CN106753475A - 一种用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，包括物料储存系统、渗滤液处理系统、回转式裂解系统和燃气发电机系统；所述回转式裂解系统的一端为固体物料输入端和气体输出端，另一端为固体物料输出端和气体输入端；所述物料储存系统的固体物料输出端接入回转式裂解系统的固体物料输入端，物料储存系统的液体输出端接入渗滤液处理系统，物料储存系统的气体输出端接入燃气发电机系统；所述回转式裂解系统的气体输出端分别接入燃气发电机系统、回转式裂解系统的气体输入端。本发明的回转式无氧裂解系统对垃圾的种类和形态没有过高的要求，不需要加入空气进行焚烧而形成大量的烟气，减少了对环境造成的二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统,属于固体废物处理技术领域。
背景技术
固体废物是指人类在生产、生活和其他活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。为减少固体废物对环境所造成的影响，人们采用了各种各样的措施，试图有效地处置这些固体废物，目前比较常用的处置方法有：焚烧法、填埋法、堆肥法等。但这样固体废物处置方法仍然面临着很多问题需要解决，分述如下：
1、焚烧法
焚烧法作为资源化、减量化比较彻底的技术，目前是世界范围内最为主要的处置方式之一，焚烧过程产生的热能可用于发电和供热；但固体废物在焚烧发电过程中会形成大量的烟气，烟气中含有二恶英、酸性气体、重金属等污染物，对环境产生二次污染，需投入大量的资源进行再处理；飞灰作为焚烧产物之一，对环境危害严重；焚烧发电设备价格昂贵，前期投入很大，而且设备在运行过程中易于损坏，运营费用很高；
2、填埋法
填埋法是一种最通用的固体废物转移处置方法，它的最大特点是处理费用低，方法简单；但固体废物填埋长期占用着大量土地资源，这些土地资源被占用后就很难进行二次开发；固体废物填埋后会产生大量的渗滤液和沼气，两者皆需进行有效地回收和处置，特别是渗滤液，若回收和处置不当，由地表渗入地下，会对地下水造成严重污染；
3、堆肥法
堆肥法的优点在于，既可以处理可降解的固体废物，净化环境，又可以为农作物提供肥料；但固体废物中的杂质(碎玻璃、硬塑片、废铁块等)无法满足堆肥的要求，需提前将其去除；固体废物中含有重金属等有害物质，在堆肥过程中，容易转移到肥料当中，若大量使用该肥料，会污染环境，因此堆肥规模不宜过大，堆肥法无法对固体废物进行最终处置。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，该回转式无氧裂解系统对垃圾的种类和形态没有过高的要求，不需要加入空气进行焚烧而形成大量的烟气，避免焚烧过程中产生大量的氮氧化物、硫化物、二恶英、重金属等对环境有害的物质，减少了对环境造成的二次污染，而且无氧裂解过程中没有氧气，去除了形成二恶英的一个必要条件，防止了二恶英的生成。
实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，包括物料储存系统、渗滤液处理系统、回转式裂解系统和燃气发电机系统；所述回转式裂解系统的一端为固体物料输入端和气体输出端，所述气体输出端位于固体物料输入端上方，另一端为固体物料输出端和气体输入端，所述气体输入端位于固体物料输出端上方；所述物料储存系统的固体物料输出端接入回转式裂解系统的固体物料输入端，物料储存系统的液体输出端接入渗滤液处理系统，物料储存系统的气体输出端接入燃气发电机系统；所述回转式裂解系统的气体输出端分别接入燃气发电机系统、回转式裂解系统的气体输入端。
作为优选，物料储存系统包括固废池、受料斗、板式喂料机、喂料装置和废气过滤装置，固废池、受料斗、板式喂料机、喂料装置依次连接；喂料装置的出料口接入回转式裂解系统的固体物料输入端；所述固废池的气体输出端接有第一引风机，第一引风机的出气端接入燃气发电机系统或废气过滤装置。
作为优选，物料储存系统还包括运行组件，所述运行组件连接在固废池与受料斗之间；所述运行组件包所述行车和抓斗，所述行车横跨固废池固定安装，并能够沿固废池长度方向自由移动，所述抓斗固定在行车的底端。
作为优选，物料储存系统还包括计量料仓，所述计量料仓连接在板式喂料机与喂料装置之间。
作为优选，所述物料储存系统还包括渗滤液池和渗滤液泵；所述固废池的液体输出端接入渗滤液池，所述渗滤液池通过渗滤液泵接入渗滤液处理系统。
