蜀南时代·城市生活垃圾碳化处理、发电、供热综合利用系统

 

一、本技术所属领域
本技术属于环保科技领域；是一种城市生活垃圾碳化处理及发电供热综合利用系统技术；专用于城市生活垃圾的无害化、减容化、资源化综合利用处理；同时也能处理市政污泥、油田污泥以及其他需要处理的各类污废水淤泥。

 

二、本技术产生的背景
在我国，城市生活垃圾（以下简称：生活垃圾）的处理，从填埋到焚烧，一直解决不了二次污染的难题，是困扰我国环保事业的一大毒瘤；特别是生活垃圾“焚烧”处理所产生的大量二恶英剧毒以及一系列有害气体对空气的污染，严重恶化生态环境，造成灾难性恶果，导致国人健康严重受损，癌症、三高（高血压、高血脂、高血糖）以及各类疑难怪病层出不穷、发病率急剧**、甚至出现年轻年少者也患出老年病、以及病毒瘟疫频发的不正常现象，给国家社会造成很大危害，民众苦不堪言。从根本上解决这一难题，已经成为我国环保业者刻不容缓的重大使命。否则，美丽神州就将不复美丽；可爱的中国就将成为不适宜人类居住的地方！

生活垃圾“焚烧”处理产生的首要危害——二恶英剧毒，是一种顽劣的毒素，一旦进入大气，就无法**，即使当今前沿的先进科技，也没有对付二恶英剧毒的有效办法。如果说“有”，那就是不让它产生、不让它来到这个世界。生活垃圾的“碳化”处理，就是避免二恶英产生出世的技术方法，是经**外长期大量实践证明了的、行之有效的方法，是从源头上解决问题的根本之法，是生活垃圾处理技术发展的方向。

 

 

【蜀南时代·城市生活垃圾碳化处理、发电、供热综合利用系统】技术，是本公司科研团队针对以上情形，多年跟踪世界环保科研动态、深入研究西方各主要国家先进环保技术、破解其核心奥秘的基础上，集各家技术之精华，融会贯通于自主科研成就而创新创立的、具有独特架构、全新型生活垃圾综合利用系统技术。本技术对生活垃圾进行的“碳化”处理，不产生二恶英剧毒，没有重金属污染，也没有其他类型的二次污染；并在烟气热能回收利用生成极热蒸汽用于汽轮发电机组发电供热的基础上，进一步采用独具特色的烟气分离技术，将烟气中的可燃成分提出并用于燃气发电机组发电，进一步提高了生活垃圾综合利用的经济价值和社会效应。

 

三、本技术处理生活垃圾的工作原理
本技术对生活垃圾的处理，分三步骤进行：一、生活垃圾脱水干化，生成不可燃烟气和干化渣；二、干化渣碳化，生成可燃烟气和碳化渣；三、碳化渣焚烧、减容、重金属固化，生成不可燃烟气和炉渣。

工作程序如下：
第①步骤：生活垃圾的脱水处理，在激波炉内进行。激波炉脱水干化工作原理：在激波炉内，超 高温气体（气体温度在500～600℃），经特制喷嘴以2Ma速度喷出，与物料颗粒正面碰撞，在物料内热、外部高温介质、以及超 高速飞行所产生巨大冲量的作用下，将物料中所吸附或包含的水分、油分、以及其他类化学质烘、振、蒸出。超音速喷管射流的喷射出口处为欠膨胀状态，喷管出口为斜激波，射流压力场表现为膨胀波和压缩波相互交替的现象；压缩波使核心区域速度下降，压力升高；压力升高到**程度，开始形成膨胀波；膨胀波使核心区域速度升高，压力下降，压力下降到**程度，开始形成压缩波；从而形成一个压缩膨胀波系结构。气体经过压缩波时，将受到突然、猛烈的压缩，形成强烈的摩擦和热传导。因之可增强气体和物料之间的换热率，加速物料中水分、油分、以及其他类化学质与物料的分离，达到瞬间干化物料的效果。

激波炉内工作介质为以二氧化碳为主的、350℃高温、0.75兆帕（MPa）压力的绝氧气体，生活垃圾经3秒钟的脱水干化处理，生成不可燃烟气和干化渣。

激波炉脱水干化处理生活垃圾，为连续性流水作业，单台激波炉每小时可处理生活垃圾5吨（5T/H）。
激波炉所生成的烟气，主要成分为二氧化碳、水蒸汽、以及少量氢气、氧气、氯气；干化渣含水率降至20%以下。

