CN104028544B - 一种资源再利用系统 - Google Patents

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CN104028544B
CN104028544B CN201410280542.9A CN201410280542A CN104028544B CN 104028544 B CN104028544 B CN 104028544B CN 201410280542 A CN201410280542 A CN 201410280542A CN 104028544 B CN104028544 B CN 104028544B
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李剑
郭洋
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赵萍
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黑龙江龙能伟业环境科技股份有限公司
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Abstract

本发明公开了一种资源再利用系统,该系统包括分选厂、沼气厂、RDF发电厂和填埋厂,该系统能生活垃圾和市政污泥的减量化、无害化及资源化程度高;资源消耗低,本发明所用的能源物质均来自于生活垃圾和市政污泥,且设置的分选厂、沼气厂、发电厂和填埋厂能实现资源的互相利用,能源自供,并可为天然气管网和国家电网提供生物天然气和电能。

Description

一种资源再利用系统
技术领域
[0001] 本发明涉及垃圾处理领域,特别涉及一种利用生活垃圾及市政污泥的资源再利用系统。
背景技术
[0002] 生活垃圾和市政污泥是城市生活的必然产物,如影随行,时时刻刻都在产生。科学地处理生活垃圾和市政污泥成为国内外的共同难题。生活垃圾和市政污泥属高生物污染物,它的化学变化会带给环境持久性有机污染物(pops),是产生病菌、病毒的重要源头。目前,使用较为广泛的生活垃圾和市政污泥的处理方法有填埋法、焚烧法和堆肥法。
[0003] 其中,填埋法是我国普遍采用的生活垃圾和市政污泥的处理方法,所谓填埋法是将垃圾填入已预备好的坑中盖上压实,使其发生生物、物理、化学变化,分解有机物,达到减量化和无害化的目的,而填埋法需要占用大量土地,同时,产生的分解产物或渗液会污泥填埋场附近的环境。
[0004] 焚烧法是将垃圾置于高温炉中,使其中可燃成分充分氧化的一种方法,产生的热量用于发电和供暖等。但在多数情况下,这些装备所产生的电能价值远远低于预期的销售额给当地政府留下巨额经济亏损。同时,由于生活垃圾和市政污泥中含有某些金属,焚烧具有很高的毒性,会产生二次环境危害,而且焚烧处理要求垃圾的热值大于3.35MJ/kg,否则,必须添加助燃剂,这将使运行费用增高到一般城市难以承受的地步。
[0005] 堆肥处理是将生活垃圾堆积成堆,保温至70°C左右储存、发酵,借助垃圾中微生物分解的能力,将有机物分解成无机养分,但是生活垃圾堆肥量大,养分含量低,长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏,所以,堆肥的规模不易太大。
[0006] 目前,存在利用生活垃圾进行综合利用的方法,如中国专利CN101433904B公开了一种城市生活垃圾能源再生及无废综合利用生产工艺,其将垃圾进行固体或液体分离后,对固体垃圾进行分选,再对分选出的有机物质裂解、过滤、重整和合成燃料油,在该工艺过程中,对产生的有害气体无法进行有效的去除,只能排放到大气中,而且,需要使用多种催化剂,如碱性盐硝酸钾或碳酸钾、Ni0-Zn0/Al203等,这些催化剂一方面需要额外提供从而增加了处理成本,另一方面,可能导致环境的二次污染;同时,该工艺在合成燃料油时所用的能源需要额外提供,因此,需要消耗大量额外的能源,其经济效益不可观。
[0007] 又如中国专利CN1020029281A公开了一种城市生活垃圾在户分置式资源化系统,该系统需要将垃圾在户分置,而这种要求难以让所有居民均可实现,因此,该系统实施时操作难度大,工业实用性不强。
[0008] 因此,亟待开发一种对居民主动分类要求低,且能够实现能源自给自足,在产生经济效益的同时,对环境污染小的生活垃圾及市政污泥综合利用系统。
发明内容
[0009] 为了解决上述问题,本发明人进行了锐意研究,结果发现:将生活垃圾及市政污泥分选,分选出将其中的有机物、可燃物和金属,利用有机物发酵制备沼气,利用分选出的可燃物和沼气厂产生的沼渣作为电厂的燃料进行发电,发电厂产生的飞灰和炉渣经过无害化处理后置于填埋厂填埋,填埋厂产生的渗液循环至沼气厂用于产生沼气,沼气厂产生的沼气经过滤后输入天然气管网,发电厂产生的电能一部分提供给分选厂、沼气厂、发电厂和填埋厂自用,剩余的电能输入国家电网,从而完成本发明。
[0010] 本发明的目的在于提供以下方面:
[0011] 第一方面,本发明提供一种资源再利用系统,其特征在于,该系统包括:
[0012] 分选厂1、沼气厂2、RDF发电厂3和填埋厂4,其中,