作为优选，所述回转式裂解系统为回转式裂解炉；所述回转式裂解炉的气体输出端与燃气发电机系统之间连接有第二引风机，所述回转式裂解炉的气体输出端与回转式裂解系统的气体输入端之间连接有裂解气加热装置。
作为优选，所述裂解气加热装置的加热方式为电加热、烟气换热加热或者电气混合加热。
作为优选，所述回转式裂解炉的气体输出端与裂解气加热装置之间还连接有第三引风机。
作为优选，回转式无氧裂解系统还包括裂解气防渗漏系统；所述裂解气防渗漏系统包括第一密封装置和第二密封装置；所述第一密封装置安装在回转式裂解系统的固体物料输入端，第二密封装置安装在回转式裂解系统的固体物料输出端。
作为优选，所述裂解气防渗漏系统还包括第四引风机，第一密封装置、第二密封装置均与第四引风机的进风口连接，第四引风机的出风口与燃气发电机系统连接。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明的回转式无氧裂解系统对垃圾的种类和形态没有过高的要求，不需要加入空气进行焚烧而形成大量的烟气，避免焚烧过程中产生大量的氮氧化物、硫化物、二恶英、重金属等对环境有害的物质，减少了对环境造成的二次污染，而且无氧裂解过程中没有氧气，去除了形成二恶英的一个必要条件，防止了二恶英的生成；
2、本发明物料设置有独立的储存系统，进厂的固体废物直接卸到固废池中，固体物料在固废池内进行简单的破碎和适当的配伍后，即可通过特定的抓斗和行车送至受料斗，经计量料仓后由喂料装置送入回转式裂解系统；
3、本发明的存储系统的第一引风机的设置，保证固废池处于负压状态，防止含有异味的气体外泄，第一引风机出来的废气送至燃气发电机系统内焚烧处理，废气中的有害成分被焚毁，不会对环境造成二次污染，当回转式裂解系统停机时，为防止固废池内废气外泄，设置废气过滤装置对臭气进行处理，经处理后的废气排入大气，不会对环境造成空气污染；
4、本发明的回转式裂解系统为回转式裂解炉，物料在炉体内翻滚前进，烘干、分解、裂解等过程皆在裂解炉内完成，裂解剩余产物在出料室排出，裂解气在固体物料输入端排出，裂解气出炉体后，分成两路，一路送至燃气发电机系统，另外一路经加热器循环回到回转式裂解炉；
5、本发明的裂解气防泄漏系统，该系统由第一密封装置、第二密封装置和第四引风机组成，裂解气防泄漏系统保证密封装置内呈微负压状态，及时排走裂解炉逸出的裂解气；
6、本发明的裂解气加热器将用于循环的裂解气加热至800-900℃，然后从气体输入端进入裂解炉，为固体废物的裂解提供能量。
附图说明
图1为本发明的回转式无氧裂解系统的简要流程图。
图2为本发明的回转式无氧裂解系统的具体流程图。
其中，101、固废池；102、渗滤液池；103、渗滤液泵；104、抓斗；105、行车；106、受料斗；107、板式喂料机；108、计量料仓；109、喂料装置；110、回转式裂解炉；111、出料室；112、第一引风机；113、第二引风机；114、第三引风机；115、第四引风机；116、裂解气加热装置；117、废气过滤装置；118、第一密封装置；119、第二密封装置；10、物料储存系统；20、渗滤液处理系统；30、回转式裂解系统；40、燃气发电机系统。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
实施例1：
参照图1-2，一种用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，包括物料储存系统10、渗滤液处理系统20、回转式裂解系统30和燃气发电机系统40。
本实施例的回转式裂解系统30为回转式裂解炉110，回转式裂解炉110的一端为固体物料输入端和气体输出端，所述气体输出端位于固体物料输入端上方，另一端为固体物料输出端和气体输出端，所述气体输出端位于固体物料输入端上方；物料储存系统10的固体物料输出端接入回转式裂解炉110的固体物料输入端，物料储存系统10的液体输出端接入渗滤液处理系统20，物料储存系统10的气体输出端接入燃气发电机系统40；回转式裂解炉110的气体输出端分别接入燃气发电机系统40、回转式裂解炉110的气体输入端。
物料储存系统10包括固废池101、受料斗106、板式喂料机107、喂料装置109、废气过滤装置117、运行组件和计量料仓108，固废池101、受料斗106、板式喂料机107、喂料装置109依次连接；喂料装置109的出料口接入回转式裂解炉110的固体物料输入端。
