CN114308978A - 垃圾处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及垃圾处理技术领域，提供了一种垃圾处理系统及处理方法，该处理系统包括：破碎装置、干化装置、分选装置、热解装置、燃烧反应器，其中燃烧反应器生成的高温烟气经由管道输送至热解装置和干化装置。该处理方法包括：破碎待处理垃圾；干化破碎后垃圾；分选干化后的垃圾，分选出垃圾中的金属，筛选其中预设重量或体积的可燃垃圾作为固体回收燃料；热解处理预设重量或体积的分选后的垃圾，生成热解气和热解渣；燃烧所述热解气生成高温烟气，利用所述高温烟气作为热源，为热解装置和干化装置提供热量。通过该垃圾处理系统及处理方法无需外部干化热源，在处理垃圾、制备固体回收燃料的同时还能够实现系统内部的能量循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体的，涉及一种垃圾处理系统及处理方法。
背景技术
焚烧发电作为一种无害化、减量化、资源化的处理方式，逐渐成为我国垃圾处置的主要方法。但是建设垃圾焚烧发电厂的成本较高，同时也需要垃圾处理量有一定的规模，否则难以产生效益。
乡镇地区由于垃圾处理量小，资金压力等原因，垃圾焚烧发电厂很难实施。因此，许多农村地区选择对垃圾进行填埋。但如若填埋场距离居住区较远，会造成交通不便和运输成本增加的问题；如若填埋场距离居住区较近，又会污染附近的生活环境。长此以往，乡镇生活垃圾很难得到根本地解决。
固体回收燃料(SRF)是一种高度不均匀的混合物，由非危险废物的高热值部分制备而成。它是继垃圾衍生燃料(RDF)之后的一种新型燃料，能为设备的运行、燃烧稳定性和污染物的低排放提供保障。针对村镇地区垃圾数量较小的情况，可采取制备固定回收燃料的方法进行处理。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种垃圾处理系统，在消耗较低的能量的同时，还能够对垃圾有效地处理并将其中的部分可燃物制成固体回收燃料。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种垃圾处理系统，包括：破碎装置，用于破碎待处理垃圾；干化装置，用于干化破碎后的垃圾；分选装置，用于分选出待处理垃圾中的金属，以及筛选干化后的垃圾中的可燃垃圾；热解装置，接收预设重量或体积的分选后的垃圾并进行热解处理生成热解气和热解渣；燃烧反应器，接收所述热解气和/或热解渣并燃烧生成高温烟气；其中，所述干化装置还接收所述高温烟气，利用所述高温烟气的热量对破碎后的垃圾进行干化处理；输送所述高温烟气的管道还与所述热解装置相连，用以向所述热解装置提供热量。
优选地，所述高温烟气顺次流经所述热解装置和所述干化装置。
优选地，还包括：
烟气净化装置，用以净化交换热量后的所述高温烟气。
优选地，所述热解装置的外周设有热交换装置，所述热交换装置一端接所述高温烟气，另一端接所述干化装置。
优选地，还包括：固体回收燃料库，与所述分选装置经由输送带连接，以接收并储存预设重量或体积的所述可燃垃圾。
优选地，还包括：垃圾储存库，用于储存待处理垃圾。
为了实现上述目的，本发明另一方面提供一种垃圾处理方法，应用于如上所述的垃圾处理系统，包括以下步骤：
破碎装置对待处理垃圾进行破碎处理；
干化装置对破碎后垃圾进行干化；
分选装置分选干化后的垃圾，分选出垃圾中的金属，筛选其中预设重量或体积的可燃垃圾作为固体回收燃料；
热解装置对预设重量或体积的分选后的垃圾进行热解处理，生成热解气和热解渣；
燃烧反应器燃烧所述热解气和/或热解渣生成高温烟气，利用所述高温烟气继续干化破碎后的垃圾。
优选地，热解装置对预设重量或体积的分选后的垃圾进行热解处理所采用的热源为所述高温烟气。
优选地，经所述热解装置和/或所述干化装置流出的交换热量后的所述高温烟气还需进行净化处理。
