CN111004640A - 一种生活垃圾热解炭化处置系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生活垃圾热解炭化处置系统及方法，属于生活垃圾处理技术领域。该系统包括包括破碎机、干燥机、干馏机、推料器、第一燃烧器、第一燃烧风机、净化器、水浴式气化器、水池、喷淋塔、喷淋水泵、引风机、烟囱、渣坑、捞渣机、第二燃烧器、第二燃烧风机等结构。本发明将生活垃圾投入干馏机内，在中温绝氧的条件下反应，使有机物裂解成可燃性混合气体、固定碳和灰分，可燃气体经过净化后进入燃烧器完全燃烧，产生的热量用于干燥机和干馏机加热生活垃圾，干燥机产生的废气经喷淋塔降温除尘后，经引风机至烟囱达标排放。通过本系统进行生活垃圾热解炭化处理，不产生二噁英，可实现无害化、减量化、资源化和产业化。

Description

一种生活垃圾热解炭化处置系统及方法

技术领域

本发明属于生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种生活垃圾热解炭化处置系统及方法，尤其涉及一种利用热解炭化工艺把生活垃圾资源化产生能够改良土壤的生物炭的处置系统及方法。

背景技术

城市生活垃圾是我国城市当前面临的最严重的环境问题之一，如何对它进行有效的处理，已成为政府和民众关注的焦点。生活垃圾不仅仅是一种废弃物，垃圾里的有机物质也是一种主要的可再生资源。垃圾的处理不仅是一个重要的环境问题，同样也是资源再利用问题。

目前，我国生活垃圾的无害化处理主要包括填埋、焚烧、堆肥三种。在垃圾处理的这些方法中，填埋处置操作简单、适应性广，但浪费土地资源，而且存在潜在的二次污染，也达不到生活垃圾减容减量效果；堆肥处理周期长，处理量小，产品难销；当前，焚烧已成为我国城镇生活垃圾处理的一种主要方法，焚烧处理一般选择使用炉排炉或者循环流化床炉，这类设备在使用过程中具有投资大、运行成本高等特点，由于是过氧燃烧，燃烧过程中易生成大量酸性气体、二噁英类等污染物，且烟气中含有较多的飞灰，易对整个环境造成二次污染。因此如何克服现有技术的不足是目前生活垃圾处理技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种生活垃圾热解炭化处置系统及方法。该处置系统占地面积小，通过绝氧热解炭化的方法处置，可以杜绝二噁英类物质的产生，实现无害化、减量化、资源化和产业化，并产生生物炭用于土壤改良。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种生活垃圾绝氧热解炭化处置系统，其特征在于，包括破碎机、干燥机、干馏机、推料器、第一燃烧器、第一燃烧风机、净化器、水浴式气化器、水池、喷淋塔、喷淋水泵、引风机、烟囱、渣坑、捞渣机、第二燃烧器、第二燃烧风机；

