CN105149323A - 一种生活垃圾快速综合处理的工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生活垃圾快速综合处理的工艺及装置，包括如下步骤：将生活垃圾进行湿解反应，湿解反应后从湿解系统喷爆出的产物经缓冲系统处理，消除对缓冲系统外其他设备的冲击，同时在缓冲系统内对湿解产生的废气、废水分别与湿解后的混合垃圾进行分离。废气不产生外溢，集中送往除臭处理系统，经冷凝干燥和预热后送入焚烧系统焚烧；废水集中收集处理，无法进一步处理的废水喷入焚烧系统焚烧。湿解后的混合垃圾经缓冲处理直接送入焚烧地坑，进焚烧系统焚烧。焚烧产生的蒸汽用于供热、发电或给湿解反应提供热量，焚烧的炉渣用于填埋或制砖等资源型利用。

Description

一种生活垃圾快速综合处理的工艺及装置

技术领域

本发明涉及一种生活垃圾处理的工艺及装置，尤其涉及一种生活垃圾快速处理的工艺及装置，属于垃圾处理技术领域。

背景技术

城市生活垃圾排放所产生的环境污染及其妥善治理是我国亟待解决的问题之一。随着社会和生产的发展，所产生的垃圾也会越来越多，以烟台市为例，2005年，每日约产生生活垃圾1000吨，到2014年，每日产生的生活垃圾约1950吨。随着烟台城市人口的增多、市民生活水平的不断提高及城乡一体化，近十年来，烟台市的生活垃圾几乎翻了一倍。

而随着人们环保意识的不断加强，要求人们能更加科学地处理和处置垃圾。生活垃圾常见的处理方式有：填埋、堆肥和焚烧3种方式。填埋处理方法是一种最通用的垃圾处理方法，它的最大特点是处理费用低，方法简单，但容易造成地下水资源的二次污染。随着城市垃圾量的增加，靠近城市的适用的填埋场地愈来愈少，开辟远距离填埋场地又大大提高了垃圾排放费用，这样高昂的费用甚至无法承受。堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类，要求垃圾的有机含量较高，且堆肥处理不能减量化，仍需占用大量土地。焚烧法作为先进的垃圾处理技术充分体现了垃圾处理的无害化、减量化和资源化原则得到了日益广泛的应用。国外开发的气化熔融垃圾焚烧技术从根本上解决了垃圾焚烧二次污染的问题，有效地实现城市生活垃圾减量化、资源化和无害化处理。

由于我国国民垃圾分类的意识淡薄，造成我国城市垃圾组成复杂，高水分、低热值的特点使气化熔融焚烧技术在国内的应用碰到了许多困难。国内垃圾焚烧厂一般对入炉垃圾采取5-8天发酵脱水来提高垃圾热值，并利用行车操作工人倒料对垃圾进行混匀操作，在垃圾成分好，气象条件有利于垃圾快速脱水的前提下，基本能实现垃圾自持燃烧，但燃烧不稳定，燃烧温度波动较大；如果发酵脱水不利，或低热值的垃圾进入炉膛，会导致炉温急剧下降，燃烧情况恶化，如果不喷射助燃油，燃烧情况的恶化会持续一段时间，造成污染物排放长时间超标，焚烧烟气具有恶臭味道。

我司申请号为201010206751.0的发明专利公开了一种生活垃圾湿解综合处理工艺，其是将湿解过后的垃圾进行分选，分选出没有降解的可燃物、已降解的营养土以及铁质金属，可燃物进行焚烧，营养土堆肥处理，铁质金属回收利用，湿解过程产生的废气和废水在生活垃圾湿解综合处理工艺外通过常规的废气、废水途径处理。但在实际实施过程中发现，营养土堆肥处理因其有机含量低，内含小块固体，影响了有机肥的施用效果，作为有机肥料外销时，市场认可度比较低，另外堆肥处理需要占用大量土地且用时较长，营养土堆肥处理在国内的垃圾处理中基本处于搁置状态，而废水、废气因需要在生活垃圾湿解综合处理工艺外采用其他工艺进行处理，甚至需要输送到垃圾处理厂以外的地点进行处理，导致废水和废气处理费用高、时间长，并且存在在输送过程中泄露的隐患，对垃圾厂周围环境和运输废水废气线路周围有严重的环境污染威胁。

