CN107282589A

CN107282589A - 生活垃圾低温处理方法

Info

Publication number: CN107282589A
Application number: CN201610224887.1A
Authority: CN
Inventors: 沈苏伟; 王冬
Original assignee: Individual
Current assignee: Hunan Zhongyuan Real Environmental Technology LLC
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-10-24
Anticipated expiration: 2036-04-12
Also published as: WO2017177883A1; CN107282589B

Abstract

本发明涉及一种生活垃圾低温热解处理的方法，其中利用低温热解，采用蓄热材料储存在垃圾热解过程中产生的热量，并且将之用于继续处理新的垃圾，因此不需要持续添加外界能量而实现连续垃圾热解的目的。此外，利用电捕焦油器技术与电晕等离子体空气净化技术相结合处理热解产生的二次污染物，实现生活垃圾热解无烟、无异味直排。

Description

生活垃圾低温处理方法

技术领域

本发明涉及生活垃圾低温热解处理技术领域，更具体地，涉及一种蓄热式无烟直排生活垃圾低温热解的方法。

背景技术

垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，最后加以合理的利用。

目前世界上常用的垃圾处理方法主要有填埋、高温堆肥和焚烧等，这三种主要垃圾处理方式的比例，因地理环境；垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别。

垃圾填埋会导致严重的地质性水土污染。因为人类的生活垃圾包括很多有毒有害物质和病菌、病毒以及各种重金属元素，极易危害人类和生物的正常生存繁衍。而高温堆肥采用普通加温或投加石灰等杀菌方法难于完全杀灭生活垃圾中内含的大量病菌、病毒、寄生虫卵等病原体，这些废物作为肥料施于农田，有些病菌能在土壤中生存数月之久，造成土壤和水源污染，威胁人类和牲畜的健康。

垃圾焚烧一直未能被广大民众接受，其弊病突出表现在其潜伏性污染更重、耗资昂贵、操作复杂和浪费资源等方面。焚烧炉尾气中排放的上百种主要污染物，组成极其复杂。尤其是二噁英，属于公认的一级致癌物，即使微量也能在体内长期蓄积。生活垃圾焚烧烟气中的二噁英是近几年来世界各国所普遍关心的问题。

二噁英是一类剧毒物质，其毒性相当于人们熟知的剧毒物质氰化物的130倍、砒霜的900倍。大量的动物实验表明，很低浓度的二嚼英就对动物表现出致死效应。并且二噁英的生物半衰期较长，即使一次染毒也可在体内长期存在，如果长期接触二噁英还可造成体内蓄积，可能造成严重损害。因此，抑制二噁英的产生也是传统热解方法中一个难以解决的问题。

垃圾热解技术被各国环保专家普遍看好，认为这是垃圾处理无害化、减量化和资源化的一条新路。热解技术应用于工业生产已有很长的历史，木材和煤的干馏、重油裂解生产各种燃料油等都源于热解原理。国外已经将热解原理应用到固体废物处理，国外典型的热解工艺有移动床、炉排床、回转窑、双塔循环式流动床、外热式固定床等；国内垃圾的热解设备都是在过去燃煤锅炉的基础上进行改制的，主要包括固定床、流化床、回转窑、烧蚀床、熔融浴等几大类。

迄今为止国内外已成功工业化应用的热解或气化技术还十分有限，尤其是在垃圾处理上更是不尽人意。大部分热解气化研究局限在试验阶段，很多技术面临着技术环节和经济效益的等难题的阻碍。

生活垃圾成分非常复杂，在热解过程中必定会产生一些二次污染物，主要包括一些废气SOx、NOx、CO、HCl，焦油，以及一些痕量或超痕量的污染物如重金属(Pb、Cd、Hg等)、二噁英(PCDD/Fs)以及多环芳烃(PAHs)等。该类污染物如不经高效净化后排出，会对大气造成严重污染，对空气质量构成严重威胁。

针对上述复合气态污染物的治理，传统处理方法有吸附法、燃烧法或生物法等。催化燃烧法净化效率高，但缺点是催化剂易受垃圾热解烟气中焦油及炭黑类固态物质影响而失效，设备体积较大，一次性投资及设备运行能耗较大，且存在安全隐患。吸附法、吸收法净化效果理想，但吸附/吸收后的污染物仍需处置，再生能耗较大。冷凝法应用范围受限，仅对中、高浓度易挥发性有机气体处理效果较好。生物法投资和运行费用较低，但运行操作复杂、占地面积较大，存在二次污染的可能性。

相比传统技术，低温等离子体技术是实现复合污染物同时去除的有效途径之一。通过高压放电获得低温等离子体，含有大量的高能电子及高能电子激励产生活性粒子，可将有害气体污染物氧化成CO₂、H₂O等其它无害物或低毒物，同时，气体中固态及液态微粒通过脉冲放电产生的高能电子实现荷电，在电场力作用下收集到集尘板表面。

因此，存在低消耗地持续处理生活垃圾、抑制二噁英的产生并且安全、合理地处理的热解产生的二次污染物的方法的需要。

发明内容

本发明利用低温热解，采用蓄热材料储存在垃圾热解过程中产生的热量，并且将之用于继续处理新的垃圾，因此不需要持续添加外界能量而实现连续垃圾热解的目的。并且，采用低温下热解，将热解温度控制在150～280℃范围内，在保证热解效率的前提下，将热解过程处于一个缺少空气的还原氛围下，使反应后产生气体的量相对少，这抑制了二噁英生成的条件，实现了抑制二噁英生成的目的。此外，利用电捕焦油器技术与电晕等离子体空气净化技术相结合处理热解产生的二次污染物，收集处理高、中分子有机液体(焦油、芳香烃、有机酸等)和气体(CH₄、H₂、CO、CO₂、NOx、SO₂、HCl)，达到生活垃圾热解无烟、无异味直排。焦油类物质是热解法处理生活垃圾不可避免的副产物，是一种重要的化工原料，有效捕集后进行提取，是一种再生的资源。

本发明通过以下技术方案实现了上述的目的。

在一个实施方式中，本发明提供了生活垃圾处理的方法，其特征在于包括下列步骤：1)将生活垃圾加入热解容器；2)使所述生活垃圾在所述热解容器内脱水；3)使脱水的所述生活垃圾低温热解以产生半焦和溶胶状的气态污染物；4)使溶胶状的气态污染物从所述热解容器的上部排放至废气处理容器进行废气处理；5)使在步骤3)产生的半焦碳化；6)使废渣从所述热解容器下方排出；其中，在步骤5)中放出的热被所述热解容器的壁和底部吸收储存；其中所述步骤2)和3)中所需的能量由第一热源或第二热源提供；7)重复上述步骤1)-6)，并且其中所需的能量由所述第二热源提供。

在一个实施方式中，所述热解容器的壁和底部包括蓄热材料，所述蓄热材料为堇青石或致密高铝或刚玉莫来石或其组合。

在另一个实施方式中，所述第二热源为所述蓄热材料中储存的热能。在进一步的实施方式中，所述热能来自所述碳化步骤中的放热。在又一个实施方式中，所述热解容器的壁和底部上存在保温层。

