專利名稱：從廢棄物得到能量的低投入和高熱電產率的聯合過程和相關系統的制作方法
從廢棄物得到能量的低投入和 高熱電產率的聯合過程和相關系統
應用領域
本發明涉及一種公知技術(例如用于生物干燥的BIOCUB^過程和 MSW的穩定，用于產生生物氣體的在生物反應器中的厭氧消化和生物反 應器的殘余物部分的焚燒)的聯合過程。
本發明公開了一種新的過程和方法，和相關系統，用于聯合這些技術 以增加熱電產率并且因此具有最大化電能的產出。
現有技術
根據現有技術(傳統的廢棄物掩埋法)，選擇性收集的市政固體廢棄物 (MSW)，經過壓縮后， 一般傾倒入具有預先防水處理的基礎的受控的廢棄 物掩埋場中。
廢棄物產生的增加，用于可控的廢棄物掩埋的更多空間的需要和傳統 廢棄物掩埋法的環境作用的問題已經促使發展用于替代傳統的廢棄物掩 埋法中的傾倒的處理方法。
其中，我們可提到最初的MSW的焚化或新技術，其現在在意大利和 整個歐洲變得越來越廣泛，并且其由將MSW轉化成可以^皮壓縮和傾倒而 無環境作用或可以易于被運輸并且進料以燃燒從而產生電能的惰性物質 組成。
同一申請人的專利EP 0706839給出了如何通過具有低熱值的易腐爛 物質的需氧消化以蒸發水分并且得到用于燃燒的進料的具有高熱值的燃 料來處理MSW。
垃圾衍生燃料(RDF)，我們稱為RDF，可以進料入格柵燃燒器中或，
4進一步精煉，可以用作流化床燃燒器或水泥車間中。
這一專利還給出了無燃燒系統時，所述的燃料如何是沒有氣味的、穩
定的并且無病原體的并且，當傾倒時，因此不具有傳統的MSW廢棄物填 埋法的環境影響。
專利EP 1386675詳細給出了車間的可能情況和該過程的控制和管理 系統。
然而，眾所周知，廢棄物和RDF的燃燒具有關于燃燒產率的技術限 制，其主要歸由于會腐蝕過熱器的氯和由此的氯化物的存在，所述過熱器 建議這樣地操作，即在鍋爐中的蒸汽具有較低溫度并且一般為400°C左右。 結果是與化石燃料燃燒相比電能產率低， 一般為25%左右。
本地焚化爐的規^莫小，限制了產率，并且增加了每單元燃料燃燒的投 入，而這增加了這種缺點。
為了提高產率，在專利EP 1382806、 EP 1416223、 EP 1428987和EP 1430952中申請人已經反過來建議傳統熱電車間與大廢棄物燃燒器的結 合，以便以最大可能的方式使用產生的蒸汽而維持在焚化爐過熱器上的 400°C限制。
用這種方式熱電產率增加至約32%,然而，需要存在用于這種聯合的 發電車間。
隨后發現，在非傳統廢棄物掩埋法中傾倒的RDF，如果充分潤濕，可 以根據產生生物氣體的需要來活化，與傳統的廢棄物掩埋法的那些相比， 顯示了非常高的生產率水平。
同一申請人的專利EP 1520634給出了在非傳統廢棄物掩埋法中直接 得到的結果，引入了生物反應器的概念，其已經工業自上使用內燃機在 產生4 MW電能的Corteolona(PV)的工廠得到了證明。
同一申請人的專利公開WO2005102547提供了用于產生RDF的生物 干燥車間和用生物反應器產生用于產生電能的高熱值燃料的生產的精煉
過程的聯合。由于所述的燃料已經隨后被運輸到燃燒車間，這種聯合是局部的然 而第一工業實現已經由在Villafalleto(CN)的工廠提供。
最后應該注意到的是，迄今為止涉及的技術中，從投入的觀點出發， 可活化生物反應器代表了最經濟的解決方法，隨后緊接著是用于產生RDF 的生物干燥，而燃燒是目前最昂貴的一種并且差距4艮大。
因此，前兩種技術立刻就可以得到，從環境作用和社會接受性來看具 有優點，并且因此代表了廢棄物問題的具體和簡單的實現方案。
當首先的處理和儲存的兩個步驟完成后，廢棄物的燃燒可以隨后進行。
發明詳述
本發明的總目標是通過提供一種用最小化的^，并且最重要的是在 時間上錯開這些投入，而允許最大化利用廢棄物中的能量含量的方法和相 關的系統來消除上述缺點。
