CN102728454B - 不产生二恶英的生活垃圾焚烧前处理装置 - Google Patents

Abstract

“二恶英”由碳、氢、氧、氯元素构成，缺一不可；因此，垃圾无氯焚烧，是彻底解决二恶英产生的突破口；本发明公开了一种不产生二恶英的生活垃圾焚烧前处理装置，应用多种新颖、特殊、清洁型前处理技术，实现垃圾无氯焚烧，从根本上解决二恶英的产生问题，垃圾焚烧再也不产生二恶英了，并使焚烧及控制大为简化，节省投资和操作费用三分之一以上；实现城市生活垃圾无害化、减量化、资源化的三化要求；将成为垃圾焚烧发电的升级换代的配套技术，具有广阔的发展空间和发展前景。

Description

不产生二恶英的生活垃圾焚烧前处理装置

技术领域  本发明涉及一种不产生二恶英的垃圾焚烧前处理装置，更具体地说，涉及一种城市生活垃圾焚烧时不会产生二恶英的垃圾前处理装置。

背景技术  我国人口众多，每年产生的城市生活垃圾已超过一亿吨，全国已堆放80亿吨以上生活垃圾有待处理，三分之二的大城市处于垃圾包围之中，如何处理这些垃圾，已是迫在眉睫的任务；由于垃圾的综合分选和资源化当前还处于起步研究阶段，因此，长期以来垃圾的处理处置主要靠填埋，填埋不仅污染地下水源、而且现在几乎是无地可填；再就是垃圾焚烧和发电，它优点是占地小、处理能力大、还可以利用一部分能量，其缺点是容易产生二次污染，特别是会产生二恶英剧毒组分，当前，即使是引进高技术、高自动控制设备进行焚烧，也仅是达标排放而已，并不是不产生二恶英；而且，国产化的焚烧，还多数没有达到达标排放。

二恶英，是指含有两个氧键连接两个苯环的有机氯化物，包括多氯代二苯并二恶英、多氯代二苯呋喃和多氯代联苯等，其最大危险是具有不可逆的致畸、致癌、致突变毒性，其毒性相当于氰化钾的一千倍，被称之为“地球上毒性最强的毒物”，二恶英危害的另一个特点是它的长期性和隐匿性，有一个漫长的潜伏期，它影响的可能是人类的子孙后代；二恶英的污染，已经引起了国际社会的高度重视，成为近年最重要的国际化环境问题之一，建立和实施有效的控制手段和对策，成了当前国际社会最为紧迫的课题。

二恶英产生的条件，一个是燃烧含有氯元素的有机物，另一个是燃烧温度300～500℃最容易生成二恶英，因此，垃圾焚烧开始阶段、烟气冷却阶段、不完全燃烧时，均容易产生二恶英成分；当前，比较先进的控制技术，就是保持炉内温度在1000℃以上、烟气停留时间大于2秒、保持烟气中含氧量比大于6％以上、抑制氯化氢和氯化铜的产生、在烟气净化阶段采用急冷办法避开二恶英再合成的温度等，通过严格的控制技术，使二恶英的排放浓度≤1.0ngTEQ/Mm³；上述的处理办法，并没有完全排除二恶英的生成，仅仅是“治标”的办法；因此，如何从二恶英的生成条件上，从根本上入手，使二恶英没有条件产生，在“治本”上寻找解决的途径，找出切实可行的解决方案，即是当前垃圾焚烧发电技术普遍应用的当务之急；二恶英是人为产生的，当然应该人为的加以解决。

发明内容  本发明的目的在于无氯焚烧，从根本上解决二恶英的产生问题，即是设计一套垃圾焚烧前处理装置，将生活垃圾中含有氯元素的组份分选出来，不含氯元素的可燃组分进行焚烧发电，使整个焚烧过程不产生二恶英，从而徹底解决焚烧技术的后顾之忧。

