本發(fā)明涉及垃圾處理技術領域，具體涉及一種固體垃圾等離子氣化裂解再生轉化方法。

背景技術：

我國生活垃圾處理方式主要是填埋和焚燒。填埋不僅侵占大量土地，還污染地下水，是不得已而為之的選擇。盡管如此，對于土地資源緊張的地區(qū)已沒有多少場地可供填埋使用。焚燒法雖然減容比高，并能回收能量，但卻因二噁英等污染問題遭到公眾強烈反對，急需發(fā)展新一代的綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的替代焚燒技術。

等離子體是物質第四態(tài)，具有許多異于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的獨特的物理化學性質，如溫度和能量密度都很高、可導電和發(fā)光、化學性質活潑并能加強化學反應等，環(huán)保性能優(yōu)良。

等離子體廢物處理技術始于1970年代初期，最初主要用于低放射性廢物、化學武器和常規(guī)武器銷毀，于1990年代進入民用。由于等離子體設備技術含量高，投資巨大，運行成本高，多用于銷毀多氯聯苯(pcbs)、pops、廢農藥、焚燒飛灰和醫(yī)療廢物等危險廢物。近十年來，隨著技術的發(fā)展，成本逐漸得到控制，且政府對垃圾處理問題的重視和公眾環(huán)保意識的提高，等離子體處理生活垃圾的技術也逐漸成為國內外的研究熱點。

目前全球從事等離子體廢物處理技術研究的單位有二十余家，技術還處于商業(yè)化的門檻階段，多數未達到實用化階段?，F階段所使用的技術都是采用等離子體炬對垃圾進行直接的高溫氣化，通過電弧放電產生高達7000℃的等離子體，將垃圾加熱至很高的溫度，從而迅速有效地摧毀廢物?？扇嫉挠袡C成分充分裂解氣化，轉化成可燃性氣體，可以用于發(fā)電或作為可燃氣，一般稱為“合成氣”(主要成分是co+h2)。不可燃的無機成分經等離子體高溫處理后成為無害的渣體。

然而現階段的等離子垃圾氣化技術尚有許多不足之處，首先，用等離子體炬直接氣化垃圾需要極大地功率，其耗電率可達其產電能力的30％～45％，由于耗電過高導致運營成本大大增加，使其不具備商業(yè)運行的價值。其二，該方法氣化垃圾，雖然相較于焚燒能有效去除大量二噁英，但事實上在合成氣體冷凝的過程中又會由少量二噁英在氯化氫的作用下復合，導致最后產生的氣體不能完全稱之為無害氣體。

技術實現要素：

針對以上技術問題，本發(fā)明提供一種固體垃圾等離子氣化裂解再生轉化方法。

本發(fā)明的技術方案為：一種固體垃圾等離子氣化裂解再生轉化方法，具體包含以下步驟：

（1）垃圾分揀預處理：將固體垃圾中尺寸大于30cm有回收價值的垃圾人工篩撿出來，剩余小尺寸固體垃圾使用傳送帶以0.5-1.2m/s的速度通過渦流磁選機分離出金屬物質和非金屬物質，將非金屬物質通過破碎機破碎成粒徑為1-3cm的固體顆粒，所述固體顆粒經擠壓機分段擠壓成直徑為20cm，長度為30cm的圓柱狀料塊；

（2）等離子氣化裂解：所述的圓柱狀料塊進入等離子氣化爐的預熱區(qū)，將料塊烘干脫水至含水量小于10%，投入質量比為10-30%的助燃混合物，使物料的綜合熱值不低于3000kcal/kg、固定碳量不低于12%，進入等離子氣化爐的熱解區(qū)，等離子熱解區(qū)的溫度為5000-7000℃，然后收集裂解產生的合成氣和殘渣；

（3）氣體凈化：在所述的合成氣冷凝過程中通過高壓粉末噴灑器向管道中噴灑二噁英抑制劑，為防止二噁英在低溫區(qū)復合，所述二噁英抑制劑的噴灑量為100-200g/m3，再經所述管道末端的過濾吸附裝置吸附過濾少量有害氣體，得到co、h2、ch4的凈化合成氣體；

