利用垃圾生產(chǎn)木炭、焦油和煤氣工藝

1、利用垃圾生產(chǎn)木炭、焦油和煤氣工藝云南云維集團大為制焦黃兆榮摘要：本文闡述了利用垃圾生產(chǎn)木炭、焦油和煤氣項目的主要原理、小試、中試驗生產(chǎn)過程以及大生產(chǎn)工藝，而且生產(chǎn)過程中不排出二噁英及其他有害氣體，生產(chǎn)過程環(huán)保，生產(chǎn)工藝成熟，所有產(chǎn)品都可以直接用于生產(chǎn)和生活，或進行深加工生產(chǎn)。關鍵詞：垃圾、生物質、木炭、焦油、煤氣1、概述垃圾中的物質絕大部分是生物質，主要有：塑料制品、織物、廢紙、果蔬皮、煤灰、碎石等；從物理性質分，垃圾是由可燃物和非可燃物兩大類組成；從化學成分來分、可燃物是由碳水化合物組成，非可燃物是由非碳水化合物組成。其中塑料、果皮（殼）、蔬菜葉、農(nóng)作物秸稈等都是碳水化合物，也是可燃物；而煤

2、灰、碎石、磚頭等是非碳水化合物，屬于非可燃物。而生活垃圾中85%以上的物質屬于可燃物。本生產(chǎn)項目就是利用垃圾的性質，把可燃物和非可燃物分離出來，根據(jù)碳水化合物的可燃性，應用干餾的原理，把垃圾中的廢舊塑料品、廢棄織物、果蔬殘渣、農(nóng)作物根莖等可燃物，用來生產(chǎn)木炭、焦油和煤氣等產(chǎn)品。2、小試實驗過程2.1）、小試：將垃圾中的廢舊塑料、果蔬殘渣、秸稈等可燃物（一定量）放入化學實驗用的錐形瓶中，瓶口與球形狀冷卻管相連，冷卻管下端出口與T形管連接，T形管下口放一個燒杯，另一個出口與半徑6cm的不銹鋼管相連接，錐形瓶比T形管的位置高。然后在錐形瓶底部加熱，當加熱的溫度到150以下，排出的氣體是白色的水蒸汽，

3、繼續(xù)加熱到一定的溫度時，開始有黃色的氣體冒出來，在球形冷卻管內冷卻后，就會形成黃黑色的乳狀液體（焦油）經(jīng)過T形管流到燒杯中，其余的氣體經(jīng)過不銹鋼管排除放空，在排出管口用明火點不會燃燒，經(jīng)檢測大部分氣體是水蒸汽，繼續(xù)加熱瓶中的垃圾，黑黃色的乳狀焦油逐漸增加，并開始有的大量的無色氣體從不銹鋼管中排除，在排氣管口點火就會燃燒，經(jīng)檢測是煤氣（主要成分是氫氣、甲烷、乙烷、還有少量的一氧化碳和二氧化碳）；繼續(xù)加熱，當溫度上升到某一確定值后，焦油減少，煤氣產(chǎn)量逐漸增大，整個實驗過程中可以觀察到錐形瓶的瓶壁變化由白色變黃最后全部垃圾碳化變成黑色，從錐形瓶底部看到一部分黑色的結晶體是固態(tài)的木炭。 如果將上述的塑

4、料、廢紙、桔梗等生物質單獨分離出來做實驗，會發(fā)現(xiàn)單一的生物質體積越大，進行試驗產(chǎn)生的木炭量比較多，試驗溫度越高，得到的木炭灰量減少，而煤氣產(chǎn)量則增加。如用廢舊塑料品做實驗時，產(chǎn)生的木炭最少，而煤氣最多，用不同的生物質物料做實驗，得到的煤氣的組成成分不一樣，得到的焦油和木炭的數(shù)量也不一樣。3.中試：用厚度為0.5cm的鑄鐵片焊接成一個體積為0.5m的正方形箱體（也可以加大體積）作為物料干餾的炭化爐，在炭化爐的其中一面板上部預留一個直徑30cm左右的出氣孔,也用作加入物料的物料口，在同一面板預留一個直徑為2cm的測溫孔。用碳化硅紅外線加熱板，覆蓋在整個箱體上，用于加熱箱內部的物料，在箱體的外部做一

5、層防腐保溫材料；在物料口加入廢舊塑料、果蔬殘渣等垃圾物料后，用不銹鋼管做成的氣體上升管把物料口封閉，使整個箱體形成一個密閉的空間在上升集氣管下部，還有集氣管、噴淋冷卻管、水冷卻器、泵及焦油儲槽等。然后給紅外線加熱板通電加熱，開始生產(chǎn)，生產(chǎn)設備工藝流程圖如下：生產(chǎn)工藝流程圖（1） 開始加熱后，物料產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氣體上升管中的噴淋管降溫，使黃黑色的氣體降溫成乳狀液體（木焦油），經(jīng)過排氣管的中向下的出口流到焦油儲槽。其余氣體，用經(jīng)過水冷卻后的木焦油作為冷卻劑，噴淋到集氣管直接冷卻上升管中的煤氣，冷卻后的煤氣才能夠從排氣管口排出到收集器中。4、生產(chǎn)線階段 生產(chǎn)線是由垃圾進場，垃圾滲透液處理，可燃物和非

