CN102925241B - 制备生活垃圾衍生燃料的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种制备生活垃圾衍生燃料的方法：生活垃圾经破袋、筛选、磁选等粗分选后进入生物预处理仓，进行原生垃圾脱水和稳定化，预处理后的垃圾再进入二次分选段，经筛选、磁选、风选等工艺将可资源化利用和有毒有害的产品高效分离，剩余有机质含量高的物料进入好氧堆肥仓。好氧堆肥后的产品直接破碎和挤压成型制成垃圾衍生燃料。本发明还公开了用于实现上述方法的装置。本发明通过生物预处理和堆肥两步法使垃圾干化和无害化，并将其作为衍生燃料的原料，无需添加固氯剂和粘结剂即可实现减少二噁英、重金属释放的目的，能源回收效果佳，挤压成型后的RDF性质稳定、热值高，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域，具体地涉及一种采用生活垃圾分选堆肥处理后的产品制造高品质垃圾衍生燃料的方法和装置。
背景技术
目前，世界垃圾产量正在以3倍于经济平均增长速度的趋势增加，我国城市垃圾的产量已占世界垃圾产量的25%以上，垃圾围城严重影响了环境质量和居民的身体健康。早在二十世纪初，人们便发现垃圾资源化后可以用来取暖、发电、驱动汽车，垃圾被认为是最具开发潜力的永不枯竭的“城市矿藏”，是“放错地方的资源”，这既是对垃圾认识的深入和深化，也是我国社会发展的必然要求。
生活垃圾的集中处理方式主要有填埋、堆肥和焚烧。填埋法操作简单、处理成本较低，是目前生活垃圾处理的主要方式，但该法占地面积大，垃圾减量化程度低，产生的渗滤液和臭气容易对地下水及周边空气造成污染。堆肥法适宜处理有机质含量较高的垃圾，能够实现部分资源的回收利用，但由于生活垃圾堆肥中重金属等有毒有害物质超标，难以用作肥料或土壤改良剂。垃圾焚烧是较古老的处理方法，通过垃圾焚烧可有效实现垃圾“减量化、无害化”，但投资大，运行费用高，焚烧产生的二噁英和重金属等二次污染严重，特别是生活垃圾的组成复杂、含水率高、热值较低，使焚烧过程的能耗进一步提高。为使垃圾完全燃烧，有效遏制二噁英、重金属等二次污染物质的产生，世界各国相继开发了垃圾衍生燃料（RDF）制备技术。
目前，RDF制备技术通常是通过生活垃圾的简单分选提取其中可燃物，再添加固氯剂、粘结剂等助剂后烘干、挤压而成。然而，由于我国生活垃圾含有大量易腐烂性有机物，含水率普遍高于60%，它们与塑料袋、玻璃、金属、电池、及砖石瓦砾等相互粘连，无法有效的机械分选，降低了垃圾热值，使有毒有害物质进入RDF产品，破碎、烘干又使工艺复杂化，增加了能耗。因此，将生活垃圾预处理、机械分选、堆肥与衍生燃料制备相结合，既可以使垃圾中可资源化产品最大限度的回收利用，降低原生垃圾含水率提高热值，又可实现垃圾的高值化利用，减少了CO2、二噁英、硫化物、重金属等排放，真正做到节能减排和环境的可持续发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备生活垃圾衍生燃料的方法和装置，通过生活垃圾预处理和堆肥有效降低垃圾含水率、提高垃圾热值；通过高效机械分选将生活垃圾中的塑料、玻璃、橡胶、电池、打火机等惰性或有毒有害物质有效分离回收，使后续RDF制备过程无需添加固氯剂即可实现减少二噁英、重金属排放的目的，有效解决现有公知技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供的制备生活垃圾衍生燃料的装置，由下列部件按下列顺序连接而成：