（4）能源再生：將凈化后的合成氣體進行分離分裝，作為清潔能源再利用，將所述殘渣冷卻至室溫（25℃）后研磨成粒徑為200-300nm的納米玻璃粉或添加發(fā)泡劑、添加劑制作成微孔徑隙為0.3-3mm的發(fā)泡玻璃。

進一步的，步驟（1）所述的渦流磁選機主要篩選含鐵磁性金屬和銅鋁非磁性金屬，磁系磁場強度在200-2500gs，渦流磁選相較于單一的磁選性能更加優(yōu)越，能篩選出60%以上銅鋁等廢磁性金屬，使得回收利用率提高，同時也避免金屬過多吸收熱量從而耗費電能。

進一步的，步驟（2）所述的等離子氣化爐配套建有發(fā)電設備，所述發(fā)電設備利用等離子氣化爐氣化裂解出的清潔能源氣體進行發(fā)電，所產生的電能再反供回等離子氣化爐，所述的清潔能源氣體可以進行發(fā)電或出售，即彌補了等離子氣化爐的高耗電的不足還保護了環(huán)境，同時還能增加收益。

進一步的，步驟（2）所述的助燃混合物是由以下重量份的物質組成：40-60份焦炭、20-25份木屑、30-35份秸稈、20-30份稻殼、5-7份粘合劑、8-10份助燃劑，添加助燃混合物的目的是為了提高固體垃圾的綜合熱值和固定碳量，加快分解，減少耗電量。

進一步的，步驟（3）所述的二噁英抑制劑是由20-30份氧化鈣、15-18份氫氧化鈣、21-26份碳酸氫鈉、10-13份膨潤土、7-9份植物纖維、6-8份動物骨粉或殼粉組成，將上述組分物質混合烘干后研磨成100-120目粉末，所述二噁英抑制劑在合成氣體通過的管道入口開始噴灑，目的是為了消除混雜的氯化氫氣體防止誘使二噁英在低溫區(qū)復合。

進一步的，步驟（3）所述的高壓粉末噴灑器利用脈沖電磁閥壓縮空氣進行噴灑二噁英抑制劑粉末，脈沖電磁閥的脈沖頻率為20-30hz，噴灑時間間隔為5-10s，脈沖噴灑可控制時間和噴灑量，在達到目的同時節(jié)約用料。

進一步的，步驟（3）所述的過濾吸附裝置分為微孔濾膜層和吸附介質層，所述微孔濾膜層在所述吸附介質層的上方，優(yōu)選的所述微孔濾膜層采用的是聚酰胺微孔濾膜，所述微孔濾膜下墊有孔徑為80-100目的尼龍網支撐，所述吸附介質層由活性炭和微孔泡沫玻璃以重量比為1:1組成，所述微孔泡沫玻璃可由所述的殘渣制備而成，微孔濾膜主要過濾掉使用過的二噁英抑制劑粉末，所述吸附劑介質過濾少量殘余有毒氣體，得到凈化后的合成氣體。

進一步的，所述的聚酰胺微孔濾膜在使用前先用蒸餾水或去離子水正反兩面浸泡清洗5-10min，然后用蒸餾水或去離子水從微孔濾膜正面（反光強的一面）到反面（反光弱的一面）預過濾3-5次。

進一步的，所述方法所用到的一體化設備主要是由渦流磁選機、破碎機、擠壓機、等離子氣化爐、合成氣冷凝裝置、過濾吸附裝置、氣體分離裝置、研磨裝置、發(fā)泡玻璃制造區(qū)組成，所述渦流磁選機的出料口連接至所述破碎機的進料口，所述破碎機的出料了連接至所述擠壓機的進料口，所述擠壓機的出料口連接至所述等離子氣化爐的物料入口，所述等離子氣化爐分為等離子氣化爐的預熱區(qū)和等離子氣化爐的熱解區(qū)，所述等離子氣化爐的預熱區(qū)位于等離子氣化爐的上部，且與所述物料入口相通，所述等離子氣化爐的熱解區(qū)位于等離子氣化爐的下部，在所述等離子氣化爐的熱解區(qū)的上方設有兩個燃料入口，在所述等離子氣化爐的熱解區(qū)內設有加熱裝置，在所述加熱裝置上連接有氣體入口，所述加熱裝置的中間部位設有放熱板，在所述等離子氣化爐的右上部分設有合成氣體出口，在所述等離子氣化爐的左下部設有殘渣排出口，所述合成氣體出口的管路上設有所述合成氣冷凝裝置，所述合成氣冷凝裝置再連接至所述過濾吸附裝置，所述過濾吸附裝置再連接至所述氣體分離裝置，所述殘渣排出口連接至所述研磨裝置，研磨裝置再連接至所述發(fā)泡玻璃制造區(qū)。

