CN103911168B - 一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺 - Google Patents

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刘平光
刘潮
张洪
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Abstract

本发明提供了一种一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，其工艺过程包括垃圾预处理、脱除垃圾液、原料仓粉碎脱水、上料仓粉碎脱水、储料烘干、垃圾裂解和炭化，整个处理过程具有生产过程中无逃逸、无排放、热能利用率高、垃圾处理量大等优点。

Description

一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺
技术领域
    本发明涉及到城市垃圾处理领域，确切说涉及到一种一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺。
背景技术
随着我国经济的快速发展，城市规模的扩大和城市化进程的加速，我国城市生活垃圾的产生量和堆积量也在逐年增加。近几年城市生活垃圾的年增长率均在5%-8%，少数大城市垃圾的年增长率达到8%-10%,人均日产垃圾量已超过1千克，接近中等发达工业国家水平。我国城市垃圾产生量呈现急剧增加，且增长越来越快的趋势。
我国在城市生活垃圾处理方面起步较晚，长期以来，我国城市垃圾的处理方式主要以寻找合适地点加以“自然消纳”为目的。从应用技术看，国外主要是填埋、焚烧、堆肥和生物处理法等方式，以上方式的局限性在于：
 1、焚烧法：一方面产生的热量用于发电和供暖，另一方面最大弊端是在焚烧垃圾时产生二恶英气体，再次污染环境。同时焚烧处理的前期投入较大，建设一个这样的工厂投资都是上亿，在我国中小城市无法实施，处理过程本身也会生成大量的气体污染物，且能量转化效率很低。
2、填埋法：填埋法中大量垃圾污水由地表渗入地下，对城市环境和地下水源造成严重污染，气体排放也比较严重，而且占用大量土地资源，因此这种垃圾处理方式已渐渐被淘汰。
3、堆肥法：堆肥法中因生活垃圾堆肥量大，养分含量低，长期使用易造成土壤和地下水质污染，所以，堆肥的规模不可能太大。
4、生物处理法：通过选择合适菌种对垃圾中的有些有机质进行生物发酵，可降解合成醇类，甲烷等燃料，残渣可在处理后部分用作肥料。由于方法本身不可避免地生成有害和污染物质，加之生成的产品需要复杂的分离，废弃物也需要特殊的处理，且过程周期长，这些特点决定了生物处理法的局限性和高成本，因此一直不能作为主要处理垃圾手段。
所以，寻求无害化、资源化、减量化的垃圾处理新技术已成为各国政府和科学界共同关注的课题。
发明内容
    为解决现有技术中的不足，本发明提供了一种无二次污染、无排放、投资小、可实现垃圾综合利用的一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺。
    为达到以上目的，本发明采取的技术方案为：
一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）垃圾预处理：将垃圾中的建筑垃圾如石块、金属、煤块、玻璃分拣回收，利用破碎机将分拣后垃圾粉碎至粒度为5-50mm的颗粒；
（2）脱除垃圾液：将粉碎后垃圾送入烘干炉的布料仓，垃圾从布料仓均匀分布至烘干炉内的传输带上，传送带上的垃圾在红外加热罩下被快速加热脱水，垃圾中的水份汽化后经引风机抽出送至尾气处理工站，脱水处理后的垃圾经螺旋输送机提升到原料仓内；
（3）原料仓粉碎脱水：原料仓底部的热风管通入热风，垃圾经原料仓内的上螺旋搅拌机再次搅拌粉碎并与热风混合烘干，原料仓内的下螺旋分料机将再次粉碎烘干后的垃圾送入至送粉机，送粉机内的垃圾由罗茨风机经三通阀调节分别鼓入上料仓A和上料仓B中；
（4）上料仓粉碎脱水：上料仓A和上料仓B的底部的热风管通入热风，垃圾在上料仓A和上料仓B内的螺旋搅拌机下第三次粉碎搅拌并与热风混合烘干，产生的气体由引风机引经过滤器过滤后排入尾气处理工站；
（5）储料烘干：上料仓A和上料仓B中的垃圾分别进入各自下方的烘干料仓A和烘干料仓B，烘干料仓A和烘干料仓B底部通入高温气体，垃圾在料仓内的螺旋搅拌器搅拌下第四次粉碎后并与高温气体充分混合烘干脱水，烘干产生的气体由引风机抽出送到尾气处理工站；
（6）垃圾裂解：烘干料仓A和烘干料仓B中烘干后的垃圾分别经管道输送至裂解炉A和裂解炉B中，垃圾在裂解炉内贫氧气氛下裂解，裂解气体由引风抽出送至燃烧器中燃烧并产生550℃以上的热风，循环风机将燃烧产生的热风鼓入到裂解炉中对裂解炉加热；
（7）炭化：裂解炉A和裂解炉B的螺杆在电机驱动下将裂解后的垃圾和裂解炉内高温气体推送至炭化炉内，裂解后垃圾在炭化炉内红外加热下瞬间炭化，炭化处理后垃圾中的炭化产物和不能被炭化的垃圾经炭化炉底部的旋转筛分离，再分别经不同管道排出；炭化炉顶部设置有换热器，换热器连接鼓风机，鼓风机鼓入的空气在换热器内热交换后将高温气体送入烘干料仓A和烘干料仓B中。
