CN109433794A - 生活垃圾热解处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾热解处理系统和方法，所述生活垃圾热解处理系统包括：预处理设备；热解设备，所述热解设备与所述预处理设备相连；热解油气净化设备，所述热解油气净化设备与所述热解设备相连；热解炭分选设备，所述热解炭分选设备与所述热解设备相连；其中，所述热解炭分选设备包括与所述热解设备相连的分选磁选装置、与所述分选磁选装置相连的筛分装置、与所述筛分装置相连的电选装置、与所述筛分装置相连的风选装置。根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统和方法具有成本低、减量化和资源化水平高等优点。

Description

生活垃圾热解处理系统和方法

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化处理领域，具体而言，涉及一种生活垃圾热解处理系统和生活垃圾热解处理方法。

背景技术

随着经济和城市化进展的加速、人口不断增长以及生活水平的不断提高，我国能源消耗巨大，同时生活垃圾产生量也在快速增加，目前大城市中2/3面临垃圾围城困境，通过技术手段将生活垃圾变为可利用资源，缓解我国能源和环境危机是非常重要的课题。城市生活垃圾来源广泛、成分复杂，给垃圾处理带来很大的困难。

生活垃圾焚烧一般要求垃圾进行预处理以达到燃烧所需的热值，否则会有燃烧不均污染物排放量大的情况，而生活垃圾热解技术以其资源化利用率高，环境污染小，反应条件容易的优点越来越被人们所青睐。通过热解主要产物有热解油、热解气和热解炭，可以作为能源再次利用。热解过程中生活垃圾中部分无机渣土、玻璃、陶瓷、金属等进入到垃圾炭中，使垃圾炭成分复杂难以利用。

但相关技术中对生活垃圾的热解处理方式，普遍存在成本高、减量化和资源化水平较低的问题，存在改进的需要。

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生活垃圾热解处理系统，该生活垃圾热解处理系统具有成本低、减量化和资源化水平高等优点。

本发明还提出一种生活垃圾热解处理方法。

根据本发明的第一方面的实施例提出一种生活垃圾热解处理系统，该生活垃圾热解处理系统包括：预处理设备；热解设备，所述热解设备与所述预处理设备相连；热解油气净化设备，所述热解油气净化设备与所述热解设备相连；热解炭分选设备，所述热解炭分选设备与所述热解设备相连；其中，所述热解炭分选设备包括与所述热解设备相连的分选磁选装置、与所述分选磁选装置相连的筛分装置、与所述筛分装置相连的电选装置、与所述筛分装置相连的风选装置。

根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统具有成本低、减量化和资源化水平高等优点。

根据本发明的一些具体实施例，所述预处理设备包括依次相连的破袋机、破碎机和预处理磁选装置。

根据本发明的一些具体实施例，所述热解设备为无热载体蓄热式旋转床。

进一步地，所述热解设备包括：热解炉，所述热解炉的炉底为可转动的环形；辐射管燃烧器，所述辐射管燃烧器布置于所述热解炉的环形炉壁，以热辐射的方式提供反应所需热量；布料机构和出料机构，所述布料机构和所述出料机构设于所述热解炉。

进一步地，所述辐射管燃烧器内的烟气与所述热解炉内的气氛隔绝。

进一步地，所述热解炉内分为干燥区和热解区，所述干燥区的前端具有进料口，所述热解区的末端设有用于收集热解炭的出料口，所述热解炉的顶部设有用于收集热解油气的出气口。

进一步地，所述热解炉的炉底的料板为穿孔板。

根据本发明的一些具体示例，所述热解油气净化设备包括：湿式除尘塔，所述湿式除尘塔与所述热解设备相连；脱硫脱硝塔，所述脱硫脱硝塔与所述湿式除尘塔相连。

进一步地，所述湿式除尘塔具有激冷循环水喷洒装置、初冷器和电捕焦油器。

根据本发明的一些具体实施例，所述热解油气净化设备与所述热解设备之间连接有热解油输送管路和热解气输送管路。

根据本发明的一些具体实施例，所述热解油气净化设备连接有热解气储气罐。

根据本发明的一些具体实施例，所述筛分装置为带有除铁器的振动筛。

根据本发明的第二方面的实施例提出一种生活垃圾热解处理方法，所述生活垃圾热解处理方法包括：对生活垃圾进行预处理；对预处理后的生活垃圾进行热解，产生热解油气和热解炭；对所述热解油气进行净化处理；对产生的热解炭进行筛分，对粒径大于或等于预定值的颗粒进行风选，对粒径小于所述预定值的颗粒进行电选。