一级破袋滚筒筛、二级破袋滚筒筛、一级磁分选装置、生物预处理仓、细分选线进料槽、一级滚筒筛、二级磁分选装置、二级滚筒筛、三级滚筒筛、四级滚筒筛、好氧发酵仓、破碎机和压块机；
其中一级磁分选装置和二级磁分选装置的结构均为：
顶部的两侧分别为垃圾进料口和废料出口；
垃圾进料口处安装有进料皮带，进料皮带的下方开设有金属出料口，该金属出料口的下方安装有金属接料皮带；
废料口连接废料皮带，该废料皮带分别连接物料出料口和物料输出皮带；
一电磁分离器，安装在分选装置内部的上部；
一磁选皮带，环绕在该电磁分离器的外圈上；
电磁分离器的下方安装有换向反弹皮带；
进料皮带与磁选皮带、换向反弹皮带的运行方向平行；
上述的二级磁分选装置的金属接料皮带连接至一级磁选滚筒筛，一级磁选滚筒筛按下列顺序连接二级磁选滚筒筛和弹跳分选机。
所述的装置，其中，预处理后的垃圾二次分选是经一级滚筒筛、二级磁分选装置、二级滚筒筛、三级滚筒筛和四级滚筒筛进行；每级滚筒筛的废料出口均配有风力分选装置，二级磁分选装置分选出的金属物料进入磁选线，剩余物料进入好氧发酵仓进行好氧堆肥。
所述的装置，其中，二次分选中的磁选过程是垃圾经二级磁分选装置分离后，铁磁性物料分别进入换向磁选皮带机、一级磁选滚筒筛、二级磁选滚筒筛和弹跳分选机，实现不同粒径物料的精细分选。
所述的装置，其中，垃圾粗选和二次分选线为全封闭式设计；一级破袋滚筒筛、二级破袋滚筒筛、一级磁分选装置、一级滚筒筛、二级磁分选装置、二级滚筒筛、三级滚筒筛、四级滚筒筛、一级磁选滚筒筛和二级磁选滚筒筛的顶部安装有恶臭气体收集管道，用于臭气处理，减少二次污染。
本发明提供的制备生活垃圾衍生燃料的方法，其步骤为：
1）生活垃圾粗分选：生活垃圾经一级破袋滚筒筛、二级破袋滚筒筛进行垃圾的破袋和初级筛分，剩余垃圾进入一级磁分选装置分为铁磁性物质、惰性物料和有机物料；其中，有机物料经皮带输送至生物预处理仓进行生物预处理；
2）生活垃圾预处理：生物预处理采用兼性生物发酵，预处理过程无通风或翻堆，预处理温度控制在35-65℃，处理后垃圾含水率降低至30-60%；
3）生活垃圾二次分选：将生物预处理后的垃圾输送至细分选线进料槽进行机械分选，垃圾先后经一级滚筒筛、二级磁分选装置、二级滚筒筛、三级滚筒筛、四级滚筒筛分选；
二级磁分选装置分选出的金属物料经一级磁选滚筒筛、二级磁选滚筒筛、弹跳分选机实现不同粒径金属的分选，剩余物料进入好氧发酵仓进行好氧堆肥；
4）生活垃圾好氧堆肥：经二次分选后的垃圾在堆肥仓内进行好氧发酵，温度40-70℃，通过堆体底部负压通风；
5）垃圾衍生燃料制作：好氧堆肥后的产品经破碎机破碎后在压块机作用下挤压成型，即得生活垃圾衍生燃料。
所述的制备方法，其中，生活垃圾预处理的垃圾采用条垛式堆放，堆体含氧量为0-5%。
所述的制备方法，其中，生活垃圾二次分选中的每级滚筒筛的废料出口均配有风机。
所述的制备方法，其中，生活垃圾好氧堆肥处理时通过堆体底部负压通风，使堆体含氧量为8-20%。
所述的制备方法，其中，垃圾衍生燃料为圆柱体颗粒，外观尺寸为直径10-30mm，长度30-100mm。
本发明的优点在于：
⑴本发明生活垃圾经生物预处理和好氧堆肥过程有效降低含水率和提高热值，节省烘干相关设备，有效节约RDF制作成本、能耗，简化操作流程，易于工业放大和应用。