[0013] 沼气厂2,其中设置沼气仓21,沼液溢流池22、沼液存储池23、沼液管路系统、甲烷菌培养箱25、沼气管路系统和地热系统27,其中,
[0014] 沼气仓21,其为密闭仓体,其上设置穿透沼气仓顶壁的喷淋系统出液口 211和沼气出气口 212,在沼气仓内部设置发酵池213,在发酵池213池壁下端设置沼液溢流口 213a,并在设置有沼液溢流口 213a的池壁外侧沿池壁设置沼液溢流池22,沼液溢流口 213a设置于沼液溢流池22入口的上方,
[0015] 干化装置214,其设置于沼气仓21外部,在干化装置内部设置烘干机,发酵池213中发酵后的沼渣经过好氧抛翻干化处理后,再用烘干机对其进行干化处理,得到干化沼渣,干化沼渣被运送至RDF电厂的焚烧炉中作为燃料;
[0016] 甲烷菌培养箱25,在其侧壁设置沼液入口 25a,沼液存储池23中的沼液由沼液入口 25a流入甲烷菌培养箱25中,在甲烷菌培养箱25上设置穿透箱顶的沼液出口 25b和沼气出口 25c ;
[0017] 沼液管路系统包括第一沼液输送管路24a、第二沼液输送管路24b和第三沼液输送管路24c,其中,
[0018] 第一沼液输送管路24a,包括沼液输送管道,其一端与沼液溢流池相连通,另一端与沼液存储池的沼液入口 23a相连通,
[0019] 第二沼液输送管路24b,包括第二沼液输送管路的输送栗和与之连通的沼液输送管道,其中,与第二沼液输送管路的输送栗入口连通的沼液输送管道与沼液存储池的沼液出口 23b连通,与第二沼液输送管路的输送栗出口连通的沼液输送管道与甲烷菌培养箱的沼液入口 25a连通,使沼液从沼液存储池23输入甲烷菌培养箱中,
[0020] 第三沼液输送管路24c,包括第三沼液输送管路的输送栗和与之连通的沼液输送管道,其中,与第三沼液输送管路的输送栗入口连通的沼液输送管道穿过甲烷菌培养箱的沼液出口 25b通入甲烷菌培养箱内部,且该沼液输送管道的管口设置于甲烷菌培养箱内沼液的液面以下,与第三沼液输送管路的输送栗出口连通的沼液输送管道与沼气仓21顶端设置的喷淋系统出液口 211连通,
[0021] 沼气管路系统,包括沼气栗261、集气柜262、沼气提纯装置263和沼气管道264,其中,
[0022]沼气管道264,包括一条干路管道和设置于其上的两条支路管道,其中第一支路管道与沼气仓21的沼气出气口 212连通,第二支路管道与甲烷菌培养箱的沼气出口 25c连通,并在干路管道上依次设置沼气栗261、集气柜262和沼气提纯装置263,其中,沼气提纯装置263与天然气管网连通,
[0023] 地热系统27,包括地热进水管路、地热出水管路、换热器28、循环栗和进水阀,该地热系统设置于沼气仓21和甲烷菌培养箱25下方,
[0024] 换热器28,设置于地热系统27与RDF发电厂余热循环水管路34之间,使地热出水管中的低温地热循环水受热成为高温地热循环水进入地热进水管路,同时对RDF电厂中余热循环水管路中的余热循环水进行冷却,使其继续对RDF电厂中焚烧炉进行冷却;
[0025] RDF发电厂3,其包括燃料堆放处31、RDF焚烧炉32、高温烟气排放装置33、余热循环水管路34、蒸汽管道35,其中,
[0026] 燃料堆放处31,内部设置可燃物堆放处、沼渣堆放处和混料区,其中,可燃物为分选厂得到的可燃物,沼渣为干化装置处理后的干化沼渣,
[0027] RDF焚烧炉32,其上设置高温烟气排放装置33、余热循环水管路34入水口、蒸汽管道35入汽口、飞灰及灰渣处理装置37,
[0028] 高温烟气排放装置33,包括烟囱和与之相连通的排烟管路,该排烟管路与干化装置214连通,高温烟气通过排烟管路进入干化装置的烘干机中,高温烟气的高温热能对干化装置中的鲜湿沼渣进行干化处理;
[0029] 余热循环水管路34,其为闭合循环水回路,其上设置循环栗,使余热循环水管路中的循环水在换热器28与RDF电厂的焚烧炉之间循环流动,余热循环水管路中的高温余热循环水作为换热器28的热源,换热后产生的低温余热循环水流回焚烧炉,对焚烧炉进行冷却,并再次形成高温余热循环水。
[0030] 蒸汽管道35,一端与RDF焚烧炉连通,另一端与汽轮发电机组36连通,由RDF焚烧炉产生的高温蒸汽通过蒸汽管道35输入汽轮发电机组36,作为发电的动力源。
[0031] 第二方面,本发明还提供上述的资源再利用系统,其特征在于,所述分选厂1,其中依次设置破碎机11、滚筒筛选机12、第一除铁器13a、第二除铁器13b人工分选装置14和细破碎机15,其中,
[0032] 破碎机11,通过传送带与滚筒筛选机入口 12a相连,破碎机处理后颗粒的最大粒径为70_ ;
[0033] 滚筒筛选机12,包括水平设置的滚筒筛和筛下传送带,其中,滚筒筛上分布有孔径为60〜80_的筛孔,由破碎机破碎得到的垃圾颗粒进入滚筒筛后,滚筒筛转动,通过滚筒筛转动,带动垃圾颗粒在滚筒筛内翻滚,使垃圾颗粒充分与筛网接触,从而使粒径大于筛孔的垃圾颗粒被保留在滚筒筛内部,得到筛上物,筛上物再通过传送带被传送至第一除铁器进行除铁后进行人工分选;而粒径小于筛孔的垃圾颗粒落入滚筒筛下方的传送带,得到筛下物,筛下物被传送至第二除铁器进行除铁后被运送至沼气厂;
[0034] 第一除铁器13a,设置于滚筒筛选机与人工分选装置14之间的传送带上方;
[0035] 第二除铁器13b,设置于滚筒筛选机与有机物堆放处51之间的传送带上方,
