CN103834452A - 用生活垃圾制取燃料的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用生活垃圾制取燃料的设备，包括垃圾破粹机、分选机、脱水机、污水净化达标处理设备、焚烧炉、烟气余热蒸汽锅炉、烟气净化设备和热解制取燃料的设备；其中，热解制取燃料的设备主要由热解反应器、冷凝器、气液分离罐、水封罐和燃气储存柜依次连接组成；本发明实施对生活垃圾破碎后的快速机械化分选，克服了在居民小区原生态垃圾进行分类的麻烦；采用对低热值的碳水化合物固体垃圾先破碎后脱水，能有效地提高垃圾的热值，能将生活垃圾中的废塑料等高热值的轻组分物质进行热裂解制取燃油和燃气，提高了生活垃圾处理的经济效益；本发明能具备生活垃圾处理的规模化、连续化、能源化、减量化、无害化、节能、环保、高效等多方面优点。
Description
技术领域
本发明涉及用生活垃圾为原料制取燃料(燃油和/或燃气)的设备，属于环保石化装备领域；
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，生活垃圾中有机废弃物的含量不断上升，有机废弃物中的碳水化合物或生物质(如瓜果皮、蔬菜残渣、餐后剩食等)易变质腐烂将会影响人们生存的环境；科学有效地将其无害化、减量化，特别是生活垃圾高价值的资源化利用已引起全社会的普遍重视；目前，普遍采用的生活垃圾焚烧发电的热利用转化率一般在22-33％，1吨生活垃圾发电量为280度(KWH)左右，资源化利用率低，导致仅靠政府的财政资金补贴垃圾处理费去维持生活垃圾焚烧的减量化处理；因此，将不断增长的生活垃圾中的有机废弃物转化成为商业价值高的适合于发动机(或内燃机)或家庭燃具(厨房燃气灶和燃气热水器)燃烧的燃油或/和高热值燃气，具有积极地推广的高效益的商业化价值，以加快生活垃圾无害化、减量化和能源化利用的推广。
有关城镇燃气管网输送至用户作为居民生活，工业企业生产的燃气的国标《GB/T13612-2006》中规定，燃气的热值大于14MJ/m3，或3349大卡/m3；2001年07月01日我国颁布实施了GB18047-2000车用压缩天然气的国家标准，该标准中规定的燃气高位发热量必须大于31.4MJ/m3(或7512大卡/m3，标准状态下)，有关利用生活垃圾为原料，通过热化学转换技术制取燃气的方法已有报导；在ZL201120082883.7中公开了《一种有效遏制二恶英的垃圾综合处理和利用方法》，它属于一种“气化——焚烧”处理生活垃圾的技术，以空气和水蒸气作为气化剂，热处理后的燃气产物中含有40-50％(V％)氮气，以及部分H2、CO等低热值的燃气成分，达不到城镇家用燃气炉所需的4000大卡/Nm3燃气的最低热值，燃气产物只能用作燃烧炉或烧砖的燃料，商业利用价值低，不能更好的实施高价值的生活垃圾资源化利用；在本发明人申请公开的CN1021540044A《一种用生物质和/或有机废弃物制取发动机燃气的方法》中，采用高热值的石油液化气与低热值的燃气产物进行调配和勾兑，使燃气产物的热值达到≥31.4MJ/Nm3.发动机燃气的标准，存在着采用100％生活垃圾为原料时，燃气产物的热值达不到≥14MJ/m3，或3349大卡/m3.的城镇燃气管网燃气热值的缺陷；
