本發明涉及生活垃圾的資源化利用領域，尤其涉及一種采用搗固焦爐對垃圾進行焦化的工藝。
背景技術：
隨著我國社會經濟的飛速發展、城市化進程的加快及人民生活水平的提高，城市生產與生活過程中產生的垃圾廢棄量也隨之迅猛增加。目前，我國歷年垃圾堆存量已高達60億噸，占用耕地5億平方米，直接經濟損失達80億元人民幣，并且城市垃圾產生量還在以每年8～10％的速度遞增，致使我國成為世界上垃圾包袱最重的國家，因此，對于城市垃圾的無害化、減容化和資源化處理已迫在眉睫。
根據垃圾來源的不同，城市垃圾可分為工業垃圾、建筑垃圾和生活垃圾，其中，生活垃圾是指在日常生活中或者為日常生活提供服務的活動中產生的固體廢棄物。在我國，目前已有的生活垃圾處理方法大致分為以下四類：(一)早期的填埋工藝：尋找垃圾場，對垃圾進行深埋，其弊端是大量占據土地，且垃圾分解產生的有毒物在地層滲透，影響周邊的土地質量；(二)近期的垃圾焚燒工藝，在一定程度上緩解了土地污染，但焚燒垃圾所產生的大量有毒有害氣體卻又造成了大氣污染；(三)目前推行的垃圾堆肥工藝：將垃圾仔細分選，收集其中的紙質、布料、食物殘渣等有機物，再經發酵轉變成垃圾肥料以供農業生產使用；(四)正在研究的垃圾衍生燃料技術，雖然該技術已在日、德、美等發達國家得到了產業化應用，但由 于我國目前尚不具備規范的垃圾分類收集體系，所以國外對于組分穩定的分類垃圾的燃料制作技術無法適用于我國的高濕混合垃圾，因此，應當針對我國的垃圾回收現狀，設計研發適合我國國情的垃圾資源化處理方法。
搗固焦爐是煤的焦化工藝中使用的大型化設備，其占地面積廣，投資基建費用大。煤焦化是以煤為原料經高溫干餾生產焦炭，同時獲得煤氣、煤焦油并回收其它化工產品的一種煤轉化工藝，其焦炭產品主要是冶金焦或化工焦。由于工業上對這類焦炭的品質要求很高，使得生產冶金焦或化工焦所采用的煤原料主要是焦煤、1/3焦煤、氣煤、肥煤、瘦煤、貧瘦煤等煤種，屬于中變質煙煤，但是近年來煤炭資源的短缺，特別是用于焦化工業的中高品質煤原料的減少，使得焦化行業的原料成本與日俱增，加之近幾年鋼鐵、冶金等大量需要冶金焦或化工焦的行業的衰退，導致焦炭產品的需求量減少、價格下滑，從而迫使焦化廠急劇縮減焦炭產量，由此帶來的后果是搗固焦爐停止運行，而一旦焦爐停用便會報廢，那么為了保護斥巨資投建的搗固焦爐設備，就不得不在最低程度內維持焦爐的運行，這樣不僅降低了搗固焦爐的利用度，還會造成焦化行業的產能過剩。因此，如何拯救瀕臨負增長的焦化產業，提高搗固焦爐的利用度，解決焦化行業產能過剩的問題已成為當前遏制焦化行業發展的瓶頸。
綜上所述，在目前的形勢下如何能夠將搗固焦爐應用于垃圾的資源化開發利用領域，以使上述兩方面的問題都得以迎刃而解，是困擾本領域技術人員的一個技術難題。
技術實現要素：
本發明解決的技術問題在于克服現有技術無法對我國的高濕混合垃圾 進行資源化利用的缺陷及現有的搗固焦爐利用度低的問題，進而提供一種采用搗固焦爐對垃圾進行焦化的工藝。
為此，本發明實現上述目的的技術方案為：
一種垃圾的焦化工藝，包括如下步驟：
(1)將垃圾顆粒與助劑混合形成混合料，對所述混合料進行加壓成型，得成型料；
(2)對所述成型料進行焦化處理，控制焦化溫度為950-1050℃、焦化時間不小于16小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時得到焦炭；
其中，所述助劑為中階煤、中階煤與低階煤的混合物、有機粘結劑或有機粘結劑與低階煤的混合物，所述有機粘結劑在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重小于50％。
所述垃圾顆粒是由可燃垃圾和/或可堆肥垃圾經干燥、粉碎并于5-40mpa下壓制而成。
所述垃圾顆粒的加入量為所述成型料質量的10-70wt％。
所述垃圾顆粒的加入量為所述成型料質量的30-50wt％。
所述垃圾顆粒的含水率為13-17wt％、密度為1.0-1.2g/cm3。