在另一个实施方式中，所述第一热源为木材在所述热解容器中燃烧放出的热能或者太阳能。

在另一个实施方式中，所述脱水在80-100℃的温度之下进行。

在另一个实施方式中，所述热解在150-280℃的温度之下进行。

在另一个实施方式中，所述碳化在450-500℃的温度之下进行。

在另一个实施方式中，上述温度的调节是自动进行的。

在另一个实施方式中，上述温度的调节是手动进行的。

在另一个实施方式中，所述废气处理利用电捕焦油器技术与电晕等离子体空气净化技术进行。

在另一个实施方式中，所述废气处理容器包括蜂窝沉淀极和电晕极。

在进一步的实施方式中，所述蜂窝沉淀极的数量为19-37个，所述蜂窝沉淀极为正六边形，所述正六边形的内切圆直径为200-250mm，优选地，所述蜂窝沉淀极的数量为19个，所述正六边形的内切圆直径为210mm。

在进一步的实施方式中，所述电晕极直径为2.0-2.5cm，优选地，所述电晕极直径为2.3cm。

本发明利用低温热解，采用蓄热材料储存在垃圾热解过程中产生的热量并且利用利用电捕焦油器技术与电晕等离子体空气净化技术相结合进行后继处理，实现低消耗持续垃圾处理的目的，抑制了二噁英的生成，并且实现生活垃圾处理的无烟、无异味直排。

而且，本发明方法可实现垃圾源头就地处理，无需收集转运和集中处理，可节约大量资源。适合垃圾产生源分散、交通不便不利于收运的特点。

此外，本发明方法对垃圾成分的选择性较小，适合生活垃圾含水率高、垃圾不分拣等特点。

另外，本发明方法处理垃圾时操作简便，运行成本较低。操作人员通过短期培训均能操作，且处理垃圾时不用添加任何辅助燃料。

在下面的附图说明和具体实施方式中，以热解炉作为热解容器为例，提供了下述陈述，但本发明的方法绝不限于以该热解炉实施。

附图说明

图1是本发明的方法的流程图。

图2是本发明的热解容器的图示说明。

图3是本发明的生活垃圾低温热解系统的一个实施方式的主视图。

图4是图3本发明的废气综合处理装置的一个实施方式的主视图、右视图和俯视图。

图5是本发明的热解炉的一个实施方式的沿图3中1-1的剖面图。

图6是本发明的热解炉的一个实施方式的沿图3中2-2的剖面图。

图7是本发明的热解炉的一个实施方式的沿图3中3-3的剖面图。

图8是本发明的热解炉的一个实施方式的沿图3中4-4的剖面图。

图9是本发明的废气综合处理装置的一个实施方式的沿图4中5-5的剖面图。

图10是本发明的废气综合处理装置的一个实施方式的沿图4中6-6的剖面图。

图11是本发明的废气综合处理装置的一个实施方式的沿图4中7-7的剖面图。

图12是本发明的废气综合处理装置的一个实施方式的沿图4中8-8的剖面图。

图13是本发明的生活垃圾低温热解系统的另一个实施方式的主视图。

图14是图13中本发明的废气综合处理装置的另一个实施方式的主视图、右视图和俯视图。

图15是本发明的热解炉的另一个实施方式的沿图13中1-1的剖面图。

图16是本发明的热解炉的另一个实施方式的沿图13中2-2的剖面图。

图17是本发明的热解炉的另一个实施方式的沿图13中3-3的剖面图。

图18是本发明的热解炉的另一个实施方式的沿图13中4-4的剖面图。

图19是本发明的废气综合处理装置的另一个实施方式的沿图14中5-5的剖面图。

图20是本发明的废气综合处理装置的另一个实施方式的沿图14中6-6的剖面图。

图21是本发明的废气综合处理装置的另一个实施方式的沿图14中7-7的剖面图。

图22是本发明的废气综合处理装置的另一个实施方式的沿图14中8-8的剖面图。

在图3和13中，I-太阳能热源系统；II-热解炉；III-废气综合处理装置；IV-自动控制系统。

在图4-12和14-22中，1-底座；2-炉底门；3-炉外壁；4-保温层；5-传热盘管；6-蓄热材料A；7-上料口；8-集水系统(8-1集水环，8-2引水管，8-3储水槽，8-4排放阀)；9-导流圈；10-导流伞；11-超声物位传感器；12-气室(水气层)温度变送器；13-气室(水气层)温度调节阀；14-炉内壁；15-炉内壁传热孔；16-蒸发层温度变送器；17-热解层温度调节阀；18-热解层温度变送器；19-碳化层温度调节阀；20-碳化层温度变送器；21-传热管插板及连杆；22-周边传热管；23-蓄热材料B；24-中心传热管；25-蓄热台体；26-蓄热材料C；27-炉底板；28-冷凝液储槽；29-冷凝液排放阀；30-高压箱体排液阀；31-高压(绝缘瓷瓶)箱体；32-高压绝缘瓷瓶；33-导电承托；34-高压室输电口；35-橡胶阻液环；36-蜂窝沉淀极；37-电晕极固定架；38-排放气室；39-取样口；40-气体引流环；41-气体排放口；42-电晕极；43-电晕极定位杆；44-高压电进口；45-布气室；46-吊坠挂环；47-吊坠；48-吊坠平衡架；49-人孔；50-导流积液伞；51-出气筒；52-直流高压线；53-高压可控硅脉冲直流电源；54-电源支架；55-电晕极定位环；56-防露风机；57-手孔。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细说明本发明。应当理解的是，本发明的各种实施方式仅是说明性的，并不构成对权利要求的限制。

图1是本发明的方法的流程图，在步骤110，包括将生活垃圾加入热解容器，该生活垃圾可以是任何垃圾产生源产生的垃圾，无需分选，并且可以含有高含量的水分。该热解容器至少具有上方的垃圾添加口210、气态污染物排出口220、下方的废渣出口230、第一热源240和第二热源250。垃圾添加口210没有具体限制，只要其适合于垃圾添加至该密闭容器中。气态污染物排出口220没有具体限制，只要其适合于热解产生的气态溶胶排出并且气态污染物排出口220与处理所排出的气态溶胶的处理系统密封相连。下方的废渣出口230没有具体限制只要其适合排出固态炉渣。第一热源240为初次启动热解炉提供所需要的外部能量。在一个实施方式中，第一热源240的热能为太阳能，其中利用太阳能聚光碟或真空集热管收集太阳的辐射热量。在另一个实施方式中，第一热源240为在热解容器中燃烧的木材。第二热源250为储存在构成热解容器的壁和底部的蓄热材料中的能量，该能量是在生活垃圾热解过程中放出储存在热解容器的壁和底部的蓄热材料中的热能。该蓄热材料为堇青石或致密高铝或刚玉莫来石或上述材料的组合。

