CN106734080A - 处理固废物的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理固废物的系统和方法,该系统包括:生活垃圾预处理单元,其包括生活垃圾入口、无机垃圾出口、堆滤液出口和有机垃圾颗粒出口;生物质预处理单元,其包括生物质入口和生物质块出口;橡胶预处理单元,其包括橡胶入口和橡胶颗粒出口;旋转床热解炉,其包括橡胶颗粒入口、生物质块入口、有机垃圾颗粒入口、橡胶热解炭出口、生物质热解炭出口、有机垃圾热解炭出口和高温油气出口;直燃发电装置,其具有高温油气入口;气化装置,其具有热解炭入口、煤粉入口和气化煤气出口。该系统运行成本较低,中间过程不产生二噁英,同时可实现对高温油气和热解炭的高效利用,产生经济效益。

Description

处理固废物的系统和方法
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化处理领域,具体而言,本发明涉及处理固废物的系统和方法。
背景技术
随着经济的迅速发展、人口的不断增长以及人民生活水平的日益提高,我国城市有机固体废弃物急剧增加,特别是城市生活垃圾、农村的生物质和工业园区的废旧轮胎橡胶等。目前中国城市生活垃圾年产生量约2亿吨,且每年还在以10%左右的速度增长,给环境造成了很大的负担。全国大城市中有2/3面临“垃圾围城”的困境。农村生物质在许多地方已成为农业废弃物,对环境产生了巨大的压力。另外我国的废旧轮胎产生量多达2亿多条,因其废弃量巨大且难以处理受到越来越大的关注。
目前垃圾处理常用的填埋、堆肥方式已陷入占用大量用地、堆肥产品无销路的困境,而垃圾焚烧处理的方式始终无法摆脱二噁英污染的问题。垃圾热解法可使生活垃圾在无氧或者缺氧条件下发生分解,生成燃气、燃油、固体炭三种能源进行再利用。目前生活垃圾热解系统和工艺比较成熟,具有代表性的有垃圾热解直燃售蒸汽、垃圾热解售燃气和垃圾热解气化发电等。
我国是农林业大国,每年产生大量的生物质资源,但长期以来都被废弃或作为柴草就地焚烧,既浪费了资源,又严重污染环境。在此形势下,全国各地都在积极探索和研究生物质资源综合利用的新方法,例如:秸秆气化技术、就地还田技术、饲料综合利用技术、生物质热解技术等。其中生物质热解技术因其具备高效化转换、高值化应用而备受关注。
当今废旧轮胎资源化处理的发展方向为热解技术。废轮胎热解处理技术主要通过转换可以有效地回收炭黑、富含芳烃的油和高热值燃料气,实现能源的最大回收和废旧轮胎的充分再利用,具有较高的经济效益和环境效益。而且,又具有处理量大、效益高和环境污染小等特点。
低温热解是在无氧或缺氧的条件下,将有机固废经预处理加热到较高温度,使有机固废中的有机物发生热解以及热化学转化反应,生成氢气、一氧化碳、甲烷等可燃性气体、油水混合液及固体产物的过程。由于热解温度较高,大部分热解油会发生二次裂解生成小分子气体,生成的可燃气体可为热解装置加热使用,是一种污染小、投资低、回报好的有机固废处理技术。
专利号为200810122703.6的专利公布了一种城市垃圾热解处理方法。该方法首先将城市垃圾经过分选,去除了塑料类含氯成分高的物质,并制成衍生燃料。然后利用高温可燃气体对垃圾进行干燥、热解,其高温燃气来自农林废弃物热解气化产生的生物质燃气。装有城市垃圾的容器内的气体从出气口排出,并在气体燃烧炉内完全燃烧。气体燃烧炉尾气经过急冷,降温至200摄氏度以下排出。
该方法一方面为了减少生成二噁英的前驱物(如聚氯乙烯、聚氯树脂等),采用了分选工艺,虽然含氯物质减少,但同样降低了物料中氢的含量,获得的热解气中氢气较少,热解气热值较低,其资源化水平不高。由于热解本身属于无氧或缺氧的环境,还原条件下基本没有二噁英生成,因此分选工艺带来的效果并不明显。另一方面生活垃圾干燥、热解的热源来自另一个农林废弃物热解气化装置产生的可燃气,由于能量损失,其热解温度较低,因此会产生大量热解油,而热解油的利用及处理较难,会影响整个工艺的连续运行。再一方面此系统工艺采用热解技术同时处理了生活垃圾和生物质,并且采用两个热解装置,系统复杂,并且协作处理其经济效益较差,干燥带来的烟气量大,处理成本高。第四,该方法针对生活垃圾特别进行了干燥处理,造成单位能耗较高。且生物质热解气没有得到资源化利用。第五,此系统工艺仅针对生活垃圾和农林废弃物进行处理,且系统复杂,没有考虑城市工业废弃的轮胎、橡胶进行处理,整个系统工艺综合处理能力不强,难于工业化推广。综上所述,该发明由于存在以上问题,经济效益差、资源化水平不高,很难实现工业化应用。
专利号为201210282640.7的专利公布了一种垃圾热解煤气净化燃气发电工艺,其路线为生活垃圾经过破碎、干燥、挤压造粒制成垃圾颗粒;垃圾颗粒在热解炉内600摄氏度左右缺氧热分解产生粗煤气;高温粗煤气进换热器回收热能,粗煤气冷却至低温后进行烟气净化,然后除尘、脱出焦油;接着脱除酸性气体、二噁英等物质;最后洁净的煤气在引风机的推动下进行直燃发电。
