CN105694925A - 有机垃圾热解系统及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了有机垃圾热解系统和利用该有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法，其中，有机垃圾热解系统包括：筛选机、螺旋进料器、干燥提升塔，第一旋风分离器，以及热解反应器，其中，所述筛选机、所述螺旋进料器、所述干燥提升塔、所述第一旋风分离器和所述热解反应器依次相连通。该系统可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率，并且采用了蓄热式无热载体辐射管利用间壁换热加热，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时该有机垃圾热解系统可模块化组合，适用于不同垃圾处理量，易于工业化。
Description
技术领域
本发明涉及有机垃圾热解系统，以及利用该有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法。
背景技术
随着我国现代化进程的加速，城市生活垃圾已经成为制约绿色城市快速发展的一个重要因素。目前，世界各国城市垃圾处理方式主要包括卫生填埋、焚烧、堆肥、热解以及垃圾综合处理等。而我国相关的垃圾分类、垃圾综合利用技术滞后，目前垃圾的主要处理方式为卫生填埋为主，焚烧、堆肥等方式为辅。并且，随着科技进步和环保意识的增强，“焚烧法”和“填埋法”给环境带来的破坏作用及威胁人类的身体健康已越来越被人们认识到。一种新型的技术以替代“焚烧法”和“填埋法”，以减少温室气体排放和消除二噁英污染问题，正被迫切需要
垃圾热解处理技术是指将垃圾在的无氧或缺氧的状态下加热，使之分解。在热解过程中，其中间产物趋向于两极化变化：一种是从大分子裂解为小分子的裂解过程、另一种是小分子聚合为大分子的缩聚过程。随着热解温度的升高，垃圾热解主要经历干燥(室温～200℃)、干馏(～500℃)和气体生成(～1200℃)三个阶段。在低温干燥阶段，垃圾中所含的外水和毛细结构吸附的水分首先被加热蒸发，其次物质中的结构水受热分解。随着水分的蒸发和热解干馏温度的升高，垃圾热解进入干馏阶段。干馏阶段只要发生内部水和CO2的析出、脱氧、脱硫等反应。随着温度的继续升高，干馏阶段产生的小分子物质发生二次裂解，垃圾热解进入气体生成阶段，生成二次裂解产物。二次反应主要有裂解、脱氢、缩聚、氢化反应、桥键反应、水碳反应等。二次裂解反应主要产物包括：H2、CH4和CO等。
由于我国垃圾分类措施不完善，致使垃圾本身成分异常复杂，常含有厨余物、塑料、废旧电池、电路板等等。同时发现垃圾热解产生的焦油成分亦异常复杂，成分分析发现焦油中含有上百种中物质，包括各种有机酸、酚类、酮类、醛类、PAHs等，其中氯元素和重金属元素普遍偏高，含水量大约20％，热值约13～18MJ/Kg，同时因硫化物含量高而导致恶臭，综合利用难度大。诸多因素致使我国垃圾热解、垃圾综合利用技术很难取得重大突破。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种有机垃圾热解系统，该有机垃圾热解系统可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率，并且采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时该有机垃圾热解系统可模块化组合，适合不同垃圾处理量，易于工业化。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种有机垃圾热解系统。根据本发明的实施例，该系统包括：筛选机、螺旋进料器、干燥提升塔，第一旋风分离器，以及热解反应器，其中，所述筛选机、所述螺旋进料器、所述干燥提升塔、所述第一旋风分离器和所述热解反应器依次相连通，其中，所述热解反应器包括：热解垃圾入口和半焦出口；所述热解垃圾入口位于所述热解反应器的顶部，且与所述固体垃圾出口相连；所述半焦出口位于所述热解反应器的底部；蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管在所述热解反应器的内部沿着所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管，并且所述蓄热式辐射管上的烟气出口与所述干燥提升塔的烟气入口相连；油气导出管道，所述油气导出管道的管壁上设置有通孔；集气管，所述集气管包括集气总管以及与所述集气总管相连通的集气支管，其中，所述集气总管竖直地设置在所述热解反应器外部，所述集气支管延伸穿过所述热解反应器的侧壁伸入到所述热解反应器内且与所述油气导出管道相连通。
