磁化裂解處理垃圾

1、內(nèi)容提供：虹口區(qū)現(xiàn)代制造技術(shù)協(xié)會(huì)本項(xiàng)目提出一種用于固體有機(jī)廢物(垃圾)處理的新穎熱解技術(shù)。在熱解爐內(nèi)通以少量經(jīng)磁化的空氣，使被處理的固體廢物中的可燃物及熱解產(chǎn)生的可燃產(chǎn)物部份燃燒，所產(chǎn)生的熱量使固體廢物中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行持續(xù)熱分解.由于磁化空氣使被處理物間接磁化，降低了熱解所需能量，提高了熱解效率，因而熱解氣化能在350的低溫下實(shí)現(xiàn)，從而基本上避免了二惡英的產(chǎn)生.熱解過程無需任何能源，因此，這是一種環(huán)保節(jié)能的新技術(shù)。背景技術(shù)傳統(tǒng)的垃圾處理方式主要有填埋、焚燒等.填埋會(huì)占用大量寶貴的土地資源，同時(shí)污染環(huán)境（大氣、地下水等），因而這種簡單處理方式已基本不再采用。與填埋處理相比，垃圾焚燒是一種較好的處

2、理方式。通過焚燒，不僅體積大大減小，還可利用焚燒產(chǎn)生的熱量發(fā)電、供熱，達(dá)到能量再利用的目的.所以焚燒技術(shù)己經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)外普遍采用的一種垃圾處理技術(shù)。但垃圾直接焚燒還存在很多問題，例如：（1）二次污染問題；垃圾成分中有機(jī)物焚燒產(chǎn)生的酸性氣體（HCl, HF, NOx等）、劇毒的含氯高分子化合物（統(tǒng)稱二惡英類物質(zhì)）以及含Hg、 Pb的飛灰都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。（2）焚燒設(shè)備損壞問題；垃圾中含氯化合物在爐內(nèi)形成HCl等腐蝕性氣體，在300oC以上即會(huì)嚴(yán)重腐蝕爐內(nèi)金屬部件。（3）垃圾成分復(fù)雜，各種不同成分有不同的密度、形狀、化學(xué)性質(zhì)、著火及燃燒特性，它們?cè)诜贌隣t內(nèi)呈現(xiàn)不同的燃燒性狀，因而難以控制燃燒過

3、程.為了克服垃圾焚燒技術(shù)的上述缺點(diǎn)，作為垃圾焚燒替代技術(shù)的垃圾熱解技術(shù)得到了開發(fā)和應(yīng)用。實(shí)際上，熱解技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化已有很長的歷史，最早應(yīng)用于木材和煤的干餾，用以產(chǎn)生木炭和焦炭等產(chǎn)品，隨著該技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，熱解還被用于重油和煤炭的氣化。熱解（Pyrolysis）又稱干餾、熱分解或炭化，是指有機(jī)物在無氧或缺氧的狀態(tài)下加熱，使之分解的過程。即熱解是利用有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧的條件下，利用熱能使化合物的化合鍵斷裂，由大分子量的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子量的可燃?xì)怏w、液體燃料和焦炭的過程。熱解和焚燒的相似之處是兩者都是熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程.但它們又是完全不同的兩種過程.主要區(qū)別為：（1）焚燒的產(chǎn)物主要是C

4、O2和H2O, 而熱解產(chǎn)物主要是可燃的低分子化合物, 氣態(tài)的有H2、CH4、CO; 液態(tài)的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機(jī)物及焦油、溶劑油等；固態(tài)的主要有焦炭或炭黑。（2）焚燒是固體廢物中的主要可燃物質(zhì)碳和氫的氧化反應(yīng), 是一個(gè)放熱過程，而熱解則是一個(gè)吸熱過程，需要吸收大量的熱量來使有機(jī)化合物分解。（3）焚燒祗能將產(chǎn)生的熱量用來發(fā)電或供熱，而熱解的產(chǎn)物是燃料氣及燃料油可再生利用，且易于貯存和運(yùn)輸。本發(fā)明“用于固體廢物處理的磁化空氣熱解爐”是一種基于氣化熱解原理的熱解裝置.本項(xiàng)目的目的在于提供一種新穎的用于固體廢物處理的熱解裝置，它由爐體、脫臭筒、空氣導(dǎo)入系統(tǒng)以及電氣控制箱四部份組成。固體廢物從爐