为达到上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

从二恶英的分子结构中知道，二恶英是由碳、氢、氧、氯元素组成的，这四个元素，缺一不可，只要缺少其中的一个元素，就不是二恶英，就不可能生成二恶英分子；因此，设法在垃圾焚烧之前，将氯元素去掉，使焚烧的生活垃圾中没有氯元素，那么不管燃烧温度高低，整个焚烧过程和烟气净化过程，都不会产生二恶英，而且还可使燃烧控制技术大为简化。

城市生活垃圾中含有氯元素的组分有：

1、塑料类物质，如聚氯乙烯塑料和化纤织物等；

2、食盐，即氯化钠，如厨余组分等；

3、橡胶类物质，如氯丁橡胶等；

4、含有氯漂白剂成分的纸张。

本发明分别对上述含氯组分进行独特的分选，使上述组分从生活垃圾中分选出来，具体技术方案是：

1、塑料类物质的分选，由于塑料与木材的比重基本相同，现有技术很难用机械化的风选或水洗中分离出来，本发明用独特的静电分选方法，利用塑料及化纤织物类物质容易携带静电荷、而木材类物质几乎不携带电荷的特性，将塑料携带正电荷，塑料会自动吸附到负电板中去而分选出来。

2、厨余垃圾中含有氯化钠(食盐)成分，可利用氯化钠易溶于水的特性，将它溶解在水中，然后进行水处理分选出来。

3、橡胶类物质的分选，由于橡胶的比重为1.20(自来水的比重为1.0)，若用现有的水选法，橡胶会沉到底层中去与砖、石混在一起，还需要用人工才能分选出来；本发明用独特的“液选法”，即是用硫酸锌(30％，重量比，以下同)水溶液，其常温时的比重为1.383，用它作为二级液选介质，即可将浮在溶液表层的橡胶类物质分选出来。

4、含有氯漂白剂成分的纸张，如生活用纸，由于它在水中容易被水搅碎而融入水中，可通过水处理工艺将它分离出来。

此外，在二级液选之前，还可以用硫酸锌(10％)水溶液，其常温时的比重为1.107，用它作为一级液选介质，分选设备也与水选设备相同，即可将厨余易腐有机物(瓜、果皮、剩菜等)分选出来。

本发明的不产生二恶英的生活垃圾焚烧前处理装置，包括压缩弹性剪切、过筛、磁选、静电分选、水选、一级液选和二级液选。其具体处理过程为：

1、将城市生活垃圾先用压缩机进行压缩，然后进行弹性剪切，所谓弹性剪切，是将剪切刀做成具有弹簧的性质，当它碰上钢板一类的硬金属时，可以不去剪切它，而将可以剪切的垃圾，全部剪切成8～16厘米的正方块形状，在外形上，使垃圾的“无序”状态变成“有序”状态。