根据本发明实施例的有机垃圾热解系统可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率，并且采用了蓄热式无热载体辐射管利用间壁换热加热，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时该有机垃圾热解系统可模块化组合，适用于不同垃圾处理量，易于工业化。
另外，根据本发明上述实施例的有机垃圾热解系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述集气支管为多个，并且沿所述集气总管的长度方向彼此平行布置。
根据本发明的实施例，所述集气支管垂直于所述集气总管。
根据本发明的实施例，所述油气导出管道沿所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道。
根据本发明的实施例，所述油气导出管道与所述蓄热式辐射管平行布置，且所述蓄热式辐射管各自的左右两侧对称设置有两根油气导出管道。
根据本发明的实施例，所述油气导出管道与邻近的所述蓄热式辐射管的管壁之间距离为所述油气导出管道管径d的1/2-3倍。
根据本发明的实施例，所述油气导出管道的管壁上设置有多个通孔，优选地，所述通孔在所述油气导出管道的长度方向上均匀分布。
根据本发明的实施例，同一层所述油气导出管道连通至同一根所述集气支管。
根据本发明的实施例，该系统进一步包括：第二旋风分离器，所述第二旋风分离器具有热解油气混合物入口、净化油气出口和固体颗粒出口，所述热解油气混合物入口与所述集气总管相连。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：螺旋出料器，所述螺旋出料器具有半焦入口和半焦混合物出口，所述半焦入口与所述半焦出口相连。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：喷淋塔，所述喷淋塔具有净化油气入口、焦油出口和可燃气出口，所述净化油气入口与所述净化油气出口相连。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：燃气引风机，所述燃气引风机具有燃气入口和燃气出口，所述燃气入口与所述可燃气出口相连；燃气罐，所述燃气罐具有储罐燃气入口和储罐燃气出口，所述储罐燃气入口与所述燃气出口相连。
根据本发明的实施例，该系统进一步包括：混合干燥机，所述混合干燥机具有半焦入口、煤入口、石灰石入口和混合物料出口，所述半焦入口与所述半焦混合物出口相连；破碎机，所述破碎机具有混合物料入口和破碎物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；以及气化熔融炉，所述气化熔融炉具有气化熔融物料入口、气化介质入口、气化气出口和排渣口，所述气化熔融物料入口与所述破碎物料出口相连，所述气化介质入口与所述垃圾渗滤液出口相连。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述的有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将有机垃圾供给至所述筛选机中进行筛选处理，以便得到垃圾渗滤液和筛选后的有机垃圾；将所述筛选后的有机垃圾经所述螺旋进料器供给至所述干燥提升塔中，以便采用烟气对所述有机垃圾进行干燥提升处理，以便得到含有烟气和干燥垃圾的干燥混合物料；将所述含有烟气和干燥垃圾的干燥混合物料供给至所述第一旋风分离器中进行分离处理，以便分离得到烟气和固体垃圾；以及将所述固体垃圾供给至所述热解反应器中进行热解处理，以便得到热解油气和半焦，并将所述热解处理产生的烟气供给至所述干燥提升管中。
