CN105057316A - 一种生活垃圾破筛烘一体式装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生活垃圾破筛烘一体式装置，它包括有筛分滚筒、动力装置、支撑装置，其中，筛分滚筒安装在支撑装置上，安装后的筛分滚筒出料端向下倾斜一定的角度，其与水平面的倾斜角为α，3⁰≤α≤10⁰；筛分滚筒筒身外周面上设有动力齿轮，动力齿轮与动力装置连接；筛分滚筒出料端通过燃烧机与气化炉相连接；所述的筛分滚筒较高的一端为进料端，该端设有进料斗，筛分滚筒内腔从进料端至出料端依次分为第一破袋区、第一筛分段、第二破袋区、第二筛分段、烘干区。本发明是一种与生活垃圾气化处理技术配套的装备，将垃圾破袋、筛分，这种一体化装备具有实际意义。

Description

一种生活垃圾破筛烘一体式装置

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其是指一种与生活垃圾气化技术配合使用的生活垃圾破袋、筛分、烘干为一体的滚筒式装置。

背景技术

一、生活垃圾分选

人类活动必然会产生垃圾，目前生活垃圾的处理已经成为一个社会问题。生活垃圾处理工程中一个重要的环节是垃圾的预处理，主要是垃圾的分选和干燥。

生活垃圾分选是把垃圾中可回收利用或不利于后续处置工艺要求的物料分离出来，是垃圾处理工程中的重要环节和重要操作之一。生活垃圾分选、干燥的同时应考虑技术性、实用性和经济性。

目前生活垃圾分选处理工艺主要有以下三种：

第一种方式为直接进行人工初选，然后进行筛选和人工分选。这是一种比较低级的处理方式，是垃圾处理厂一种比较简陋的垃圾分选工艺方式。

第二种方式为先对袋装垃圾进行破袋，再进行筛分和人工分选。该方式主要是参照欧、美等发达国家的设备进行垃圾处理。国外生活垃圾是分类袋装收集，而我国生活垃圾是混合袋装收集，因此国外的生活垃圾处理方式并不适合我国的国情。

第三种方式是在对袋装垃圾进行破袋的同时，对垃圾中的大块物料进行选择性破碎和分选，再进行筛分和人工分选。

我国生活垃圾主要由易腐有机物、煤灰、泥沙、小石子、碎砖块、碎玻璃、废旧塑料类、衣物类、纸类等成分构成，垃圾的含水量高且成分复杂，结构变化大又极不均匀，不同于欧美的生活垃圾（欧美的生活垃圾一般在源头经过严格分类，采用分类袋装收集）。

二、生活垃圾气化原理及其预处理

现在人类的生活垃圾处理技术呈现多样化的趋势，其中生物质气化技术用于生活垃圾的处理，正在逐步走向实用化，其对人类环境保护的功能前景无限。

生物质气化是在一定的热力学条件下，将组成生物质的碳氢化合物转化为含CO、H₂、CH₄等可燃气体的过程。为了提供反应的热力学条件，气化过程需要供给空气或氧气，使原料发生部分燃烧。气化过程和常见的燃烧过程的区别是燃烧过程中供给充足的氧气，使原料充分燃烧，目的是直接获取热量，燃烧后的产物是二氧化碳和水蒸气等不可再燃烧的烟气；气化过程只供给热化学反应所需的那部分氧气，而尽可能将能量保留在反应后得到的可燃气体中，气化后的产物是含CO、H₂、CH₄和低分子烃类的可燃气体。生物质气化包括干燥、热解、氧化和还原反应。

垃圾中的有机成分也属于生物质，因此垃圾中的有机成分也能用气化方法来处理，这就是垃圾气化处理技术的来源。

但垃圾气化处理前必须对垃圾进行适当的分选和干燥，将生活垃圾中的水分、灰尘、沙子、小石子、碎砖块、碎玻璃、锈蚀物等无机物尽可能分离分选出来另行填埋处理，易腐有机物可以选择采用发酵方法处理。

考虑到我国垃圾组成的复杂性，针对我国城市生活垃圾混合包装、混合收集的现状，从气化处理的角度出发，提高生活垃圾分选工艺的效果和效率，简化后续处理工艺路线，降低投资和运行成本是气化处理技术应用之前提。