[0036] 人工分选装置14,设置于第一除铁器13a与细破碎机15之间,通过传送带与细破碎机15连接,
[0037] 细破碎机15,其设置于人工分选装置之后,细破碎机处理后颗粒的最大粒径为30 〜50mm。
[0038] 第三方面,本发明还提供上述的资源再利用系统,其特征在于,所述沼气厂2中的沼液存储池23,其设置于沼气仓21的仓壁外侧,在沼液存储池23侧壁上部设置沼液入口23a,沼液溢流池中的沼液通过沼液入口 23a进入沼液存储池中;在沼液存储池23另一侧壁上部设置,与填埋厂4中的渗液回流管道连通,填埋厂4中填埋坑中产生的渗液通过渗液入口 23c进入沼液存储池中;在沼液存储池23侧壁下部设置沼液出口 23b,沼液存储池中的沼液通过沼液出口 23b排出沼液存储池23,进入甲烷菌培养箱25中。
[0039] 第四方面,本发明还提供上述的资源再利用系统,其特征在于,所述沼气厂2中的沼液管路系统使沼气仓21、沼液溢流池22、沼液存储池23和甲烷菌培养箱25形成闭合通路,通过该闭合通路,沼液在沼气仓21与甲烷菌培养箱25间持续循环。
[0040] 第五方面,本发明还提供上述的资源再利用系统,其特征在于,所述沼气厂的沼气管路系统中,集气柜上设置沼气进气口和沼气出气口,用于对来自沼气仓和甲烷菌培养箱的沼气进行收集和储存。
[0041] 第六方面,本发明还提供上述的资源再利用系统,其特征在于,所述沼气厂中的地热进水管路与地热出水管路形成闭合回路,其间设置循环栗,地热循环水在地热系统27中循环流动,当系统中的地热循环水不足时,打开进水阀,向地热系统中补充地热循环水。
[0042] 第七方面,本发明还提供上述的资源再利用系统,其特征在于,该燃料堆放处与RDF焚烧炉32通过它们之间的传送带连接,用于堆放并混合来自分选厂分选得到的可燃物和沼气厂得到的干化沼渣,按重量比为可燃物:干化沼渣=4:3进行混合,得到混合燃料。
[0043] 第八方面,本发明还提供上述的资源再利用系统,其特征在于,所述RDF发电厂中的汽轮发电机组36,与国家电网、分选厂1、沼气厂2、RDF发电厂3和填埋厂4相连,该汽轮发电机组产生的电能一部分输入国家电网,另一部分输入分选厂1、沼气厂2、RDF发电厂3和填埋厂4,为其提供电力。
[0044] 第九方面,本发明还提供上述的资源再利用系统,其特征在于,所述RDF发电厂中,飞灰及灰渣处理装置37,包括锅炉炉渣处理装置和布袋除尘器,其中,锅炉炉渣处理装置设置于RDF焚烧炉32内部,用于收集RDF焚烧炉产生的炉渣;布袋除尘器通过管道与RDF焚烧炉32顶端连通,用于收集RDF焚烧炉32产生的飞灰,由锅炉炉渣处理装置得到的炉渣和布袋除尘器得到的飞灰集中收集后,进行稳定固化,当其侵出毒性达标后,运送至焚烧废弃物堆放区41。
[0045] 第十方面,本发明还提供上述的资源再利用系统,其特征在于,所述填埋厂4,包括焚烧废弃物堆放区41、填埋坑42和渗液回流管道43,其中,
[0046] 填埋坑42,其底部设置渗液回流管道43,该渗液回流管道43与沼液存储池的渗液入口 23c连通。
[0047] 本发明中所述RDF发电厂是指,利用垃圾衍生燃料作为动力源的发电厂。
[0048] 根据本发明提供的资源再利用系统,具有以下有益效果:
[0049] (1)生活垃圾和市政污泥的减量化、无害化及资源化程度高;
[0050] (2)资源消耗低,本发明所用的能源物质均来自于生活垃圾和市政污泥,且设置的分选厂、沼气厂、发电厂和填埋厂能能实现资源的互相利用,能源自供,并可为天然气管网和国家电网提供生物天然气和电能;
[0051] (3)由于生活垃圾和市政污泥会持续产生,因此,本发明提供的资源再利用系统可持续运作,且成本低、经济效益和环境效益可观,可实现商业化运行;
[0052] (4)本发明提供的资源再利用系统,一旦建成,可长期甚至永久使用,具有工业实用性。
附图说明
[0053] 图1示出资源回收利用系统工艺流程图;
[0054] 图2示出分选厂工艺流程图;
[0055] 图3示出沼气厂工艺流程图;
[0056] 图4示出RDF发电厂工艺流程图;
[0057] 图5示出填埋厂工艺流程图;
[0058] 图6示出资源回收利用系统与填埋、焚烧和堆肥处理的减量化率、无害化率和资源化率对比图;
[0059] 图7示出资源回收利用系统与填埋、焚烧和堆肥处理的资源消耗成本和占地面积对比图;
[0060] 图8示出资源回收利用系统与填埋、焚烧和堆肥处理的投资回收期(年)的对比图。
[0061] 附图标号说明
[0062] 1-分选厂
[0063] 11-破碎机
[0064] 12-滚筒筛选机
[0065] 13a_第一除铁器
[0066] 13b-第二除铁器
[0067] 14-人工分选装置
[0068] 15-细破碎机
[0069] 2-沼气厂
[0070] 21-沼气仓
[0071] 211-喷淋系统出液口
[0072] 212-沼气出气口
[0073] 213-发酵池
[0074] 213a-沼液溢流口
[0075] 214-干化装置
[0076] 22-沼液溢流池
[0077] 23-沼液存储池
[0078] 23a-沼液存储池的沼液入口
[0079] 23b-沼液存储池的沼液出口
[0080] 23c-渗液入口
[0081 ] 24a-第一沼液输送管路