進一步的目標是處理廢棄物，將其轉化成RDF并且因此使其成為惰 性并且確保以此方法在生物反應器中產生的燃料的安全的貯藏。
進一步的目標是提供一種用于從可活化生物反應器中以高水平以純 化生物氣體而不含氯化物質的形式回收能量的方法，并且因此例如用于提 高蒸汽的熱含量水平，所述蒸汽由RDF燃燒產生或者(更好地)得自生物反 應器的殘余物部分。
附加的目標是降低在燃燒器中污染的廢棄物的裝填量，同時降低投入 和通過純化生物氣體的方式使燃燒器從低效率中恢復。
這些目標，和下文中更詳細描述的其它目標，可以通過考慮了廢棄物 的整體壽命循環并且協同聯合可得到的技術的方法和過程實現。
根據本發明的方法具有獨立權利要求1的特征。
在獨立權利要求中描述了有利的實施方案。
因此該方法構成了 MSW的焚化器中燃燒的傳統系統和由此衍生的燃料和它們的傾倒的替代方法。
該方法還構成了已經工業實施或由本申請人提出的、如現有技術顯示 的那些的替代方法。
根據

圖1，該過程可以如下描述
a) 通過在EP 0706839和EP1386675中描述的方法進行生物穩定，目標是 將MSW轉化成干燥的并且均勻的大小在20 30cm左右并且其可以易于處 理的物質(RDF)。
b) 將RDF壓縮成lxlx2m大小的包或BIOCUBI⑧和BIOCUBI⑧在生物反 應器中的儲存，如在EP 1520634和在WO 2005102547中描述的。
c) 通過用水潤濕活化生物反應器以產生生物氣體生物反應器的大小適于 形成大的生物氣體存儲，并且降低厭氧過程的完成時間以使由惰性物質和 塑料形成的非可生物降解的殘留物可以在與傳統的廢棄物填埋法(5 6年) 相比更短的時間內提供。通過公知的技術，例如通過活性炭床，脫除產生 的生物氣體中的氯化產物的可能的微量殘余。
d) 在具有用于純化排放氣體和產生約400。C、壓力大約70bar的過熱蒸汽 的系統的廢棄物燃燒器中，在開始時燃燒RDF，并且然后燃燒在生物反應 器中已經消化并且因此為非可生物降解的物質的的殘留物。
e) 在裝有再過熱器的傳統的鍋爐中燃燒純化的生物氣體用于提高廢棄物 燃燒器產生的蒸汽的溫度約100°C。
f) 在連接了產生電能的交流發電機的渦輪機中使用以這種方式產生的蒸汽。
如圖1中所示的進一步的可能的聯合以污染氣體(由用于廢棄物燃燒 的生物干燥過程放出)的使用表示。
通過這種方式可能完全地或部分地消除，生物干燥放出的空氣的處理。
在前面提到的專利中詳細描述了生物干燥并且生物干燥用于干燥和 穩定廢棄物并且產生可以活化和在生物反應器中對于厭氧消化具有特別反應活性的底物。
概括起來說，廢棄物，特別是MSW，進料進入被分割為幾部分、通 過其可以通過空氣的封閉空間，其中將其粗研磨并在帶有孔的地板上排列 成層易腐爛部分的需氧消化產生蒸發水(與空氣流一起移除)的熱。
始自具有濕氣含量36%左右的100 kg的MSW和較低熱值(LHV)2200 kcal/kg，可以得到75kg的RDF，其濕氣含量大約19%且LHV大約2900 kcal/kg。
以這種方式得到的產物是無味的并且是穩定的，可以壓縮成密度大約
700 kg/m3的包或BIOCUBI ,并放置在生物反應器中。
BIOCUBI 可以原位產生或易于從在區域內分布的生產系統運輸。 生物反應器也被分割成幾部分，如在WO2005102547中描述的，以便
通過在幾年里依次對每個部分通過注入水活化它，并且得到生物氣體的連
續生產，并且以槽的容量和排放物質的連續可獲得性，在每個部分的壽命
的終了。
隨著時間過去降低水的使用、用濾液或其它含可消化物質的液體流出 液代替它并因此能形成生物氣體的另外來源是可能的。
生物反應器通過聚合膜完全覆蓋，其保證容納產生的生物氣體并且裝 備內歧管用于它們的收集。
因此它們代表適宜于保證用于過程的氣體燃料的提供的大槽。
