。气化炉为电站锅炉提供10%~30%的热量。该低热值燃气燃烧的示范工程是成功的。

九、破解术:生活垃圾焚烧

最早的生活垃圾焚烧装置是间歇式固定床焚烧炉,先后于1874年和1885年出现于英国和美国,随后,德国汉堡于1896年,法国巴黎于1898年,瑞士于1904年相继建立了生活垃圾焚烧厂。20世纪初,欧美一些发达的工业化国家开始建立大规模的连续式的生活垃圾焚烧炉,并于1931年实现了垃圾焚烧发电,世界上第一个垃圾焚烧发电厂建造在丹麦,处理垃圾能力为288吨/天。20世纪70年代初~90年代末的30年间,由于世界经济和科学技术的高速发展,城市规模日益扩大,城市人口急剧增加,生活垃圾产量也快速递增,原有垃圾填埋场日益饱和,而新的垃圾填埋场又难于寻找,焚烧技术减容减重明显,填埋焚烧残渣比直接填埋垃圾可以有效地延长现有填埋场的使用寿命。另外,伴随着人们生活水平的提高,生活垃圾中的可燃物大幅度提高,增加了垃圾的热值,所以这段时期垃圾焚烧技术的发展速度非常快,垃圾控制焚烧以及烟尘综合处理工作不断取得重大突破,如二英排放显着降低。美国20世纪80年代兴建90座垃圾焚烧厂,年处埋垃圾总能力达到3000万吨,焚烧率为10%,90年代新建402座垃圾焚烧厂,焚烧率达18%,2000年美国的垃圾焚烧率已提高到40%。目前,美国的底特律市拥有世界上最大的日处理垃圾4000吨的垃圾发电厂,发电量为65兆瓦。现在法国共有垃圾焚烧炉约300台,可以烧掉40%生活垃圾。日本和新加坡的垃圾焚烧率已接近100%。

(一)生活垃圾焚烧原理

生活垃圾焚烧是将垃圾送入过量空气系数大于1和温度为800℃~1100℃的炉膛中,在高温下实现垃圾无害化和减量化的过程。垃圾的燃烧过程比较复杂,根据可燃物质种类的不同,有三种不同的燃烧方式:1.蒸发燃烧。垃圾受热熔化成液体,继而蒸发成蒸气与空气扩散混合而燃烧,如蜡的燃烧。2.分解燃烧。垃圾受热后首先分解成轻分子量的挥发物,挥发物与空气扩散混合而燃烧,如木材和纸的燃烧。3.表面燃烧。如木炭、焦炭等固体受热后不发生熔化、蒸发和分解等过程,而是在固体表面与空气反应进行燃烧。生活垃圾燃烧是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合过程。在焚烧炉中,垃圾与氧气发生强烈的化学反应放出热量,热量用余热锅炉转换利用,焚烧残渣一般是高密度沙砾状熔块,由于经过了玻璃化,残渣中的重金属溶出量很小。

(二)生活垃圾焚烧设备

生活垃圾焚烧技术是在工业锅炉的基础上结合垃圾的特点而发展起来的,目前最常用的垃圾焚烧设备有层燃式焚烧炉、流化床式焚烧炉和回转窑式焚烧炉等。垃圾燃料的粒度愈小,其与助燃空气的接触面积则愈大,燃烧速度越快,燃尽率也愈高。由于生活垃圾成分复杂、均匀性极差,并很难将其进行碾磨和破碎得较细,所以,生活垃圾焚烧炉的过量空气系数一般取2。

1.层燃式垃圾焚烧炉

层燃式垃圾焚烧炉品种较多,使用历史长,可靠性高,年运行可达8000小时以上,层燃式垃圾焚烧炉对垃圾的单炉最大处理能力已达到1200吨/天。层燃式垃圾焚烧炉因具有对垃圾的预处理要求不高、对垃圾热值适应范围广和运行及维护简便等优点而得到大规模的应用,现在层燃式垃圾焚烧技术占有垃圾焚烧炉市场的80%。

