CN102618338B - 以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物质燃料生产工艺及其生产设备，尤其涉及以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺及设备。该以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺通过入料、刺破撕扯、分类、过滤、添加煤粉以及搅拌等工序来制备水煤浆，再通过粉碎、分离以及成型等工序来制备固体燃料。同时，与该以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺对应的生产设备包括有垃圾下料平台、垃圾分类水池、混浆池、上料平台以及相应的成型装置；混浆池用于制备水煤浆，成型装置用于制备固体燃料。所以，该以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺及设备能够同时实现固体燃料和水煤浆制备，垃圾处理程度以及垃圾利用率均较高，此外，还可以实现垃圾完全处理。
Description
技术领域
本发明涉及生物质燃料生产工艺及其生产设备，尤其涉及以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺及设备。
背景技术
目前，生物质资源包括有农作物秸秆、农业加工剩余物、树枝及林业加工剩余物、城市生活垃圾、禽畜粪便以及能源植物等，上述的多种生物质资源可通过相应的技术转换成多种终端能源，例如固体燃料、液体燃料等，其中，上述的固体燃料和液体燃料等可以有效地取代现有的煤炭、石油以及天然气等资源，为人类摆脱环境与发展的双重压力提供了有效的解决办法。
在城市化进程中，城市生活垃圾处理一直是城市发展必须面对的一个问题，为了解决城市生活垃圾问题，政府一般采用在城市近郊设立垃圾处理厂的方式来安置并处理城市生活垃圾，上述处理方式不仅占用大量土地资源，而且处理工艺繁杂；此外，还会对垃圾处理厂周边的居民产生较为严重的影响。
在能源危机越来越严重的今天，生物质能源作为一种新兴能源正逐渐被人们所重视，国内外对生物质能源开发利用也取得了一定的进展，其中，日本在50年代就研制出棒状生物质燃料成型机，美国在1976年也开发出了生物质成型燃料；我国于80年代研发出了螺旋推进式秸秆成型机。
现有生物质能源主要集中于固体燃料和液体燃料（生物碳浆）两种形式，其中，现有的生物质固体燃料一般是通过粉碎-挤压的方式制备而成，即先将多组分生物质资源通过粉碎机粉碎，再将粉碎后的多组分生物质资源通过挤压成型机挤压成一定形状的固体燃料；现有的生物质液体燃料一般是通过将粮食、秸秆以及生活垃圾等多组分生物质资源液化的方式来制成碳浆。上述生物质固体燃料以及液体燃料制备方式均存在较多缺陷，例如：上述生物质能源制备方式成型产品单一，即不能同时实现固体燃料和液体燃料制备；此外，垃圾处理程度以及垃圾利用率均较低，即不能实现垃圾完全处理。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺及设备，该以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺及设备能够同时实现固体燃料和水煤浆制备，垃圾处理程度以及垃圾利用率高，此外，还可以实现垃圾完全处理。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺，包括有以下步骤：
