一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法
【专利摘要】本发明涉及一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，它包括如下步骤：(1)选取含水率低于30wt%的初始垃圾，向其中加入去湿剂，干化1~2天；(2)向干化后的垃圾中加入固态可燃物以及助燃剂，然后混合均匀，即可得到垃圾衍生燃料。本发明可有效调控热值，并且可达到降低水分调节RDF的含水率在10~15%的范围内，控制在该水分含量范围成本较低，也可保证RDF能有效的成型与制备；稳定其热值为2000~3500kcal/kg，能满足作为化石替代燃料的需求。
【专利说明】一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，属于材料领域。
【背景技术】[0002]调查数据表明，目前全国有三分之一以上的城市被垃圾包围。全国城市垃圾堆存累计侵占土地超过5亿平方米，每年经济损失高达300亿元。“垃圾围城”不仅是城市病，而且蔓延到了农村，全国4万个乡镇、近60万个行政村大部分没有环保基础设施，每年产生生活垃圾2.8亿吨。“垃圾围城”日益严重，但我国目前的整体垃圾处理能力还远远不够。以武汉市为例，现有垃圾处理设施的设计总处理能力日均约为1.03万吨，每天缺口达8000余吨。根据中国环保产业协会城市生活垃圾处理委员会的统计，2011年，全国657个设市城市(包括直辖市、副省级城市、地级市、县级市)生活垃圾处理率为91.1%，其中70%为直接填埋。以当年城市垃圾清运量1.64亿吨计算，仅上述657座城市，当年已堆积未处理的垃圾就接近5000万吨。
[0003]随着国家工业化现代化步伐的快速推进，城市生活垃圾的处理问题一直受到国家的深切关注，目前国内的垃圾处理方式主要是填埋，这严重污染了城市的环境，制约了城市的发展，而国外将其制备成垃圾衍生燃料(RDF)作为替代燃料使用已经成为相当大的趋势。但是由于生活垃圾性能随着城市地域、生活习惯、经济发展水平的不同存在较大差异，特别是其水分含量高、热值波动大，从而其制得的RDF未能广泛应用。目前通过对垃圾进行筛分可以提高垃圾衍生燃料的热值，这种方法是通过筛分降低了其筛上物的水分，从而达到提高热值的目的。而这种方法属于机械法去水，具有耗能高，操作难度大，无法大量处理城市生活垃圾等缺点；专利《生活垃圾高热值组分制备垃圾衍生燃料的系统》中采用的是利用高热值组分纸张、塑料和布料等进行垃圾衍生燃料的制备，该方法对垃圾的分选有较大要求，且对低热值的组分进行剔除，虽然制备出的RDF具有较高的热值，但是增加了分选力度，不易于广泛使用。另外，国内也有一些通过添加煤等高热值组分对垃圾衍生燃料进行制备，虽保证了其较高的热值，但是该方法只是添加了单一的组分，仅仅起到了补燃作用。因此，针对上述垃圾衍生燃料的水分高，热值低等问题，本发明是通过去湿、补燃和助燃等手段对垃圾衍生燃料进行复合改性，有效调节其水分含量，稳定RDF的热值。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，能有效调控垃圾衍生燃料热值及含水率，且工艺简单。
[0005]本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:
一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，它包括如下步骤:
(I)选取含水率低于30wt%的初始垃圾，向其中加入去湿剂，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的5~15wt%，搅拌均匀后，干化f 2天；(2)向干化后的垃圾中加入固态可燃物以及助燃剂，所述固态可燃物添加量为初始垃圾质量的l(T20wt%，助燃剂添加量为初始垃圾质量的0.5~lwt%，然后混合均匀，即可得到垃圾衍生燃料 。
[0006]本发明所述一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，还可以通过如下步骤实现:
(1)选取含水率低于30wt%的初始垃圾；