层燃式垃圾焚烧技术的关键设备是炉排。在炉排上,垃圾的焚烧经历了三个阶段:干燥段、燃烧段和燃尽段。在干燥段,加热垃圾的热量来源包括炉内高温燃烧烟气的对流、炉侧壁以及炉顶的热辐射、从炉排下部提供的高温空气的对流以及部分易燃垃圾的燃烧热,垃圾的干燥时间约为30分钟,当垃圾的温度大于着火温度(一般为200℃)并有空气存在的情况下,干燥垃圾便会发生着火。在燃烧段,配风供应理论空气量的60%~80%,垃圾燃烧的最高温度可达1000℃。料层厚度、均匀料层和等压配风等是垃圾燃烧的重要因素,料层太厚则通风阻力大,易造成垃圾不完全燃烧,料层太薄会产生“烧穿”现象,易造成炉排烧损,并发生垃圾熔融结块。垃圾的燃烧时间约为30分钟,为提高燃烧效果可进行适当的搅动。燃尽段是将垃圾在经过燃烧段后的未燃尽部分完全燃烧。垃圾在燃尽段上的滞留时间约1小时,可将炉渣的热灼减率降至1%~2%。

层燃炉的炉拱形状要有利于高温烟气对新入炉垃圾的预热干燥和燃尽区垃圾的燃尽。层燃炉的配风要确保空气在炉排上使垃圾层分布均匀和满足垃圾焚烧各阶段的需要,并合理使用一、二次风,以使烟气有较高的湍流度和适当的停留时间,维持炉内合适的温度。炉温太高时会产生结渣现象,炉温太低易产生不完全燃烧。减少二英排放,要求炉膛出口烟气温度不低于850℃,高温烟气停留时间不小于2秒钟。

层燃式垃圾焚烧炉的炉排是活动或部分活动的,根据炉排的结构和活动炉排的运动方向可以将炉排分为固定炉排(主要用于小型焚烧炉,人工拨火搅拌)、链条炉排、滚筒式炉排、倾斜顺推往复炉排和倾斜逆推往复炉排等。

(1)链条炉排。它可以由单级或多级组成,工作时,垃圾由炉排前部到后部或垃圾在炉排上由高到低逐级流动,逐级燃烧至燃尽。链条炉排的着火条件较差,对燃料层的扰动作用只能依靠台阶端差。

(2)滚筒式炉排。垃圾的移动和搅拌主要依靠滚筒滚动,助燃空气从滚筒中吹出。

(3)倾斜顺推往复炉排。

倾斜顺推往复排炉由固定炉排和活动炉排组成,安装时,固定炉排与活动炉排交错布置,固定炉排都置于炉排梁上,通过活动炉排的往复运动推动垃圾向前移动,炉排运动方向与垃圾运动方向相同,炉排的运动速度通常不大于4行程/分。

(4)倾斜逆推往复炉排。这种设备倾斜逆推往复炉排倾角一般为26°,呈阶梯状布置,炉排的固定炉排与活动炉排交替安装,每个活动炉排由单独电机驱动。活动炉排运动方向与垃圾运动方向相反。炉排具有自动清洁功能。炉排下面布置配风箱。炉排往复运动的速度及垃圾在炉排上的滞留时间可根据垃圾的性质及燃烧情况,通过液压装置进行调节。倾斜逆推往复炉排的截积处理负荷小于270千克/(米2/小时)时,整体垃圾层均匀,燃烧稳定,焚烧炉的炉温及锅炉蒸发量变化较小。

