余热利用方式合理与否直接决定着投资成本及日后运行成本和经济效益,利用余热锅炉蒸气发电投资大、热利用率低、发电成本高、故障多,并不合算。高温炭化垃圾焚烧炉余热利用推荐采用一套废物变宝的技术,此技术也是使用热分解炭化原理,即利用焚烧垃圾的余热将稻草、秸杆、蔗叶、木糠等农林废弃物热分解为燃气、木炭、木焦油和醋液。此技术主要两个重要条件,一是原料与空气(主要是氧)隔绝,二是高温(500°C以上)即可,以现代技术来说是很容易办到,其原料取之不竭,其产品正是当今十分紧缺的能源。
原料品种 |
CO2 |
CO |
CH4 |
C2H6 |
C2H4 |
C3烃 |
C4以上烃 |
H2 |
稻 草 |
20.7 |
20 |
17.2 |
8.5 |
4.3 |
2.5 |
<1 |
2~4 |
蒿 草 |
25.7 |
14 |
19.7 |
1.7 |
1 |
0.8 |
<1 |
2~4 |
玉米秸 |
28.6 |
21.2 |
18.9 |
9.8 |
4.5 |
2.2 |
<1 |
2~4 |
木 屑 |
16.5 |
17.7 |
20.3 |
1.6 |
0.9 |
0.6 |
<1 |
2~4 |
蔗 叶 |
18 |
14.2 |
21.3 |
4.8 |
5 |
2 |
<1 |
2~4 |
其 他 |
从表2看出六种植物经高温热分解获得的燃气组分除含有18~29的CO2外其余是可燃的CO、C1~C4和氢,热值在4000~5000Kcal/m,比目前城市管道煤气热值(约3500Kcal/m)还高。
另外,醋液中主要含有甲酸、乙酸、丙酮和苯等有机化合物,进一步分离可获得重要化工原料,木焦油也可作为化工原料出售。其中稻草和木屑炭可活化为符合国家标准的活性炭如表3:
木炭名称 |
活化方法 |
活化时间 (h) |
产率 |
碘吸附值 |
|
200~850℃ |
850℃ |
% |
Mg / g |
||
禾草碳 |
焖烧法 |
14 |
30 |
47.8 |
876.7 |
木屑碳 |
焖烧法 |
15 |
33 |
52.6 |
919.8 |
GB—77010—87标准 净化水用活性炭 净化空气用活性炭 |
800 |
||||
700 |
从表3看出,稻草炭和木屑炭经活化处理可制成符合国家标准的活性碳,无疑扩大了应用途径。高温炭化垃圾焚烧炉在余热利用又采用了我们的另一个专利技术——“两段温度活性碳连续活化炉”,此项专利技术可利用焚烧垃圾的高温烟气,将炭粒或炭粉活化为活性碳,目前各种活性碳价格每吨约为4000-10000元,经济效益显著。“两段温度活性碳连续活化炉”有以下特点:
1、生产期间不须停炉,实现了用焖烧活化法连续活化活性碳,产量高;
2、热能损耗少,热利用率高;
3、易于按工艺要求控制炉温,产品质量稳定;
4、结构简单,建造、运行成本低。
我国幅员辽阔,国家统计资料表明,每年农作物废弃物为60~70亿吨。其利用率不到20%,有80%被烂掉抛弃,原料十分低廉。
余热利用分三步进行,第二步是利用焚烧垃圾的高温烟气将木炭活化成活性碳(本工序耗热能不大,排出的烟气温度还高于600°C);第二步又将活化炉排出的烟气导入炭化炉,将稻草、秸杆、蔗叶、木糠、蒿草等农林废弃物热分解为木炭和燃气(炭化炉排出的烟气温度还高于400°C);第三步是将炭化炉排出的烟气导入空气换热器,将冷空气加热,加热后的空气导入垃圾焚烧炉作助燃空气,提高垃圾焚烧炉的炉温,实现了热循环。
本项目投入生产后,达到了变废为宝,每焚烧100吨垃圾可热解10~20吨(产量与垃圾热值有关,下同)原料,一个日处理垃圾300吨的焚烧厂,不再需要其它燃料,即可日产燃气9.5~19吨、木炭8~16吨,并可将所产木炭全部活化为活性碳,所产燃气可供居民使用,也可安装燃气发电机组将所产燃气发电,由于内燃机热利用率高,加上政策规定利用农林废弃物等生物质发电的电厂,国家按每发出1度电给与补贴0.25元,效益相当可观。