⑵本发明垃圾分拣效率高，生活垃圾经粗选和二次分选可有效分离可燃物质，玻璃、塑料、橡胶、砖石等惰性组分，废金属、电池、打火机等有毒有害物质，能源回收效果佳，二次污染排放少。
⑶本发明分选过程全封闭，并设有臭气收集系统，显著减少二次污染排放，改善垃圾处理厂环境，实现垃圾处理机械化、自动化、资源化。
⑷本发明好氧堆肥产品含水率低、有机质含量高、热值高，且塑料和重金属含量极低，可直接加工制作RDF，不需添加固氯剂、粘结剂等助剂，不需烘干设备，大大节约RDF制作难度和成本，节约能耗，挤压成型后的RDF性质稳定、热值高，具有广阔的应用前景。
⑸本发明易于操作及机械化控制，工艺紧凑合理，设备能耗较低。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明的装置示意图。
附图中标记说明：
1垃圾受料口；2一级破袋滚筒筛；3二级破袋滚筒筛；4一级磁分选装置；5生物预处理仓；6细分选线进料槽；7一级滚筒筛；8二级磁分选装置；9二级滚筒筛；10三级滚筒筛；11四级滚筒筛；12一级磁选滚筒筛；13二级磁选滚筒筛；14弹跳分选机；15好氧发酵仓；16破碎机；17压块机。
具体实施方式
本发明提供的生活垃圾堆肥产品制备RDF的方法，生活垃圾经破袋、筛选、磁选等粗分选后进入生物预处理仓，进行原生垃圾脱水和稳定化，预处理后的垃圾再进入二次分选段，经筛选、磁选、风选等工艺将可资源化利用和有毒有害的产品高效分离，剩余有机质含量高的物料进入好氧堆肥仓。好氧堆肥后的产品直接破碎和挤压成型制成垃圾衍生燃料RDF。
所述的方法，其中，原生垃圾粗分选是垃圾先后经过一级破袋滚筒筛、人工选台、二级破袋滚筒筛、风选、磁分选装置，将大块垃圾，部分塑料、玻璃、鞋和金属等分离出来，剩余垃圾进入生物预处理仓进行预处理。
所述的方法，其中，磁分选装置由电磁分离器、磁选皮带机、物料换向反弹皮带机组成。生活垃圾经进料皮带机输送至磁分选装置后，垃圾中的铁磁性物质在电磁分离器和磁选皮带的共同作用下回收利用，剩余垃圾进入换向反弹机，根据各组分密度、比重及空气阻力不同被分离。
所述的方法，其中，生活垃圾的生物预处理条件为兼性或厌氧发酵，含氧量0-5%，堆体高度1.5-3.5米，预处理温度35-65℃，处理时间8-30d。处理后垃圾含水率降低至30-60%。
所述的方法，其中，垃圾二次分选是预处理后的垃圾先后经一级滚筒筛、磁分选装置、二级滚筒筛、三级滚筒筛、四级滚筒筛。每级滚筒筛的废料出口均配有风力分选装置，磁分选装置分选出的金属物料进入磁选线做进一步分选，剩余物料进入好氧发酵仓进行好氧堆肥。
所述的方法，其中，二次分选中的磁选过程是垃圾经磁分选装置分离后，铁磁性物料分别进入换向磁选皮带机、一级磁选滚筒筛、二级磁选滚筒筛、弹跳分选机，实现不同粒径金属、打火机、电池等的精细分选。
所述的方法，其中，垃圾粗选和二次分选线为全封闭式设计，滚筒筛、三项磁选等设备顶部安装有恶臭气体收集管道，用于臭气处理，减少二次污染。
所述的方法，其中，垃圾堆肥条件为好氧发酵，含氧量8-20%，堆体高度1-3米，温度40-70℃，处理时间10-30d，通风方式为堆体底部负压通风，通风频率10-24h/d。处理后垃圾含水率低于20%，适于制作RDF。
所述的方法，其中，RDF制备是将垃圾好氧堆肥产物经双辊破碎机破碎后挤压成型，RDF产品为圆柱体颗粒，外观尺寸为直径10-30mm，长度30-100mm。
