CN104550201A - 一种水泥窑协同处理生活垃圾系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公布了一种水泥窑协同处理生活垃圾系统及其方法，包括烘干设备、垃圾库、热解炉、残渣冷却设备和水泥窑系统；烘干设备与垃圾库连通；烘干设备的气体入口与水泥窑系统的篦冷机的气体出口连通；烘干设备的气体出口与篦冷机的气体入口连通；垃圾库与热解炉和篦冷机的空气入口均连通；热解炉的气体出口与水泥窑分解炉的空气入口连通；热解炉的残渣出口与残渣冷却设备连通。本发明在垃圾热解之前先进行烘干，热解时耗热少，节约能源，热解气热值高，放热快；烘干设备和篦冷机之间气体循环利用，节约能源；热解炉和篦冷机的空气来自垃圾库，形成负压，有效防止有害气体外溢；热解炉的部分产物在炉内循环，减少热量损失，提高热解炉的热效率。
Description
技术领域
本申请涉及垃圾处理领域，尤其涉及水泥窑协同处理生活垃圾领域。
背景技术
现有的生活垃圾处理方法主要有：填埋法、直接焚烧法、焚烧发电法和水泥窑协同处理法。其中水泥窑协同处理法基本原理为燃烧垃圾，通过垃圾燃烧产生的热量产生热解气，将热解气作为燃料送入水泥窑分解炉使用，将燃烧后的残渣作为水泥原料送入水泥原料磨。
现有的水泥窑协同处理法为从垃圾库直接抓取垃圾送入热解炉。在处理过程中有以下不足：
1、垃圾库中的垃圾含水量较高，水的比热容较大，因而垃圾热解过程中需要消耗大量热能，并且由于水分过多，热解炉内温度不易升高，热解速度慢，热解气的热值很低；
2、库内空气除了含有氧、氮等常规空气组分还含有较多生活垃圾产生的有害气体，由于垃圾库并非完全封闭，有害气体容易外溢，影响周围环境；
3、热解炉出炉的残渣颗粒空隙率较大，使得出料端锁风能力差，危险性大；
4、热解炉产生的固体全部出炉冷却，带走较多热量，垃圾进入热解炉后需要从较低温度开始加热，热效率低。
发明内容
本申请要解决的主要技术问题是，提供一种水泥窑协同处理生活垃圾方法和水泥窑协同处理生活垃圾系统。
本发明的技术方案通过以下方式实现：
一种水泥窑协同处理生活垃圾方法，包括以下步骤：
a、对垃圾库内的生活垃圾进行烘干处理；
b、将经过步骤a烘干后的生活垃圾进行热解；
c、步骤b产生的热解气和残渣进行再利用；
上述步骤a中的烘干设备的热源部分/全部为篦冷机产生的热尾气，所述篦冷机内用于冷却的气体包括所述烘干设备的冷尾气和垃圾库内的气体。
上述水泥窑协同处理生活垃圾方法，步骤b中，热解补热所需的氧气部分或全部来自垃圾库内的气体；
上述水泥窑协同处理生活垃圾方法，步骤b中，进行热解的原料为生活垃圾与细渣的混合物；上述生活垃圾已经过步骤a烘干；上述细渣为步骤b热解后的部分产物。
上述水泥窑协同处理生活垃圾方法，步骤c中，热解气作为燃料利用，所述残渣冷却筛选后分类回收使用。
上述水泥窑协同处理生活垃圾方法，步骤a中的生活垃圾在烘干前进行破碎工序。
一种水泥窑协同处理生活垃圾系统，包括烘干设备、垃圾库、热解炉、残渣冷却设备和水泥窑；上述烘干设备与垃圾库连通；上述烘干设备的气体入口与水泥窑的篦冷机的气体出口连通；上述烘干设备的气体出口与上述篦冷机的气体入口连通；上述热解炉的空气入口与垃圾库连通；上述篦冷机的空气入口与垃圾库连通；上述热解炉的气体出口与水泥窑分解炉的空气入口连通；上述热解炉的残渣出口与残渣冷却设备连通。
上述水泥窑协同处理生活垃圾系统，上述热解炉内还设有回转筛，所述回转筛入口与所述热解炉的热解筒出口连接；回转筛设有与热解筒入口相通的第一出口和与残渣冷却设备相通的第二出口。
上述水泥窑协同处理生活垃圾系统，上述残渣冷却设备包括振动筛、细砂和冷却器；上述细砂通过提升机在振动筛与冷却器内实现循环流动。
上述水泥窑协同处理生活垃圾系统，垃圾库与烘干设备之间还设有破碎机。
