CN102836862B

CN102836862B - 一种生活垃圾的处理方法

Info

Publication number: CN102836862B
Application number: CN201210313525.1A
Authority: CN
Inventors: 张建超; 张瑜; 姜晨旭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: CN102836862A

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾的处理方法，包括预处理步骤、塑料制品处理步骤、沙土处理步骤和可燃物处理步骤。本发明将生活垃圾分为铁磁物质、塑料制品、沙土类、轻质可燃物和厨余废弃物五类物质，并将其分别用于制木塑板、制砖、气化发电等用途，本发明的处理方法操作简单，实用性强，自动化程度高且安全可控；在轻质可燃物和厨余废弃物处理方面使用了气化效率较高的循环流化床，以及对其气化后的混合气体除二噁英的处理等均将生活垃圾资源循环利用程度提高，避免二次污染，可广泛适用于各种规模的生活垃圾的处理。

Description

一种生活垃圾的处理方法

技术领域

本发明涉及一种生活垃圾的处理方法。

背景技术

目前，生活垃圾主要有三种处理方法：

1、填埋处理

填埋是大量消纳城市生活垃圾的有效方法，也是所有垃圾处理工艺剩余物的最终处理方法，我国普遍采用直接填埋法。所谓直接填埋法是将垃圾填入已预备好的坑中盖上压实，使其发生生物、物理、化学变化，分解有机物，达到减量化和无害化的目的。直接填埋会造成地下水质恶化，产生毒害物质等危害。

2、焚烧处理

焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。焚烧处理的优点是减量效果好(焚烧后的残渣体积减少90%以上，重量减少80%以上)，处理彻底。但是焚烧法会造成环境的二次污染，比如说垃圾中含有的某些金属，焚烧具有很高的毒性，而且焚烧厂的建设和生产费用昂贵。

3、堆肥处理

将生活垃圾堆积成堆，保温至70℃储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分。经过堆肥处理后，生活垃圾变成卫生的、无味的腐殖质。既解决垃圾的出路，又可达到再资源化的目的，但是生活垃圾堆肥量大，养分含量低，长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏，所以，堆肥的规模不易太大。

因此有必要提供一种新型的、高效且环保的处理生活垃圾的方法，使生活垃圾可以循环为人们所使用，避免二次污染的产生。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种生活垃圾的处理方法。本发明采用的技术手段如下：

一种生活垃圾的处理方法，其特征在于包括如下步骤：

1）预处理步骤：

1-1、将垃圾堆放坑中的生活垃圾经过除臭处理后，由抓斗送入立式垃圾压缩机中压缩成块状垃圾；

1-2、由抓斗将块状垃圾送入限料器，平均分布在传送带上送入可将生活垃圾中的塑料袋破开的破袋装置中进行破袋处理；

1-3、经破袋处理后分散开的生活垃圾由输送机送入大件分拣装置，所述大件分拣装置为鼠笼筛，经过鼠笼筛将生活垃圾中粒径为200mm以上的大块生活垃圾分拣出来送入粉碎机粉碎；

1-4、将经过鼠笼筛分拣出来的粒径为200mm以下的生活垃圾和经粉碎后的粒径为200mm以上的生活垃圾一起经过磁选选出其中的铁磁性物质后，再进入一级滚筒筛中分选出粒径为40-200mm的生活垃圾和粒径为40mm以下的生活垃圾，粒径为40-200mm的生活垃圾主要为塑料制品、轻质可燃物和沙土类，粒径为40mm以下的生活垃圾主要为沙土类和厨余废弃物；