a、将安置于垃圾下料平台的垃圾及生物质放入盛装有水的垃圾分类水池中，刺破、撕扯垃圾分类水池中的袋装垃圾以及其他积聚的垃圾团并使积聚的垃圾分离，搅拌垃圾分类水池的盛装物并使钢铁、沙石以及玻璃等密度较大的垃圾沉淀；
b、将瓶罐类垃圾以及长度大于100毫米或者直径大于10毫米的漂浮垃圾通过捞取装置捞离垃圾分类水池；
c、将漂浮于垃圾分类水池上部的长度小于100毫米或者直径小于10毫米的漂浮垃圾通过网孔直径为50微米的筛网过滤，并将经由筛网过滤上来的垃圾倒置于上料平台；
d、将经过滤后的垃圾分类水池中的混合物经网孔直径为50微米的筛网引流至混浆池中，待垃圾分类水池中的混合物完全流入混浆池后，再向混浆池中添加粒度小于50微米的煤粉，加入煤粉后的混合物经搅拌均匀后制备成水煤浆，同时，将倒置于上料平台的垃圾经上料平台的出料口倒入物料输送装置，并按照下述步骤生产固体燃料；
e、物料输送装置将垃圾输送至高浓磨浆机中并通过高浓磨浆机将垃圾粉碎，经高浓磨浆机粉碎后的垃圾颗粒及浆液混合物经由高浓磨浆机的出料口进入物料输送装置中；
f、物料输送装置将垃圾颗粒及浆液混合物输送至固液分离机中，固液分离机将垃圾颗粒及浆液混合物分离成50微米以上的垃圾颗粒与浆液，其中，浆液经由固液分离机的液体出料口流入回水池中，垃圾颗粒经由固液分离机的固体出料口被送入固体成型机；
g、垃圾颗粒经由所述固体成型机的成型模具而被制成固体燃料，固体燃料制备完毕。
一种以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备，包括有垃圾下料平台以及用于分离垃圾的垃圾分类水池，垃圾下料平台与垃圾分类水池连接，垃圾分类水池的旁侧设置有混浆池，混浆池与垃圾分类水池之间开设有通道，垃圾分类水池的旁侧还设置有上料平台，上料平台配设有用于成型固体燃料的成型装置。
其中，所述成型装置包括有高浓磨浆机以及固液分离机，所述上料平台与高浓磨浆机之间以及高浓磨浆机与固液分离机之间分别设置有物料输送装置。
其中，所述物料输送装置为螺旋送料机；位于所述上料平台与所述高浓磨浆机之间的螺旋送料机的进料口与所述上料平台的出料口连接，该螺旋送料机出料口与高浓磨浆机进料口连接；位于高浓磨浆机与所述固液分离机之间的螺旋送料机的进料口与高浓磨浆机的出料口连接，该螺旋送料机的出料口与固液分离机的进料口连接。
其中，所述固液分离机开设有液体出料口和固体出料口，固液分离机配设有与液体出料口连通的回水池，回水池与液体出料口之间开设有流入通道。
其中，所述固液分离机配设有固体成型机，固液分离机的固体出料口与固体成型机连接。
其中，所述固体成型机包括有进料口、原料仓、成型模具、驱动机构和压料机构，驱动机构与压料机构连接，压料机构与成型模具之间设置有原料仓，进料口的一端与原料仓连接，进料口的另一端与所述固液分离机的固体出料口连接。
其中，所述固液分离机配设有输入端与电机连接的齿轮减速器，齿轮减速器的输出端与固液分离机的动力输入端连接。
其中，所述垃圾分类水池配设有筛网。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺，包括有以下步骤：a、将安置于垃圾下料平台的垃圾及生物质放入盛装有水的垃圾分类水池中，刺破、撕扯垃圾分类水池中的袋装垃圾以及其他积聚的垃圾团并使积聚的垃圾分离，搅拌垃圾分类水池的盛装物并使钢铁、沙石以及玻璃等密度较大的垃圾沉淀； b、将瓶罐类垃圾以及长度大于100毫米或者直径大于10毫米的漂浮垃圾通过捞取装置捞离垃圾分类水池；c、将漂浮于垃圾分类水池上部的长度小于100毫米或者直径小于10毫米的漂浮垃圾通过网孔直径为50微米的筛网过滤，并将经由筛网过滤上来的垃圾倒置于上料平台；d、将经过滤后的垃圾分类水池中的混合物经网孔直径为50微米的筛网引流至混浆池