[0001] 本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，尤其涉及一种利用生物质气化进行垃圾飞灰玻璃化及炭基肥制备的系统和方法。

[0002] 焚烧技术具有减量化、无害化和资源化的优点，已经成为生活垃圾处理的主要方式。作为垃圾焚烧产物之一的飞灰因含有大量的重金属和二噁英而对环境和人类健康构成了严重威胁，亟需无害化处理。

[0003] 专利申请CN202110885967.2一种生活垃圾焚烧飞灰熔融无害化协同处置的系统，包括垃圾焚烧子系统和垃圾飞灰气化熔融无害化处置子系统，垃圾焚烧子系统将收集的飞灰输送至垃圾飞灰气化熔融无害化处置子系统进行气化熔融无害化处理，飞灰、碳基燃料形成成型的飞灰燃料，通过热熔融气化炉进行氧化还原反应，生成以CO、H2为主的燃料气和液态熔融灰渣，将该高温燃料气引入垃圾焚烧子系统作为补充燃料，从而可以就地实现飞灰的无害化处置与资源化利用，大幅节约垃圾焚烧飞灰转运或者螯合填埋带来管理和运营费用，提高垃圾焚烧电厂运营收益。但是引入热熔融气化炉的纯氧/空气未经过预热，会在一定程度上降低炉内温度从而影响热效率；同时，处理的固废和产物较为单一，无法实现多联产，经济效益较差。

[0038] 为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明不仅仅局限于这些实施例。

[0039] 图1示出了一种利用生物质气化进行垃圾飞灰玻璃化及炭基肥制备的系统的具体实例，包括生物质气化系统、炭基肥制备系统、垃圾飞灰玻璃化系统。

[0040] 其中，生物质气化系统包括第一风机1、生物质料仓2、破碎装置3、第一给料机4和气化炉5，第一风机1的输出端与气化炉5的输入端相连，生物质料仓2、破碎装置3、第一给料机4依次相连通并与气化炉5的输入端相连；炭基肥制备系统包括依次相连通的混合发酵装置15、筛分装置16和包装设备17；垃圾飞灰玻璃化系统包括依次相连通的称重配料装置9、搅拌混料装置10、第二给料机11、垃圾飞灰熔融装置20、熔渣冷却装置24和玻璃体仓储设备25；气化炉5上分别设置有可燃气出口501、焦炭出口502和焦油出口503，可燃气出口501与垃圾飞灰熔融装置20的输入端相连通，焦炭出口502与混合发酵装置15的输入端相连通。

[0041] 优选的，还包括旋风分离器12，旋风分离器12的输入端与可燃气出口501相连通，旋风分离器12的输出端分别与垃圾飞灰熔融装置20和混合发酵装置15的输入端相连通。还包括除污系统，除污系统包括除尘装置19和废气处理装置18，垃圾飞灰熔融装置20上的排气口2001、除尘装置19和废气处理装置18依次相连接，除尘装置19的输出端还和称重配料装置9的输入端相连通。还包括空气预热器23，第三风机23经过空气预热器23与垃圾飞灰熔融装置20的输入端相连通，垃圾飞灰熔融装置20的排气口2001经过空气预热器23后与除尘装置19相连通。第二风机21的输出端与熔渣冷却装置24的输入端相连通，熔渣冷却装置24的输出端分别与垃圾飞灰熔融装置20的输入端和玻璃体仓储设备25的输入端相连通。气化炉5为固定床气化炉或流化床气化炉。

[0042] 进一步地，所述的添加剂8包括粉煤灰、稻壳灰或蒙脱土等硅铝基材料。

[0043] 垃圾飞灰7和添加剂8的质量比为1:1～1:0.67；

[0044] 所述的肥料包括无机肥如硝酸铵、尿素、磷酸一铵和硫酸钾等，有机肥如畜禽粪便、食用菌渣等，炭肥比为1:4～1:2；

[0045] 所述的微生物菌剂包括芽孢杆菌类如解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等，其添加量为生物质炭质量的5～10％。

[0046] 上述系统的具体工作过程及原理如下：

[0047] 首先，生物质(一般可选用农作物秸秆)从生物质料仓2中落入破碎装置3破碎后由第一给料机4按照一定进料速度进入气化炉5内裂解气化，得到高品质的一氧化碳、氢气和低分子烃类等可燃气体、焦炭以及焦油。其中的可燃气体在被引入到垃圾飞灰熔融装置20之前先从可燃气出口501通入到旋风分离器12中，经过旋风分离器12的分离，可燃气体中残留的固体颗粒物被重新收集起来并输入到混合发酵装置15中，纯净的可燃气体则被引入到垃圾飞灰熔融装置20中作为燃料提供热量。气化炉5中产生的焦炭则从焦炭出口502中引出，与旋风分离器12捕集到的固体颗粒物和共同作为原料输入到混合发酵装置15中与适量肥料13(可以为无机肥如硝酸铵、尿素、磷酸一铵和硫酸钾等或者有机肥如畜禽粪便、食用菌渣等)和微生物菌剂14(芽孢杆菌类如解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等)按照一定的比例进行配比(具体用量比按质量计，焦炭10份，肥料20～40份，微生物菌剂0.5～1份)后发酵制备炭基肥，制备完成的炭基肥经过筛分装置16筛分后由包装设备17打包存储。

[0048] 垃圾飞灰7(一般为城市生活垃圾焚烧后产生的飞灰)与适量添加剂8(一般可添加粉煤灰、稻壳灰或蒙脱土等硅铝基材料)和除尘设备19捕集的飞灰在称重配料装置9中按照一定的比例(具体用量比按质量计，垃圾飞灰30份，添加剂20～30份)进行配比，然后引入到搅拌混料装置10中充分混合搅拌形成均匀的混合物，随后输入垃圾飞灰熔融装置20中经过1小时1300℃‑1500℃的高温熔融。熔渣经过熔渣溢流口2002进入熔渣冷却装置24，由第二风机21风冷生成玻璃体后输入到玻璃体仓储设备25中。熔渣冷却装置24的排气引入到垃圾飞灰熔融装置20输入端。

[0049] 与此同时，垃圾飞灰熔融装置排气口2001的高温烟气经空气预热器23后与除尘装置19和废气处理装置18依次连接。在空气预热器23中，高温烟气和低温空气进行换热，低温空气升温后通入到垃圾飞灰熔融装置20中助燃；被冷却的高温烟气首先通过除尘装置19净化，除尘装置19捕集的固体颗粒飞灰再循环入称重配料装置9中，最后经废气处理装置18后排入大气。

[0050] 上述系统可以协同处置生物质、垃圾飞灰、粉煤灰等多种固体废弃物，利用高温熔融技术彻底分解二噁英、有效固化重金属，同时生成的玻璃体可用作建筑材料，能实现固体废物的资源化利用。生物质燃料气化燃烧相较直接燃烧具有能源利用率高、气化温度低、污染物生成量少等优势，生成的可燃气可作为飞灰玻璃化的热源，而焦炭可用于制备炭基肥，同时实现玻璃体、炭基肥及焦油的多联产，因此，利用生物质气化产物进行飞灰玻璃化和炭基肥制备，具有良好的环保效益和经济效益。

[0051] 上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。