CN105665421B - 一种城市垃圾处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种城市垃圾处理方法及设备，处理方法包括，压榨除水、磁选分拣、一级粉碎、鼓风分离、二级粉碎、添加生物质燃料、制粒和颗粒焚烧加热、生产蒸汽或发电；处理设备包括，进料传送装置、磁选传送装置、集料斗、出料板、磁选装置、鼓风机、混合搅拌机、垃圾除水辊压机、生物质颗粒机、垃圾破碎机和无烟焚烧装置；本发明垃圾处理过程简单，制颗粒时不需添加粘合助剂，制备得的城市垃圾可燃颗粒表面光滑、结构紧凑、热值较高、干燥程度高、焚烧无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市垃圾处理方法及设备，特别涉及一种利用城市垃圾和生物质燃料制造可燃颗粒的方法及设备。
背景技术
我国属发展中国家，近年来经济发展迅速，城市化进程加快，居民生活水平不断提高，导致城市垃圾量不断增多，并且每年以约4%的速度增长，垃圾“围城”、污染环境、危害群众身心健康的问题日益突出。
垃圾焚烧作为目前主要的垃圾处理技术之一，已经有150年左右的发展历史，最开始是在欧洲发展起来的,经过处理的垃圾焚烧产生的热量可以用于火力发电,我国垃圾焚烧发电虽起步较晚，但发展迅速。1988年，深圳建立起我国第一座引进日本三菱进口设备和技术的垃圾发电厂——深圳市政环卫综合处理厂(日处理垃圾3×150吨，装机容量4MW)。2000年，珠海建立起第一座以国产设备为主的垃圾发电厂——珠海垃圾发电厂(日处理垃圾3×200吨，装机容量6MW)。随后浙江宁波、杭州、上海浦东和浦西、山东荷泽、广东南海、山西太原、重庆、湖南长沙、天津、广州等多个城市的垃圾发电厂相继建成。目前，我国已有垃圾发电厂140多座(含已建成、在建和已报批的)。
近几十年来，随着焚烧处理技术的进步，高效节能环保的处理技术大量城市生活垃圾的解决去向已经迫在眉睫，近几年已有部分科研院所、科技型企业和个人在进行这方面的研究，以下是检索到已公开的文献：
中国专利1，名称：城市垃圾处理方法；申请号：200410046819.8；申请日：2004-10-05
申请人：张四灿；地址：424219湖南省郴州市宜章县天塘乡中学门口张四平转；摘要：一种城市垃圾处理方法,其特征在于:包括以下步骤:一、将垃圾按可生物分解的垃圾和可燃类垃圾进行分类分拣;二、将可生物分解的垃圾入沼气发酵池中发酵降解,产生沼气;三、将产沼发酵池中产生的沼气导入焚烧炉中,燃烧可燃类垃圾。四、在焚烧炉的烟囱管道中安装1-2级除尘器,去除烟气当中的灰尘颗粒。本发明所述的一种城市垃圾处理方法,集发酵式和焚烧式垃圾处理方法的优点一体,工艺简单,成本低,污染少,有利于环保。
中国专利2，名称：生活垃圾处理方法；申请号：201310434971.2；申请日：2013-09-23申请人：黎家良；地址：655799 云南省曲靖市师宗县丹凤镇淑足村委会大龙切村106号；摘要：一种生活垃圾处理方法，包括以下步骤：将生活垃圾分类，得到有机物料和废弃土渣；将有机物料干馏，得到固体残渣和混合气体；将固体残渣冷却后研磨，得到颗粒状的碳燃料；将混合气体冷却后得到混合原油；将混合原油进行精馏，得到从精馏塔顶部输出的油气和从精馏塔底部输出的油液；将油气冷却后得到第一类柴油；将废弃土渣灭菌后加入肥料，并混合搅拌，得到改性土壤。本发明提供的这种生活垃圾的处理方法实现了将废弃的生活垃圾再利用的目的。