热解容器的一个例子是热解炉(如图3和图5所示)，其结构将在下文描述。

在步骤120，使生活垃圾在热解容器内脱水，该反应通常在80-100℃的温度下进行。在该步骤中，垃圾吸热后温度逐渐升高，达到100℃以上，首先挥发出游离态的水，然后发生有机物分子内的脱水反应，如羟基断裂生成水。随着垃圾不断被干燥，水蒸气的产生量逐渐减少。水分逸出以后，会在垃圾内部形成许多空隙，对后面的传热传质起了重要的作用。

在步骤130，使脱水的生活垃圾低温热解以产生半焦和溶胶状的气态污染物，该反应通常在150-280℃的温度下进行。在该步骤，垃圾经过脱水反应后，继续吸热，当温度超过200℃时，垃圾中有机物分子中的甲基、乙基等侧链开始断裂，分别脱去碳和氢，生成甲烷、氢气以及其他碳氢化合物等小分子气体。随着温度的进一步升高，脱掉侧链的有机物的主链发生断裂，生成许多小分子物质。垃圾的热解不是严格按照一定的次序进行的，许多反应都是交叉进行的。热解所产生的小分子经过缩合反应又重新组合成大分子的有机物，而这些大分子的有机物还可以经过裂解再次变为小分子的有机物，所以垃圾的热解是一个非常复杂的物理、化学过程。

在步骤140，使溶胶状的气态污染物从热解容器的上部排放至废气处理容器进行废气处理。该废气利用电捕焦油器技术与电晕等离子体空气净化技术相结合进行处理。该处理的工作原理和工作过程在下文结合具体的废气处理系统详细描述。

在步骤150，使在步骤130产生的半焦碳化，该步骤通常在450-500℃下进行，其中热解产生的半焦(垃圾碳)导致碳化放热，产生高温烟气和灰渣。碳化释放的热能被上述容器壁和底部中的蓄能材料吸收储存。

在步骤160，使废渣从热解容器下方排出。将半焦碳化后产生的灰渣以及其他为热解的固体垃圾灰化并冷却，然后通过废渣出口230排出。

在步骤170重复上述步骤110-160一次或多次，直到处理掉所有垃圾，在第一次垃圾处理后，新添加的垃圾将通过在蓄热材料中储存的热量进行，因此不需要添加新的外加能源，可以在实现连续处理垃圾的同时节约消耗的能量。

在上面所述步骤中的温度调节，可采用PLC或微处理器通过温度变送器控制在容器壁中的温度调节阀与密闭容器外界交换能量来实现温度的自动调节或通过手动打开在容器壁中的温度调节阀与密闭容器外界交换能量来实现温度的手动调节。

下面以热解炉作为热解容器为例，描述了实施本发明方法的生活垃圾低温热解系统的具体实施例。但是，本发明的具体实施例绝不限于此。

所述生活垃圾低温热解系统包括废气综合处理装置、自动控制系统、和热解炉，以及任选地太阳能热源系统。

在一个实施方式中，热解炉自上而下包括水气层(气室)、蒸发层、热解层、碳化层和灰分层，其中水气层又称为气室，即生活垃圾热解产生的水蒸气、飞灰、焦油混合形成气溶胶的空间，二者在本文中是可以交换地使用的，并且所述热解炉包括底座、炉壁和炉顶；其中在炉壁下部设置有炉底门，在炉顶上设置有上料口，在炉壁和炉顶上设置有温度变送装置和温度调节装置，在炉顶内设置有导流系统和集水系统，并且在炉壁、底座和炉顶内设置有保温层。

在一个实施方式中，在炉体内还设置有蓄传热系统，所述蓄热材料为堇青石、致密高铝、刚玉莫来石或石英石或其组合。

在一个实施方式中，蓄传热系统包括蓄热材料层，其敷设在保温层与炉内壁、和保温层与炉底板之间；蓄热台体，其设置在炉底板上；传热管，其设置在底座和/或蓄热台体中；和传热孔，其设置在所述炉内壁、所述炉底板、所述蓄热台体和所述传热管上，其中在所述蓄热台体和所述传热管内敷设蓄热材料。

在一个实施方式中，传热孔的直径小于蓄热材料的直径。

在一个实施方式中，所述炉壁内的所述蓄热材料层的高度不超过所述热解层，所述炉内壁上的传热孔的高度低于所述炉壁内的所述蓄热材料层的高度，，并且传热管的高度不超过碳化层。

在一个实施方式中，导流系统包括设置在炉顶中的导流圈和在导流圈下端吊装的导流伞。

在一个实施方式中，集水系统包括导流伞下端连接的集水环、集水环侧部连接的引水管、与引水管连接的储水槽、和与储水槽连接的排放阀，其中排放阀设置在炉壁上。

在一个实施方式中，温度变送装置包括设置在炉顶上的水气层温度变送器；和设置在炉壁上的蒸汽层温度变送器、热解层温度变送器和碳化层温度变送器，其分别位于蒸汽层、热解层和碳化层。

在一个实施方式中，温度调节装置包括设置在炉顶上的水气层温度调节阀，和设置在炉壁上的蒸汽层温度调节阀、热解层温度调节阀和碳化层温度调节阀，其分别位于蒸汽层、热解层和碳化层。

在一个实施方式中，热解炉还包括超声物位传感器，其设置在炉顶上。

在一个实施方式中，热解炉还包括传热管插板和连杆，其设置在底板中，用于控制中空的传热管与环境进行气体交换。

在一个实施方式中，保温层的材料为轻质保温砖，并且其厚度不小于65mm。

在其中包括太阳能热源系统的实施方式中，热解炉还包括传热盘管，其围绕炉体的轮廓设置在炉壁中的蓄热材料层内，并且传热盘管中填充有导热油。

在一个实施方式中，废气综合处理装置包括布气室、废气处理室、高压箱体和排放气室；其中废气处理室包括蜂窝沉淀极和电晕极；其中布气室布置在废气综合处理装置底部用于接收待处理的废气；蜂窝沉淀极布置在布气室上方；电晕极位于各个蜂窝沉淀极的中心位置；排放气室布置在蜂窝沉淀极上方；高压箱体布置在蜂窝沉淀极的侧面。