发明内容

本发明针对现有生活垃圾处理方法存在的不足，提供一种生活垃圾快速综合处理的工艺及装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种生活垃圾快速综合处理的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)湿解：将生活垃圾经送料装置送入湿解系统中，向湿解系统内通入水蒸气，保持体系压力0.1MPa～1MPa，温度100℃～200℃下进行湿解；

2)缓冲：步骤1)湿解反应后从湿解系统喷爆出的产物经缓冲系统处理，消除对缓冲系统外其他设备的冲击，同时在缓冲系统内对湿解产生的废气、废水分别与湿解后的混合垃圾进行分离；

3)废气处理：经步骤2)缓冲后的废气集中收集送往废气处理设施，经冷凝干燥和预热后做焚烧炉助燃空气进入焚烧炉焚烧；

4)废水处理：将步骤2)缓冲后产生的废水经浓缩或废水处理系统处理后的无法进一步处理的废水喷入焚烧炉内进行焚烧；

5)混合垃圾处理：将步骤2)中缓冲后产生的混合垃圾直接送入焚烧地坑，进入焚烧炉中进行焚烧；

6)焚烧处理：废气、废水、湿解后的混合垃圾焚烧的温度应保证在900℃以上，保持时间大于等于2秒；

7)炉渣处理：焚烧炉中产生的炉渣用于填埋或制砖。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤1)中湿解过程保持时间为10～120分钟。

进一步，步骤2)中缓冲系统对喷爆产物进行密闭控制，同时对废气、废水进行分离。

本发明的有益效果是：

1)垃圾经湿解缓冲处理后，混合垃圾的成分均匀，热值大大提高，可无需堆腐或筛分处理，全部直接入炉焚烧，燃烧温度可达到900℃以上，燃烧稳定，二噁英等垃圾焚烧污染物可有效控制。特别适合于我们城市生活垃圾不分类、含水率高、冬季低温发酵脱水困难，燃烧不稳定的情况。

2)湿解产生的废气、废水在湿解缓冲设备内集中控制，有效分离，最终产物通过焚烧处理。全工艺流程无污染物排放和泄漏，环境保护效果好，臭气和污水处理设施投资运行费用低。

3)适用于炉排炉、流化床炉、热解气化炉等垃圾焚烧设施，与现有焚烧厂房有机结合，占地面积小，流程简洁易实现，可提高发电量，降低运行成本，使垃圾焚烧更加高效和环保，对国内现有垃圾焚烧处理技术的突破和发展具有很大的作用。

本发明还要求保护一种生活垃圾快速综合处理的装置，其特征在于，包括送料装置、湿解系统、缓冲系统、冷凝干燥系统、预热系统、废水处理系统、焚烧系统，所述送料装置连接湿解系统，所述湿解系统与缓冲系统连接，所述缓冲系统包括缓冲箱，缓冲箱顶部设有出气口，底部设有出水口，中部设有出料挡板，所述出料挡板的一端设有沥水漏斗，所述缓冲系统上部的出气口通过管路连接冷凝干燥系统，所述冷凝干燥系统与预热系统连接，所述预热系统通过管路与焚烧炉连接，所述缓冲系统底部的出水口通过管路与废水处理系统连接，所述废水处理系统通过加压泵与焚烧炉连接，所述焚烧系统通过管路连接湿解系统。

进一步，所述的冷凝干燥系统包括冷凝塔和冷冻机。

本发明提供的垃圾综合处理装置的有益效果是：

1)利用冷凝干燥系统处理废气，废水废气都最终进入焚烧系统进行处理，易操作方便管理。

2)焚烧后产生的蒸汽能够用于发电或供热，大大提高了垃圾的利用率；

3)各个组成结构紧凑简洁，所有组成部分常见易得，成本低，易于实现。

附图说明

图1为生活垃圾快速综合处理工艺流程图；

图2为生活垃圾快速综合处理装置结构示意图；

图3为缓冲系统结构示意图；

图2、3中，1、送料装置；2、湿解系统；3、缓冲系统；3-1、缓冲箱；3-2、出气口；3-3、出水口；3-4、出料挡板；3-5、沥水漏斗；4、冷凝干燥系统；5、预热器；6、废水处理系统；7、焚烧系统；8、蒸汽轮机；9、鼓风机；10、加压泵