當一部分終止生產時，生物可降解4皮耗盡，并且由土i裏、塑料和剩余 木材組成的部分，空氣凈皮排出或吹出，以^使消除部分的殘余水，并且得到 介于20到25%的濕氣含量。
任選地，為了加速水的蒸發和/或得到低殘留濕度的廢棄物，可以使用 得自燃燒的熱空氣或空^/氣體的混合物(未在圖中示出)。
再一次地，以最初的100kgMSW為基礎， 一般地，生物反應器產物 為59 63kg的具有大約2700-2600 kcal/kg的LHV的排放物質。
根據初始物質的性質，還產生15 20kg的甲烷含量大約45~55體積％
8并且具有大約2900 kcal/kg的LHV的生物氣體。
從這一點來看，應該注意到，與初始MSW相比，ii^燃燒器的固體 顯著降低，將要燃燒的燃料的能量含量的改進。
固體廢棄物的燃燒器具有降低的裝填量并且具有提高的效率并且純 化的生物氣體部分地或全部地用在另外的鍋爐中用于再過熱過熱蒸汽，其 允許超過傳統的燃燒器的400°C的限制。
根據圖2的簡圖，燃燒器例如這樣地組成，即具有用于產生400。C和 70bar的過熱蒸汽的鍋爐的格柵爐，其裝有燃燒氣體的純化線，其由一系 列用于降低傳送的固體的相當一部分的旋風器，用于控制溫度的冷卻塔， 用石灰進料的反應器，和用于中和殘余酸性和吸附微污染物的活性炭，以 及用于在煙囪排出前擋住細塵的袋式過濾器組成。在鍋爐中產生的過熱蒸汽，和，可能地，控制水的一部分，送入以生 物氣體為進料的過熱器，其中根據提供的生物氣體，蒸汽溫度升高100。C 左右。
在渦輪機中膨脹的這些蒸汽允許得到圖2中的熱循環的32%左右的產 率，并且因此類似于與熱電車間組合的廢棄物燃燒器得到的。
基于工業生物干燥系統的經驗，基于用于產生生物氣體的系統的實驗 和基于可得到的的廢棄物燃燒器，本發明結果在申請的下面實施例中給出。
實施例
此處的目的是，使用新的循環，建立具有如圖2的提供110 MWt的熱 電車間，其為本發明的目標，如圖l示意圖所示。
燃燒器以34 t/h進料固體廢棄物，該固體廢棄物從生物反應器始自43 t/h的RDF(通過生物干;)^ 58 t/gh MSW得到)得到。
計算介軟的熱，燃燒器的鍋爐產生在400。C和70bar的122 t/h的過熱 蒸汽，其進入以6.8 t/h在生物反應器中產生的生物氣體進料的過熱器。
9128 t/h的過熱蒸汽在492°C產生，其中6 t/h的蒸汽來自溫度控制加 入的水。
包括機器產率，在渦輪機中膨脹的這些蒸汽產生35.5Mwe，熱電循環 產率超過32%。
因此，提出的過程車間代表了廢棄物燃燒器和熱電車間的聯合的合理 替代方案，如果這個車間沒有原位提供的話。
應該再次指出，多虧了在過程中產生的生物氣體，與上面的所有MSW 和RDF的燃燒相比，要燃燒的固體廢棄物大大降低，這是本發明的目的， 用于提高蒸汽的熱水平和因此整個循環的產率。
權利要求
1.用于從廢棄物得到能量的方法，其包括如下的步驟a)生物干燥市政固體廢棄物(MSW)以將其轉化成干燥的、均勻的具有大約20～30cm大小的垃圾衍生燃料(RDF)，其被稱為RDF；b)壓縮步驟a)中得到的物質成包或 id="icf0001" file="A2007800457270002C1.tif" wi="25" he="4" top= "55" left = "108" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>和在生物反應器中儲存c)通過用水潤濕活化生物反應器以通過厭氧消化產生生物氣體；d)在具有用于純化燃燒氣體和產生約400℃和約70bar的過熱蒸汽的系統的廢棄物燃燒器中，在開始時燃燒步驟a)中得到的材料(RDF)并且隨后燃燒在生物反應器中已經消化、因此是非可生物降解的殘留物；e)在裝有再過熱器的傳統的鍋爐中燃燒純化的生物氣體以提高通過廢棄物燃燒器產生的蒸汽的溫度100℃左右；f)在和用于產生電能的交流發電機連接的渦輪機中使用以這種方式產生的蒸汽。
