CN103801551A

CN103801551A - 有机垃圾闷烧无害化减量处理系统

Info

Publication number: CN103801551A
Application number: CN201410044925.6A
Authority: CN
Inventors: 毛协民; 司宏力; 陈庆华; 刘济华
Original assignee: BEIJING ZHONGHUAN JINGYING SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING ZHONGHUAN JINGYING SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明公开了一种有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，包括反应釜、水气分离装置（9）和废气处理装置（10），所述反应釜包括远红外射线辐射板（6）和活性催化元素添加器（4），所述远红外射线辐射板（6）设置于所述反应釜本体（7）内部，通过远红外射线辐射板（6）对反应釜内的有机垃圾原料进行照射加热；所述活性催化元素添加器（4）设置于反应釜外部，用于向反应釜内添加活性催化元素；所述水气分离装置（9）与反应釜连接，用于对反应釜内产生的水气进行分离；所述废气处理装置（10）与水气分离装置（9）连接，对经水气分离装置（9）分离后的废气进行废气处理。本发明实现了在较低温度环境下的有机垃圾无害化减量处理，大幅度减少了处理垃圾的体积，并降低了处理所消耗的能源。

Description

有机垃圾闷烧无害化减量处理系统

技术领域

本发明涉及一种对有机垃圾进行无害减量、资源化处理的系统。

背景技术

二恶英是一种毒性十分大的一类有机化合物，它的毒性是砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称，万分之一甚至亿分之一克的二恶英就会给健康带来严重的危害。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。二恶英除了具有致癌毒性以外，还具有生殖毒性和遗传毒性，直接危害子孙后代的健康和生活。并且，自然界的微生物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小，环境中的二恶英很难自然降解消除。因此二恶英污染是关系到人类存亡的重大问题，必须严格加以控制。

研究表明，大气环境中的二恶英90%来源于城市和工业垃圾焚烧。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物，在无组织焚烧时，极易产生二恶英。解决垃圾处理中产生二恶英的问题也就成为攻克二恶英污染问题的重中之重。正因为这样，人们在这方面投入了大量精力，开发研究，了解了二恶英的特性，并在垃圾处理方面取得了重大的突破。

对二恶英的属性研究表明，二恶英是由苯环与氧、氯等组成的芳香族化合物在一定温度下产生的一类物质，在一定温度下也会分解失效。产生二恶英的温度在270～420℃范围内，在705℃以下非常稳定，在850℃以上几乎100%分解。可以看到，避开270～420℃的温度段，即可避免大量二恶英产生，并且当加热到850度以上，二恶英就几乎不存在了。正因为这样，控制无组织的垃圾焚烧，提高焚烧温度（1000-1200℃以上），降低二恶英类的排放量，就成为垃圾焚烧技术发展的主流。

对二恶英的形成过程机理的研究还表明，当垃圾高温焚烧裂解后所产生的废气中尚存的苯环与氧、氯等组成的芳香族化合物在缓慢冷却过程中，降到420-270℃温度段时，又会重新聚合形成二恶英类的多氯二苯并-对-二恶英（PCDDs）和多氯二苯并呋喃（PCDFs）的众多异构体。这样，废气的排出同样对环境带来严重的污染。因此，作为目前的垃圾高温焚烧技术流程中必须还有一个对焚烧产物（包括残渣和高温废气）的快速冷却的工序，使其快速降至420-270℃温度段以下，从而不再聚合形成二恶英类的多氯二苯并-对-二恶英（PCDDs）和多氯二苯并呋喃（PCDFs）的众多异构体，达到了垃圾的无害化处理（减量和资源化）的最终目标。