5、體的投入口投入到處理室，風(fēng)機(jī)將空氣經(jīng)磁化器導(dǎo)入爐體。固體廢物中的可燃物（如紙品、板材、木屑等）經(jīng)引燃后，在進(jìn)入爐體的磁化空氣作用下燃燒，使?fàn)t體升溫，在處理室中，固體廢物中的可燃物以及部分熱解產(chǎn)生的可燃產(chǎn)物置于還原性氣氛中，進(jìn)行部份燃燒，放出熱量。利用此熱量使固體廢物中的有機(jī)物完全熱解氣化。由于沒有像直火型焚燒爐中的攪拌作用，因而產(chǎn)生的飛灰很少。熱解的氣化產(chǎn)物和少量飛灰經(jīng)脫臭筒中的鉑催化吸附作用，從而使從煙道排出的氣體中灰塵極其有限，因而無需特別添置除塵裝置，也足以滿足最嚴(yán)格的灰塵排放的有關(guān)法規(guī)。這里用鉑催化劑的催化作用來凈化氣體污染物, 其原理是將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或易于去除的物質(zhì)

6、。此法的優(yōu)點(diǎn)是無須將有害氣體與主氣流分離而直接將有害氣體轉(zhuǎn)化為無害物，這既可避免二次污染，又簡化了操作過程。這里，在脫臭筒中，廢氣經(jīng)加熱后在鉑催化劑的作用下，發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，熱解產(chǎn)生的一氧化碳和多種碳?xì)浠衔锓磻?yīng)生成二氧化碳和水：（ CO+HC=CO2+H2O）。從脫臭筒排出的氣體完成了凈化作用。熱解后的有機(jī)物殘?jiān)约肮腆w廢物中的非燃物（如玻璃、金屬、陶瓷等）一起從爐體下部排出口7排出。為了提高固體廢物中H2的比例，提高氣體產(chǎn)物的熱值，在爐體中設(shè)有水蒸氣產(chǎn)生器17產(chǎn)生一定量的水蒸氣，使固體廢物中的碳與水蒸氣發(fā)生水煤氣反應(yīng)，生成CO和H2 以及少量CO2, 從而提高熱解效率。由于此過熱蒸汽產(chǎn)生

7、器位于處理室上部， 從而使投入處理室的固體廢物的上部也能產(chǎn)生熱解反應(yīng)。在這里，CH4，H2，CO可作為還原劑與NOX進(jìn)行催化還原反應(yīng)，清除有害的酸性氣體NOX。本裝置的關(guān)鍵要點(diǎn)在于引入爐體的空氣經(jīng)磁化器12受到磁化作用所產(chǎn)生的效果。我們知道，氧氣雖然是具有偶數(shù)電子的分子，但仍有穩(wěn)定的固有磁矩，是一種磁化率很大的順磁性物質(zhì)。 當(dāng)外磁場為零時(shí)，由于熱溫度的作用，使分子磁矩?zé)o規(guī)則地取向。在外磁場作用下，分子磁矩將隨外磁場取向，分子極性趨于與外磁場平行并使磁場增強(qiáng)，因而經(jīng)磁化器12磁化了的空氣中的氧氣的活化能大大提高。這樣，進(jìn)入爐體的空氣的量可以少到如不經(jīng)磁化就無法維持部份燃燒的程度，而經(jīng)磁化后卻可以