[0082] 24b-第二沼液输送管路
[0083] 24c-第三沼液输送管路
[0084] 25-甲烷菌培养箱
[0085] 25a-甲烷菌培养箱的沼液入口
[0086] 25b-甲烷菌培养箱的沼液出口
[0087] 25c-甲烷菌培养箱的沼气出口
[0088] 261-沼气栗
[0089] 262-集气柜
[0090] 263-沼气提纯装置
[0091] 264-沼气管道
[0092] 27-地热系统
[0093] 28-换热器
[0094] 3_RDF 发电厂
[0095] 31-燃料堆放处
[0096] 32-RDF 焚烧炉
[0097] 33-高温烟气排放装置
[0098] 34-余热循环水管路
[0099] 35-蒸汽管道
[0100] 36-汽轮发电机组
[0101] 37-飞灰及灰渣处理装置
[0102] 4-填埋厂
[0103] 41-焚烧废弃物堆放区
[0104] 42-填埋坑
[0105] 43-渗液回流管道
[0106] 51-有机物堆放处
具体实施方式
[0107] 下面通过对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0108] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
[0109] 生活垃圾,是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物,一般可分为四大类:可回收垃圾、厨房垃圾、有害垃圾和其他垃圾。
[0110] 市政污泥,是指水处理过程中形成的以有机物为主要成分的泥状物质,主要来自污水厂的污泥、管网污泥、河湖淤泥和工业污泥等。其有机质含量高,颗粒较细,密度较小,容易订货发臭。
[0111] 生活垃圾和市政污泥中含有大量可被回收利用的资源,如金属和有机物等,而这些资源通常随垃圾一同处理,不仅造成了资源的大量浪费,而且占用大量空间,造成环境污染。
[0112] 本发明人经过研究发现,将生活垃圾和市政污泥通过分选厂分选出金属和有机物,将有机物送入沼气厂进行发酵,可产生能源性气体一沼气,其通过提纯成为生物天然气送入城市燃气管网;而分选出的可燃物及沼气厂排放的干化沼渣可用作RDF发电厂的燃料,RDF发电厂产生的电能一部分用于分选厂、沼气厂或RDF发电厂的自用,剩余部分输入国家电网,同时,RDF电厂所产生的高温烟气可用于沼气厂对沼渣的干化处理,余热循环水作为沼气厂的甲烷菌培养箱和沼气仓的热源,从而实现对资源的充分利用和垃圾的无害化处理。
[0113] 本发明公开的是一种能够综合利用垃圾中资源,变废为宝,并可为城市提供生物天然气和电能的城市生活垃圾综合利用系统。
[0114] 在根据本发明的一个优选实施方式中,如图1中所示,提供一种城市生活垃圾综合利用系统,该包括:
[0115] 分选厂1,如图2所示,其中依次设置破碎机11、滚筒筛选机12、第一除铁器13a、第二除铁器13b、人工分选装置14和细破碎机15,对生活垃圾和市政污泥中的可发酵物、可燃物和无机物进行分选,投入不同后续环节,其中,
[0116] 破碎机11,本发明对破碎机不做特别限定,可以采用本领域中任意的破碎机,以使生活垃圾和市政污泥能够被破碎为最大粒径为70_的颗粒为优选,如中山斯瑞德环保设备科技有限公司生产的TS61型号的破碎机,其上端为梯形进料漏斗,生活垃圾和市政污泥通过进料漏斗进入破碎机,经过碾压破碎后,形成垃圾颗粒,垃圾颗粒通过传送带进入滚筒筛选机的滚筒筛内部。
[0117] 滚筒筛选机12,包括水平设置的滚筒筛和筛下传送带,其中,滚筒筛上分布有孔径为60〜80_的筛孔,由破碎机破碎得到的垃圾颗粒进入滚筒筛后,滚筒筛转动,通过滚筒筛转动,带动垃圾颗粒在滚筒筛内翻滚,使垃圾颗粒充分与筛网接触,从而使粒径大于筛孔的垃圾颗粒被保留在滚筒筛内部,得到筛上物,筛上物再通过传送带被传送至第一除铁器进行除铁后进行人工分选;而粒径小于筛孔的垃圾颗粒落入滚筒筛下方的传送带,得到筛下物,筛下物被传送至第二除铁器进行除铁后被运送至沼气厂,
[0118]其中,
[0119] 筛上物以干燥的可燃物为主,所述可燃物为可以燃烧的有机物,如塑料、木竹、纸肩和橡胶等,
[0120] 筛下物以鲜湿的有机物为主,所述有机物为可以进行厌氧发酵的物质,如餐厨垃圾、蔬菜瓜果和动物尸体等,
[0121] 第一除铁器13a,本发明对除铁器不做特别限定,可以是电磁铁或永磁体,以能够将含铁材料从垃圾颗粒中分选出来为优选,该第一除铁器设置于滚筒筛选机与人工分选装置14之间的传送带上方,用于从筛上物中分选含铁材料,
[0122] 第二除铁器13b,设置于滚筒筛选机与有机物堆放处51之间的传送带上方,用于从筛下物中分选含铁材料,
[0123] 人工分选装置14,设置于除铁器13与细破碎机15之间,通过传送带与细破碎机15连接,用于对经过除铁器处理后的垃圾颗粒进行人工分选,
[0124] 细破碎机15,设置于人工分选装置之后,本发明对细破碎机不做特别限定,可以采用本领域中任意的细破碎机,以使经过除铁器处理的筛上物能够被破碎为粒径为30〜50mm的颗粒为优选,如中山斯瑞德环保设备科技有限公司生产的TS61型号的破碎机,其上端为梯形进料漏斗,经过第一除铁器处理的垃圾颗粒通过进料漏斗进入破碎机,经过碾压破碎后,形成粒径为30〜50mm可燃物,得到的可燃物通过传送带被运送至RDF发电厂;