目前为止，在中国和世界专利文献库、相关的书籍、刊物、杂志以及工业化生产应用等方面，还没有查阅到利用生活垃圾为原料制取高热值燃气(≥14MJ/m3)的报导；由于生活垃圾中含有大量的低热值的生物质和碳水化合物的成分，导致热处理后的燃气产物中含有大量的低热值的H2、CO气体，使得燃气产品的热值低，达不到城镇燃气管网燃气或家用燃气炉灶的燃气热值质量标准，只能用作廉价的工业燃烧炉的燃料，具有生活垃圾处理的资源化利用商业价值低的缺陷；
本发明的目的就是要克服和弥补上述技术的缺陷和不足，提供一种用生活垃圾为原料，利用热化学转换技术，生产出达到城镇燃气管网要求的商业价值高的燃气或工业用燃油，以实施生活垃圾处理的规模化、连续化、能源化(垃圾中的有机物转化成燃料)、减量化、无害化(不产生二恶因)、节能、环保、高效等多方面优点的设备。
发明内容
按本发明，提供了一种用生活垃圾制取燃料的设备，包括：垃圾破粹机、分选机、脱水机、污水净化达标处理设备、焚烧炉、烟气余热蒸汽锅炉、烟气净化设备和热解制取燃料的设备；其中，热解制取燃料的设备主要由热解反应器、冷凝器、气液分离罐、水封罐和燃气储存柜依次连接组成。
按本发明的设备，先将垃圾原料送入垃圾破碎机进行破碎，并将破碎的垃圾碎料垃圾送到分选机中进行筛分或分选，用分选机将垃圾中的轻质料与重质料进行分离，将分选出的高热值轻料如废塑料作为热解反应器的原料送到热解制取燃料(燃气或/和燃油)设备中，按公知的热解技术制取燃料(燃油或/和燃气)，将垃圾中的低热值的重质碎料送入脱水机中进行脱水(如挤压脱水)，将脱水机排出的废水用废水净水设备进行净化处理，水质达标后排放，脱水后剩余的固体碎料物质比脱水前的固体碎料物质的热值有很大的提高，并输送到焚烧炉中进行焚烧至烬，焚烧产生的高温烟气引到热解反应器的烟气加热室中，提供热解反应所需要的热量，将从热解反应器烟气加热室排出的烟气引入到烟气余热锅炉中制造水蒸气，以回收烟气中的余热，从余热蒸汽锅炉排出的低温烟气引入到烟气净化设备中进行烟气的净化达标处理，将达标后的合格烟气排入大气，将焚烧炉产生的炉渣或灰烬排出焚烧炉，并作为建材利用，如作为制砖的原料；
本设备的主要优点是：
(1)实施生活垃圾破碎后的快速低成本的机械化分选机分类，克服和减少了在居民小区原生态垃圾进行分类的麻烦；
(2)从生活垃圾中分选出来的水分含量高的碳水化合物如瓜果皮、腐烂蔬菜等低热值的重组分固体垃圾经过破碎和挤压脱水后，使得垃圾的体积大大缩小，热值提高，能加速和确保固体垃圾的有效的完全彻底地焚烧至烬；采用对低热值的碳水化合物固体垃圾先破碎后脱水，能有效地减少垃圾的体积和提高垃圾的热值，能有效地满足我国南方多雨季的含水分高的低热值的生活垃圾完全焚烧至烬，不需额外喷油或添加其它燃料助燃，降低了生活垃圾处理成本；
(3)生活垃圾经过破碎和分选机分选后的轻组分物质主要是废塑料等高热值烃类废弃物，垃圾中的瓜果皮、腐烂蔬菜等低热值的碳水化合物经过破碎和分选，已经收集在重组分物质中；单独地对废塑料等高热值的轻组分物质按公知技术进行热裂解、冷凝、气液分离、水封罐尾气处理，可以收集到商业价值高的燃油和不含氮气的高热值的燃气，将垃圾无害化减量化处理中剩余的能量以燃油或/和燃气的形式储备起来，提高了生活垃圾处理的经济效益；特别地，若出现垃圾焚烧热值不足导致焚烧不完全时，可将收集或储备的部分燃气或燃油返回到焚烧炉中进行助燃，不需额外购买其它燃料；
(4)本设备采用现有公知的成熟设备构成，可以保证垃圾处理设备的性能稳定和安全可靠；
附图说明
图1为本发明用生活垃圾制取燃料的设备总体结构图