在一个实施方式中，蜂窝沉淀极的数量为19-37个，蜂窝沉淀极为正六边形，正六边形的内切圆直径为200-250mm。

在一个实施方式中，布气室底端连接有出气筒，出气筒上端连接导流积液伞，出气筒的外壁与布气室的内壁构成冷凝液储槽。

在一个实施方式中，布气室底端连接有冷凝液排放阀，布气室侧壁装有人孔，用于人进入布气室。

在一个实施方式中，高压箱体内安放高压绝缘瓷瓶，高压绝缘瓷瓶上连接导电承托，导电承托穿过高压室输电口置于蜂窝沉淀极上方。

在一个实施方式中，导电承托上方连接电晕极固定架，电晕极固定架下端连接电晕极定位杆。

在一个实施方式中，电晕极下方连接有吊坠平衡架，吊坠平衡架下方设置若干个吊坠，用于平衡电晕极。

在一个实施方式中，高压箱体外部装有高压可控硅脉冲直流电源，直流电源一端的直流高压线与导电承托连接，另一端的控制线与自动控制系统连接。

在一个实施方式中，电晕极与蜂窝沉淀极之间的电压梯度E＝400V/mm，电晕极与蜂窝沉淀极之间的电位差为300-500kV。

在一个实施方式中，电晕极直径为2.0-2.5cm。

在一个实施方式中，电晕极的材料为钨或不锈钢(304)。

在一个实施方式中，排放气室上端连接气体排放口，气体排放口侧壁连接取样口用于取样分析，气体排放口侧壁上端连接气体引流环，用于引流排放的气体。

在一个实施方式中，高压箱体下部装有防露风机。

在一个实施方式中，橡胶阻液环固定在导电承托上。

在一个实施方式中，电晕极定位杆上设置有吊钩，电晕极上下设置有电晕极挂环，电晕极通过电晕极挂环连接至吊钩和吊坠平衡架。

接下来，参照附图，进一步详述所述系统。参照图3和图13，生活垃圾低温热解系统由I-太阳能热源系统；II-低温热解炉；III-烟尘、废气综合处理装置；IV-自动控制系统组成。其中太阳能热源系统用户可以根据实际情况进行选择。

废气综合处理装置

图4和14示出了废气综合处理装置的主视图、右视图和俯视图，图9-12和19和22为废气综合处理装置的不同剖面的剖面图。

废气综合处理装置下端为布气室45，布气室45底端焊接出气筒51，垃圾处理后的废气经出气筒进入布气室45，出气筒51上端连接导流积液伞50，导流积液伞可使部分气体冷凝，并顺着导流积液伞接流下，出气筒51外壁与布气室45内壁构成冷凝液储槽28，冷凝液流入冷凝液储槽中储存，布气室45底端接有冷凝液排放阀29，用于适时将储存的冷凝液排出布气室。

布气室45侧壁装有人孔49，人可以进出该人孔，用于对布气室45内的各个组件进行检修和维护。

在布气室45上方是废气处理室，其包括蜂窝沉淀极36和电晕极42。

在布气室45上部焊接蜂窝沉淀极36，在一个实施方式中，蜂窝沉淀极的数量是19，蜂窝沉淀极的形状为正六边形，正六边形内切圆面积为0.0382m²。

在蜂窝沉淀极36上端焊接排放气室38，排放气室38上端焊接气体排放口41，从该气体排放口排出处理后的气体。气体排放口41侧壁焊接取样口39，用于取样检测排出气体的组成。可选地，气体排放口41侧壁上端焊接气体引流环40，引导气体的排出。

蜂窝沉淀极36与排放气室38两侧对称焊接高压(绝缘瓷瓶)箱体31，高压(绝缘瓷瓶)箱体31底部装有高压箱体排液阀30，高压(绝缘瓷瓶)箱体31内安放高压绝缘瓷瓶32，高压绝缘瓷瓶32上连接导电承托33，导电承托33穿过高压室输电口34置于蜂窝沉淀极36上方，橡胶阻液环35固定在导电承托33上。

导电承托33上方焊接电晕极固定架37，电晕极固定架37下端焊接电晕极定位杆43，电晕极定位杆43上的吊钩钩接电晕极挂环(上、下)46与电晕极42连接，电晕极挂环(下)46与吊坠47挂接，下方通过吊坠平衡架47平衡，电晕极位于蜂窝沉淀极中心位置。

可选地，高压(绝缘瓷瓶)箱体31下部装有防露风机56。在一端的高压(绝缘瓷瓶)箱体31外部装有高压可控硅脉冲直流电源51，直流电源51一端的直流高压线52与导电承托33连接，另一端的控制线与自动控制系统IV连接。

下面详细阐述废气综合处理装置的工作原理和工作过程。

生活垃圾成分非常复杂，在热解过程中必定会产生一些二次污染物，主要包括一些废气SOx、NOx、CO、HCl，焦油，以及一些痕量或超痕量的污染物如重金属(Pb、Cd、Hg等)、二噁英(PCDD/Fs)以及多环芳烃(PAHs)等。

(1)废气污染物

a氯化氢(HCl)

垃圾热解过程所排放的烟气中HCl的来源有两个：

①有机氯源，如垃圾中的PVC塑料、橡胶、皮革等；

②无机氯源，主要以NaCl形式存在。

b硫氧化物(SOx)

硫氧化物通常由垃圾中含硫化合物燃烧氧化所致，大部分为SO₂。硫氧化物一般以垃圾中的纸类、蛋白质系列的厨余垃圾、以硫酸盐形式的无机硫及含硫橡胶等含硫元素作为发生源。一般认为有机硫在热解过程中倾向于被氧化，而各种硫酸盐则可能根据具体反应环境，在高温下挥发、分解甚至包含在灰分中。

c氮氧化物(NOx)

氮氧化物主要包括NO、N₂O、NO₂等，其中NO和NO₂能够对大气造成污染。由固体废物中的有机氮(蛋白质系列的厨余垃圾、含氮尿素和含氮树脂等)形成的氮氧化物。通常在600～900℃温度下生成。

(2)焦油

焦油组分主要包括三类物质：一是脂肪族化合物，如脂肪酸等；二是芳香族化合物，如苯酚、甲酚、萘、甲苯、烷基衍生物；三是烃类含氧有机物，如酚、醛、酮、酯、酐、呋喃类。

(3)重金属

对于重金属通常把密度作为决定性因素，一般将密度(比重)大于5mg/m³的金属元素定义为重金属。重金属一般是指具有显著毒性的元素，如铅、铬、汞、镉及类金属砷。

a汞(Hg)

主要来自于电池(如Hg-Zn电池和碱性电池)、电器(如荧光灯管)、报纸、杂志、温度计等。

b铅(Pb)

来自于塑料、橡胶、颜料等。

c镉(Cd)

来源于电器、塑料、电池(镍镉电池)、半导体及颜料等。

d铬(Cr)

来自于塑料、报纸、纺织品、彩色胶卷、杂草等。

e铜(Cu)

主要来自于纺织品和塑料等。

(4)二噁英

二噁英实际上是两个系列的氯代三环芳香化合物的总称，包括多氯代二苯并-对-二噁英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)，统称为PCDD/Fs。

在垃圾焚烧工艺中，垃圾中的含氯高分子化合物如聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等二恶英的前体物，在适宜温度下(300℃～500℃)并在FeCl₃、CuCl₂等金属催化物的催化作用下与O₂、HCl反应，通过重排、自由基缩合、脱氯等过程生成二恶英类。主要条件因素有：

