CN106765155A - 一种城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统及处置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统及处置方法，属于生活垃圾处理技术领域。该方法是将筛上物投入垃圾热解气化炉内，在高温缺氧的条件下，经过一段时间的热解气化反应，使其中的大分子态有机物裂解成小分子态可燃气体，可燃气体进入二燃室完全燃烧，产生的高温烟气进入余热锅炉，余热锅炉回收烟气中的热量并产生蒸汽供凝汽式汽轮发电机组发电，经余热回收的烟气温度降低，进入半干式脱酸塔出去酸性气体，再进入布袋除尘器除去飞灰，经引风机至烟囱达标排放。产生的炉渣经检测合格后直接填埋或综合利用，少量的飞灰经鳌合固化后安全填埋。本发明筛上物无需长距离运输，通过热解气化方法处置，可实现无害化、减量化、资源化和产业化。
Description
技术领域
本发明属于生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统及处置方法，尤其涉及一种利用热解气化焚烧发电工艺对以堆肥为处理工艺的城市生活垃圾处理厂筛上物的处置系统及处置方法。
背景技术
城市生活垃圾是我国城市当前面临的最严重的环境问题之一，如何对它进行有效的处理，已成为政府和民众关注的焦点。作为城市生活垃圾处理方法之一，堆肥利用微生物对其中有机物的分解作用，产生一种稳定、卫生、有一定使用价值的农业肥料或土壤改良剂，对解决城市环境污染及实现城市生活垃圾无害化、减量化、资源化和产业化具有重要的意义。
在垃圾堆肥工艺的第一阶段，即预处理过程中，以塑料为主的难以被微生物分解的有机物被分选出来成为筛上物。这部分筛上物通常被就近运送至垃圾填埋场进行填埋处理。近年来由于国民经济的持续发展，人民生活水平也不断提升，城市生活垃圾的成分也有了显著变化，其中以塑料为主的难以用堆肥工艺处理的有机物比例增高，从而使得城市生活垃圾处理厂的筛上物数量上升。由于垃圾填埋处理方法的局限性，使得筛上物的处置成为很多城市生活垃圾处理厂在生产运行过程中的难点。若采用垃圾焚烧发电处理，则由于筛上物数量较少，建设垃圾焚烧发电厂不经济，且由于规模较小项目难以获批。
使用垃圾卫生填埋法处置城市生活垃圾处理厂筛上物有如下缺点：
1.填埋场所需占地面积较大，且服务周期有限，生产管理成本较高。由于国家城镇化步伐的不断推进，土地这一不可再生资源的稀缺性越来越明显，以卫生填埋为主的垃圾处置方式已不可持续；
2.垃圾经卫生填埋处理后，如管理不当仍存在污染土壤和地下水的风险；
3.筛上物需经车辆运输后送至就近的垃圾填埋场，如运距较远，在运输过程中难免对沿途环境产生二次污染，且运输费用也较高。
热解是指在无氧或缺氧气氛下，利用高温使固体废物有机成分发生裂解，从而脱出挥发性物质并形成固体焦炭的过程，热解工艺主要产物有热解油和固体炭，气体产率相对较低。气化是指反应物在还原性气氛下与气化剂发生反应，生成以可燃气为主的热转化过程，在这里气化剂主要包括空气、富氧气体、水蒸气、二氧化碳等。在实际过程中，热解、气化往往同时存在于反应过程中。筛上物在热解气化炉内同时发生热解和气化反应，产生的可燃气体主要成分为：CO、CO2、H2、CmHn（主要为甲烷）、O2、N2、HCl、H2S等。可燃气体在二燃室中完全燃烧以释放出热量。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统及处置方法。该处置系统占地面积小，筛上物无需长距离运输，通过热解气化的方法处置，可实现无害化、减量化、资源化和产业化。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统，包括垃圾热解气化炉、二燃室、余热锅炉、汽轮机、凝汽器、冷却塔、循环水泵、凝结水泵、除氧器、给水泵、半干式除酸塔、布袋除尘器、引风机和烟囱；
