CN105674281B - 一种燃料自供应型垃圾处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料自供应型垃圾处理方法，垃圾处理炉可自底部对垃圾进行燃烧，通过控制供氧气体导入和尾气导出的流速使垃圾处理炉内形成负压状态，可避免垃圾处理炉内的有害气体受热膨胀溢出，并可避免高温气体散失，从而提高高温利用率。垃圾处理炉内通过对温度和含氧量的控制，将炉内垃圾分为燃烧位置、还原层、干馏层和干燥层，燃烧位置垃圾被高温燃烧，还原层垃圾中可分解物质被高温分解并产生可燃气体，干馏层和干燥层对垃圾进行脱水、干燥。本发明中，通过将含有可燃气体和水蒸气的混合气体干燥后导入燃烧位置底部进行助燃，既可以利用可燃气体对垃圾进行充分燃烧，又可以对混合气体中成分进行氧化或者分解，避免混合气体中的有害成分造成大气污染。

Description

一种燃料自供应型垃圾处理方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种燃料自供应型垃圾处理方法。

背景技术

垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性、资源性和社会性。2013年，我国城市生活垃圾产生量近4.5亿吨，且每年以8-10％的速度增长，历年垃圾堆积存量超过60多亿吨，垃圾侵蚀土地面积已超过5亿平方米。如不能妥善处理，就会污染环境，影响环境卫生，浪费资源，破坏生产生活安全，破坏社会和谐。

目前已有的垃圾处理方式主要有：卫生填埋、有机堆肥、直接焚烧和水泥窑共处置等，但是都很难在投资和回报上达到理想的状态。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种燃料自供应型垃圾处理方法。

本发明提出的一种燃料自供应型垃圾处理方法，包括以下步骤：

S1、设置垃圾处理炉，在垃圾处理炉底部铺设一层炉灰，在炉灰上铺设燃料并点火；

S2、将垃圾导入垃圾处理炉进行燃烧，垃圾处理炉内根据温度由下至上依次分为燃烧位置、还原层、干馏层和干燥层；

S3、从干燥层上方收集垃圾处理炉内的混合气体，将混合气体在垃圾处理炉外进行干燥后导入燃烧位置底部进行高温分解或燃烧产生尾气；

S4、向燃烧位置导入供氧气体，并从燃烧位置将尾气导出；

S5、对垃圾处理炉内的气压进行监测，并根据监测结果调节供氧气体导入和尾气导出的流速，使垃圾处理炉内部维持在负压状态；

S6、对导出的尾气进行除尘并净化后排放；

S7、实时检测垃圾处理炉底部的温度，并根据检测结果控制安装在垃圾处理炉底部的排放阀工作对炉渣进行排放；

S8、将炉渣中包含的粉尘进行分离后，对炉渣进行回收。

优选地，步骤S5具体为：检测工作环境气压，并将垃圾处理炉内的气压与工作环境气压比较，根据比较结果调节供氧气体导入和尾气导出的流速。

优选地，步骤S5具体包括以下步骤：

S51、将工作环境气压减去预设值获得炉内气压阈值，并根据工作环境气压对炉内气压阈值进行更新；

S52、将垃圾处理炉内的气压与炉内气压阈值比较，当处理炉内的气压大于或等于炉内气压阈值，加快尾气导出流速或者减慢供氧气体导入流速。

优选地，还包括步骤SA1、预设炉压下限值和多个流速集合，每一个流速集合中均包括一个尾气导出流速和一个对应的供氧气体导入流速，任意两个流速集合中，尾气导出流速和供氧气体导入流速的差值相异；

步骤S4中，调取一个流速集合对供氧气体导入流速和尾气导出流速进行设置；步骤S51中通过调用流速结合对供氧气体导入流速和尾气导出流速进行设置，步骤S52具体为：将垃圾处理炉内的气压分别与炉内气压阈值和炉压下限值比较，并根据比较结果，调取差值与当前采用的流速集合相邻的流速集合对供氧气体导入流速和尾气导出流速进行设置。