2、然后将垃圾打散、过筛，将未经剪切的硬金属(统称为：大块金属)去回收利用。

3、将8～16厘米正方块垃圾进行磁选，可分选出铁一类的金属去回收利用。

4、然后进行垃圾的静电分选，包括滚筒(1)、负极内筒(2)、括料板(3)、塑料出料皮带机(4)、正极搅拌器(5)、直流电源(6)和绝缘胶垫(15)；滚筒(1)用钢板制成，滚筒(1)直径在2～6米内选择，滚筒(1)长度在3～8米内选择；负极内筒(2)也用钢板制成，用绝缘胶垫(15)固定在滚筒(1)的内壁上；括料板(3)用扁钢制成，长度与滚筒(1)相等，括料板(3)厚度为10～40毫米，宽度为100～200毫米；塑料出料皮带机(4)采用宽度为300～800毫米的皮带输送机，长度应能够将括料板(3)括出来的全部塑料类组分输送出来；正极搅拌器(5)用直径300～500毫米的钢管焊上许多搅拌叶片(18)制成，搅拌叶片(18)长度L1＝150～500毫米，宽度L2＝100～200毫米、厚度L3＝10～50毫米，搅拌叶片(18)的间距为200～400毫米，两相邻的搅拌叶片(18)安装角度为120度角；直流电源(6)的电压为220～2200伏，电压高低可以调节，以适应不同处理量的需要，正极连接在正极搅拌器(5)上，负极连接在负极内筒(2)上；静电分选的结构和工作原理是：将边长为8～16厘米的正方块垃圾进入负极内筒(2)内，滚筒(1)的安装倾角r为3～6度角，滚筒(1)的旋转方向与正极搅拌器(5)的旋转方向相反，两者转速2～6转/分可调，正极搅拌器(5)安装在负极内筒(2)的内壁下部，垃圾在负极内筒(2)内壁被正极搅拌器(5)进行不断的搅拌，使垃圾中的塑料和化纤织物带上正电荷而被吸附在负极内筒(2)的内壁上，并随着滚筒(1)的旋转，负极内筒(2)也旋转，塑料和化纤织物被安装在负极内筒(2)内壁顶上的括料板(3)括下来，括料板(3)不旋转，塑料和化纤织物正好掉入安装在括料板(3)下部的塑料出料皮带机(4)上被输送出来，刮料板(3)应有接地的地线，以防刮料板(3)本身也带电荷，A方向是塑料、塑膜及化纤织物组分的出口，出来后送去制粒回收利用，垃圾的其他组分流入导料管(7)中。

5、垃圾进行水选，使用的水为自来水，包括导料管(7)、旋转打捞机(8)、水选池(9)、出料皮带机(10)、水处理设备(11)、循环泵(12)和底层出料机(13)；导料管(7)可做成正方形管上部装有漏斗；旋转打捞机(8)是在旋转轴上焊上4～6个打捞叶片构成，打捞叶片的外形尺寸为：L4＝50～120厘米、L5＝100～200厘米，L6＝10～20厘米，L7＝20～40厘米，打捞叶片钻有许多直径10毫米的小孔，可使水从孔中流出来；水选池(9)的上部做成正方形，边长L8＝3～8米，水选池(9)的下部做成锤体状，底部安装有底层出料机(13)，水选池上部有溢流出水口，使水流入水处理设备(11)中，水处理设备(11)由通用的水处理设备：加药-絮凝-液固分离组成，经水处理过的水由循环泵(12)打入水选池(9)循环使用，若水量不够可用自来水补充；出料皮带机(10)采用宽度为300～800毫米的皮带输送机；底层出料机(13)采用直径为400～800毫米的螺旋推料机；垃圾水选的工作原理是：用自来水作为分选介质，垃圾投放水中，使比重小于水的轻组分，主要是木材和其他可燃物组分浮在水面上，用旋转打捞机(8)打捞上来，然后掉入出料皮带机(10)中而分选出来，B方向是木材和其他可燃物组分，已不含氯元素，可送去焚烧发电，实现无氯燃烧，而沉入水底的(比重比水大的)组分即由底层出料机(13)送去下一级处理。

6、然后垃圾进入一级液选，一级液选与上述“5、垃圾进行水选”的设备和分选原理均完全相同，也即是与下述设备完全相同：旋转打捞机(8)、水选池(9)、出料皮带机(10)、水处理设备(11)、循环泵(12)和底层出料机(13)；不同的是：水选池(9)的名称改为：一级液选池(16)；第二个不同的是：在自来水中加入硫酸锌，加入硫酸锌的数量为自来水量的10％(重量百分比，以下同)，其常温时的溶液的比重为1.107，即可使厨余易腐有机物(瓜、果皮、剩菜等)浮在液面上而分离出来，C方向是厨余易腐有机物组分，它送去生产生物肥料。