與現有技術相比本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明利用渦流磁選機篩選出大部分金屬物質，提高了回收利用率又避免了金屬氣化時的耗能，通過添加助燃混合物的方法提高固體垃圾的平均綜合熱值和固定碳量，以此降低所需熱能從而間接降低等離子氣化裂解過程中的耗電量，同時和發(fā)電站聯動抵消后期一部分甚至全部的電能，降低其運營成本，配合后期能源再生可逐步實現盈利化。利用脈沖電磁閥在合成氣管道噴灑二噁英抑制劑，防止二噁英在低溫區(qū)復合，配合后期的過濾吸附裝置徹底凈化氣體，最后氣化產生的殘渣可制作微孔泡沫玻璃作為吸附介質，實現資源的循環(huán)利用。本發(fā)明回收利用率高、無有毒氣體和物質排放，綠色環(huán)保、經濟效益良好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一體化設備的結構示意圖；

其中，1-渦流磁選機、2-破碎機、3-擠壓機、4-物料入口、5-等離子氣化爐、6-等離子氣化爐的預熱區(qū)、7-等離子氣化爐的熱解區(qū)、8-加熱裝置、9-氣體入口、10-放熱板、11-合成氣冷凝裝置、12-過濾吸附裝置、13-氣體分離裝置、14-燃料入口、15-研磨裝置、16-發(fā)泡玻璃制造區(qū)。

具體實施方式

實施例1：

一種固體垃圾等離子氣化裂解再生轉化方法，具體包含以下步驟：

（1）垃圾分揀預處理：將固體垃圾中尺寸大于30cm有回收價值的垃圾人工篩撿出來，剩余小尺寸固體垃圾使用傳送帶以0.5m/s的速度通過渦流磁選機分離出金屬物質和非金屬物質，將非金屬物質通過破碎機破碎成粒徑為1cm的固體顆粒，所述固體顆粒經擠壓機分段擠壓成直徑為20cm，長度為30cm的圓柱狀料塊；其中，所述的渦流磁選機主要篩選含鐵磁性金屬和銅鋁非磁性金屬，磁系磁場強度在200gs，渦流磁選相較于單一的磁選性能更加優(yōu)越，能篩選出60%以上銅鋁等廢磁性金屬，使得回收利用率提高，同時也避免金屬過多吸收熱量從而耗費電能。

（2）等離子氣化裂解：所述的圓柱狀料塊進入等離子氣化爐的預熱區(qū)，將料塊烘干脫水至含水量小于10%，投入質量比為10%的助燃混合物，使物料的綜合熱值不低于3000kcal/kg、固定碳量不低于12%，進入等離子氣化爐的熱解區(qū)，等離子熱解區(qū)的溫度為5000℃，然后收集裂解產生的合成氣和殘渣；其中，所述的等離子氣化爐配套建有發(fā)電設備，所述發(fā)電設備利用等離子氣化爐氣化裂解出的清潔能源氣體進行發(fā)電，所產生的電能再反供回等離子氣化爐，所述的清潔能源氣體可以進行發(fā)電或出售，即彌補了等離子氣化爐的高耗電的不足還保護了環(huán)境，同時還能增加收益。其中，所述的助燃混合物是由以下重量份的物質組成：40份焦炭、20份木屑、30份秸稈、20份稻殼、5份粘合劑、8份助燃劑，添加助燃混合物的目的是為了提高固體垃圾的綜合熱值和固定碳量，加快分解，減少耗電量。