该方法一方面预处理过程复杂,由于垃圾中含有许多金属、布袋,容易对破碎装置产生影响,因此装置连续运行效果不好,挤压造粒后的物料由于密度大、传热传质慢,热解过程中热解油的产率会提高、热解气产率会下降,不利于后续发电利用。再一方面此系统工艺仅针对城市生活垃圾进行了热解处理,未考虑生物质以及城市工业园区的工业废弃轮胎、橡胶等,系统装置利用率不足,经济效益不明显。
因此,现有处理有机固废物的技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种处理固废物的系统和方法,该系统运行成本较低,中间过程不产生二噁英,同时可实现对高温油气和热解炭的高效利用,产生较大的经济效益。
在本发明的一个方面,本发明提出了一种处理固废物的系统。根据本发明的实施例,所述系统包括:
生活垃圾预处理单元,所述生活垃圾预处理单元包括生活垃圾入口、无机垃圾出口、堆滤液出口和有机垃圾颗粒出口;
生物质预处理单元,所述生物质预处理单元包括生物质入口和生物质块出口;
橡胶预处理单元,所述橡胶预处理单元包括橡胶入口和橡胶颗粒出口;
旋转床热解炉,所述旋转床热解炉包括:
橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底,所述橡胶热解炉底、所述生物质热解炉底和所述生活垃圾热解炉底自上而下设置在所述旋转床热解炉内,并且所述橡胶热解炉底、所述生物质热解炉底和所述生活垃圾热解炉底依次将旋转床热解炉内间隔成第一空间至第四空间,沿着所述橡胶热解炉底的转动方向,所述第一空间内依次限定出橡胶进料区、橡胶干燥区、橡胶热解区和橡胶热解炭出料区,沿着所述生物质热解炉底的转动方向,所述第二空间内依次限定出生物质进料区、生物质干燥区、生物质热解区和生物质热解炭出料区,沿着所述生活垃圾热解炉底的转动方向,所述第三空间内依次限定出生活垃圾进料区、生活垃圾干燥区、生活垃圾热解区和生活垃圾热解炭出料区;
橡胶颗粒入口,所述橡胶颗粒入口布置在所述橡胶进料区,所述橡胶颗粒入口与所述橡胶颗粒出口相连;
生物质块入口,所述生物质块入口布置在所述生物质进料区,所述生物质块入口与所述生物质块出口相连;
有机垃圾颗粒入口,所述有机垃圾颗粒入口布置在所述生活垃圾进料区,所述有机垃圾颗粒入口与所述有机垃圾颗粒出口相连;
橡胶热解炭出口,所述橡胶热解炭出口布置在所述橡胶热解炭出料区;
生物质热解炭出口,所述生物质热解炭出口布置在所述生物质热解炭出料区;
有机垃圾热解炭出口,所述有机垃圾热解炭出口布置在所述生活垃圾热解炭出料区;
高温油气出口,所述高温油气出口布置在所述橡胶热解区;
蓄热式燃气辐射管,所述蓄热式燃气辐射管布置在所述第一空间、所述第二空间、所述第三空间和所述第四空间中的至少之一内;
直燃发电装置,所述直燃发电装置具有高温油气入口,所述高温油气入口与所述高温油气出口相连;
气化装置,所述气化装置具有热解炭入口、煤粉入口和气化煤气出口,所述热解炭入口与所述有机垃圾热解炭出口和所述橡胶热解炭出口相连,所述气化煤气与所述第一至第四空间中至少之一内的蓄热式燃气辐射管相连。
由此,根据本发明实施例的处理固废物的系统通过将生活垃圾、生物质和橡胶分别进行预处理,可根据固废物的类型决定具体的预处理方式,生活垃圾经预处理后变为有机垃圾颗粒,除去了生活垃圾中的堆滤液和无机垃圾,可减少旋转床热解炉的能耗,减少飞灰的产生,生物质经预处理后变为生物质块,橡胶经预处理后变为橡胶颗粒,可显著减少生物质和橡胶的体积,提高旋转床热解炉单位时间内处理生物质和橡胶的量,从而进一步减少旋转床热解炉的能耗。在旋转床热解炉内,根据固废物的含水率高低来设置炉底的相对位置,含水率越高的固废物所在的炉底越靠下,含水率越低的固废物所在的炉底越靠上,也即橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底自上而下设置在旋转床热解炉内,如此,有利于热解时固废物中的水汽从下至上与热解炭反应,达到充分利用水汽的目的,从而增加高温油气中一氧化碳和氢气的含量。整个热解过程在绝氧的条件下进行,可避免产生二噁英。产生的高温油气可直接用于发电,产生的生物质热解炭可用于制作活性炭出售,有很好的经济效益。产生的有机垃圾热解炭和橡胶热解炭可经气化生成气化煤气,该气化煤气可直接用于旋转床热解炉作为蓄热式燃气辐射管的燃料使用,如此可显著减少旋转床热解炉的能耗,同时达到充分利用有机垃圾热解炭和橡胶热解炭的目的。
另外,根据本发明上述实施例的处理固废物的系统,还可以具有如下附加的技术特征:
在本发明的一些实施例中,所述生活垃圾预处理单元依次包括分选装置、磁选装置、粉碎装置和堆滤装置。由此,可除去生活垃圾中的金属和玻璃等无机物,降低生活垃圾的含水率,可减少旋转床热解炉内飞灰的产生,有利于降低旋转床热解炉的能耗。
在本发明的一些实施例中,所述生物质预处理单元依次包括切片装置、粉碎装置和压块装置。由此,可显著减少生物质的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理生物质的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