固废池101的气体输出端接有第一引风机112，第一引风机112的出气端接入燃气发电机系统40或废气过滤装置117，回转式裂解炉110运行时，垃圾在固废池101内产生的废气由第一引风机112送至燃气发电机系统40，以助燃风的形式进入燃气发电机，废气中的有害成分在燃气发电机内被彻底焚毁，当回转式裂解炉110停机时，为防止固废池101内废气污染环境，第一引风机112出来的废气改入废气过滤装置117，经过滤装置过滤后排入大气。
运行组件连接在固废池101与受料斗106之间，运行组件包行车105和抓斗104，行车105横跨固废池101固定安装，并能够沿固废池101长度方向自由移动，抓斗104固定在行车105的底端；计量料仓108连接在板式喂料机107与喂料装置109之间，计量料仓108内安装了计量装置，当料仓内废物达到一定重量后，料仓下方的阀板自动打开，固体废物落入喂料装置109内，由喂料装置109将固体废物送入回转式裂解炉110中。
物料储存系统10还包括渗滤液池102和渗滤液泵103；固废池101的液体输出端接入渗滤液池102，渗滤液池102通过渗滤液泵103接入渗滤液处理系统20。
回转式裂解炉110为回转式裂解炉110，固体废物在回转式裂解炉110内翻滚前进，依次经历烘干、分解和裂解三个阶段，最终形成裂解气及裂解剩余产物，裂解气的主要成分为H2、CO、CH4、C2H6、H2O等，裂解剩余产物主要为焦油、碳黑及无机物等，裂解炉内的裂解反应简单如下：
生物质→碳+焦油+气体
焦油→碳+气体+轻质焦油
焦油+H2O→H2+CO+CH4+C2H4+C2H6
焦油+CO2→H2+CO+CH4+C2H4+C2H6
C2H6→C2H4+H2
H2O+CO→CO2+H2
H2O+CH4→CO+3H2
C+CO2→2CO
回转式裂解炉110的气体输出端与燃气发电机系统40之间连接有第二引风机113，回转式裂解炉110的气体输出端与裂解气加热装置116之间还连接有第三引风机114。裂解气在回转式裂解炉110中形成后，分成两路，分别由第二引风机113和第三引风机114从气体输出端抽出，第二引风机113和第三引风机114皆为变频调速风机，可通过PID程序调整风机转速，确保回转式裂解炉110处于正压状态，以防止空气进入回转式裂解炉110，产生有害物质，裂解剩余产物从固体物料输出端底部排出，收集起来作下一步处理。
由第二引风机113抽出的裂解气经重整、净化后送至燃气发电机系统40，在燃气机内燃烧，推动发电机发电，产生电能。
回转式裂解炉110的气体输出端与回转式裂解炉110的气体输入端之间连接有裂解气加热装置116，由第三引风机114抽出的裂解气引入裂解气加热装置116，在裂解气加热装置116中被加热至800-900℃，然后经固体物料输出端进入回转式裂解炉110，为固体废物的裂解提供热量，确保回转式裂解炉110处于600-850℃的工作温度下，裂解气加热装置116的加热方式为电加热、烟气换热加热或者电气混合加热。
为防止回转式裂解炉110在运转过程中发生裂解气泄漏，本系统增设了裂解气防渗漏系统；裂解气防渗漏系统包括第一密封装置118和第二密封装置119；第一密封装置118安装在回转式裂解炉110的固体物料输入端，第二密封装置119安装在回转式裂解炉110的固体物料输出端。裂解气防渗漏系统还包括第四引风机115，第一密封装置118、第二密封装置119均与第四引风机115的进风口连接，第四引风机115的出风口与燃气发电机系统40连接。回转式裂解炉110在运转过程中泄漏出来的裂解气，分别进入第一密封装置118和第二密封装置119，第四引风机115为变频调速风机，可通过PID程序调整风机转速，确保第一密封装置118和第二密封装置119呈微负压状态，及时排走裂解炉逸出的裂解气。密封装置的作用是防止裂解气外泄，因此需保持微负压状态。从裂解炉逸出的裂解气，送至燃气发电机系统40。
本发明的回转式无氧裂解系统的技术原理如下：
经粗破碎后的固体废物直接进入回转式裂解炉110，回转式裂解炉110正压操作，操作温度为600-850℃，固体废物在回转式裂解炉110中翻滚前进，依次经历烘干、分解和裂解三个阶段，最终形成裂解气及裂解剩余产物，裂解气的主要成分为H2、CO、CH4、C2H6、H2O等，裂解剩余产物主要为焦油、碳黑及无机物等，裂解气在回转式裂解炉110形成后，分成两路，一路送至燃气发电机系统40，另外一路经加热器循环回到回转式裂解炉110，裂解剩余产物从出料室111排出，收集起来用于下游产品制备。
