一种生活垃圾焚烧资源化综合利用产藻方法与流程

[0001]
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种生活垃圾焚烧资源化综合利用产藻方法。


背景技术：

[0002]
微藻是指那些在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类群体。微藻通常是指含有叶绿素a并能进行光合作用的微生物的总称，属于原生生物的一种。应用生物技术进行大量培养或生产的微藻分属于4个藻门：蓝藻门、绿藻门、金藻门和红藻门。这些微藻在医药、食品、水产养殖、化工、能源、环保、农业及航天等领域都有着重要的开发价值。由于微藻类的繁殖非常迅速，同时在基因的修改上也比较容易。在下一代可再生燃料中，富含油脂的藻类生物燃料发展潜力最为巨大。报告显示，来自航空和军队消费需求的强劲增长，富含油脂的藻类石油在生产、种植和提取环节技术的突破以及大规模系统的开发预示着藻类生物燃料市场将快速增长。尽管截止目前富含油脂的藻类生物燃料的产量仍非常有限，但与其它非食物基原料相比，藻类的发展有明显的优势。与传统生物燃料相比，富含油脂的藻类生物燃料具有如下优势：一是含油量高。藻类干物质的含油量超过50％，最高可达70％。二是生长速度快。藻类是世界上生长最快的植物，可以日复一日地收获。三是环境适应性强。藻类对环境的适应能力远远优于其他油料作物。四是占用耕地少。藻类占海洋生物资源的50％，因而开发藻类生物燃料可利用广阔的海洋，节省陆地资源。五是产品附加值高。大部分藻类在产油的同时，会生产epa、dha、虾青素、胡萝卜素、藻蓝蛋白、饲料蛋白等高附加值产品，这些高附加值产品的综合利用可以大大加快藻类生物质能源的产业化进程。
[0003]
生活垃圾是指人们在日常生活中或为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。城市生活垃圾包括居民生活垃圾及学校、企事业单位生产垃圾、集贸市场与商业垃圾、公共场所垃圾、街道清扫垃圾等。生活垃圾具有混杂性、波动性、时间与空间性、持久危害性等动态特征。随着我国经济的不断发展和居民生活水平的逐渐提高，城市生活垃圾产生量逐年増加，而很多城市现有的垃圾填埋场库容有限。妥善处理生活垃圾变废为宝，既能节约资源又保护环境，引起社会极大关注。
[0004]
目前国内外城市生活垃圾广泛采用的处理方式主要有堆肥、填埋、焚烧发电和回收利用等。生活垃圾填埋是最早的垃圾处理方式，可分为简易填埋(非卫生填埋场)、受控填埋场、卫生填埋场3个等级。填埋直接处理生活垃圾不但浪费土地资源，且易造成地下水、土壤的污染；堆肥技术是指利用自然界原有的微生物、使可降解有机物定向、可控地向稳定性腐殖质转化的一种生化过程，该方法可实现废物的资源化。但该技术存在产品质量不稳定、占地面积大、市场问题、臭气较重且可能污染土壤等弊端，特别是一些重金属在土壤中富集进而会随食物链进入人体；城市生活垃圾分选并回收资源的方法是近年发展起来的，效果较好，分选出的资源化物质可直接回收利用(如金属、纸张、玻璃、塑料等)。分选并回收资源是许多发达国家基于分类收集基础上的首选。
[0005]
随着人们生活水平的提高，垃圾中可燃物、易燃物的含量大幅度增加，提高了生活
垃圾的热值；从20世纪70年到90年代中的20多年里，生活垃圾焚烧技术进入成熟阶段，同时也是生活垃圾焚烧技术发展最快时期。垃圾焚烧具有减容、减量化程度高、处理周期短、占地面积小、选址灵活、燃烧的热量可发电(按热值比较，1.5亿t垃圾约相当于3000万t标煤，约为全国标煤年产量的2％)等优点，是较为有效的垃圾处理方法。全国每年生产的生活垃圾以年均10％的比例高速增长。2015年全国246个大、中城市的生活垃圾产生量总计约为1.86亿t。因此生活垃圾的处理问题日益成为当下人们所关注的焦点问题，垃圾焚烧技术由于具有无害化、减量化及资源化的特点而被世界各国所广泛使用，逐渐成为目前生活垃圾的主要处理方式。
[0006]
焚烧发电技术对垃圾进行焚烧处理减容、减量及无害化程度都很高，焚烧过程产生的热量用来发电可以实现垃圾的能源化，是一种较好的垃圾处理方法。但对焚烧条件控制不当会存在烟气污染问题，且设备投资巨大。国外通过改进焚烧系统工艺及强化烟气处理等手段已经较好地解决了尾气污染问题，但投资也相应增加。如果引进国外技术进行垃圾焚烧发电，每处理100吨/日垃圾的建设成本通常在4干万元以上，我国的地方财政难以承受。另一方面，垃圾焚烧发电的经济性也值得进一步探讨。同常规燃煤发电相比，垃圾焚烧电厂的发电装机容量都很小，而且由于腐蚀问题，垃圾焚烧发电的效率一般不超过15％，远低于燃煤发电的水平。如果垃圾热值为5000kj/kg，按15％的发电效率计算，每100吨/日垃圾处理量配套的装机容量不超过1000kw，1000吨/日处理量的垃圾电厂实际发电量不超过9000kw，与燃煤电厂相比规模较小，势必会导致运行成本的大幅度提高。垃圾焚烧发电得到的电价无法同火力发电竞争，如果不依靠政府的财政补贴，垃圾电厂将不能维持运行，经济效益更无从谈起。因此，寻求能产生较大经济及社会效益的烟气处理方法及余热利用方法是解决尾气污染问题的关键。