2）塑料制品处理步骤：

2-1、将步骤1-4中分选出来的粒径为40-200mm的生活垃圾经风选装置分选为塑料制品、轻质可燃物及沙土类三类物质；

2-2、将分选出的塑料制品送至塑料打包机成型后送入木塑板成型系统制成木塑板；将分选出的轻质可燃物送至可燃物堆积坑中；将分选出的沙土类物质送入砖瓦粉碎机进行粉碎；

3）沙土处理步骤：

3-1、将步骤1-4中分选出来的粒径为40mm以下的生活垃圾经过星轮筛分选成粒径为20-40mm的生活垃圾和粒径为20mm以下的生活垃圾，粒径为20-40mm的生活垃圾主要为厨余废弃物，粒径为20mm以下的生活垃圾主要为沙土类；

3-2、将粒径为20mm以下的生活垃圾送入砖瓦粉碎机后，再同步骤2-2中经粉碎后的沙土类物质一同送入制砖设备制成空心砖；

3-3、将粒径为20-40mm的生活垃圾经厨余粉碎机后送入蒸煮设备进行高温蒸煮，然后送入压榨设备压榨除水后送入可燃物堆积坑；

4）可燃物处理步骤：将步骤2-2中送入可燃物堆积坑中的轻质可燃物和步骤3-3中经处理后的厨余废弃物一同送入循环流化床气化垃圾装备进行气化；

在整个处理过程中产生的生活垃圾污水送入污水处理车间进行处理达到可排放标准后进行排放。

进一步地，所述步骤4）中所述的循环流化床气化垃圾装备包括上料系统、循环流化床、急冷余热锅炉、急冷塔、吸附塔、布袋除尘装置、冷却塔、水环压缩机、气水分离器和发电机组，所述循环流化床包括循环流化床气化炉、旋风分离器、返料器和排渣系统；所述循环流化床气化炉包括炉墙和布风板，所述炉墙由三层结构组成，里层为刚玉浇注料层，中间层为轻质保温浇注料，外层为硅酸铝纤维板保温层；炉膛温度为650-850℃，炉墙外表面温度为40-60℃；所述旋风分离器设置在所述循环流化床气化炉顶部的燃气出口处，并同时在循环流化床气化炉燃气出口处设有等离子体炬，所述等离子体炬焰心温度达到3000℃以上；所述旋风分离器底部设有所述返料器，所述返料器将分离的固体颗粒再次送回循环流化床气化炉气化；所述排渣系统包括冷渣器和安装于振动筛尾部的灰渣等离子处理仓，其微波等离子体炬焰心温度达到3000℃以上；所述急冷余热锅炉内部设有列管式换热器，顶部设有流态化石英砂喷射装置；所述急冷塔内部设有1个以上用于喷出石灰水水雾的喷头；所述吸附塔为活性炭吸附塔。

进一步地，所述步骤4）中所述的循环流化床气化垃圾装备的气化步骤为：

a、混合气体生成：

首先，将循环流化床气化炉炉内床料进行预热，使用油枪直接加温床料，当床料加温至650-850℃时，开始送风，送风温度高于300℃，将床料吹起，布风板外围风压大，中心风压小，使床料在循环流化床气化炉内部形成内循环，之后开始送入原料进行气化；

将可燃物堆积坑中的轻质可燃物和经处理后的厨余废弃物作为原料由自动上料系统送入炉内气化，进入炉内后与床料一起进行内循环，并由床料加温至650-850℃，气化过程为缺氧燃烧，供气量为完全燃烧的28-30%，反应过程中释放出大量的混合气，包括CO、H₂、CH₄、C₂H₆、CnHm、N₂、CO₂，与此同时在炉内形成的内循环的顶部送入一定量的蒸汽，使烟气中未反应完全的C与蒸汽再次发生还原反应，生成CO和H₂；