根据本发明实施例的处理有机垃圾的方法，利用热解反应器对垃圾进行热解，可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率，并且采用了蓄热式无热载体辐射管利用间壁换热加热，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时由于有机垃圾热解系统可模块化组合，该方法适用于不同垃圾处理量，易于工业化推广。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括：将所述热解油气供给至第二旋风分离器进行净化处理，以便得到净化油气和固体颗粒。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：将所述净化油气供给至喷淋塔进行喷淋处理，以便得到焦油和可燃气。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：将所述可燃气经燃气引风机供给至燃气罐进行储存。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括：利用螺旋出料器将所述半焦供给至混合干燥机，并与煤粉和石灰石进行混合干燥，以便得到干燥的混合物料；将所述干燥的混合物料供给至破碎机进行粉碎处理，以便得到物料粉末，破碎至200～500um；以及将所述物料粉末供给至气化熔融炉进行气化熔融处理，以便得到气化气和熔融灰渣，其中，所述气化熔融处理的气化介质为所述垃圾渗滤液和空气。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：将所述熔融灰渣进行急冷处理，得到玻璃体灰渣。
根据本发明的实施例，所述半焦和所述煤粉总质量与所述石灰石的质量比为(5-200)：1。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的有机垃圾热解系统的结构示意图；
图2显示了根据本发明一个实施例的有机垃圾热解系统的结构示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的有机垃圾热解系统的结构示意图；
图4显示了根据本发明一个实施例的有机垃圾热解系统的结构示意图；
图5显示了根据本发明一个实施例的有机垃圾热解系统的结构示意图；
图6显示了根据本发明一个实施例的有机垃圾热解系统的结构示意图；
图7显示了根据本发明一个实施例的利用有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法的流程示意图；
图8显示了根据本发明一个实施例的利用有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法的流程示意图；
图9显示了根据本发明一个实施例的利用有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种有机垃圾热解系统。参考图1，根据本发明的实施例，对该系统进行解释说明，该系统包括筛选机100、螺旋进料器200、干燥提升塔300，第一旋风分离器400，以及热解反应器500，其中，筛选机100具有垃圾入口、垃圾渗滤液出口、有机垃圾出口和无机垃圾出口；螺旋进料器200具有进料口和出料口，其中，进料口与筛选机100的有机垃圾出口相连；干燥提升塔300具有烟气入口、有机垃圾入口和干燥混合物料出口，其中，有机垃圾入口与螺旋进料器200的出料口相连；第一旋风分离器400具有干燥混合物料入口、烟气出口和固体垃圾出口，其中，干燥混合物料入口与干燥提升塔300的干燥混合物料出口相连；热解反应器500具有热解垃圾入口512和半焦出口511，其中，热解垃圾入口512与第一旋风分离器400的固体垃圾出口相连。
进一步地，为了便于理解热解反应器的结构，根据本发明的实施例，对热解反应器的结构进行解释说明，该热解反应器500可以包括：
热解垃圾入口512和半焦出口511，其中，热解垃圾入口512位于热解反应器的顶部，且与固体垃圾出口相连，半焦出口511位于热解反应器的底部。在本发明的一些实施例中，可以这样理解，该热解反应器500具有壳体510，该壳体510内限定热解反应空间，热解垃圾入口512和半焦出口511设置在壳体510上，其中，热解垃圾入口512位于壳体510的顶部，且与固体垃圾出口相连，半焦出口511位于壳体510的底部。由此，热解垃圾入口位于热解反应器的顶部，便于垃圾从热解反应空间的一端进入，另一端排出，充分进行热解，而半焦出口位于壳体的底部，便于半焦排出。根据本发明的一些实施例，壳体510上还设置有燃料气入口513和空气入口514。