中国专利3，名称：垃圾处理方法；申请号：201010273685.9；申请日：2010-09-06；申请人：崔稷宁；地址：100037 北京市西城区南营房2号楼1003 ；摘要：本发明关于一种垃圾处理方法，包括：将垃圾破碎成大致均匀的小块垃圾；将破碎后的垃圾脱水；对脱水后的垃圾进行风选，将所述垃圾分为：重比重物质、中比重物质、轻比重物质、粉尘；将所述中比重物质和轻比重物质分别放入溶液中进行浮选，经过预定时间，待所述中比重物质或轻比重物质分层后，将其中的不同物质进一步分离。本发明提供的垃圾处理方法将垃圾细化分类，将最难处理的垃圾处理利用，解决了垃圾污染、垃圾占地的问题。
中国专利4，名称：处理生活垃圾的方法；申请号：201510604166.9；申请日：2015-09-21；申请人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司；地址：102200 北京市昌平区马池口镇神牛路18号；摘要：本发明提供了处理生活垃圾的方法，该方法包括：(1)将生活垃圾进行脱水，以便获得散料和水；(2)所述散料进行磁选，以便获得黑色金属和经过磁选的散料；(3)将所述经过磁选的散料进行破碎，以便获得经过破碎的散料；(4)将所述经过破碎的散料进行分选，以便获得无机垃圾和有机垃圾；(5)将所述有机垃圾进行烘干，以便获得经过烘干的有机垃圾；(6)将所述经过烘干的有机垃圾与秸秆、煤、钙系添加物以及膨润土混合，并将所得到的混合物进行成型处理，以便获得垃圾衍生燃料棒；(7)将所述垃圾衍生燃料棒进行气化，以便获得可燃气和固体残渣。利用本发明的方法，能够有效地对生活垃圾进行无害化、资源化利用。
中国专利5，名称：一种垃圾处理方法；申请号：201110188246.2；申请日：2011-07-06；
申请人：加拿大国原企业有限公司；地址：加拿大安大略省多伦多市诺夫达尔路68号；摘要：本发明公开了一种垃圾处理方法，包括下列步骤：1）将垃圾分别装入蒸汽反应釜组中的蒸汽反应釜；2）水源将水输送入水质处理装置，经净化处理后的水输送入供水箱，再输送入蒸汽锅炉，产生蒸汽；3）蒸汽进入蒸汽蓄热器，蒸汽蓄热器再将蒸汽送入蒸汽反应釜；4）蒸汽对垃圾进行充分的处理；5）处理后的垃圾送入筛选装置进行筛选。本发明的系统利用高压高温蒸汽处理垃圾，并对产生的垃圾进行筛选分离，可将废物转化成有机燃料、建筑材料、隔热材料、堆肥等，增加循环再用物料，减轻对已超饱和堆填区的压力，整个装置在处理垃圾的过程中没有燃烧，实现了零排放、零污染。
中国专利6，名称：生活垃圾处理方法；申请号：201310434971.2；申请日：2013-09-23；申请人：黎家良；地址：655799 云南省曲靖市师宗县丹凤镇淑足村委会大龙切村106号；摘要：本发明涉及废物回收利用领域，特别涉及一种生活垃圾处理方法，包括以下步骤：将生活垃圾分类，得到有机物料和废弃土渣；将有机物料干馏，得到固体残渣和混合气体；将固体残渣冷却后研磨，得到颗粒状的碳燃料；将混合气体冷却后得到混合原油；将混合原油进行精馏，得到从精馏塔顶部输出的油气和从精馏塔底部输出的油液；将油气冷却后得到第一类柴油；将废弃土渣灭菌后加入肥料，并混合搅拌，得到改性土壤。本发明提供的这种生活垃圾的处理方法实现了将废弃的生活垃圾再利用的目的。