由于激波炉烟气主要成分为水蒸汽和二氧化碳，属于不可燃烟气，直接进入烟气热能回收利用及净化排放子系统处理、达标排放；烟气热能回收利用及净化排放子系统工作程序为：1、烟气一次热能回收利用，降低烟气温度，生成极热蒸汽；2、三相分离脱除水分；超 高温烟气焚烧（脱氯、脱硫、脱硝）；4、烟气二次热能回收利用，降低烟气温度，生成极热蒸汽；5、多管旋风除尘；6、半干式脱酸；7、活性碳吸附；8、布袋深度除尘；9、湿式脱酸；10、光氧离子**；11、高温脱白；12、在线监测；13、引风机引风排出等十三道程序。而烟气热能回收利用所生成的极热蒸汽，则进入汽轮发电机组做功发电。

第②步骤：干化渣的“碳化”处理，在回转炉内进行。生活垃圾经脱水干化后形成的干化渣，在回转炉内500℃～600℃高温、1.2兆帕(MPa)压力的绝氧工作介质中、经机械力作用，推涌翻滚，确保与工作介质充分接触并持续时长60分钟，使生物质分子结构发生化学裂解；而后，生物质分子中的可气化成分均气化而去；剩下不可气化的碳化渣。

回转炉内工作介质为以水蒸汽为主、500℃～600℃高温、1.2兆帕（MPa）压力的绝氧气体。生活垃圾经 60分钟的“碳化”处理，生成可燃烟气和碳化渣。

回转炉“碳化”处理干化渣，为连续性流水作业，每小时可处理20吨（20T/H）生活垃圾的干化渣。

回转炉烟气主要成分为H、O、Cl以及少量水蒸汽和焦油气，H、O、Cl为可燃气；碳化渣主要成分为C、Cu、Al、Fe、Si；其中，C含量占75%以上。

回转炉烟气经回收利用、分离、净化后用作燃气，进入燃气发电机组做功发电；燃气热能回收利用及发电系统工作程序为：1、烟气热能回收利用，降低烟气温度，生成极热蒸汽；2、多管冷凝；3、三相分离脱除水分、焦油；4、燃气电捕焦油杂质；5、燃气过滤；6、燃气储蓄；7、燃气精过滤；8、燃气增压；9、燃气发电机组做功发电。燃气做功发电后生成的高温烟气，回送至回转炉用作工作介质。而程序“1”的“烟气热能回收利用”所生成的极热蒸汽，则进入汽轮发电机组做功发电。

第三步骤：碳化渣的焚烧、减容、重金属固化处理，在碳化渣焚烧炉内进行。炉内温度为1100～1700℃；碳化渣经30分钟的超 高温富氧焚烧、减容、重金属固化，生成不可燃烟气和炉渣；同时，烟气热能回收利用，生成极热蒸汽。

焚烧炉焚烧碳化渣，为连续性流水作业，每小时可焚烧20吨（20T/H）吨生活垃圾的碳化渣
碳化渣烟气的主要成分为二氧化碳；炉渣的主要成分为金属氧化物、重金属氧化物以及其他无机盐；重金属被固化在重金属氧化物中，化学属性改变，消除了重金属污染隐患。

碳化渣焚烧生成的高温烟气，回送至激波炉用作工作介质，极热蒸汽则进入汽轮发电机组做功发电。烟气热能回收利用及发电系统工作程序为：1、各路蒸汽进入蒸汽储柜超量储蓄；2、蒸汽增压；3、汽轮发电机组发电；5、对外供热。
炉渣则用作水泥、砖坯等建材生产原料。 
注：碳化渣焚烧炉设备结构与火力发电厂燃煤蒸汽锅炉设备结构一致。

 