破碎机的垃圾出口与干燥机的垃圾入口相连；

干燥机的垃圾出口与推料器的垃圾入口相连；

推料器的垃圾出口与干馏机的垃圾入口相连；

干馏机的生物炭出口与渣坑的生物炭入口相连；

干馏机的热解可燃气出口与净化器的可燃气入口相连；

净化器的可燃气出口分别与第一燃烧器、第二燃烧器的可燃气入口相连；

水浴式气化器的液化石油气出口分别与第一燃烧器、第二燃烧器的液化石油气入口相连；

第一燃烧器与干馏机相连；

第二燃烧器与干燥机相连；

第一燃烧风机与第一燃烧器相连；

第二燃烧风机与第二燃烧器相连；

干馏机的废气出口与干燥机的废气入口相连；

干燥机的废气出口与喷淋塔的废气入口相连；

喷淋塔的废气出口与引风机的废气入口相连；引风机的废气出口和烟囱的废气入口相连；

喷淋塔的出水口与水池的入水口相连，水池的出水口与喷淋水泵的入水口相连；喷淋水泵的出水口与喷淋塔的喷头相连；

水池的出水口与渣坑的补水口相连。

进一步，优选的是，在渣坑内设有捞渣机，渣坑的生物炭入口设于捞渣机的正上方。

进一步，优选的是，捞渣机为链板式刮板机。

进一步，优选的是，第一燃烧风机和第二燃烧风机均为离心式送风机。

本领域技术人员应该知晓本发明水池需连接水源。

一种生活垃圾热解炭化处置方法，采用上述生活垃圾绝氧热解炭化处置系统，包括如下步骤：

步骤S1，破碎：生活垃圾依次放入破碎机破碎；

步骤S2，干燥：破碎后含水率为40%~50%的生活垃圾进入干燥机，通过第二燃烧器间接加热，控制干燥机内温度在80~120℃，干燥至含水率为17~23%；

步骤S3，干馏：干燥后的生活垃圾通过推料器进入干馏机，通过第一燃烧器间接加热，控制干馏机内温度在500~700℃，在绝氧条件下，生活垃圾裂解生成可燃性混合气体及固定碳和灰分；

步骤S4，废气净化：干馏机产生的废气通过管道进入干燥机换热后，与干燥机产生废气一起经过喷淋塔用水喷淋除尘后，达到国家标准GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染物控制标准后》，经过引风机、烟囱排放；

步骤S5，热解气回收利用：干馏机热解生成的可燃性气体经过净化器净化后，回喷至第一燃烧器和第二燃烧器燃烧；

步骤S6，固定碳和灰分的利用：干馏机热解产生的固定碳和灰分进入渣坑经水冷却后，通过捞渣机捞出作为生物炭用于园林绿化和土壤改良。

进一步，优选的是，生活垃圾破碎至尺寸不超过50mm×50mm。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1.本发明系统设备占地面积小，乡镇生活垃圾也能适用；

2.通过本系统，生活垃圾经热解处理全部资源化利用，能产生一定的经济效益；

3.在本系统中生活垃圾热解过程隔绝氧气，无有氧燃烧，不产生烟气，避免二次污染；

4.本系统所制得的生物炭应用前景较广，如：土壤改良、园林绿化、新型环保建材等；

5.本系统结构新颖，对热解过程中产生的可燃气进行回收利用，对于喷淋水也是循环使用，符合环保理念，易于推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明生活垃圾绝氧热解炭化处置系统的结构示意图；

其中，1、破碎机；2、干燥机；3、干馏机；4、推料器；5、第一燃烧器；6、第一燃烧风机；7、净化器；8、水浴式气化器；9、水池；10、喷淋塔；11、喷淋泵；12、引风机；13、烟囱；14、渣坑；15、捞渣机；16、第二燃烧器；17、第一燃烧风机。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。

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。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明系统中各装置的连接方式均采用常规方法，如通过管道连接等。

绝氧：设备内部全密封，进料口、出料口采用密封装置，系统内不供给空气。

干馏机：在中温绝氧条件下利用热解反应处理生活垃圾的设备。

如图1所示，一种生活垃圾绝氧热解炭化处置系统，包括破碎机1、干燥机2、干馏机3、推料器4、第一燃烧器5、第一燃烧风机6、净化器7、水浴式气化器8、水池9、喷淋塔10、喷淋水泵11、引风机12、烟囱13、渣坑14、捞渣机15、第二燃烧器16、第二燃烧风机17；