（3）氣體凈化：在所述的合成氣冷凝過程中通過高壓粉末噴灑器向管道中噴灑二噁英抑制劑，為防止二噁英在低溫區(qū)復合，所述二噁英抑制劑的噴灑量為100g/m3，再經所述管道末端的過濾吸附裝置吸附過濾少量有害氣體，得到co、h2、ch4的凈化合成氣體；其中，所述的二噁英抑制劑是由20份氧化鈣、15份氫氧化鈣、21份碳酸氫鈉、10份膨潤土、7份植物纖維、6份動物骨粉或殼粉組成，將上述組分物質混合烘干后研磨成100目粉末，所述二噁英抑制劑在合成氣體通過的管道入口開始噴灑，目的是為了消除混雜的氯化氫氣體防止誘使二噁英在低溫區(qū)復合。其中，所述的高壓粉末噴灑器利用脈沖電磁閥壓縮空氣進行噴灑二噁英抑制劑粉末，脈沖電磁閥的脈沖頻率為20hz，噴灑時間間隔為5s，脈沖噴灑可控制時間和噴灑量，在達到目的同時節(jié)約用料。其中，所述的過濾吸附裝置分為微孔濾膜層和吸附介質層，所述微孔濾膜層在所述吸附介質層的上方，優(yōu)選的所述微孔濾膜層采用的是聚酰胺微孔濾膜，所述微孔濾膜下墊有孔徑為80目的尼龍網支撐，所述的聚酰胺微孔濾膜在使用前先用蒸餾水或去離子水正反兩面浸泡清洗5min，然后用蒸餾水或去離子水從微孔濾膜正面（反光強的一面）到反面（反光弱的一面）預過濾3次。所述吸附介質層由活性炭和微孔泡沫玻璃以重量比為1:1組成，所述微孔泡沫玻璃可由所述的殘渣制備而成，微孔濾膜主要過濾掉使用過的二噁英抑制劑粉末，所述吸附劑介質過濾少量殘余有毒氣體，得到凈化后的合成氣體。

（4）能源再生：將凈化后的合成氣體進行分離分裝，作為清潔能源再利用，將所述殘渣冷卻至室溫（25℃）后研磨成粒徑為200nm的納米玻璃粉或添加發(fā)泡劑、添加劑制作成微孔徑隙為0.3mm的發(fā)泡玻璃。

實施例2：

一種固體垃圾等離子氣化裂解再生轉化方法，具體包含以下步驟：

（1）垃圾分揀預處理：將固體垃圾中尺寸大于30cm有回收價值的垃圾人工篩撿出來，剩余小尺寸固體垃圾使用傳送帶以0.8m/s的速度通過渦流磁選機分離出金屬物質和非金屬物質，將非金屬物質通過破碎機破碎成粒徑為2cm的固體顆粒，所述固體顆粒經擠壓機分段擠壓成直徑為20cm，長度為30cm的圓柱狀料塊；其中，所述的渦流磁選機主要篩選含鐵磁性金屬和銅鋁非磁性金屬，磁系磁場強度在1500gs，渦流磁選相較于單一的磁選性能更加優(yōu)越，能篩選出60%以上銅鋁等廢磁性金屬，使得回收利用率提高，同時也避免金屬過多吸收熱量從而耗費電能。

（2）等離子氣化裂解：所述的圓柱狀料塊進入等離子氣化爐的預熱區(qū)，將料塊烘干脫水至含水量小于10%，投入質量比為20%的助燃混合物，使物料的綜合熱值不低于3000kcal/kg、固定碳量不低于12%，進入等離子氣化爐的熱解區(qū)，等離子熱解區(qū)的溫度為6000℃，然后收集裂解產生的合成氣和殘渣；其中，所述的等離子氣化爐配套建有發(fā)電設備，所述發(fā)電設備利用等離子氣化爐氣化裂解出的清潔能源氣體進行發(fā)電，所產生的電能再反供回等離子氣化爐，所述的清潔能源氣體可以進行發(fā)電或出售，即彌補了等離子氣化爐的高耗電的不足還保護了環(huán)境，同時還能增加收益。其中，所述的助燃混合物是由以下重量份的物質組成：50份焦炭、22份木屑、32份秸稈、25份稻殼、6份粘合劑、9份助燃劑，添加助燃混合物的目的是為了提高固體垃圾的綜合熱值和固定碳量，加快分解，減少耗電量。