7、然后垃圾进入二级液选，二级液选与前述“5、垃圾进行水选”的设备和分选原理均完全相同，也即是与下述设备完全相同：旋转打捞机(8)、水选池(9)、出料皮带机(10)、水处理设备(11)、循环泵(12)和底层出料机(13)；不同的是：水选池(9)的名称改为：二级液选池(17)；第二个不同的是：在自来水中加入硫酸锌，加入硫酸锌的数量为自来水量的30％，其常温时的溶液的比重为1.383，由于橡胶的比重为1.20，就可以使橡胶组分浮在液面上而分离出来，D方向是橡胶组分，使橡胶也可以回收利用；最后，比重最大的组分：砖、石、玻璃、陶瓷(比重1.80～3.20左右)均沉入池底，由底层出料机送出，E方向是砖、石、玻璃、陶瓷组分，可以制砖作建材使用。

在实施本发明的过程中，向自来水中加入的硫酸锌为“一水硫酸锌”，分子式：ZnSO4·HzO，分子量179.45，为白色流动性粉末，易潮解，易溶于水，质量指标HG/T2326-92，为工业级合格品，主含量(以Zn计)≥34.61％，水不溶物含量≤0.10％，外观为白色或微黄色结晶或粉末。

在实施本发明过程中，在静电分选时，必须掌握静电压高低对分选效果的影响，当电压过低时，影响塑料组分的分出率，当电压过高时，又会浪费电源，因此，要调节好最适宜的电压参数；在进行一级液选和二级液选时，应调节硫酸锌的最适宜浓度，使分选效果达到较佳状态。

本发明的独特之处在于：1、发明了静电分选生活垃圾技术，使难以分选的塑料组份与木材组份能用机械化的方法进行分选，进而解决无氯焚烧的难题；2、发明了硫酸锌液体作为液选介质，使橡胶类组份与砖石类组份，两者能用机械化的液选方法进行比较理想的分选。

与现有技术相比，本发明具有以下明显的优点：1、现在的工业化生活垃圾焚烧，在焚烧前、中、后(烟气)期，都需要严格控制二恶英的生成，成套装置设备费高达几亿元以上；本发明实现无氯焚烧，本发明用普通的焚烧手段代替现行的昂贵的二恶英控制焚烧，使焚烧设备及控制大为简化，可节省焚烧设备投资和操作费用三分之一以上；2、本发明既避免了二恶英的产生，消除了人们对焚烧的恐惧心理，又可使塑料类和橡胶类较有经济价值的组份回收利用，还可使不可燃组份分离出来，实现高热值燃烧，收到一举三得的效益，可实现显著的生活垃圾无害化、减量化、资源化的三化要求，使垃圾焚烧发电技术升级换代，使垃圾焚烧发电的原有优点能够得到充分的发挥，使它成为当前比较理想的垃圾处理方式；3、本发明生活垃圾焚烧的前处理装置，可做到没有三废污染的清洁型生产，并可实现全机械化、自动化、大型化的生产作业，本发明在经济效益、环保效益和社会效益上有广阔的发展空间和发展前景。

附图说明：以下是本发明的附图说明：

图1是本发明的不产生二恶英生活垃圾焚烧前处理装置流程示意图；图2是本发明的主体装置设备示意图；图3是正极搅拌器结构示意图；图4是旋转打捞机结构示意图；图5是水选池及其相关设备的俯视示意图。

图1～5中，1是滚筒，2是负极内筒，3是括料板，4是塑料出料皮带机，5是正极搅拌器，6是直流电源，7是导料管，8是旋转打捞机，9是水选池，10是出料皮带机，11是水处理设备，12是循环泵，13是底层出料机，14是塑料组分，15是绝缘胶垫，16是一级液选池，17是二级液选池，18是搅拌叶片。