[0125] 沼气厂2,如图3所示,其中设置沼气仓21,沼液溢流池22、沼液存储池23、沼液管路系统、甲烷菌培养箱25、沼气管路系统和地热系统27,其中,
[0126]沼气仓21,其为密闭体系,在其上方设置穿透顶壁的喷淋系统的出液口 211,和穿透顶壁的沼气出气口 212,内部设置沼气发酵池213,在发酵池213池壁下端设置沼液溢流口 213a,并在设置有沼液溢流口的池壁外侧沿池壁设置沼液溢流池22,该沼液溢流池可以设置于发酵池外侧的地下部分、半地下部分或地上部分,在本发明的一个优选实施方式中,沼液溢流池可以设置于发酵池外侧的地下部分,沼液溢流口 213a设置于沼液溢流池22入口的上方,使从发酵池213溢出的沼液可以直接流入沼液溢流池22,
[0127] 干化装置214,其设置于沼气仓21外部,在其内部设置烘干机,用于对发酵后的沼渣进行干化处理,该干化装置用于干化的高温热源为RDF电厂中排放的高温烟气,所述高温烟气通过RDF电厂中排放装置33通入干化装置214,发酵池213中发酵后的沼渣经过好氧抛翻干化处理后,再用高温烟气对其进行干化处理,得到干化沼渣,干化沼渣被运送至RDF电厂的焚烧炉中作为燃料,对沼渣进行干化处理后的废气通过设置于干化装置侧壁上的排气口排出干化装置,最终排往RDF电厂烟囱;
[0128] 沼液存储池23,其设置于沼气仓21的仓壁外侧,在沼液存储池23侧壁上部设置沼液入口 23a,沼液溢流池中的沼液通过沼液入口 23a进入沼液存储池中;在沼液存储池23另一侧壁上部设置,与填埋厂4中的渗液回流管道连通,填埋厂4中填埋坑中产生的渗液通过渗液入口 23c进入沼液存储池中;在沼液存储池23侧壁下部设置沼液出口 23b,沼液存储池中的沼液通过沼液出口 23b排出沼液存储池23,进入甲烷菌培养箱25中。
[0129] 甲烷菌培养箱25,在其侧面设置入口 25a,将沼液存储池23中的沼液引入甲烷菌培养箱25中,在甲烷菌培养箱25顶端设置沼液出口 25b和沼气出口 25c,其中,沼液出口25b用于使甲烷菌培养箱中携带有甲烷菌的沼液进入沼气仓21 ;沼气出口 25c用于将甲烷菌培养箱中产生的甲烷气体排入沼气管路系统,该甲烷菌培养箱25用于为甲烷菌繁殖提供适宜的温度、湿度及营养源等繁殖环境,同时,其中的甲烷菌可利用其中的沼液产生沼气。
[0130] 本发明对甲烷菌培养箱入口 25a的位置不做特别限定,可以设置于其内的沼液液面之下,也可以设置于其内的沼液液面之上,
[0131] 沼液管路系统包括第一沼液输送管道24a、第二沼液输送管道24b和第三沼液输送管道24c,其中
[0132] 第一沼液输送管路系统24a,包括沼液输送管道,其一端与沼液溢流池相连通,另一端与沼液存储池入口 23a相连通,
[0133] 第二沼液输送管路系统24b,包括第二沼液输送管路的输送栗和与之连通的沼液输送管道,其中,与第二沼液输送管路的输送栗入口连通的沼液输送管道与沼液存储池的出口 23b连通,与第二沼液输送管路的输送栗出口连通的沼液输送管道与甲烷菌培养箱的入口 25a连通,使沼液从沼液存储池23输入甲烷菌培养箱中,
[0134] 第三沼液输送管路系统24c,包括第三沼液输送管路的输送栗和与之连通的沼液输送管道,其中,与第三沼液输送管路的输送栗入口连通的沼液输送管道穿过甲烷菌培养箱的出口 25b通入甲烷菌培养箱内部,且该沼液输送管道的管口设置于甲烷菌培养箱内沼液的液面以下,与第三沼液输送管路的输送栗出口连通的沼液输送管道与沼气仓21顶端设置的喷淋系统的出液口 211连通,
[0135] 沼液管路系统使沼气仓21、沼液溢流池22、沼液存储池23和甲烷菌培养箱25形成闭合通路,通过该闭合通路,沼液在沼气仓21与甲烷菌培养箱25间持续循环,一方面,为甲烷菌的繁殖持续提供营养源,另一方面,甲烷菌被持续地输送至沼气仓21中,使沼气仓21内的有机物以甲烷菌为发酵菌种进行发酵,产生沼气。
[0136] 沼气管路系统,包括沼气栗261、集气柜262、沼气提纯装置263和沼气管道264,其中,
[0137]沼气管道264,包括一条干路管道和设置于其上的两条支路管道,其中第一支路管道与沼气仓21的沼气出气口 212连通,第二支路管道与甲烷菌培养箱的沼气出口 25c连通,并在干路管道上依次设置沼气栗261、集气柜262和沼气提纯装置263,其中,沼气提纯装置263与天然气管网连通,使沼气仓21产生的沼气和甲烷菌培养箱25产生的沼气在干路管道汇合后,经过提纯成为生物天然气进入天然气管网,
[0138]其中,
[0139] 集气柜262,为耐压耐腐蚀的密闭容器,其上设置沼气进气口和沼气出气口,用于对来自沼气仓和甲烷菌培养箱的沼气进行收集和储存,起到缓冲的作用,可为沼气提纯装置和天然气管网持续稳定的供气,避免因为沼气产生速度的不稳定而造成的气压不稳定对沼气提纯装置和天然气管网造成损坏或引发危险,本发明对集气柜的形状不做特别限定,可以为圆柱体、球体或其它任意形状。
[0140] 本发明中所用沼气提纯装置为现有技术中任意可用的沼气提纯装置,如湖南和道资源科技有限公司生产的型号为HNHD-300的300Nm3/h规格的脱硫、提纯装置。