(2)选取去湿剂、固态可燃物以及助燃剂，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的5^15wt%,固态可燃物添加量为初始垃圾质量的l(T20wt%，助燃剂添加量为初始垃圾质量的0.5^1wt% ;然后将称取好的去湿剂、固态可燃物以及助燃剂混合搅拌均匀，加入到所述初始垃圾中，干化广2天，即可得到垃圾衍生燃料。当然也可以将称取好的去湿剂、固态可燃物以及助燃剂不经过预混合，直接加入到初始垃圾中混合均匀进行干化。
[0007]上述方案中，所述垃圾衍生燃料的含水率为l(Tl5wt%和热值为2000kcal/kg~3500kcal/kg。
[0008]上述方案中，所述初始垃圾的粒径不超过50mm。
[0009]上述方案中，所述初始垃圾为未经过任何处理的含水率低于30wt%的垃圾，或者为经过初步干化处理的含水率低于30wt%的垃圾。
[0010]上述方案中，所述的去湿剂为CaO、MgO或膨润土中的任意一种或几种按任意比例的混合物，所述去湿剂为粉状，粒径为75~100μπι。所述的去湿剂可以起到增加垃圾衍生燃料的粘度，可较大程度的方便制备和运输。
[0011]上述方案中，所述的去湿剂为CaO和MgO按照质量比例1:4~1:8组成的混合物。通过降低CaO含量，使得复合改性剂的质量轻，能更好的运输和使用。
[0012]上述方案中，所述的固态可燃物为煤、焦炭渣或废弃重油渣中的任意一种或几种按任意比例的混合物，发热量为500(Tl0000kcal/kg，粒径为0.f 2mm，可有效提高垃圾衍生燃料(RDF)的热值。所述的废弃重油渣是一种富碳的复杂混合物，主要含有胶质、浙青质和少量油分，另外，废弃重油渣粘度大，可以进一步保证RDF的成型；较高的软化点可以保证其易于储存。
[0013]上述方案中，所述的固态可燃物为煤和废弃重油渣按照质量比例1:6~1:8组成的混合物。通过使用较多的废弃重油渣，可以更好的进行废物处理，更加环保资源化利用。
[0014]上述方案中，所述的煤挥发分含量为10wt%以下，含碳量在70wt%以上，这样可较好的提供发热量，提高RDF热值。
[0015]上述方案中，所述的固态可燃物为废弃重油渣和无烟煤按照质量比例1:5~1:7组成的混合物。这样，无烟煤挥发分较少，且含碳量在70%以上，较多的无烟煤可更有效提高RDF热值；另外使用废弃重油渣，可以达到有效利用工业废弃物的效果。
[0016]上述方案中，所述的助燃剂为高锰酸钾(KMnO4)或过氧化钠(Na2O2)中的一种或两种。在RDF燃烧过程中，熔融物可能会包裹固定碳而使其无法完全燃烧，加入高锰酸钾和过氧化钠可以提供氧气，供固定碳充分燃烧，达到强化燃烧，保证RDF燃烬率不低于99%，降低机械不完全燃烧的目的。
[0017]上述方案中，所述的助燃剂为KMnOjP Na2O2按照质量比例1: 5~1:8组成的混合物。这样，过氧化钠较高锰酸钾容易生成氧气，可以与生成的CO2生成氧气，进而降低了 CO2的含量，起到净化处理的作用。
[0018]本发明还在于所述的固态可燃物范围可以根据不同地区、不同季节或者不同含水率等因素，选择性的添加或者修改添加去湿剂、固态可燃物和助燃剂的比例。
[0019]本发明所述的优化垃圾衍生燃料(RDF)热工性能的复合改性方法，它是通过去湿、补燃和助燃三个手段对垃圾衍生燃料进行复合改性，具有去湿、增粘、补燃和助燃等功能，从而控制含水率和稳定热值。其中通过加入去湿剂来达到去湿目的，干化f 2天可使去湿剂能更好的吸收水分，并且去湿剂与水结合的过程中能放出大量的热，从而进一步起到降低水分的作用，有效降低RDF中自由水的含量，稳定RDF的含水率；采用加入固态可燃物来提供补燃作用，再加入助燃剂来达到助燃作用，固态可燃物能够提供较高的发热量，并且助燃剂可以强化燃烧，有效稳定热值，降低水分含量，改变RDF中水的结合形态，增加RDF粘结性，强化可燃物燃烧，使其满足作为替代化石燃料的要求。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明可有效调控热值，并且可达到降低水分，增加RDF粘结性，强化RDF燃烧等目的，最终调节RDF的含水率在10-15%的范围内，控制在该水分含量范围成本较低，同时也可保证RDF能有效的成型与制备；并且稳定其热值为200(T3500kcal/kg，该热值范围相比于初始垃圾具有较大的提高，却又能满足作为化石替代燃料的需求；本发明所述方法成本低廉，得到的RDF可有效成型，可广泛应用于发电、地区供热、水泥制造和干燥工程等领域。
【具体实施方式】
[0021]为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
[0022]实施例1