蓄热式辐射管520，在本文中也简称为“辐射管”，该蓄热式辐射管520在热解反应器的内部沿着所述热解反应器的高度方向多层布置，也可以理解为蓄热式辐射管520在壳体510或热解反应空间的内部，并沿着壳体510或热解反应空间的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管510，并且该蓄热式辐射管510上的烟气出口515与干燥提升塔300的烟气入口相连。由此，采用辐射管具有蓄热体，将进燃烧室的燃料和空气预热，降低了排烟温度，热效率高，并且，采用间壁换热工艺，对垃圾的组分变动不敏感，使该热解反应器适于多种垃圾的热解。
油气导出管道530，油气导出管道530的管壁上设置有通孔。由此，便于油气导出。
集气管540，集气管540包括集气总管541以及与集气总管541相连通的集气支管542，其中，集气总管541竖直地设置在热解反应器500外部，也可以理解为竖直地设置在壳体510外部，集气支管542延伸穿过热解反应器500的侧壁，即壳体510的侧壁，伸入到热解反应器500的热解反应空间内，也可以理解为壳体510内，且与油气导出管道530相连通。由此，利用集气管将热解油气快速导出，可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率。
根据本发明的具体实施例，每层辐射管包括多个平行并且均匀分布的辐射管且每个辐射管与相邻上下两层辐射管中的每一个辐射管平行并且沿反应器本体高度方向错开分布。由此，可以显著提高物料的热解效率，进而提高热解油产率。
根据本发明的具体实施例，油气导出管道530沿热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道，油气导出管道的表面上设置有通孔；油气导出管道530与集气管540连通，集气管540与油气出口相连通。由此，通过在辐射管下端布置油气导出管道530减少焦油在炉膛内的停留时间，避免焦油的二次裂解，提高焦油产率。根据本发明的具体实施例，油气导出管道530与辐射管520平行布置，且辐射管520的左右两侧对称设置有两根油气导出管道530。由此，通过在辐射管的两侧布置油气导出管道530减少了焦油在炉膛内的停留时间，避免焦油的二次裂解，提高焦油产率。
根据本发明的实施例，油气导出管530左右对称设置在每个蓄热式辐射管520的下方。由此，便于油气导出，减少了焦油在炉膛内的停留时间，避免焦油的二次裂解，提高焦油产率。
根据本发明的实施例，油气导出管530与热解油气出口516的连接方式不受特别的限制，根据本发明的具体实施例，同一层的油气导出管530连接至同一个热解油气出口516。根据本发明的一些具体实施例，相邻两层或更多层的油气导出管530连接至同一个热解油气出口516。由此，可以将油气汇集，简化工艺并提高焦油产率，同时可以便于油气导出。
根据本发明的具体实施例，油气导出管道530与邻近的辐射管520的管壁之间距离为油气导出管道530管径d的1/2-3倍。由此，可以将立刻导出产生的焦油，避免焦油裂解，提高焦油产率。
根据本发明的实施例，集气管540包括：集气支管542和集气总管541，其中，集气总管541通过多个集气支管542与多层油气导出管道530相连。由此，热解产生的热解油气经集气管和集气总管导出，可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率。
根据本发明的实施例，所述蓄热式辐射管是由蓄热式蜂窝体和辐射管构成的。由此，利用蓄热式蜂窝体将进燃烧室的燃料和空气预热，降低了排烟温度，热效率高。
参考图2，根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：螺旋出料器600，该螺旋出料器600具有半焦入口和半焦混合物出口，其中，半焦入口与热解反应器500的半焦出口相连。由此，根据后续的处理量的需求，调节螺旋出料器的转速，控制半焦等的出料速度。