破碎机1的垃圾出口与干燥机2的垃圾入口相连；

干燥机2的垃圾出口与推料器4的垃圾入口相连；

推料器4的垃圾出口与干馏机3的垃圾入口相连；

干馏机3的生物炭出口与渣坑14的生物炭入口相连；

干馏机3的热解可燃气出口与净化器7的可燃气入口相连；

净化器7的可燃气出口分别与第一燃烧器5、第二燃烧器16的可燃气入口相连；

水浴式气化器8的液化石油气出口分别与第一燃烧器5、第二燃烧器16的液化石油气入口相连；

第一燃烧器5与干馏机3相连；

第二燃烧器16与干燥机2相连；

第一燃烧风机6与第一燃烧器5相连；

第二燃烧风机17与第二燃烧器16相连；

干馏机3的废气出口与干燥机2的废气入口相连；

干燥机2的废气出口与喷淋塔10的废气入口相连；

喷淋塔10的废气出口与引风机12的废气入口相连；引风机12的废气出口和烟囱13的废气入口相连；

喷淋塔10的出水口与水池9的入水口相连，水池9的出水口与喷淋水泵11的入水口相连；喷淋水泵11的出水口与喷淋塔10的喷头相连；

水池9的出水口与渣坑14的补水口相连。

优选，在渣坑14内设有捞渣机15，渣坑14的生物炭入口设于捞渣机15的正上方。

优选，捞渣机15为链板式刮板机；第一燃烧风机6和第二燃烧风机17均为离心式送风机。

一种生活垃圾绝氧热解炭化的处置方法，采用上述生活垃圾绝氧热解炭化处置系统，包括如下步骤：

步骤S1，破碎：生活垃圾依次放入破碎机破碎，把原始的生活垃圾破碎至尺寸不超过50mm×50mm（长×宽），因为进入破碎机中本身就是片状的，所以，本方法对于厚度不做限制；

步骤S2，干燥：破碎后含水率为40%~50%的生活垃圾进入干燥机，通过第二燃烧器间接加热，控制干燥机内温度在80~120℃，主要目的是将大部分水分蒸发并排放，干燥至含水率为17~23%；

步骤S3，干馏：干燥后的生活垃圾通过推料器（推料器带有密封结构，该推料器为现有市售产品）进入干馏机，通过第一燃烧器间接加热，控制干馏机内温度在500~700℃，在绝氧条件下（干馏机内不供风，物料进出口采取密封措施），生活垃圾裂解生成可燃性混合气体（CO、CH₄、CO₂、H₂、水蒸气等）及固定碳和灰分；

步骤S4，废气净化：干燥机产生的废气经过喷淋塔喷淋除尘后，达到国家标准GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染物控制标准后》，经过引风机、烟囱排放；干馏机产生的废气通过管道进入干燥机再次换热后，与干燥机产生废气一起排出；

步骤S5，热解气回收利用：干馏机热解生成的可燃性气体经过净化器净化后，回喷至第一燃烧器和第二燃烧器燃烧；燃烧风机为一般的离心式送风机，主要为助燃提供空气；

步骤S6，固定碳和灰分的利用：干馏机热解产生的固定碳和灰分进入渣坑经水冷却后，通过捞渣机捞出作为生物炭，可外售用于园林绿化和土壤改良。灰分混合在固定碳中，质量占比为15%-20%。

其中，喷淋塔喷淋时采用水来喷淋。

本发明干馏机内产生的可燃气可以回用至燃烧器，且是一种清洁能源，不产生污染物。

本发明所涉及的技术特点如下

1.生活垃圾热解反应在绝氧环境下进行，有效抑制了二噁英的生成；

2.生活垃圾不经过燃烧就能达到减容减量化，；

3.生活垃圾产生的可燃气可回收利用，减少设备外部能源消耗；；

4.炉产生的炉渣不含有毒成分，经检测合格后可作为生物炭改善土壤。

本发明的生活垃圾绝氧热解炭化技术，是在绝氧的条件下使生活垃圾发生热解炭化反应，可以杜绝二噁英类物质的产生，并且具有无害化彻底、资源化充分、二次污染小等特点，同时把生活垃圾资源化，产生生物炭，生物炭富含有机碳，约占60％~70％（肥沃黑土的有机碳含量约为35%），具有高pH值、高碳、高多孔性和对土壤养分具有较强吸附能力的特点。生物炭施入土壤中，因其高度芳构化，使得有机碳释放缓慢，残存时间长，是一种非常有利于提高土壤碳固定、改良土壤理化性质、缓释肥效的土壤改良剂。