优选地，步骤S7中，预设有温度阈值和时间阈值，当垃圾处理炉底部的温度低于温度阈值，控制排放阀开启并持续时间阈值后关闭。

本发明中，垃圾处理炉可自底部对垃圾进行燃烧，通过控制供氧气体导入和尾气导出的流速使垃圾处理炉内形成负压状态，可避免垃圾处理炉内的有害气体受热膨胀溢出，并可避免高温气体散失，从而提高高温利用率。垃圾处理炉内根据温度变化从下至上分为燃烧位置、还原层、干馏层和干燥层，燃烧位置垃圾被高温燃烧，还原层垃圾中可分解物质被高温分解并产生可燃气体，干馏层和干燥层对垃圾进行蒸干。本发明中，通过将含有可燃气体和水蒸气的混合气体干燥后导入燃烧位置底部进行助燃，既可以利用可燃气体对垃圾进行充分燃烧，又可以对混合气体中成分进行氧化或者分解，避免混合气体中的有害成分造成大气污染。

本发明中，通过监控垃圾处理炉炉底的温度可对燃烧位置与炉底之间的距离进行监控，从而对燃烧位置的位置进行控制，保证燃气进口、尾气出口与燃烧位置的相对位置的稳定，从而，保证混合气体可在燃烧位置充分分解，保证尾气出口输出的尾气均是通过燃烧位置高温燃烧分解后的无害气体。

本发明中，通过自动测量垃圾处理炉内的气压以维持负压状态，并通过检测炉底温度自动调节燃烧位置与燃气进口和尾气出口的相对位置，自动化程度高，有利于降低人工成本。

附图说明

图1为本发明提出的一种燃料自供应型垃圾处理方法流程图；

图2本发明提出的一种自动化垃圾处理系统结构示意图；

图3为本发明提出的一种自动化垃圾处理系统控制结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明提出的一种燃料自供应型垃圾处理方法，包括以下步骤：

S1、设置垃圾处理炉，在垃圾处理炉底部铺设一层炉灰，在炉灰上铺设燃料并点火。

S2、将垃圾导入垃圾处理炉进行燃烧，垃圾处理炉内根据温度由下至上依次分为燃烧位置、还原层、干馏层和干燥层。

燃烧位置垃圾被燃烧产生高温，还原层垃圾中可分解物质被高温分解并产生可燃气体，干馏层和干燥层对垃圾进行蒸干，垃圾中的水分被气化成水蒸气。

S3、从干燥层上方收集垃圾处理炉内的混合气体，将混合气体在垃圾处理炉外进行干燥后导入燃烧位置底部进行高温分解或燃烧产生尾气。

混合气体包括还原层产生的可燃气体以及分解气体，还包括水蒸气。

混合气体被导入燃烧位置后，其中的可燃气体对燃烧位置进行助燃，保证燃烧位置垃圾的充分燃烧，混合气体中的有害气体被高温分解或者氧化，从而经过燃烧位置后，混合气体中的有害成分可完全去除。

混合气体在容器外进行干燥后，可避免混合气体中的水蒸气对燃烧位置的垃圾造成潮湿，避免对燃烧位置垃圾的燃烧造成不利影响。混合气体在容器外进行干燥处理的方式可具体为：将混合气体通过安装在低温环境中的管道，对水蒸气进行冷凝。

S4、向燃烧位置导入供氧气体，并从燃烧位置将尾气导出。

S51、将工作环境气压减去预设值获得炉内气压阈值，并根据工作环境气压对炉内气压阈值进行更新。

S52、将垃圾处理炉内的气压与炉内气压阈值比较，当处理炉内的气压大于或等于炉内气压阈值，加快尾气导出流速或者减慢供氧气体导入流速。

步骤S51、S52中，对垃圾处理炉内的气压进行监测，并根据监测结果调节供氧气体导入和尾气导出的流速，使垃圾处理炉内部维持在负压状态，以避免垃圾处理炉内的有害气体高温膨胀后溢出。