参考图3，根据本发明的实施例，该系统进一步包括：第二旋风分离器700，该第二旋风分离器700具有热解油气混合物入口、净化油气出口和固体颗粒出口，热解油气混合物入口与集气总管541相连。由此，利用第二旋风分离器对热解油气进行净化处理，去除热解油气中混入的半焦等固定颗粒和灰尘，防止固定颗粒和灰尘堵塞系统，提高系统的安全性和稳定性，并且后续分离得到的热解油和燃气的纯度高，质量好。并且，净化处理分离得到的半焦进入螺旋进料器，由螺旋进料器输送进行后续处理，有效地减少半焦在生产流程中的损失，提高了半焦的利用率。
参考图4，根据本发明的实施例，该系统进一步包括：喷淋塔800，该喷淋塔800具有净化油气入口、焦油出口和可燃气出口，其中，净化油气入口与净化油气出口相连。由此，利用喷淋处理，降低热解油气的温度，使热解油气中的焦油等液化，进而，通过气液分离，得到焦油和可燃气。
参考图5，根据本发明的实施例，该系统进一步包括：燃气引风机1300，该燃气引风机1300具有燃气入口和燃气出口，其中，燃气入口与可燃气出口相连；燃气罐1400，该燃气罐1400具有储罐燃气入口和储罐燃气出口，其中，储罐燃气入口与所述燃气出口相连。由此，利用燃气引风机将可燃气输送至燃气罐进行储存。
参考图6，根据本发明的实施例，该系统进一步包括：混合干燥机900、破碎机1100和气化熔融炉1200，该混合干燥机900具有半焦入口、煤入口、石灰石入口和混合物料出口，其中，半焦入口与螺旋出料器600的半焦混合物出口相连，螺旋出料器600将半焦输送至混合干燥机，在混合干燥机900内与煤粉和石灰石混合，得到混合物料，在混合过程中，煤粉和半焦换热，煤自身的水分析出干燥。而石灰石则可以在气化时固硫，降低气化气中的硫含量，在原料中加入石灰石比高温气体脱硫的成本低，同时在气化时加入石灰石可以降低灰熔点，降低气化温度，提高气化系统的能量效率。破碎机1100具有混合物料入口和破碎物料出口，其中，混合物料入口与混合物料出口相连，用于对混合物料进行破碎处理，得到物料粉末，混合物料的粒径减小，便于后续的气化熔融处理，降低气化熔融处理的温度和时间；气化熔融炉1200具有气化熔融物料入口、气化介质入口、气化气出口和排渣口，其中，气化熔融物料入口与破碎物料出口相连，气化介质入口与垃圾渗滤液出口相连，利用垃圾渗滤浓缩液和部分空气作为气化介质，以上述混合物料为原料，进行气化熔融反应，生产气化气和熔融灰渣。由此，实现废物的充分利用。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述的有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法。参考图7，根据本发明的实施例，对处理有机垃圾的方法进行解释说明，该方法包括：
S100筛选处理
根据本发明的实施例，将有机垃圾供给至所述筛选机中进行筛选处理，得到垃圾渗滤液和筛选后的有机垃圾。由此，通过筛选处理降低有机垃圾的含水量，便于后续进行热解处理，并且，筛选得到的垃圾渗滤液可以作为气化熔融处理的气化介质，实现垃圾的充分利用。
S200干燥提升处理
根据本发明的实施例，将筛选后的有机垃圾经螺旋进料器供给至干燥提升塔中，采用热解处理得到的烟气对所述有机垃圾进行干燥提升处理，得到含有烟气和干燥垃圾的干燥混合物料。由此，利用热解处理得到的烟气对所述有机垃圾进行干燥提升处理，进一步降低有机垃圾的含水量，促进热解处理的进行。
S300分离处理
根据本发明的实施例，将含有烟气和干燥垃圾的干燥混合物料供给至所述第一旋风分离器中进行分离处理，分离得到烟气和固体垃圾。由此，去除干燥混合物料中的烟气，避免烟气影响热解反应。
S400热解处理
根据本发明的实施例，将所述固体垃圾供给至所述热解反应器中进行热解处理，以便得到热解油气和半焦，并将所述热解处理产生的烟气供给至所述干燥提升管中。利用本发明实施例的热解反应器可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率，并且采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时热解反应器兼顾了设备少，易操作，故障率低等优点。
根据本发明实施例的处理有机垃圾的方法，利用热解反应器对垃圾进行热解，可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率，并且采用了蓄热式无热载体辐射管利用间壁换热加热，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时由于有机垃圾热解系统可模块化组合，该方法适用于不同垃圾处理量，易于工业化推广。