优选地，在分选出垃圾中的金属，筛选其中预设重量或体积的可燃垃圾作为固体回收燃料时，还去除其中的不可燃垃圾。
根据上面的描述和实践可知，本发明所述的垃圾处理系统及处理方法，首先利用破碎装置对待处理垃圾进行预处理，之后将垃圾进行干化处理，然后利用分选装置分选出垃圾中的金属；其中一部分垃圾用于热解处理，生成热解气，之后将热解气和/或热解渣燃烧生成高温烟气，然后利用该高温烟气为热解装置、干化装置供热；分选装置处理后的垃圾中的可燃垃圾可作为固体回收燃料进行回收利用。通过该垃圾处理系统处理垃圾并制备固体回收燃料无需引入额外的热源，可降低垃圾处理及固体回收燃料制备的成本。此外，本发明对于经干化装置流出的交换热量后的高温烟气还进行了净化处理，可以避免垃圾处理的过程出现空气污染。
附图说明
图1为本发明的一个实施例涉及的垃圾处理系统的结构示意图。
图2为本发明的一个实施例涉及的垃圾处理方法的流程示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明的一个实施例涉及的垃圾处理系统的结构示意图。如图1所述，该实施例中的垃圾处理系统包括：破碎装置、干化装置、分选装置、热解装置和燃烧反应器。其中，破碎装置可选用粗破碎机，用于对待处理的垃圾进行初步的破碎，将其处理成粒径小于预设尺寸的垃圾，便于进行后续其它处理工序。干化装置用于对初步破碎后的垃圾进行干化处理。分选装置用于分选出垃圾中的金属，便于进行后续热解处理，以及筛选干化后的垃圾中的部分可燃垃圾。热解装置用于对部分垃圾进行热解处理，生成热解气和热解渣。其中的热解气和/或热解渣输送至燃烧反应器中燃烧生成高温烟气。在该实施例中，干化装置和热解装置所采用的热源均为燃烧反应器中燃烧生成的高温烟气。
上述高温烟气在经过热解装置或干化装置时交换热量，之后温度降低，对于该部分高温烟气，需进一步处理才可进行排放。因此在该实施例的垃圾处理系统中，还设置了烟气净化装置，用以净化经热解装置及干化装置流出的交换热量后的高温烟气。
另外，在该实施例中，垃圾处理系统还包括一垃圾储存库，用于储存待处理的垃圾。
此外，为了提高热解的效率，分选装置还可对垃圾进行破碎处理，以及进一步筛选待处理的垃圾中的可燃垃圾。例如针对生活垃圾，可将其分为可燃垃圾和其它垃圾。其中的可燃垃圾可用于制备固体回收燃料，其它垃圾主要为不可燃的无机物和金属。
具体地说，在该实施例中，分选装置包括：磁选机、筛分系统、风选机、细破碎机、轻质垃圾存料仓、重质垃圾存料仓以及在各个设备间输送物料的皮带机。使用时，干化后的垃圾首先由皮带机输送至磁选机，分选出垃圾中携带的一部分磁性金属，例如铁、镍等。之后垃圾被输送至筛分系统，垃圾被筛分成颗粒较大的筛上垃圾和颗粒较小的筛下垃圾。
对于上述筛上垃圾和筛下垃圾利用磁选机分别进行一次磁选处理，进一步分选出其中的磁性金属。之后利用风选机对上述筛上垃圾和筛下垃圾分别进行风力分选。需要注意的是，由于筛上垃圾的粒径大于筛下垃圾的粒径，因此二者所采用的风选机的功率不同。筛上垃圾所使用的风选机的功率大于筛下垃圾所使用的风选机的功率。
风选之后筛上垃圾被分为轻质垃圾和重质垃圾，筛下垃圾被分为轻质垃圾和重质垃圾。此处轻质垃圾即为上述可燃垃圾，包括木材、秸秆等有机物和塑料、橡胶等可燃无机物；重质垃圾和磁性金属即为上述不可燃垃圾，包括金属、石块、瓦片等。
对于轻质垃圾还可经过细破碎机进一步破碎便于进行后续的热解处理。最后将上述轻质垃圾输送至轻质垃圾存料仓，将上述重质垃圾输送至重质垃圾存料仓。上述粗破碎机和细破碎机所破碎的垃圾的粒径可依据实际需求设定，在此不再赘述。
以上给出了一种将垃圾通过机械分选为可燃垃圾和不可燃垃圾的方法，在其它实施例中，亦可采用其它现有机械设备将垃圾分为可燃垃圾和不可燃垃圾，在此不再赘述。
上述分选作业将垃圾进行了分类，便于后续有针对性的进行处理。例如对于金属可回收利用，对于重质垃圾可用作建筑材料，对于轻质垃圾即可燃垃圾既可用于制备固体回收燃料，又可用于进行热解处理生成热解气和热解渣。当然，若分选作业时，部分重质垃圾中包含有可燃垃圾，对于该部分也可将其送入热解装置中，进行热解处理，以充分利用垃圾中的可燃垃圾。