本实施方式中，还包括步骤：

SA1、预设炉压下限值和多个流速集合，每一个流速集合中均包括一个尾气导出流速和一个对应的供氧气体导入流速，任意两个流速集合中，尾气导出流速和供氧气体导入流速的差值相异。

步骤S4中，调取一个流速集合对供氧气体导入流速和尾气导出流速进行设置。步骤S51中通过调用流速结合对供氧气体导入流速和尾气导出流速进行设置，步骤S52具体为：将垃圾处理炉内的气压分别与炉内气压阈值和炉压下限值比较，并根据比较结果，调取差值与当前采用的流速集合相邻的流速集合对供氧气体导入流速和尾气导出流速进行设置。

S6、对导出的尾气进行除尘并净化后排放。燃烧位置中，有害气体被高温分解或者氧化，从而可保证排出的尾气中没有有害物质。尾气除尘，可将气体从炉渣中携带的粉尘滤除，避免粉尘污染。

S7、实时检测垃圾处理炉底部的温度，并根据检测结果控制安装在垃圾处理炉底部的排放阀工作对炉渣进行排放。具体地，预设有温度阈值和时间阈值，当垃圾处理炉底部的温度低于温度阈值，控制排放阀开启并持续时间阈值后关闭。

以下结合一种具体的自动化垃圾处理系统，对以上方法做进一步说明。

参照图2、图3，本发明提出的一种自动化垃圾处理系统，包括：垃圾处理炉1、鼓风机3、滤水装置2、尾气净化子系统、炉渣处理子系统和控制模块组成。

垃圾处理炉底部点燃火焰后，将垃圾导入垃圾处理炉中，火焰杯垃圾覆盖后，对垃圾进行灼烧，垃圾处理炉1内根据温度变化从下至上分为燃烧位置、还原层、干馏层和干燥层，燃烧位置垃圾被高温燃烧，还原层垃圾中可分解物质被高温分解并产生可燃气体，干馏层和干燥层对垃圾进行蒸干并产生大量水蒸气。

滤水装置其输入端通过预设的第一引风机4与预设在垃圾处理炉1顶部的燃气出口连通，其输出端与预设在垃圾处理炉1上并与垃圾处理炉1底部有预定距离的燃气进口连通。本实施方式中，燃气出口位于干燥层以上，燃气进口位于燃烧位置底部。垃圾处理炉1内还原层产生的可燃气体和干馏层干燥层产生的水蒸气等混合气体在第一引风机作用下被吸入滤水装置2，混合气体中的水蒸气被过滤，干燥的混合气体从燃气进口进入燃烧位置后可燃气体燃烧并促进垃圾充分燃烧，混合气体中的有害物质被高温分解。

本实施方式中，滤水装置2包括箱体8、填充在箱体内的冷却剂和浸没在冷却剂中的导气管9，导气管9的第一端作为滤水装置的输入端，导气管9第二端作为滤水装置的输出端。燃气出口输出的混合气体进入导气管9后，混合气体中的水蒸气遇冷凝结附着在导气管9内壁上。本实施方式中，导气管9为螺旋形管道，以便延长混合气体在低温环境中的运行路程，增强除水效果。

鼓风机3的出风口与预设在垃圾处理炉1底部的进气口连通，鼓风机3用于向燃烧位置输送供氧气体如空气或者氧气保证燃烧的持续进行。本实施方式中，鼓风机3出风口连接有送氧管6，送氧管6另一端插入垃圾处理炉炉1内并位于尾气出口下方，鼓风机3工作状态下，通过送氧管6向垃圾处理炉1内的燃烧位置送入空气或氧气。

尾气净化子系统的输入端通过预设的第二引风机5与预设在垃圾处理炉1上的尾气出口连通，尾气出口与垃圾处理炉1底部有预定距离并位于燃气进口上方，具体的，尾气出口与预设的燃烧位置对应，具体对应燃烧位置温度最高处。燃烧位置高温氧化后的尾气经尾气出口被第二引风机5导入尾气净化子系统进行净化。