所述有機粘結劑為塔底油、重質油、渣油或瀝青質中的一種或多種，其中所述瀝青質為軟化點不小于120℃的煤瀝青或石油瀝青。
所述助劑為中階煤與低階煤按質量比(5-8):(2-5)所形成的混合物；
優選地，所述助劑為中階煤與低階煤按質量比7:3所形成的混合物。
所述助劑為所述有機粘結劑與低階煤按質量比(3-5):(5-7)所形成的混合物；
優選地，所述助劑為所述有機粘結劑與低階煤按質量比4:6所形成的混合物。
所述低階煤的g值小于50、揮發分含量大于40％。
所述焦化處理是在搗固焦爐中進行的；所述混合料在搗固焦爐中進行搗固成型。
本發明所述的焦化工藝中的垃圾顆粒可以是任意形狀的，其體積以不超過25cm3為宜。
本發明的上述技術方案具有如下優點：
1、本發明提供的垃圾的焦化工藝，充分利用高溫干餾能使可燃垃圾、可堆肥垃圾中的有機物轉換成油氣、且殘余物可用作化工焦的特性，通過采用中階煤、中階煤與低階煤的混合物、在850℃隔絕空氣條件下干餾失重小于50％的有機粘結劑或該有機粘結劑與低階煤的混合物作為助劑，利用助劑的粘結性并配合一定的壓力使垃圾顆粒成型，一方面確保垃圾原料能夠推入搗固焦爐中進行提質處理，另一方面還使得垃圾干餾后的固體產物不易粉化，易于搗固焦爐的推焦，更重要的是上述助劑與垃圾顆粒混合后，助劑中的有效成分可促進垃圾中的高分子聚合物在高溫下的降解，從而有助于提高垃圾原料的油氣產量，使油氣總量增產10％以上，并且壓力的作用會使助劑包覆于垃圾顆粒的外部，那么在高溫干餾過程中垃圾顆粒產生的液體便可滲入至上述助劑中，有助于提高垃圾原料所產焦炭的質量。綜上可知，本發明的垃圾焦化工藝不僅能夠降低油氣和焦炭產品的原料成本，還可有效實現垃圾的資源化利用，使得本發明的工藝既有可觀的經濟效益又有一定的社會效益。由此，本發明的垃圾焦化工藝既解決了現有技術因 不存在大規模的工業化設備而使垃圾應用受限的問題，又克服了現有的搗固焦爐利用度低、焦化行業產能過剩的問題。
2、本發明提供的垃圾的焦化工藝，優選助劑中包含軟化點不小于120℃的煤瀝青或石油瀝青，如此可提高垃圾原料干餾后的固體產物—焦炭的品質，使得焦炭中的揮發分不大于3-4％，從而可用于發電、造氣以及其它化工目的。
具體實施方式
下面將對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。此外，下面所描述的本發明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
本發明所述的焦化工藝中的低階煤成分適用于所有的低階煤煤種或其混合物、中階煤適用于所有的中階煤煤種或其混合物。為便于說明，下述實施例中的低階煤以次煙煤或褐煤為例，中階煤的煤原料以1/3焦煤或肥煤為例。為便于比較和說明，以下實施例中，wt％表示質量百分含量，成型料的質量＝(垃圾顆粒的質量×85％+助劑的質量×90％)，“kg/t成型料”指每噸成型料得到的產品的千克數，“nm3/t成型料”指每噸成型料得到的粗煤氣的體積換算成25℃、1個標準大氣壓下的立方米數。
實施例1
(1)將可燃垃圾干燥至含水率為15wt％，粉碎并于5mpa下壓制成垃圾顆粒，其密度為1.0g/cm3、體積為25cm3；
(2)將質量比為3：7的垃圾顆粒與1/3焦煤混合形成混合料，采用搗固設備對混合料進行搗固成型，制得長方體狀的垃圾成型料，在其內部和表面均嵌設有垃圾顆粒，使得每一個垃圾顆粒的外部均包覆有1/3焦煤；
(3)將所述垃圾成型料推入搗固焦爐中進行焦化處理，控制焦化溫度為1050℃，焦化時間為16小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時得到副產品焦炭。
本實施例得到的粗煤氣的量為460nm3/t成型料、焦油的量為30kg/t成型料、粗苯的量為9kg/t成型料、焦炭的量為660kg/t成型料，以質量計，焦炭中的固體碳含量不小于80％、揮發分含量不大于2％，焦炭篩分后粒徑在40mm以上的顆粒總質量為焦炭總質量的50％，粒徑在25mm以上的顆粒總質量為焦炭總質量的60％。