针对生活垃圾气化处理工艺的要求，迫切需要开发出适合我国国情的专用破袋、筛分、烘干设备，该设备对袋装垃圾进行破袋的同时，再进行筛分和初步烘干。分选出的含塑料等有机成分的垃圾再进行适当的人工分选，分别采用发酵技术和气化技术处理。这种垃圾破袋、筛分、烘干一体机在目前国内外还未见开发。

发明内容

本发明的目的提供一种滚筒式生活垃圾破袋、筛分、烘干一体式装备，将生活垃圾中的有机物和无机物由不同的出料口排出，达到垃圾分选和烘干的目的。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种生活垃圾破筛烘一体式装置，它包括有筛分滚筒、动力装置、支撑装置，其中，筛分滚筒安装在支撑装置上，安装后的筛分滚筒出料端向下倾斜一定的角度，其与水平面的倾斜角为α，3⁰≤α≤10⁰；筛分滚筒筒身外周面上设有动力齿轮，动力齿轮与动力装置连接；筛分滚筒出料端通过燃烧机与气化炉相连接；所述的筛分滚筒较高的一端为进料端，该端设有进料斗，筛分滚筒内腔从进料端至出料端依次分为第一破袋区、第一筛分段、第二破袋区、第二筛分段、烘干区；其中，第一破袋区和第二破袋区内壁上安装n把竖直的偏斜角相同的碎碎刀，3≤n≤20，碎碎刀高50～150mm，宽30～100mm，刃口呈弧形，且有一定的偏斜度，刀片的偏斜角与滚筒的倾斜角α相同，且刃口迎着垃圾滚动的方向；第一筛分段和第二筛分段筒壁上分布有若干个小圆孔，第一筛分段的小孔直径为d1，φ20≤d1≤φ40；第二筛分段的小孔直径为d2，d2＞d1，φ40≤d2≤φ90；筛分滚筒外周面上设有若干径向加强箍；筛分滚筒出料端底部设有出料口，出料端端部设有控温板，控温板固定在出料端端部，其外侧通过一圆锥形筒与燃烧机相连接；控温板板面上均布有若干控温孔。

所述的支撑装置由位于筛分滚筒进料端的前支撑架和位于筛分滚筒出料端的后支撑架构成，前支撑架、后支撑架上均设有支撑轮，筛分滚筒进、出料端分别置于相应的支撑轮上。

所述的动力装置为动力电机。

所述的筛分滚筒由动力齿轮、减速机和动力电机带动，筛分滚筒转速为m，3≤m≤24。

在生活垃圾气化处理工艺中，预处理的目的是为了实现对垃圾的技术性分类，尽可能提高各类资源利用率，并为各种物料的后序处理工艺提供适合的物料状态。本方案的生活垃圾破袋、筛分装备的工作原理是：当袋装生活垃圾由进料口进入滚筒内，经过破袋区的破袋刀第一次破袋后，垃圾中的水分、灰粒、小石子和碎玻璃等体积较小的无机物成分在第一筛分段筛出；再经过筛分段连接区的破袋刀将部分未破袋的垃圾再次进行破袋，体积较大的无机物在第二筛分段筛出，有机物继续在滚筒内前行，经生物质气化及燃烧装置适当烘干后排出。

垃圾气化对物料的湿度有较高的要求，可以说物料越干燥气化效果越好。干燥意味着在单位时间里将一定数量的热能传给物料所含的湿分，这些湿分受热后汽化，与物料分离，失去湿分的物料收集起来，汽化的湿分排入大气中，这就是干化的工艺过程。

物料干燥消耗的能源较多，物料干化的加热方式分直接干化和间接干化。干化是依靠热量来完成的，热量一般都是物料燃烧产生，燃烧产生的热量存在于热气中，这部分热量的利用形式有两类：

①直接利用：将高温热气直接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触、对流进行换热。这种做法的特点是热量利用的效率高。

②间接利用：将高温热气的热量通过热交换器，传给某种介质，如滚筒壁，通过滚筒壁将滚筒内的湿物料加热。这种方式热气与被干化的湿物料没有接触，热量被部分利用。间接利用存在较多的热损失，一般来说在30-70％之间。

对垃圾干燥来说，直接或间接加热具有不同的热效率损失。直接加热形式中热源尾气直接成为介质，其热效率接近燃烧效率本身。

生物质气化炉燃气燃烧后产生的尾气温度在200℃以上，这是一种高温流体，将热量从燃烧所产生的热气转移到含水率较高的垃圾中，一般来说，燃气热气的热效率介于70％-90％之间。