不论是倾斜顺推往复炉排,还是倾斜逆推往复炉排,炉排片的往复运动,使得垃圾层整体在沿炉排下落的位移过程中,垃圾层可以被强烈地翻动和搅动,即炉排有较强的拨火作用,使垃圾层疏松,透气性增大,增强了垃圾与空气的接触,垃圾易干燥、着火快,燃烧得到一定程度的强化。同时,垃圾上下连续地翻滚,使得已着火的灼热垃圾时而在底层,时而落在表面,即垃圾具有双面着火的功能,有利于垃圾完全燃烧。所以,垃圾在往复炉排上的着火条件比链条炉排或滚动炉排等有所改善,相对可以降低垃圾的预处理条件,并降低相应费用。

2.流化床式垃圾焚烧炉

同类推荐
  • 探索世界:神秘的星空

    探索世界:神秘的星空

    每一个晴朗的夜晚,天空中总是挂满点点繁星,让抬头仰望的人无限神往。无论是中国还是外国,_无论是古代还是现代,人们都会对自己头顶的这片星空浮想联翩。牛郎织女的传说家喻户晓,十二星座的故事风靡全球……还有许多神秘精彩的故事,尽在本书中!
  • 仿生试验

    仿生试验

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 古代数学与算学

    古代数学与算学

    在世界四大文明古国中,中国数学持续繁荣时期最为长久,它是中国传统科学文化百花园中的一朵奇葩,是世界文化宝库中一颗璀璨的明珠。从公元前后至14世纪,中国古典数学先后经历了三次发展高潮,即两汉时期、魏晋南北朝时期和宋元时期,并在宋元时期达到顶峰。《中国文化知识读本:古代数学与算学》生动的介绍了古代数学发展、古代算术名家、古代算书、古代记数制度和计算工具等内容。
  • 纳米研究

    纳米研究

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 21世纪不是梦

    21世纪不是梦

    ,本书内容包括:我们的地球;时光之箭;世纪末的宣言;中国21世纪议程;大国;土地。发展的基础;倾听大地;话说五谷杂粮;流水,发展的源泉等
热门推荐
  • 婚宠:嫁值千金

    婚宠:嫁值千金

    【他一掷千金,只为换她为妻】一场错误的婚礼,一场雨中的相遇,靳子琦碰上了自己命中的劫数。婚礼现场她的竹马为了真爱让她沦为整个名流圈的笑柄,她不过一笑置之。“名门千金想要勾引卑贱贫穷的农民,嗯?”★☆★四年后,为了家族利益,她以千金价值嫁给宋家流落在外的第一继承人宋其衍,亦是在婚礼上舍弃她的男人的亲舅舅。传闻,一个在商界翻云覆雨,财富排名在亚洲富豪榜前十的男人。她要做的事很简单:和丈夫相敬如宾、举案齐眉,努力维系好这段光鲜亮丽的婚姻,换取两大家族长远意义上的利益合作。然而婚后的相处却让她瞠目结舌!这个称之为她丈夫的男人,收入无上限,人品亦无下限!论脸皮厚,他胜;论嘴巴毒,他胜;论脾气大,他胜;论耍流氓,他胜!她步步为营想要守住自己的心,却在不知不觉中沦陷在他为俘获她而设计的圈套中。殊不知,他亦是当年的那个“他”,早在四年前他们就开始了彼此的纠缠……★☆★【婚姻保卫战】★☆★【卑鄙是卑鄙者的通行证】她深吸口气,威胁利诱:“宋其衍,你再不让开今晚就别想回屋睡!”男人揣着枕头躺在门口,横眼轻哧一声:“你想去见那个拉二胡的?”“是小提琴。那你到底让不让开?!”她忍无可忍。他也怒,一手摔远手里的枕头:“姓靳的,你要敢踏出这个门,我明天就把你四年前强取豪夺老子第一次的真相插播到湖南卫视的广告里去!”她咬牙切齿,手指颤颤地指着他:“姓宋的,你简直坏到姥姥家了!”他不以为然,顺势握住她的纤指,拉到嘴边细细啄吻:“老婆,你真香……”【真正的勇士要敢于面对各类情敌!】她的初恋寄来一束百合和一张卡片,仅几个字:“负你十年,还你一生。”他直接将邮递员拦截在门外:“靳子琦不在家,我替她代签吧!”目送着邮递员远去,他不动声色地把花丢进垃圾桶,卡片撕成碎片不够还用打火机烧成灰烬。……她的竹马发现心中真爱,千里迢迢赶往澳大利亚寻她,下飞机还没出关就被警方拘捕。“是苏珩风先生吗?我们接到举报,怀疑你私藏毒品,请跟我们回去一趟。”苏珩风满脸错愕,却不得不坐上了前往警局的车子。与此同时,机场外的豪华轿车内,一双深邃的黑眸闪过冷笑:“想泡你舅妈,也不问问我答不答应!”【上阵父子兵】靳某某:“粑粑,我打伤了东东,他麻麻要我赔三百块医药费!”某男:“怎么回事?”靳某某:“因为他打我。”
  • 做人做到位