一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，它包括如下步骤:
(1)选取经初步干化的含水率为20%的生活垃圾，并粉碎处理保证其粒径不大于50mm，向其中加入去湿剂CaO，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的5wt%，搅拌均匀后，干化2天；
(2)向干化后的垃圾中加入固态可燃物无烟煤以及助燃剂KMnO4，所述固态可燃物添加量为初始垃圾质量的10wt%，助燃剂添加量为初始垃圾质量的0.5wt%，然后混合均匀，即可得到含水率为14被％和热值为2452kcal/kg的垃圾衍生燃料。
[0023]关于最后的产物垃圾衍生燃料的含水率和热值是按照标准生物垃圾采样和物理化学分析方法(CJ313-2009)测定。
[0024]实施例2
一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，它包括如下步骤:
(1)选取经初步干化的含水率为20%的生活垃圾，并粉碎处理保证其粒径不大于50mm，向其中加入去湿剂MgO，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的5wt%，搅拌均匀后，干化1.5天;
(2)向干化后的垃圾中加入固态可燃物废弃重油渣以及助燃剂Na2O2，所述固态可燃物添加量为初始垃圾质量的10wt%，助燃剂添加量为初始垃圾质量的0.8wt%，然后混合均匀，即可得到含水率为15被％和热值为2708kcal/kg的垃圾衍生燃料。
[0025]实施例3一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，它包括如下步骤:
(1)选取经初步干化的含水率为20%的生活垃圾，并粉碎处理保证其粒径不大于50mm，向其中加入去湿剂CaO与MgCKCaO与MgO的质量比例为1:5)，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的5wt%，搅拌均匀后，干化I天；
(2)向干化后的垃圾中加入固态可燃物以及助燃剂，然后混合均匀，即可得到含水率为14被％和热值为2658kcal/kg的垃圾衍生燃料；其中所述固态可燃物添加量为初始垃圾质量的10wt%，由废弃重油渣与无烟煤按照质量比1:6组成；所述助燃剂添加量为初始垃圾质量的lwt%，由KMnO4与Na2O2按照质量比1:6组成。
[0026]实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的10wt% ;改性所得的垃圾衍生燃料的含水率为11?丨％和热值为2605kcal/kg。
[0027]本实施例中去湿剂、固态可燃物和助燃剂的添加组成和用量见表1所示，表1中还包含所得的垃圾衍生燃料的热工性能结果。
[0028]实施例5
本实施例与实施例2的不同之处在于，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的10wt% ;改性所得的垃圾衍生燃料的含水率为10被％和热值为2862kcal/kg。
[0029]本实施例中去湿剂、固态可燃物和助燃剂的添加组成和用量见表1所示，表1中还包含所得的垃圾衍生燃料的热工性能结果。
[0030]实施例6
本实施例与实施例3的不同之处在于，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的10wt%，CaO与MgO的质量比例为1:7 ;所述固态可燃物由废弃重油渣与无烟煤按照质量比1:8组成；改性所得的垃圾衍生燃料的含水率为11?丨％和热值为2826kcal/kg。
[0031]本实施例中去湿剂、固态可燃物和助燃剂的添加组成和用量见表1所示，表1中还包含所得的垃圾衍生燃料的热工性能结果。
[0032]实施例7
本实施例与实施例4的不同之处在于，选取经初步干化的含水率为25%的生活垃圾，所述固态可燃物添加质量为初始垃圾的20wt% ;改性所得的垃圾衍生燃料的含水率为14wt%和热值为2950kcal/kg。
[0033]本实施例中去湿剂、固态可燃物和助燃剂的添加组成和用量见表1所示，表1中还包含所得的垃圾衍生燃料的热工性能结果。
[0034]实施例8
本实施例与实施例5的不同之处在于，选取经初步干化的含水率为25%的生活垃圾，所述固态可燃物添加质量为初始垃圾的20wt% ;改性所得的垃圾衍生燃料的含水率为15wt%和热值为3362kcal/kg。