在本发明的一些实施例中,所述橡胶预处理单元包括粉碎装置。由此,由此,可显著减少橡胶的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理橡胶的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
在本发明的再一个方面,本发明提出了一种采用上述处理固废物的系统处理固废物的方法,根据本发明的实施例,该方法包括:
(1)将生活垃圾供给至所述生活垃圾预处理单元进行预处理,以便得到无机垃圾、堆滤液和有机垃圾颗粒;
(2)将生物质供给至所述生物质预处理单元进行预处理,以便得到生物质块;
(3)将橡胶供给至所述橡胶预处理单元进行预处理,以便得到橡胶颗粒;
(4)将所述橡胶颗粒供给至所述橡胶进料区,将所述生物质块供给至所述生物质进料区,将所述有机垃圾颗粒供给至所述生活垃圾进料区,以便使得所述橡胶颗粒、所述生物质块和所述有机垃圾颗粒分别依次进行干燥和热解处理,以便得到橡胶热解炭、生物质热解炭、有机垃圾热解炭和高温油气;
(5)将所述高温油气供给至所述直燃发电装置进行发电;
(6)将所述有机垃圾热解炭、所述橡胶热解炭和煤粉供给至所述气化装置进行气化,以便得到气化煤气,并将所述气化煤气供给至所述旋转床热解炉中的所述第一至第四空间中至少之一内的蓄热式燃气辐射管中作为燃料使用。
由此,根据本发明实施例的处理固废物的方法通过将生活垃圾、生物质和橡胶分别进行预处理,可根据固废物的类型决定具体的预处理方式,生活垃圾经预处理后变为有机垃圾颗粒,除去了生活垃圾中的堆滤液和无机垃圾,可减少旋转床热解炉的能耗,减少飞灰的产生,生物质经预处理后变为生物质块,橡胶经预处理后变为橡胶颗粒,可显著减少生物质和橡胶的体积,提高旋转床热解炉单位时间内处理生物质和橡胶的量,从而进一步减少旋转床热解炉的能耗。在旋转床热解炉内,根据固废物的含水率高低来设置炉底的相对位置,含水率越高的固废物所在的炉底越靠下,含水率越低的固废物所在的炉底越靠上,也即橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底自上而下设置在旋转床热解炉内,如此,有利于热解时固废物中的水汽从下至上与热解炭反应,达到充分利用水汽的目的,从而增加高温油气中一氧化碳和氢气的含量。整个热解过程在绝氧的条件下进行,可避免产生二噁英。产生的高温油气可直接用于发电,产生的生物质热解炭可用于制作活性炭出售,有很好的经济效益。产生的有机垃圾热解炭和橡胶热解炭可经气化生成气化煤气,该气化煤气可直接用于旋转床热解炉作为蓄热式燃气辐射管的燃料使用,如此可显著减少旋转床热解炉的能耗,同时达到充分利用有机垃圾热解炭和橡胶热解炭的目的。
另外,根据本发明上述实施例的处理固废物的方法还可以具有如下附加的技术特征:
在本发明的一些实施例中,所述生活垃圾预处理依次包括分选处理、磁选处理、粉碎处理和堆滤处理。由此,可除去生活垃圾中的金属和玻璃等无机物,降低生活垃圾的含水率,可减少旋转床热解炉内飞灰的产生,有利于降低旋转床热解炉的能耗。
在本发明的一些实施例中,所述生物质预处理依次包括切片处理、粉碎处理和压块处理。由此,可显著减少生物质的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理生物质的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
在本发明的一些实施例中,所述橡胶预处理为粉碎处理。由此,可显著减少橡胶的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理橡胶的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
在本发明的一些实施例中,所述有机垃圾颗粒的含水率不高于40wt%。由此,可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明一个实施例的处理固废物的系统结构示意图;
图2是根据本发明再一个实施例的处理固废物的旋转床热解炉的部分结构示意图;
图3是根据本发明一个实施例的处理固废物的方法流程示意图;
图4是根据本发明又一个实施例的处理固废物的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的一个方面,本发明提出了一种处理固废物的系统。根据本发明的实施例,参考图1和图2,该系统包括:生活垃圾预处理单元100、生物质预处理单元200、橡胶预处理单元300、旋转床热解炉400、直燃发电装置500和气化装置600。