上述水泥窑协同处理生活垃圾系统，垃圾库包括与烘干设备入口相通的湿垃圾库和与烘干设备出口相通的干垃圾库；所述湿垃圾库与热解炉的空气入口和所述篦冷机的空气入口均连通；所述干垃圾库与热解炉的入料口连通。
本发明的有益效果如下：
1、垃圾热解之前先进行烘干脱水，热解时消耗热量少，节约能源，热解时产生的热解气热值高，放热快；
2、烘干设备和篦冷机之间气体循环利用，节约能源；
3、热解炉和篦冷机的空气来自垃圾库，使垃圾库形成负压，有效防止垃圾库内的有害气体外溢；
4、热解炉的部分产物在炉内循环，减少热量损失，提高热解炉的热效率；
5、以细砂与热残渣进行混合从而对其冷却，减少热解炉出渣空隙，起到锁风作用。
附图说明
图1是本申请的水泥窑协同处理生活垃圾方法的流程框图；
图2是本申请的热解炉内部结构示意框图；
图3是本申请的水泥窑协同处理生活垃圾系统的结构示意图。
上述图1和图2中，粗实线代表固体的走向，带箭头的虚线代表气体的走向。
上述附图1-3中，1风机；2烘干设备；3螺旋铰刀；4气体管道；5板喂机；6垃圾库；7抓斗；8料仓；9破碎机；10料仓；11板喂机；12螺旋铰刀；13热解气管道；14热解炉；15气体管道；16水泥窑分解炉；17水泥窑，18篦冷机；19风机；20热空气管道；21尾气管道；22除铁器；23废铁库；24废渣库；25拉链机；26振动筛；27风机；28下料管；29提升机；30溢流管；31冷却器；32螺旋铰刀；33提升机；34、回转筛；35、热解筒。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图3所示，本发明的水泥窑协同处理生活垃圾系统，包括烘干设备2、垃圾库6、热解炉14、残渣冷却设备和水泥窑系统；垃圾库6包括湿垃圾库和干垃圾库（图3未示出，参见图1），湿垃圾库与烘干设备2入口相通，干垃圾库与经过和与烘干设备2出口相通，且二者之间设有便于控制物料进出的螺旋铰刀3；干垃圾库和湿垃圾库两者相互独立，以保证干垃圾库中烘干后的垃圾不会再次变湿。干垃圾库与热解炉14通过板喂机11相连并通过螺旋铰刀12控制热解炉14的进料量。残渣冷却设备包括振动筛26和以细砂为冷却介质的冷却器31，细砂通过提升机29、提升机33和螺旋铰刀32实现在振动筛26与冷却器31之间实现循环。热解炉14的残渣出口即为下料管28，下料管28与振动筛26连通。振动筛26通过拉链机25与除铁器22连通，除铁器22的出口分别连着废铁库23和废渣库24。振动筛26筛选后的残渣通过除铁器22分离出的铁渣进入废铁库23被回收，废渣则进入废渣库24备用，待送水泥原料磨机作为水泥原料。
图3中，水泥窑协同处理生活垃圾系统还包括与垃圾库6相连的破碎机9，烘干设备2入口设有板喂机5，抓斗7可在垃圾库6、板喂机5、破碎机9的料仓8和热解炉14的料仓10之间移动工作。抓斗7的工作模式：a、抓取垃圾库6的湿垃圾库内的垃圾放入料仓8，进而进入破碎机9内被破碎，最后返回垃圾库6待用或者进入板喂机5。b、抓取垃圾库6内的破碎后的湿垃圾放入板喂机5，湿垃圾经由板喂机5进入烘干设备2烘干后经由螺旋铰刀3返回垃圾库6的干垃圾库。c、抓取干垃圾库内的干垃圾放入料仓10，干垃圾在板喂机11和螺旋铰刀12的作用下进入热解炉14热解。
如图3所示，振动筛26与拉链机25之间还设有溢流管30。冷却器31内的细砂通过螺旋铰刀32和提升机33进入下料管28，进而进入振动筛26。如此，细砂一方面与分解炉14出口的热残渣混合充分使其冷却，另一方面起到锁风的作用，避免热解气逸散污染。振动筛26筛分后细砂通过提升机29返回冷却器31完成循环。细砂在冷却器31的作用下被冷却以便再次使用。由于分解炉14出口的热残渣会掺杂部分细渣（可作为细砂使用），当冷却器31内细砂过多，多余的细砂便形成溢流砂，通过溢流管30进入拉链机25。