[0035]本实施例中去湿剂、固态可燃物和助燃剂的添加组成和用量见表1所示，表1中还包含所得的垃圾衍生燃料的热工性能结果。
[0036]实施例9
本实施例与实施例3的不同之处在于，选取经初步干化的含水率为25%的生活垃圾；所述去湿剂添加质量为初始垃圾的10wt% ;所述固态可燃物添加质量为初始垃圾的20wt% ;改性所得的垃圾衍生燃料的含水率为14被％和热值为3276kcal/kg。
[0037]本实施例中去湿剂、固态可燃物和助燃剂的添加组成和用量见表1所示，表1中还包含所得的垃圾衍生燃料的热工性能结果。
[0038]表1为实施例1-9中去湿剂、固态可燃物和助燃剂的添加组成和用量，以及所得的垃圾衍生燃料的热工性能。
【权利要求】
1.一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于它包括如下步骤: (1)选取含水率低于30wt%的初始垃圾，向其中加入去湿剂，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的5~15wt%，搅拌均匀后，干化1~2天； (2)向干化后的垃圾中加入固态可燃物以及助燃剂，所述固态可燃物添加量为初始垃圾质量的l(T20wt%，助燃剂添加量为初始垃圾质量的0.5~lwt%，然后混合均匀，即可得到垃圾衍生燃料。
2.一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于它包括如下步骤: (1)选取含水率低于30wt%的初始垃圾； (2)选取去湿剂、固态可燃物以及助燃剂，所述去湿剂添加质量为初始垃圾的5^15wt%,固态可燃物添加量为初始垃圾质量的l0~20wt%，助燃剂添加量为初始垃圾质量的0.5^1wt% ;然后将称取好的去湿剂、固态可燃物以及助燃剂混合搅拌均匀，加入到所述初始垃圾中，干化1~2天，即可得到垃圾衍生燃料。
3.根据权利要求1或2所述的一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于所述垃圾衍生燃料的含水率为10~15wt%和热值为2000kcal/kg~3500kcal/kg。
4.根据权利要求1或2所述的一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于所述初始垃圾的粒径不超过50mm ;所述初始垃圾为未经过任何处理的含水率低于30wt%的垃圾，或者为经过初步干化处理的含水率低于30wt%的垃圾。
5.根据权利要求1或2所述的一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于所述的去湿剂为CaO、MgO或膨润土中的任意一种或几种按任意比例的混合物，所述去湿剂为粉状，粒径为75~100 μ m。
6.根据权利要求5所述的一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于所述的去湿剂为CaO和MgO按照质量比例1:4~1:8组成的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于所述的固态可燃物为煤、焦炭渣或废弃重油渣中的任意一种或几种按任意比例的混合物，发热量为5000~l0000kcal/kg，粒径为0.1~2mm。
8.根据权利要求7所述的一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于所述的固态可燃物为煤和废弃重油渣按照质量比例1:6~1:8组成的混合物；或者所述的固态可燃物为废弃重油渣和无烟煤按照质量比例1:5~1:7组成的混合物。
9.根据权利要求1或2所述的一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于所述的助燃剂为KMnO4或Na2O2中的一种或两种。
10.根据权利要求9所述的一种优化垃圾衍生燃料热工性能的复合改性方法，其特征在于所述的助燃剂为KMnO4和Na2O2按照质量比例1:5~1:8组成的混合物。
【文档编号】C10L5/46GK103525499SQ201310513451
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】朱明 , 胡曙光, 祝慰, 李叶青, 王发洲, 张江 申请人:武汉理工大学