进一步地，所述步骤（2）中传送带的传送速度为7-12吨/小时，烘干炉内温度为200-280℃。
进一步地，所述步骤（3）、（4）、（5）中螺旋搅拌机搅拌转速15-30转/分，搅拌粉碎后的垃圾粒度为5-20mm，热风压力为0.05-0.1Mpa，流量为5-10立方米/小时。
进一步地所述步骤（5）中高温气体流量为5-10立方米/小时，温度为200-300℃。
进一步地，所述步骤（6）中裂解炉内裂解温度为300-450℃。
进一步地，所述步骤（7）中炭化炉内炭化温度为800-1000℃。
再进一步地，所述步骤（3）和步骤（4）的热风由热风源产生。
采取以上技术方案后，本发明的有益效果为：
      （1）生产过程中无逃逸、无排放：从垃圾处理的第一站到烘干炉到最后一站炭化炉，各处理工站的设备均是密闭设备，工站间采用不同直径的管体进行连接，垃圾物料的传送运转采用传送带、螺杆推送、高压空气推动，垃圾自由下坠等方式保证运转；各工站中的产生的废气由引风机引出或鼓风机鼓出至尾气处理工站集中处理；
      （2）热能利用率高：利用鼓风机鼓入空气将炭化炉中换热器产生的热量带出到烘干料仓中对物料烘干处理，节约了热能；裂解炉中裂解产生气体如CO,CH4等可燃气体经引风机引出经分离器和净化器处理后送入燃烧器燃烧，产生的热量由鼓风机经管道送至裂解炉中裂解垃圾，减轻裂解炉加热器的负荷，节约了热能；
      （3）垃圾碳产量大：垃圾颗粒大小和脱水程度对垃圾裂解和炭化有直接影响，本工艺的烘干炉采用快速聚合式远红外加热烘干，加热速率快、自动翻料、受热均匀，初步粉碎后烘干后的垃圾再经原料仓、上料仓和烘干料仓三次搅拌粉碎、烘干脱水，最后在裂解炉中高温裂解后送入到炭化炉中炭化；炭化炉采用红外发散加热，受热面积大，粉碎烘干后的垃圾瞬间炭化。
附图说明
      图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
       以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详述：
一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，包括如下步骤：
       （1）垃圾预处理：将带处理垃圾中的建筑垃圾如石块、金属物等分拣回收，利用破碎机将垃圾粉碎至粒度为5-50mm的颗粒待处理；
（2）脱除垃圾液：将粉碎后垃圾送入烘干炉的布料仓，垃圾从布料仓均匀分布至在烘干炉内的传输带上，传送带上的垃圾在炉内的可调控聚合红外加热罩下被快速加热脱水，垃圾中汽化的水份经引风机抽出送至尾气处理工站，脱水处理后的垃圾经管道螺旋输送提升到原料仓内，传送带传送垃圾量设为7-12吨/小时，烘干炉内温度为200-280℃，优选传送垃圾量9吨/小时，烘干炉内温度220℃；
（3）原料仓粉碎脱水：脱除垃圾液后的垃圾经螺旋提升机提升进原料仓，原料仓底部的通入热风源提供的压力为0.05-0.1Mpa、流量为5-10立方米/小时的热风，垃圾经原料仓的上螺旋搅拌机以15-30转/分的转速再次搅拌粉碎成粒度为5-20mm的颗粒，粉碎后颗粒并与热风混合烘干，原料仓下螺旋分料机将再次粉碎烘干后的垃圾颗粒等量送入至送粉机，送粉机内的垃圾经罗茨风机鼓入提升管道，提升管道中的垃圾经过三通阀门的调节分配至上料仓A和进入上料仓B中；
（4）上料仓粉碎脱水：上料仓A和上料仓B的底部的通入有热风源提供的压力为0.05-0.1Mpa、流量为5-10立方米/小时的热风，垃上料仓A和上料仓B内的螺旋搅拌机以15-30转/分的转速对垃圾第三次粉碎搅拌，热空气与垃圾第三次混合烘干，产生的气体由引风机引经过滤器过滤后排入尾气处理工站；
（5）储料烘干：上料仓A和上料仓B中的垃圾分别进入各自下方的烘干料仓A和烘干料仓B，烘干料仓A和烘干料仓B底部通入流量为5-10立方米/小时，温度为200-300℃的高温气体，料仓内的螺旋搅拌器以15-30转/分的转速对垃圾进行第四次粉碎，垃圾与高温气体充分混合第四次烘干脱水，烘干产生的气体由引风机抽出送到尾气处理工站；
（6）垃圾裂解：烘干料仓A和烘干料仓B中烘干后的垃圾分别经管道输送至裂解炉中，垃圾在裂解炉内贫氧气氛下裂解，产生裂解气体含有大量CO、CH4等可燃物，由引风抽出送到燃烧器中燃烧产生550℃以上的热风，循环风机将燃烧产生的热风从循环气进口鼓入到裂解炉夹腔中对炉体加热，实现对裂解气体回收利用，当炉体中温度达到300-450℃时，裂解炉的加热器自动关闭，当炉体中温度低于300℃时，裂解炉的加热器自动开启对炉体加热；
（7）炭化：裂解炉A和裂解炉B经插入式法兰分别与炭化炉的两个进料口对插连接，裂解炉的螺杆在电机驱动下将裂解烘干后的物料和裂解产生的气体推送至炭化炉内，炭化炉内的红外加热可产生800-1000℃的高温，裂解后垃圾在炭化炉内红外加热下瞬间炭化，炭化处理后垃圾中的炭化产物和不能被炭化的垃圾经炭化炉底部的旋转筛分离，再分别经不同管道排出；炭化炉顶部设置有换热器连接有鼓风机，鼓风机鼓入的空气在炭化炉换热器内热交换后产生高温气体经管道送入烘干料仓A和烘干料仓B中。

