CN102559330A - 全部由城市生活垃圾制成新型燃料的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及全部由城市生活垃圾制成新型燃料的方法及装置，属于能源环保类。其全部采用城市生活垃圾为唯一的原料，经分离出其中部分的塑料、金属、玻璃瓶类可再利用类物质；去除石头、砖头、水泥类不能再利用类物质，余下的全部垃圾为新型燃料的原料，经破袋、分选、筛分、粉碎、干燥和挤压成型的主要生产工艺方法及装置，制成一种全新的、能够城市生活垃圾处理难题和综合利用的难题；本发明燃料制品可以替代固体可燃性矿物的煤、焦炭等资源，成为大型火力发电厂或民用燃料的替代能源产品，是一项重要的能源替代和补充举措，具有十分重大的社会和经济意义。

Description

全部由城市生活垃圾制成新型燃料的方法及装置

技术领域

本发明涉及能源环保类，特别涉及一种垃圾燃料制品，尤指利用再生能源技术，解决城市生活垃圾无害化处理，使之成为一种全部由城市生活垃圾制成的新型燃料的方法及装置。

背景技术

目前国内外城市生活垃圾处理方式主要采用掩埋法、焚烧法、沼气发酵法、分类处理法。其中，掩埋法直接将垃圾埋在地下，占用大块土地，并使该地块废弃，并造成该地块的土地污染，属于淘汰法；焚烧法处理垃圾污染大气，产生二恶英(Dioxin)致癌气体，该方法属于“不得以”法；沼气发酵法把垃圾分选后，装入发酵池，进行发酵产生沼气，同时产生的大量余渣虽然可做有机肥，可是该种肥料不实用，用该法生产的企业基本处于关闭停产状态，属于“无奈法”；分类处理法，该法分选出塑料、纸张、金属、旧布等作再生资源，可是该法还剩下50%—70%的垃圾废弃物无法处理，不得不去掩埋，属 “留尾巴”的方法。根据我国目前垃圾处理的实际现状，处于大量垃圾没有经过任何处理自然堆放状态占绝大多数，这不仅占用了很多土地，甚至是良田，还严重地污染了垃圾场周边的环境，且造成了城市周围环境的不雅观状态。

申请号为201010571953.5，专利名称环保合成煤的生产方法及装置，给出了各主要原料成分所占总重量的百分比（%）数：垃圾35%—40%；原煤15%—25%；焦炭渣粉10%—15%；煤泥15%—20%；辅料：添加剂、粘合剂、除臭剂，及其他辅料为总重量的3%—6%的垃圾合成煤生产配方。

申请号为200410011274.7的发明专利，给出了垃圾50份，焦炭30份，煤泥30份，碳素粉10份，煤矸石10份，粘结剂（为水泥）5份的垃圾煤生产配方。

上述将城市垃圾按照一定的工艺方法进行处理，并加入原煤、焦炭、煤泥或煤矸石等固体可燃性矿物，以及添加剂、粘合剂、除臭剂等辅助材料的配方，制成垃圾合成煤，这是对城市垃圾着眼于环保和变废为宝而取得的创造性的技术成果，具有十分重大的社会意义。但是上述方法在以城市垃圾为主要原料的前提下，必须加入一定比例的原煤或焦炭之类固体可燃性矿物，以及其它辅助材料，导致该种垃圾制品成本的增加，且目前我国城市垃圾的处理仍然处于摸索探讨的阶段，大量的垃圾没有得到处理，即使局部城市的部分垃圾得以处理，而从资料的记载不难看出，有效地垃圾处理方法及大量的推广普及，真正解决城市生活垃圾污染，变废为宝，仍然是一个很大的难题和十分艰巨的任务，需要进一步加以探索和改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一全部由城市生活垃圾制成新型燃料的方法及装置，与现有以城市生活垃圾为主要原料、加入适量固体可燃性矿物的配方完全不同的是，本发明全部由生活垃圾经过一定的工艺流程制成新型燃料，而可替代传统的能源资源的煤炭、焦炭等固体可燃性矿物而作为新型燃料，不仅解决了城市垃圾的污染问题，而且在不添加任何固体可燃性矿物原料情况下而制成新型燃料，具有显著的新颖性、创造性，具有重大的社会效益和经济价值。