尾气净化子系统包括干燥装置10、吸附有害物质的吸附装置11和中和酸性气体的中和装置12；尾气出口排出的气体依次经过干燥装置10、吸附装置11和中和装置12后排出。

干燥装置10由壳体和设置在壳体内的水气吸附层组成，尾气进入壳体并经过吸附层后进入吸附装置，尾气中的粉尘或水气等可被吸附层截留；吸附装置11内填充有活性炭可对尾气中的水分和残留的有害物质进行吸附，中和装置12内填充有碱性物质以便对尾气中的酸性气体进行中和，碱性物质可采用石灰。

本实施方式中，尾气净化子系统还包括高效过滤器，其与中和装置连接，中和装置12排出的气体通过高效过滤器过滤后排出，以实现尾气的无害排放。

垃圾处理炉1的底部设有炉渣排出口，炉渣处理子系统与炉渣排出口连通用于对垃圾处理炉1底部排出的炉渣进行回收；炉渣排出口处设有排放阀7。

炉渣处理子系统包括炉渣收集箱13，炉渣收集箱13的进口与设置在垃圾处理炉底部的炉渣排放口连通，炉渣排放口处设置有排放阀7，打开排放阀7，垃圾处理炉1底部的炉渣可排入炉渣收集箱13中。具体的，排放阀7具有两种工作状态，第一工作状态，排放阀7关闭，第二工作状态下，排放阀7开启并维持排放时间值后自动切换到第一工作状态。

炉渣处理子系统还包括炉渣传送带14、送粉管15和粉尘溶解池16。炉渣收集箱13内倾斜设有滚板17，炉渣收集箱13上设有多个与送粉管15第一端连通的粉尘出口，送粉管15第二端插入粉尘溶解池16并浸没于粉尘溶解池16内的溶液中。排放阀7开启后，垃圾处理炉1底部的炉渣通过炉渣排出口进入炉渣收集箱13内的滚板17上，下落过程中，炉渣中的粉尘扬起通过送粉管15进入粉尘溶解池16溶解于水中避免对大气造成粉尘污染。具体实施时，为了保证对炉渣中粉尘的充分分离，还可在送粉管15上设置第三引风机。此外，为了对炉渣进行大小直径的充分分离，还可在滚板17上由上至下设置直径由小到大的筛孔，利用筛孔对炉渣进行进一步筛选。

垃圾处理炉1底部设置有温度传感器A1用于检测垃圾处理炉1炉底的温度；垃圾处理炉1内部设置有第一压强传感器B1用于检测其安装位置的压强。控制模块分别与温度传感器A1、第一压强传感器B1、排放阀7、鼓风机3和第二引风机5连接，其根据温度传感器A1检测值控制排放阀7工作，并根据第一压强传感器B1检测值控制鼓风机3和第二引风机5工作。

控制模块中预设有温度阈值和排放时间值。控制模块将温度传感器A1检测值与温度阈值比较，并根据比较结果控制排放阀7从第一工作状态到第二工作状态的切换。随着垃圾燃烧，垃圾处理炉1底部的炉渣逐渐堆积，导致燃烧位置的位置不断上移，从而，导致燃气进口、尾气出口与燃烧位置的相对位置发生变化，从而导致，混合气体和尾气的燃烧分解可能不够充分。本实施方式中，通过监控垃圾处理炉1炉底的温度可对燃烧位置与炉底之间的距离进行监控，从而对燃烧位置的位置进行控制，保证燃气进口、尾气出口与燃烧位置的相对位置的稳定，从而，保证混合气体可在燃烧位置充分分解，保证尾气出口输出的尾气均是通过燃烧位置高温燃烧分解后的无害气体。