参考图8，根据本发明的实施例，该方法进一步包括：
S500净化处理
根据本发明的实施例，将所述热解油气供给至第二旋风分离器进行净化处理，以便得到净化油气和固体颗粒。由此，利用第二旋风分离器对热解油气进行净化处理，去除热解油气中混入的半焦等固定颗粒和灰尘，防止固定颗粒和灰尘堵塞系统，提高系统的安全性和稳定性，并且后续分离得到的热解油和燃气的纯度高，质量好。并且，净化处理分离得到的半焦进入螺旋进料器，由螺旋进料器输送进行后续处理，有效地减少半焦在生产流程中的损失，提高了半焦的利用率。
参考图8，根据本发明的实施例，该方法进一步包括：
S600喷淋处理
根据本发明的实施例，将所述净化油气供给至喷淋塔进行喷淋处理，以便得到焦油和可燃气。由此，利用喷淋处理，降低热解油气的温度，使热解油气中的焦油等液化，进而，通过气液分离，得到焦油和可燃气。
参考图8，根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：
S700可燃气储存
将所述可燃气经燃气引风机供给至燃气罐进行储存。由此，利用燃气引风机将可燃气输送至燃气罐进行储存。根据本发明的一些实施例，可燃气可以输送至热解反应器为热解处理提供能源，降低热解对外部能源的依赖，实现能源的充分综合利用。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括：
S800混合干燥破碎
利用螺旋出料器将所述半焦供给至混合干燥机，并与煤粉和石灰石进行混合干燥，得到干燥的混合物料；将所述干燥的混合物料供给至破碎机进行粉碎处理，得到物料粉末，破碎至200～500μm。由此，在混合干燥机900内与煤粉和石灰石混合，得到混合物料，在混合过程中，煤粉和半焦换热，煤自身的水分析出干燥，混合物料降温至80～200度。而石灰石则可以在气化时固硫，降低气化气中的硫含量，在原料中加入石灰石比高温气体脱硫的成本低，同时在气化时加入石灰石可以降低灰熔点，降低气化温度，提高气化系统的能量效率，然后，对混合物料进行破碎处理，得到的物料粉末的粒径为200～500μm，物料的粒径减小，便于后续的气化熔融处理，降低气化熔融处理的温度和时间。
根据本发明的实施例，半焦和煤粉总质量与石灰石的质量比为(5-200)：1。半焦和煤粉总质量与石灰石的质量比可以根据半焦和煤粉的硫含量以及灰熔点进行调整。根据本发明的实施例，气化气中硫含量低，气化气的品质更佳，同时，灰渣熔点低，对气化炉的使用寿命和能量效率都是有益的。
根据本发明的实施例，煤粉的粒径为8-12mm。根据本发明的优选实施例，煤粉的粒径为10mm。由此，便于均匀混合。
根据本发明的实施例，石灰石的粒径为8-12mm。根据本发明的优选实施例，石灰石的粒径为10mm。由此，便于均匀混合。
S900气化熔融处理
将所述物料粉末供给至气化熔融炉进行气化熔融处理，得到气化气和熔融灰渣，其中，所述气化熔融处理的气化介质为所述垃圾渗滤液和空气。由此，利用垃圾渗滤浓缩液和部分空气作为气化介质，以上述混合物料为原料，进行气化熔融反应，生产气化气和熔融灰渣。由此，实现废物的充分利用，有效避免生产废弃物的产生。根据本发明的实施例，气化产生的液态灰渣由气化熔融炉底部排出，经淬冷成玻璃体后制取肥料、水泥、建筑材料等产品。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括：
S1000急冷处理
将所述熔融灰渣进行急冷处理，得到玻璃体灰渣。由此，通过急冷处理熔融灰渣，灰渣中重金属离子含量少，二噁英含量低，并且玻璃体灰渣可用于制备肥料、水泥、建筑材料等产品。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
利用本发明实施例的有机垃圾热解系统，以城市垃圾、四川芙蓉煤和石灰石为原料，进行垃圾处理，其中，有机垃圾热解系统的结构如图6所示，垃圾处理流程如图9所述，其中，城市生活垃圾和四川芙蓉煤成分分析如下表所示，垃圾含水量为43％，具体垃圾处理方法如下：
1、城市垃圾进场，进行垃圾预处理，将垃圾中含有的大粒径渣土、玻璃和金属等不易热解或者不能热解的物质先行剔除。
2、将剔除不易热解物后的垃圾直接送至垃圾堆积场压缩脱水后送至干燥提升塔进行干燥处理，得到干燥后的垃圾；