6、可燃物的分離，垃圾干餾炭化，焦油、煤氣處理等工序。4.1、垃圾進場：過磅、下車、破袋，消毒、除臭、液選分離、烘干脫水等。4.1.1）將垃圾和滲透液分離：生活垃圾存放一段時間后，其中的有機物都會分解產(chǎn)生水分混合醋酸、丙酸、己酸等五種成分的有機酸等有害物質，要進行回收處理。4.1.2）液選分離：按照可燃物和非可燃物密度不同的性質，配置一種密度為1.15-1.20的液體（主要成分是磁鐵粉、炭粉、水等），可以將密度小于1.2的可燃物與非可燃物在液體中分離處理，使可燃物隨液體進入滾筒篩中處理、經(jīng)過離心機分離出原液和小顆粒非可燃物。同樣非可燃物留在分離槽中，分離出來后經(jīng)過粗濾篩過濾掉大顆粒的非可燃物，再進

7、入離心機二次處理，分離出來的原液通過泵打入配液槽中配液，配好的液體經(jīng)過密度計測量返回分離槽循環(huán)使用，生產(chǎn)工藝流程圖（2）4.1.3、垃圾脫水：經(jīng)過液選后的垃圾水分含量大，必須經(jīng)過離心機脫水，先用炭化爐中產(chǎn)生的煙氣烘干，再經(jīng)過剛出爐的木炭烘干。4.2、垃圾干餾（或炭化）：把經(jīng)過烘干后的垃圾中可燃物輸送到炭化爐頂部物料口（與用煤炭煉焦爐一樣），但是為了省力在炭化室中設一斜坡使推焦車和裝煤車借助下滑力進出炭化室。4.2.1、木炭從炭化室出口進入螺旋運輸機，運到烘干機中處理剛分離出來的潮濕垃圾，之后包裝成品出售或是回收當生產(chǎn)燃料使用。4.3、炭化爐生產(chǎn)工藝流程圖（3）如下:4.3.1炭化爐是由炭化室、

8、燃燒室、儲熱室、排氣上升管、集氣管、冷卻鼓風機等組成。生產(chǎn)過程經(jīng)過脫水烘干的垃圾從炭化爐頂部的進入炭化室、進行高溫干餾，產(chǎn)生的氣體沿著上升管排出到下降管頂部經(jīng)過噴淋管中的噴淋液對高溫氣體進行降溫處理，溫度降到50度以下，使降溫后的氣液混合體進入集氣體中，集氣管上部是氣體（煤氣），下部是黃黑色的液體（焦油）。4.3.2、燃燒室是煤氣燃燒產(chǎn)生熱量的地方，燃燒室是雙數(shù)的燃燒孔組成如圖（4）：燃燒孔中的一孔燃燒，另一孔排出煙氣，并可以交替工作，排出的煙氣中還有大量的熱量，可以使儲熱室的溫度升高，以便供給炭化室底部預熱，也可以提高炭化室的空氣溫度，節(jié)省用于燃燒的煤氣量。冷卻鼓風機：炭化爐的炭化室只能承受

9、300Pa的壓力4.4、冷卻分離裝置。由冷卻分離器、初冷器、電捕、焦油儲槽等組成。4.4.1從集氣管中出來的物料是氣液混合體，其中有液體焦油和煤氣需要進行分離處理。分離裝置如下圖（5）：焦油從分離器下部出口流出到焦油儲槽，但是焦油的表面還有一些木炭粉，可以用刮板機將浮在焦油上面的木炭刮出。4.4.2、初冷器從分離器上部出口中出來的煤氣中還含有10-15% 的焦油。初冷器就是將煤氣進一步冷卻，將焦油從中除去。其工作原理如下圖（6）: 初冷器有上下兩部分組成，上部是儲存冷卻循環(huán)水，下部是制冷，煤氣從初冷器上部輸入，冷卻后的焦油從底部輸出，煤氣從側面輸出。 煤氣中還含有少量的焦油和木炭粉，要用電捕來

10、除去。工作原理是用直流高壓靜電來吸引焦油和木炭粉，煤氣從電捕的頂部輸入，從底部輸出。電捕是二相380V、50Hz的交流電，經(jīng)過可控硅的調壓后，到升壓變壓變壓器中，使電壓升高到0-10V、電流0-1A的交流電壓，再經(jīng)過高壓整流后，轉換成直流電靜電，就可以吸引木炭粉和焦油到電極板上，從而分離出來。 5、產(chǎn)品用途5.1、木炭在工業(yè)領域主要用于化工業(yè)與冶金工業(yè)；在農(nóng)業(yè)領域主要用于提高土溫、改良土壤、保持土壤水分和作為農(nóng)藥或肥料的緩釋劑，此外炭還可改變土壤酸堿，增加土壤CO2含量，吸附土壤中有害金屬，提高土壤微生物的活力等；在生活領域主用用于用作燃料、除濕劑、防腐劑和除臭劑等。5.2、焦油的化學成分復雜、，其中20%是植物汽油、60%是植物柴油，10%是瀝青，多數(shù)情況下是由煤焦油工業(yè)專門進行分離、提純后加以利用.焦油各餾分進一步加工，可分離出多種產(chǎn)品5.3、煤氣可以直接用于生活燃氣，替代現(xiàn)有的生活燃氣，或者工業(yè)生產(chǎn)的燃料，或是深加工甲醇，或是變壓吸附分離出氫氣、甲烷、氧氣等作為燃料電池的動力能源。也可供給燃氣發(fā)電機發(fā)電。六、結論。 利用垃圾（生物質如麻桿）生產(chǎn)木炭、焦油和煤氣的工藝是干餾工藝，無污染外排。解決了現(xiàn)有垃圾處理方法關鍵性問題，沒有滲透污染，沒有毒害氣體產(chǎn)生、不影響環(huán)境和人們的健康。占地少，轉化利用率高，將垃圾變成能源，這是人類