CN103438461B - 一种一体式热解还原系统及垃圾处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式热解还原系统及垃圾处理方法，其包括无氧炭化釜，其中，所述无氧炭化釜上设置有用于上料以及兼作堵塞料口的挤压上料装置，所述无氧炭化釜下方设置有一加热室，另一侧连通有一缺氧分解釜，所述缺氧分解釜通过一加热管分别与热化学反应釜、废渣氧化室相连通，所述热化学反应釜位于所述废渣氧化室上方，所述废渣氧化室下方设置有水封式灰渣排口，所述无氧炭化釜与所述缺氧分解釜上方均设置有多个气体收集管，气体收集管与所述热化学反应釜相连通。采用无氧炭化釜、挤压上料装置、缺氧分解釜、热化学反应釜与废渣氧化室等结构，拓展了垃圾处理的应用空间，从源头控制二恶英类污染物生成条件。

Description

一种一体式热解还原系统及垃圾处理方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理领域，尤其涉及一种一体式热解还原系统及垃圾处理方法。

背景技术

我国每年产生1.5亿多吨的生活垃圾，这些垃圾得不到有效的处理利用，严重污染着环境。在突发事件或自然灾害之后，遗留下各种有害垃圾，直接污染环境和危害救援人员的安全问题已十分凸显。近期长江漂流死猪事件，再次成为人们关注和新闻焦点，给政府带来很大的压力。

我国垃圾处理还是以填埋为主，约占80%，垃圾填埋非长久之计。随着城市化进程的快速发展，土地问题越来越突出，垃圾填埋场选址遇到了前所未有的困难。垃圾焚烧，易造成二次污染，低温焚烧时会产生对人类有害的致癌物二恶英。

近年来，为减少垃圾处理产生二次污染，我国有些企业引进国外先进垃圾处理技术，合作开发垃圾焚烧热解处理装备，并取得了一些成果。采用非直接焚烧的干馏热解炉即间接加热法，产生的热解燃气中有害物质含量少、热值高、净化后可做清洁燃料使用。由于干馏热解炉不能连续工作，处理能力小，加之热解垃圾时需要辅助燃料，消耗能源大，运行费用高。因此，该技术装备一般只用于废塑料炼油或处理医疗废物。

干馏热解炉即间接加热法的工艺流程示，焚烧热解炉即直接加热法的工艺流程，焚烧热解的热解炉，是利用部分垃圾直接燃烧产生的热量直接提供给另一部分垃圾进行干燥、热解。由于燃烧时需要提供氧气，因而就会产生CO₂、H₂O N₂等气体混在热解可燃气中，稀释了可燃气，结果降低了热解燃气的热值，其热值一般在在3200—4500KJ/m³左右。由于热解气体热值太低，不能作为单一燃料使用，只能作为废气处理。由于焚烧热解炉即直接加热法不能连续工作，处理能力较小，目前在国内焚烧热解炉只用于医疗废物处理。

我国各种自然灾害经常发生，灾后留下大量各种有害垃圾和动物尸体，及易造成污染环境，疫情发生等次生灾害，而突发事件与自然灾害后用于处理固体废物的可移动式装备，采用的都是焚烧技术。由于焚烧易产生二次污染，大部分移动式装备很难达到国家排放标准；有的装备为了排放达标，能耗非常高；如有的装备处理能力只有200kg/h,燃油消耗高达80 kg/h。从目前来看，现有技术处理固体废物的可移动式装备，处理能力小，处理物单一；如移动式医疗废物处理车，处理对象只能是医疗废物，而且处理量每小时只有25-35公斤。

因此，现有技术还有待于更进一步的改进和发展。 

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种一体式热解还原系统及垃圾处理方法，以提高对垃圾的处理效率，拓展垃圾处理的应用空间。

本发明的技术方案如下：

一种一体式热解还原系统，其包括无氧炭化釜，其中，所述无氧炭化釜上设置有用于上料以及兼作堵塞料口的挤压上料装置，所述无氧炭化釜下方设置有一加热室，另一侧连通有一缺氧分解釜，所述缺氧分解釜通过一加热管分别与热化学反应釜、废渣氧化室相连通，所述热化学反应釜位于所述废渣氧化室上方，所述废渣氧化室下方设置有水封式灰渣排口，所述无氧炭化釜与所述缺氧分解釜上方均设置有多个气体收集管，气体收集管与所述热化学反应釜相连通；所述挤压上料装置将垃圾导入所述无氧炭化釜内并堵塞进料通道，所述无氧炭化釜将垃圾处理为焦化物以及第一混合气体，所述焦化物由所述无氧炭化釜进入所述缺氧分解釜内处理为物料以及第二混合气体，所述物料进入所述废渣氧化室焚烧处理为废渣以及第三混合气体，所述第一混合气体、所述第二混合气体与所述第三混合气体均进入所述热化学反应釜内处理为高热值燃料气体。