四、本技术处理生活垃圾不产生二恶英剧毒的原理
二恶英剧毒生成的前提条件：一、有氯气“Cl2”存在；二、有大量氧气“O2”存在；三、有金属氧化物CuO、Al2O3、F2eO3等催化剂存在；四、温度在270～420℃之间。
本技术处理生活垃圾的三步骤中，均无二恶英的生成条件：
第①步骤·激波炉“干化”：在这一阶段，初步有少量氯元素“Cl”从塑料中淅出，但由于工作介质中不含氧气和金属氧化物，不具备生成二恶英剧毒的前提条件；是故，氯元素只能自我结合为氯气分子“Cl2”的形态而存在于激波炉烟气中；当激波炉烟气在烟气焚烧炉中进行“H2”“O2”混合爆燃焚烧时，Cl与H发生化合反应生成HCl，Cl被固化于HCl中；此后，没有了独立存在的Cl，也就没有了二恶英剧毒生成的源头。

第②步骤·回转炉“碳化”：在这一工作阶段，由于工时较长，包括塑料在内的**有机质被碳化，虽然产生大量氢气“H2”、氧气“O2”、氯气“Cl2”，但由于温度高于500℃、又无金属氧化物CuO等催化剂存在，仍然不具备生成二恶英剧毒的前提条件；是故，氯元素“Cl”仍然只能以氯气分子“Cl2”的形态而存在于回转炉烟气中;经热能回收利用、三相分离等一系列程序，氯气“Cl2”成为燃气的一部分进入燃气发电机组做功发电；由于燃气主要成分为H2、O2、Cl2，所以在做功燃烧时，Cl仍与H发生化合反应而生成HCl；如此，燃气中的Cl还是被固化在了HCl中；没有了独立存在的氯气“Cl2”，也就没有了二恶英剧毒生成的源头，自然就从根本上没有了二恶英剧毒生成的条件。

第三步骤·碳化渣“焚烧、减容、重金属固化”：此时，碳化渣里已经没有了氯元素“Cl”，也就没有了二恶英生成的条件。
从以上三步骤可知：本技术处理生活垃圾，**没有二恶英剧毒生成的前提条件，所有，二恶英剧毒也就没有了产生出世的可能和机率；甚至于生活垃圾自身原有的二恶英剧毒、重金属污染隐患，只要经过本技术大熔炉般的处理，也一样令其改邪归正。

 

五、本技术处理生活垃圾的工作过程
（1）生活垃圾由专运车辆承运、进厂、过磅后进入卸料大厅、倒入贮坑；经分选机分选、撕碎机撕碎、泥化机泥化，而后由上料机上料进入激波炉脱水干化，成为干化渣；而后，干化渣进入回转炉脱氢、脱氧、脱氯、脱除**可气化的有机质元素，生成回转炉烟气溢出，留下不可气化的碳、硅、金属、重金属以及其他无机质所形成的碳化渣；碳化渣中碳含量高于75%。而后，碳化渣进入碳化渣焚烧炉，经富氧焚烧，碳素充分氧化生成二氧化碳气体溢出；硅、金属、重金属等均充分氧化，生成二氧化硅及金属、重金属氧化物等固体无机盐而留下；如此，重金属固化于重金属氧化物中，化学属性改变，消除了重金属污染隐患；而二氧化硅、金属、重金属氧化物等无机盐可用作建材生产原料，省却了填埋的麻烦。

（2）生活垃圾在激波炉中脱水而生成的激波炉烟气，主要成分为水蒸汽和二氧化碳，属于不可燃烟气，直接进入烟气焚烧炉，在约1700℃的超 高温环境下，以“H2”“O2”混合气为燃料、以爆燃的方式进行超 高温焚烧，烟气中的Cl、S、N与燃料“H2”“O2”发生化合反应而生成HCl、H2SO4、HNO3；由于生成HCl、H2SO4、HNO3的化合反应不可逆转，Cl、S、N因此而被固化在HCl、H2SO4、HNO3中；如此，既除掉了二恶英剧毒的生成源头——Cl，又扫荡了其他有害成分S、N；同时，在此超 高温环境下，**有毒性的有害成分，也都与 H、O发生化合反应，生成非毒性的无害新成分；而后，烟气进入热能回收利用锅炉，通过热交换，烟气降温至110℃以下，同时生成极热蒸汽；而后，烟气进入多管旋风除尘器，脱除粗粉尘；而后，烟气进入半干式脱酸塔，脱除酸性成分；而后，烟气进入活性碳喷射器，研成粉末的活性碳被喷入烟气中，将烟气中可能还残成的微细颗粒物，**吸入活性碳粉末微孔；而后，烟气进入布袋除尘器，将活性碳粉末及所吸之物与烟气分离，并深度过滤烟气；而后，烟气进入湿式脱酸塔，深度脱酸；而后，烟气进入光氧离子**器，除掉烟气中的异味；而后，烟气进入高温脱白器，脱掉烟气中的白色雾素；而后，经在线监测仪监测烟气各成分指标，**达标后，由引风机引风排出。