图中，1-垃圾破碎机，2-烟气余热锅炉，3-分选机，4-烟气净化达标处理设备，5-脱水机，51-调速电机，52-出料口，53-排水孔板，54-加料孔，6-废水收集池，7-污水泵，8-污水净化达标处理设备，81-达标水排放阀门，9-焚烧炉，91-燃料加料箱，92-炉灰排出口，93-往复式炉排，10-储灰箱，11-制砖设备，12-燃气储存柜，13-燃气输出阀门，14-燃气进入焚烧炉的阀门，15-气液分离罐，151-燃油，152-排水阀门，16-水封罐，17-热解反应器，171-烟气加热室，172-搅拌器，18-冷凝器；
按本发明，提供了一种用生活垃圾制取燃料的设备，包括：垃圾破粹机(1)、烟气余热锅炉(2)、分选机(3)、烟气净化处理设备(4)、脱水机(5)、污水收集池(6)、污水泵(7)、污水净化达标处理设备(8)、焚烧炉(9)、热解反应器(17)、冷凝器(18)、气液分离器(15)、水封罐(16)和燃气储存柜(12)组成；其特征在于：所述的垃圾破碎机(1)的出料口联通所述分选机(3)的进料口；所述热解反应器(17)以所述分选机(3)分选出的轻料(即主要是废塑料)作为原料；所述分选机(3)排出的轻料以外的其它重质物料加入到所述脱水机(5)的进料口(54)，所述脱水机(5)脱水后的固体物料作为所述焚烧炉(9)的燃料，所述脱水机(5)脱水后的固体物料出口(52)联通所述焚烧炉(9)的燃料加料箱(91)；所述脱水机(5)排出的废水出口管接到废水收集池(6)；所述废水收集池(6)出水口经污水泵(7)与所述污水净化达标处理设备(8)的污水进口管联通；所述焚烧炉(9)的炉灰排出口(92)与所述储灰箱(10)进料口联通；所述焚烧炉(9)的烟气出口联通所述热解反应器(17)烟气加热室(171)的烟气进口，热解反应器(17)烟气加热室(171)的烟气出口联通所述余热蒸汽锅炉(2)加热室的烟气进口，余热蒸汽锅炉(2)加热室的烟气出口联通所述烟气净化达标处理设备(4)的净化烟气进口；所述热解反应器(17)的气相产物出口经所述冷凝器(18)联通所述气液分离罐(15)的气相物进管口；气液分离罐(15)的气体出口管与所述水封罐(16)水中的水封管连通；水封罐(16)上部排气管联通所述燃气储气柜(12)的进气口，其中，所述燃气储气柜(12)上配置有排气阀门(14和13)，所述气液分离罐(15)的底部配置排水阀门(152)，所述污水净化达标处理设备(8)下部配置达标水的排水阀门；所述烟气净化处理设备(4)属于脱硫、除尘综合装置；所述焚烧炉(9)排出的炉灰可以作为制砖机(11)的原料；
所述的垃圾破碎机，属于常规的固体破碎机，例如：螺旋绞龙式破碎机、剪切(立式或卧式)式破碎机、高速(立式或卧式)旋转式破碎机、低速旋转单轴或双轴破碎机等等；
所述的分选机，属于常规的生活垃圾分选机，其中包括：滚筒筛旋转式分选机、风力分选机、振动筛分选机等；
所述的脱水剂，属于常规的垃圾脱水机，其中包括：螺旋挤压式脱水机、离心式脱水机、槽式或圆筒式液压挤水脱水机，类似打包机原理的液压式脱水机等；
所述的焚烧炉，属于常规的垃圾焚烧炉，其中包括：卧式往复炉排焚烧炉、立式炉蓖式焚烧炉、流化床焚烧炉、循环床焚烧炉以及其它公知的焚烧炉；
所述热解反应器，属于常规的干馏热解反应器，其中包括：带搅拌装置的立式热解反应器、卧式带螺旋搅拌装置的热解反应器、流化床反热解应器、循环床热解反应器、移动床热解反应器、连续化密闭旋转式筒体裂解反应釜、间隙式密闭旋转式筒体裂解反应釜、螺旋管式反应器，以及其它公知的热解反应器；