所产生的混合气体由循环流化床气化炉顶部的燃气出口流出，之后混合气体沿切向进入旋风分离器，分离出的固体颗粒经返料器送回炉膛内继续气化；

b、排渣：

在混合气体产生的过程中，在循环流化床气化炉内部反应完全的灰渣会由四周的排渣口排出，进入冷渣器，由冷渣器内的绞龙将其送出并降温至200℃以下，之后进入输送机送至振动筛尾部的灰渣微波等离子处理仓，经微波等离子体炬的高温处理，消灭表面吸附的二噁英之后送至灰场，送至灰场的灰渣同沙土类物质一同送入制砖设备制成空心砖；

c、燃气的净化与过滤：

所述自切向进入旋风分离器的混合气体，其中的大颗粒粉尘被离心力分离出来在旋风分离器底部积累，随之混合气体由旋风分离器顶部排出进入急冷余热锅炉，进行急冷和换热，使混合气体在0.4s内由800℃降至250℃，并置换出3T/h的蒸汽（温度为190℃），之后混合气体进入急冷塔，急冷塔中喷出石灰水水雾，使混合气体在0.2s内由250℃降至180℃；以上过程中混合气体在0.6s内自800℃降至180℃，完全避过二噁英的重新聚合区间（200-500℃），同时用石灰水进行除硫除氯；

从急冷塔流出的混合气体进入吸附塔，由活性炭颗粒吸附混合气体中的残留二噁英及粉尘；然后进入布袋除尘装置，对气体中的二噁英及粉尘进一步处理，使气体中二噁英含量低于0.02ng/m³；之后进入冷却塔使温度降至常温，最后经水环压缩机对混合器进行水洗后送入气水分离器进行气水分离，最后得到纯净的混合气体送入发电机组发电。

进一步地，所述流化床气化炉的炉墙里层为铬刚玉浇注料层。

进一步地，步骤1-1中所述的除臭处理为向垃圾堆放坑中喷洒竹炭纤维溶液。

进一步地，步骤1-1中所述的压缩成块状垃圾为将生活垃圾按4：1的压缩比例压缩，并挤出生活垃圾中30%-40%的污水。

进一步地，步骤2-2中所述的经打包机成型后的塑料制品与木屑按1：1的比例制成木塑板。

本发明与现有技术相比，技术效果具体体现在：

1、生活垃圾来料后，首先对其进行压缩，挤出大部分的水分，降低了后续蒸煮及压榨系统的压力，并且减少了整个预处理过程中产生的渗滤液，使整个生产线更好的保持卫生，减少异味。

2、使用破袋装置，使后期的垃圾分拣更有效率，提高分拣率。

3、共使用了一级滚筒筛和星轮筛两级分拣，让垃圾分拣的更加细致，提高了后期气化时的气化效率。

4、对厨余废弃物进行蒸煮和压榨，可以在短时间内使可燃物的含水率大幅下降，也可提高循环流化床的气化效率，而且不会像其他的干燥设备耗时过长，造成原料供给不足的问题；与此同时可达到灭菌除异味的效果。

5、垃圾经过风选后可分选出90%以上的塑料用于制造木塑板，由于塑料大部分为含氯制品，若经过循环流化床气化会产生大量的二噁英，所以塑料筛选出来之后，可降低气化过程中处理二噁英的压力。

6、制造木塑板，可最大限度的提高经济效益。

7、将分选出的沙土类，如砖瓦石块，粉碎后，与炉体排出的炉渣混合一定比例的水泥，制成空心砖，使整个生产过程实现无固体废弃无排放，可真正实现垃圾资源化的目的，无需再占用土地进行二次排放和污染，将垃圾资源化项目提高到绿色环保的新高度。

8、本发明采用循环流化床气化炉，与现有的固定床气化炉相比，气化效率和吞吐量显著提高：气化效率达到85%以上，吞吐量达到12.5T/h以上。

9、本发明的微波等离子体矩安装于冷渣器尾部，并直接对灰渣进行再加热，灰渣的温度可达到1000℃，甚至经等离子体焰心的可达到焰心温度即3000℃，由于二噁英在800℃以上分解后，200-500℃为其重新聚合区间，而在3000℃以上，二噁英的化学键断裂，不能重新聚合；从而实现除去部分的二噁英的目的。