实验例：
本发明的回转式无氧裂解系统处理一吨生活垃圾，大约可产生15％的生物碳、240立方体积的燃气、50％的水和15％惰性物质；生物碳可进一步加工制成土壤改良剂或者做为活性炭用于烟气净化等，也可生产800公斤生物碳复混肥；燃气进入内燃机，可发电400度(Kwh)；水经过处理回用或用于绿化灌溉等，惰性物质可制成建材，其中金属可直接回收利用。因此，混合垃圾经过处理，没有任何剩余物需要填埋或者转移，也没有二恶英、飞灰等二次污染物生成。按照国家碳减排标准方法计算，采用本技术每处理1吨生活垃圾，可形成1.04吨碳排放指标。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，包括物料储存系统、渗滤液处理系统、回转式裂解系统和燃气发电机系统；所述回转式裂解系统的一端为固体物料输入端和气体输出端，所述气体输出端位于固体物料输入端上方，另一端为固体物料输出端和气体输入端，所述气体输入端位于固体物料输出端上方；所述物料储存系统的固体物料输出端接入回转式裂解系统的固体物料输入端，物料储存系统的液体输出端接入渗滤液处理系统，物料储存系统的气体输出端接入燃气发电机系统；所述回转式裂解系统的气体输出端分别接入燃气发电机系统、回转式裂解系统的气体输入端。
2.根据权利要求1所述的用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，物料储存系统包括固废池、受料斗、板式喂料机、喂料装置和废气过滤装置，固废池、受料斗、板式喂料机、喂料装置依次连接；喂料装置的出料口接入回转式裂解系统的固体物料输入端；所述固废池的气体输出端接有第一引风机，第一引风机的出气端接入燃气发电机系统或废气过滤装置。
3.根据权利要求2所述的用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，物料储存系统还包括运行组件，所述运行组件连接在固废池与受料斗之间；所述运行组件包括行车和抓斗，所述行车横跨固废池固定安装，并能够沿固废池长度方向自由移动，所述抓斗固定在行车的底端。
4.根据权利要求2所述的用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，物料储存系统还包括计量料仓，所述计量料仓连接在板式喂料机与喂料装置之间。
5.根据权利要求2所述的用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，所述物料储存系统还包括渗滤液池和渗滤液泵；所述固废池的液体输出端接入渗滤液池，所述渗滤液池通过渗滤液泵接入渗滤液处理系统。
6.根据权利要求1所述的用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，所述回转式裂解系统为回转式裂解炉；所述回转式裂解炉的气体输出端与燃气发电机系统之间连接有第二引风机，所述回转式裂解炉的气体输出端与回转式裂解系统的气体输入端之间连接有裂解气加热装置。
7.根据权利要求6所述的用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，所述裂解气加热装置的加热方式为电加热、烟气换热加热或者电气混合加热。
8.根据权利要求6所述的用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，所述回转式裂解炉的气体输出端与裂解气加热装置之间还连接有第三引风机。
9.根据权利要求1所述的用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，回转式无氧裂解系统还包括裂解气防渗漏系统；所述裂解气防渗漏系统包括第一密封装置和第二密封装置；所述第一密封装置安装在回转式裂解系统的固体物料输入端，第二密封装置安装在回转式裂解系统的固体物料输出端。
10.根据权利要求9所述的用于固体废物处置的回转式无氧裂解系统，其特征在于，所述裂解气防渗漏系统还包括第四引风机，第一密封装置、第二密封装置均与第四引风机的进风口连接，第四引风机的出风口与燃气发电机系统连接。
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