垃圾热解气化炉的可燃气体出口与二燃室的气体入口相连；二燃室的烟气出口与余热锅炉的烟气入口相连；余热锅炉的过热蒸汽出口与汽轮机的蒸汽入口相连；
汽轮机的乏汽出口与凝汽器的乏汽入口相连；凝汽器的凝结水出口依次通过凝结水泵、除氧器和给水泵，最后与余热锅炉的锅炉给水口相连；
冷却塔的出水口通过循环水泵与凝汽器的进水口相连；凝汽器的出水口与冷却塔的循环水进水口相连；
余热锅炉的烟气出口与半干式除酸塔的烟气入口相连；半干式除酸塔的烟气出口与布袋除尘器的烟气入口相连；布袋除尘器的烟气出口通过引风机与烟囱相连。
进一步，优选的是，还包括发电机，汽轮机（4）的输出轴与发电机（5）的输入轴相连。
本发明还提供一种城市生活垃圾处理厂筛上物的处置方法，采用上述城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统，包括如下步骤：
步骤S1，热解气化：筛上物放入垃圾热解气化炉内，在500℃~700℃高温条件下，并在不向炉内供风的缺氧的条件下进行热解气化反应使其中的大分子态有机物裂解成小分子态可燃气体；
步骤S2，完全燃烧：可燃气体进入二燃室中完全燃烧，产生高温烟气；
步骤S3，余热回收：余热锅炉回收高温烟气中的热量，产生蒸汽直接对外供热或者供汽轮机转换成为机械功；
步骤S4，烟气净化：经余热锅炉回收的烟气温度降低后，通过半干式除酸塔进行半干法除酸，之后烟气再通过布袋除尘器除去飞灰后可达标排放；
步骤S5，凝结水处理：汽轮机出来的凝结水经除氧器除氧后回到余热锅炉循环使用。
进一步，优选的是，步骤S3中产生的蒸汽经汽轮机供发电机发电。
进一步，优选的是，垃圾热解气化炉内热解气化产生的炉渣经检测合格后可直接填埋，或用作建筑材料进行综合利用。
进一步，优选的是，布袋除尘器除尘得到的飞灰经螯合剂稳定化后添加水泥固化成砖块，经检测合格后可安全填埋。
本发明所涉及的技术特点如下
1.热解反应在缺氧环境下进行，有效抑制了二噁英的生成；
2.余热锅炉排烟温度控制在220℃左右，避免尾部烟道受热面遭受酸腐蚀；
3.采用凝汽式汽轮发电机组，技术成熟，发电效率高；
4.由于筛上物已经过分选含水率很低，没有渗沥液处理的问题；
5.热解反应产生的飞灰量较小，可根据实际情况在布袋除尘器前喷射活性炭以保证烟气中二噁英的含量达到排放标准。
6.通过热解气化的方法处置城市生活垃圾处理厂筛上物，可实现无害化、减量化、资源化和产业化；
7.配置余热回收系统，将垃圾中蕴含的热能回收利用，通过发电上网或直接供热可产生较好的经济效益；
8.热解气化法本身就能抑制二噁英的生成，在使用半干式除酸塔和布袋除尘器，保证烟气可达标排放；
9.热解气化炉底部排出的炉渣不含有毒成分，经检测合格后可直接填埋或作为建筑材料等综合利用，少量的飞灰因含重金属，需经鳌合固化后做安全填埋处理。
本发明中所述利用热解气化焚烧发电工艺对以堆肥为处理工艺的城市生活垃圾处理厂筛上物的处置方法，相对填埋处置方法具有以下优点：
1.设备占地面积小，可在现有城市生活垃圾处理厂内空地或就近选址建设；
2.筛上物无需长距离运输，避免了二次污染；
3.筛上物成分主要为塑料等难以被微生物分解的有机物，适合采用热解汽化法处理，热解气化产生的可燃气体经燃烧后通过余热锅炉回收热量，产生蒸汽供汽轮发电机组发电，发出的电可上网出售，如有稳定的热负荷也可直接供热，均能产生一定的经济效益；
4.热解气化过程中产生的炉渣经检测合格后可直接填埋或综合利用，少量飞灰经鳌合固化处理后也可直接填埋；
5.热解气化过程中产生的烟气经除酸、除去飞灰后可直接达标排放，满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）。
附图说明
图1是本发明城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统的结构示意图；