具体地说，在该实施例中，热解装置在该实施例中为卧式热解炉，包括用于进行热解反应的炉体，该炉体具有垃圾输入口、排渣口和排气口。此外为了提高热解的效率，在炉体外侧面设置了热交换装置，该热交换装置一端接输送高温烟气的管道，另一端连接干化装置，通过高温烟气的热量来加热炉体，进而提高热解效率。在一个实施例中，该热交换装置为包覆设置在炉体外侧面的加热管道，该加热管道一端接输送高温烟气的管道，通过高温烟气来加热炉体，进而提高热解效率；该加热管道的另一端连接干化装置。
垃圾在卧式热解炉中经热解生成热解气和热解渣。热解渣经由排渣口排出，热解渣的主要成分为焦油和炭黑，可用作工业原料。热解气和热解渣可一并输入燃烧反应器中燃烧生成高温烟气。
具体地说，在该实施例中，干化装置可采用高温烟气干化设备，利用上述高温烟气来烘干待处理垃圾。在分选装置的后端还设置有固体回收燃料库，其一端通过输送带与分选装置连接。经分选装置输出的固体回收燃料储存在固体回收燃料库中。干化装置和热解装置中交换热量后的高温烟气则最终流入烟气净化装置中。
需要注意的是，上述轻质垃圾部分直接制作为固体回收燃料，部分继续进行热解处理，因此在实际应用中，经分选得到的轻质垃圾需要进行分配，可预先设置一定重量或体积的轻质垃圾进行热解处理，预先设置一定重量或体积的轻质垃圾制作固体回收燃料。因热解处理、干化处理和制作固体回收燃料是持续作业的过程，需要不断地进行添料，因此在轻质垃圾较多时，上述热解处理、干化处理和制作固体回收燃料可同步进行，仅需确保干化处理时有足够的高温烟气即可。此外，经由热解装置和干化装置交换热量后的高温烟气须经烟气净化装置净化后再进行排放。
在该实施例中还给出了一种垃圾处理方法，采用了上述的垃圾处理系统，如图2所示，该垃圾处理方法包括如下步骤：
步骤S1、破碎装置将待处理的垃圾进行初步的破碎处理。
以生活垃圾为例，经过上述破碎装置进行初步破碎后，可将生活垃圾分为粒径小于预设尺寸的垃圾，便于进行后续的其它工序。
步骤S2、干化装置对破碎后的垃圾进行干化处理。
将上述破碎后的垃圾输入干化装置中，通过高温将待处理的垃圾烘干。具体地，在烘干垃圾时，可采用步骤S5中燃烧生成的高温烟气作为热源。
步骤S3、分选装置分选干化后的垃圾，分选出垃圾中的金属，筛选其中预设重量或体积的可燃垃圾作为固体回收燃料。
首先，将干化后的垃圾输入磁选机，除去垃圾中携带的一部分磁性金属，例如铁、镍等。
之后，垃圾被输送至筛分系统，将垃圾筛分成颗粒较大的筛上垃圾和颗粒较小的筛下垃圾。对于上述筛上垃圾和筛下垃圾利用磁选机分别进行一次磁选处理，进一步分选出其中的磁性金属。
然后，利用风选机对上述筛上垃圾和筛下垃圾分别进行风力分选。需要注意的是，由于筛上垃圾的粒径大于筛下垃圾的粒径，因此二者所采用的风选机的功率不同。筛上垃圾所使用的风选机的功率大于筛下垃圾所使用的风选机的功率。风选之后筛上垃圾被分为轻质垃圾和重质垃圾，筛下垃圾被分为轻质垃圾和重质垃圾。此处轻质垃圾即为上述可燃垃圾，包括木材、秸秆等有机物和塑料、橡胶等可燃无机物；重质垃圾和磁性金属即为上述不可燃垃圾，包括金属、石块、瓦片等。
最后，对于部分轻质垃圾可直接作为固体回收燃料进行回收处理；对于另一部分轻质垃圾，以及可能包含有可燃垃圾的部分重质垃圾还可经过细破碎机进一步破碎便于进行后续的热解处理。
其中，上述粗破碎机和细破碎机所破碎的垃圾的粒径可依据实际需求设定，在此不再赘述。
步骤S4、热解装置对预设重量或体积的分选后的垃圾进行热解处理，生成热解气和热解渣。
热解主要是将可燃垃圾处理生成热解气的过程，因此该步骤中主要是以上述分选出的部分可燃垃圾作为主要原料，对于一些重质垃圾中包含有可燃垃圾的情况，可以将该部分重质垃圾同样进行热解处理。具体地，将需要热解的垃圾输入热解装置内进行热解处理，最终热解处理完毕后生成热解气和热解渣。