本发明全部采用城市生活垃圾，经分离出其中部分的塑料、金属、玻璃瓶类可再利用类物质；去除石头、砖头、水泥等不能再利用类物质，余下的全部垃圾为新型燃料的原料，一定的生产工艺过程，制成一种全部由垃圾为原料的新型燃料。该种新型燃料的大量产品优先为火力发电厂替代原煤而使用，也可以用于小型锅炉房及民用，实现了全部采用城市生活垃圾为原料和一定的生产工艺方法及装置制成的新型燃料，真正做到了使城市生活垃圾不添加任何固体可燃性矿物而转化为再生资源，不仅消除了城市垃圾的污染，解决了目前城市垃圾占用土地的问题，还实现了人们多年来“城市生活垃圾变废为宝得以再利用”的梦想，是为人类造福的重大创举。

本发明的由城市生活垃圾制成新型燃料的具体工艺方法及系统装置：

一、新型燃料的原料。全部采用城市生活垃圾为唯一的原料，经分离出其中部分的塑料、金属、玻璃瓶类可再利用的物质；去除石头、砖头、水泥类不能再利用的物质，余下的全部垃圾为新型燃料的原料，主要经原料准备、破袋、重力分选、滚筒筛分选、粉碎机粉碎、烘干及去除水分和挤压成型的生产工艺过程。

 

二、城市生活垃圾制成新型燃料的工艺流程及系统装置

（一）原料的准备

a、备料，将城市生活垃圾运入大型密封垃圾备料库，并首先对所有入库的垃圾喷洒石灰粉，根据不同季节和垃圾是否发酵的实际状况，或者进一步喷洒碱性溶液，达到垃圾除臭和灭菌的目的；

b、物料输送，采用自行设计制造、带有刃刀式叶片的双螺旋输送机，将经简易方法除臭和灭菌后的城市生活垃圾输送到垃圾破袋、重力分选和初步破碎生产工序；

双螺旋输送机由上部的进料斗、下部的双螺旋输送机组成。双螺旋输送机为一端由滚动轴承座所支承，另一端无支承的悬臂式结构；与普通螺旋输送机的螺旋叶片结构不同，该螺旋叶片为带刃刀式结构，亦即不仅在螺旋叶片的行进过程中将垃圾物料沿螺旋叶片的螺旋线向前推进，而且叶片的带刃刀式结构还具有将部分垃圾袋及垃圾块破拆成散落状或较小块状的分拆功能。双螺旋叶片的两根转动轴之间采用链轮传动结构连接，在同一调速电机的驱动下带动两个螺旋输送机以相同的转数运转，同时通过电气设计具有正反转功能，且其运转速度可调；由于在悬臂式的螺旋输送机的出料口处不设有支承螺旋轴及叶片的轴承座，使得螺旋输送机的出料口具有开阔的空间，便于任何大小和形状的垃圾无阻挡地排出到工艺设备的胶带输送机上面，进入下道生产工序。

（二）破袋、重力分选、滚筒筛分选和粉碎机粉碎

c、采用自行设计制造的破袋分离机进行垃圾破袋，该设备在将城市生活垃圾经过备料和带有刃刀式叶片的双螺旋输送机破拆了部分垃圾大件后，进一步去除垃圾外部包装的塑料袋及大料块垃圾 。该装置主要由底座，固定于底座上的多组支承辊，破袋分离滚筒，与破袋分离滚筒至少等长、阻挡垃圾随地离散的两侧部护板，位于破袋分离滚筒上部、具有清洁破袋分离滚筒筛网的多个差动滚刷，以及由调速电机为动力的驱动机构组成。破袋分离滚筒设有回转体的骨架，骨架外圆周面上设置有不小于100mm×100mm筛孔的筛网，在其骨架内圆周壁面上安装有用于破拆垃圾袋和大块垃圾的数个如同人的伸直手指及禽类尖爪式的锋刃指爪。由上述主要部件构成的破袋分离机不仅具有对垃圾袋和大块垃圾进行破拆的作用，还具有对垃圾初步分离的作用，使得经过破拆、能够通过筛网的筛下物垃圾落入下面的生产线的胶带输送机上面而进入下道工序，而不能通过筛网的大块垃圾由破袋分离滚筒的出口流出到另一胶带输送机上；安装在破袋分离滚筒上部的多个与破袋分离滚筒转速不同的差动滚刷，在破袋分离机运行中不停地在筛网外面旋转滚动，用于清洁粘附于筛网外面的塑料、纸张或粘结物类垃圾，保证筛网的正常筛分功能。破袋分离机采用调速电机驱动，根据需要调整其设备的转数，并具有通过电气控制实现正反转的功能；按照一定间距布满在破袋分离滚筒上、用于破袋和破拆大块垃圾的锋刃指爪不仅能够破拆塑料袋，还能够垃圾块破碎，具有十分理想的破袋和一定的破碎效果。

