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本發(fā)明公開了一種農(nóng)村生活垃圾炭化的方法及其炭化產(chǎn)品與應(yīng)用，該方法包括以下步驟：將生活垃圾進(jìn)行分揀，剔除無機(jī)垃圾以及經(jīng)焚燒后會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)的有機(jī)垃圾；將分揀后的垃圾自然風(fēng)干后進(jìn)行粗粉碎，使粒徑小于等于5cm；將粗粉碎后的生活垃圾在缺氧條件下進(jìn)行炭化，炭化溫度為350～500℃，炭化時間為20min～5h，自然冷卻后得到炭化產(chǎn)品。本發(fā)明方法集農(nóng)村生活垃圾處理、資源化應(yīng)用以及固碳于一體，經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)保，操作簡單，易于推廣；制得的炭化產(chǎn)品作為肥料既能改良農(nóng)田土壤，又提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，也不會產(chǎn)生二次污染。

技術(shù)創(chuàng)新性和領(lǐng)先性與國內(nèi)外其他垃圾分選技術(shù)相比，本技術(shù)方案主要具備以下技術(shù)優(yōu)勢及創(chuàng)新新：(1) 針對我國垃圾特點(diǎn)的工藝路線選擇及參數(shù)優(yōu)化。本技術(shù)方案針對我國垃圾含水率高、熱值低的特點(diǎn)，通過將前處理技術(shù)與工藝路線相結(jié)合，充分地利用了工藝流程中的余熱、余氣、余能。并且通過選擇富氧作為反應(yīng)介質(zhì)，提高氣化反應(yīng)速率和能量轉(zhuǎn)化效率。(2) 通過對垃圾氣化熔融的核心裝置進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)高效、穩(wěn)定。由于我國垃圾成分復(fù)雜，國外已有的系統(tǒng)裝置易出現(xiàn)“水土不服”，本技術(shù)通過綜合分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)，開發(fā)出適合我國垃圾狀況的垃圾氣化爐、飛灰旋風(fēng)熔融爐等核心裝備。(3) 通過集成優(yōu)化并有機(jī)結(jié)合多種環(huán)保技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個處理過程的綠色環(huán)保。本技術(shù)有機(jī)結(jié)合爐內(nèi)脫氯、高溫燃燒、飛灰熔融固化的手段，實(shí)現(xiàn)了二惡英的低成本控制；通過重金屬分區(qū)固化、增加助融劑等手段提高飛灰熔融過程中重金屬的熔固率，實(shí)現(xiàn)了整個系統(tǒng)重金屬排放的低成本控制；通過優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)、有機(jī)結(jié)合爐內(nèi)脫硫脫氯、SNCR 等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低成本的脫硫脫氯脫硝。（2）技術(shù)成熟度（3）市場及效益分析以日處理 300 噸城市生活垃圾的垃圾氣化熔融處理系統(tǒng)為例，投資額約為 1億元，每噸垃圾可獲得毛收入約 580 元，刨去運(yùn)行成本 285 元，每噸可獲得凈利潤 295 元。綜合下來，單臺氣化爐每年可獲利約 2600 萬元， 3 年多即可收回投資。（4）合作條件(1) 有獨(dú)立承擔(dān)民事責(zé)任能力的企業(yè)法人，具有良好的信譽(yù)基礎(chǔ)和積極向上的事業(yè)激情。(2) 有相應(yīng)的投資能力，并且具備一定的市場開拓能力。(3) 有一定的啟動資金和市場經(jīng)驗(yàn)，具備較強(qiáng)的品牌經(jīng)營意識。