根据本发明实施例的生活垃圾热解处理方法具有成本低、减量化和资源化水平高等优点。

根据本发明的一些具体实施例，所述预定值为4mm或6mm。

根据本发明的一些具体实施例，对所述热解油气进行以下处理方式中的至少之一：作为热解燃料；采用内燃机发电；储存。

根据本发明的一些具体实施例，在解热过程中，入料的可燃物含水率为10％-60％，铺料厚度为40mm-280mm。

进一步地，所述热解过程包括升温阶段、干燥阶段、热解阶段和活化阶段，上述四个阶段的循环周期为0.5h-1h。

根据本发明的一些具体实施例，所述热解过程包括干燥区处理和热解区处理，所述干燥区处理的温度为200℃-500℃，所述热解区处理的温度为800℃-950℃。

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是根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统的结构示意图。

附图标记：

预处理设备10、

热解设备20、

热解油气净化设备30、热解油输送管路31、热解气输送管路32、

热解炭分选设备40、分选磁选装置41、筛分装置42、电选装置43、风选装置44、内燃机50。

具体实施方式

首先举例描述相关技术中生活垃圾的热解处理技术以及所存在的问题。

例如，专利号201420457702.8公开了一种生活垃圾热解资源化综合处理系统，该系统包括预处理装置、蓄热式旋转床热解炉、油气分离净化装置、固定床气化装置、热解气储存装置和可燃气回收装置，将生活垃圾经过分选、破碎、烘干、成型等预处理后，在热解炉内热解得到高温油气和热解炭，热解炭气化后生成气化可燃气，用以作为蓄热式燃气辐射管燃烧器的燃料。

但该种处理系统存在以下问题：

热解后的垃圾炭因灰分高，细颗粒多，气化处理效率较低；

采用垃圾炭气化，投资成本高，不适用于小规模的垃圾处理厂；

垃圾炭气化处理后仍有大量无机灰渣，碳含量高，资源化、减量化水平低；

垃圾热解前需要进行预处理，分选出的无机渣土味道大，运输填埋困难，仍属于垃圾。

专利号201110200854.0公开了一种利用蓄热式旋转床热解物料的方法，将物料破碎到粒度为10～100mm。破碎后满足要求的物料，通过布料装置布入旋转床，在蓄热式辐射管的作用下隔绝空气加热到400～700℃，热解生成固体产物和油气混合物，整个过程耗时30～120分钟。固体产物经冷却，送入成品料场。油气混合物经油气分离后得到产品焦油和干馏气。

但该种处理系统存在以下问题：

热解产生的热解炭没有得到有效的处置，有细颗粒存在，运输粉尘大，难以出售，减量化效果差；

生成的焦油冷却后粘度大，难以利用和销售；

预处理破碎粒度细，设备要求高。

综上，相关技术中的生活垃圾热解处理技术普遍存在技术推广难度高、成本高、减量化和资源化水平低等问题。

下面参考附图描述根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统和生活垃圾热解处理方法。

根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统包括预处理设备10、热解设备20、热解油气净化设备30和热解炭分选设备40。

热解设备20与预处理设备10相连。热解油气净化设备30与热解设备20相连。热解炭分选设备40与热解设备20相连。

其中，热解炭分选设备40包括与热解设备20相连的分选磁选装置41、与分选磁选装置41相连的筛分装置42、与筛分装置42相连的电选装置43、与筛分装置42相连的风选装置44，经筛分装置42筛选后，较大的颗粒进入风选装置44，而较小的颗粒进入电选装置43。

根据本发明实施例的生活垃圾热解处理方法包括：

将入厂的生活垃圾输送至预处理设备10，进行预处理，以满足解热的入炉要求；

将预处理后的生活垃圾输送至热解设备20，进行热解，产生高温的热解油气和热解炭；

热解炭经螺旋出料机进行降温和粗破碎，热解油气经过净化处理后，可作用燃料使用；

将产生的热解炭输送至热解炭分选设备40，进行筛分，首先经过分选磁选装置41和筛分装置42，将粒径大于或等于预定值的颗粒输送至风选装置44，进行风选，将粒径小于所述预定值的颗粒输送至电选装置43，进行电选脱碳。换言之，细颗粒电选脱碳、中颗粒风选分选，大颗粒回收金属后为石块、玻璃、陶瓷等。

根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统及方法，能够简化预处理，避免产生分选出的掺有垃圾的无机物等，垃圾热解后无异味、干燥，加强热解炭分选用于后期燃烧或建材利用，热解油气回用或燃烧利用，整个厂区能够实现垃圾处理无二次污染，输出的全部产品均具有各自的价值。

并且，热解过程原料性质要求低，缩减预处理工艺，热解后残渣相对原始垃圾干燥、松散，可以将分选的投资与运营设在热解后段，效果更佳，采用风选和电选方法进行细分。

因此，根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统及方法，结合了垃圾热解技术和电选、风选技术，通过对垃圾热解处理后进行分选，提高了资源利用效率、增加经济效益，且整个系统对外输出的均为有价值的产品，具有成本低、减量化和资源化水平高等优点，根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统及方法。