所述的一体式热解还原系统，其中，所述无氧炭化釜内设置有用于搅拌垃圾的螺旋搅拌器。

所述的一体式热解还原系统，其中，所述废渣氧化室与所述缺氧分解釜的下方设置有输送机。

所述的一体式热解还原系统，其中，所述加热室内设置有纵向布置的废气氧化箱与横向布置的炉排，所述废气氧化箱与所述炉排相连通，所述加热室配置有点火燃烧器。

所述的一体式热解还原系统，其中，所述热化学反应釜与一用于除去高热值燃料气体内酸性气体和杂质的燃气净化塔相连通。

所述的一体式热解还原系统，其中，所述加热室与一用于烟气急速降温的急冷喷淋塔相连通，所述废气氧化箱与一用于过滤烟气的烟气净化塔相连通，所述烟气净化塔与一排放烟筒相连通，所述排放烟筒为折叠式。

一种垃圾处理方法，其包括以下步骤：

挤压上料装置将垃圾导入无氧炭化釜内并堵塞进料通道，所述无氧炭化釜将垃圾处理得到焦化物以及第一混合气体，所述焦化物由所述无氧炭化釜进入缺氧分解釜内处理得到物料以及第二混合气体，所述物料进入废渣氧化室焚烧处理得到废渣以及第三混合气体，所述第一混合气体、所述第二混合气体与所述第三混合气体均进入热化学反应釜内处理为高热值燃料气体。

所述的垃圾处理方法，其中，上述步骤具体的还包括：将一部分所述高热值燃料气体导入加热室补充热量，剩余部分的所述高热值燃料气体经过燃气净化塔处理后存储备用。

本发明提供的一种一体式热解还原系统及垃圾处理方法，采用无氧炭化釜、挤压上料装置、缺氧分解釜、热化学反应釜与废渣氧化室等结构，可处理生活垃圾、农业废弃物、工业有机物、医疗废弃物、家禽、动物尸体等，拓展了垃圾处理的应用空间，无害化处理彻底，采用非直接焚烧方式，垃圾是在无氧和缺氧条件下进行热分解，控制氯苯的合成，并将垃圾分解的燃气进行净化后代替辅助燃料燃烧，从源头控制二恶英类污染物生成条件；在尾气处理系统中采用氧化、急冷过滤相结合，使其达标排放，将垃圾分解产生的水蒸气、焦油、有机污染物、二氧化碳等通过二次热化学反应转化为高热值的燃料气体，并且本发明结构紧凑，占地面积小，小型装备可实现移动化，在突发事件和特殊自然条件下能够实施公路、铁路、水路及空运遂行机动，快速高效就地处理可能造成疫情发生或污染环境的各种物质，并可实施全天候作业。

附图说明

图1为本发明中一体式热解还原系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种一体式热解还原系统及垃圾处理方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种一体式热解还原系统，如图1所示的，其包括无氧炭化釜2，其中，所述无氧炭化釜2上设置有用于上料以及兼作堵塞料口的挤压上料装置1，所述无氧炭化釜2下方设置有一加热室7，另一侧连通有一缺氧分解釜3，所述缺氧分解釜3通过一加热管14分别与热化学反应釜6、废渣氧化室4相连通，所述热化学反应釜6位于所述废渣氧化室4上方，所述废渣氧化室4下方设置有水封式灰渣排口5，所述无氧炭化釜2与所述缺氧分解釜3上方均设置有多个气体收集管15，气体收集管15与所述热化学反应釜6相连通；所述挤压上料装置1将垃圾导入所述无氧炭化釜内2并堵塞进料通道，所述无氧炭化釜2将垃圾处理为焦化物以及第一混合气体，所述焦化物由所述无氧炭化釜进入所述缺氧分解釜3内处理为物料以及第二混合气体，所述物料进入所述废渣氧化室4焚烧处理为废渣以及第三混合气体，所述第一混合气体、所述第二混合气体与所述第三混合气体均进入所述热化学反应釜6内处理为高热值燃料气体。