中，待垃圾分类水池中的混合物完全流入混浆池后，再向混浆池中添加粒度小于50微米的煤粉，加入煤粉后的混合物经搅拌均匀后制备成水煤浆，同时，将倒置于上料平台的垃圾经上料平台的出料口倒入物料输送装置，并按照下述步骤生产固体燃料；e、物料输送装置将垃圾输送至高浓磨浆机中并通过高浓磨浆机将垃圾粉碎，经高浓磨浆机粉碎后的垃圾颗粒及浆液混合物经由高浓磨浆机的出料口进入物料输送装置中；f、物料输送装置将垃圾颗粒及浆液混合物输送至固液分离机中，固液分离机将垃圾颗粒及浆液混合物分离成50微米以上的垃圾颗粒与浆液，其中，浆液经由固液分离机的液体出料口流入回水池中，垃圾颗粒经由固液分离机的固体出料口被送入固体成型机；g、垃圾颗粒经由所述固体成型机的成型模具而被制成固体燃料，固体燃料制备完毕。通过上述a、b、c、d、e、f、g步骤，本发明所述的以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺及设备可以同时实现固体燃料和水煤浆制备，垃圾处理程度以及垃圾利用率高，垃圾可以被完全处理。
附图说明
下面利用附图来对本发明作进一步的说明，但是附图中的实施例不够成对本发明的任何限制。
图1为本发明一种以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备的结构示意图。
图2为本发明一种以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备的成型装置的结构示意图。
在图1和图2中包括有：
1——垃圾下料平台 2——垃圾分类水池 3——混浆池
4——上料平台 5——成型装置 51——高浓磨浆机
52——固液分离机 53——螺旋送料机 6——回水池
7——固体成型机 8——齿轮减速器 。
具体实施方式
下面结合实施例来对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示，一种以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺，包括有以下步骤：a、将安置于垃圾下料平台1的垃圾及生物质放入盛装有水的垃圾分类水池2中，刺破、撕扯垃圾分类水池2中的袋装垃圾以及其他积聚的垃圾团并使积聚的垃圾分离，搅拌垃圾分类水池2的盛装物并使钢铁、沙石以及玻璃等密度较大的垃圾沉淀；
b、将瓶罐类垃圾以及长度大于100毫米或者直径大于10毫米的漂浮垃圾通过捞取装置捞离垃圾分类水池2；
c、将漂浮于垃圾分类水池2上部的长度小于100毫米或者直径小于10毫米的漂浮垃圾通过网孔直径为50微米的筛网过滤，并将经由筛网过滤上来的垃圾倒置于上料平台4；
d、将经过滤后的垃圾分类水池2中的混合物经网孔直径为50微米的筛网引流至混浆池3中，待垃圾分类水池2中的混合物完全流入混浆池3后，再向混浆池3中添加粒度小于50微米的煤粉，加入煤粉后的混合物经搅拌均匀后制备成水煤浆，同时，将倒置于上料平台4的垃圾经上料平台4的出料口倒入物料输送装置，并按照下述步骤生产固体燃料；
e、物料输送装置将垃圾输送至高浓磨浆机51中并通过高浓磨浆机51将垃圾粉碎，经高浓磨浆机51粉碎后的垃圾颗粒及浆液混合物经由高浓磨浆机51的出料口进入物料输送装置中；
f、物料输送装置将垃圾颗粒及浆液混合物输送至固液分离机52中，固液分离机52将垃圾颗粒及浆液混合物分离成50微米以上的垃圾颗粒与浆液，其中，浆液经由固液分离机52的液体出料口流入回水池6中，垃圾颗粒经由固液分离机52的固体出料口被送入固体成型机7；
g、垃圾颗粒经由所述固体成型机7的成型模具而被制成固体燃料，固体燃料制备完毕。