根据本发明的实施例,生活垃圾预处理单元100包括生活垃圾入口101、无机垃圾出口102、堆滤液出口103和有机垃圾颗粒出口104,且适于将生活垃圾进行预处理,以便得到无机垃圾、堆滤液和有机垃圾颗粒。由此,可除去生活垃圾中的无机物垃圾,降低生活垃圾的含水率,可减少旋转床热解炉内飞灰的产生,有利于降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的一个实施例,生活垃圾预处理单元依次包括分选装置、磁选装置、粉碎装置和堆滤装置。由此,可除去生活垃圾中的金属和玻璃等无机物,降低生活垃圾的含水率,可减少旋转床热解炉内飞灰的产生,有利于降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的再一个实施例,有机垃圾颗粒的含水率并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,有机垃圾颗粒的含水率可以为不高于40wt%。由此,可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的实施例,生物质预处理单元200包括生物质入口201和生物质块出口202,且适于将生物质进行预处理,以便得到生物质块。由此,可显著减少生物质的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理生物质的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的一个实施例,生物质预处理单元依次包括切片装置、粉碎装置和压块装置。由此,可显著减少生物质的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理生物质的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的实施例,橡胶预处理单元300包括橡胶入口301和橡胶颗粒出口302,且适于将橡胶进行预处理,以便得到橡胶颗粒。由此,可显著减少橡胶的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理橡胶的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的一个实施例,橡胶预处理单元包括粉碎装置。由此,可显著减少橡胶的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理橡胶的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的实施例,参考图1和2,旋转床热解炉400包括:橡胶热解炉底41、生物质热解炉底42和生活垃圾热解炉底43、橡胶颗粒入口401、生物质块入口402、机垃圾颗粒入口403、橡胶热解炭出口404、生物质热解炭出口405、有机垃圾热解炭出口406、高温油气出口407和蓄热式燃气辐射管44。
根据本发明的实施例,橡胶热解炉底41、生物质热解炉底42和生活垃圾热解炉底43,橡胶热解炉底41、生物质热解炉底42和生活垃圾热解炉底43自上而下设置在旋转床热解炉400内,并且橡胶热解炉底41、生物质热解炉底42和生活垃圾热解炉底43依次将旋转床热解炉400内间隔成第一空间411、第二空间421、第三空间431和第四空间441,沿着橡胶热解炉底41的转动方向,第一空间411内依次限定出橡胶进料区、橡胶干燥区、橡胶热解区和橡胶热解炭出料区,沿着生物质热解炉底42的转动方向,第二空间421内依次限定出生物质进料区、生物质干燥区、生物质热解区和生物质热解炭出料区,沿着生活垃圾热解炉底43的转动方向,第三空间431内依次限定出生活垃圾进料区、生活垃圾干燥区、生活垃圾热解区和生活垃圾热解炭出料区。
根据本发明的实施例,橡胶颗粒入口401布置在橡胶进料区,橡胶颗粒入口401与橡胶颗粒出口302相连,且适于将上述得到的橡胶颗粒供给至橡胶进料区。
根据本发明的实施例,生物质块入口402布置在生物质进料区,生物质块入口402与生物质块出口202相连,且适于将上述得到的生物质块供给至生物质进料区。
根据本发明的实施例,有机垃圾颗粒入口403布置在生活垃圾进料区,有机垃圾颗粒入口403与有机垃圾颗粒出口104相连,且适于将上述得到的有机垃圾颗粒供给至生活垃圾进料区。
根据本发明的实施例,橡胶热解炭出口404布置在橡胶热解炭出料区,且适于将橡胶热解区产生的橡胶热解碳排出旋转床热解炉。
根据本发明的实施例,生物质热解炭出口405布置在生物质热解炭出料区,且适于将生物质热解区得到的生物质热解碳排出旋转床热解炉。
根据本发明的实施例,有机垃圾热解炭出口406布置在生活垃圾热解炭出料区,且适于将生活垃圾热解区得到的有机垃圾热解碳排出旋转床热解炉。
根据本发明的实施例,高温油气出口407布置在橡胶热解区,且适于将橡胶热解区、生物质热解区和生活垃圾热解区得到的高温油气排出旋转床热解炉。具体的,生物质热解区和有机垃圾热解区热解产生的高温油气在炉内自上而下挥发在橡胶热解区汇集后经布置在橡胶热解区的高温油气出口排出。
根据本发明的实施例,蓄热式燃气辐射管44布置在第一空间411、第二空间421、第三空间431和第四空间441中的至少之一内。