更进一步的，所述无氧炭化釜2内设置有用于搅拌垃圾的螺旋搅拌器10。并且所述废渣氧化室4与所述缺氧分解釜3的下方设置有输送机11。

在本发明的另一较佳实施例中，所述加热室7内设置有纵向布置的废气氧化箱8与横向布置的炉排9，所述废气氧化箱8与所述炉排9相连通，所述加热室7配置有点火燃烧器12。

更进一步的的，所述热化学反应釜6与一用于除去高热值燃料气体内酸性气体和杂质的燃气净化塔相连通，用于脱除高热值燃料气体的酸性气体和杂质，其内部设计有储水池和多个喷淋室；外侧有溢流槽，底部有排污阀，燃气净化塔一端连接所述热化学反应釜6，另一端连接燃气风机。

尤其是，所述加热室7与一用于烟气急速降温的急冷喷淋塔相连通，用于烟气急速降温，其内部设计有储水池和多个喷淋室；外侧有溢流槽，底部有排污阀，所述急冷喷淋塔一端与所述加热室7相连接，另一端连接高压引风机。所述废气氧化箱8与一用于过滤烟气的烟气净化塔相连通，烟气净化塔内部设计有储水池，水下排气管，喷淋室，过滤室；外侧有溢流槽，底部有排污阀，所述烟气净化塔与一排放烟筒相连通，所述排放烟筒为折叠式。

为了更详尽的描述本发明，以下对各个组成部分进行详尽的描述。

所述挤压上料装置1内设置有挤压式密封筒、活塞式推料筒、进料口等；安装在一体式热裂解还原器一端的上部，与所述无氧碳化釜2的进料口连接，通过将物料挤压的方式推入所述无氧碳化釜2内并堵塞进料通道，阻塞炉内和炉外气体流通，保障了一体式热裂解还原器连续工作上料时，内部的气体不外泄。

所述无氧碳化釜2为卧式不规则椭圆形，安装在所述加热室7中上部，一端连接在所述缺氧分解釜3上部。在所述无氧碳化釜2内设置有螺旋搅拌器10。垃圾在无氧碳化釜2内进行干燥脱水和碳化，处理物表面的水分、一氧化碳、二氧化碳、氢、甲烷等析出，处理物此时转化为焦化物，即大部分垃圾炭化为炭。无氧碳化釜2内的螺旋搅拌器10翻动搅拌物料，加快处理物的分解速度。

所述缺氧分解釜3为圆形立式，中下部有所述加热管14，底部有所述输送机11，所述输送机11的一端与所述废渣氧化室4连接。处理物在所述缺氧分解釜3内进一步分解出一氧化碳、焦油、氢、甲烷及烷烃类物质；缺氧分解釜的热源来自所述加热室7和所述废渣氧化室4。

所述废渣氧化室4一端与所述缺氧分解釜3连接，另一端与所述水封式灰渣排出口5连接，所述废渣氧化室4底部有斜面炉排和供风室。在所述缺氧分解釜内4的处理物通过所述输送机11进入到所述废渣氧化室4内，在斜面炉排上进行氧化焚烧，氧化焚烧产生的高温烟气，通过管道进入所述热化学反应釜6，之后进入到所述缺氧分解釜3, 作为所述缺氧分解釜3内的补充热能。

所述水封式灰渣排出口5安装在所述废渣氧化室4一端外侧，底部有出渣水封槽。在连续出渣时，水封槽可防止一体式热裂解还原器外部气体通过灰渣排出口进入一体式热裂解还原器内；水封式灰渣排出口还可保障一体式热裂解还原器内出现一定压力时自动泄压，保障运行安全。

所述热化学反应釜6安装在所述废渣氧化室4上部，一侧与所述缺氧分解釜3相连，所述热化学反应釜6中部有加热管和网状隔料板，上部有气体收集室，下部有气体排出口，处理物在所述无氧碳化釜2、所述缺氧分解釜3与所述废渣氧化室4内产生的各种气体通过气体收集管道进入到所述热化学反应釜内6进行转化反应为高热值燃料气体后排出炉外。所述化学反应釜6内的热化学反应温度为850℃-1000℃，其反应方式为：