所述污水净化达标处理设备，属于常规的由曝气絮凝、厌氧和/或好氧(MBR工艺)生化装置构成的生活废水净化处理设备；
所述的烟气净化达标处理设备，属于常规的烟气净化处理设备，其中包括：湿法(喷淋塔)脱硫除尘设备、半干法净化设备(喷雾干燥+除尘器)、干法净化设备(干法管道喷射+除尘器)、活性炭喷射吸附、分子筛粉末喷射吸附等；
具体实施方式
下面结合图1所示的实施例详细说明本发明。
采用垃圾破碎机(1)将生活垃圾破碎成碎料，碎料送到分选机(3)中进行分筛，通过分筛轻组分(如废塑料)与重组分物料(如餐厨废弃物或瓜果皮)分离；本实施例采用常规的滚筒筛旋转卧式分选机，将质量较轻的塑料分选出来，分选出来的塑料用作生产燃油或燃气的原料送到热解反应器(17)中进行热裂解，本实施例中采用带搅拌器(172)的立式密闭热解反应釜(17)对塑料原料进行热分解；利用分选出的脱水后的重质固体垃圾在焚烧炉内焚烧时产生的高温烟气作为热源，并将高温烟气引入到热解反应器(17)外层的烟气加热室(171)中给热解反应器(17)内的塑料加热，发生塑料的热分解反应；热解产生的气相产物经过冷凝器(18)冷凝后进入气液分离器(15)中，气液分离器(15)的中下部收集气体产物冷凝后产生的比重小的液体燃油(151)，底部是比重大的废水，废水通过阀门(152)从气液分离器(15)中排出，气液分离器(15)中的不凝结性燃气通过排气管(153)直接引入到水封罐(16)的水中，从水封罐(16)水中溢出的上部封压的燃气送入到燃气储存柜(12)中缓存储备待用，如将燃气引入到焚烧炉(9)中助燃或将燃气作为商品出售；从分选机(3)选出的重质碎料送入到脱水机(5)的进料口(54)中，启动电机(51)进行重质碎料的挤压脱水；本实施例采用螺旋挤压式脱水机，将重质碎料中的水分不断地挤压出来，并与固体碎料分离，挤压出的废水不断地向下串过脱水机(5)的排水孔板(53)，流入到废水收集池(6)中，用泵7将收集池(6)中的废水输入到废水净化达标处理设备(8)中进行净化达标处理，达标水经过阀门(81)排出；不断地将脱水机(5)中脱水后的碎料从出料口(52)排出，输送到焚烧炉(9)的燃料加料箱(91)中，落入往复炉排(93)上进行焚烧至烬，焚烧产生的灰烬经过炉灰排出口(92)排入到储灰箱(10)中缓存，或直接送入到制砖机(11)中，将经过粉碎、加成型剂的炉灰进行制砖，或作为其它建材原料进行利用；焚烧炉(9)产生的高温烟气引入到热解反应器(17)的烟气加热室(171)中，给热解反应器(17)内的塑料原料的热分解提供热量；不断地将从热解反应器(17)的烟气加热室(171)排出的烟气引入到余热蒸汽锅炉(2)中制造蒸汽，回收烟气中的余热；将余热锅炉(2)排出的低温烟气输入到烟气净化处理设备(19)中进行烟气的净化达标处理，本实施例中烟气净化装置采用石灰水喷淋塔脱硫、布袋除尘的综合装置，确保将烟气污染降到最低，将净化达标后的气体排入大气。
Claims (9)