8、維持穩(wěn)定的部份燃燒。減少燃燒垃圾所使用的空氣量，就可以減少因燃燒而產(chǎn)生的燃燒氣體，從而減少燃燒塵埃。更有甚者，經(jīng)過特殊處理的、進(jìn)入處理室的磁化空氣還能使被處理的固體廢物間接受到磁化，在磁能的作用下，被處理的固體廢物中有機(jī)組份中的分子間內(nèi)聚力減小，因而提高了熱解的效果。另外，由于引入的空氣量很小，因而處理室內(nèi)在正常穩(wěn)定的熱解過程中保特較低的熱解溫度，約350。我們知道，焚燒熱解的熱化學(xué)反應(yīng)中，二惡英產(chǎn)生的濃度與反應(yīng)溫度有關(guān)。反應(yīng)溫度在700 850之間時(shí)，二惡英產(chǎn)生的濃度最大。因而本裝置由于采用磁化空氣使氣化熱解在350的低溫下進(jìn)行，從而基本上消除了二惡英的產(chǎn)生。.此乃本裝置有別于任何傳統(tǒng)熱解裝

9、置的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。與之相比，在常規(guī)的熱解技術(shù)中，熱解溫度為45到750。磁化器12中裝著具有強(qiáng)磁場的永久磁鐵，永久磁鐵可采用性價(jià)比好的鐵氧體，也可采用阿爾尼科磁鐵、稀土類磁鐵等硬磁材料。在空氣通道周圍安放相互間獨(dú)立的復(fù)數(shù)磁鐵。這樣，每塊磁鐵都可以對(duì)空氣產(chǎn)生磁化作用，從而可以達(dá)到更好的磁化效果。熱解裝置描述1 中小型磁化空氣熱解裝置此類熱解爐的處理物容量在0.5噸到10噸之間, 可用于企業(yè)、賓館、居民小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、運(yùn)動(dòng)場、博覽會(huì)等的垃圾就地減容處理。垃圾熱解產(chǎn)物不作再生利用。作為一種環(huán)保節(jié)能裝置，可將固體廢物的體積經(jīng)34小時(shí)縮至1/100；68小時(shí)縮至1/300；30小時(shí)可縮至1/3000 1

10、/5000?？呻S時(shí)投料。2 大型磁化空氣熱解裝置大型磁化空氣熱解裝置的處理物容量在數(shù)十噸以上，代替垃圾焚燒爐用于城市級(jí)垃圾處理。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，城市垃圾的成分中，無機(jī)物成分變少，有機(jī)物成分增多，因而熱解技術(shù)用于固體廢物的資源化處理，并制造再生燃料，無疑成為一種很有前途的固體廢物處理方法。大型磁化空氣熱解裝置的采用不再是簡單地處理消除垃圾，同時(shí)也著眼于城市垃圾中能源和其它資源的再生利用，達(dá)到環(huán)保、節(jié)能、資源再生循環(huán)應(yīng)用的綜合效果。按熱解過程控制條件的不同熱解可分為高溫分解和氣化熱解兩類：高溫分解是指固體有機(jī)廢物在完全隔絕氧氣的條件下加熱分解的過程，是一種嚴(yán)格意義上的熱解過程。氣化熱解則是指供

11、給一定量的空氣(氧氣)、水蒸氣， 進(jìn)入熱解爐，使有機(jī)廢物中的可燃物(包括廢物中的可燃物品及熱解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w)部分燃燒，并以燃燒產(chǎn)生的熱量使有機(jī)廢物分解，整個(gè)熱解過程 可自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行，而無需外界熱源供應(yīng)。目前雖然垃圾熱解處理裝置已經(jīng)得到應(yīng)用，但是如何來提高熱解效率、減少燃燒產(chǎn)物從而契合日益重視的世界發(fā)展的環(huán)保主題卻是該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。 發(fā)明內(nèi)容 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是要提供一種能夠在較低溫度下需要更少量的空氣而能有效地?zé)峤馓幚碛袡C(jī)固體廢物的新穎的方法及裝置，從而大大減 少燃燒塵埃和燃燒氣體。 對(duì)于本發(fā)明的用于固體廢物處理的磁化空氣熱解方法，上述技術(shù)問題是以下步驟加以解決的： a.引燃，把引

