CN104357069A - 垃圾的炭气联产处理方法及其生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种垃圾实现炭气联产的处理方法，及根据本方法实现的生产线设备。其方法主要是经过垃圾烘干、裂解碳化、循环利用和尾气处理四个过程；其生产线包括:烘干系统、炭化系统、可燃气净化系统和喷燃系统。本发明运行过程实现零排放，完全达到欧盟城市生活垃圾或工业垃圾处理的排放标准；不需要外加燃料，除了少量电源，生产成本很低，可以广泛用于城镇生活垃圾综合治理，同时也可应用于工业垃圾的炭化处理。

Description

垃圾的炭气联产处理方法及其生产线

技术领域

本发明涉及一项垃圾循环利用综合治理的方法和设备，更具体的是涉及一种生活垃圾实现炭气联产的处理方法，及根据本方法实现的生产线设备。

背景技术

现阶段，国际上成熟的生活垃圾处理方式，以焚化炉直燃方式，机械炉排分段运行,分为:烘干–预燃–高温燃烧–蒸汽–发电/工业用汽，尾气经陶瓷滤芯、水雾沉降通过烟囱排放；灰烬量约10％回收处理。焚烧方式投资大建设周期长，焚烧产生的臭味、二恶瑛等有毒气体排放。

垃圾堆填仍然是主要处理方式，堆填区局部地区污染,生活垃圾在发酵过程中产生的空气和水污染,土壤污染是填埋的二次污染的特征，此方式投资建设少，只需要有可供填埋的凹槽地形，污水排放有沙土过滤的有效半径,即可以投入使用。但是，随着地价大幅上升、人口大量增加而加大的垃圾量和持续污染,城市的堆填区已经难以满足生活垃圾处理填埋的需要。

生活垃圾碳化热解炉是一种新型的垃圾处理设备，利用磁芯组件及电磁波产生的负离子的原子波动，在中心部产生1200～1300℃、在中心部外侧产生200～300℃的热能，去除有机废弃物的水分后进行碳化处理，不需要外部燃料。该炉受制于处理能力限制，在碳化过程中且有烟气排出，不适宜做规模化产业化的综合治理。

发明内容

本发明目的在于提供一种能连续处理垃圾，减少烟、气排放，不产生二次污染的垃圾炭气联产处理方法，及配套该方法使用的设备。

本发明的垃圾的炭气联产处理方法，其包括以下工艺流程：

1.垃圾烘干：生活垃圾、工业垃圾经过脱水、粉碎、打散、粉碎，进入烘干，产生烘干物料；

2.裂解碳化：在无氧恒温环境内，对烘干物料进行连续的裂解炭化，一边产生的可燃气，另一边产生炭进行回收，供给发电或工业燃料；

3.循环利用：回收裂解炭化过程中释出的可燃气，用于裂解炭化过程及垃圾烘干过程产生的尾气进行高温燃烧处理，同时燃气燃烧后产生的热风回收，供给烘干垃圾的热源；

4.尾气处理：通过可燃气≥1100℃的燃烧，完全分解去除混合在可燃气中的二恶瑛、呋喃及其他无机化学成分；通过喷燃>800℃燃烧，蒸发分解垃圾烘干产生的烟雾、异味；以上二个燃烧处理达到尾气零排放。

根据以上垃圾炭化联产处理方法，其配套的生产线，其结构包括:烘干系统、炭化系统、可燃气净化系统和喷燃系统，其中，烘干系统设有烘干机，其输入端开设进料口和热风管接入口，输出端开设出料口，该出料口通过螺旋输送管连接炭化系统，烘干机输出端同时连接尾气管，该尾气管连接喷燃系统；炭化系统设有炭化回转筒，其底部开设出炭口，炭化回转筒上部连接燃气回收管通向可燃气净化系统；可燃气净化系统末端连接可燃气输送管，该输送管为两条，一条连接炭化回转筒下方的燃气烧咀，另一条连接喷燃系统；喷燃系统输出端连接喷燃热风管，该喷燃热风管连接烘干系统。