①HCl，O₂，前体物的存在：

②在300℃～500℃温度范围内停留的时间；

③氯化铜，氯化铁催化剂的存在。

热解炉出口排放的污染物是以水蒸气、焦油、飞灰(重金属)、烟气等融合在一起的气溶胶类物质。

因此，生活垃圾热解二次污染物处理的技术方案，选择“将电捕焦油器技术与电晕等离子体空气净化技术相结合”的综合处理方案。

在一定条件下，通过物质与外界不断交换能量，物质的各态之间可以互相转化。外界供给能量可使固体转化为液体，如果外界进一步供给能量，液体可转化为气体。如果再对气体供给足够的能量，只要使每个粒子中电子的动能超过原子的电离能时，电子将会脱离原子的束缚而成为自由电子，而原子则因失去电子而成为带正电的离子，这个过程称为电离。当气体中足够多的原子被电离后，这种电离的气体己不足原来的气体了，而转化成为新的物态一等离子体。是物质存在的又一种聚集态，称为物质第四态，或称为等离子态。

应用电捕焦油器的基本原理和电晕等离子体对生活垃圾热解烟尘进行净化的技术，是一项新的热解烟尘净化技术。一是将热解废弃物中的以水蒸气、焦油、飞灰(重金属)、废气等融合在一起的气溶胶类物质有效捕集；二是将废气中的一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物、芳香烃等净化。从而达到生活垃圾热解炉的无烟、无异味直排(零排放)的目的。

电捕焦油器、电晕等离子体共同点是利用极不均匀高压直流电场，形成电晕放电，产生等离子体，其中包含的大量电子和正负离子在电场梯度的作用下，与空气中的颗粒污染物发生非弹性碰撞，从而附着在这些粒子上，使之成为荷电粒子，在电场的作用下向集尘极运动进而被集尘极所收集，从而可以有效地清除空气中的颗粒污染物。

其处理过程分三个阶段：

1)e+M(污染物分子)→M^-

2)M^-+SP(固体颗粒)→(SPM)^-

3)(SPM)^-→(沉积在集尘极上)

电晕放电可在一定空间产生非平衡态低温等离子体，可以用来净化空气中的有害气体。其催化净化机理包括两个方面：

1)在产生等离子体的过程中，高频放电产生的瞬时高能量，打开某些有害气体分子的化学键，使其分解成单原子或无害分子。

2)等离子体中包含了大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子的平均能量约为5～20eV，近高于一般气体分子的键能，它们和有害气体分子发生频繁的碰撞，打开气体分子的化学键生成单原子分子或无害分子。同时产生的大量·OH、·HO₂、·O等自由基和氧化性极强的臭氧跟有害气体分子发生化学反应生成无害产物。

生活垃圾热解时产生的有害气体主要有CO、NOx、SO₂、HCl，本方案就是利用等离子体的这种催化净化机理来净化垃圾热解时产生的有害气体。

电晕放电时，产生大量的自由电子和离子，在脉冲电场的作用下，自由电子可获得较高的能量，轰击空气中的O₂，可将其分解成氧原子：

e+O₂→2O+e

高速电子具有足够的动能(5～20eV)。紧接着通过三体碰撞反应形成臭氧。

O+O₂+M→O₃+M

与此同时，原子氧和电子也同样与臭氧反应形成氧分子，最终臭氧的浓度达到平衡。

O+O₃→2O₂

e+O₃→O+O₂+e

氮氧化物的降解反应式：

NOx+e→N₂+O₂

一氧化碳的净化反应式：

O₃+CO→CO₂+O₂

·OH+CO→CO₂+·H

二氧化硫的净化反应式：

O₃+SO₂→SO₃+O₂

O₂+2SO₂→2SO₃

O₃+3SO₂→3SO₃

热解炉排出的烟气量(含水蒸气)为800-1000m³/h；烟气流速为0.5-0.75m/s；烟气停留时间为5-10s；烟气进口温度为60～80℃。

高压电源选型：高频电源、脉冲电源、临界脉冲(软稳)电源均可选用。以临界脉冲(软稳)电源为首选。

电捕焦油器、电晕等离子体净化废气装置是由两项技术复合而成，应用在生活垃圾低温热解的废物处理是一项创新。

电捕焦油器工作原理是在金属导线与金属管壁间施加高压直流电，以维持足以使气体产生电离的电场，使阴阳极之间形成电晕区。按电场理论，正离子吸附于带负电的电晕极，负离子吸附于带正电的沉淀极，所有被电离的正负离子均充满电晕极与沉淀极之间的整个空间。当含焦油雾滴等杂质的废气通过该电场时，吸附了负离子和电子的杂质在电场库伦力的作用下，移动到沉淀极后释放出所带电荷，并吸附于沉淀极上，从而达到净化废气的目的，通常称为荷电现象。当吸附于沉淀极上的杂质量增加到大于其附着力时，会自动向下流趟，从电捕焦油器底部排出。

电晕等离子体净化废气的原理是利用高压脉冲电晕放电，使气体电离，从而使废气颗粒荷电，然后在电场力的作用下向集尘极板移动，带电荷的颗粒与集尘板接触后失去电荷，成为中性而沉积在集尘极板上，从而达到净化废气的目的。同时气体电离时会产生大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子的平均能量高于气体分子的键能，它们和有害气体分子发生频繁的碰撞，打开气体分子的化学键生成单原子分子和无害气体分子，同时还产生的大量·OH、·HO₂、·O等自由基和氧化性极强的臭氧跟有害气体分子发生化学反应生成无害产物。

两项技术的共同点其原理都是电晕放电。两项技术的结合点在于电晕放电时所选用的电源：“临界脉冲软稳电源”或“脉冲高压直流电源”；选择适合的电晕极，一是需要二次电子发射系数(δm)大；二是需要可靠的耐蚀性和化学、物理稳定性。因此，钨最适合作电晕极(δm 1.4)，不锈钢(δm 1.24)其次。

废气经布气室，进入蜂窝沉淀极与电晕极之间的空间，在外加电场作用下，气体被电离，从而使废气颗粒带电荷，然后在电场力的作用下向蜂窝沉淀极移动，与蜂窝沉淀极接触后失去电荷，成为中性而沉积在蜂窝沉淀极上，从而达到净化废气的目的。随着吸附量的增加，吸附的物质可自由落下，无需清理蜂窝沉淀极。

同时，气体电离时会产生大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子的平均能量高于气体分子的键能，它们和有害气体分子发生频繁的碰撞，打开气体分子的化学键生成单原子分子和无害气体分子，同时还产生的大量·OH、·HO₂、·O等自由基和氧化性极强的臭氧跟有害气体分子发生化学反应生成无害产物。

废气处理的有益效果：一是将热解废弃物中的以水蒸气、焦油、飞灰(重金属)、废气等融合在一起的气溶胶类物质有效捕集；二是将废气中的一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物、芳香烃等净化。

两项技术在生活垃圾热解废气的处理应用，彻底改变了垃圾热解废气排放方式，无烟、无异味直排(零排放)，符合中元世联环保科技有限公司Q/ZYSL·0002-2016《生活垃圾低温热解污染控制标准》。