2. 如權利要求1所述的方法，其中通過步驟a)的生物干燥方法放出 的污染的空氣用于在步驟d)中的廢棄物的燃燒。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其中所述的步驟a)的生物干燥通 過將MSW加入封閉空間進行，其中將其粗研磨并在帶有孔的地板上堆放， 其凈皮分成穿過空氣的幾部分，易腐爛部分的需氧消化產生熱，所述熱蒸發 隨著空氣流除去的水。
4. 如權利要求1所述的方法，其中所述的包或BIOCUBf具有 lxlx2m左右的大小和700kg/m3左右的密度。
5. 如權利要求1所述的方法，其中所述的包或BIOCUBI⑧原位產生 或易于從在區域內分布的生產位置運輸。
6. 如權利要求1所述的方法，其中所述的在步驟c)中使用的生物反 應器分成形成大的儲存槽的幾部分，其可以通過在幾年里依次向它們的每一個注入水來活化，以提供連續的生物氣體產出，并且在每個部分的壽命 的末端，連續提供非可生物降解的惰性物質和塑料構成的排放物質，
7. 如權利要求6所述的方法，其中在生物反應器的每個部分的壽命 末端吹入或排出空氣以便除去部分殘余水，并得到介于20到25%的低濕 氣含量。
8. 如權利要求7所述的方法，其中，為了加速水的蒸發和/或得到低 的廢棄物殘留濕度，使用從燃燒中得到的熱空氣或空~氣體的混合物。
9. 如權利要求1所述的方法，其中在步驟c)中產生的生物氣體通過 已知的技術，例如通過活性炭床，脫除氯化產物中可能的微量殘余。
10. 如權利要求l所述的方法，其中所述的燃燒氣體純化系統包括一 系列用于降低傳送的固體的相當 一部分的旋風器、用于控制溫度的冷卻 塔、以石灰進料的反應器和用于中和殘余酸性和吸附微污染物的活性炭和 用于在煙囪排出前擋住細塵的袋式過濾器。
11. 如權利要求l所述的方法，其中在渦輪機中膨脹的蒸汽允許得到 32。/。左右的熱循環產率。
12. 用于實施如權利要求1到11中任一項所述的方法的系統，其包括-用于干燥和穩定產生垃圾衍生燃料(RDF)的MSW的生物干燥器，垃圾 衍生燃料(RDF)為可以被活化并且在生物反應器中對于厭氧消化特別具有 反應性的物質，其被稱為RDF; -用于壓縮所述物質成包或BIOCUBI⑧的i殳備；_至少一個用于產生生物氣體的以所述BIOCUBI⑧進料的生物反應器；-具有燃燒氣體純化系統并產生過熱蒸汽的廢棄物燃燒器；-用于燃燒純化生物氣體的、具有用于升高廢棄物燃燒器產生的蒸汽的溫度的再過熱器的鍋爐；-與用于產生電能的交流發電機連接的渦輪機。
全文摘要
本發明中描述了一種用于從廢棄物得到能量的方法，包括如下步驟a)生物干燥市政固體廢棄物(MSW)以將其轉化成干燥的、均勻的具有大約20～30cm大小的垃圾衍生燃料(RDF)，其被稱為RDF；b)壓縮步驟a)中得到的物質成包或BIOCUBI^和在生物反應器中儲存BIOCUBI^；c)通過用水潤濕活化生物反應器以通過厭氧消化產生生物氣體；d)在具有用于純化燃燒氣體和產生約400℃和約70bar的過熱蒸汽的系統的廢棄物燃燒器中，在開始時燃燒步驟a)中得到的材料(RDF)并且隨后燃燒在生物反應器中已經消化、因此是非可生物降解的殘留物；e)在裝有再過熱器的傳統的鍋爐中燃燒純化的生物氣體以提高通過廢棄物燃燒器產生的蒸汽的溫度100℃左右；f)在和用于產生電能的交流發電機連接的渦輪機中使用以這種方式產生的蒸汽。本發明還涉及用于完成本方法的系統。
文檔編號F23G5/02GK101578484SQ200780045727
公開日2009年11月11日 申請日期2007年12月6日 優先權日2006年12月12日
發明者C·多納蒂, G·多納蒂, G·納塔 申請人:埃科德克責任有限公司