本发明提供的生活垃圾堆肥产品制备衍生燃料RDF的方法，是将原生垃圾通过生物预处理和堆肥有效降低垃圾含水率、提高垃圾热值；通过机械粗分选和细分选将生活垃圾中的塑料、玻璃、橡胶、电池、打火机等惰性或有毒有害物质有效分离回收，使后续RDF制备过程无需添加固氯剂即可实现减少二噁英、重金属排放的目的。本发明适用于城市生活垃圾处理厂，以及村镇集中式生活垃圾处理厂以堆肥和RDF形式回收固废中可资源化利用产品。
本发明中生活垃圾经破袋、筛选、磁选等粗分选后进入生物预处理仓，进行原生垃圾脱水和稳定化，预处理后的垃圾再进入二次分选段，经筛选、磁选、风选等工艺将可资源化利用和有毒有害的产品高效分离，剩余有机质含量高的物料进入好氧堆肥阶段。堆肥产品直接进行破碎和挤压成型制成垃圾衍生燃料RDF。
本发明的主要技术路线在于：
1）生活垃圾粗分选：原生垃圾进入受料口1后先后经一级破袋滚筒筛2、二级破袋滚筒筛3进行垃圾的破袋和初级筛分，大块垃圾、鞋、未破袋垃圾、玻璃瓶等被分离收集，剩余垃圾进入一级磁分选装置4被分为三部分，即铁磁性物质、砖石等惰性物料和有机物料。其中，有机质较高的物料经皮带输送至生物预处理仓5进行处理。
2）生活垃圾预处理：本发明的生活垃圾预处理采用兼性生物发酵，粗分选后的垃圾采用条垛式堆放，堆体高度1.5-3.5米，预处理过程无通风或翻堆，堆体含氧量为0-5%，预处理温度控制在35-65℃，处理时间8-30d。处理后垃圾含水率降低至30-60%。
3）生活垃圾二次分选：将生物预处理后的垃圾输送至细分选线进料槽6进行机械分选，垃圾先后经一级滚筒筛7、二级磁分选装置8、二级滚筒筛9、三级滚筒筛10、四级滚筒筛11。每级滚筒筛的废料出口均配有风机，二级磁分选装置8分选出的金属物料进入磁选线，铁磁性物料在磁选皮带的带动下经一级磁选滚筒筛12、二级磁选滚筒筛13、弹跳分选机14实现不同粒径金属、打火机、电池等的精细分选。剩余物料进入好氧发酵仓15进行好氧堆肥。
4）生活垃圾好氧堆肥：经二次分选后的垃圾，塑料、重金属等含量大大降低、有机质含量较高，垃圾在堆肥仓15内进行好氧发酵，堆体高度1-3米，温度40-70℃，处理时间10-30d，通过堆体底部负压通风，使堆体含氧量为8-20%，通风频率10-24h/d。
5）垃圾衍生燃料制作：垃圾好氧堆肥后的产品经破碎机16破碎后在压块机17作用下挤压成型，即得到RDF产品。该产品为圆柱体颗粒，外观尺寸为直径10-30mm，长度30-100mm。
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，列举实施例并结合图1和图2进行详细说明。
实施例1
日处理量1000吨的城市生活垃圾处理厂，原生垃圾进厂后经过垃圾破袋和粗分选、生物预处理、垃圾细分选及资源化产品回收、生物堆肥处理、垃圾衍生燃料制备等工艺，实现生活垃圾的减量化、无害化和资源化。
1、生活垃圾粗分选：原生垃圾进入受料口1后进行两级破袋筛分装置，滚筒筛长8m，滚筒直径2m，一级破袋滚筒筛2为条形筛孔，孔径为15cm；二级破袋滚筒筛3为条形筛孔，孔径为10cm。大块垃圾、未破袋垃圾、鞋等被分离收集，筛下物进入一级磁分选装置4被分为铁磁性物质、惰性物料和有机物料三部分。垃圾磁分选装置高6m，电磁分离器和磁选皮带位于装置5.5米高处，垂直下方1米处为换向反弹皮带机，垃圾经磁选和换向反弹分选后，砖石、玻璃、鞋、橡胶等难降解物质进入废料线，其中砖石用作建筑材料或填埋，玻璃、橡胶类物质回收再利用。分选后剩余可降解物料由物料输出皮带运送至生物预处理仓5进行处理。