现有公开文件记载了多种处理生活垃圾的方法，这些方法通过蒸馏、风选和磁选等多种分选方式处理生活垃圾后，再经过热加工、添加碳燃料或降解发酵的方式将生活垃圾制成可燃物，这些方式能有效地解决当前直接焚烧生活垃圾导致产生大量有毒有害气体和废水废物的问题，但是多道分选工序所需要的步骤多且复杂，对人工和设备的要求较高，成本随之高居不下，导致实现极为困难，无法真正解决我国大量城市生活垃圾处理困难的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用城市垃圾处理方法及设备，解决目前传统方法制造的垃圾可燃物热值低污染大、效率低产量低和成本高的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种城市垃圾处理方法，包括以下步骤：
（1）压榨除水：利用垃圾除水辊压机对城市垃圾进行压榨粉碎，除去城市垃圾中大部分的水分，使垃圾含水重量低于30%；污水通过排水系统排出，通到污水厂或进行厌氧发酵处理；
（2）磁选分拣：在压榨除水步骤之后，利用磁选装置除去城市垃圾中金属类不可破碎的垃圾；
（3）一级粉碎：将磁选后的城市垃圾送入垃圾破碎机进行初步粉碎；
（4）鼓风分离：将一级粉碎后的垃圾通过鼓风机，分离出轻质垃圾所述的轻质垃圾包括塑料、纸片和碎布；
（5）二级粉碎：将鼓风分离后的垃圾碎料再次送入垃圾破碎机深度粉碎,直至颗粒细度5mm以下；
（6）添加生物质燃料：将深度粉碎后的城市垃圾粉末送入混合搅拌机中，添加生物质燃料，得到混合粉料，所述的生物质燃料包括：农作物秸秆、木皮、木糠、干草和树叶，颗粒细度5mm以下；生物质燃料与垃圾粉的重量比为0.5-1：1的比例混合；
（7）垃圾制粒：将混合好的混合粉料送入生物质颗粒机中，通过模具挤压的方式充分干燥和硬化城市垃圾粉末，制成具有较高热值的可燃颗粒成品，含水重量低于15%，颗粒自然破碎率为20%以下；
（8）颗粒成品焚烧：将制备好的可燃颗粒送入无烟焚烧装置进行焚烧，生产蒸汽或发电。
本发明提供的一种城市垃圾处理设备，依其工艺流程布设有：进料装置、除水辊压机、磁选机、破碎机、混合搅拌装置、生物质颗粒机和无烟焚烧炉；各个装置连接方式为：进料装置先与除水辊压机连接，经输送带连接磁选机，然后连到破碎机，再连接风选机和混合搅拌机，混合搅拌机连接立模颗粒机，最后经传送带送到无烟焚烧炉的入料口。
所述的除水辊压机包括机架、辊轮、电机、液压阀和排水孔，该除水辊压机采用对辊的方式，增加辊压压力，除水破碎效果更好，辊轮为空心结构，辊筒两侧及下方均设有排水孔和排水通道。
所述的生物质颗粒机采用立模颗粒机、圆盘颗粒机或者挤压颗粒机，所述的立模颗粒机采用压辊固定，两个立模相向旋转的设计；所述的立模颗粒剂包括电机、模具、辊轮、入料斗和出料口，采用压辊固定，两个立模相向旋转的设计，增强辊压压力，在不添加任何粘合助剂的情况下，使制备得的颗粒表面光滑，结构紧凑，制粒过程通过辊压挤压，产生热量，加速颗粒的干燥，干燥程度高。
所述的破碎机的刀具呈螺旋形，增大粉碎有效范围，破碎仓底部设有筛选盘，筛选盘上有多个筛选孔，有效隔离未完全破碎的垃圾，直至破碎完全才能通过筛选盘进入下一个步骤。