3、将干燥后的垃圾输送至热解反应器进行热解处理，得到半焦和热解油气，控制进入辐射管的燃气和空气配比及量，控制热解炉的温度，保证热解室内温度为680℃左右，并控制热解反应器底部螺旋出料器的转速，使得垃圾平均停留时间为约1.5h，然后经底部出料螺旋排出热解反应器。
4、将半焦、四川芙蓉煤煤和石灰石以比例36.76:52.33:10.91的比例混合制粉，制得的混合料平均粒径约为300μm。
5、将混合料送入气化熔融炉气化，气化剂采用垃圾渗滤液和部分空气，气化熔融炉温度1300℃，在气化熔融炉内，垃圾炭、煤与气化剂发生气化反应，生产气化气和液态玻璃体灰渣，液态灰渣经回收贵金属后建筑用砂。
6、热解炉热解产生的热解油气经油气分离后，得高品质热解焦油，其中，约75％的热解气进热解反应器燃烧为热解处理提供燃料，约25％的热解气和气化气经混合和初步净化后进燃气轮机燃烧发电。
灰渣分析：急冷熔渣中的二噁英含量为1.3ng-TEQ/kg，Pb浸出毒性值为0.2013mg/L，Cr浸出毒性值为0.387mg/L，Cd浸出毒性值为0.147mg/L，其余未检出，符合关于危险废物浸出毒性鉴别标准。
实施例2
利用本发明实施例的有机垃圾热解系统，以城市垃圾、安徽淮南无烟煤和石灰石为原料，进行垃圾处理，其中，有机垃圾热解系统的结构如图6所示，垃圾处理流程如图9所述，其中，城市生活垃圾和四川芙蓉煤成分分析如下表所示，垃圾含水量为51％，具体垃圾处理方法如下：
1、城市垃圾进场，进行垃圾预处理，将垃圾中含有的大粒径渣土、玻璃和金属等不易热解或者不能热解的物质先行剔除。
2、将剔除不易热解物后的垃圾直接送至垃圾堆积场压缩脱水后送至干燥提升塔进行干燥处理，得到干燥后的垃圾；
3、将干燥后的垃圾输送至热解反应器进行热解处理，得到半焦和热解油气，控制进入辐射管的燃气和空气配比及量，控制热解炉的温度，保证热解室内温度为700℃左右，并控制热解反应器底部螺旋出料器的转速，使得垃圾平均停留时间为约1.0h，然后经底部出料螺旋排出热解反应器。
4、将热解炭、安徽淮南无烟煤、石灰石以比例47.3:42.1:10.6的比例混合制粉，制得的混合料平均粒径约为400um。
5、将混合料送入气化熔融炉气化，气化剂采用垃圾渗滤液和部分空气，气化熔融炉温度1420℃，在气化熔融炉内，垃圾炭和煤发生气化反应，生产气化气和液体灰渣，液态灰渣经回收贵金属后建筑用砂。
6、热解炉热解产生的热解油气经油气分离后，得高品质热解焦油，其中，约80％的热解气进热解反应器燃烧为热解处理提供燃料，约20％的热解气和气化气经混合和初步净化后进燃气轮机燃烧发电。
灰渣分析：急冷熔渣中的二噁英含量为1.1ng-TEQ/kg，Pb浸出毒性值为0.2375mg/L，Cr浸出毒性值为0.409mg/L，Cd浸出毒性值为0.185mg/L，Hg浸出毒性值为0.024mg/L，其余未检出，符合关于危险废物浸出毒性鉴别标准。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种有机垃圾热解系统，其特征在于，包括：
筛选机、螺旋进料器、干燥提升塔，第一旋风分离器，以及热解反应器，其中，所述筛选机、所述螺旋进料器、所述干燥提升塔、所述第一旋风分离器和所述热解反应器依次相连通，
其中，所述热解反应器包括：
热解垃圾入口和半焦出口；
所述热解垃圾入口位于所述热解反应器的顶部，且与所述固体垃圾出口相连；
所述半焦出口位于所述热解反应器的底部；
蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管在所述热解反应器的内部沿着所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管，并且所述蓄热式辐射管上的烟气出口与所述干燥提升塔的烟气入口相连；
油气导出管道，所述油气导出管道的管壁上设置有通孔；
集气管，所述集气管包括集气总管以及与所述集气总管相连通的集气支管，
其中，所述集气总管竖直地设置在所述热解反应器外部，
所述集气支管延伸穿过所述热解反应器的侧壁伸入到所述热解反应器内且与所述油气导出管道相连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集气支管为多个，并且沿所述集气总管的长度方向彼此平行布置，
任选的，所述集气支管垂直于所述集气总管。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述油气导出管道沿所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道，