具体实施方式，以下通过具体的实施方式对本发明进行更加详细的描述：

参照图1～5，不产生二恶英的生活垃圾焚烧前处理装置，包括压缩弹性剪切、过筛、磁选、静电分选、水选、一级液选和二级液选；其具体处理过程为：第1，将城市生活垃圾先用压缩机进行压缩，然后进行弹性剪切，将剪切刀做成具有弹簧的性质，当它碰上钢板一类的硬金属时，可以不去剪切它，而将可以剪切的垃圾，全部剪切成10厘米的正方块形状。第2，将垃圾打散、过筛，将未经剪切的硬金属去回收利用。第3，将10厘米正方块垃圾进行磁选，分选出铁一类的金属去回收利用。第4，进行垃圾的静电分选，包括滚筒(1)、负极内筒(2)、括料板(3)、塑料出料皮带机(4)、正极搅拌器(5)、直流电源(6)和绝缘胶垫(15)；滚筒(1)用钢板制成，滚筒(1)直径为3米，滚筒(1)长度6米；负极内筒(2)也用钢板制成，用绝缘胶垫(15)固定在滚筒(1)的内壁上；括料板(3)用扁钢制成，长度与滚筒(1)相等，括料板(3)厚度为20毫米，宽度为180毫米；塑料出料皮带机(4)采用宽度为500毫米的皮带输送机，长度应能够将括料板(3)括出来的全部塑料类组分输送出来；正极搅拌器(5)用直径400毫米的钢管焊上许多搅拌叶片(18)制成，搅拌叶片(18)长度L1＝400毫米，宽度L2＝150毫米、厚度L3＝30毫米，搅拌叶片(18)的间距为300毫米，两相邻的搅拌叶片(18)安装角度为120度角；直流电源(6)的电压为220～2200伏，电压高低可以调节，正极连接在正极搅拌器(5)上，负极连接在负极内筒(2)上；静电分选的结构和工作原理是：将边长为10厘米的正方块垃圾进入负极内筒(2)内，滚筒(1)的安装倾角r为4度角，滚筒(1)的旋转方向与正极搅拌器(5)的旋转方向相反，两者转速2～6转/分可调，正极搅拌器(5)安装在负极内筒(2)的内壁下部，垃圾在负极内筒(2)内壁被正极搅拌器(5)进行不断的搅拌，使垃圾中的塑料和化纤织物带上正电荷而被吸附在负极内筒(2)的内壁上，并随着滚筒(1)的旋转，负极内筒(2)也旋转，塑料和化纤织物被安装在负极内筒(2)内壁顶上的括料板(3)括下来，括料板(3)不旋转，塑料和化纤织物正好掉入安装在括料板(3)下部的塑料出料皮带机(4)上被输送出来，刮料板(3)应有接地的地线，以防刮料板(3)本身也带电荷，A方向是塑料、塑膜及化纤织物组分的出口，出来后送去制粒回收利用，垃圾的其他组分流入导料管(7)中。第5，垃圾进行水选，使用的水为自来水，包括导料管(7)、旋转打捞机(8)、水选池(9)、出料皮带机(10)、水处理设备(11)、循环泵(12)和底层出料机(13)；导料管(7)做成正方形管上部装有漏斗；旋转打捞机(8)是在旋转轴上焊上6个打捞叶片构成，打捞叶片的外形尺寸为：L4＝100厘米、L5＝140厘米，L6＝15厘米，L7＝30厘米，打捞叶片钻有许多直径10毫米的小孔；水选池(9)的上部做成正方形，边长L8＝6米，水选池(9)的下部做成锤体状，底部安装有底层出料机(13)，水选池上部有溢流出水口，使水流入水处理设备(11)中，水处理设备(11)由通用的水处理设备：加药-絮凝-液固分离组成，经水处理过的水由循环泵(12)打入水选池(9)循环使用，若水量不够可用自来水补充；出料皮带机(10)采用宽度为500毫米的皮带输送机；底层出料机(13)采用直径为500毫米的螺旋推料机；垃圾水选的工作原理是：用自来水作为分选介质，垃圾投放水中，使比重小于水的轻组分，主要是木材和其他可燃物组分浮在水面上，用旋转打捞机(8)打捞上来，然后掉入出料皮带机(10)中而分选出来，B方向是木材和其他可燃物组分，已不含氯元素，可送去焚烧发电，实现无氯燃烧，而沉入水底的组分即由底层出料机(13)送去下一级处理。第6，然后垃圾进入一级液选，一级液选与上述“第5，垃圾进行水选”的设备和分选原理均完全相同，也即是与下述设备完全相同：旋转打捞机(8)、水选池(9)、出料皮带机(10)、水处理设备(11)、循环泵(12)和底层出料机(13)；不同的是：水选池(9)的名称改为：一级液选池(16)；第二个不同的是：在自来水中加入硫酸锌，加入硫酸锌的数量为自来水量的10％(重量百分比，以下同)，其常温时的溶液的比重为1.107，即可使厨余易腐有机物(瓜、果皮、剩菜等)浮在液面上而分离出来，C方向是厨余易腐有机物组份，它送去生产生物肥料。第7，然后垃圾进入二级液选，二级液选与前述“第5，垃圾进行水选”的设备和分选原理均完全相同，也即是与下述设备完全相同：旋转打捞机(8)、水选池(9)、出料皮带机(10)、水处理设备(11)、循环泵(12)和底层出料机(13)；不同的是：水选池(9)的名称改为：二级液选池(17)；第二个不同的是：在自来水中加入硫酸锌，加入硫酸锌的数量为自来水量的30％，其常温时的溶液比重为1.383，由于橡胶的比重为1.20，就可以使橡胶组分浮在液面上而分离出来，D方向是橡胶组分，使橡胶也可以回收利用；最后，比重最大的组分：砖、石、玻璃、陶瓷(比重1.80～3.20左右)均沉入池底，由底层出料机送出，E方向是砖、石、玻璃、陶瓷组分，可以制砖作建材使用。