在本发明的一些具体实施例中，预处理设备10包括依次相连的破袋机、破碎机和预处理磁选装置，每个工序均具有一个进料口和一个出料口，其中，破袋机用于破袋，破碎机用于破碎，预处理磁选装置用于选铁以进行回收，满足入炉要求即可，例如粒径满足小于180mm。

在本发明的一些具体实施例中，热解设备20为无热载体蓄热式旋转床。

具体而言，热解设备20包括热解炉、辐射管燃烧器、布料机构和出料机构。

所述热解炉的炉底为可转动的环形，所述热解炉的炉底的料板为穿孔板，以利于物料受热均匀。所述辐射管燃烧器布置于所述热解炉的环形炉壁，通过燃烧热解气以热辐射的方式提供反应所需热量，所述辐射管燃烧器内的烟气与所述热解炉内的气氛隔绝。所述布料机构和所述出料机构设于所述热解炉。

进一步地，所述热解炉内分为干燥区和热解区，所述干燥区的前端具有进料口，所述干燥区处理的温度为200℃-500℃，入料的可燃物含水率为10％-60％，铺料厚度为40mm-280mm，所述热解过程包括升温阶段、干燥阶段、热解阶段和活化阶段，上述四个阶段的循环周期为0.5h-1h，即旋转一周的时间为0.5h-1h。所述热解区的末端设有用于收集热解炭的出料口，所述热解区处理的温度为800℃-950℃，所述热解炉的顶部设有用于收集热解油气的出气口。

在本发明的一些具体示例中，热解油气净化设备30包括湿式除尘塔和脱硫脱硝塔。

所述湿式除尘塔与所述热解设备相连。所述脱硫脱硝塔与所述湿式除尘塔相连。

其中，所述湿式除尘塔具有激冷循环水喷洒装置、初冷器和电捕焦油器。

具体而言，首先在湿式除尘塔中完成除尘，采用激冷循环水喷洒热解油气，将其中的粉尘除掉后进入横管初冷器，初冷器用32℃循环水和16℃制冷水的两段冷却水将其冷却至21℃左右。由初冷器下部排出的热解气进入两台并联同时操作的电捕焦油器，完成气体中夹带的焦油工作。再由罗茨鼓风机将热解气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝。

进一步地，热解油气净化设备30与热解设备20之间连接有热解油输送管路31和热解气输送管路32。

换言之，对所述热解油气进行以下三种处理方式中的至少之一：

作为热解燃料；

采用内燃机50发电；

储存。

例如，热解油气净化设备30连接有热解气储气罐。

再例如，得到的净化后的热解气，一部分可以作为补充燃料送至所述辐射管燃烧器中，另一部分送至储气罐。

在本发明的一些具体示例中，筛分装置42为带有除铁器的振动筛，振动筛的出口连接输送带进入风选装置44，振动筛的下出口通过输送带送入电选装置43。

可选地，所述预定值为4mm或6mm。

具体而言，在热解炭分选过程中，热解产生的热解炭经过降温和初步破碎后进入4mm振动筛，振动筛设有磁选机回收金属。粒径大于或等于4mm的颗粒部分入风选装置44，将未热解透的布料等轻组分分选出来回炉热解，大颗粒无机物作为建材用品级配使用。粒径小于4mm的颗粒部分入电选装置43，由于碳颗粒或富碳颗粒电导率比较高，从电选装置43的带电滚筒首先落下成为热值较高的固体燃料或吸附材料，无机渣土、玻璃、陶瓷类导电率低的随滚筒转动在后段用毛刷刷下实现分选成为低灰的建材原料。

更为具体地，风选装置44的入口与振动筛的输送带相连，风选轻产物通过输送带送入热解设备20入料输送带，重产物送至料场堆放。

电选装置43有两个产品出口，其中首先落下的物料为无机渣土类送至料场堆放，后落下的物料电导率较高为高热值的碳化物单独存放作为热值较高的固体燃料或吸附材料。

下面举例描述根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统及方法的具体过程。

实施例1

采用某市生活垃圾为原料，成分组成如表1：

表1生活垃圾成分组成(wt％)

进厂的垃圾经过简单分选去除大块无机物和金属，送入热解设备20进行热解，干燥区温度250-270℃，热解区温度850-870℃。

热解产生的热解炭经过降温和初步破碎后进入4mm振动筛，筛上设有磁选机回收金属。>4mm部分入风选装置44可以将未热解透的布料等轻组分分选出来回炉热解，大颗粒无机物作为建材用品级配使用。<4mm部分入电选装置43，从电选装置43的带电滚筒首先落下成为热值较高的固体燃料或吸附材料，无机渣土、玻璃、陶瓷类导电率低的随滚筒转动在后段用毛刷刷下实现分选成为低灰的建材原料。