任选的，所述油气导出管道与所述蓄热式辐射管平行布置，且所述蓄热式辐射管各自的左右两侧对称设置有两根油气导出管道。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述油气导出管道与邻近的所述蓄热式辐射管的管壁之间的距离为所述油气导出管道管径d的1/2-3倍，
任选的，所述油气导出管道的管壁上设置有多个通孔，优选地，所述通孔在所述油气导出管道的长度方向上均匀分布，
任选的，同一层所述油气导出管道连通至同一根所述集气支管。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第二旋风分离器，所述第二旋风分离器具有热解油气混合物入口、净化油气出口和固体颗粒出口，所述热解油气混合物入口与所述集气总管相连，
任选的，所述系统进一步包括：
螺旋出料器，所述螺旋出料器具有半焦入口和半焦混合物出口，所述半焦入口与所述半焦出口相连，
任选的，所述系统进一步包括：
喷淋塔，所述喷淋塔具有净化油气入口、焦油出口和可燃气出口，所述净化油气入口与所述净化油气出口相连，
任选的，所述系统进一步包括：
燃气引风机，所述燃气引风机具有燃气入口和燃气出口，所述燃气入口与所述可燃气出口相连；以及
燃气罐，所述燃气罐具有储罐燃气入口和储罐燃气出口，所述储罐燃气入口与所述燃气出口相连。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括：
混合干燥机，所述混合干燥机具有半焦入口、煤入口、石灰石入口和混合物料出口，所述半焦入口与所述半焦混合物出口相连；
破碎机，所述破碎机具有混合物料入口和破碎物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；以及
气化熔融炉，所述气化熔融炉具有气化熔融物料入口、气化介质入口、气化气出口和排渣口，所述气化熔融物料入口与所述破碎物料出口相连，所述气化介质入口与所述垃圾渗滤液出口相连。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述的有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法，其特征在于，包括：
将有机垃圾供给至所述筛选机中进行筛选处理，以便得到垃圾渗滤液和筛选后的有机垃圾；
将所述筛选后的有机垃圾经所述螺旋进料器供给至所述干燥提升塔中，采用烟气对所述有机垃圾进行干燥提升处理，以便得到含有烟气和干燥垃圾的干燥混合物料；
将所述含有烟气和干燥垃圾的干燥混合物料供给至所述第一旋风分离器中进行分离处理，以便分离得到烟气和固体垃圾；以及
将所述固体垃圾供给至所述热解反应器中进行热解处理，以便得到热解油气和半焦，并将所述热解处理产生的烟气供给至所述干燥提升管中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述热解油气供给至第二旋风分离器进行净化处理，以便得到净化油气和固体颗粒，
任选地，所述方法进一步包括：
将所述净化油气供给至喷淋塔进行喷淋处理，以便得到焦油和可燃气，
任选地，所述方法进一步包括：
将所述可燃气经燃气引风机供给至燃气罐进行储存。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，进一步包括：
利用螺旋出料器将所述半焦供给至混合干燥机，并与煤粉和石灰石进行混合干燥，以便得到干燥的混合物料；
将所述干燥的混合物料供给至破碎机进行粉碎处理，以便得到物料粉末，破碎至200～500μm；以及
将所述物料粉末供给至气化熔融炉进行气化熔融处理，以便得到气化气和熔融灰渣，其中，所述气化熔融处理的气化介质为所述垃圾渗滤液和空气，
任选地，所述方法进一步包括：
将所述熔融灰渣进行急冷处理，得到玻璃体灰渣。
10.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述半焦和所述煤粉总质量与所述石灰石的质量比为(5-200)：1。
Priority Applications (1)
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