所述的炭化回转筒外围设置燃烧室，燃气烧咀装设于燃烧室底部，炭化回转筒在燃烧室内旋转运行；燃烧室上部连接燃烧室热风管，该燃烧室热风管连接到烘干机输入端。

所述的炭化回转筒为双层套筒结构，内筒与螺旋输送管连接，外筒连接出炭口和燃气回收管；内筒和外筒在位于螺旋输送管连接处远端相互连通。

所述的燃气烧咀为双排若干个，采用双排并列布置，令燃烧更均匀，增加炭化回转筒受热面积。

所述的烘干系统，在烘干机输入端前面装设预烘管，喷燃热风管连接在垃圾输送管输入端。

所述的可燃气净化系统由若干个净化罐串联组成。

所述的烘干机和炭化回转筒(7)平面并列平放安装；或用钢架支撑，将烘干机(3)装于炭化回转筒(7)的上面上下安装。所述的喷燃系统(14)为高温喷燃机或耐火燃烧炉。

生活垃圾经过脱水、打散、粉碎，进入烘干机，烘干物料进入炭化回转筒，在无氧恒温的筒体内，裂解炭化，所产生的可燃气，经过净化，大部分用于炭化回转筒燃烧室燃烧，小部分燃气用于喷燃系统燃烧；粉碎脱水产生的污水、烘干产生的烟雾和异味，通过尾气管接入喷燃系统，用可燃气高温燃烧快速蒸发除烟雾分解异味。燃气燃烧后产生的热风通过热风管再返回用于烘干垃圾的热源。

本发明垃圾的炭气联产的处理方法，在恒定温度过程中处于无氧状态炭化回转筒体旋转运行,具有受热均衡、可调控温度、隔断外界空气、连续裂解炭化并释出可燃气、循环利用和零排放的特点，有利于建立规模化标准化的生活垃圾综合治理生产线。

本发明配套的生产线占地小，生产的炭经过高温裂解，无机化学成分完全释出，成品不含硫、二恶瑛和重金属等化学成分，可用于工业环保燃料；在运行生产过程中，工艺流程的科学合理高效，实现零排放，完全达到中国和欧盟的城市生活垃圾或工业垃圾的排放标准。

附图说明

图1是本发明生活垃圾的炭气联产处理方法工艺流程图；

图2是本发明生活垃圾的炭气联产生产线的结构示意图；

图3是炭化燃烧室中的烧咀结构布置图；

图4是图3的结构左视图。

具体实施方式

下列结合附图对本发明作进一步说明。

图1揭示了本发明方法的工艺流程，生活垃圾、工业垃圾的炭气联产处理主要是经过垃圾烘干、裂解碳化、循环利用和尾气处理四个过程。

如图2所示，本发明的生活垃圾炭气联产生产线，烘干系统包括垃圾输送管15和烘干机3，烘干机3输入端开设垃圾螺旋进料口1、热风管2入口，烘干机输出端底部开设是烘干后的物料出料口4，烘干机输出端顶部接入尾气管5连接喷燃系统14，出料口4通过密封的螺旋输送管6，物料进入碳化系统中的炭化回转筒7，该炭化回转筒7是双套筒结构，内筒物料是再次高温烘干和预裂解炭化，当物料运行至外筒体时，燃烧室8内燃气烧咀9的高温燃烧，裂解炭化释出的可燃气通过燃气回收管11，进入净化系统12。可燃气经过净化后通过可燃气输送管13，其部分70％可燃气送到炭化回转筒7的燃烧室8双排若干位的燃气烧咀9燃烧加热，使物料连续裂解炭化，燃烧产生的热风被引入燃烧室热风管2进入烘干机3烘干垃圾；部分30％可燃气被送到喷燃系统14高温燃烧，蒸发分解尾气管5输送的烟尘和异臭味，产生的热风通过热风管16进入垃圾输送管15进行预热烘干垃圾。