[0141] 地热系统27,包括地热进水管路、地热出水管路、换热器28、循环栗和进水阀,该地热系统设置于沼气仓21和甲烷菌培养箱25下方,其中,
[0142] 地热进水管路与地热出水管路形成闭合回路,其在沼气仓21和甲烷菌培养箱25下方形成蛇形排布或其间设置循环栗,地热循环水在地热系统27中循环流动,当系统中的地热循环水不足时,打开进水阀,向地热系统中补充地热循环水。
[0143] 换热器28,本发明对换热器类型不做特别限定,可以是现有技术中存在的任意可用的换热器,优选表面式换热器或流体连接间接式换热器等,如板式换热器和管式换热器。
[0144] 换热器28设置于地热系统27与RDF发电厂余热循环水管路34之间,用于地热系统27中的地热循环水与RDF电厂的余热循环水进行热量交换,使地热出水管中的低温地热循环水受热成为高温地热循环水进入地热进水管路,同时对RDF电厂中余热循环水管路中的余热循环水进行冷却,使其继续对RDF电厂中焚烧炉进行冷却。
[0145] 高温地热循环水的热量在甲烷菌培养箱及沼气仓中释放,该热量用于对发酵池213和甲烷菌培养箱25进行保温,使发酵物在适宜的温度条件下发酵、甲烷菌在适宜的温度条件下繁殖,高温地热循环水放热后成为低温地热循环水,进入地热出水管路。
[0146] 低温地热循环水流入换热器28,再次与RDF发电厂余热循环水进行热量交换,形成高温地热循环水,进入地热进水管路,当低温地热循环水量不足时,打开进水阀,对低温地热循环水进行补充。
[0147] RDF发电厂3,如图4所示,其包括燃料堆放处31、RDF焚烧炉32、高温烟气排放装置33、余热循环水管路34、蒸汽管道35,其中,
[0148] 燃料堆放处31,内部设置可燃物堆放处、沼渣堆放处和混料区,其中,可燃物为分选厂得到的可燃物,沼渣为干化装置处理后的干化沼渣,该燃料堆放处与RDF焚烧炉32通过它们之间的传送带连接,用于堆放并混合来自分选厂分选得到的可燃物和沼气厂得到的干化沼渣,按重量比为可燃物:干化沼渣=4:3进行混合,得到混合燃料,
[0149] RDF焚烧炉32,其上设置高温烟气排放装置33、余热循环水管路34入水口、蒸汽管道35入汽口、飞灰及灰渣处理装置37,并与汽轮发电机组36,其中,
[0150] 高温烟气排放装置33,包括烟囱和与之相连通的排烟管路,该排烟管路与干化装置214连通,高温烟气通过排烟管路进入干化装置的烘干机中,利用高温烟气的高温热能对干化装置中的鲜湿沼渣进行干化处理。
[0151] 余热循环水管路34,其为闭合循环水回路,其上设置循环栗,使余热循环水管路中的循环水在换热器28与RDF电厂的焚烧炉之间循环流动,余热循环水管路中的高温余热循环水作为换热器28的热源,换热后产生的低温余热循环水流回焚烧炉,对焚烧炉进行冷却,并再次形成高温余热循环水。
[0152] RDF电厂的余热循环水管路34通过换热器28与沼气厂的地热系统27实现了能量的自供及再利用,由于RDF电厂焚烧炉需要低温水对其进行冷却,而通常情况下,对焚烧炉冷却后产生的高温余热循环水的热量不加以利用,仅为简单地释放到大气中,不仅浪费了能源,而且还会提高大气的温度,对大气环境造成不良影响,而在沼气厂中,对沼气仓和甲烷菌培养箱的保温需要额外提供能源,本发明巧妙地将焚烧炉中产生的高温循环水的热量通过换热器传递至沼气厂的沼气仓和甲烷菌培养箱中,一方面,避免了的高温余热循环水散热时对大气造成的不良影响,另一方面,对沼气仓和甲烷菌培养箱的保温无需额外提供能源,实现能源的综合利用。
[0153] 蒸汽管道35,一端与RDF焚烧炉连通,另一端与汽轮发电机组36连通,由RDF焚烧炉产生的高温蒸汽通过蒸汽管道35输入汽轮发电机组36,作为发电的动力源,
[0154] 汽轮发电机组36,与国家电网、分选厂1、沼气厂2、RDF发电厂和填埋厂4相连,该汽轮发电机组产生的电能一部分输入国家电网,另一部分输入分选厂1、沼气厂2、RDF发电厂3和填埋厂4,为其提供电力。
[0155] 飞灰及灰渣处理装置37,包括锅炉炉渣处理装置和布袋除尘器,其中,锅炉炉渣处理装置设置于RDF焚烧炉32内部,用于收集RDF焚烧炉产生的炉渣;布袋除尘器通过管道与RDF焚烧炉32顶端连通,用于收集RDF焚烧炉32产生的飞灰,由锅炉炉渣处理装置得到的炉渣和布袋除尘器得到的飞灰集中收集后,进行稳定固化,当其侵出毒性达标后,运送至焚烧废弃物堆放区41。
[0156] 填埋厂4,如图5所示,包括焚烧废弃物堆放区41、填埋坑42和渗液回流管道43,其中,
[0157] 焚烧废弃物堆放区41,用于堆放不能及时运送至填埋坑42的焚烧废弃物,本发明对其位置不做特别限定,既可以设置于填埋坑42周围,也可以设置于RDF焚烧炉32周围,
[0158] 填埋坑42,其底部设置渗液回流管道43,在填埋坑42底部与渗液回流管道43之间可以设置滤网,防止填埋物落入渗液回流管道而造成堵塞,当填埋物将填埋坑42填满时,可用压实机对填埋坑上表面进行压实,
[0159] 渗液回流管道43,与沼液存储池的渗液入口 23c连通,使填埋坑42中产生的渗液流入沼液存储池的渗液入口 23c中,一方面可以增加沼液,从而提高沼气产量,另一方面,可以减少渗液对填埋坑42周围土壤的污染。
[0160] 本发明提供的上述资源再利用系统,能够实现能源的自供自足,并能够为国家电网和天然气管网提供电能和生物天然气,实现能源的综合利用,并产生经济效益。