如图2所示，热解炉14内还设有回转筛34，回转筛34入口与热解炉14的热解筒35的出口连接。回转筛34设有与热解筒35入口相通的第一出口和与残渣冷却设备相通的第二出口。第二出口通过下料管28与振动筛26相连。工作时，通过板喂机11和螺旋铰刀12送入热解炉14的干垃圾进入热解筒35进行热解工序。热解筒35出口排出的残渣进入回转筛34进行筛分。根据回转筛34的设置，残渣经过筛分后形成颗粒较为细致的细渣和颗粒较大的热残渣两部分。细渣通过回转筛34的第一出口返回热解筒35入口，与干垃圾混合后重新进入热解筒进行热解；颗粒较大的热残渣则通过回转筛34的第二出口进入下料管28排出热解炉14。细渣作为固体热载体与进炉垃圾混合，一则可使垃圾快速升温，提升加热效率；二则由于同等体积的细渣较热残渣比热容大，优先排出热残渣可以有效减少炉内热量散失，节约能源。
如图3所示，系统内的气体循环利用过程如下：
1、垃圾库6与热解炉14通过气体管道15连通，垃圾库6中的气体在风机27驱动下进入热解炉14，热解炉14中气流的方向与热解炉14中垃圾的走向相逆。这样一来，一则能够保证气体先接触温度较高的垃圾，尽快受热，提高热效率；二则使单位体积的气体尽可能多的接触垃圾，保证氧气充足使垃圾充分燃烧；三则可避免未能有害气体随热解残渣冲出热解炉，造成环境污染。
2、垃圾库6和篦冷机18通过尾气管道21连通；尾气管道21内有来着垃圾库6和烘干设备2的较冷气体，上述气体在风机19的驱动下进入篦冷机18，为篦冷机18提供冷源。
3、风机1设置于烘干设备2出气端，能够防止阻止来自垃圾库6的气体逆向进入烘干设备2。
4、烘干设备2与水泥窑系统的篦冷机18通过热空气管道20连通。篦冷机18工作产生热尾气通过热空气管道20进入烘干设备2，为烘干设备2工作提供热空气来源。
5、热解炉14排出的气体（主要是热解气和来自垃圾库6且经过热解炉14高温处理后的气体）热解气管道13进入水泥窑分解炉16作为燃料。
通过如此的气体循环，篦冷机18与烘干设备2之间实现部分能源互相再利用，大大降低了对于额外能源的需求，又减少了高温气体的排放，真正做到节能环保；同时系统中篦冷机18和热解炉14所需的氧气又是通过抽取垃圾库6中空气实现的，使垃圾库6保证一定负压，避免了垃圾库6内的有害气体外溢，降低了人身安全。
本发明提供的水泥窑协同处理生活垃圾方法，包括烘干、热解和回收再利用三个步骤。具体的处理步骤如图1所示：a、湿垃圾库内的原始垃圾（由垃圾车等垃圾收集工具收集而来）通过抓斗7进入破碎机9破碎，而后经过板喂机5进入烘干设备2进行烘干；烘干后的干垃圾通过螺旋铰刀3（锁风螺旋）进入干垃圾库待用。b、干垃圾库内的干垃圾依次通过抓斗7、板喂机11、螺旋铰刀12和推料螺旋进入热解炉14进行热解。c、热解后的热残渣进入振动筛26进行冷却和筛分后通过拉链机25进入除铁器22；除铁器22产生的废铁进入废铁库23进行回收再利用，除铁器22产生的废渣则进入废渣库24暂存；而后废渣作为水泥原料和水泥生料一起进入水泥原料磨机进行生产。经水泥原料磨机处理后的水泥原料经水泥窑分解炉16处理进入水泥窑17处理，水泥窑17的产物再进入篦冷机18冷却。
根据图1所示的气体循环，步骤a中的烘干设备2的热源为篦冷机18产生的热尾气，篦冷机18内用于冷却的气体包括烘干设备2的冷尾气和垃圾库6内的气体。步骤b中，热解炉14所需的气体也来自垃圾库6。步骤c中，热解炉14产生的热解气作为燃料进入水泥窑分解炉16利用。如此，篦冷机18与烘干设备2之间实现部分能源互相再利用，大大降低了对于额外能源的需求，又减少了高温气体的排放，真正做到节能环保；同时系统中篦冷机18和热解炉14所需的氧气又是通过抽取垃圾库6中空气实现的，使垃圾库6保证一定负压，避免了垃圾库6内的有害气体外溢，降低了人身安全。