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种生活垃圾快速综合处理的工艺，包括如下步骤：

1)湿解：将生活垃圾经送料装置送入湿解系统2中，向湿解系统2内通入水蒸气，保持体系压力0.1MPa～1MPa(最佳压力0.5MPa)，温度100～200度(最佳温度140度)下进行湿解，湿解过程保持10～120分钟(最佳时间60分钟)；

2)缓冲：湿解反应后从湿解系统2中喷爆出的产物经缓冲系统3处理，消除对缓冲系统3外其他设备的冲击，同时在缓冲系统3内湿解产生的废气经出气口3-2进入冷凝干燥系统，废水经沥水漏斗3-5由缓冲箱3-1底部的出水口3-3进入废水处理系统，湿解后的混合垃圾经出料挡板3-4抽出送入焚烧地坑；

3)废气处理：经步骤2)缓冲后产生的废气通入冷凝干燥系统4中干燥和冷凝，冷凝干燥系统4包括冷凝塔和冷冻机，分离出水蒸气后的废气进入预热器5预热至180～250度后进入焚烧系统7焚烧；

4)废水处理：步骤2)缓冲后产生的废水进入废水处理系统6处理，废水处理后所得的浓水经加压泵10加压后回喷至焚烧炉7中进行焚烧；

5)湿解后混合垃圾处理：将步骤2)中缓冲后产生的除废气、废水外的湿解后混合垃圾直接送入焚烧系统7中进行焚烧，焚烧系统7炉膛温度控制在900℃以上，焚烧产生的蒸汽用于发电或供热，也可以用于给湿解系统提供热量；

6)炉渣处理：焚烧炉中产生的炉渣用于填埋或制砖。

本发明还提供一种上述工艺的实施装置，包括送料装置1、湿解系统2、缓冲系统3、冷凝干燥系统4、预热系统、废水处理系统6和焚烧系统，所述送料装置1连接湿解系统2，所述湿解系统2与缓冲系统3连接，所述缓冲系统3包括缓冲箱3-1，缓冲箱3-1顶部设有出气口3-2，底部设有出水口3-3，中部设有出料挡板3-4，所述出料挡板3-4的一端设有沥水漏斗3-5，所述缓冲系统3顶部的出气口3-2通过管路连接冷凝干燥系统4，所述冷凝干燥系统4包括冷凝塔和冷冻机，所述冷凝干燥系统4与预热系统连接，所述预热系统为预热器5，所述预热系统通过管路连接与焚烧系统7连接，所述缓冲系统3底部的出水口3-3通过管路与废水处理系统6连接，所述废水处理系统6通过加压泵10与焚烧系统7连接，所述焚烧系统7通过管路连接湿解系统2。

上述装置的工作过程如下：

1)送料装置1将生活垃圾送入湿解系统2进行湿解处理，通过对垃圾原料快速升温、升压、保压，垃圾在湿解系统2内完成一系列的变化，碳水化合物加速脱出，蛋白质发生变性，细胞中木质素成分被破坏，细菌、病毒被杀死，垃圾中盐分溶于水中，有机物分解成各种氨基酸、不饱和脂肪酸、糖类、醇、水等其他有机物和无机物，垃圾个体中的自由水变成颗粒间水并分离出来，垃圾的热值得到了极大的提高；