[0161] 以20万人口的城市为例,本发明提供的资源再生利用系统在减量化、无害化程度及资源化效果方面,具有显著优势,如图6所示(1-减量化,2-无害化,3-资源化,A-填埋,B-焚烧,C-堆肥,D-本发明):本发明提供的资源再利用系统的垃圾减量化率达到85%,无害化率达到95%,资源化达到680kwh/t,相比其他单一垃圾处理方式,该系统可以达到更高的减量化、无害化程度及资源化效果;
[0162] 在资源消耗方面,如图7所示(1-资源消耗成本(元/吨),2_占地面积(亩)),A-填埋,B-焚烧,C-堆肥,D-本发明),本发明提供的资源再生利用系统占地面积比填埋方式减少77.5%,同时该模式不需要助燃燃料,不需要渗滤液处理设施,所以资源消耗成本非常低;
[0163] 在投资回收期(年)方面,S卩,经济运行效益方面,如图8所示(A-填埋,B-焚烧,C-堆肥,D-本发明),本发明提供的资源再生利用系统投资回收期仅为其它模式的1/2〜1/6,具有可观的经济效益。
[0164] 根据本发明提供的资源再利用系统,具有以下优势:
[0165] (1)生活垃圾和市政污泥的减量化、无害化及资源化程度高;
[0166] (2)资源消耗低,本发明所用的能源物质均来自于生活垃圾和市政污泥,且设置的分选厂、沼气厂、发电厂和填埋厂能能实现资源的互相利用,能源自供,并可为天然气管网和国家电网提供生物天然气和电能;
[0167] (3)由于生活垃圾和市政污泥会持续产生,因此,本发明提供的资源再利用系统可持续运作,且成本低、经济效益和环境效益可观,可实现商业化运行;
[0168] (4)本发明提供的资源再利用系统,一旦建成,可长期甚至永久使用,具有工业实用性。
[0169] 以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种资源再利用系统,其特征在于,该系统包括: 分选厂(1)、沼气厂(2)、RDF发电厂(3)和填埋厂(4),其中, 沼气厂(2),其中设置沼气仓(21),沼液溢流池(22)、沼液存储池(23)、沼液管路系统、甲烷菌培养箱(25)、沼气管路系统和地热系统(27),其中, 沼气仓(21),其为密闭仓体,其上设置穿透沼气仓顶壁的喷淋系统出液口(211)和沼气出气口(212),在沼气仓内部设置发酵池(213),在发酵池(213)池壁下端设置沼液溢流口(213a),并在设置有沼液溢流口(213a)的池壁外侧沿池壁设置沼液溢流池(22),沼液溢流口(213a)设置于沼液溢流池(22)入口的上方, 干化装置(214),其设置于沼气仓(21)外部,在干化装置内部设置烘干机,发酵池(213)中发酵后的沼渣经过好氧抛翻干化处理后,再用烘干机对其进行干化处理,得到干化沼渣,干化沼渣被运送至RDF电厂的焚烧炉中作为燃料; 甲烷菌培养箱(25),在其侧壁设置沼液入口(25a),沼液存储池(23)中的沼液由沼液入口(25a)流入甲烷菌培养箱(25)中,在甲烷菌培养箱(25)上设置穿透箱顶的沼液出口(25b)和沼气出口(25c); 沼液管路系统包括第一沼液输送管路(24a)、第二沼液输送管路(24b)和第三沼液输送管路(24c),其中, 第一沼液输送管路(24a),包括沼液输送管道,其一端与沼液溢流池相连通,另一端与沼液存储池的沼液入口(23a)相连通, 第二沼液输送管路(24b),包括第二沼液输送管路的输送栗和与之连通的沼液输送管道,其中,与第二沼液输送管路的输送栗入口连通的沼液输送管道与沼液存储池的沼液出口(23b)连通,与第二沼液输送管路的输送栗出口连通的沼液输送管道与甲烷菌培养箱的沼液入口(25a)连通,使沼液从沼液存储池(23)输入甲烷菌培养箱中, 第三沼液输送管路(24c),包括第三沼液输送管路的输送栗和与之连通的沼液输送管道,其中,与第三沼液输送管路的输送栗入口连通的沼液输送管道穿过甲烷菌培养箱的沼液出口(25b)通入甲烷菌培养箱内部,且该沼液输送管道的管口设置于甲烷菌培养箱内沼液的液面以下,与第三沼液输送管路的输送栗出口连通的沼液输送管道与沼气仓(21)顶端设置的喷淋系统出液口(211)连通, 沼气管路系统,包括沼气栗(261)、集气柜(262)、沼气提纯装置(263)和沼气管道(264),其中, 沼气管道(264),包括一条干路管道和设置于其上的两条支路管道,其中第一支路管道与沼气仓(21)的沼气出气口(212)连通,第二支路管道与甲烷菌培养箱的沼气出口(25c)连通,并在干路管道上依次设置沼气栗(261)、集气柜(262)和沼气提纯装置(263),其中,沼气提纯装置(263)与天然气管网连通, 地热系统(27),包括地热进水管路、地热出水管路、换热器(28)、循环栗和进水阀,该地热系统设置于沼气仓(21)和甲烷菌培养箱(25)下方, 换热器(28),设置于地热系统(27)与RDF发电厂余热循环水管路(34)之间,使地热出水管中的低温地热循环水受热成为高温地热循环水进入地热进水管路,同时对RDF电厂中余热循环水管路中的余热循环水进行冷却,使其继续对RDF电厂中焚烧炉进行冷却; RDF发电厂(3),其包括燃料堆放处(31)、RDF焚烧炉(32)、高温烟气排放装置(33)、余热循环水管路(34)、蒸汽管道(35),其中, 