经过对城市生活垃圾破袋、初步破拆后，形成可以直接进入生产线的重力分选、垃圾破碎及筛分的筛下物，以及不能直接进入生产线处理的筛上物两种物料，其筛上物需要进一步处理。

d、重力分选，经过垃圾破袋、初步破拆后可利用的垃圾部分的筛下物进入自行设计制造的重力分选机进行分选。该设备主要由底座，固定于底座上的两组支承辊，安装于支承辊上离心滚筒，以及驱动装置组成，离心滚筒的外表面为橡胶胶材质，经上道工序输送来、散落在离心滚筒外圆周面上的颗粒状或小块状垃圾，经重量分选机上部的料斗落到离心滚筒表面后，依垃圾颗粒或块状不同重力特性进行分离：大部分重力较小的轻质垃圾落入下部的胶带输送机上，被输送到下道工序；而其中质量较重的金属、玻璃、石头、砖头、水泥块类垃圾，在重力分选机离心滚筒旋转离心力的作用下，被抛出重力分选机的外侧部，运出生产线外部指定地点。

用重力分选机分选后的垃圾，在其胶带输送机的上部设置有金属分选器进行磁选，亦即将重力分选出的垃圾分离出铁质金属物。

e、滚筒筛分选，经重力分选后的垃圾采用通用规格滚筒筛进行筛分，经过滚筒筛筛选，对分离出的塑料、纸张类的轻质材料进行风选，进行再利用；经筛分和风选后的垃圾进入下道工序的双刃刀式旋转粉碎机粉碎。

f、双刃刀式旋转粉碎机粉碎，经过破袋、重力分选、滚筒筛分选所分离出的筛下物采用双刃刀式旋转粉碎机进行粉碎，粉碎至3~10毫米大小规格。双刃刀式旋转粉碎机主要由机体及底座、粉碎滚筒和传动装置所组成；粉碎机滚筒由粉碎机滚筒轴、粉碎机滚筒体和固定在滚筒体上若干把双刃刀组成，粉碎机滚筒体的内圆周面上按照阶梯形交错排列安装若干组粉碎垃圾用的双刃刀组件，其由双刃刀座、双刃刀和紧固螺钉组成，而双刃刀座开设有能够插入双刃刀的槽口，双刃刀为一直面型、双刃的便于安装或维修时拆卸的刀具，双刃刀组件采用焊接或螺钉连接方式固定于粉碎机滚筒体的内圆周面上，经过双刃刀式旋转粉碎机进一步将垃圾粉碎成颗粒状态，最后由胶带输送机将粉碎后的垃圾输送到下道工序。

同时采用金属分选器进行金属分选，塑料袋、纸张、破布类轻质料进行风选。

经过双刃刀式旋转粉碎机将垃圾进一步粉碎成颗粒状态，成为合格的垃圾原料，最后由胶带输送机输送到下道工序。

（三）烘干，去除水分

g、经上述工艺过程处理后的合格垃圾物料进入干燥、去除水分工艺过程，采用通用的滚筒式干燥机进行垃圾干燥，其干燥机入料口到出料口的工艺温度控制在500℃至80℃，经过此烘干工序后，物料湿度由60%降低到30%以下。

（四）压缩成型，成品入库

h、经烘干、去除水分的颗粒状合格垃圾原料在滚挤式成型机成型，通过更换不同结构形状的滚挤式成型机出料口模具，滚挤出呈块状长方形、圆柱形、球形类不同几何形状的燃料块产品；也可以不经过成型机成型，而为散落状的颗粒状燃料产品。

本发明的优点在于：完全采用城市生活垃圾为新型燃料的原料，解决了全国、全世界范围内的城市生活垃圾处理难题和综合利用的难题；本发明新型燃料制品可以替代固体可燃性矿物的煤、焦炭等天然资源，优先成为大型火力发电厂替代能源产品，也可以作为民用燃料使用。该产品对煤炭资源日益匮乏状态的当今世界，是一项重要的能源替代和补充举措，具有十分重大的社会和经济意义。

具体实施方式

  本发明全部采用城市生活垃圾，经分离出其中部分的塑料、金属、玻璃瓶类可再利用类物质；去除石头、砖头、水泥等不能再利用类物质，余下的全部垃圾为新型燃料的原料，主要经原料准备、破袋、重力分选、滚筒筛分选、粉碎机粉碎、烘干及去除水分和挤压成型的生产工艺过程。