2)湿解完成后打开湿解系统2的出料阀，湿解系统内的压力开始下降，瞬间将湿解系统内的垃圾排放到缓冲系统3内，在排放过程中，物料皮层组织承受不住压力瞬间变化所形成的膨化冲击波，垃圾个体组织破碎，垃圾粒径均化，游离水分被分离，纸类破碎成纤维素类物质，厨余成分破碎成有机质，臭气经阀门泄压后经出气口3-2进入冷凝干燥系统4冷凝干燥，废水经缓冲系统底部的出水口3-3进入废水处理系统6，除废水废气以外其他混合垃圾进入焚烧炉7焚烧产生蒸汽，焚烧炉7由鼓风机9送风；

3)经冷凝干燥系统4冷凝后的气体经预热器5预热后进入焚烧炉7焚烧，冷凝后产生水分经管路进入废水处理系统6中进行污水处理，缓冲系统3中排出的废水也进入废水处理系统6中进行废水处理，废水处理系统6处理后的高浓度污水经加压泵10加压后回喷进入焚烧炉7中焚烧产生蒸汽；

4)焚烧系统产生的蒸汽进入蒸汽轮机8进行发电或供热。蒸汽也引人湿解系统，为湿解反应提供热量。

下面以具体数据说明本发明的处理生活垃圾的工艺和装置的有益效果：

1)土地占用少

以占地25亩，处理规模1000t/d的生活垃圾焚烧发电厂为例，增加本发明的工艺和装置，仅需增加占地2.5亩。

2)发电量提高

采用本工艺处理生活垃圾，能够提高单位垃圾发电量。参照烟台市生活垃圾焚烧厂数据，原生垃圾经过发酵脱水后每吨垃圾能发280度电，经过该工艺处理后每吨垃圾能发350～380度电，发电量提高了约25～40％。

3)投资回报高

增加本发明的工艺和装置后，效益能提高20％以上，仅需3年就可收回投资所需费用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种生活垃圾快速综合处理的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)湿解：将生活垃圾经送料装置送入湿解系统中，向湿解系统内通入水蒸气，保持体系压力0.1MPa～1MPa，温度100℃～200℃下进行湿解；

2)缓冲：步骤1)湿解反应后从湿解系统喷爆出的产物经缓冲系统处理，消除对缓冲系统外其他设备的冲击，同时在缓冲系统内对湿解产生的废气、废水分别与湿解后的混合垃圾进行分离；

3)废气处理：经步骤2)缓冲后的废气集中收集送往废气处理设施，经冷凝干燥和预热后做焚烧炉助燃空气进入焚烧炉焚烧；

4)废水处理：将步骤2)缓冲后产生的废水经浓缩或废水处理系统处理后的无法进一步处理的废水喷入焚烧炉内进行焚烧；

5)混合垃圾处理：将步骤2)中缓冲后产生的混合垃圾直接送入焚烧地坑，进入焚烧炉中进行焚烧；

6)焚烧处理：废气、废水、湿解后的混合垃圾焚烧的温度应保证在900℃以上，保持时间大于等于2秒；

7)炉渣处理：焚烧炉中产生的炉渣用于填埋或制砖。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾快速综合处理的工艺，其特征在于，步骤1)中湿解过程保持时间为10～120分钟。

3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾快速综合处理的工艺，其特征在于，步骤2)中缓冲系统对喷爆产物进行密闭控制，同时对废气、废水进行分离。

4.一种生活垃圾快速综合处理的装置，其特征在于，包括送料装置、湿解系统、缓冲系统、冷凝干燥系统、预热系统、废水处理系统、焚烧系统，所述送料装置连接湿解系统，所述湿解系统与缓冲系统连接，所述缓冲系统包括缓冲箱，缓冲箱顶部设有出气口，底部设有出水口，中部设有出料挡板，所述出料挡板的一端设有沥水漏斗，所述缓冲系统上部的出气口通过管路连接冷凝干燥系统，所述冷凝干燥系统与预热系统连接，所述预热系统通过管路与焚烧炉连接，所述缓冲系统底部的出水口通过管路与废水处理系统连接，所述废水处理系统通过加压泵与焚烧炉连接，所述焚烧系统通过管路连接湿解系统。

5.根据权利要求4所述的一种生活垃圾快速综合处理的装置，其特征在于，所述的冷凝干燥系统包括冷凝塔和冷冻机。