（3）干化渣在回转炉中“碳化”生成的回转炉烟气，温高500℃以上，主要成分为氢气、氧气、氯气、焦油和水蒸汽，氢气、氧气、氯气为可燃气。烟气首先进入热能回收利用锅炉，通过热交换，温度从 500℃以上降至110℃以下，同时，烟气热能回收利用，生成极热蒸汽；而后，烟气进入多管冷凝器，进一步降温至60℃以下；而后，烟气进入三相分离器，将焦油、水、可燃气三相分离，焦油进入焦油贮罐，水进入循环水池，燃气则进入电捕焦油器；在电捕焦油器中，燃气中残存的焦油、硫泡沫、水分、粉尘等被清除干净；而后，燃气进入燃气过滤器，进一步过滤；而后，燃气进入燃气储柜，超量储蓄；而后，燃气进入燃气精过滤器，作超深度过滤；而后，燃气进入压缩机，增压；而后，燃气进入燃气发电机组，做功发电；而燃气在为燃气发电机组做功发电后，生成的高达500℃以上的高温烟气则经烟气压缩机增压后，回送至回转炉成为工作介质。

（4）在碳化渣焚烧炉中，碳化渣经富氧焚烧、减容、重金属固化，生成以二氧化碳为主的碳化渣烟气，经热能回收利用后降温至350℃、再经压缩机增压后回送至激波炉成为工作介质。而碳化渣烟气在热能回收利用所生成的极热蒸汽，则与其他烟气热能回收利用锅炉生成的极热蒸汽，一起进入蒸汽储柜超量储蓄；而后，蒸汽进入压缩机增压；而后，蒸汽进入汽轮发电机组做功发电；而后，蒸汽进入市政供热管网对外供热。至此，系统工作程序结束。

 

六、本技术八大特征：
1、本技术极热蒸汽生成量大于“焚烧法”技术极热蒸汽生成量，发电量更大。再加上燃气发电机组发电，本技术总发电量大于“焚烧法”技术总发电量。
2、本技术处理生活垃圾，不产生二恶英剧毒；而用“H2”“O2”混合气爆燃方式对烟气进行的超 高温焚烧处理，则使烟气中不可控的N、S、Cl与“H2”“O2”产生化合反应而生成可控的硝酸、硫酸、氯酸，再与“NaOH”碱中和，生成无害的硝酸盐、硫酸盐、氯酸盐，而盐又可以回收利用。如此，即除掉了二恶英的生成源头“Cl”，又扫荡了N、S等有害成分，烟气得到深度净化，无二次污染排放。
3、本技术处理生活垃圾，重金属被固化于金属氧化物中，杜绝了重金属污染隐患。
4、**的炉渣为无机盐，可用作建材原料，对外无固体物排放；无需占地填埋，**减容，**资源化利用。
5、本技术成套设备，一体两用，生活垃圾、污泥油泥通吃，功能圆满，物尽其用。
6、本技术以“碳化法”替代“焚烧法”处理生活垃圾，解决了危害严重的二次污染问题，保护了生态环境和居民健康，很大减少各种疑难病症的发生，遏制病毒瘟疫流行，减少社会生活成本。
7、利用生活垃圾自身能量处理生活垃圾，同时发电供热，替代燃煤，减少温室气体排放，实现节能减排。因为生活垃圾中的碳来自空气中流动的CO2，所以，生活垃圾碳化发电供热，宏观上能实现CO2零排放，有利于解决矿物能源消耗带来的温室效应和全球气候变暖问题，实现大自然的良性循环。
8、系统成套设备，**国产自主制造，无需国外进口。

 

【蜀南时代·城市生活垃圾碳化处理、发电、供热综合利用系统】技术架构及系统成套设备，相较于美日欧等相应系统技术架构和系统成套设备，设计更合理、全面、完善，功能更强大；【蜀南时代·城市生活垃圾碳化处理、发电、供热综合利用系统】技术的全面推广普及，可在我国迅速实现城市生活垃圾处理的无害化、减容化、资源化的理想境界！

 

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