本实施方式中，温度传感器A1设置在垃圾处理炉内部，以保证根据温度监控燃烧位置位置的精确程度。

控制模块中预设有多个流速集合，每一个流速集合中均包括一个尾气导出流速和一个对应的供氧气体导入流速，任意两个流速集合中，尾气导出流速和供氧气体导入流速的差值相异。每一个流速集合中，尾气导出速度均大于供氧气体导入流速，如此，可在垃圾处理炉内形成负压状态，以避免垃圾处理炉内的高温气体外溢，既提高了高温利用率，又避免了有害气体的溢出。尾气导出流速和供氧气体导入流速分别通过控制第二引风机5和鼓风机3进行调整。即，控制模块分别连接鼓风机3和第二引风机5，其通过调用流速集合对鼓风机3和第二引风机5的工作状态进行设置。

具体地，控制模块根据设置在垃圾处理炉1外的第二压强传感器B2实时获取垃圾处理炉1的工作环境气压，控制模块将当前工作环境气压减去预设值获得炉内气压阈值，并根据工作环境气压对炉内气压阈值进行更新。控制模块内还预设有炉压下限值，控制模块将垃圾处理炉内的气压分别与炉内气压阈值和炉压下限值比较，当垃圾处理炉内的气压大于炉内气压阈值，控制模块调取与当前执行的流速集合相邻，且尾气导出流速和供氧气体导入流速差值较大的流速集合对鼓风机和第二引风机进行调整；当垃圾处理炉内的气压小于炉压下限值，控制模块调取与当前执行的流速集合相邻，且尾气导出流速和供氧气体导入流速差值较小的流速集合对鼓风机和第二引风机进行调整。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种燃料自供应型垃圾处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设置垃圾处理炉，在垃圾处理炉底部铺设一层炉灰，在炉灰上铺设燃料并点火；

S2、将垃圾倒入垃圾处理炉进行燃烧；

S3、收集垃圾处理炉内的混合气体，将混合气体在垃圾处理炉外进行除水后导入燃烧位置底部进行高温分解或燃烧产生尾气；

S4、向燃烧位置导入供氧气体，并从燃烧位置将尾气导出；

S5、对垃圾处理炉内的气压进行监测，并根据监测结果对垃圾处理炉内的气压进行调节，使垃圾处理炉内部维持在负压状态；

S6、对导出的尾气进行除尘并净化后排放；

S7、实时检测垃圾处理炉底部的温度，并根据检测结果控制安装在垃圾处理炉底部的排放阀工作对炉渣进行排放；

S8、将炉渣中包含的粉尘进行分离后，对炉渣进行回收；

步骤S5具体为：检测工作环境气压，并将垃圾处理炉内的气压与工作环境气压比较，根据比较结果调节供氧气体导入和尾气导出的流速；

步骤S5具体包括以下步骤：

S51、将工作环境气压减去预设值获得炉内气压阈值，并根据工作环境气压对炉内气压阈值进行更新；

S52、将垃圾处理炉内的气压与炉内气压阈值比较，当处理炉内的气压大于或等于炉内气压阈值，加快尾气导出流速或者减慢供氧气体导入流速；

还包括步骤SA1、预设炉压下限值和多个流速集合，每一个流速集合中均包括一个尾气导出流速和一个对应的供氧气体导入流速，任意两个流速集合中，尾气导出流速和供氧气体导入流速的差值相异；

步骤S4中，调取一个流速集合对供氧气体导入流速和尾气导出流速进行设置；步骤S51中通过调用流速结合对供氧气体导入流速和尾气导出流速进行设置，步骤S52具体为：将垃圾处理炉内的气压分别与炉内气压阈值和炉压下限值比较，并根据比较结果，调取差值与当前采用的流速集合相邻的流速集合对供氧气体导入流速和尾气导出流速进行设置。

2.如权利要求1所述的燃料自供应型垃圾处理方法，其特征在于，步骤S7中，预设有温度阈值和时间阈值，当垃圾处理炉底部的温度低于温度阈值，控制排放阀开启并持续时间阈值后关闭。