热解炉

图5-8和15-18为热解炉的不同剖面的剖面图。

热解炉底座1上焊接炉外壁3，在炉外壁3内侧和底座1上面敷设陶瓷纤维毯保温层4。

在水平敷设的保温层上敷设蓄热材料B 23，在蓄热材料B 23上面安装蓄热台体25，台体25内敷设蓄热材料B 23，将蓄热台体25与底座1上的周边传热管22和中心传热管24焊接固定，向周边传热管22和中心传热管24内敷设蓄热材料C 26并焊上封帽。

在蓄热台体25上焊接炉内壁14，在炉外壁3和炉内壁14之间安装炉底门2、碳化层温度变送器20、碳化层温度调节阀19、传热盘管5(可选)、热解层温度调节阀17、热解层温度变送器18、蒸发层温度变送器16、集水系统排放阀8-4。

在保温层4和炉内壁14之间敷设蓄热材料A 6，将预制的炉顶与炉外壁3和炉内壁14焊接，炉内壁14上开有炉内壁传热孔15。

炉顶上安装有上料口7、导流圈9、超声物位传感器11、气室(水气层)温度变送器12、气室(水气层)温度调节阀13，在导流圈9下端吊装导流伞10，导流伞10下端连接集水环8-1，集水环8-1侧部接引水管8-2，接引水管8-2与储水槽8-3连接，储水槽8-3接排放阀8-4。

在热解炉中自下而上分为灰分层、碳化层(半焦)、热解层(有机物)、蒸发层(水分)、水气层(气室)。

灰分层

碳化层半焦碳化后产生的灰渣在灰分层灰化和冷却。

碳化层

半焦(垃圾碳)在碳化层碳化放热，产生高温烟气和灰渣。碳化释放的热能被蓄能材料吸收储存，当向炉内添加生活垃圾时，生活垃圾热解所吸收的热量由碳化层和储能材料放热提供，碳化层的放热量大于增添上垃圾的热解吸热量，热解反应才能进行下去。因此需要保证碳化层的碳化温度。在碳化层装有温度变送器，将测得的温度以模拟量(0-24mA)信号输入到自动控制系统微处理器中，通过微处理器的模拟量输出信号控制碳化层的温度调节阀的状态，控制碳化层的温度。碳化层的温度控制在450℃～500℃。

热解层

垃圾经过脱水反应后，继续吸热，当温度超过200℃时，垃圾中有机物分子中的甲基、乙基等侧链开始断裂，分别脱去碳和氢，生成甲烷、氢气以及其他碳氢化合物等小分子气体。随着温度的进一步升高，脱掉侧链的有机物的主链发生断裂，生成许多小分子物质。垃圾的热解不是严格按照一定的次序进行的，许多反应都是交叉进行的。热解所产生的小分子经过缩合反应又重新组合成大分子的有机物，而这些大分子的有机物还可以经过裂解再次变为小分子的有机物，所以垃圾的热解是一个非常复杂的物理、化学过程。在碳化层装有温度变送器，将测得的温度以模拟量(0-24mA)信号输入到自动控制系统微处理器中，通过微处理器的模拟量输出信号控制热解层的温度调节阀的状态，控制热解层的温度。热解层的温度控制在150～280℃。

蒸发层

在蒸发层内，垃圾吸热后温度逐渐升高，达到100℃以上，首先挥发出游离态的水，然后发生有机物分子内的脱水反应，如羟基断裂生成水。随着垃圾不断被干燥，水蒸气的产生量逐渐减少。水分逸出以后，会在垃圾内部形成许多空隙，对后面的传热传质起了重要的作用。蒸发层的温度在80～100℃。

水气层

碳化层放热、热解层吸热，有机物的水分在蒸发层被蒸发，水蒸气(废气)向上升到炉顶时，水气层时温度控制在60～80℃，以保证废气处理系统的最佳工作条件。在水气层装有温度变送器，将测得的温度以模拟量(0-24mA)信号输入到自动控制系统微处理器中，通过微处理器的模拟量输出信号控制水气层的温度调节阀的状态，控制水气层的温度。水气层的温度控制在60℃～80℃。

当水气层温度超过85℃时，自动控制系统微处理器发出声光报警提示，需要人工干预处理。可能的原因：垃圾失去水分后空洞加大，热阶层温度窜入所致，此时需要添加垃圾补缺空洞即可。

在水气层可以装有超声物位传感器，将测量的物位界面高度以模拟量(0-24mA)信号输入到自动控制系统微处理器中，设定临界高度，到时声光报警提示，及时向炉内添加垃圾。也可以从上料口人工观察是否需要添加垃圾。一般而言，当炉内垃圾高度下降1/5至2/5时添加垃圾。

生活垃圾热解过程中，一方面水分蒸发要吸收热量，阻碍了热量的传递，延长了热解时间；另一方面水分的蒸发速度快于有机物的热解速度，当水分迅速析出后，垃圾中剩余的有机物密度下降，有利于缩短热解时间。

随着垃圾中水分的增加，实际的处理能力下降，能量消耗增加。实际垃圾中的含水率很高，可以达到50％以上，垃圾中的水分不仅降低了气体的热值，并且增加了垃圾处理的热量消耗。对于含水率高的垃圾，可以采用掺合干垃圾的方法进行中和，降低垃圾的含水率。另外可采用太阳能加热的方法(可选)，提高蒸发层的热值，快速蒸发垃圾的水分，能保证处理工艺的顺利进行。

生活垃圾的热解是从蒸发垃圾中的水分开始，热解炉的出口有水蒸气排出，在排气口装有导流伞和导流圈，阻拦烟气中的飞灰颗粒物，但也阻止了水蒸气的正常排放，部分水蒸气被阻挡。因此需要在导流伞下敷设集水系统，将被拦截的水蒸气收集后排除炉体外，避免水分重新回到炉内，影响热解效率。

对热解炉的形状没有特别限制，例如其横截面可以为本文图解的圆形和矩形，比如双矩形。

太阳能热源系统

在一个实施方式中，利用太阳能聚光碟或真空集热管收集太阳的辐射热量，加热密闭容器内的导热流体(导热油)，通过的热流体泵(导热油泵)将导热流体输送到炉体内的传热盘管，与敷设在盘管周围的蓄热材料交换热能并储存(温度300℃～350℃)，炉内的生活垃圾(有机物)吸热，首先挥发出游离态的水，然后发生有机物分子内的脱水反应。随着垃圾不断被干燥，水蒸气的产生量逐渐减少，水分逸出以后，会在垃圾内部形成许多空隙，此时可以用点燃的纸屑引燃底层的干燥垃圾，完成热解炉的首次启动。

自动控制系统

自动控制系统采用微处理器，将中央处理器(CPU)所包含的运算器、控制器、内部存储器、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块固化在集成电路板上。通过触摸屏操作，触摸屏设置组态画面，可直观看到运行状况。运行模式分为：手动模式、自动模式。

本发明的生活垃圾低温热解系统可以采用手动或自动操作模式，在上述不同操作模式下，本发明的各个部件(例如，温度调节装置)也可以各自地是手动的或自动的。本领域技术人员能够根据具体情况选择合适的操作模式。