显然，这类垃圾焚烧主流技术的核心就是采用高温焚烧防止二恶英的产生，同时在焚烧后，其焚烧产物（包括残渣和高温废气）的快速冷却，阻止再次聚合产生二恶英类的异构体。以确保处理后垃圾的产物无害化。当然，这二个核心工序已有相应的成熟技术来实施。但这也必然带来高温焚烧所需要的可观的能耗以及实现快速冷却所必需的激冷措施（如喷水激冷等）。并且这样往往会因焚烧产物冷却不均匀或不够快，而导致排放废气中二恶英残留过高的问题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种有机垃圾无害化减量处理系统。

一种有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，包括反应釜、水气分离装置9和废气处理装置10，所述反应釜包括远红外射线辐射板6和活性催化元素添加器4，所述远红外射线辐射板6设置于所述反应釜本体7内部，通过远红外射线辐射板6对反应釜内的有机垃圾原料进行照射加热；所述活性催化元素添加器4设置于反应釜外部，用于向反应釜内注入活性催化元素；所述水气分离装置9与反应釜连接，用于对反应釜内产生的尾气进行水气分离；所述废气处理装置10与水气分离装置9连接，对经水气分离装置9分离后的废气进行废气处理。

可选的，所述活性催化元素包括活性氧或高锰酸钾。

可选的，所述活性催化元素添加器4包括高压放电电极、鼓风机和进气阀门，通过电极放电电离空气产生所述活性氧，通过鼓风机将电离后的空气吹入所述反应釜本体7内，所述进气阀门用于调节通过所述活性催化元素添加器4进入反应釜内的空气流量。

可选的，还包括温度控制装置，所述温度控制装置与设置于反应釜内的温度传感器5连接，根据温度传感器5检测到的温度信号调节鼓风机的转速、高压放电电极的放电电压、红外射线辐射板的辐射强度或进气阀门的开度。

可选的，还包括温度控制装置，所述温度控制装置与设置于反应釜内的温度传感器5连接，根据温度传感器5检测到的温度信号调节远红外射线辐射板的辐射强度和活性催化元素添加器所添加的活性催化元素的量，使反应釜内的温度达到设定的温度范围，实现稳定的闷烧。

可选的，所述活性催化元素添加器4包括鼓风机和进气阀门，所述进气阀门用于调节通过活性催化元素添加器4进入反应釜内的空气量。

可选的，所述温度传感器5为热电偶温度传感器，多个热电偶温度传感器沿所述反应釜内壁均匀分布，以检测反应釜内的温度分布。

可选的，所述设定的温度范围为50^oC-270^oC。

可选的，所述反应釜还包括加料仓2、闸板阀3、和出炉渣门8，所述加料仓2位于所述反应釜本体7的上方，通过闸板阀3与反应釜本体7相连，所述出炉渣门8位于反应釜的底部，反应后的炉渣从出炉渣门8取出。

可选的，还包括废水处理装置，所述废水处理装置与所述水气分离装置9连接，用于对分离后的废水进行处理。

本发明根据二恶英生成的特点，采用具有显著的温控效应和共振效应的远红外线，利用其较强的渗透力和辐射力，有效地使热被有机垃圾吸收，转化为有机垃圾的内能；同时，注入具有很强的化学反应活性的带有活性催化元素的空气，大幅度提升有机垃圾的氧化裂解反应过程动力学。使有机垃圾在温度不高的状态下（不超过可产生二恶英类产物的270℃），在活性氧、热及远红外射线辐射的综合因素作用下，发生连锁降解，最终生成单体化合物。并进一步与活性氧发生放热反应，维持反应釜温度，使垃圾彻底分解。经这样的对有机垃圾的降解、裂解反应产物的综合处理，实现了有机垃圾的无害减量和资源化。

附图说明

图1为本发明有机垃圾无害化减量处理装置结构示意图，

图2为本发明的温度控制装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本发明的有机垃圾无害化减量处理系统，通过控制反应釜内的温度，采用闷烧的方法对垃圾进行无害化处理，闷烧指的是无火焰燃烧，无火焰燃烧是指物料芯部内燃，而火焰不向外表面传递的一种燃烧，即在垃圾处理过程中不会产生明火。本发明的垃圾处理系统，包括反应釜、水气分离装置9和废气处理装置10，反应釜包括远红外射线辐射板6和活性催化元素添加器4，远红外射线辐射板6设置于所述反应釜的本体7内部，通过远红外射线辐射板6对反应釜本体7内的垃圾原料进行照射加热；活性催化元素添加器4设置于反应釜外部，用于向反应釜内添加活性催化元素。