在中國北方地區(qū)，由于缺水原因，火電機(jī)組的發(fā)展受到了很大的限制，許多新建電廠由于用水指標(biāo)緊缺，往往不得不采用投資大、運(yùn)行成本高、脫硫效率較低的干法脫硫系統(tǒng)。一臺600MW機(jī)組干法脫硫系統(tǒng)初投資就達(dá)7-8億元，而脫硫效率很高的濕法脫硫系統(tǒng)只需1.2-1.5億元。所以，研究大幅度減少濕法脫硫系統(tǒng)耗水，非常必要，具有巨大的應(yīng)用背景。 煙氣通過脫硫塔一般為飽和狀態(tài)，將帶走大量水分。對于濕法脫硫系統(tǒng)，由飽和煙氣帶到大氣中的水量占整個系統(tǒng)耗水量的90%以上。降低脫硫后的煙氣溫度，飽和濕煙氣將發(fā)生冷凝，可以回收大量水分，大幅度減少系統(tǒng)耗水，甚至實(shí)現(xiàn)濕法脫硫零補(bǔ)水。但由于脫硫塔出口煙溫一般為50℃左右，存在低溫腐蝕問題，同時對冷凝換熱器結(jié)構(gòu)及傳熱系數(shù)，凝結(jié)水回收效率，低品位熱量回收利用方式等問題還缺少系統(tǒng)的研究，因此目前國內(nèi)外還沒有在大型燃煤機(jī)組上成熟運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)的先例。西安交通大學(xué)能動學(xué)院在近幾年的課題中，探索了從燃煤電廠煙氣中回收水分的可能性，并取得了詳細(xì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可為本課題的工業(yè)示范應(yīng)用提供支持。 本課題將通過實(shí)驗(yàn)研究脫硫塔出口煙氣水分及熱量回收過程的影響因素及規(guī)律，并對工業(yè)實(shí)施方案中的具體問題進(jìn)行分析，為濕法脫硫系統(tǒng)節(jié)水工程提供理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，生活垃圾產(chǎn)生量逐年提高，并在前些年造成了垃圾圍城的現(xiàn)象。對于干垃圾的處理，已經(jīng)從原先的填埋處理走向了焚燒處理為主。而對于濕垃圾，由于其熱值低，燃燒不完全，易產(chǎn)生有害物質(zhì)，所以主要依靠生物技術(shù)資源化利用。生物技術(shù)主要分為：有氧發(fā)酵－堆肥技術(shù)、生物轉(zhuǎn)化－生產(chǎn)蛋白質(zhì)飼料、無氧發(fā)酵－沼氣利用。其中，生物轉(zhuǎn)化途徑存在潛在的、不確定性的傳播疾病的風(fēng)險(xiǎn)。無氧發(fā)酵技術(shù)工藝流程較長，工程投資較大，沼氣發(fā)電等后端設(shè)備維護(hù)成本較高，人員要求較高。因此，這種處理方式主要在城市建設(shè)。農(nóng)村比較適合采用有氧發(fā)酵技術(shù)，其工藝簡單、還可以改良土壤，投資也較小，適合小規(guī)模、分散化處理。 本項(xiàng)目開發(fā)了好氧高溫菌劑制備技術(shù)，主要包括好氧高溫菌的培養(yǎng)和富集技術(shù)、有機(jī)固體廢棄物降解液菌劑制備技術(shù)、菌劑載體制備技術(shù)。項(xiàng)目還開發(fā)了高溫堆肥模擬裝置，可以在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際效果。最終，項(xiàng)目設(shè)計(jì)的陽光堆肥房，可以實(shí)現(xiàn)太陽能物料加熱、自然通氣排水，無需額外耗能。

可以量產(chǎn)/n成果簡介：針對我國生活垃圾的特點(diǎn)，項(xiàng)目創(chuàng)立了生活垃圾無分揀直接處理新技術(shù)，過程簡單、快速、無污染及綠色化；建立了生活垃圾制備沼氣、生物乙醇和生物有機(jī)肥的新技術(shù)和新工藝，實(shí)現(xiàn)了生活垃圾處理、能源化和資源化利用一體化。（1）原始生活垃圾無需分揀綠色處理技術(shù)。處理后的生活垃圾減量30-50％，且完全符合環(huán)境的排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)生活垃圾綠色化處理的目的；（2）清潔能源生產(chǎn)技術(shù)。將處理后的生活垃圾轉(zhuǎn)移到發(fā)酵罐中生產(chǎn)生物乙醇或轉(zhuǎn)移到密閉容器中，厭氧發(fā)酵制沼氣。實(shí)現(xiàn)生活垃圾變能源的目的。（3）高效生物有機(jī)