實施例2
(1)將可燃垃圾干燥至含水率為13wt％，粉碎并于22.5mpa下壓制成垃圾顆粒，其密度為1.1g/cm3、體積為25cm3；
(2)將質量比為4:6的垃圾顆粒與助劑混合形成混合料，采用搗固設備對混合料進行搗固成型，制得長方體狀的垃圾成型料，在其內部和表面均嵌設有垃圾顆粒，使得每一個垃圾顆粒的外部均包覆有所述助劑；
其中，所述助劑為肥煤與次煙煤按質量比7:3混合所形成的混合物，所述次煙煤的g值為45、揮發分含量大于40％；
(3)將所述垃圾成型料推入搗固焦爐中進行焦化處理，控制焦化溫度為1025℃，焦化時間為18小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時 得到副產品焦炭。
本實施例得到的粗煤氣的量為480nm3/t成型料、焦油的量為35kg/t成型料、粗苯的量為11kg/t成型料、焦炭的量為660kg/t成型料，以質量計，焦炭中的固體碳含量不小于80％、揮發分含量不大于2％，焦炭篩分后粒徑在40mm以上的顆粒總質量為焦炭總質量的75％，粒徑在25mm以上的顆粒總質量為焦炭總質量的90％。
實施例3
(1)將可堆肥垃圾干燥至含水率為17wt％，粉碎并于40mpa下壓制成垃圾顆粒，其密度為1.1g/cm3、體積為25cm3；
(2)將質量比為1:1的垃圾顆粒與有機粘結劑混合形成混合料，采用搗固設備對混合料進行搗固成型，制得長方體狀的垃圾成型料，在其內部和表面均嵌設有垃圾顆粒，使得每一個垃圾顆粒的外部均包覆有所述有機粘結劑；
其中，所述有機粘結劑為在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重為40％的渣油；
(3)將所述垃圾成型料推入搗固焦爐中進行焦化處理，控制焦化溫度為1000℃，焦化時間為16小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時得到副產品焦炭。
本實施例得到的粗煤氣的量為550nm3/t成型料、焦油的量為42kg/t成型料、粗苯的量為12kg/t成型料、焦炭的量為640kg/t成型料，以質量計，焦炭中的固體碳含量不小于80％、揮發分含量不大于2％，焦炭篩分后粒徑在40mm以上的顆粒總質量為焦炭總質量的75％，粒徑在25mm以上的 顆粒總質量為焦炭總質量的90％。
實施例4
(1)將可燃垃圾干燥至含水率為16wt％，粉碎并于10mpa下壓制成垃圾顆粒，其密度為1.2g/cm3、體積為25cm3；
(2)將質量比為45:55的垃圾顆粒與助劑混合形成混合料，采用搗固設備對混合料進行搗固成型，制得長方體狀的垃圾成型料，在其內部和表面均嵌設有垃圾顆粒，使得每一個垃圾顆粒的外部均包覆有所述助劑；
其中，所述助劑為有機粘結劑與次煙煤按質量比4:6混合所形成的混合物，所述次煙煤的g值為40、揮發分含量為45％，所述有機粘結劑為在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重為45％的煤瀝青，其軟化點為120℃；
(3)將所述垃圾成型料推入搗固焦爐中進行焦化處理，控制焦化溫度為950℃，焦化時間為20小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時得到副產品焦炭。
本實施例得到的粗煤氣的量為480nm3/t成型料、焦油的量為52kg/t成型料、粗苯的量為14kg/t成型料、焦炭的量為640kg/t成型料，以質量計，焦炭中的固體碳含量不小于80％、揮發分含量不大于3％，焦炭篩分后粒徑在40mm以上的顆粒總質量為焦炭總質量的60％，粒徑在25mm以上的顆粒總質量為焦炭總質量的80％。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保 護范圍之中。