继而，混合气体在经过急冷系统瞬间降温的过程中，实现了0.6s内由800℃急冷到180℃，完全避过了二噁英的重新聚合区间，从而消除了大部分的二噁英，并且由于其内部结构由多个喷雾喷头组成，不会出现由于结焦和堵塞等问题产生的换热效率下降的情况，所以急冷塔具有耗时短、运行稳定等特点；而现有的冷却技术，如板式换热器，列管式换热器，都不能实现瞬间换热，整个换热过程耗时长，尤其对于含有颗粒物的可燃性气体，容易发生堵塞、结焦、换热效率下降等问题；

与此同时，在急冷塔内通过石灰水水雾的作用实现了除硫除氯的效果；

最后，通过吸附塔内活性炭的吸附作用和布袋除尘器的除尘处理，混合气体中二噁英含量低于0.02ng/m³。

10、本发明采用刚玉作为循环流化床气化炉炉墙的里层材料，与现有技术中常用的普通耐火水泥相比，其优势是极为突出的：众所周知，垃圾富含钾盐和钠盐，如果使用普通耐火水泥做为气化炉炉墙，垃圾气化后会有大量的钾盐和钠盐附着在炉墙上，会很快形成结焦；大量实验证明，使用刚玉作为气化炉炉墙，会使钾盐和钠盐的附着性大大减小，特别是铬刚玉，效果最好，几乎不会在路墙上形成结焦。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明的循环流化床气化垃圾装备工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种生活垃圾的处理方法包括如下步骤：

1）预处理步骤：

1-1、将垃圾堆放坑中的生活垃圾经过除臭处理后，由抓斗送入立式垃圾压缩机中压缩成块状垃圾，所述的除臭处理为向垃圾堆放坑中喷洒竹炭纤维溶液，竹炭纤维溶液吸附能力较强，而且可以在整个处理线上铺设管道喷洒，方便可行性强，可保持整个处理线上有一个良好的环境；所述的压缩成块状垃圾为将生活垃圾按4：1的压缩比例压缩，并挤出生活垃圾中30%-40%的污水；

如还有粒径大于200mm的生活垃圾将重复1-3和1-4步骤。

2）塑料制品处理步骤：

2-2、将分选出的塑料制品送至塑料打包机成型后送入木塑板成型系统制成木塑板，所述的经打包机成型后的塑料制品与木屑按1：1的比例制成木塑板；将分选出的轻质可燃物送至可燃物堆积坑中；将分选出的沙土类物质送入砖瓦粉碎机进行粉碎；

3）沙土处理步骤：

所述步骤4）中所述的循环流化床气化垃圾装备（如图2所示）包括上料系统1、循环流化床、急冷余热锅炉6、急冷塔7、吸附塔8、布袋除尘装置9、冷却塔10、水环压缩机11、气水分离器12和发电机组13。

所述上料系统1由双绞龙给料器组成，另个绞龙并列放置，并可横向移动，在绞龙卡料时可自动分开使被卡物料继续向前移动。

所述循环流化床包括循环流化床气化炉2、旋风分离器5、返料器3和排渣系统4；所述循环流化床气化炉2包括炉墙和布风板，所述炉墙由三层结构组成，里层为刚玉浇注料层，中间层为轻质保温浇注料，外层为硅酸铝纤维板保温层；炉墙总厚度375mm，其中刚玉层150mm，保温浇注层150mm，硅酸铝纤维板保温层75mm，按气化炉炉膛温度为750℃计算，炉墙外表面温度约为49℃。