燃料堆放处(31),内部设置可燃物堆放处、沼渣堆放处和混料区,其中,可燃物为分选厂得到的可燃物,沼渣为干化装置处理后的干化沼渣, RDF焚烧炉(32),其上设置高温烟气排放装置(33)、余热循环水管路(34)入水口、蒸汽管道(35)入汽口、飞灰及灰渣处理装置(37), 高温烟气排放装置(33),包括烟囱和与之相连通的排烟管路,该排烟管路与干化装置(214)连通,高温烟气通过排烟管路进入干化装置的烘干机中,高温烟气的高温热能对干化装置中的鲜湿沼渣进行干化处理; 余热循环水管路(34),其为闭合循环水回路,其上设置循环栗,使余热循环水管路中的循环水在换热器(28)与RDF电厂的焚烧炉之间循环流动,余热循环水管路中的高温余热循环水作为换热器(28)的热源,换热后产生的低温余热循环水流回焚烧炉,对焚烧炉进行冷却,并再次形成高温余热循环水; 蒸汽管道(35),一端与RDF焚烧炉连通,另一端与汽轮发电机组(36)连通,由RDF焚烧炉产生的高温蒸汽通过蒸汽管道(35)输入汽轮发电机组(36),作为发电的动力源。
2.根据权利要求1所述的资源再利用系统,其特征在于,所述分选厂(1),其中依次设置破碎机(11)、滚筒筛选机(12)、第一除铁器(13a)、第二除铁器(13b)、人工分选装置(14)和细破碎机(15),其中, 破碎机(11),通过传送带与滚筒筛选机入口(12a)相连,破碎机处理后颗粒的最大粒径为70_ ; 滚筒筛选机(12),包括水平设置的滚筒筛和筛下传送带,其中,滚筒筛上分布有孔径为60〜80_的筛孔,由破碎机破碎得到的垃圾颗粒进入滚筒筛后,滚筒筛转动,通过滚筒筛转动,带动垃圾颗粒在滚筒筛内翻滚,使垃圾颗粒充分与筛网接触,从而使粒径大于筛孔的垃圾颗粒被保留在滚筒筛内部,得到筛上物,筛上物再通过传送带被传送至第一除铁器进行除铁后进行人工分选;而粒径小于筛孔的垃圾颗粒落入滚筒筛下方的传送带,得到筛下物,筛下物被传送至第二除铁器进行除铁后被运送至沼气厂; 第一除铁器(13a),设置于滚筒筛选机与人工分选装置(14)之间的传送带上方; 第二除铁器(13b),设置于滚筒筛选机与有机物堆放处(51)之间的传送带上方,人工分选装置(14),设置于第一除铁器(13a)与细破碎机(15)之间,通过传送带与细破碎机(15)连接, 细破碎机(15),其设置于人工分选装置之后,细破碎机处理后颗粒的最大粒径为30〜50mmo
3.根据权利要求1所述的资源再利用系统,其特征在于,所述沼气厂(2)中的沼液存储池(23),其设置于沼气仓(21)的仓壁外侧,在沼液存储池(23)侧壁上部设置沼液入口(23a),沼液溢流池中的沼液通过沼液入口(23a)进入沼液存储池中;在沼液存储池(23)另一侧壁上部设置,与填埋厂(4)中的渗液回流管道连通,填埋厂(4)中填埋坑中产生的渗液通过渗液入口(23c)进入沼液存储池中;在沼液存储池(23)侧壁下部设置沼液出口(23b),沼液存储池中的沼液通过沼液出口(23b)排出沼液存储池(23),进入甲烷菌培养箱(25)中。
4.根据权利要求1所述的资源再利用系统,其特征在于,所述沼气厂(2)中的沼液管路系统使沼气仓(21)、沼液溢流池(22)、沼液存储池(23)和甲烷菌培养箱(25)形成闭合通路,通过该闭合通路,沼液在沼气仓(21)与甲烷菌培养箱(25)间持续循环。
5.根据权利要求1所述的资源再利用系统,其特征在于,所述沼气厂的沼气管路系统中,集气柜上设置沼气进气口和沼气出气口,用于对来自沼气仓和甲烷菌培养箱的沼气进行收集和储存。
6.根据权利要求1所述的资源再利用系统,其特征在于,所述沼气厂中的地热进水管路与地热出水管路形成闭合回路,其间设置循环栗,地热循环水在地热系统(27)中循环流动,当系统中的地热循环水不足时,打开进水阀,向地热系统中补充地热循环水。
7.根据权利要求1所述的资源再利用系统,其特征在于,该燃料堆放处与RDF焚烧炉(32)通过它们之间的传送带连接,用于堆放并混合来自分选厂分选得到的可燃物和沼气厂得到的干化沼渣,按重量比为可燃物:干化沼渣=4:3进行混合,得到混合燃料。
8.权利要求1所述的资源再利用系统,其特征在于,所述RDF发电厂中的汽轮发电机组(36),与国家电网、分选厂(1)、沼气厂(2)、RDF发电厂(3)和填埋厂(4)相连,该汽轮发电机组产生的电能一部分输入国家电网,另一部分输入分选厂(1)、沼气厂(2)、RDF发电厂(3)和填埋厂(4),为其提供电力。
9.根据权利要求1所述的资源再利用系统,其特征在于,所述RDF发电厂中,飞灰及灰渣处理装置(37),包括锅炉炉渣处理装置和布袋除尘器,其中,锅炉炉渣处理装置设置于RDF焚烧炉(32)内部,用于收集RDF焚烧炉产生的炉渣;布袋除尘器通过管道与RDF焚烧炉(32)顶端连通,用于收集RDF焚烧炉(32)产生的飞灰,由锅炉炉渣处理装置得到的炉渣和布袋除尘器得到的飞灰集中收集后,进行稳定固化,当其侵出毒性达标后,运送至焚烧废弃物堆放区(41)。
10.根据权利要求1所述的资源再利用系统,其特征在于,所述填埋厂(4),包括焚烧废弃物堆放区(41)、填埋坑(42)和渗液回流管道(43),其中, 填埋坑(42),其底部设置渗液回流管道(43),该渗液回流管道(43)与沼液存储池的渗液入口 (23c)连通。
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