在通过上述工艺制备水煤浆以及固体燃料的过程中，经由垃圾运送车运输至的垃圾（主要是指生活垃圾以及泔水）被安置于垃圾下料平台1，其中安置于垃圾下料平台1的垃圾可以为单组份垃圾，也可以为多组分垃圾（例如蔬菜、瓜果、柴草类、泔水、塑胶物等）。本发明制备水煤浆以及固体燃料过程简述如下：安置于垃圾下料平台1的垃圾以及生物质通过人工或者机动手段被倒入盛装有水的垃圾分类水池2中，刺破、撕扯垃圾分类水池中的袋装垃圾以及其他积聚的垃圾团并使积聚的垃圾分离；通过搅拌设备搅拌倒入垃圾分类水池2的垃圾以及生物质，搅拌后再经过一段时间的沉淀，此时，密度较大的垃圾（例如钢铁、沙石、玻璃等）沉入至垃圾分类水池2的底部，而密度较小的垃圾（例如塑胶物、秸秆等柴草类垃圾等）漂浮于水面上。待密度较大的垃圾完全沉淀后，将瓶罐类垃圾以及长度大于100毫米或者直径大于10毫米的漂浮垃圾通过捞取装置捞离垃圾分类水池2，其中，可对捞离垃圾分类水池2的瓶罐类垃圾进行进一步的分类处理。待尺寸较大的漂浮垃圾以及瓶罐类垃圾被捞离后，通过网孔孔径为50微米的筛网将漂浮于水面上的长度小于100毫米或者直径小于10毫米的漂浮垃圾过滤出来，并将过滤上来的垃圾安置于上料平台4上；经筛网过滤后，垃圾分类水池2中基本上只剩下油脂以及粒度小于50微米的垃圾颗粒等物质。垃圾分类水池2中的浆液经过相应的通道流入混浆池3中，此时，垃圾分类水池2与混浆池3之间设置网孔孔径为50微米的筛网，并通过该筛网对垃圾分类水池2中的混合物进行进一步过滤；待垃圾分类水池2中的混合物进入至混浆池3后，向混浆池3中加入粒度小于50微米的煤粉，加入煤粉后的混合物经搅拌均匀后制备成水煤浆，组成该水煤浆的煤粉、水、生物质各组分比例依次为55%：30%：15%，其中，煤粉是通过超细粉碎机粉碎后的超细煤粉颗粒；同时，上料平台4上的垃圾经上料平台4的出料口进入至物料输送装置中，物料输送装置将垃圾输送至高浓磨浆机51中，垃圾被高浓磨浆机51中的螺杆粉碎成细小的垃圾颗粒，此时，垃圾颗粒中还混合有过滤后残留于垃圾中的浆液。经高浓磨浆机51粉碎后的垃圾颗粒以及原有的浆液再通过物料输送装置被输送至固液分离机52中，通过固液分离机52的分离作用，垃圾颗粒与浆液分离，其中，浆液经由固液分离机52的液体出料口流入回水池6中，垃圾颗粒通过固液分离机52的固体出料口被输送至固体成型机7中。固体成型机7安装有用于将垃圾颗粒成型为一定形状的成型模具，经过挤压作用，垃圾颗粒最终被成型模具成型为固定形状，此时，固体燃料制备完毕。此外，为保证生产过程中的安全卫生，待塑胶物、柴草类等漂浮物经筛网分离后，垃圾分类水池2可通过高温蒸汽进行高温消毒；沉入垃圾分类水池2底部的钢铁、沙石、玻璃等池底物可经适当的捞取装置捞离垃圾分类水池2并进行分类处理。
根据上述一种以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺，本发明还公开了一种以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备，该以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备包括有垃圾下料平台1以及用于分离垃圾的垃圾分类水池2，垃圾下料平台1与垃圾分类水池2连接，垃圾分类水池2的旁侧设置有混浆池3，混浆池3与垃圾分类水池2之间开设有通道，垃圾分类水池2的旁侧还设置有上料平台4，上料平台4配设有用于成型固体燃料的成型装置5。在本发明工作过程中，垃圾下料平台1用于提前安置由垃圾运送车运输至的垃圾；垃圾分类水池2用于将不同密度的垃圾分离出来，其中，密度较大的垃圾沉入垃圾分类水池2的底部，而密度较小的垃圾漂浮于水面；混浆池3用于将从垃圾分类水池2流入的浆液与碳粉、煤粉以及相应的菌种混合，经发酵后制备水煤浆。漂浮于水面上的垃圾可以通过筛网将其从垃圾分类水池2中过滤出来，其中，可通过不同网孔孔径的筛网将不同粒度的垃圾过滤，当然，除了利用筛网过滤垃圾外，也可以采用其他的方式，筛网过滤方式并不构成对本发明的限制。过滤上来的垃圾被放置于上料平台4并通过成型装置5制备固体燃料。