（3）氣體凈化：在所述的合成氣冷凝過程中通過高壓粉末噴灑器向管道中噴灑二噁英抑制劑，為防止二噁英在低溫區(qū)復合，所述二噁英抑制劑的噴灑量為150g/m3，再經所述管道末端的過濾吸附裝置吸附過濾少量有害氣體，得到co、h2、ch4的凈化合成氣體；其中，所述的二噁英抑制劑是由25份氧化鈣、17份氫氧化鈣、24份碳酸氫鈉、12份膨潤土、8份植物纖維、7份動物骨粉或殼粉組成，將上述組分物質混合烘干后研磨成110目粉末，所述二噁英抑制劑在合成氣體通過的管道入口開始噴灑，目的是為了消除混雜的氯化氫氣體防止誘使二噁英在低溫區(qū)復合。其中，所述的高壓粉末噴灑器利用脈沖電磁閥壓縮空氣進行噴灑二噁英抑制劑粉末，脈沖電磁閥的脈沖頻率為25hz，噴灑時間間隔為7s，脈沖噴灑可控制時間和噴灑量，在達到目的同時節(jié)約用料。其中，所述的過濾吸附裝置分為微孔濾膜層和吸附介質層，所述微孔濾膜層在所述吸附介質層的上方，優(yōu)選的所述微孔濾膜層采用的是聚酰胺微孔濾膜，所述微孔濾膜下墊有孔徑為90目的尼龍網支撐，所述的聚酰胺微孔濾膜在使用前先用蒸餾水或去離子水正反兩面浸泡清洗7min，然后用蒸餾水或去離子水從微孔濾膜正面（反光強的一面）到反面（反光弱的一面）預過濾4次。所述吸附介質層由活性炭和微孔泡沫玻璃以重量比為1:1組成，所述微孔泡沫玻璃可由所述的殘渣制備而成，微孔濾膜主要過濾掉使用過的二噁英抑制劑粉末，所述吸附劑介質過濾少量殘余有毒氣體，得到凈化后的合成氣體。

（4）能源再生：將凈化后的合成氣體進行分離分裝，作為清潔能源再利用，將所述殘渣冷卻至室溫（25℃）后研磨成粒徑為250nm的納米玻璃粉或添加發(fā)泡劑、添加劑制作成微孔徑隙為1.5mm的發(fā)泡玻璃。

實施例3：

一種固體垃圾等離子氣化裂解再生轉化方法，具體包含以下步驟：

（1）垃圾分揀預處理：將固體垃圾中尺寸大于30cm有回收價值的垃圾人工篩撿出來，剩余小尺寸固體垃圾使用傳送帶以1.2m/s的速度通過渦流磁選機分離出金屬物質和非金屬物質，將非金屬物質通過破碎機破碎成粒徑為3cm的固體顆粒，所述固體顆粒經擠壓機分段擠壓成直徑為20cm，長度為30cm的圓柱狀料塊；其中，所述的渦流磁選機主要篩選含鐵磁性金屬和銅鋁非磁性金屬，磁系磁場強度在2500gs，渦流磁選相較于單一的磁選性能更加優(yōu)越，能篩選出60%以上銅鋁等廢磁性金屬，使得回收利用率提高，同時也避免金屬過多吸收熱量從而耗費電能。

（2）等離子氣化裂解：所述的圓柱狀料塊進入等離子氣化爐的預熱區(qū)，將料塊烘干脫水至含水量小于10%，投入質量比為30%的助燃混合物，使物料的綜合熱值不低于3000kcal/kg、固定碳量不低于12%，進入等離子氣化爐的熱解區(qū)，等離子熱解區(qū)的溫度為7000℃，然后收集裂解產生的合成氣和殘渣；其中，所述的等離子氣化爐配套建有發(fā)電設備，所述發(fā)電設備利用等離子氣化爐氣化裂解出的清潔能源氣體進行發(fā)電，所產生的電能再反供回等離子氣化爐，所述的清潔能源氣體可以進行發(fā)電或出售，即彌補了等離子氣化爐的高耗電的不足還保護了環(huán)境，同時還能增加收益。其中，所述的助燃混合物是由以下重量份的物質組成：60份焦炭、25份木屑、35份秸稈、30份稻殼、7份粘合劑、10份助燃劑，添加助燃混合物的目的是為了提高固體垃圾的綜合熱值和固定碳量，加快分解，減少耗電量。