水气分离装置9与反应釜连接，用于对反应釜内产生的水气进行分离。水气分离装置9可以采用旋风式水气分离，反应釜在垃圾处理过程中产生的水气通过水气分离装置9与反应釜之间的连接管道进入水气分离装置9中，通过旋风式水气分离使得水气中的废气通过水气分离装置9顶部的管道排出，分离后的废水进入废水处理系统（图中未示出）做进一步处理。水气分离装置9排出的废气通过管道进入废气处理装置10，废气处理装置10可以采用传统的废气处理装置，例如通过活性炭吸附等。

本发明的反应釜还包括加料仓2、闸板阀3、和出炉渣门8，加料仓2位于反应釜本体7的上方，加料仓2通过闸板阀3与反应釜本体7相连，加料仓2可以用于临时储存待处理有机垃圾物料，通过控制闸板阀的开闭可以将加料仓中的垃圾物料投入反应釜本体7内，为了防止加料仓内垃圾气味的飘散，在加料仓2的顶部还可以设置一加料仓盖1，用于在向加料仓加入垃圾物料后关闭加料仓。出炉渣门8位于反应釜的底部，反应后的炉渣从出炉渣门取出。

下面进一步介绍本发明的活性催化元素添加器。本发明在远红外射线的辐射下，使得加入的有机垃圾迅速升温达到预设定温度，通过催化元素添加器4注入的带有活性催化元素的空气，使得垃圾物料在反应釜内发生反应，逐渐开始裂解、降聚生成单体化合物。

具体而言，本发明的催化元素添加器4设置于反应釜的外部，位于反应釜的本体的上部部位，催化元素添加器4通过管道与反应釜连接，这样设置可以防止反应釜内的废气对催化元素添加器4中电极的污染。反应中所使用的活性催化元素包括活性氧或高锰酸钾等，活性氧包括氧离子(O₂-)及过氧化氢(H₂O₂) 和羟基(-OH)等。

催化元素添加器4包括鼓风机和位于催化元素添加器4与反应釜本体7连接管道间的进气阀门，通过调节鼓风机的转速可以或进气阀门的开度可以调节进入反应釜本体内的空气的量，例如增加转速或增加开度可以增大空气注入量，反之则减小空气注入量。当活性催化元素为高锰酸钾时可以将高锰酸钾制成粉末状，从而通过鼓风机将含有高锰酸钾粉末的空气注入反应釜内。

众所周知，陶瓷、石头等是负离子的生成源，但这种方式所产生的活性氧量很少。为了能在短时间内产生大量的活性氧，进一步的，催化元素添加器4内还可以包含高压放电电极，通过鼓风机将电离后的空气吹入所述反应釜内。活性氧的产生量可以通过调节放电电压的大小来调节，例如提高放电电压则会电离出较多的活性氧，相反减小放电电压则会减小活性氧的产生量。

为了实现对反应釜内垃圾的闷烧，防止在垃圾处理过程中产生二恶英类产物，本发明还可以包括温度控制装置，通过温度控制装置使得反应釜内的温度可以维持在设定的温度范围，这一设定的温度范围优选为50~270℃，当温度低于50℃时反应速度会大幅减慢，当温度高于270℃时则会产生不希望的二恶英类产物。反应釜内的温度取决于两个因素，一是垃圾降解反应过程中所产生的热量，例如垃圾物料与活性氧发生放热反应，另外一个是远红外射线辐射板6所辐射的热量。据此可以通过控制活性空气的注入量或远红外射线辐射板6所辐射的热量来控制反应釜内的温度。