烘干机3分高温段、恒温段和低温段，高温区入口是螺旋进料口1和燃烧室热风管2入口，内有多排活动回拍板，当筒体转动时将停留在底端的湿料回拍；物料在烘干至约25％含水率被引流入恒温段，内有活动回拍板和活动链条，回拍留在底端的物料，链条摔打筒壁防止沾染打散结团；高、中温段的内构扬抄构件，起到了打散，敲打、回拍和清扫的作用，使物料在高温段停留时间延长；低温段内设圆弧角的导流扬抄板，避免垃圾物料缠绕，抄动运行烘干至约15-18％含水率的物料，物料翻转进入出料口4，经过密封的螺旋输送管6至炭化回转筒7。烘干尾气被引入尾气管5进入喷燃系统14，被高温喷燃蒸发分解。

炭化回转筒7分内、外套筒，处于高温无氧状态运转，为防止垃圾物料缠绕内外筒均带有导流的圆弧角扬抄板，物料进入内筒，受到>500度的再次烘干和预裂解，当含水率<8％、温度>500℃的物料进入外筒，燃烧室8的双排多位燃气烧咀9的持续燃烧加热，筒体内温度>700℃，受热均衡，快速高效地裂解炭化，产生的可燃气通过燃气回收管11引入净化系统12净化，经燃气输送管13连接燃烧室8的燃气烧咀9燃烧加热，炭化回转筒7在可控下旋转运行，使受热均衡，也避免火焰燃烧筒体固定部位产生变形开裂的现象，炭化回转筒7转动的速度以温度作控制调整，当外筒体≥800度，出炭口10的炭没有夹生现象，可以加快速度。同时也通过可燃气输送管13连接喷燃系统14的喷燃机燃烧蒸分分解烘干尾气。喷燃系统也可以采用耐火材料建造的耐火燃烧炉，布置若干个燃气烧咀9同时燃烧，保持炉内温度>800℃，尾气进入炉内被快速蒸发分解除烟除味。可燃气燃烧产生的热风通过热风管进入烘干系统作烘干热源。

本发明的生产运行用PLC自动化控制，在烘干机3垃圾进料口1设有水分传感；分段在炭化回转筒7的燃烧室8、燃烧室热风管2、可燃气回收管11、可燃气输送管13、喷燃系统14和热风管16装有温度传感，将温度信号连接控制系统，各项温度处于设定运行温度状况，生产线转入自动生产运行。

初次启动加热炭化回转筒7需要利用外部燃料，当燃烧加热至所需温度时，可以转用上述生产流程将生活垃圾裂解炭化。回收裂解炭化产生的可燃气，经净化，部分可燃气在炭化回转筒7燃烧室8的燃气烧咀9燃烧；小量燃气用于喷燃系统14燃烧。可燃气燃烧产生的热风回收用于烘干热源，循环利用。生活垃圾在烘干时二恶瑛等化学物尚未达到反应生成的>700℃温度,烘干的垃圾量大水分率高，有大量水蒸汽排出,带有异臭味，我们将尾气接入喷燃系统14，连同脱水产生的污水用可燃气高温燃烧快速蒸发分解除味除烟。垃圾炭热值3900–4100kcal/kg,含碳量≥40％，水分6–7％，灰烬视乎垃圾原料而定，硫化物、氯化物和重金属含量符合炭标准。垃圾炭可供工商业和发电燃料。

参看图3、图4，本发明的炭化回转筒7体采用外加热燃烧，布置双排多头燃气烧咀9，筒体在燃烧均匀受热，烘干的物料密封输送至炭化回转筒7的内筒，作再次烘干和预裂解炭化，蒸发出少量蒸汽在≥450度状态下分解成氧，与裂解炭化释出的热燃气结合，提高了燃气热值。由内筒进入外筒的物料含水率<8％，物料温度>450度，筒内处于无空气补充缺氧恒温状况，物料没有接触明火，随筒体旋转运行，受热均匀，连续稳定高效地裂解炭化，在炭化的过程中释出可燃气。

裂解炭化释出的可燃气体中含有挥发份、化学气体成分、异味、可能产生的二恶瑛(DIOXIN)、呋喃(FURANE)在炭化时混合在可燃气体中，可燃气引入炭化回转筒7的燃烧室8经燃气烧咀9>1100℃持续高温燃烧过程中，将混合在可燃气中的二恶瑛(DIOXIN)、呋喃(FURANE)、各种无机化学成分、挥发份和异味完全燃烧分解去除。