各生活垃圾处理方法对比如下表1：

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种生活垃圾绝氧热解炭化处置系统，其特征在于，包括破碎机（1）、干燥机（2）、干馏机（3）、推料器（4）、第一燃烧器（5）、第一燃烧风机（6）、净化器（7）、水浴式气化器（8）、水池（9）、喷淋塔（10）、喷淋水泵（11）、引风机（12）、烟囱（13）、渣坑（14）、捞渣机（15）、第二燃烧器（16）、第二燃烧风机（17）；

破碎机（1）的垃圾出口与干燥机（2）的垃圾入口相连；

干燥机（2）的垃圾出口与推料器（4）的垃圾入口相连；

推料器（4）的垃圾出口与干馏机（3）的垃圾入口相连；

干馏机（3）的生物炭出口与渣坑（14）的生物炭入口相连；

干馏机（3）的热解可燃气出口与净化器（7）的可燃气入口相连；

净化器（7）的可燃气出口分别与第一燃烧器（5）、第二燃烧器（16）的可燃气入口相连；

水浴式气化器（8）的液化石油气出口分别与第一燃烧器（5）、第二燃烧器（16）的液化石油气入口相连；

第一燃烧器（5）与干馏机（3）相连；

第二燃烧器（16）与干燥机（2）相连；

第一燃烧风机（6）与第一燃烧器（5）相连；

第二燃烧风机（17）与第二燃烧器（16）相连；

干馏机（3）的废气出口与干燥机（2）的废气入口相连；

干燥机（2）的废气出口与喷淋塔（10）的废气入口相连；

喷淋塔（10）的废气出口与引风机（12）的废气入口相连；引风机（12）的废气出口和烟囱（13）的废气入口相连；

喷淋塔（10）的出水口与水池（9）的入水口相连，水池（9）的出水口与喷淋水泵（11）的入水口相连；喷淋水泵（11）的出水口与喷淋塔（10）的喷头相连；

水池（9）的出水口与渣坑（14）的补水口相连。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾绝氧热解炭化处置系统，其特征在于：在渣坑（14）内设有捞渣机（15），渣坑（14）的生物炭入口设于捞渣机（15）的正上方。

3.根据权利要求2所述的生活垃圾绝氧热解炭化处置系统，其特征在于：捞渣机（15）为链板式刮板机。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾绝氧热解炭化处置系统，其特征在于：第一燃烧风机（6）和第二燃烧风机（17）均为离心式送风机。

5.一种生活垃圾热解炭化处置方法，采用权利要求1~4任意一项所述的生活垃圾绝氧热解炭化处置系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，破碎：生活垃圾依次放入破碎机破碎；

步骤S2，干燥：破碎后含水率为40%~50%的生活垃圾进入干燥机，通过第二燃烧器间接加热，控制干燥机内温度在80~120℃，干燥至含水率为17~23%；

步骤S3，干馏：干燥后的生活垃圾通过推料器进入干馏机，通过第一燃烧器间接加热，控制干馏机内温度在500~700℃，在绝氧条件下，生活垃圾裂解生成可燃性混合气体及固定碳和灰分；

步骤S4，废气净化：干馏机产生的废气通过管道进入干燥机换热后，与干燥机产生废气一起经过喷淋塔用水喷淋除尘后，达到国家标准GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染物控制标准后》，经过引风机、烟囱排放；

步骤S5，热解气回收利用：干馏机热解生成的可燃性气体经过净化器净化后，回喷至第一燃烧器和第二燃烧器燃烧；

步骤S6，固定碳和灰分的利用：干馏机热解产生的固定碳和灰分进入渣坑经水冷却后，通过捞渣机捞出作为生物炭用于园林绿化和土壤改良。

6.根据权利要求5所述的生活垃圾热解炭化处置方法，其特征在于，生活垃圾破碎至尺寸不超过50mm×50mm。

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