Claims (3)

1.一种不产生二恶英的生活垃圾焚烧前处理装置，包括压缩弹性剪切、过筛、磁选、静电分选、水选、一级液选和二级液选；静电分选又包括滚筒、负极内筒、括料板、塑料出料皮带机、正极搅拌器、直流电源和绝缘胶垫；水选和一级液选以及二级液选又包括导料管、旋转打捞机、水选池、出料皮带机、水处理设备、循环泵和底层出料机；其特征在于：滚筒直径在2～6米内选择，滚筒长度在3～8米内选择；负极内筒用钢板制成，用绝缘胶垫固定在滚筒的内壁上，括料板长度与滚筒相等，括料板厚度在10～40毫米内选择，宽度在100～200毫米内选择，塑料出料皮带机宽度为300～800毫米的皮带输送机，正极搅拌器用直径300～500毫米的钢管焊上许多搅拌叶片制成，直流电源的电压为220～2200伏，电压高低可以调节，正极连接在正极搅拌器上，负极连接在负极内筒上，滚筒的安装倾角在3～6度角内选择，滚筒的旋转方向与正极搅拌器的旋转方向相反，两者转速2～6转/分可调，正极搅拌器安装在负极内筒的内壁下部；一级液选用硫酸锌10％水溶液，其常温时的比重为1.107，用它作为一级液选介质；二级液选用硫酸锌30％水溶液，其常温时的比重为1.383，用它作为二级液选介质。

2.根据权利要求1所述的前处理装置，特征在于：搅拌叶片长度在150～500毫米内选择，宽度在100～200毫米内选择，厚度在10～50毫米内选择，搅拌叶片的间距在200～400毫米内选择，两相邻的搅拌叶片安装角度为120度角。

3.根据权利要求1所述的前处理装置，特征在于：旋转打捞机是在旋转轴上焊上4～6个打捞叶片构成，打捞叶片钻有许多直径10毫米的小孔，水选池的上部做成正方形，边长在3～8米内选择，出料皮带机用宽度为300～800毫米的皮带输送机，底层出料机用直径为400～800毫米的螺旋推料机。

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