本发明的工艺流程及设备装置如下：

（一）原料的准备。

a、备料，将城市生活垃圾运入大型密封垃圾备料库，并首先对所有入库全部垃圾的表面层喷洒石灰粉，当在夏季出现垃圾发酵状况时，进一步喷洒1%—5%浓度的NaOH类碱性溶液在垃圾表面层，达到去除垃圾除臭和灭菌的目的。

b、物料输送，采用规格Φ600mm带有刃刀式叶片的双螺旋输送机，将经简易方法除臭和灭菌后的城市生活垃圾输送到新型燃料的垃圾破袋、重力分选和初步破碎工序；

（二）破袋、重力分选、滚筒筛分选和粉碎机粉碎。

c、采用自行设计制造、规格为Φ2000×6000mm的简式内爪滚筛机进行破袋。该设备在将城市生活垃圾经过备料和带有刃刀式叶片的双螺旋输送机破拆了部分垃圾大件后，进一步去除垃圾外部包装的塑料袋及大料块垃圾 。

经过对城市生活垃圾破袋、初步破拆后，形成可以直接进入生产线的重力分选、垃圾破碎及筛分的筛下物，以及不能直接进入生产线处理的筛上物两种物料，其筛上物需要进一步破碎、重力分选和风选，经处理后的筛上物并入垃圾生产线的下道工序中。

d、重力分选，对经过垃圾破袋、初步破拆后可利用的主要垃圾部分的筛下物进入自行设计制造的重力分选机进行分选，设备规格Φ500×Φ800mm重力分选机，经重量分选机上部的料斗进入离心滚筒表面后，大部分重力较小的轻质垃圾落入下部的胶带输送机上，被输送到下道工序；而其中质量较重金属、玻璃、石头、砖头、水泥块类垃圾，在重力分选机离心滚筒旋转离心力的作用下，被抛出重力分选机的外侧部，运出生产线外部指定地点。

用于重力分选机分选后的垃圾运送的胶带输送机上部设置规格为Φ300×800金属分选器分离铁质物质。

e、滚筒筛分选，经重力分选后的垃圾采用通用规格滚筒筛进行筛分，经过滚筒筛筛选，对分离出的塑料、纸张类的轻质材料进行风选，进行再利用；经筛分和风选后的垃圾进入粉碎机粉碎。

f、双刃刀式旋转粉碎机粉碎，对于经过破袋、重力分选、滚筒筛分选所分离出的筛下物采用双刃刀式旋转粉碎机进行粉碎，粉碎至3~10毫米大小规格。双刃刀式旋转粉碎机主要由机体及底座、粉碎机滚筒和传动装置所组成。粉碎机滚筒由粉碎机滚筒轴、粉碎机滚筒体和固定在滚筒体上若干把双刃刀组成，粉碎机滚筒体的内圆周面上按照阶梯形交错排列安装若干组粉碎垃圾用的双刃刀组件，经过双刃刀式旋转粉碎机将垃圾进一步粉碎成颗粒状态，成为合格的垃圾原料，最后由胶带输送机将粉碎后的垃圾输送到下道工序。

同时采用金属分选器进行金属分选，塑料袋、纸张、破布类轻质料进行风选。

（三）烘干，去除水分。

g、经上述工艺过程处理后的合格垃圾物料进入干燥、去除水分工艺环节，采用通用的滚筒式干燥机进行垃圾干燥，滚筒式干燥机，入料口温度500℃，中间过程温度200℃，出口温度80℃。物料湿度由60%降低到30%以下。

（四）压缩成型，成品入库。

h、经烘干、去除水分的合格垃圾原料在滚挤式成型机成型，滚挤式成型机功率为55kw，通过更换不同结构形状的滚挤式成型机出料口模具，滚挤出呈块状长方形、圆柱形、球形类不同几何形状的燃料块产品；如长方形燃料块为30×30×（40—80）mm，测得的密度值ρ=1.54,入库；经检测和计算其发热量为3181cal/g，亦即为13314j/g，空气干燥后灰分含量为39.24%。

    上述从备料工序后的生产线物料输送，全部采用带宽1000mm的胶带输送机机械化输送设备，车间生产线并设有除尘系统。

Claims (2)