（3）氣體凈化：在所述的合成氣冷凝過程中通過高壓粉末噴灑器向管道中噴灑二噁英抑制劑，為防止二噁英在低溫區(qū)復合，所述二噁英抑制劑的噴灑量為00g/m3，再經所述管道末端的過濾吸附裝置吸附過濾少量有害氣體，得到co、h2、ch4的凈化合成氣體；其中，所述的二噁英抑制劑是由30份氧化鈣、18份氫氧化鈣、26份碳酸氫鈉、13份膨潤土、9份植物纖維、8份動物骨粉或殼粉組成，將上述組分物質混合烘干后研磨成120目粉末，所述二噁英抑制劑在合成氣體通過的管道入口開始噴灑，目的是為了消除混雜的氯化氫氣體防止誘使二噁英在低溫區(qū)復合。其中，所述的高壓粉末噴灑器利用脈沖電磁閥壓縮空氣進行噴灑二噁英抑制劑粉末，脈沖電磁閥的脈沖頻率為30hz，噴灑時間間隔為10s，脈沖噴灑可控制時間和噴灑量，在達到目的同時節(jié)約用料。其中，所述的過濾吸附裝置分為微孔濾膜層和吸附介質層，所述微孔濾膜層在所述吸附介質層的上方，優(yōu)選的所述微孔濾膜層采用的是聚酰胺微孔濾膜，所述微孔濾膜下墊有孔徑為100目的尼龍網支撐，所述的聚酰胺微孔濾膜在使用前先用蒸餾水或去離子水正反兩面浸泡清洗10min，然后用蒸餾水或去離子水從微孔濾膜正面（反光強的一面）到反面（反光弱的一面）預過濾5次。所述吸附介質層由活性炭和微孔泡沫玻璃以重量比為1:1組成，所述微孔泡沫玻璃可由所述的殘渣制備而成，微孔濾膜主要過濾掉使用過的二噁英抑制劑粉末，所述吸附劑介質過濾少量殘余有毒氣體，得到凈化后的合成氣體。

（4）能源再生：將凈化后的合成氣體進行分離分裝，作為清潔能源再利用，將所述殘渣冷卻至室溫（25℃）后研磨成粒徑為300nm的納米玻璃粉或添加發(fā)泡劑、添加劑制作成微孔徑隙為3mm的發(fā)泡玻璃。

以上3個實施例所用到的一體化設備，如圖1所示，主要是由渦流磁選機1、破碎機2、擠壓機3、等離子氣化爐5、合成氣冷凝裝置11、過濾吸附裝置12、氣體分離裝置13、研磨裝置15、發(fā)泡玻璃制造區(qū)16組成，渦流磁選機1的出料口連接至破碎機2的進料口，破碎機2的出料了連接至擠壓機3的進料口，擠壓機3的出料口連接至等離子氣化爐5的物料入口4，等離子氣化爐5分為等離子氣化爐的預熱區(qū)6和等離子氣化爐的熱解區(qū)7，等離子氣化爐的預熱區(qū)6位于等離子氣化爐5的上部，且與物料入口4相通，等離子氣化爐的熱解區(qū)7位于等離子氣化爐5的下部，在所述等離子氣化爐的熱解區(qū)7的上方設有兩個燃料入口14，在等離子氣化爐的熱解區(qū)7內設有加熱裝置8，在加熱裝置8上連接有氣體入口9，加熱裝置8的中間部位設有放熱板10，在等離子氣化爐5的右上部分設有合成氣體出口，在等離子氣化爐5的左下部設有殘渣排出口，合成氣體出口的管路上設有合成氣冷凝裝置11，合成氣冷凝裝置再連接至過濾吸附裝置12，過濾吸附裝置12再連接至氣體分離裝置13，殘渣排出口連接至研磨裝置15，研磨裝置15再連接至發(fā)泡玻璃制造區(qū)16。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明實施例技術方案的精神和范圍。