本实施例的高温喷燃系统14，分解蒸发在烘干垃圾出现的烟雾和异味，烘干产生的污水、尾气和烟雾在>800℃高温喷燃的过程中，烟雾、水分即刻蒸发，异臭味完全分解烧尽。剩下是少量不可燃烧的灰烬。

以上的二项可燃气燃烧过程使混合在可燃气或尾气的有害化学成分、烟雾和异味在高温中分解去除，生产线运行排放完全达到中国和欧盟城市生活垃圾或工业垃圾处理的排放标准。

本发明占地小，以处理6-11吨/时含水率≥50％生活垃圾,包括烘干系统、尾气处理喷燃系统、裂解炭化系统和可燃气净化系统等的炭气联产生产线，占地面积1100-1200㎡；稳定运行过程中不需要外加燃料，除了少量电源，生产成本很低。处理范围广，可处理除金属、土石、玻璃以外所有的垃圾废弃物。

本发明的垃圾的炭气联产处理方法及其生产线，可以广泛用于城镇生活垃圾综合治理，同时也可应用于工业垃圾的炭化处理。

Claims (8)

1.一种垃圾的炭气联产处理方法，其包括以下工艺流程：

①垃圾烘干：垃圾经过脱水、打散，粉碎，进入烘干，产生烘干物料；

②裂解碳化：在无氧恒温环境内，对烘干物料进行连续的裂解炭化，一边产生的可燃气，另一边产生垃圾碳进行回收，供给发电或工业燃料；

③循环利用：回收裂解碳化后产生的可燃气，用于裂解炭化过程及垃圾烘干过程产生的尾气进行高温燃烧处理，同时燃气燃烧后产生的热风回收，供给烘干垃圾的热源；

④尾气处理：通过可燃气≥1100℃的燃烧，完全分解去除混合在可燃气中的二恶瑛、呋喃及其他无机化学成分；通过喷燃>800℃燃烧，蒸发分解垃圾烘干产生的烟雾、异味。

2.一种垃圾的炭气联产生产线，其结构包括:烘干系统、炭化系统、可燃气净化系统和喷燃系统，其中烘干系统设有烘干机(3)，其输入端开设进料口(1)，输出端开设出料口(4)，出料口通过螺旋输送管(6)连接炭化回转筒(7)，烘干机3输出端同时连接尾气管(5)，该尾气管连接喷燃系统(14)；炭化系统包括炭化回转筒(7)，其底部开设出炭口(10)，炭化回转筒上部连接燃气回收管(11)通向可燃气净化系统(12)；可燃气净化系统末端连接可燃气输送管(13)，该输送管为两条，一条连接炭化回转筒(7)下方的燃气烧咀(9)，另一条连接喷燃系统(14)。

3.根据权利要求2所述的垃圾的炭气联产生产线，其特征在于:所述的炭化回转筒(7)外围设置燃烧室(8)，燃气烧咀(9)装设于燃烧室(8)底部；燃烧室(8)上部连接燃烧室热风管(2)，该燃烧室热风管连接到烘干机(3)输入端。

4.根据权利要求2所述的垃圾的炭气联产生产线，其特征在于:所述的烘干系统，在烘干机(3)输入端前面装设垃圾输送管(15)，喷燃系统(14)输出端接喷燃热风管(16)连接垃圾输送管(15)。

5.根据权利要求2所述的垃圾的炭气联产生产线，其特征在于:所述的炭化回转筒(7)为双层套筒结构，内筒与螺旋输送管(6)连接，外筒连接出炭口(10)和燃气回收管(11)；内筒和外筒在位于螺旋输送管(6)连接处远端相互连通。

6.根据权利要求2所述的垃圾炭气联产生产线，其特征在于：烘干机(3)和炭化回转筒(7)平面并列平放安装；或用钢架支撑，将烘干机(3)装于炭化回转筒(7)的上面上下安装。

7.根据权利要求2所述的垃圾的炭气联产生产线，其特征在于:所述的燃气烧咀(9)为双排若干个，采用双排并列布置。

8.根据权利要求2所述的垃圾的炭气联产生产线，其特征在于:所述的喷燃系统(14)为高温喷燃机或耐火燃烧炉。