作为优选的实施方式，所述成型装置5包括有高浓磨浆机51以及固液分离机52，所述上料平台4与高浓磨浆机51之间以及高浓磨浆机51与固液分离机52之间分别设置有物料输送装置。放置于上料平台4的垃圾经由物料输送装置而被运送至高浓磨浆机51中，高浓磨浆机51将进入其中的垃圾粉碎成细小的垃圾颗粒，由于进入高浓磨浆机51中的垃圾吸附有一定的水分，故经高浓磨浆机51粉碎后的垃圾还包含有一定量的浆液。然后，垃圾与浆液的混合物再经由物料输送装置而被运送至固液分离机52中，固液分离机52将垃圾颗粒与浆液相互分离。其中，物料输送装置可以为螺旋送料机53；此时，前端的螺旋送料机53（位于上料平台4与高浓磨浆机51之间）的进料口与上料平台4的出料口连接，前端的螺旋送料机53的出料口与高浓磨浆机51的进料口连接；后端的螺旋送料机53（位于高浓磨浆机51与固液分离机52之间）的进料口与高浓磨浆机51的出料口连接，后端的螺旋送料机53的出料口与固液分离机52的进料口连接。当然，除了螺旋送料机53外，物料输送装置还可以为其他的送料机构，上述的螺旋送料机53并不构成对本发明的限制。
作为优选的实施方式，所述固液分离机52开设有液体出料口和固体出料口，固液分离机52配设有与液体出料口连通的回水池6，回水池6与液体出料口之间开设有流入通道。经固液分离机52分离后的浆液经流入通道流入至回水池6中，其中，回水池6可以参照混浆池3制备水煤浆的方式来制备水煤浆，当然，回水池6也可以通过相应的通道将回水池6中的浆液转移至混浆池3中。
作为优选的实施方式，所述固液分离机52配设有固体成型机7，固液分离机52的固体出料口与固体成型机7连接。固体成型机7主要用于将进入其中的垃圾颗粒成型为具有一定形状的固体燃料。此外，所述固体成型机7包括有进料口、原料仓、成型模具、驱动机构和压料机构，驱动机构与压料机构连接，压料机构与成型模具之间设置有原料仓，进料口的一端与原料仓连接，进料口的另一端与所述固液分离机52的固体出料口连接，其中，固体燃料主要是通过成型模具来成型出特定形状。
作为优选的实施方式，所述固液分离机52配设有输入端与电机连接的齿轮减速器8，齿轮减速器8的输出端与固液分离机52的动力输入端连接。齿轮减速器8的作用在于：将电机的高转速转换成固液分离机52中螺杆的低转速。由于固液分离机52中的螺杆转速太快不能将垃圾颗粒中的浆液最大程度分离出来，故通过齿轮减速器8将固液分离机52的螺杆转速减慢，可以达到很好的分离效果。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产工艺，其特征在于，包括有以下步骤：
a、将安置于垃圾下料平台（1）的垃圾及生物质放入盛装有水的垃圾分类水池（2）中，刺破、撕扯垃圾分类水池（2）中的袋装垃圾以及其他积聚的垃圾团并使积聚的垃圾分离，搅拌垃圾分类水池（2）的盛装物并使钢铁、沙石以及玻璃等密度较大的垃圾沉淀；
b、将瓶罐类垃圾以及长度大于100毫米或者直径大于10毫米的漂浮垃圾通过捞取装置捞离垃圾分类水池（2）；
c、将漂浮于垃圾分类水池（2）上部的长度小于100毫米或者直径小于10毫米的漂浮垃圾通过网孔直径为50微米的筛网过滤，并将经由筛网过滤上来的垃圾倒置于上料平台（4）；