所述的无烟焚烧装置的排烟管设有水箱和喷雾除尘装置，利用水箱的水蒸气与尾气混合，可以低粉尘污染；通过喷雾除尘装置对排出的尾气喷淋活性炭和水，吸附产生的二噁英，降低尾气温度，抑制二噁英的形成。
本发明的优势在于：
（1）本发明将垃圾首先进行除水处理，利用垃圾除水辊压机对城市垃圾进行压榨粉碎，除去城市垃圾中大部分的水分，使垃圾含水重量低于30%，然后进行磁选除铁、粉碎、制粒等过程，合理第利用了垃圾可燃物的有效成分，并与废弃的农作物秸秆、野草、树叶等生物质连用起来，工艺简单合理，成本低；而传统焚烧垃圾处理的方法是直接将含水量的垃圾直接入炉，耗能特别高，燃烧过程还需要添加煤或其它碳燃料；混合填埋垃圾不仅占用土地资源，还使得填埋处的地下水受到污染；破坏环境。
（2）分选工序简单，仅采用两个自动分选工序，不需要投入大量人力和设备对城市垃圾进行分类，降低垃圾处理成本。
（3）所述垃圾除水辊压机采用对辊设计，除水破碎效果比传统辊压效果更好，能耗比传统辊压机降低30%-40%；垃圾含水重量由原来的50%以上降低至30%，甚至20%以下。
（4）所述生物质颗粒机采用双立模相向旋转的设计，利用双模具同时制粒，有效利用摩擦力做功，能耗比传统制粒机降低40%-50%,制粒过程不需要添加粘合助剂，制得的颗粒结构紧实干燥，表层光滑，能够进一步降低垃圾颗粒的含水量，由制粒前的含水重量20%左右降低至15%以下，大大提高了锅炉的燃烧效率。（目前还没有人意识到将垃圾经压榨、风选、粉碎和制粒结合起来能够将垃圾的含水重量在50%以上降低到15%或者10%左右，使得垃圾颗粒焚烧成为可能，整个工艺结合优于目前的焚烧方法）。
（5）焚烧过程无烟尘，本发明制备的城市垃圾可燃颗粒含水量仅在10%-15%，干燥程度高，焚烧时不会产生烟尘等污染物，且利用水箱及喷雾设备降低和抑制二噁英的生产，焚烧废渣可做有机复合肥，实现无污染排放。
（6）本发明采用添加生物质燃料的方式提高城市垃圾制备的可燃颗粒热值，不需要添加碳燃料，解决了我国秋收后大量秸秆处理困难的同时，降低了焚烧尾气含碳量，且降低可燃颗粒成本，野草和树叶（包括城市绿化每天落下的树叶）也是用之不竭的原料，将其充分利用大有可为。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为这种城市垃圾处理设备的结构示意图，图中各标识含义如下：1-除水辊压机；2-出料板；3-集料斗；4-传送装置；5-磁选机；；7-风选机；8-破碎机；9-混合搅拌机；10-立模颗粒机；11-无烟焚烧炉；12-进料装置。
图2为除水辊压机结构示意图，图中各标识含义如下：201-机架；202-电机；203-辊轮；204-排水孔；205-液压阀。
图3为粉碎机结构示意图，图中各标识含义如下：301-入料口；302-电机；303-刀具；304-筛选盘；305-筛选孔；306-出料口；307-粉碎仓。
图4为生物质颗粒机及模具结构示意图，图5为图4的俯视图；图中各标识含义如下：401-电机；402-入料斗；403-模具；404-辊轮；405-主轴；406-出料口。
图6为无烟焚烧炉结构示意图，图中各标识含义如下：601-水箱；602-喷雾除尘装置；603-入料口。
具体实施例