发明人发现,在旋转床热解炉内,根据固废物的含水率高低来设置炉底的相对位置,含水率越高的固废物所在的炉底越靠下,含水率越低的固废物所在的炉底越靠上,也即橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底自上而下设置在旋转床热解炉内,如此,有利于热解时固废物中的水汽从下至上与热解炭反应,达到充分利用水汽的目的,从而增加高温油气中一氧化碳和氢气的含量。整个热解过程在绝氧的条件下进行,可避免产生二噁英。
根据本发明的一个实施例,橡胶干燥区和热解区的温度并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,橡胶干燥区的温度可以为400~500摄氏度,橡胶热解区的温度可以为600~700摄氏度。由此,有利于充分回收橡胶的热值,同时降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的再一个实施例,生物质干燥区和热解区的温度并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,生物质干燥区的温度可以为400~600摄氏度,生物质热解区的温度可以为600~700。由此,有利于充分回收生物质的热值,同时进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的又一个实施例,生活垃圾干燥区和热解区的温度并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,生活垃圾干燥区的温度可以为500~700摄氏度,生活垃圾热解区的温度可以为700~800。由此,有利于充分回收生活垃圾的热值,同时进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的实施例,直燃发电装置500具有高温油气入口501,高温油气入口501与高温油气出口407相连,将高温油气进行发电。由此,可以省去现有技术中高温油气处理过程中设备的严重堵塞问题,并且处理流程简单,从而可显著提高整个系统的经济效益。
根据本发明的实施例,气化装置600具有热解炭入口601、煤粉入口602和气化煤气出口603,热解炭入口601与有机垃圾热解炭出口406和橡胶热解炭出口404相连,气化煤气出口603与第一至第四空间中至少之一内的蓄热式燃气辐射管44相连,且适于将有机垃圾热解炭、橡胶热解炭和煤粉进行气化,以便得到气化煤气,并将气化煤气供给至旋转床热解炉中的第一至第四空间中至少之一内的蓄热式燃气辐射管中作为燃料使用。由此,可实现垃圾热解炭和橡胶热解炭的资源化利用,显著降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明实施例的处理固废物的系统通过将生活垃圾、生物质和橡胶分别进行预处理,可根据固废物的类型决定具体的预处理方式,生活垃圾经预处理后变为有机垃圾颗粒,除去了生活垃圾中的堆滤液和无机垃圾,可减少旋转床热解炉的能耗,减少飞灰的产生,生物质经预处理后变为生物质块,橡胶经预处理后变为橡胶颗粒,可显著减少生物质和橡胶的体积,提高旋转床热解炉单位时间内处理生物质和橡胶的量,从而进一步减少旋转床热解炉的能耗。在旋转床热解炉内,根据固废物的含水率高低来设置炉底的相对位置,含水率越高的固废物所在的炉底越靠下,含水率越低的固废物所在的炉底越靠上,也即橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底自上而下设置在旋转床热解炉内,如此,有利于热解时固废物中的水汽从下至上与热解炭反应,达到充分利用水汽的目的,从而增加高温油气中一氧化碳和氢气的含量。整个热解过程在绝氧的条件下进行,可避免产生二噁英。产生的高温油气可直接用于发电,产生的生物质热解炭可用于制作活性炭出售,有很好的经济效益。产生的有机垃圾热解炭和橡胶热解炭可经气化生成气化煤气,该气化煤气可直接用于旋转床热解炉作为蓄热式燃气辐射管的燃料使用,如此可显著减少旋转床热解炉的能耗,同时达到充分利用有机垃圾热解炭和橡胶热解炭的目的。
如上所述,根据本发明实施例的处理固废物的系统可具有选自下列的优点至少之一:
根据本发明实施例的处理固废物的系统生活垃圾、生物质和橡胶均不用经过复杂的预处理即可进入旋转床热解炉进行热解,大大缩短了热解工艺流程,避免了预处理效果差、预处理设备故障率高的问题。
根据本发明实施例的处理固废物的系统旋转床热解炉内的蓄热式燃气辐射管内的烟气与炉膛热解气氛隔绝,垃圾在完全绝氧条件下热解,不会产生二噁英污染。
根据本发明实施例的处理固废物的系统热解产生的高温油气直接进入直燃发电装置,无需净化分离,所发电可并入电网,有很好的经济效益。
根据本发明实施例的处理固废物的系统热解产生的生物质热解炭可以作为活性炭的原料,用来制作活性炭,具有很好的经济效益。
根据本发明实施例的处理固废物的系统有机垃圾热解炭和橡胶热解炭可直接进入气化装置进行气化,产生的气化煤气可供给至旋转床热解炉,作为热解的燃料使用。