d、将经过滤后的垃圾分类水池（2）中的混合物经网孔直径为50微米的筛网引流至混浆池（3）中，待垃圾分类水池（2）中的混合物完全流入混浆池（3）后，再向混浆池（3）中添加粒度小于50微米的煤粉，加入煤粉后的混合物经搅拌均匀后制备成水煤浆，同时，将倒置于上料平台（4）的垃圾经上料平台（4）的出料口倒入物料输送装置，并按照下述步骤生产固体燃料；
e、物料输送装置将垃圾输送至高浓磨浆机（51）中并通过高浓磨浆机（51）将垃圾粉碎，经高浓磨浆机（51）粉碎后的垃圾颗粒及浆液混合物经由高浓磨浆机（51）的出料口进入物料输送装置中；
f、物料输送装置将垃圾颗粒及浆液混合物输送至固液分离机（52）中，固液分离机（52）将垃圾颗粒及浆液混合物分离成50微米以上的垃圾颗粒与浆液，其中，浆液经由固液分离机（52）的液体出料口流入回水池（6）中，垃圾颗粒经由固液分离机（52）的固体出料口被送入固体成型机（7）；
g、垃圾颗粒经由所述固体成型机（7）的成型模具而被制成固体燃料，固体燃料制备完毕。
2.以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备，其特征在于：包括有垃圾下料平台（1）以及用于分离垃圾的垃圾分类水池（2），垃圾下料平台（1）与垃圾分类水池（2）连接，垃圾分类水池（2）的旁侧设置有混浆池（3），混浆池（3）与垃圾分类水池（2）之间开设有通道，垃圾分类水池（2）的旁侧还设置有上料平台（4），上料平台（4）配设有用于成型固体燃料的成型装置（5）；
所述成型装置（5）包括有高浓磨浆机（51）以及固液分离机（52），所述上料平台（4）与高浓磨浆机（51）之间以及高浓磨浆机（51）与固液分离机（52）之间分别设置有物料输送装置；
所述物料输送装置为螺旋送料机（53）；位于所述上料平台（4）与所述高浓磨浆机（51）之间的螺旋送料机（53）的进料口与所述上料平台（4）的出料口连接，该螺旋送料机（53）出料口与高浓磨浆机（51）进料口连接；位于高浓磨浆机（51）与所述固液分离机（52）之间的螺旋送料机（53）的进料口与高浓磨浆机（51）的出料口连接，该螺旋送料机（53）的出料口与固液分离机（52）的进料口连接；
所述固液分离机（52）配设有输入端与电机连接的齿轮减速器（8），齿轮减速器（8）的输出端与固液分离机（52）的动力输入端连接。
3.根据权利要求2所述的以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备，其特征在于：所述固液分离机（52）开设有液体出料口和固体出料口，固液分离机（52）配设有与液体出料口连通的回水池（6），回水池（6）与液体出料口之间开设有流入通道。
4.根据权利要求2所述的以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备，其特征在于：所述固液分离机（52）配设有固体成型机（7），固液分离机（52）的固体出料口与固体成型机（7）连接。
5.根据权利要求4所述的以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备，其特征在于：所述固体成型机（7）包括有进料口、原料仓、成型模具、驱动机构和压料机构，驱动机构与压料机构连接，压料机构与成型模具之间设置有原料仓，进料口的一端与原料仓连接，进料口的另一端与所述固液分离机（52）的固体出料口连接。
6.根据权利要求2至5任意一项所述的以垃圾及生物质来生产浆、固体燃料的生产设备，其特征在于：所述垃圾分类水池（2）配设有筛网。
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