具体而言，请参阅图2，温度控制装置包括温度传感器、中央处理器、和执行单元。本发明的温度传感器5设置于反应釜内，多个温度传感器5沿反应釜的内壁均匀分布，这样可以实现多点的温度采集，温度传感器5可以采用热电偶传感器，温度传感器5将采集到的温度信号发送给中央处理器，中央处理器可以是DSP、单片机等，中央处理器根据采集到的温度值（实际温度）与设定值之间的差，来调节活性空气的注入量或远红外射线辐射板6所辐射的热量，具体而言，当实际温度低于设定温度时则增加鼓风机转速、或者加大气阀门开度、或者提高放电电极的放电电压、或者增大远红外射线辐射板6的电流量，通过这种方式就可以增加反应釜内的温度，反之可以减小反应釜内的温度。具体调节时可以采用PID调节器、模糊调节器等，在此不再详述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，包括反应釜、水气分离装置（9）和废气处理装置（10），其特征在于：

所述反应釜包括远红外射线辐射板（6）和活性催化元素添加器（4），所述远红外射线辐射板（6）设置于所述反应釜本体（7）内部，通过远红外射线辐射板（6）对反应釜内的有机垃圾原料进行照射加热；所述活性催化元素添加器（4）设置于反应釜外部，用于向反应釜内注入活性催化元素；

所述水气分离装置（9）与反应釜连接，用于对反应釜内产生的尾气进行水气分离；

所述废气处理装置（10）与水气分离装置（9）连接，对经水气分离装置（9）分离后的废气进行废气处理。

2.根据权利要求1所述的有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，其特征在于：所述的活性催化元素包括活性氧或高锰酸钾。

3.根据权利要求2所述的有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，其特征在于所述活性催化元素添加器（4）包括高压放电电极、鼓风机和进气阀门，通过电极放电电离空气产生所述活性氧，通过鼓风机将电离后的空气吹入所述反应釜本体（7）内，所述进气阀门用于调节通过所述活性催化元素添加器（4）进入反应釜内的空气流量。

4.根据权利要求3所述的有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，其特征在于：还包括温度控制装置，所述温度控制装置与设置于反应釜内的温度传感器（5）连接，根据温度传感器（5）检测到的温度信号调节所述鼓风机的转速、所述高压放电电极的放电电压、所述红外射线辐射板（6）的辐射强度或所述进气阀门的开度。

5.根据权利要求1所述的有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，其特征在于：还包括温度控制装置，所述温度控制装置与设置于反应釜内的温度传感器（5）连接，根据温度传感器（5）检测到的温度信号调节远红外射线辐射板的辐射强度和活性催化元素添加器所添加的活性催化元素的量，使反应釜内的温度达到设定的温度范围，实现稳定的闷烧。

6.根据权利要求5所述的有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，其特征在于：所述活性催化元素添加器（4）包括鼓风机和进气阀门，所述进气阀门用于调节通过活性催化元素添加器（4）进入反应釜内的空气量。

7.根据权利要求5所述的有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，其特征在于：所述温度传感器（5）为热电偶温度传感器，多个热电偶温度传感器沿所述反应釜内壁均匀分布，以检测反应釜内的温度分布。

8.根据权利要求5所述的有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，其特征在于：所述设定的温度范围为50^oC-270^oC。

9.根据权利要求1所述的有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，其特征在于：所述反应釜还包括加料仓（2）、闸板阀（3）、和出炉渣门（8），所述加料仓（2）位于所述反应釜本体（7）的上方，通过闸板阀（3）与反应釜本体（7）相连，所述出炉渣门（8）位于反应釜的底部，反应后的炉渣从出炉渣门（8）取出。

10.根据权利要求1所述的有机垃圾闷烧无害化减量处理系统，其特征在于：还包括废水处理装置，所述废水处理装置与所述水气分离装置（9）连接，用于对分离后的废水进行处理。