所述的城市垃圾处理设备，依其工艺流程布设有：进料装置12、除水辊压机1、磁选机5、破碎机8、混合搅拌装置9、立模颗粒机10和无烟焚烧炉11；各个装置连接方式为：进料装置先与除水辊压机1连接，经输送带连接磁选机5，然后连到破碎机8，再连接风选机7和混合搅拌机9，混合搅拌机9连接生物质颗粒机10，最后经传送带送到无烟焚烧炉11入料口。
所述的这种城市垃圾处理方法步骤如下：
（1）压榨除水：利用垃圾除水辊压机对城市垃圾进行压榨粉碎，除去城市垃圾中大部分的水分，污水通过排水系统排出；使垃圾含水重量低于30%；
（2）磁选分拣：在压榨除水步骤之后，利用磁选装置除去城市垃圾中金属类不可破碎的垃圾；
（3）一级粉碎：将磁选后的城市垃圾送入垃圾破碎机进行初步粉碎；
（4）鼓风分离：将一级粉碎后的垃圾通过鼓风机，分离出轻质垃圾所述的轻质垃圾包括塑料、纸片和碎布；
（5）二级粉碎：将鼓风分离后的垃圾碎料再次送入垃圾破碎机深度粉碎,直至颗粒细度5mm以下；
（6）添加生物质燃料：将深度粉碎后的城市垃圾粉末送入混合搅拌机中，添加生物质燃料，得到混合粉料，所述的生物质燃料包括：农作物秸秆、木皮、木糠、干草和树叶，颗粒细度5mm以下；生物质燃料与垃圾粉的重量比为0.5-1：1的比例混合；
（7）垃圾制粒：将混合好的混合粉料送入生物质颗粒机中，通过模具挤压的方式充分干燥和硬化城市垃圾粉末，制成具有较高热值的可燃颗粒成品，进一步将垃圾颗粒的含水重量低于15%，颗粒自然破碎率为20%以下；
（8）颗粒成品焚烧：将制备好的可燃颗粒送入无烟焚烧装置进行焚烧，生产蒸汽或发电。
城市垃圾由进料装置12输送至除水辊压机1进行破碎除水处理，压榨破碎之后的垃圾从除水辊压机1的出料板2出料，经过集料斗3后进入传送装置4，垃圾由传送装置4送至磁选机5进行分选，把垃圾中难以破碎的金属杂质分离，一次分选后的垃圾由传送装置输送至破碎机8进行一次破碎，经过锤打破碎的垃圾经过破碎机8出料口处的风选机7，二次分选出轻质垃圾，包括碎布、纸屑、塑料，二次分选后的垃圾重新回到破碎机8二次破碎，二次破碎后的垃圾粉末由传送装置输送至混合搅拌机9，按照重量比0.5-1：1，加入秸秆与垃圾粉末混合搅拌，混合搅拌好的垃圾粉末通过混合搅拌机9出料口进入生物质颗粒机10，垃圾粉末在生物质颗粒机10中被挤压成形，制成光滑紧实的可燃颗粒，可燃颗粒由传送装置送入无烟焚烧装置11进行焚烧。
所述的除水辊压机包括机架201、辊轮203、电机202、液压阀205和排水孔204，该除水辊压机采用对辊的方式，增加辊压压力，除水破碎效果更好，辊轮为空心结构，辊筒两侧及下方均设有排水孔和排水通道。
所述的立模颗粒机包括电机401、模具403、辊轮404、入料斗402和出料口406，采用压辊固定，两个立模相向旋转的设计，增强辊压压力，在不添加任何粘合助剂的情况下，使制备得的颗粒表面光滑，结构紧凑，干燥程度高。与传统的圆盘制粒机相比，节能30%以上。
所述的破碎机：301-入料口；302-电机；303-刀具；304-筛选盘；305-筛选孔；306-出料口；307-粉碎仓的刀具呈螺旋形，增大粉碎有效范围，破碎仓307底部设有筛选盘304，筛选盘304上有多个5mm筛选孔305，有效隔离未完全破碎的垃圾，直至破碎完全才能通过筛选盘进入下一个步骤。