根据本发明实施例的处理固废物的系统核心的旋转床热解炉具有很好的适应性,能够同时处理生活垃圾、生物质和橡胶,简化了系统流程,显著减少了系统装置,综合处理效率高,且投资成本较低。
在本发明的再一个方面,本发明提出了一种利用上述处理固废物的系统处理固废物的方法。根据本发明的实施例,参考图3,该方法包括:
S100:将生活垃圾供给至生活垃圾预处理单元进行预处理
该步骤中,将生活垃圾供给至生活垃圾预处理单元进行预处理,以便得到无机垃圾、堆滤液和有机垃圾颗粒。由此,可除去生活垃圾中的无机物垃圾,降低生活垃圾的含水率,可减少旋转床热解炉内飞灰的产生,有利于降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的一个实施例,生活垃圾预处理依次包括分选处理、磁选处理、粉碎处理和堆滤处理。由此,可除去生活垃圾中的金属和玻璃等无机物,降低生活垃圾的含水率,可减少旋转床热解炉内飞灰的产生,有利于降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的再一个实施例,有机垃圾颗粒的含水率并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,有机垃圾颗粒的含水率可以为不高于40wt%。由此,可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
S200:将生物质供给至生物质预处理单元进行预处理
该步骤中,将生物质供给至生物质预处理单元进行预处理,以便得到生物质块。由此,可显著减少生物质的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理生物质的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的一个实施例,生物质预处理依次包括切片处理、粉碎处理和压块处理。由此,可显著减少生物质的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理生物质的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
S300:将橡胶供给至橡胶预处理单元进行预处理
该步骤中,将橡胶供给至橡胶预处理单元进行预处理,以便得到橡胶颗粒。由此,可显著减少橡胶的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理橡胶的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的一个实施例,橡胶预处理为粉碎处理。由此,可显著减少橡胶的体积,增大旋转床热解炉单次热解所处理橡胶的量,同时可进一步降低旋转床热解炉的能耗。
S400:将橡胶颗粒供给至橡胶进料区,将生物质块供给至生物质进料区,将有机垃圾颗粒供给至生活垃圾进料区,以便使得橡胶颗粒、生物质块和有机垃圾颗粒分别依次进行干燥和热解处理
该步骤中,将橡胶颗粒供给至橡胶进料区,将生物质块供给至生物质进料区,将有机垃圾颗粒供给至生活垃圾进料区,以便使得橡胶颗粒、生物质块和有机垃圾颗粒分别依次进行干燥和热解处理,以便得到橡胶热解炭、生物质热解炭、有机垃圾热解炭和高温油气。发明人发现,在旋转床热解炉内,根据固废物的含水率高低来设置炉底的相对位置,含水率越高的固废物所在的炉底越靠下,含水率越低的固废物所在的炉底越靠上,也即橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底自上而下设置在旋转床热解炉内,如此,有利于热解时固废物中的水汽从下至上与热解炭反应,达到充分利用水汽的目的,从而增加高温油气中一氧化碳和氢气的含量。整个热解过程在绝氧的条件下进行,可避免产生二噁英。
根据本发明的一个实施例,橡胶干燥区和热解区的温度并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,橡胶干燥区的温度可以为400~500摄氏度,橡胶热解区的温度可以为600~700摄氏度。由此,有利于充分回收橡胶的热值,同时降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的再一个实施例,生物质干燥区和热解区的温度并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,生物质干燥区的温度可以为400~600摄氏度,生物质热解区的温度可以为600~700。由此,有利于充分回收生物质的热值,同时进一步降低旋转床热解炉的能耗。
根据本发明的又一个实施例,生活垃圾干燥区和热解区的温度并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,生活垃圾干燥区的温度可以为500~700摄氏度,生活垃圾热解区的温度可以为700~800。由此,有利于充分回收生活垃圾的热值,同时进一步降低旋转床热解炉的能耗。
S500:将高温油气供给至直燃发电装置进行发电