上述的各个部件可以以本领域技术人员已知的任何方式彼此连接，例如焊接、拼接、嵌接等、或其组合。而且，本发明中的各个部件可以是一个或者多个，其可以对称分布或随机分布，这些对本领域技术人员都是显而易见的。

实施例

在一个具体的实施例中，根据热解炉的体积，进一步计算了利用木材作为第一能源进行本发明所述低温热解方法所需的木材量、以及以刚玉莫来石为蓄热材料验证了在无外界能量的情况下热解能够连续进行。

炉体形状与体积

下部炉身为圆柱体，内径1800mm，净高为1300mm，做为生活垃圾有机物的热解反应室，有效容积为3.0m³；上部炉顶为圆台体，做为反应后热解气室；出口为直径600mm烟道通过法兰与电捕焦油器、电晕等离子体净化废气装置连接。

炉身内部结构分布

炉身自上而下分为水气层(气室)、蒸发层、热解层、碳化层和灰分层。

灰分层：厚度150mm～200mm，温度80℃～100℃；

热解层：厚度350mm～400mm，温度150℃～280℃；

蒸发层：厚度250mm～300mm，温度80℃～100℃。

热解炉启动时木材用量的计算

生活垃圾热解需要外部的热能，热解炉启动时的热能来源于木屑、木材燃烧时所产生的热量。

干木材的热值约为12MJ/kg，产生的热量：

Q_木柴＝m_木柴·q_木柴

如果热解层的厚度为400mm，体积为0.9m³，容重为315kg；蒸发层厚度为300mm，体积为0.77m³，容重为270kg。

热解层的垃圾由20℃加热到280℃，蒸发层的垃圾由20℃加热到100℃，垃圾需要吸收的热量：

Q_吸＝C·m_热解·Δt_热解+C·m_蒸发·Δt_蒸发

木材燃烧的热效率η为50％，满足热解生活垃圾热解启动(不含蓄热材料加热)所需的干木材由下式求得：

在不考虑蓄热材料储能所需热量的条件下，28kg的干木材(或木屑)完全燃烧所产生的热量能够启动垃圾热解炉。

在热解炉体内敷设蓄热材料的作用是储存炉底木材(木屑)燃烧释放的热量或热解层底部半焦碳化释放的热量。

当向炉内续添加垃圾时，蓄热材料将存储的热量释放出来，以保证整个炉内有足够的热量使垃圾热解能够正常进行。

垃圾的续加量125kg/次，从20℃吸热到100℃所需的热量为：

Q_湿垃圾＝C_垃圾m_湿垃圾Δt₁

＝1.62kJ/kg·℃×125kg×80℃＝16.2MJ

在蒸发层添加的垃圾吸热后失去20％的水分后重量为100kg，温度为100℃；当垃圾落入热解层后280℃所需要的热量为：

Q_干垃圾＝C_垃圾m_干垃圾Δt₂

＝1.62kJ/kg·℃×100kg×180℃＝29.16MJ

续加垃圾吸收的总热量为：

Q_吸＝Q_湿垃圾+Q_干垃圾＝45.36MJ

刚玉莫来石比热容为1.3kJ/kg·℃，密度为2700kg/m³，如果刚玉莫来石在300℃时向所添加的垃圾释放热量为30％，即减少90℃，那么其放热量为：

Q_{刚玉莫来石}＝C_{刚玉莫来石}·m_{刚玉莫来石}·Δt

考虑到热解过程的热损失，Q_{刚玉莫来石}·η＝Q_吸(η取60％)。

蓄热材料刚玉莫来石的体积：

如果采用蓄热材料的几何形状为球体，那么其堆积密度为1/2ρ，则体积倍量。

即：

V_{刚玉莫来石}＝0.48m³。

蓄热材料底部装填层、侧壁夹套几何尺寸

蓄热材料底部装填层的尺寸：

r²·π·h＝0.9²×3.14×0.1＝0.25(m³)

夹套体积：0.48m³-0.25m³＝0.23m³

夹套宽度(R-r)为：

夹套宽度取值50mm。

保温层厚度

保温层采用轻质保温砖，导热系数0.06W/m·K(400℃)，体积密度0.8-1.0g/cm³，保温层厚度取值65mm。

炉体外径

外钢板2×0.008m+保温层2×0.065m+内钢板2×0.008m+蓄热夹套2×0.05m+内径1.8m＝2.062m，取值2.00m。

蓄热材料所需的热量

初次启动有常温(20℃)升至300℃所需的热量：

Q_{刚玉莫来石}＝C_{刚玉莫来石}·m·Δt＝470.4(MJ)

如果使用木材(木屑)加热，考虑到热能损失，热效率η取值60％，则：

m_木材·q_木材·η＝470.4MJ

热解炉启动所需的总热量：45.36MJ+470.4MJ＝515.76MJ

所需木屑的总量：

热能来源

生活垃圾中的有机物热解的产物——半焦，存留在炉体底部热解层下部，厚度约200mm，半焦碳化的体积为0.45m³，在炉体最底层热解的残留物为灰分，因此取半焦的体积量为干热层体积的1/2，即0.225m³，半焦的密度取值347.5kg/m³，其重量为78.19kg。

在有缺氧的情况下，半焦物质碳化，其效率取值60％，其产生的热量为：

Q_半焦＝m_半焦·q·η＝78.19kg×4500kJ/kg×60％＝211.11MJ

蓄热材料由200℃升温至300℃所需的热量：

Q_{刚玉莫来石}＝C_{刚玉莫来石}·m·Δt

＝1.3kJ/kg·℃×646.15kJ×2×100℃＝168.0MJ

Q_半焦＞Q_{刚玉莫来石}

因为半焦物质在缺氧条件下碳化提供热量，蓄热材料温度低于半焦碳化温度时吸收热量，所以热解能够在没有外来能量的情况下连续进行。

在无氧状态下，炉内垃圾处于热解状态，是吸热反应，当续加垃圾时炉温降低，此时由蓄热材料释放热量，使得热解反应能够进行下去。

当续加垃圾过量或者炉内热能消耗过量，使炉内温度下降幅度过大时，可适当炉内氧气的量(缺氧或微过氧)让炉底半焦加速碳化提供热量，循环往复。

半焦碳化给氧方式

炉底部中心竖直方向，Ф89管1个，高度距炉底板250mm，顶端略高于热解层起始位置；沿底部Ф1500圆，120°夹角，Ф89管3个，高度距炉底板200mm，顶端置于热解起始位置，炉底部设置4个给氧通气管，即周边传热管22和中心传热管24，管壁气孔置于碳化区域内。