所述的无烟焚烧装置的排烟管设有水箱和喷雾除尘装置，利用水箱的水蒸气与尾气混合降低粉尘污染；通过喷雾除尘装置对排出的尾气喷淋活性炭和水，吸附产生的二噁英，降低尾气温度，抑制二噁英的形成，图中，601-水箱；602-喷雾除尘装置；603-入料口。
与传统城市垃圾处理方法比较：
| 传统垃圾焚烧处理方法 | 本发明处理方法 | |
| 系统能耗 | 步骤复杂、繁琐，能耗较大。 | 简易分选，辊压机、颗粒机采用特殊设计，节约能耗约40%以上。 |
| 颗粒添加助燃剂 | 添加煤或其它碳燃料混合，颗粒成形需添加粘合剂。 | 添加生物质燃料，可以是秸秆、木皮、木糠，颗粒成形不需要添加粘合剂。 |
| 可燃颗粒性能 | 湿度较高、热值偏低 | 干燥程度高、热值较高 |
| 排放情况 | 因燃烧不完全，尾气含有大量有毒有害物质，污染较大。 | 因燃烧完全和焚烧装置特殊设计，排出尾气无烟尘，二噁英等有害气体较少。 |
Claims (1)
1.一种城市垃圾处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）压榨除水：利用垃圾除水辊压机对城市垃圾进行压榨破碎，除去城市垃圾中大部分的水分，污水通过排水系统排出；使垃圾含水重量低于30%；
（2）磁选分拣：在压榨除水步骤之后，利用磁选机除去城市垃圾中金属类不可破碎的垃圾；垃圾水通到污水厂或进行厌氧发酵处理；
（3）一级粉碎：将磁选后的城市垃圾送入垃圾破碎机进行一级粉碎；
（4）鼓风分离：将一级粉碎后的垃圾通过鼓风机，分离出轻质垃圾，所述的轻质垃圾，包括塑料、纸片和碎布；
（5）二级粉碎：将鼓风分离后的垃圾碎料再次送入垃圾破碎机二级粉碎,直至颗粒细度为5mm以下；
（6）添加生物质燃料：将二级粉碎后的城市垃圾送入混合搅拌机中，添加生物质燃料，得到混合粉料，所述的生物质燃料包括：农作物秸秆、木皮、木糠、干草和树叶，颗粒细度5mm以下；生物质燃料与垃圾粉的重量比为0.5-1：1的比例混合；
（7）垃圾制粒：将混合好的混合粉料送入生物质颗粒机中，通过模具挤压的方式充分干燥和硬化城市垃圾粉末，制成具有较高热值的可燃颗粒成品，含水重量低于15%，颗粒自然破碎率为20%以下；
（8）颗粒成品焚烧：将制备好的可燃颗粒送入无烟焚烧炉进行焚烧加热、生产蒸汽或发电；
工艺流程布设有：进料装置（12）、除水辊压机（1）、磁选机（5）、破碎机（8）、混合搅拌机（9）、生物质颗粒机（10）和无烟焚烧炉（11）；各个装置连接方式为：进料装置先与除水辊压机（1）连接，经输送带连接磁选机（5），然后连到破碎机（8），再连接鼓风机（7）和混合搅拌机（9），混合搅拌机（9）连接生物质颗粒机（10），最后经传送带送到无烟焚烧炉（11）入料口；
所述的除水辊压机（1）采用对辊的方式，辊轮为空心结构，进料装置与辊轮之间有2-5cm间隙，辊轮两侧及下方均设有排水装置；
所述的生物质颗粒机（10）采用立模颗粒机、圆盘颗粒机或者挤压颗粒机，所述的立模颗粒机采用压辊固定，两个立模相向旋转的设计；
所述的破碎机（8）的刀具呈螺旋形，破碎机（8）的粉碎仓底端设有筛选盘，筛选盘上设有多个2-5mm的筛选孔；
所述的无烟焚烧炉（11）的排烟管设有水箱和喷雾除尘装置。
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