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途： 隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和生活消費(fèi)水平的提高，城市生活垃圾大量增加,垃圾 的堆放不僅占用大量土地，而且嚴(yán)重地污染環(huán)境，破壞生態(tài)平衡。 目前城市生活垃圾采用的處理方法多為：填埋處理、堆肥、焚燒與熱解。綜 合環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會等各方面效益考慮，衛(wèi)生填埋法工藝簡單但占用大量土地， 而且周圍環(huán)境惡劣，對復(fù)原土地的使用和填埋后可能的污染問題也值得推敲。堆 肥法只能處理垃圾中的有機(jī)質(zhì)，垃圾必須經(jīng)過分揀，肥料可以肥田植樹,美化環(huán) 境。焚燒法處理垃圾速度快，無害化減量化徹底，但其排放污染情況嚴(yán)重，對人 類健康構(gòu)成威脅。熱解法可為人類提供清潔能源，方便生活，具有廣泛前途，但 對垃圾熱值的要求較高。 天津大學(xué)在天津市科委的支持下，研制的新型城市生活垃圾熱解處理裝置填 補(bǔ)了國內(nèi)空白，國際上也剛剛開始研究。在長期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開發(fā)出第三代垃圾 熱解處理裝置。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 熱解法也稱為裂解法,是把有機(jī)廢棄物在無氧或貧氧條件下加熱 600～900℃, 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)化成小分子量的可燃?xì)怏w、 液體燃料和焦碳的過程。垃圾的熱解處理是利用其中有機(jī)廢物成分的熱不穩(wěn)定性， 在無氧或缺氧的條件下加熱，使之在高溫下分解，最終成為可燃?xì)狻⒁簯B(tài)焦油和 少量炭狀殘余物形式的過程。這是一種清潔的處理方法，且減量化程度高。這種 技術(shù)與焚燒法相比溫度較低,無明火燃燒過程，重金屬等大都保持原狀在殘?jiān)?中,可回收大量的熱能。尤其是此種方式具有二惡英產(chǎn)生的逆條件,較好的解決了 垃圾焚燒技術(shù)的最大難題。 天津大學(xué)研制的新型垃圾熱解資源化處理技術(shù),其裝置采用固定床爐型, 屬 151天津大學(xué)科技成果選編 于上吸式熱解制氣。供給一定量的空氣和水進(jìn)入反應(yīng)器,使廢物部分自燃,生成熱 量將支持熱解反應(yīng)。在垃圾熱值足夠高時，整個過程可以自動連續(xù)運(yùn)行而無須外 界熱量供應(yīng)。工藝將氧化、還原、裂解及相關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合,垃圾依次經(jīng)過干燥 層、干餾層、還原層和氧化層,與氣體在逆向運(yùn)動中進(jìn)行充分熱交換,在不增加烘 干設(shè)備和前分選處理設(shè)備的情況下對垃圾進(jìn)行資源化處理,將有機(jī)廢物在較高溫 度下轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w燃料,熱值接近城市煤氣熱值,經(jīng)凈化回收裝置可加以利用。剩余 物僅為 5 %～8 %的無機(jī)灰。900 ℃ 的最高處理溫度可基本消滅任何病菌,達(dá)到 無害化的處理效果。 成果水平及主要技術(shù)指標(biāo)： 針對不同生活垃圾日處理量可定制不同處理能力的裝置設(shè)備，以日處理量 15 噸生活垃圾的熱解處理設(shè)備為例： 1．垃圾熱解處理裝置每日處理 15 噸生活垃圾，可產(chǎn)生約 2500~3000 立方米 可燃?xì)猓ㄇ捌诘脑囼?yàn)已經(jīng)獲得此數(shù)據(jù)），熱值約 2000 大卡/立方米（已經(jīng)檢驗(yàn)部 門驗(yàn)證）； 2．垃圾處理后產(chǎn)生 5-8%左右體積的固體無機(jī)物，擬用做為小區(qū)花草的養(yǎng)殖 土； 3. 垃圾處理過程產(chǎn)生的二惡英低于國際最低標(biāo)準(zhǔn) 0.1ng TEQ/m3，我國制定 的標(biāo)準(zhǔn)是 1.0 ng TEQ/m3。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 以 15 噸裝置為例，設(shè)備每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益分析指標(biāo)： 1．15 噸裝置的全年生活垃圾處理量為 5,000 噸（按 330 天計(jì)算），可獲得 825,000m3 的可燃?xì)猓酆先嗣駧?40 多萬元（按 0.5 元/m3 計(jì)）； 2．全年 5,000 噸垃圾就地處理可節(jié)省運(yùn)輸車輛 6,000 臺次/年，節(jié)省交通費(fèi) 用約 30 萬元（按 50 元/臺車計(jì)）； 3．全年節(jié)省垃圾處理費(fèi)用 15 萬元（按 30 元/噸垃圾計(jì)）。 每年總計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約 85 萬元。 主要設(shè)備：設(shè)備本體、控制系統(tǒng)、垃圾存儲倉、垃圾上料系統(tǒng)及相應(yīng)的附屬 設(shè)備等； 152天津大學(xué)科技成果選編 153 主要原材料及來源：金屬、自控； 設(shè)備投資：每臺 15 噸垃圾處理量的設(shè)備約計(jì)價(jià)格 100 萬元； 總投資：總計(jì)消耗費(fèi)用約 116 萬元，估計(jì)兩年運(yùn)行即可收回成本。 合作方式及條件：技術(shù)轉(zhuǎn)讓