技术实现要素：

[0007]
本发明要解决的技术问题是提供一种生活垃圾焚烧资源化综合利用产藻方法，利用焚烧垃圾产生的热量，烧制石灰。在烧制石灰的过程中既能净化焚烧生活垃圾所产生的烟气，又能将烟气和烧制石灰中产生的co2用于室内微藻的养殖，减少温室气体的排放，达到减量及资源化利用的目的。同时本发明具有热能来源范围广、负荷调节能力大、成套设备结构紧凑、可操纵性好和自动化程度高的特点。
[0008]
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
[0009]
一种生活垃圾焚烧资源化综合利用产藻方法，包括以下工艺步骤：
[0010]
(5)、利用垃圾预分选系统对待处理生活垃圾进行预分选并称重，将大件垃圾及可回收垃圾分选出来进行回收，剩余尾料进入垃圾贮料预热容器进行预热、干燥脱水；
[0011]
(6)、焚烧炉采用往复式炉排炉，预热后的生活垃圾在焚烧炉的高温二燃室先预焚烧，再进入三燃室进行焚烧；二燃室和三燃室的焚烧温度均一直保持在900℃～1050℃，同时烟气在炉膛内的有效停留时间为2秒以上且能保证烟气中的有机成分的最大燃尽，控制炉内二噁英的产生；
[0012]
(7)、焚烧后从焚烧炉出来的剩余不可燃物，经过分选处理集中填埋；步骤(2)燃烧产生的烟气及热能进入石灰窑烧制石灰；
[0013]
(8)、所述烟气开始进入石灰窑还未生成生石灰时，为防止有害物质未完全燃烧，
从石灰窑中排出的烟气先导入辅助燃烧室进行充分燃烧并经水洗塔洗涤后排放；当开始生成生石灰后停用辅助燃烧系统；生成石灰后的烟气导入水洗塔中水洗除尘，同时温度冷却至30℃；
[0014]
(5)、从步骤(4)水洗塔中排出的烟气利用引风机通过管道通入密封且透光的养藻池中，用于养殖微藻，所述水洗塔中冷却洗涤烟气后的热水，通过换热器与养藻池用水循环换热；
[0015]
(6)、剩余烟气污染物含量满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》gb18485-2014有关要求，安全排放。
[0016]
所述步骤(1)的垃圾预分选系统包括依次进行破碎、筛分和磁选；所述垃圾贮料预热容器为斜溜槽，垃圾在该斜溜槽停留24小时，之后经倒锥形圆筒下降后到达焚烧炉内预热区，垃圾在该预热区由炉内高温烘干、蒸发脱水。
[0017]
所述步骤(2)二燃室和三燃室分别吹入温度为250℃的经过预热的助燃风，在富氧燃烧的状态下保证炉内烟气充分燃尽。
[0018]
所述步骤(3)的石灰窑将直径为20～120mm的石灰石烧结成生石灰，进入烟气温度不低于900℃，石灰烧结时间不少于10个小时；从石灰窑出来的烟气温度为500℃。
[0019]
所述石灰窑生成的生石灰与烟气中含so2、hcl和hf的酸性气体反应，达到净化的目的，同时产生副产品co2；反应机理为：
[0020][0021][0022][0023][0024]
本发明的有益效果在于：
[0025]
所述焚烧生活垃圾产生的热能用于烧制石灰工艺，不仅能净化焚烧垃圾产生的烟气，而且烟气中和烧制石灰过程中产生的co2能用来养殖藻类，达到减量及资源化利用的目的。本发明工艺简单可靠、经济性好。生石灰水化后可用于建筑材料或环保领域；产生的co2用于富含油脂的微藻养殖，解决了其排放问题，减缓了温室效应。同时本发明具有热能来源范围广、负荷调节能力大、设备结构紧凑、可操纵性好和自动化程度高的特点。
[0026]
本发明尤其适用于日产生活垃圾30—35吨的乡镇及市镇。且垃圾焚烧后无空气污染，无异味，垃圾焚烧后减量化达90％以上。
附图说明
[0027]