Claims (7)

1.一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）垃圾预处理：将垃圾中的建筑垃圾如石块、金属、煤块、玻璃分拣回收，利用破碎机将分拣后垃圾粉碎至粒度为5-50mm的颗粒；
（2）脱除垃圾液：将粉碎后垃圾送入烘干炉的布料仓，垃圾从布料仓均匀分布至烘干炉内的传送带上，传送带上的垃圾在红外加热罩下被快速加热脱水，垃圾中的水份汽化后经引风机抽出送至尾气处理工站，脱水处理后的垃圾经螺旋输送机提升到原料仓内；
（3）原料仓粉碎脱水：原料仓底部的热风管通入热风，垃圾经原料仓内的上螺旋搅拌机再次搅拌粉碎并与热风混合烘干，原料仓内的下螺旋分料机将再次粉碎烘干后的垃圾送入至送粉机，送粉机内的垃圾由罗茨风机经三通阀调节分别鼓入上料仓A和上料仓B中；
（4）上料仓粉碎脱水：上料仓A和上料仓B的底部的热风管通入热风，垃圾在上料仓A和上料仓B内的螺旋搅拌机下第三次粉碎搅拌并与热风混合烘干，产生的气体由引风机引经过滤器过滤后排入尾气处理工站；
（5）储料烘干：上料仓A和上料仓B中的垃圾分别进入各自下方的烘干料仓A和烘干料仓B，烘干料仓A和烘干料仓B底部通入高温气体，垃圾在料仓内的螺旋搅拌器搅拌下第四次粉碎后并与高温气体充分混合烘干脱水，烘干产生的气体由引风机抽出送到尾气处理工站；
（6）垃圾裂解：烘干料仓A和烘干料仓B中烘干后的垃圾分别经管道输送至裂解炉A和裂解炉B中，垃圾在裂解炉内贫氧气氛下裂解，裂解气体由引风抽出送至燃烧器中燃烧并产生550℃以上的热风，循环风机将燃烧产生的热风鼓入到裂解炉中对裂解炉加热；
（7）炭化：裂解炉A和裂解炉B的螺杆在电机驱动下将裂解后的垃圾和裂解炉内高温气体推送至炭化炉内，裂解后垃圾在炭化炉内红外加热下瞬间炭化，炭化处理后垃圾中的炭化产物和不能被炭化的垃圾经炭化炉底部的旋转筛分离，再分别经不同管道排出；炭化炉顶部设置有换热器，换热器连接鼓风机，鼓风机鼓入的空气在换热器内热交换后将高温气体送入烘干料仓A和烘干料仓B中。
2.根据权利要求1所述的一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，其特征在于，所述步骤（2）中传送带的传送速度为7-12吨/小时，烘干炉内温度为200-280℃。
3.根据权利要求1所述的一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，其特征在于，所述步骤（3）、（4）、（5）中螺旋搅拌机搅拌转速15-30转/分，搅拌粉碎后的垃圾粒度为5-20mm，热风压力为0.05-0.1Mpa，流量为5-10立方米/小时。
4.根据权利要求1所述的一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，其特征在于，所述步骤（5）中高温气体流量为5-10立方米/小时，温度为200-300℃。
5.根据权利要求1所述的一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，其特征在于，所述步骤（6）中裂解炉内裂解温度为300-450℃。
6.根据权利要求1所述的一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，其特征在于，所述步骤（7）中炭化炉内炭化温度为800-1000℃。
7.根据权利要求1所述的一体化快速炭化处理城市垃圾的工艺，其特征在于，所述步骤（3）和步骤（4）的热风由热风源产生。
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