12、燃物放入處理容器，然后引燃； b.加料，把固體廢物加入可閉合的處理容器中； c.熱解，由空氣通道向處理容器內(nèi)強(qiáng)制通入經(jīng)磁化的空氣，維持固體廢物的熱解反應(yīng)，固體廢物中的可燃物以及部分熱解產(chǎn)生的可燃產(chǎn)物在還原性氣氛中，進(jìn)行部分燃燒，放出熱量，利用此熱量使固體廢物中的有機(jī)物完全熱解氣化，由煙道排放熱解氣化產(chǎn)物； d.排渣，將殘留的非燃物(金屬、玻璃、陶瓷等)殘?jiān)懦觥?作為磁化空氣熱解方法進(jìn)一步優(yōu)化的方案通入處理容器的空氣可以采用在空氣通道周圍設(shè)置強(qiáng)磁場的磁體的方法磁化。磁體可以是一對(duì)或者一對(duì)以上，并且利用每對(duì)磁體間同極相對(duì)設(shè)置來強(qiáng)化對(duì)空氣的磁化。固體廢物在熱解的過程中，可以同時(shí)向處理容器內(nèi)提供水蒸

13、氣。還可以利用設(shè)置在排放熱解氣化產(chǎn)物的煙道上的脫臭筒來吸附熱解產(chǎn)生的氣化物及煙塵。 對(duì)于本發(fā)明的用于固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置，上述技術(shù)問題是 這樣加以解決的：該裝置包括爐體、處理室、排放室、爐箅、電器控制箱、 投料門和排渣門，在排放室的爐壁上還設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)管道相連，處理 室的上部設(shè)置有排氣口與煙道相連；進(jìn)風(fēng)管道上設(shè)置有磁化器，磁化器內(nèi)設(shè) 置有強(qiáng)磁場的磁體，進(jìn)風(fēng)管道的另一端與風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口相連，在風(fēng)機(jī)與進(jìn)風(fēng) 口之間設(shè)置有進(jìn)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門，在風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與煙道之間設(shè)置有通風(fēng)管 道，通風(fēng)管道上設(shè)置有通風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門。 而作為磁化空氣熱解裝置進(jìn)一步優(yōu)化的方案，磁化器內(nèi)的磁體設(shè)置在空 氣通道周圍，

14、磁體可以是一對(duì)或者一對(duì)以上，并且每對(duì)磁體間同極相對(duì)設(shè)置。 在處理室內(nèi)可以設(shè)置有水蒸氣發(fā)生器，并連接設(shè)置有供水裝置。在煙道通道 上還可以設(shè)置有帶鉑金吸附劑的脫臭筒。 在上述用于固體廢物處理的磁化空氣熱解方法和裝置中，由于采用了提 供磁化空氣來維持熱解反應(yīng)，所需要的空氣量更少、熱解更完全、煙塵也更 少。因?yàn)槲覀冎?，氧氣雖然是具有偶數(shù)電子的分子，但仍有穩(wěn)定的固有磁 矩，是一種順磁性物質(zhì)。當(dāng)外磁場為零時(shí)，由于熱溫度的作用，使分子磁矩 無規(guī)則地取向。在外磁場作用下，分子磁矩將隨外磁場取向，分子極性趨于 與外磁場平行并使磁場增強(qiáng)。因而經(jīng)磁化器磁化了的空氣中的氧氣的活化能 大大提高。這樣，進(jìn)入爐體的空氣的

15、量可以少到如不經(jīng)磁化就無法維持部分 燃燒的程度，而經(jīng)磁化后卻可以維持穩(wěn)定的部分燃燒。磁化空氣降低了熱解 所需能量，提高了熱解效率；同時(shí)減少燃燒垃圾所使用的空氣量，就可以減 少因燃燒而產(chǎn)生的燃燒氣體，從而減少燃燒塵埃。而且，經(jīng)過特殊處理的、 進(jìn)入處理室的磁化空氣還使被處理的固體廢物間接受到磁化，在磁能的作用 下，被處理的固體廢物中有機(jī)組份中的分子間內(nèi)聚力減小，熱解所需能量隨 之降低，因而提高了熱解的效果。另外，由于引入的空氣量很小而空氣中的 氧氣的活化能卻較大，因而處理室內(nèi)在正常穩(wěn)定的熱解過程中保特較低的熱 解溫度，約600左右。我們知道，焚燒熱解的熱化學(xué)反應(yīng)中，二惡英產(chǎn)生 的濃度與反應(yīng)溫度有關(guān)

