用磁化空氣熱解技術(shù)處理垃圾
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℃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；垃圾成分中有機物焚燒產(chǎn)生的酸性氣體（HCl, 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HCl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，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.但它們又是完全不同的兩種過程.主要區(qū)別為：（1）焚燒的產(chǎn)物主要是CO2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，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)浠衔锓磻?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，因而經(jīng)磁化器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℃。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℃ – 850℃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℃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。與之相比，在常規(guī)的熱解技術(shù)中，熱解溫度為45℃到750℃。
磁化器12中裝著具有強磁場的永久磁鐵，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)、醫(yī)院、學(xué)校、運動場、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)3–4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。
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，無機物成分變少，有機物成分增多，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。
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