1.一种全部由城市生活垃圾制成新型燃料的方法及装置，其特征在于： 

全部采用城市生活垃圾，经分离出其中部分的塑料、金属、玻璃瓶类可再利用的物质；去除石头、砖头、水泥类不能再利用的物质，余下的全部垃圾为新型燃料的原料，主要经原料准备、破袋、重力分选、滚筒筛分选、粉碎机粉碎、烘干及去除水分和挤压成型的生产工艺过程。

2.根据权利要求1所述的全部由城市生活垃圾制成新型燃料的方法及装置，其特征在于：城市生活垃圾制成新型燃料的工艺流程及系统装置：

（一）原料的准备

a、备料，将城市生活垃圾运入大型密封垃圾备料库，并首先对所有入库的垃圾喷洒石灰粉，根据不同季节和垃圾是否发酵的实际状况，或者进一步喷洒碱性溶液，达到垃圾除臭和灭菌的目的；

b、物料输送，采用带有刃刀式叶片的双螺旋输送机，将经简易方法除臭和灭菌后的城市生活垃圾输送到垃圾破袋、重力分选和初步破碎生产工序；

（二）破袋、重力分选、筛分和破碎机破碎

c、采用破袋分离机进行垃圾破袋，该设备在将城市生活垃圾经过备料和带有刃刀式叶片的双螺旋输送机破拆了部分垃圾大件后，进一步去除垃圾外部包装的塑料袋及大料块垃圾；破袋分离滚筒设有回转体的骨架，骨架外圆周面上设置有不小于100mm×100mm筛孔的筛网，在其骨架内圆周壁面上安装有用于破拆垃圾袋和大块垃圾的数个如同人的伸直手指及禽类尖爪式的锋刃指爪，由上述主要部件构成的破袋分离机不仅具有对垃圾袋和大块垃圾进行破拆的作用，还具有对垃圾初步分离的作用，使得经过破拆、通过筛网的筛下物垃圾落入下面的生产线胶带输送机上面而进入下道工序，用于破袋和破拆大块垃圾的锋刃指爪不仅能够破拆塑料袋，还能够散落垃圾块，具有十分理想的破袋和一定的破碎效果；

d、重力分选

对经过垃圾破袋、初步破拆后可利用垃圾的筛下物进入重力分选机进行分选，经重力分选机上部的料斗进入离心滚筒表面后，依垃圾颗粒或块状不同重力特点而进行分离：大部分重力较小的轻质垃圾落入下部的胶带输送机上，被输送到下道工序；而其中质量较重的金属、玻璃、石头、砖头、水泥块类垃圾，在重力分选机离心滚筒旋转离心力的作用下，被抛出重力分选机的外侧部，运出生产线外部指定地点；

用重力分选机分选后的垃圾，在其胶带输送机的上部设置有金属分选器进行磁选，亦即将重力分选出的垃圾分离出铁质金属物；

e、滚筒筛分选，经重力分选后的垃圾采用通用规格滚筒筛进行筛分，经过滚筒筛筛选，对分离出的塑料、纸张类的轻质材料进行风选，进行再利用；经筛分和风选后的垃圾成为生产新型燃料的合格原料；

f、双刃刀式旋转粉碎机粉碎，对于经过破袋、重力分选、滚筒筛分选所分离出的筛下物采用双刃刀式旋转粉碎机进行粉碎，粉碎至3~10毫米大小规格；

双刃刀式旋转粉碎机主要由机体及底座、粉碎机滚筒和传动装置所组成；粉碎机滚筒由粉碎机滚筒轴、粉碎机滚筒体和固定在滚筒体上若干把双刃刀组成，粉碎机滚筒体的内圆周面上按照阶梯形交错排列安装若干组粉碎垃圾用的双刃刀组件，经过双刃刀式旋转粉碎机进一步粉碎成颗粒状态，最后由胶带输送机将粉碎后的垃圾输送到下道工序；

（三）烘干，去除水分

g、经上述工艺过程处理后的合格垃圾物料进入干燥、去除水分工艺环节，采用通用的滚筒式干燥机进行垃圾干燥，其干燥机入料口到出料口的工艺温度控制在500℃至80℃，经过此烘干工序后，物料湿度由60%降低到30%以下；

（四）压缩成型，成品入库

h、经烘干、去除水分的合格垃圾原料在滚挤式成型机成型，通过更换不同结构形状的滚挤式成型机出料口模具，滚挤出呈块状长方形、圆柱形、球形类不同几何形状的燃料块产品；也可以不经过成型机成型，而为散落状的颗粒状燃料产品，最后成品入库。