该步骤中,将高温油气供给至直燃发电装置进行发电。由此,可以省去现有技术中高温油气处理过程中设备的严重堵塞问题,并且处理流程简单,从而可显著提高整个系统的经济效益。
S600:将有机垃圾热解炭、橡胶热解炭和煤粉供给至气化装置进行气化
该步骤中,将有机垃圾热解炭、橡胶热解炭和煤粉供给至气化装置进行气化,以便得到气化煤气,并将气化煤气供给至旋转床热解炉中的第一至第四空间中至少之一内的蓄热式燃气辐射管中作为燃料使用。由此,可实现垃圾热解炭和橡胶热解炭的资源化利用,显著降低旋转床热解炉的能耗。
由此,根据本发明实施例的处理固废物的方法通过将生活垃圾、生物质和橡胶分别进行预处理,可根据固废物的类型决定具体的预处理方式,生活垃圾经预处理后变为有机垃圾颗粒,除去了生活垃圾中的堆滤液和无机垃圾,可减少旋转床热解炉的能耗,减少飞灰的产生,生物质经预处理后变为生物质块,橡胶经预处理后变为橡胶颗粒,可显著减少生物质和橡胶的体积,提高旋转床热解炉单位时间内处理生物质和橡胶的量,从而进一步减少旋转床热解炉的能耗。在旋转床热解炉内,根据固废物的含水率高低来设置炉底的相对位置,含水率越高的固废物所在的炉底越靠下,含水率越低的固废物所在的炉底越靠上,也即橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底自上而下设置在旋转床热解炉内,如此,有利于热解时固废物中的水汽从下至上与热解炭反应,达到充分利用水汽的目的,从而增加高温油气中一氧化碳和氢气的含量。整个热解过程在绝氧的条件下进行,可避免产生二噁英。产生的高温油气可直接用于发电,产生的生物质热解炭可用于制作活性炭出售,有很好的经济效益。产生的有机垃圾热解炭和橡胶热解炭可经气化生成气化煤气,该气化煤气可直接用于旋转床热解炉作为蓄热式燃气辐射管的燃料使用,如此可显著减少旋转床热解炉的能耗,同时达到充分利用有机垃圾热解炭和橡胶热解炭的目的。
下面参考具体实施例,对本发明进行描述,需要说明的是,这些实施例仅仅是描述性的,而不以任何方式限制本发明。
实施例
参考图4,将含水率为55wt%的生活垃圾(生活垃圾成分组成见表1)供给至生活垃圾预处理单元依次经过分选处理、磁选处理、粉碎处理和堆滤处理,得到无机垃圾、堆滤液和含水率低于40wt%的有机垃圾颗粒;将含水率为10wt%的生物质供给至生物质预处理单元依次经过切片处理、粉碎处理和压块处理,得到生物质块;将含水率为2%的橡胶供给至橡胶预处理单元进行粉碎处理,得到橡胶颗粒。
热解的主体设备为旋转床热解炉,旋转床热解炉包括:橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底,橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底自上而下设置在旋转床热解炉内,并且橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底依次将旋转床热解炉内间隔成第一空间至第四空间,沿着橡胶热解炉底的转动方向,第一空间内依次限定出橡胶进料区、橡胶干燥区、橡胶热解区和橡胶热解炭出料区,沿着生物质热解炉底的转动方向,第二空间内依次限定出生物质进料区、生物质干燥区、生物质热解区和生物质热解炭出料区,沿着生活垃圾热解炉底的转动方向,第三空间内依次限定出生活垃圾进料区、生活垃圾干燥区、生活垃圾热解区和生活垃圾热解炭出料区;橡胶颗粒入口布置在橡胶进料区,生物质块入口布置在生物质进料区,有机垃圾颗粒入口布置在生活垃圾进料区,橡胶热解炭出口布置在橡胶热解炭出料区,生物质热解炭出口布置在生物质热解炭出料区,有机垃圾热解炭出口布置在生活垃圾热解炭出料区,高温油气出口布置在橡胶热解区,蓄热式燃气辐射管布置在第一空间、第二空间、第三空间和第四空间中的至少之一内。经预处理过的有机垃圾颗粒、生物质块和橡胶颗粒经螺旋装置输送系统送到加料装置,加料装置经橡胶颗粒入口、生物质块入口和有机垃圾颗粒入口分别向旋转床热解炉内的橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底的进料区均匀布料。炉底为可转动的环形炉底,蓄热式燃气辐射管通过燃烧可燃气以热辐射的方式提供固废物热解所需热量,蓄热式燃气辐射管内的烟气与旋转床热解炉内的气氛隔绝。在旋转床热解炉内,橡胶干燥区的温度为400~500摄氏度,橡胶热解区的温度为600~700摄氏度,生物质干燥区的温度为400~600摄氏度,生物质热解区的温度为600~700摄氏度,生活垃圾干燥区的温度为500~700摄氏度,生活垃圾热解区的温度为700~800摄氏度。固废物在干燥区内水分被烘干,水汽从下往上升,有助于水蒸汽和炭反应,生产一氧化碳和氢气。经热解反应后,分别得到橡胶热解炭、生物质热解炭、有机垃圾热解炭和高温油气。