C＋1/2O₂      CO

C＋H₂O      CO＋H₂

C＋2H₂        CH₄

C＋CO₂      2CO

C＋2H₂O       CO₂＋2H₂

CO＋3H₂        CH₄＋H₂O

CO＋H₂O       CO₂＋H₂。

所述加热室7在所述无氧碳化釜2下部，内部有燃气烧嘴、所述炉排11及所述废气氧化箱8，所述加热室7外侧有维修观察孔13，所述加热室7使用的燃料为处理物产生的高热值燃料气体，初次加热时，使用的燃料为柴油或煤炭。

本发明还提供了一种垃圾处理方法，其包括以下步骤：

挤压上料装置1将垃圾导入无氧炭化釜2内并堵塞进料通道，所述无氧炭化釜2将垃圾处理得到焦化物以及第一混合气体，所述焦化物由所述无氧炭化釜2进入缺氧分解釜3内处理得到物料以及第二混合气体，所述物料进入废渣氧化室焚烧4处理得到废渣以及第三混合气体，所述第一混合气体、所述第二混合气体与所述第三混合气体均进入热化学反应釜6内处理为高热值燃料气体。

并且更进一步的，上述步骤具体的还包括：将一部分所述高热值燃料气体导入加热室7内补充热量，剩余部分的所述高热值燃料气体经过燃气净化塔处理后存储备用。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种一体式热解还原系统，其包括无氧炭化釜，其特征在于，所述无氧炭化釜上设置有用于上料以及兼作堵塞料口的挤压上料装置，所述无氧炭化釜下方设置有一加热室，另一侧连通有一缺氧分解釜，所述缺氧分解釜通过一加热管分别与热化学反应釜、废渣氧化室相连通，所述热化学反应釜位于所述废渣氧化室上方，所述废渣氧化室下方设置有水封式灰渣排口，所述无氧炭化釜与所述缺氧分解釜上方均设置有多个气体收集管，气体收集管与所述热化学反应釜相连通；所述挤压上料装置将垃圾导入所述无氧炭化釜内并堵塞进料通道，所述无氧炭化釜将垃圾处理为焦化物以及第一混合气体，所述焦化物由所述无氧炭化釜进入所述缺氧分解釜内处理为物料以及第二混合气体，所述物料进入所述废渣氧化室焚烧处理为废渣以及第三混合气体，所述第一混合气体、所述第二混合气体与所述第三混合气体均进入所述热化学反应釜内处理为高热值燃料气体。

2.根据权利要求1所述的一体式热解还原系统，其特征在于，所述无氧炭化釜内设置有用于搅拌垃圾的螺旋搅拌器。

3.根据权利要求1所述的一体式热解还原系统，其特征在于，所述废渣氧化室与所述缺氧分解釜的下方设置有输送机。

4.根据权利要求1所述的一体式热解还原系统，其特征在于，所述加热室内设置有纵向布置的废气氧化箱与横向布置的炉排，所述废气氧化箱与所述炉排相连通，所述加热室配置有点火燃烧器。

5.根据权利要求1所述的一体式热解还原系统，其特征在于，所述热化学反应釜与一用于除去高热值燃料气体内酸性气体和杂质的燃气净化塔相连通。

6.根据权利要求4所述的一体式热解还原系统，其特征在于，所述加热室与一用于烟气急速降温的急冷喷淋塔相连通，所述废气氧化箱与一用于过滤烟气的烟气净化塔相连通，所述烟气净化塔与一排放烟筒相连通，所述排放烟筒为折叠式。

7.一种垃圾处理方法，其包括以下步骤：

挤压上料装置将垃圾导入无氧炭化釜内并堵塞进料通道，所述无氧炭化釜将垃圾处理得到焦化物以及第一混合气体，所述焦化物由所述无氧炭化釜进入缺氧分解釜内处理得到物料以及第二混合气体，所述物料进入废渣氧化室焚烧处理得到废渣以及第三混合气体，所述第一混合气体、所述第二混合气体与所述第三混合气体均进入热化学反应釜内处理为高热值燃料气体。

8.根据权利要求7所述的垃圾处理方法，其特征在于，上述步骤具体的还包括：将一部分所述高热值燃料气体导入加热室补充热量，剩余部分的所述高热值燃料气体经过燃气净化塔处理后存储备用。