案例使用说明:
城市生活垃圾热解发电处理
Urban house refuse pyrolysis processing to generate electricity
适用的课程:环境工程、固体废物处理与资源化、土壤污染与防治、环境生态工程
专业:环境工程、环境科学
教学目标:通过此案例进一步加强环境工程专业学位研究生对固体废弃物中城市生活垃圾分类及相关处置处理知识,选择合适的工艺技术处理生活垃圾并在一定程度上实现垃圾的资源化和效益化,启发学生用工艺变废为宝的思维,增强学生节约资源和可回收能源的意识,使学生真正学到热解工艺处理的方法。
涉及课程:环境监测、环境影响评价、环境工程、固体废物处理与资源化
相应的知识点:
(1)对城市生活垃圾的分类及其危害;
(2)城市生活垃圾热解发电的技术特点和应用价值;
(3)项目工艺技术研究;
(4)对垃圾热解发电处理的应用评价及产生的负面影响的提出和解决。
名称:
《固体废物处理技术及工程应用》
《环保设备材料手册(第2版)》
《环境工程设计手册(修订版)》
《环境工程实例丛书 垃圾处理处置技术及工程实例》
《环境工程实例丛书 燃煤烟气脱硫脱销技术及工程实例》
《环境工程手册 固体废物污染防治卷》
《环境工程手册 环境监测卷》
《三废处理工程技术手册 固体废物卷》
《实用环境工程手册 固体废物污染控制与资源化》
(2)垃圾处理工艺有哪些?
(3)哪种垃圾处理工艺成本可以接受,同时对环境影响很小?
(4)垃圾处理是否能产生经济效益?比如从哪些方面可以产生经济效益?
(1)垃圾分布相关背景分析;
(2)城市生活垃圾主要分类及危害;
(3)垃圾处理工艺技术研究;
(4)垃圾热解系统的原理及特点;
(5)热解残渣及气化系统分析;
(6)热解工艺供热系统分析;
(7)热解工艺供电系统分析。
热解(pyrolysis)是指将有机物在无氧或缺氧状态下进行加热蒸馏,使有机物产生裂解,经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体,从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。
垃圾干馏热解是在无氧条件下,利用高温使生活垃圾中有机高分子的化学键发生断裂,释放出各种挥发份的反应过程,其产物为碳化物、干馏气(H2、CH4、CO等)和可凝液体(焦油、水、酸等)。垃圾被送入旋转床后,依次经过干燥、挥发分析出、高分子裂解三个阶段。
干馏热解法从垃圾的资源化为出发点,使垃圾裂解为可燃气、焦油和碳化物,资源化效果非常突出,而且该法对大气污染小,不会带来二噁英污染问题。来自成型系统的可燃物在隔绝空气的条件下在旋转床热解炉内加热到500℃左右,其所含的有机物及挥发分就能绝大部分析出,干馏后得到干馏油气和固体残余物两种产品。
干馏热解生产工艺加热和使用的核心设备即为旋转床装置。
案例项目建设规模为日处理生活垃圾300t/d,生活垃圾经过预处理后实际进旋转床处理量为200 t/d。故旋转床按实际入炉量200t/d,平均小时处理量为8.3t/h设计。
旋转床的工艺过程为:装料—加热升温—干馏排出油气—剩余固体物出料。
从预处理车间输送过来的垃圾经过皮带传输及旋转床装料系统向炉内供料,根据炉底转动速度自动控制料的流量,满足连续布料的要求,垃圾在炉底上铺170mm厚。
旋转床炉底匀速转动,载着布在料盘上的垃圾依次经过各个区段。通过调节炉底转动速度,可以改变其在炉内升温干馏的时间。垃圾在炉内的升温干馏时间一般为1~1.5h。
旋转床圆周炉膛划分为预热区、反应一区、反应二区、反应三区和出料区。垃圾随炉底旋转,经历上述各区后完成干馏过程,释放出的油气送往直燃油气锅炉系统,剩余的残炭通过出料螺旋及管式螺旋双冷却输送机降温后排出炉外,送至流化床单元用于煤气制备。
为了实现垃圾完全干馏,各反应区必须提供干馏温度条件,其最高炉温可达到550℃~850℃。
在炉内各区,安装在炉膛两侧的蓄热式辐射管燃烧流化床制备的低热值煤气,为物料升温和干馏提供热量。在各反应区通过调节蓄热式辐射管烧嘴的煤气量和空气量控制炉内各区温度,以达到最佳的干馏效果。
(1)对目前被采用的一些垃圾处理工艺的技术的认识;
(2)热解工艺设计基础;
(3)热解工艺中预处理的工艺说明;
(4)干馏热解-旋转床的处理工艺分析;
(5)垃圾热解处理结果经济、环境效益的分析。
建议课程分为4个学时。