德国固体废物热解技术方法
1 PKA法
PKA法是德国东符腾堡地区Aalen-Unterkochen热解动力设备公司(PKA是热解动力设备德语名称的缩写)研制而成的一种固体废物热解方法,其工艺流程包括预处理、热解/气体产生、气体净化和能源利用等 4个流程,每个流程都能相互独立地运转〔1,2〕。
PKA法工艺流程的主要特点是: (1)热解前需要对固体废物进行多级机械预处理,其目的是将有价值的物质与不能进行热处置的干扰物质和有害物质分离; (2)经过预处理的固体废物在转筒式反应器中在无氧及560℃的条件下干馏。固体废物在转筒式反应器中的停留时间约45~60min; (3)在温度为1 200℃和停留时间约2s的条件下,干馏气体中的成分在灼热的焦炭床上裂解。裂解气体通过一个热交换器后进行湿洗,酸性无机有害物质被吸收; (4)经过净化的裂解气体热值为5 000~7 000kJ/Nm3,用作发电。
2 干馏焚烧法
干馏焚烧法是德国西门子公司为生活垃圾的再利用而研制的一种方法。该方法是一种干馏与焚烧相结合的热处置方法,其工艺流程主要由垃圾预处理、干馏、残余物预处理、高温焚烧、废气净化和能源生产等流程构成〔1,2〕。
干馏焚烧法的工艺流程有以下主要特点: (1)用旋翼剪将垃圾破碎成大小为200mm的小块; (2)经过破碎的垃圾在温度为450℃的条件下,在转筒式干馏反应器中干馏时间为1小时。在这一过程中,有机物质分裂成干馏气体和含碳残余物; (3)筛选固态干馏焦炭,把颗粒大于5mm的组分视为惰性成分。惰性成分可继续利用或在一类垃圾场填埋; (4)颗粒小于5mm 的组分进一步碾细,并与干馏气体一起在1 300℃的温度条件下的高温焚烧器中焚烧,同时产生液态炉渣; (5)通过除尘、酸洗、脱氮等常规方法进行烟气净化。
3 热选择法
热选择法是一种干馏与气化相结合的热解方法。该方法从1989年开始在实验室进行研究, 1994年试验设备成功运转, 1999年在卡尔斯鲁厄建成运转。热选择法的工艺流程主要由废物的压实、管道式干馏反应器、高温气化反应器、均质反应器、急剧冷却、酸洗、 H2S还原、碱洗和气体冷却、活性炭吸收、合成气体的利用和中水处理等部分组成〔1,3〕。
热选择法工艺流程的主要特点是: (1)在干馏前将垃圾捆包、压缩至原有体积的10%,其目的是保持垃圾包内无空气和良好的热传导性; (2)垃圾包在管道式干馏反应器中于600℃的温度条件下进行干馏。干馏产生的气体净化后用于管道式干馏反应器的加热; (3)气化在温度达到2 000℃和以纯氧为气化剂的条件下于高温气化反应器中进行; (4)为了阻止二恶英的重新结合,气化产生的气体要急剧冷却,紧接着净化, 以便作为合成气体燃烧。由于气体从1 200℃急剧冷却到90℃以下是不可能的,故气体的热能通过热交换器而利用; (5)金属和矿物炉渣在高温反应器中熔化。熔化液在均质反应器中再灼烧,并依据其密度的差异相互分离。矿物性熔化液继续分解成碳、金属和盐, 金属性矿渣主要由低价铁组成,可用于金属冶炼。
4 诺埃尔转换法
诺埃尔转换法是一种干馏与飞流气化相结合的热解方法。该方法于70年代中期开始研制, 1984年正式运行。诺埃尔转换法的工艺流程包括垃圾破碎、转筒式干馏反应器、干馏焦炭预处理、气体冷却、飞流气化、热气与液态炉渣分离、气体与中水处理等〔1〕。诺埃尔转换法的工艺特点是: (1)经过破碎的垃圾在温度为650℃的条件下在转筒式干馏反应器中干馏;(2)干馏焦炭被碾细,并与干馏气体与焦油一起在飞流气化器中气化; (3)为了获得干馏气体中可凝结的成分,将干馏气体在两个喷水式冷却塔中急剧冷却; (4)在飞流气化器中干馏焦油与焦炭在温度为1 400~1 700℃和2~25巴的压力条件下转化成合成气体与炉渣。在这个过程中所有高分子化合物完全分解; (5)气体与炉渣一起离开反应器,然后到达水冷却带。炉渣凝结,可再利用或填埋。气体经净化后用于热电厂; (6) 来自中水的盐必须作为危险废物填埋。
5 黑泵法
黑泵法是德国黑泵公司于1984年研制而成的两级气化热解方法。其工艺流程包括垃圾预处理、固床压力气化器、飞流气化器、气体与中水净化、合成气体利用等〔1,4〕。
黑泵法的工艺特点主要是: (1)将垃圾脱水、干燥,并与煤混合制成煤砖; (2)制成煤砖的垃圾在温度为200~1 200℃和压力达到25巴的条件下在固床压力气化器中气化; (3)液态垃圾在飞流气化器中气化, 气化方法同诺埃尔转换法。
参考文献
1 Thome-Kozmiensky, K. J.: Thermische Abfallbehandlung〔M〕. Berlin: EF-Verlag fuer Energie- und Umwelttechnik GmbH, 1994. 340~348.
2 Heil, J.: Stand der Hausmuell-Entgasungstechniken (Pyrolyse) in der Bundesrepublik〔J〕, in: Thome-Kozmiensky, K. J. (Hrsy): Muel- lverbrennung und Umwelt2〔M〕. Berlin: EF-Verlag fuer Energie- und Umwelttechnik GmbH, Berlin, 1991. 220~226.
3 Kiss, G., Marfiewicz, W., Riegel, J., Stahlberg, R.: Thermoselect- Energie-und Rohstoffgewinnung aus Entsorungsgern〔J〕, in: Schweitzer (Hrsg), J.: Thermoselect-Verfahren zur Ent-und Vergasung von ab- faellen〔M〕. Berlin: EF- Verlag fuer Energie- und Umwelttechnik GmbH. 1994. 168~176.
4 Berwein, H. J., Erlecke, J.: Schwel-Brenn-Anlagen von Siemens Technik, Rueckstaende und Emission, in: Thome-Kozmiensky, K. J. (Hrsy): Muellverbrennung und Umwelt2, EF-Verlag fuer Energie- und Umwelttechnik GmbH, Berlin, 1991. 230~237.
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