16、，其函數(shù)關(guān)系如圖2所示(圖中橫坐標(biāo)表示燃燒溫度， 縱坐標(biāo)表示二惡英濃度)，由圖可見，反應(yīng)溫度在700850之間時(shí)，二 惡英產(chǎn)生的濃度最大。因而本裝置由于采用磁化空氣使氣化熱解在600左 右的較低溫下進(jìn)行，從而基本上消除了二惡英的產(chǎn)生。 在空氣通道周圍至少設(shè)置一對(duì)磁體，并且每對(duì)磁體間同極相對(duì)設(shè)置，是 為了利用同性的兩磁極所產(chǎn)生的磁力線的相互排斥力，使兩磁極的主磁力線 沿著空氣通道內(nèi)空氣流動(dòng)的準(zhǔn)平衡方向進(jìn)行延伸。這樣的狀態(tài)比強(qiáng)制異性磁 極處于相向位置時(shí)兩磁極間主磁力線延空氣通道正交方向延伸的狀態(tài)，可使 空氣通道內(nèi)的空氣更長時(shí)間置身于磁場內(nèi)，從而使空氣中的氧分子更有利于 被活化。 向處理容器(處理室

17、)內(nèi)提供水蒸氣是為了使固體廢物中的碳和熱解產(chǎn) 生的CO2與水蒸氣發(fā)生水煤氣反應(yīng)，提高固體廢物中H2的比例，提高氣體產(chǎn) 物的熱值，從而提高熱解效率。 采用上述方案的熱解方法和裝置產(chǎn)生的飛灰已經(jīng)很少，而在煙道上設(shè)置 了脫臭筒后，能吸附大量熱解產(chǎn)生的氣化物及煙塵，特別是帶鉑金吸附劑的 脫臭筒吸附效果更為顯著。從而使從煙道排出的氣體中灰塵和熱解氣化物極 其有限，因而無需特別添置除塵裝置，也足以滿足最嚴(yán)格的灰塵排放的有關(guān) 法規(guī)。在日益重視環(huán)保的當(dāng)今社會(huì)，本發(fā)明無疑有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì) 效益。 附圖說明 圖1是本發(fā)明用于固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是二惡英產(chǎn)生濃度和溫度關(guān)系圖(橫

18、坐標(biāo)表示燃燒溫度，縱坐標(biāo)表 示二惡英濃度)。圖中：1.爐體2.處理室3.排放室 4.爐箅5.電器控制箱6.投料門 7.排渣門8.進(jìn)風(fēng)口9.進(jìn)風(fēng)管道 10.排氣口11.煙道12.磁化器 13.風(fēng)機(jī)14.進(jìn)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門15.通風(fēng)管道 16.通風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門17.水蒸氣發(fā)生器18.脫臭筒 19.最大值20.平均值 具體實(shí)施方式 以下結(jié)合附圖及典型實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 圖1示出了用于固體廢物處理的磁化空氣熱解裝置，作為本發(fā)明的一種 實(shí)施方式這種磁化空氣熱解裝置可以做成中小型設(shè)備，處理物容量在0.5噸 到10噸之間，可用于企業(yè)、賓館、居民小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校等的垃圾自行處 理。垃圾熱解產(chǎn)物不作再生利用，所以在其排氣煙道上一般設(shè)置有脫臭筒來 吸附熱解產(chǎn)生的氣化物及煙塵。作為一種環(huán)保節(jié)能裝置，該裝置可將固體廢 物的體積經(jīng)3-4小時(shí)縮至1/100；6-8小時(shí)縮至1/300；30小時(shí)可縮至 1/3000-1/5000?？呻S時(shí)投料。該裝置包括爐體1、處理室2、排放室3、