所述旋风分离器5设置在所述循环流化床气化炉2顶部的燃气出口21处，并同时在循环流化床气化炉2燃气出口处21设有等离子体炬，所述等离子体炬焰心温度达到3000℃以上，所述等离子体炬用以将燃气再升温至1000℃以上，使烟气中所含的焦油重组为水和一氧化碳，从而达到去除焦油的目的，并消灭燃气中随燃气飞出的灰渣表面的二噁英；所述旋风分离器5底部设有所述返料器3，所述返料器3将分离的固体颗粒再次送回循环流化床气化炉2气化；所述排渣系统4包括冷渣器41和安装于振动筛42尾部的灰渣等离子处理仓，其微波等离子体炬焰心温度达到3000℃以上，所有的灰渣进行高温处理，去除灰渣表面的二噁英，使排放无害化；所述急冷余热锅炉6内部设有列管式换热器，顶部设有流态化石英砂喷射装置，在管壁上附着大量污垢时，可自动开启对管壁进行清理，保持高效的换热状态；所述急冷塔7内部设有8个用于喷出石灰水水雾的喷头，喷出石灰水水雾与混合气体相遇时瞬间汽化，使混合气降温，同时用石灰水达到除硫的目的；所述吸附塔8为活性炭吸附塔。

所述步骤4）中所述的循环流化床气化垃圾装备的气化步骤为：

a、混合气体生成：

首先，将循环流化床气化炉2炉内床料进行预热，使用油枪直接加温床料，当床料加温至650-850℃时，开始送风，送风温度高于300℃，将床料吹起，布风板外围风压大，中心风压小，使床料在循环流化床气化炉内部形成内循环，之后开始送入原料进行气化；

所产生的混合气体由循环流化床气化炉2顶部的燃气出口流出，之后混合气体沿切向进入旋风分离器5，分离出的固体颗粒经返料器3送回炉膛内继续气化；

在此过程中，所发生的主要化学反应如下：

C+O₂→CO₂+393.8MJ/kmol

2C+O₂→2CO+231.4MJ/kmol

C+H₂O→CO+H₂-131.5MJ/kmol

C+2H₂O→CO₂+2H₂-90.0MJ/kmol

C+CO₂→2CO-162.4MJ/kmol

C+2H₂→CH₄+74.9MJ/kmol

CO+H₂O→CO₂+H₂+41.0MJ/kmol

焦油分解的化学式如下：

C₁₀H₈+10H₂O=10CO+14H₂

C₁₀H₈+20H₂O=10CO₂+24H₂

C₁₀H₈+10H₂O=2CO+4CO₂+6H₂+4CH₄

b、排渣：

在混合气体产生的过程中，在循环流化床气化炉2内部反应完全的灰渣会由四周的排渣口排出，进入冷渣器41，由冷渣器41内的绞龙将其送出并降温至200℃以下，之后进入输送机送至振动筛42尾部的灰渣微波等离子处理仓，经微波等离子体炬的高温处理，消灭表面吸附的二噁英之后送至灰场，送至灰场的灰渣同沙土类物质一同送入制砖设备制成空心砖；

c、燃气的净化与过滤：

所述自切向进入旋风分离器5的混合气体，其中的大颗粒粉尘被离心力分离出来在旋风分离器5底部积累，随之混合气体由旋风分离器5顶部排出进入急冷余热锅炉6，进行急冷和换热，使混合气体在0.4s内由800℃降至250℃，并置换出3T/h的蒸汽（温度为190℃），之后混合气体进入急冷塔7，急冷塔7中喷出石灰水水雾，使混合气体在0.2s内由250℃降至180℃；以上过程中混合气体在0.6s内自800℃降至180℃，完全避过二噁英的重新聚合区间（200-500℃），同时用石灰水进行除硫除氯；

从急冷塔7流出的混合气体进入吸附塔8，由活性炭颗粒吸附混合气体中的残留二噁英及粉尘；然后进入布袋除尘装置9，对气体中的二噁英及粉尘进一步处理，使气体中二噁英含量低于0.02ng/m³；之后进入冷却塔10使温度降至常温，最后经水环压缩机11对混合器进行水洗后送入气水分离器12进行气水分离，最后得到纯净的混合气体送入发电机组13发电。