本方案的烘干装置主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。在干燥过程中，湿物料借助于圆筒的缓慢的转动，在重力和扬料板的作用下从较高一端向较低一端移动，湿物料与通过筒内的热风或加热壁面进行有效地接触而被干燥，干燥后的物料从后端下部排出。一般滚筒内装有扬料板，使物料在筒体回转过程中不断抄起又洒下，使其充分与热气流接触，以提高干燥效率并使湿物料向前移动。

综上所述，本发明是一种与生活垃圾气化处理技术配套的装备，将垃圾破袋、筛分，并利用原有的干燥垃圾气化产生的热能烘干湿度较大的垃圾，这种一体化装备具有实际意义。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的剖面示意图。

图3为本发明的工艺流程示意图。

图4为本发明的筛分滚筒倾斜角度示意图。

图5为本发明的筛分滚筒运动方向示意图。

具体实施方式

下面结合所有附图对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例为：参见附图1至附图5，本实施例所述的生活垃圾破筛烘一体式装置包括有筛分滚筒、动力装置、支撑装置，其中，筛分滚筒安装在支撑装置上，支撑装置由位于筛分滚筒进料端的前支撑架4和位于筛分滚筒出料端的后支撑架12构成，前支撑架4、后支撑架12上均设有支撑轮，筛分滚筒进、出料端分别置于相应的支撑轮上；安装后的筛分滚筒出料端向下倾斜一定的角度，其与水平面的倾斜角为α，3⁰≤α≤10⁰；筛分滚筒筒身外周面上设有动力齿轮9，动力齿轮9与动力装置连接；本方案的动力装置为动力电机10，筛分滚筒由动力齿轮9、减速机和动力电机10带动，筛分滚筒转速为m，3≤m≤24。筛分滚筒出料端通过燃烧机15与气化炉16相连接；所述的筛分滚筒较高的一端为进料端，该端设有进料斗1，筛分滚筒内腔从进料端至出料端依次分为第一破袋区2、第一筛分段6、第二破袋区7、第二筛分段8、烘干区11；其中，第一破袋区2和第二破袋区7内壁上安装n把竖直的偏斜角相同的碎碎刀3，3≤n≤20，碎碎刀3高50～150mm，宽30～100mm，刃口呈弧形，且有一定的偏斜度，刀片的偏斜角与滚筒的倾斜角α相同，且刃口迎着垃圾滚动的方向；筛筒内表面在轴向和圆周方向交错地安装特制的弧状破袋刀和扬料板。破袋刀安装在破袋区，扬料板安装在后段的烘干区，都是用强度和硬度较高的板材制成，且均为向心辐射式安装。扬料板结合筛筒自身旋转带动物料扬升，便于物料烘干。第一筛分段6和第二筛分段8筒壁上分布有若干个小圆孔，第一筛分段6的小孔直径为d1，φ20≤d1≤φ40；用来筛分无机灰土、小石子、碎砖头、碎玻璃等；第二筛分段8的小孔直径为d2，d2＞d1，φ40≤d2≤φ90；用来筛分易腐有机物和较粗大的无机物。根据需要，还可以增加一至多个筛孔更大的破筛段。原生垃圾送入筛筒后，通过筛筒的旋转在筛筒内部向前移动，破袋和筛分随即进行，散存在垃圾中的以灰土、碎砂石、碎玻璃和瓷物碎片等为主的无机物便由第一筛分段完成其筛分过程。经过第一筛分段筛分后，垃圾减量化明显，且还会有部分垃圾未破烂，在第二破袋区会进一步破碎。随着二次破袋过程的完成，物料便进入第二筛分段继续进行筛分，第二筛分段的筛下物是以厨余物为主的易腐有机物和部分较粗大的无机物。根据需要，还可以增加孔径更大的筛分段。筛分滚筒外周面上设有若干径向加强箍5；筛分滚筒出料端底部设有出料口14，出料端端部设有控温板13，控温板13固定在出料端端部，其外侧通过一圆锥形筒与燃烧机15相连接；控温板13板面上均布有若干控温孔。防止燃烧机的火焰直接喷射在垃圾上发生燃烧，实验表明，经过控温板的小孔进入烘干筒的热风温度一般为85℃左右，利于垃圾的烘干。