城市生活垃圾分選與綜合利用技術(shù)的核心是利用機(jī)械等方法高效分選出垃圾不同成分，針對分選出的不同物質(zhì)加以不同的資源化利用方式。垃圾分選及綜合利用技術(shù)擯棄了傳統(tǒng)上垃圾所有組分采用單一處理技術(shù)的思維模式，而是基于對生活垃圾基質(zhì)組成、垃圾組份性質(zhì)進(jìn)行深入分析研究的基礎(chǔ)上，通過一系列相互協(xié)作的分選設(shè)備將生活垃圾細(xì)分為有機(jī)質(zhì)類、磁性物質(zhì)、無機(jī)磚石類、塑料類、紙類、織物類等，并結(jié)合不同的資源化利用工藝①有機(jī)質(zhì)制作有機(jī)肥工藝②廢舊混合塑料制作塑木工藝③織物和紙等可燃物類制備衍生燃料（RDF）工藝等實(shí)現(xiàn)高值化利用。垃圾經(jīng)分選綜合利用之后只有少部分鈍化物質(zhì)需衛(wèi)生填埋，減容率達(dá)90%以上。

生活垃圾本征無害化高溫處理技術(shù)是一種超低二噁英的生活垃圾高溫處理（焚燒或熱解）工藝方法。在我國已建成的垃圾焚燒裝置多數(shù)都無法做到。本項(xiàng)目研發(fā)的生活垃圾本征無害化高溫處理技術(shù)，其核心技術(shù)包括：延時燃燒系統(tǒng)、煙氣超凈處理系統(tǒng)和滲濾液資源化系統(tǒng)。這三個系統(tǒng)是本質(zhì)上區(qū)別于傳統(tǒng)焚燒技術(shù)的核心技術(shù)，均已獲得國家發(fā)明專利。 滲濾液資源化系統(tǒng)是本項(xiàng)目對生活垃圾資源化的科學(xué)詮釋。垃圾滲濾液通常被業(yè)內(nèi)視為最難處理的高COD和BOD、高鹽廢水，處理設(shè)施投資大、成本高。但在本項(xiàng)目中，垃圾滲濾液被視為一種資源。

本發(fā)明公開了一種赤泥與生活垃圾焚燒飛灰的協(xié)同處置方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將赤泥干燥后研磨成粉末，添加 10wt％至 15wt％的強(qiáng)堿，在 750℃至 850℃之間煅燒活化，冷卻后得到所述重金屬固化劑；(2)將重金屬固化劑和生活垃圾焚燒飛灰混合后得到混合物粉末，所述混合物粉末中重金屬固化劑的質(zhì)量比例在 45％至 60％之間；將所述混合物粉末按水灰比 0.4 至 0.6 加水?dāng)嚢杈鶆虻玫絻魸{；(3)將凈漿在常溫、常壓下養(yǎng)護(hù) 14 至 28 天，得到垃圾焚燒飛灰復(fù)合固化體。本方

在對我國城市生活垃圾焚燒飛灰污染性質(zhì)全面表征的基礎(chǔ)上，針對其污染特點(diǎn)，對 飛灰穩(wěn)定化處理藥劑和工藝進(jìn)行了比選與實(shí)驗(yàn)研究，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的飛灰穩(wěn) 定化組合處理技術(shù)。該技術(shù)組合應(yīng)用基于化學(xué)機(jī)理的穩(wěn)定過程和物理機(jī)理的固化過程， 使飛灰中的重金屬轉(zhuǎn)化為具有地質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的極低水溶性化合物，處理后飛灰污染物 濃度低于《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn) GB16889-2008》規(guī)定的進(jìn)入衛(wèi)生填埋場處置的 限值，滿足在衛(wèi)生填埋場中處置的長期環(huán)境安全性要求。 基于上述發(fā)明專利工藝，通過關(guān)鍵設(shè)備的比選改進(jìn)、設(shè)計(jì)和操作參數(shù)優(yōu)化，本成果 實(shí)現(xiàn)了我國生活垃圾組成背景下的焚燒飛灰化學(xué)穩(wěn)定化處理工程的長期運(yùn)行，成為 GB16889-2008 標(biāo)準(zhǔn)頒布后國內(nèi)首次工程應(yīng)用實(shí)例，達(dá)到了飛灰無害化處理的領(lǐng)先水平。 與國外同類技術(shù)比較，本成果穩(wěn)定化處理后的飛灰產(chǎn)物具有長期環(huán)境安全性、填埋 操作方便、增容比小的優(yōu)勢，重金屬穩(wěn)定化指標(biāo)更優(yōu)。工程實(shí)踐表明，飛灰穩(wěn)定化處理 及后續(xù)衛(wèi)生填埋處置綜合成本合計(jì)為 540 元/噸，與目前主流的飛灰固化或穩(wěn)定化處理 后去危險(xiǎn)廢物安全填埋場處置綜合成本比較，節(jié)支達(dá) 400 元/噸以上；填埋容積亦減少 20%。本成果以衛(wèi)生填埋替代成本昂貴且容量十分有限的安全填埋處置，具有明顯的經(jīng) 濟(jì)和環(huán)境效益。