两部分建筑原料通过级配和添加12％的水、12％水泥，混料送入砌块砖机，形成标砖，送入养护棚，用热解气锅炉烧的蒸汽定期吹养。

成型的砖强度高、耐久性好、尺寸标准、外形完整、色泽均一，可以广泛应用到园林、建筑等各个领域。

日处理100吨垃圾计算，能产生约16吨砖，6吨固体碳燃料热值达4200-4500kal/kg。

实施例2

采用某市生活垃圾为原料，成分组成如表1：

表1生活垃圾成分组成(wt％)

进厂的垃圾经过简单分选去除大块无机物和金属，送入热解设备20进行热解，干燥区温度320-340℃，热解区温度870-900℃。

产生的垃圾炭简单破碎后直接送入6mm振动筛。>6mm部分入风选装置44可以将未热解透的布料等轻组分分选出来回炉热解，大颗粒作为建筑材料出售。<6mm部分入电选装置43，分选出热值较高的固体燃料通过锅炉产生蒸汽为厂区使用，分选出的无机渣土类与大颗粒同作为建筑材料出售。

根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统及方法，能够简化预处理，避免产生分选出的掺有垃圾的无机物等，垃圾热解后无异味、干燥，且加强热解炭分选用于后期燃烧或建材利用，热解油气回用或燃烧利用，能够实现垃圾处理无二次污染，输出的均为有价值产品。

根据本发明实施例的生活垃圾热解处理系统及方法的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。

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 (18)

1.一种生活垃圾热解处理系统，其特征在于，包括：

预处理设备；

热解设备，所述热解设备与所述预处理设备相连；

热解油气净化设备，所述热解油气净化设备与所述热解设备相连；

热解炭分选设备，所述热解炭分选设备与所述热解设备相连；

其中，所述热解炭分选设备包括与所述热解设备相连的分选磁选装置、与所述分选磁选装置相连的筛分装置、与所述筛分装置相连的电选装置、与所述筛分装置相连的风选装置。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述预处理设备包括依次相连的破袋机、破碎机和预处理磁选装置。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解设备为无热载体蓄热式旋转床。

4.根据权利要求3所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解设备包括：

热解炉，所述热解炉的炉底为可转动的环形；

辐射管燃烧器，所述辐射管燃烧器布置于所述热解炉的环形炉壁，以热辐射的方式提供反应所需热量；

布料机构和出料机构，所述布料机构和所述出料机构设于所述热解炉。

5.根据权利要求4所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述辐射管燃烧器内的烟气与所述热解炉内的气氛隔绝。

6.根据权利要求4所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解炉内分为干燥区和热解区，所述干燥区的前端具有进料口，所述热解区的末端设有用于收集热解炭的出料口，所述热解炉的顶部设有用于收集热解油气的出气口。

7.根据权利要求6所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解炉的炉底的料板为穿孔板。

8.根据权利要求1所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解油气净化设备包括：

湿式除尘塔，所述湿式除尘塔与所述热解设备相连；

脱硫脱硝塔，所述脱硫脱硝塔与所述湿式除尘塔相连。

9.根据权利要求8所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述湿式除尘塔具有激冷循环水喷洒装置、初冷器和电捕焦油器。

10.根据权利要求1所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解油气净化设备与所述热解设备之间连接有热解油输送管路和热解气输送管路。

11.根据权利要求1所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解油气净化设备连接有热解气储气罐。

12.根据权利要求1所述的生活垃圾热解处理系统，其特征在于，所述筛分装置为带有除铁器的振动筛。

13.一种生活垃圾热解处理方法，其特征在于，包括：

对生活垃圾进行预处理；

对预处理后的生活垃圾进行热解，产生热解油气和热解炭；

对所述热解油气进行净化处理；

对产生的热解炭进行筛分，对粒径大于或等于预定值的颗粒进行风选，对粒径小于所述预定值的颗粒进行电选。

14.根据权利要求13所述的生活垃圾热解处理方法，其特征在于，所述预定值为4mm或6mm。

15.根据权利要求13所述的生活垃圾热解处理方法，其特征在于，对所述热解油气进行以下处理方式中的至少之一：

作为热解燃料；

采用内燃机发电；

储存。

16.根据权利要求13所述的生活垃圾热解处理方法，其特征在于，在解热过程中，入料的可燃物含水率为10％-60％，铺料厚度为40mm-280mm。

17.根据权利要求16所述的生活垃圾热解处理方法，其特征在于，所述热解过程包括升温阶段、干燥阶段、热解阶段和活化阶段，上述四个阶段的循环周期为0.5h-1h。

18.根据权利要求13所述的生活垃圾热解处理方法，其特征在于，所述热解过程包括干燥区处理和热解区处理，所述干燥区处理的温度为200℃-500℃，所述热解区处理的温度为800℃-950℃。