上述装置的处理工艺为：

1）、先准备好气化料，并将之置入气化炉内并适当压料。

2）、开启烟气助烧功能，将电子点火棒放入气化炉内将物料点着火，产生的烟气导入助烧装置助烧掉。

3）、气化过程正常以后，关闭烟气助烧功能，将气化燃烧装置一起推向滚筒后端的烘干区热能入口。注意调整燃烧机二次进风量的大小，氧气供应量为实际需求量的110%左右，即为过氧燃烧，以减少燃气燃烧产生二次污染。开启旋转圆筒烘干机的旋转电机，让圆筒转动起来。

4）、气化炉正常使用5分钟以后，旋转圆筒烘干机基本预热完毕，从进料装置持续、均匀地放入湿物料，成品从后端的出料口排出。

5）、停止垃圾破袋、筛分和烘干工作，应先停止进料，然后停止气化炉的使用。

6）、气化过程产生的正常灰渣可以直接撒入土地，如果灰渣重金属超标，则进行卫生填埋或送水泥窖处理。

本方案的一体机针对目前中国居民的生活垃圾现状开发，对垃圾气化处理有极大的帮助。

采用一体化破袋、筛分、烘干设备结构简单，制造维修方便，调节能力强，适合不同的处理规模，利于推广应用。

本方案的筛筒直径较大、转速低、运转平稳、噪声小。且集破袋、破碎、筛分、烘干为一体，适应高含水率垃圾，其筛分效率高、筛分效果明显，简化预处理工艺路线。

举例。用于乡、镇、村级别单位规模的生活垃圾集中预处理时，其破袋、筛分、烘干一体装置的主要技术参数如下：处理规模3t/h：筛筒长度8m，直径Φ1000mm，质量1t；筛筒转速6r/min左右（变频控制）；筛孔直径Φ22mm（第一筛分段），Φ70mm（第二筛分段）；安装倾角5°；筛筒电机功率5KW；噪声≤80dB；筛分效率Φ70mm筛孔通过率≥80%（指易腐有机物和粗大无机物），Φ22mm筛孔通过率≥70%（指无机物）；破袋效率≥90%。第一筛分段的物料占物料总质量的30％左右，第二筛分段的物料占15％左右，筛上物的物料占50%左右，另有部分水分蒸发，总体与垃圾组分接近。

Claims (4)

1.一种生活垃圾破筛烘一体式装置，其特征在于：它包括有筛分滚筒、动力装置、支撑装置，其中，筛分滚筒安装在支撑装置上，安装后的筛分滚筒出料端向下倾斜一定的角度，其与水平面的倾斜角为α，3⁰≤α≤10⁰；筛分滚筒筒身外周面上设有动力齿轮（9），动力齿轮（9）与动力装置连接；筛分滚筒出料端通过燃烧机（15）与气化炉（16）相连接；所述的筛分滚筒较高的一端为进料端，该端设有进料斗（1），筛分滚筒内腔从进料端至出料端依次分为第一破袋区（2）、第一筛分段（6）、第二破袋区（7）、第二筛分段（8）、烘干区（11）；其中，第一破袋区（2）和第二破袋区（7）内壁上安装n把竖直的偏斜角相同的碎碎刀（3），3≤n≤20，碎碎刀（3）高50～150mm，宽30～100mm，刃口呈弧形，且有一定的偏斜度，刀片的偏斜角与滚筒的倾斜角α相同，且刃口迎着垃圾滚动的方向；第一筛分段（6）和第二筛分段（8）筒壁上分布有若干个小圆孔，第一筛分段（6）的小孔直径为d1，φ20≤d1≤φ40；第二筛分段（8）的小孔直径为d2，d2＞d1，φ40≤d2≤φ90；筛分滚筒外周面上设有若干径向加强箍（5）；筛分滚筒出料端底部设有出料口（14），出料端端部设有控温板（13），控温板（13）固定在出料端端部，其外侧通过一圆锥形筒与燃烧机（15）相连接；控温板（13）板面上均布有若干控温孔。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾破筛烘一体式装置，其特征在于：支撑装置由位于筛分滚筒进料端的前支撑架（4）和位于筛分滚筒出料端的后支撑架（12）构成，前支撑架（4）、后支撑架（12）上均设有支撑轮，筛分滚筒进、出料端分别置于相应的支撑轮上。

3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾破筛烘一体式装置，其特征在于：动力装置为动力电机（10）。

4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾破筛烘一体式装置，其特征在于：筛分滚筒由动力齿轮（9）、减速机和动力电机（10）带动，筛分滚筒转速为m，3≤m≤24。