(完整版)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)會本項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 C的低溫下實現(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.填埋會占用大量寶貴的土地資源，同時污染環(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

2、燒是一種較好的處理方式。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（HCI,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的飛灰都會對環(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HCI等腐蝕性氣體，在300oC以上即會嚴(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，它們在焚燒爐內(nèi)呈現(xiàn)不同的燃

3、燒性狀， 因而難以控制燃燒過程.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

4、同的兩種過程.主要區(qū)別為：（1）焚燒的產(chǎn)物主要是 CO 2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)，是一個放熱過程，而熱解則是一個吸熱過程，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

5、，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

6、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)。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?合物反應(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)物殘渣以及固體廢物中的非燃物(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

7、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，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

8、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 C。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 C

9、-850 C之間時，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 C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)熱解裝置的又一個優(yōu)點(diǎn)。與之相比，在常規(guī)的熱解技 術(shù)中，熱解溫度為 45 C到750 C。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)、

10、醫(yī)院、學(xué)校、運(yùn)動場、博覽會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) 3 -小時縮至1/100 ;6 -8小時縮至1/300 ; 30小時可縮至1/3000- 1/5000?？呻S時投料。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垃圾處理。隨著人類社會的發(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，同時也著眼于城市垃圾中能源和其它資源的再生

11、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，整個熱解過程 可自動連續(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

12、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）殘渣排出。作為

13、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。磁體可以是一對或者一對以上，并且利用每對磁體間同極相對設(shè)置來強(qiáng)化對空氣的磁化。固體廢物在熱解的過程 中，可以同時向處理容器內(nèi)提供水蒸氣。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、爐算、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

14、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，磁體可以是一對或者一對以上， 并且每對磁體間同極相對設(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。因為我們知道，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

15、，是一種順磁性物質(zhì)。當(dāng)外磁場為零時，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

16、，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 C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)，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 700 C850C之間時， 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600C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)置一對磁體，并且每對磁體間同極相對設(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

17、力，使兩磁極的主磁力線沿著空氣通道內(nèi)空氣流動的準(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）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CO與水蒸氣發(fā)生水煤氣反應(yīng)， 提高固體廢 物中“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

18、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，本發(fā)明無疑有 著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會 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；4.爐算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3.排放室圖中：1.爐體2.處理室19.最大值20.平均值16.通風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門17.水蒸氣發(fā)生器18.脫臭筒具體實施方式以下結(jié)合附圖及典型實施例對本發(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小時縮至1/100 ;6-8 小時縮至1/300 ; 30小時可縮至1/3000-1/5000 。可隨時投 料。該裝置包括爐體 1、處理室2、排放室3、