产生的高温油气可直接用于直燃发电装置进行发电,所发电可直接并入电网,产生了经济效益。产生的热解炭采用密封双螺旋出料机出料,双螺旋并排设置,螺旋互相咬合,由于固废物经过了热解反应,其中的塑料,织物,木竹等有机物均热解为碳化物,该碳化物不同于原生垃圾,疏松易于破碎,经过双螺旋的搅拌、挤压作用,可在出料的同时完成破碎过程。产生的生物质热解炭可作为活性炭的原料,所制得的活性炭可外售。产生的有机垃圾热解炭和橡胶热解炭可与煤粉在气化装置中进行气化反应,生成气化煤气,该气化煤气可直接作为旋转床热解炉内的蓄热式燃气辐射管的燃料使用。
表1生活垃圾成分组成(wt%)
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种处理固废物的系统,其特征在于,包括:
生活垃圾预处理单元,所述生活垃圾预处理单元包括生活垃圾入口、无机垃圾出口、堆滤液出口和有机垃圾颗粒出口;
生物质预处理单元,所述生物质预处理单元包括生物质入口和生物质块出口;
橡胶预处理单元,所述橡胶预处理单元包括橡胶入口和橡胶颗粒出口;
旋转床热解炉,所述旋转床热解炉包括:
橡胶热解炉底、生物质热解炉底和生活垃圾热解炉底,所述橡胶热解炉底、所述生物质热解炉底和所述生活垃圾热解炉底自上而下设置在所述旋转床热解炉内,并且所述橡胶热解炉底、所述生物质热解炉底和所述生活垃圾热解炉底依次将旋转床热解炉内间隔成第一空间至第四空间,沿着所述橡胶热解炉底的转动方向,所述第一空间内依次限定出橡胶进料区、橡胶干燥区、橡胶热解区和橡胶热解炭出料区,沿着所述生物质热解炉底的转动方向,所述第二空间内依次限定出生物质进料区、生物质干燥区、生物质热解区和生物质热解炭出料区,沿着所述生活垃圾热解炉底的转动方向,所述第三空间内依次限定出生活垃圾进料区、生活垃圾干燥区、生活垃圾热解区和生活垃圾热解炭出料区;
橡胶颗粒入口,所述橡胶颗粒入口布置在所述橡胶进料区,所述橡胶颗粒入口与所述橡胶颗粒出口相连;
生物质块入口,所述生物质块入口布置在所述生物质进料区,所述生物质块入口与所述生物质块出口相连;
有机垃圾颗粒入口,所述有机垃圾颗粒入口布置在所述生活垃圾进料区,所述有机垃圾颗粒入口与所述有机垃圾颗粒出口相连;
橡胶热解炭出口,所述橡胶热解炭出口布置在所述橡胶热解炭出料区;
生物质热解炭出口,所述生物质热解炭出口布置在所述生物质热解炭出料区;
有机垃圾热解炭出口,所述有机垃圾热解炭出口布置在所述生活垃圾热解炭出料区;
高温油气出口,所述高温油气出口布置在所述橡胶热解区;
蓄热式燃气辐射管,所述蓄热式燃气辐射管布置在所述第一空间、所述第二空间、所述第三空间和所述第四空间中的至少之一内;
直燃发电装置,所述直燃发电装置具有高温油气入口,所述高温油气入口与所述高温油气出口相连;
气化装置,所述气化装置具有热解炭入口、煤粉入口和气化煤气出口,所述热解炭入口与所述有机垃圾热解炭出口和所述橡胶热解炭出口相连,所述气化煤气出口与所述第一至第四空间中至少之一内的蓄热式燃气辐射管相连。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述生活垃圾预处理单元依次包括分选装置、磁选装置、粉碎装置和堆滤装置。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述生物质预处理单元依次包括切片装置、粉碎装置和压块装置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述橡胶预处理单元包括粉碎装置。
5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的系统处理固废物的方法,其特征在于,包括:
(1)将生活垃圾供给至所述生活垃圾预处理单元进行预处理,以便得到无机垃圾、堆滤液和有机垃圾颗粒;
(2)将生物质供给至所述生物质预处理单元进行预处理,以便得到生物质块;
(3)将橡胶供给至所述橡胶预处理单元进行预处理,以便得到橡胶颗粒;
(4)将所述橡胶颗粒供给至所述橡胶进料区,将所述生物质块供给至所述生物质进料区,将所述有机垃圾颗粒供给至所述生活垃圾进料区,以便使得所述橡胶颗粒、所述生物质块和所述有机垃圾颗粒分别依次进行干燥和热解处理,以便得到橡胶热解炭、生物质热解炭、有机垃圾热解炭和高温油气;
(5)将所述高温油气供给至所述直燃发电装置进行发电;
(6)将所述有机垃圾热解炭、所述橡胶热解炭和煤粉供给至所述气化装置进行气化,以便得到气化煤气,并将所述气化煤气供给至所述旋转床热解炉中的所述第一至第四空间中至少之一内的蓄热式燃气辐射管中作为燃料使用。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述生活垃圾预处理依次包括分选处理、磁选处理、粉碎处理和堆滤处理。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,所述生物质预处理依次包括切片处理、粉碎处理和压块处理。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法,其特征在于,所述橡胶预处理包括粉碎处理。
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