步骤S5、燃烧反应器燃烧所述热解气和/或热解渣生成高温烟气，利用所述高温烟气继续干化破碎后的垃圾。
将步骤S4中的热解气和/或热解渣输入燃烧反应器中进行燃烧，生成高温烟气，再利用该高温烟气的热量去干化处理后续的垃圾，形成持续地垃圾处理作业。
另外，对于生成的高温烟气还可将其引入热解装置的加热管道内，通过高温烟气的热量升高热解装置内的温度，进而提高热解的效率。在该实施例中，热解气燃烧生成的高温烟气，首先输入热解装置对其进行供热，之后输入干化装置烘干垃圾，使高温烟气的热量得到充分的利用。
最后，经由干化装置流出的交换热量后的高温烟气还需进行净化处理后才可进行排放。
需要注意的是，在该实施例中，提供了一种可以筛选待处理垃圾中的可燃垃圾的分选装置，利用该分选装置所筛选得到的可燃垃圾进行热解可以提高处理效率。在其它实施例中，也可直接选用仅包含磁选机的分选装置，该种分选装置仅去除了垃圾中的金属物，然后对剩余的垃圾进行热解处理，同样可制得热解气。
此外，在该实施例中，燃烧反应器中生成的高温烟气首先进入热解装置的加热管道内交换热量，之后进入干化装置中交换热量，最后进入烟气净化装置进行净化处理。在其它实施例中，也可以将生成的高温烟气分为两部分，一部分进入热解装置的加热管道内交换热量，再进入烟气净化装置，另一部分则直接进入干化装置内交换热量，再进入烟气净化装置。该两种结构形式均可实现高温烟气热量的回收利用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种垃圾处理系统，其特征在于，包括：
破碎装置，用于破碎待处理垃圾；
干化装置，用于干化破碎后的垃圾；
分选装置，用于分选出待处理垃圾中的金属，以及筛选干化后的垃圾中的可燃垃圾；
热解装置，接收预设重量或体积的分选后的垃圾并进行热解处理生成热解气和热解渣；
燃烧反应器，接收所述热解气和/或热解渣并燃烧生成高温烟气；
其中，所述干化装置还接收所述高温烟气，利用所述高温烟气的热量对破碎后的垃圾进行干化处理；
输送所述高温烟气的管道还与所述热解装置相连，用以向所述热解装置提供热量。
2.如权利要求1所述的垃圾处理系统，其特征在于，
所述高温烟气顺次流经所述热解装置和所述干化装置。
3.如权利要求1所述的垃圾处理系统，其特征在于，还包括：
烟气净化装置，用以净化交换热量后的所述高温烟气。
4.如权利要求2所述的垃圾处理系统，其特征在于，
所述热解装置的外周设有热交换装置，所述热交换装置一端接所述高温烟气，另一端接所述干化装置。
5.如权利要求1所述的垃圾处理系统，其特征在于，还包括：
固体回收燃料库，与所述分选装置经由输送带连接，以接收并储存预设重量或体积的所述可燃垃圾。
6.如权利要求1所述的垃圾处理系统，其特征在于，还包括：
垃圾储存库，用于储存待处理垃圾。
7.一种垃圾处理方法，应用于如权利要求1至6中任一项所述的垃圾处理系统，其特征在于，包括以下步骤：
破碎装置对待处理垃圾进行破碎处理；
干化装置对破碎后垃圾进行干化；
分选装置分选干化后的垃圾，分选出垃圾中的金属，筛选其中预设重量或体积的可燃垃圾作为固体回收燃料；
热解装置对预设重量或体积的分选后的垃圾进行热解处理，生成热解气和热解渣；
燃烧反应器燃烧所述热解气和/或热解渣生成高温烟气，利用所述高温烟气继续干化破碎后的垃圾。
8.如权利要求7中所述的垃圾处理方法，其特征在于，
热解装置对预设重量或体积的分选后的垃圾进行热解处理所采用的热源为所述高温烟气。
9.如权利要求8中所述的垃圾处理方法，其特征在于，
经所述热解装置和/或所述干化装置流出的交换热量后的所述高温烟气还需进行净化处理。
10.如权利要求7至9中任一项所述的垃圾处理方法，其特征在于，
在分选出垃圾中的金属，筛选其中预设重量或体积的可燃垃圾作为固体回收燃料时，还去除其中的不可燃垃圾。
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