如图2所示，热解炉14内的热解按照如下流程进行：待热解物料（干垃圾和细渣的混合物）进入热解炉14，在热解筒35内热解后经过回转筛34筛分颗粒较为细致的细渣和颗粒较大的热残渣两种。细渣返回热解炉14入口与干垃圾混合，热残渣则排出热解炉14。步骤b中，进行热解的原料为生活垃圾与细渣的混合物；上述生活垃圾已经过步骤a烘干；上述细渣为步骤b热解后的部分产物。热解炉14的部分热解产物炉内循环，提升炉内升温速度，避免热量损失。
图1中还示出了对热残渣冷却处理的详细步骤：来自热解炉14的热残渣与经提升机33提升的冷细砂混合，利用冷细砂对热残渣进行冷却，并在振动筛26内筛分，筛分后的热细砂通过提升机29返回冷却器31，利用冷却器31对热细砂冷却；冷却后的细砂再次进入提升机33完成循环。冷却器31内多余的细砂形成溢流砂，排入拉链机。以细砂作为冷却介质，在热解炉14出口便与热残渣进行混合，能够有效起到锁风的作用。
综上，本发明在垃圾热解之前先进行烘干脱水，热解时消耗热量少，节约能源，热解时产生的热解气热值高，放热快；烘干设备和篦冷机之间气体循环利用，节约能源；热解炉和篦冷机的空气来自垃圾库，使垃圾库形成负压，有效防止垃圾库内的有害气体外溢；热解炉的部分产物在炉内循环，减少热量损失，提高热解炉的热效率；以细砂作为冷却介质，减少热解炉出渣空隙，起到锁风作用。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (10)
1.一种水泥窑协同处理生活垃圾方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、对垃圾库内的生活垃圾进行烘干处理；
b、将经过步骤a烘干后的生活垃圾进行热解；
c、步骤b产生的热解气和残渣进行再利用；
上述步骤a中的烘干设备的热源部分/全部为篦冷机产生的热尾气，所述篦冷机内用于冷却的气体包括所述烘干设备的冷尾气和垃圾库内的气体。
2.根据权利要求1所述的水泥窑协同处理生活垃圾方法，其特征在于，所述步骤b中，热解补热所需的氧气部分或全部来自垃圾库内的气体。
3.根据权利要求1所述的水泥窑协同处理生活垃圾方法，其特征在于，所述步骤b中，进行热解的原料为生活垃圾与细渣的混合物；所述生活垃圾已经过步骤a烘干；所述细渣为步骤b热解后的部分产物。
4.根据权利要求1所述的水泥窑协同处理生活垃圾方法，其特征在于，所述步骤c中，所述热解气作为燃料利用，所述残渣冷却筛选后分类回收使用。
5.根据权利要求1所述的水泥窑协同处理生活垃圾方法，其特征在于，所述步骤a中的生活垃圾在烘干前进行破碎工序。
6.一种利用权利要求1所述水泥窑协同处理生活垃圾方法的水泥窑协同处理生活垃圾系统，其特征在于，包括烘干设备、垃圾库、热解炉、残渣冷却设备和水泥窑系统；所述烘干设备与垃圾库连通；所述烘干设备的气体入口与水泥窑系统的篦冷机的气体出口连通；所述烘干设备的气体出口与所述篦冷机的气体入口连通；所述热解炉的空气入口与垃圾库连通；所述篦冷机的空气入口与所述垃圾库连通；所述热解炉的气体出口与水泥窑分解炉的空气入口连通；所述热解炉的残渣出口与残渣冷却设备连通。
7.根据权利要求6所述的水泥窑协同处理生活垃圾系统，其特征在于，所述热解炉内还设有回转筛，所述回转筛入口与所述热解炉的热解筒出口连接；所述回转筛设有与热解筒入口相通的第一出口和与残渣冷却设备相通的第二出口。
8.根据权利要求6所述的水泥窑协同处理生活垃圾系统，其特征在于，所述残渣冷却设备包括振动筛、细砂和冷却器；所述细砂通过提升机在振动筛与冷却器内实现循环流动。
9.根据权利要求6所述的水泥窑协同处理生活垃圾系统，其特征在于，所述垃圾库与烘干设备之间还设有破碎机。
10.根据权利要求6所述的水泥窑协同处理生活垃圾系统，其特征在于，所述垃圾库包括与烘干设备入口相通的湿垃圾库和与烘干设备出口相通的干垃圾库；所述湿垃圾库与热解炉的空气入口和所述篦冷机的空气入口均连通；所述干垃圾库与热解炉的入料口连通。
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