    做人做到位

    做人做到位,成功做一个真正的人,做一个能战胜自己的人,做一个能让自己心灵放飞的人。用点心思,琢磨做人的道理,提升做人的修养,为自己奠定一生成功的基础。事业成功的人,通常是那些把人放在第一位的人。做人做到位了,事业做到位了,财富自然也就随着来了,事业自然也就成功了。
  • 神墓之古碑

    神墓之古碑

    摆脱了六道轮回!逆转三世的格局!他在时空的尽头返本还源!回归上古,领悟三世分身!重修十万年!看遍天地浩荡,逆乱阴阳时空。论谁与争锋……且看战天封神。
  • 全职斗神

    全职斗神

    本书已经完本,后续若有新书,会及时发出,谢谢。
  • 尸心不改

    尸心不改

    控尸门的欢乐二缺弟子江篱炼了一具美得人神共愤引得天雷阵阵的男尸,以为好日子开始了,结果没想到门派惨遭灭门。--情节虚构,请勿模仿
  • 尸心不改

    尸心不改

    控尸门的欢乐二缺弟子江篱炼了一具美得人神共愤引得天雷阵阵的男尸,以为好日子开始了,结果没想到门派惨遭灭门。--情节虚构,请勿模仿
  • 死鸳鸯,再相遇

    死鸳鸯,再相遇

    她与他还真的做了一对死鸳鸯,该死的老头给的什么破玉啊,却让她与他在陌生的未来重新相遇,揭开的不是当年的秘密,揭开的是刻骨的伤痛,那个叫什么左冷的,简直是个恶魔,那个叫什么亚虐楠的,说她身上有什么?蝴蝶印记?穿越过来的身体却隐藏着天大的秘密,一旦被发现,她就有生命危险。情节虚构,请勿模仿!
  • 奇风异俗(走进科学)

    奇风异俗(走进科学)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的难解之谜和科学技术,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大读者在兴味盎然地领略世界难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
  • 超级销售明星的成功秘诀大全集(超值金版)

    超级销售明星的成功秘诀大全集(超值金版)

    它不仅能教给你成为一名优秀推销员的全套本领。也会带给你诸多的人生启迪。,本书精选、荟萃了世界上各行各业超级销售明星们的经典销售传奇故事与成功秘诀。在此书中,你可以尽情领略销售明星们妙的语言、丰富的知识、灵敏的反应、精湛的技巧……《超级销售明星的成功秘诀大全集(超值金版)》借此阐述了成功销售的方法与诀窍,不仅有大师级人物的真实案例和经验感受,还有理论支撑,可谓既是一本实战指导书,又是一本入门必读书。同时,你既可以把它当作销售圣经来读。也可以将之作为人生指导书来读;可以把它奉为圭臬从中吸取养料,也可以从各位销售明星身上获得前进的动力
  • 人脉心理学

    人脉心理学

    人人都希望自己能够拥有一个良好的人际关系,以便自己在日常的工作和生活中获得更多的成功机会。