2、生活垃圾预处理：生活垃圾进入开放式预处理仓5进行兼性生物发酵，粗分选后的垃圾采用条垛式堆放，堆体宽5-8m，长10-30m，高2.5-3.5米，并按照垃圾进仓时间不同进行单独堆放，整个处理过程不需通风或翻堆，预处理温度控制在35-65℃，处理时间8-30d，仓体顶部设有臭气收集管道，处理后垃圾含水率降于40%。
3、生活垃圾精细分选：将生物预处理后的垃圾运至细分选线进料槽6进行机械分选，垃圾先后经一级滚筒筛7、二级磁分选装置8、二级滚筒筛9、三级滚筒筛10、四级滚筒筛11。每级滚筒筛的外形尺寸均为直径2m，长8m，一级滚筒筛7、二级滚筒筛8和三级滚筒筛9均为环形筛孔，孔径分别为10cm、5cm和5cm；四级滚筒筛11为网状筛孔，孔径为3cm。二级磁分选装置8与一级磁分选装置4尺寸和结构相同，主要用于垃圾的精细分选。其中，分选出的金属物料进入磁选线，铁磁性物料在磁选皮带的带动下经一级磁选滚筒筛12、二级磁选滚筒筛13和弹跳分选机14实现不同粒径金属、打火机、电池等有毒有害物料的分离回收。磁选滚筒筛长为2m，直径80cm，两级磁选滚筒筛均为为条形筛孔，孔径分别为2cm，滚筒筛与水平面呈1-3度角。
4、生活垃圾好氧堆肥：垃圾精细分选后的筛上物进入好氧发酵仓15进行好氧堆肥。垃圾采用条垛式堆放，堆体宽5-8m，长10-30m，高1-2米，并按照垃圾进仓时间不同进行单独堆放，温度控制在40-65℃，处理时间为15-30d，通过堆体底部负压通风，使堆体含氧量保持在10%以上，通风频率10-24h/d。堆肥后的垃圾实现无害化，垃圾含水率低于20%。
5、垃圾衍生燃料制作：垃圾经粗分选、生物预处理、精细分选和好氧堆肥后的稳定化产品可以直接用于生产垃圾衍生燃料。堆肥产品经双辊破碎机16破碎后在压块机17作用下挤压成圆柱体颗粒，即得到RDF产品。该产品外观尺寸为直径10-30mm，长度30-100mm。
本发明通过生物预处理和堆肥有效降低垃圾含水率、提高垃圾热值；通过机械粗分选和细分选将生活垃圾中的塑料、玻璃、橡胶、电池、打火机等惰性或有毒有害物质有效分离回收，使后续RDF制备过程无需添加固氯剂即可实现减少二噁英、重金属排放的目的，非常适合城市生活垃圾以及村镇生活垃圾的生物处理与高值化利用。
Claims (9)
1.一种制备生活垃圾衍生燃料的装置，由下列部件按下列顺序连接而成：
一级破袋滚筒筛、二级破袋滚筒筛、一级磁分选装置、生物预处理仓、细分选线进料槽、一级滚筒筛、二级磁分选装置、二级滚筒筛、三级滚筒筛、四级滚筒筛、好氧发酵仓、破碎机和压块机；
其中一级磁分选装置和二级磁分选装置的结构均为：
顶部的两侧分别为垃圾进料口和废料出口；
垃圾进料口处安装有进料皮带，进料皮带的下方开设有金属出料口，该金属出料口的下方安装有金属接料皮带；
废料口连接废料皮带，该废料皮带分别连接物料出料口和物料输出皮带；
一电磁分离器，安装在分选装置内部的上部；
一磁选皮带，环绕在该电磁分离器的外圈上；
电磁分离器的下方安装有换向反弹皮带；
进料皮带与磁选皮带、换向反弹皮带的运行方向平行；