温度检测点

(1)炉底测温：热电偶，炉壁横向圆心方向。检测炉底半焦碳化、热解状态下的温度；

(2)炉壁测温：热电偶，炉壁横向圆心方向。检测炉内热解层热解温度，距离炉体底部400mm处设置；

(3)炉壁测温：热电偶，炉壁横向圆心方向。检测炉内蒸发层热解温度，距离炉体底部800mm处设置；

(4)气室测温：温度表，炉壁横向圆心方向。检测炉内气室烟气温度温度，距离炉体底部1300mm处设置。

炉内温度控制与调整

(1)炉壁横向圆心方向，120°夹角，Ф89管3个，高度距炉底板300mm，顶端置于热解层中偏下位置，炉壁设置3个通气孔即热解层温度调节阀17。

当炉内热解温度高于300℃时，可通过调节阀与外界交换热能，来平衡炉内温度。采用PLC实现制动控制。

(2)炉顶圆台体壁横向圆心方向，120°夹角，Ф89管3个，高度距炉门上方100mm设置3个通气孔即气室(水气层)温度调节阀13。。

当气室烟气温度高于85℃时，报警提示，可通过调节阀与外界交换热能，来平衡气室温度，保证废气处理系统工况。采用PLC实现制动控制。

废气综合处理装置

废气处理能力1500m³/h，废气通过蜂窝沉淀极的流速为0.5m/s，则蜂窝体电场断面积为0.83m²，直径为210mm，蜂窝沉淀极的数量为21，为了方便布置，取值19。

电晕极直径2.3mm，电压梯度E＝400V/mm，两极电位差为41.5kV。

废气处理效果

为了评价本发明的废气处理效果，本发明人要求清华大学环境质量检测中心对本发明的热解排放物的空气质量和持久性有机污染物进行了检测。

其中，空气质量的检测项目包括颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、氯化氢、汞、镉、锑-砷-铅-铬-钴-铜-锰-镍总量，每个项目均重复三次。该检测主要依据“固定源废气监测技术规范HJ/T397-2007”，使用的仪器包括3012H烟尘(气)采样器、AL104-IC电子天平、DR5000紫外可见分光光度计、XSERIES 2电感耦合等离子体质谱仪。

持久性有机污染物的检测项目包括二噁英类(PCCD/Fs)，重复检测三次。检测依据为HJ77.2-2008“环境空气和废气二噁英类的测定同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法”。使用的仪器设备包括：TECORA ISOSTACK BASIC/G4用于采样，HRGC-HRMS、安捷伦6890N/日本电子JMS-800D用于仪器分析。前处理方法包括以下步骤：盐酸处理(用一定浓度的盐酸冲洗滤筒并用纯水冲洗，然后将滤筒风干；水洗液用二氯甲烷进行液液萃取，萃取液与下部提取液合并)、索氏提取(滤筒和树脂用甲苯进行16h以上提取)、浓缩分割(将提取液合并，浓缩，分隔)、净化(硫酸处理、多层硅胶柱净化和活性炭硅胶柱净化)和制样(将经活性炭硅胶柱净化后所得样品组分用高纯氮气吹至尽干并加入进样内标，用壬烷定容，待测定)。气相色谱条件如下，进样方式：不分流进样1μl(分流阀开启时间：1.5min)；色谱柱：BPX-DXN(长60m，内径0.25mm，膜厚0.25μm)；进样口温度：300℃；载气压力：25.4psi；升温程序：初始温度130℃，保持1min后以15℃/min的速度升温至210℃，停留0min后以3℃/min的速度升温至310℃，停留0min后再以5℃/min的速度升温至320℃并保持10min。质谱条件如下，色质接口温度：300℃；离子源温度：300℃；离子化电流：500μA；电子轰击离子源：38eV；加速电压：10kV；质量标准物质：PFK；质谱分辨率：＞10000。

根据上述检测方法和检测条件，本发明生活垃圾低温热解系统的排放物的实测值见表1，其中表1中的平均限值来自于中元世联环保科技有限公司Q/ZYSL·0002-2016《生活垃圾低温热解污染控制标准》规定的污染物排放限值。根据表1可知，本发明的实测值完全符合上述标准。

表1生活垃圾低温热解炉排放烟气中污染物限值

目前，国家并未出台相关的生活垃圾热解污染物排放标准，因此可以参考生活垃圾焚烧的欧洲和中国标准，对本发明进行评价。根据表2可知，中元世联环保科技有限公司Q/ZYSL·0002-2016《生活垃圾低温热解污染控制标准》远严格于现有的生活垃圾焚烧的欧标和国标，而本发明的实测值更显著地小于上述限制。因此，本发明的生活垃圾低温热解系统达到了生活垃圾无烟、无异味直排的目的，从而实现了垃圾处理的无害化、减量化和资源化。

表2生活垃圾焚烧与生活垃圾热解污染物控制标准对照

最后，需要理解的是本文以上描述的装置是本公开内容的实施方式，对于本公开内容非限制性实例许多变化和扩展也是预期的。因此，本公开内容包括本文公开的装置的所有新颖的和非明显的组合以及子组合，以及其任何和所有的等价形式。

Claims

1.生活垃圾处理方法，其特征在于包括下列步骤：

1)将生活垃圾加入热解容器；

2)使所述生活垃圾在所述热解容器内脱水；

3)使脱水的所述生活垃圾低温热解以产生半焦和溶胶状的气态污染物；

4)使溶胶状的气态污染物从所述热解容器的上部排放至废气处理容器进行废气处理；

5)使在步骤3)产生的半焦碳化；

6)使废渣从所述热解容器下方排出；

其中，在步骤5)中放出的热被所述热解容器的壁和底部吸收储存；

其中所述步骤2)和3)中所需的能量由第一热源或第二热源提供；

7)重复上述步骤1)-6)，并且其中所需的能量由所述第二热源提供。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于所述热解容器的壁和底部包括蓄热材料。

3.权利要求2所述的方法，其特征在于所述蓄热材料为堇青石或致密高铝或刚玉莫来石或石英石或其组合。

4.权利要求2所述的方法，其特征在于所述第二热源为所述蓄热材料中储存的热能。

5.权利要求4所述的方法，其特征在于所述热能来自所述碳化步骤中的放热。

6.权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于所述第一热源为木材在所述热解容器中燃烧放出的热能或者太阳能。

7.权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于所述脱水在80-100℃的温度之下进行。

8.权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于所述热解在150-280℃的温度之下进行。

9.权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于所述碳化在450-500℃的温度之下进行。

10.权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于所述废气处理利用电捕焦油器技术与电晕等离子体空气净化技术进行。

11.权利要求10所述的方法，其特征在于所述废气处理容器包括蜂窝沉淀极和电晕极。

12.权利要求11所述的方法，其特征在于所述蜂窝沉淀极的数量为19-37个，所述蜂窝沉淀极为正六边形，所述正六边形的内切圆直径为200-250mm。

13.权利要求12所述的方法，其特征在于所述蜂窝沉淀极的数量为19个，所述正六边形的内切圆直径为210mm。

14.权利要求11-13中任一项所述的方法，其特征在于所述电晕极直径为2.0-2.5cm。

15.权利要求14所述的方法，其特征在于所述电晕极直径为2.3cm。