图1是本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明，但不构成对本发明权利要求保护范围的限制。
[0029]
实施例：
[0030]
以某实验室级生活垃圾处理规模为例，使用本发明的生活垃圾焚烧资源化综合利用产藻方法，一天时间内按以下步骤进行处理：
[0031]
(1)、利用垃圾预分选系统对待处理生活垃圾进行预分选并称重，将大件垃圾、金属垃圾、橡胶塑料制品等分选出来进行有价回收，预分选后的尾料进入进贮料预热容器进行预热、干燥脱水；本实施例300kg生活垃圾经过预分选后剩余150kg垃圾进入焚烧处理。
[0032]
(2)、焚烧炉采用往复式炉排炉，预热后的生活垃圾在焚烧炉的高温二燃室先预焚烧，再进入三燃室进行焚烧；二燃室和三燃室的焚烧温度均一直保持在900℃～1050℃，同时烟气在炉膛内的有效停留时间为2秒以上且能保证烟气中的有机成分的最大燃尽，控制炉内二噁英的产生；
[0033]
(3)、焚烧后从焚烧炉出来的剩余不可燃物，经过分选处理集中填埋；步骤(2)燃烧产生的烟气及热能进入石灰窑烧制石灰，该石灰窑属于余热利用系统，生成的生石灰与烟气中含so2、hcl和hf的酸性气体反应，从而达到净化的目的，同时产生副产品co2。反应机理为：
[0034][0035][0036][0037][0038]
(4)、所述烟气开始进入石灰窑还未生成生石灰时，为防止有害物质未完全燃烧，从石灰窑中排出的烟气先导入辅助燃烧室进行充分燃烧并经水洗塔洗涤后排放。当开始生成生石灰后停用辅助燃烧系统。生成石灰后的烟气导入水洗塔中水洗除尘，同时温度冷却至30℃；
[0039]
(5)、从水洗塔中排出的烟气利用引风机通过道管通入密封、透光的养藻池中用于养殖富含油脂的微藻。水洗塔中冷却洗涤烟气后的热水，通过换热器与养藻池用水循环换热，目的是保持培养液温度始终处于最适合藻细胞生长的范围之内。烟气中含有较多co2与氮氧化物，通过光合作用可以提高微藻产量，微藻脱水与烘干后得到的成品富含油脂，含油量高于60％，作为生产优质的生物柴油及饲料的原料；
[0040]
(6)、剩余烟气污染物含量满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》gb 18485-2014有关要求，安全排放。
[0041]
所述步骤(1)的预分选系统包括依次进行破碎、筛分、磁选；所述垃圾贮料预热容器为斜溜槽，垃圾在该斜溜槽停留24小时，之后经倒锥形圆筒下降后到达焚烧炉内预热区，垃圾在炉内预热区由炉内高温烘干、蒸发脱水；
[0042]
所述步骤(2)中为了保证烟气完全彻底燃烧干净，对二燃室和三燃室分别吹入温度为250℃的经过预热的助燃风(自然风)，在富氧燃烧的状态下保证炉内烟气充分燃尽；
[0043]
所述步骤(3)的石灰窑能将直径为20-120mm的石灰石烧结成生石灰，进入石灰窑内的烟气温度不低于900℃，石灰烧结时间不少于10个小时。从石灰窑出来的烟气温度为
500℃。
[0044]
本实施例步骤(2)经过焚烧后剩余的不可燃物估算为10kg收集后集中处理，产生的烟气及余热进入石灰窑烧制生石灰，生产的生石灰估算为82kg，副产品co2总量估算为60.7立方米。
[0045]
根据实际经验，每生产100kg微藻，可消耗掉91.1立方米co2，因此本实施例所产总量为60.7立方米的co2产藻量66.6kg，产油效率按60％计算，可产生物柴油37kg。因此，本发明提供的生活垃圾焚烧资源化综合利用产藻工艺，具有可观的经济效益及社会效益。

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