急冷塔7中除硫除氯的化学反应如下：

Ca(OH)₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O，

Ca(OH)₂+H₂S=CaS+2H₂O。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种生活垃圾的处理方法，其特征在于包括如下步骤：

1）预处理步骤：

1-4、将经过鼠笼筛分拣出来的粒径为200mm以下的生活垃圾和经粉碎后的生活垃圾一起经过磁选选出其中的铁磁性物质后，再进入一级滚筒筛中分选出粒径为40-200mm的生活垃圾和粒径为40mm以下的生活垃圾，粒径为40-200mm的生活垃圾主要为塑料制品、轻质可燃物和沙土类，粒径为40mm以下的生活垃圾主要为沙土类和厨余废弃物；

2）塑料制品处理步骤：

3）沙土处理步骤：

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤4）中所述的循环流化床气化垃圾装备包括上料系统、循环流化床、急冷余热锅炉、急冷塔、吸附塔、布袋除尘装置、冷却塔、水环压缩机、气水分离器和发电机组，所述循环流化床包括循环流化床气化炉、旋风分离器、返料器和排渣系统；所述循环流化床气化炉包括炉墙和布风板，所述炉墙由三层结构组成，里层为刚玉浇注料层，中间层为轻质保温浇注料，外层为硅酸铝纤维板保温层；炉膛温度为650-850℃，炉墙外表面温度为40-60℃；所述旋风分离器设置在所述循环流化床气化炉顶部的燃气出口处，并同时在循环流化床气化炉燃气出口处设有等离子体炬，所述等离子体炬焰心温度达到3000℃以上；所述旋风分离器底部设有所述返料器，所述返料器将分离的固体颗粒再次送回循环流化床气化炉气化；所述排渣系统包括冷渣器和安装于振动筛尾部的灰渣等离子处理仓，其微波等离子体炬焰心温度达到3000℃以上；所述急冷余热锅炉内部设有列管式换热器，顶部设有流态化石英砂喷射装置；所述急冷塔内部设有1个以上用于喷出石灰水水雾的喷头；所述吸附塔为活性炭吸附塔。

3.根据权利要求1或2所述的一种生活垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤4）中所述的循环流化床气化垃圾装备的气化步骤为：

a、混合气体生成：

将可燃物堆积坑中的轻质可燃物和经处理后的厨余废弃物作为原料由上料系统送入炉内气化，进入炉内后与床料一起进行内循环，并由床料加温至650-850℃，气化过程为缺氧燃烧，供气量为完全燃烧的28-30%，反应过程中释放出大量的混合气，包括CO、H₂、CH₄、C₂H₆、N₂、CO₂，与此同时在炉内形成的内循环的顶部送入一定量的蒸汽，使烟气中未反应完全的C与蒸汽再次发生还原反应，生成CO和H₂；

b、排渣：

在混合气体产生的过程中，在循环流化床气化炉内部反应完全的灰渣会由四周的排渣口排出，进入冷渣器，由冷渣器内的绞龙将其送出并降温至200℃以下，之后进入输送机送至振动筛尾部的灰渣等离子处理仓，经微波等离子体炬的高温处理，消灭表面吸附的二噁英之后送至灰场，送至灰场的灰渣同沙土类物质一同送入制砖设备制成空心砖；

c、燃气的净化与过滤：

4.根据权利要求2所述的一种生活垃圾的处理方法，其特征在于：所述循环流化床气化炉的炉墙里层为铬刚玉浇注料层。

5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾的处理方法，其特征在于：步骤1-1中所述的除臭处理为向垃圾堆放坑中喷洒竹炭纤维溶液。

6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾的处理方法，其特征在于：步骤1-1中所述的压缩成块状垃圾为将生活垃圾按4：1的压缩比例压缩，并挤出生活垃圾中30%-40%的污水。

7.根据权利要求1所述的一种生活垃圾的处理方法，其特征在于：步骤2-2中所述的经打包机成型后的塑料制品与木屑按1：1的比例制成木塑板。