上述的二级磁分选装置的金属接料皮带连接至一级磁选滚筒筛，一级磁选滚筒筛连接二级磁选滚筒筛，二级磁选滚筒筛连接弹跳分选机。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，预处理后的垃圾二次分选是经一级滚筒筛、二级磁分选装置、二级滚筒筛、三级滚筒筛和四级滚筒筛进行；每级滚筒筛的废料出口均配有风力分选装置，二级磁分选装置分选出的金属物料进入磁选线，剩余物料进入好氧发酵仓进行好氧堆肥。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，二次分选中的磁选过程是垃圾经二级磁分选装置分离后，铁磁性物料分别进入换向磁选皮带机、一级磁选滚筒筛、二级磁选滚筒筛和弹跳分选机，实现不同粒径物料的精细分选。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，垃圾粗选和二次分选线为全封闭式设计；一级破袋滚筒筛、二级破袋滚筒筛、一级磁分选装置、一级滚筒筛、二级磁分选装置、二级滚筒筛、三级滚筒筛、四级滚筒筛、一级磁选滚筒筛和二级磁选滚筒筛的顶部安装有恶臭气体收集管道，用于臭气处理，减少二次污染。
5.一种制备生活垃圾衍生燃料的方法，其步骤为：
1）生活垃圾粗分选：生活垃圾经一级破袋滚筒筛、二级破袋滚筒筛进行垃圾的破袋和初级筛分，剩余垃圾进入一级磁分选装置分为铁磁性物质、惰性物料和有机物料；其中，有机物料经皮带输送至生物预处理仓进行生物预处理；
所述一级磁分选装置由电磁分离器、磁选皮带机、物料换向反弹皮带机组成。生活垃圾经进料皮带机输送至磁分选装置后，垃圾中的铁磁性物质在电磁分离器和磁选皮带的共同作用下回收利用，剩余垃圾进入换向反弹机，根据各组分密度、比重及空气阻力不同被分离；
2）生活垃圾预处理：生物预处理采用兼性生物发酵，预处理过程无通风或翻堆，预处理温度控制在35-65℃，处理后垃圾含水率降低至30-60%；
3）生活垃圾二次分选：将生物预处理后的垃圾输送至细分选线进料槽进行机械分选，垃圾先后经一级滚筒筛、二级磁分选装置、二级滚筒筛、三级滚筒筛、四级滚筒筛分选；
二级磁分选装置分选出的金属物料经一级磁选滚筒筛、二级磁选滚筒筛、弹跳分选机实现不同粒径金属的分选，剩余物料进入好氧发酵仓进行好氧堆肥；
4）生活垃圾好氧堆肥：经二次分选后的垃圾在堆肥仓内进行好氧发酵，温度40-70℃，通过堆体底部负压通风；
5）垃圾衍生燃料制作：好氧堆肥后的产品经破碎机破碎后在压块机作用下挤压成型，即得生活垃圾衍生燃料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，生活垃圾预处理的垃圾采用条垛式堆放，堆体含氧量为0-5%。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，生活垃圾二次分选中的每级滚筒筛的废料出口均配有风机。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其中，生活垃圾好氧堆肥处理时通过堆体底部负压通风，使堆体含氧量为8-20%。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其中，垃圾衍生燃料为圆柱体颗粒，外观尺寸为直径10-30mm，长度30-100mm。
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