1.用生活垃圾制取燃料的设备，包括垃圾破粹机(1)、分选机(3)、脱水机(5)、污水净化达标处理设备(8)、焚烧炉(9)、烟气余热蒸汽锅炉(2)、烟气净化设备(4)和热解制取燃料设备，其特征在于：所述的热解制取燃料设备主要由热解反应器(17)、冷凝器(18)、气液分离罐(15)、水封罐(16)和燃气储存柜(12)依次连接组成；所述的垃圾破碎机(1)的出料口联通所述分选机(3)的进料口；所述热解反应器(17)以所述分选机(3)分选出的废塑料轻料作为原料；所述分选机(3)排出的轻料以外的其它重质物料加入到所述脱水机(5)的进料口，所述脱水机(5)脱水后的固体物料作为所述焚烧炉(9)的燃料，所述脱水机(5)脱水后的固体物料出口(52)联通所述焚烧炉(9)的燃料加料箱(91)；所述脱水机(5)排出的废水出口管接到废水收集池(6)；所述废水收集池(6)出水口经污水泵(7)与所述污水净化达标处理设备(8)的污水进口管联通，所述污水净化达标处理设备(8)下部配置达标水的排水阀门；所述焚烧炉(9)的炉灰排出口(92)与所述储灰箱(10)进料口联通；所述焚烧炉(9)的烟气出口联通所述热解反应器(17)烟气加热室(171)的烟气进口，热解反应器(17)烟气加热室(171)的烟气出口联通所述余热蒸汽锅炉(2)加热室的烟气进口，所述余热蒸汽锅炉(2)加热室的烟气出口联通所述烟气净化达标处理设备(4)的净化烟气进口；所述热解反应器(17)的气相产物出口经所述冷凝器(18)联通所述气液分离罐(15)的气相物进管口，所述气液分离罐(15)的底部配置排水阀门(152)，气液分离罐(15)的气体出口管与所述水封罐(16)水中的水封管连通；水封罐(16)上部排气管联通所述燃气储气柜(12)的进气口，所述燃气储气柜(12)上配置有排气阀门(14和13)。
2.根据权利要求1所述的用生活垃圾制取燃料的设备，其特征在于：还设有以所述焚烧炉(9)排出的炉灰作为原料的制砖机(11)。
3.根据权利要求1所述的用生活垃圾制取燃料的设备，其特征在于所述的垃圾破碎机，属于常规的固体破碎机，其中包括：螺旋绞龙式破碎机、剪切式破碎机、高速旋转式破碎机、低速旋转单轴或双轴破碎机。
4.根据权利要求1所述的用生活垃圾制取燃料的设备，其特征在于所述的分选机，属于常规的生活垃圾分选机，其中包括：滚筒筛旋转式分选机、风力分选机、振动筛分选机。
5.根据权利要求1所述的用生活垃圾制取燃料的设备，其特征在于所所述的脱水机，属于常规的垃圾脱水机，其中包括：螺旋挤压式脱水机、离心式脱水机、槽式或圆筒式液压挤水脱水机，类似打包机原理的液压式脱水机等。
6.根据权利要求1所述的用生活垃圾制取燃料的设备，其特征在于：所述的焚烧炉，属于常规的垃圾焚烧炉，其中包括：卧式往复炉排焚烧炉、立式炉蓖式焚烧炉、流化床焚烧炉、循环床焚烧炉以及其它公知的焚烧炉。
7.根据权利要求1所述的用生活垃圾制取燃料的设备，其特征在于：所述热解反应器，属于常规的干馏热解反应器，其中包括：带搅拌装置的立式热解反应器、卧式带螺旋搅拌装置的热解反应器、流化床反热解应器、循环床热解反应器、移动床热解反应器、连续化密闭旋转式筒体裂解反应釜、间隙式密闭旋转式筒体热解反应釜、螺旋管式反应器，以及其它公知的热解反应器。
8.根据权利要求1所述的用生活垃圾制取燃料的设备，其特征在于：所述污水净化达标处理设备，属于常规的由曝气絮凝、厌氧和/或好氧MBR工艺生化装置构成的生活废水净化处理设备。
9.根据权利要求1所述的用生活垃圾制取燃料的设备，其特征在于：所述的烟气净化达标处理设备，属于常规的烟气净化处理设备，其中包括：湿法喷淋塔脱硫除尘设备、半干法净化喷雾干燥+除尘器设备、干法净化管道喷射+除尘器设备、活性炭喷射吸附、分子筛粉末喷射吸附设备。
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