其中，1、垃圾热解气化炉；2、二燃室；3、余热锅炉；4、汽轮机；5、发电机；6、凝汽器；7、冷却塔；8、循环水泵；9、凝结水泵；10、除氧器；11、给水泵；12、半干式除酸塔；13、布袋除尘器；14、引风机；15、烟囱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或装置未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本发明系统中各装置的连接方式均采用常规方法，如通过管道连接等。
筛上物：以堆肥为处理工艺的城市垃圾处理厂，在预处理过程中分选出的难以被微生物分解的有机物。
垃圾热解气化炉：在高温缺氧条件下利用热解反应处理生活垃圾的设备。
如图1所示，一种城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统，包括垃圾热解气化炉1、二燃室2、余热锅炉3、汽轮机4、凝汽器6、冷却塔7、循环水泵8、凝结水泵9、除氧器10、给水泵11、半干式除酸塔12、布袋除尘器13、引风机14和烟囱15；
垃圾热解气化炉1的可燃气体出口与二燃室2的气体入口相连；二燃室2的烟气出口与余热锅炉3的烟气入口相连；余热锅炉3的过热蒸汽出口与汽轮机4的蒸汽入口相连；
汽轮机4的乏汽出口与凝汽器6的乏汽入口相连；凝汽器6的凝结水出口依次通过凝结水泵9、除氧器10和给水泵11，最后与余热锅炉3的锅炉给水口相连；
冷却塔7的出水口通过循环水泵8与凝汽器6的进水口相连；凝汽器6的循环水出水口与冷却塔7的进水口相连；
余热锅炉3的烟气出口与半干式除酸塔12的烟气入口相连；半干式除酸塔12的烟气出口与布袋除尘器13的烟气入口相连；布袋除尘器13的烟气出口通过引风机14与烟囱15相连。
优选方案，还包括发电机5，汽轮机4的输出轴与发电机5的输入轴相连。
一种城市生活垃圾处理厂筛上物的处置方法，采用上述城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统，包括如下步骤：
步骤S1，热解气化：筛上物放入垃圾热解气化炉内，在500℃~700℃高温条件下，并在不向炉内供风的缺氧的条件下进行热解气化反应使其中的大分子态有机物裂解成小分子态可燃气体；
步骤S2，完全燃烧：可燃气体进入二燃室中完全燃烧，产生高温烟气；
步骤S3，余热回收：余热锅炉回收高温烟气中的热量，产生蒸汽直接对外供热或者供汽轮机转换成为机械功；
步骤S4，烟气净化：经余热锅炉回收的烟气温度降低后，通过半干式除酸塔进行半干法除酸，之后烟气再通过布袋除尘器除去飞灰后可达标排放；
步骤S5，凝结水处理：汽轮机出来的凝结水经除氧器除氧后回到余热锅炉循环使用。
优选步骤S3中产生的蒸汽经汽轮机供发电机发电。
优选垃圾热解气化炉内热解气化产生的炉渣经检测合格后可直接填埋，或用作建筑材料进行综合利用。
优选布袋除尘器除尘得到的飞灰经螯合剂稳定化后添加水泥固化成砖块，经检测合格后可安全填埋。本发明中所指的螯合剂是用于固化飞灰中重金属的化学药剂；制砖方法：飞灰按一定比例加入螯合剂、水泥及水搅拌均匀后一起进入制砖机成型，按照本领域内的常规方法和常规技术即可，没有特殊要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统，其特征在于，包括垃圾热解气化炉（1）、二燃室（2）、余热锅炉（3）、汽轮机（4）、凝汽器（6）、冷却塔（7）、循环水泵（8）、凝结水泵（9）、除氧器（10）、给水泵（11）、半干式除酸塔（12）、布袋除尘器（13）、引风机（14）和烟囱（15）；
垃圾热解气化炉（1）的可燃气体出口与二燃室（2）的气体入口相连；二燃室（2）的烟气出口与余热锅炉（3）的烟气入口相连；余热锅炉（3）的过热蒸汽出口与汽轮机（4）的蒸汽入口相连；
汽轮机（4）的乏汽出口与凝汽器（6）的乏汽入口相连；凝汽器（6）的凝结水出口依次通过凝结水泵（9）、除氧器（10）和给水泵（11），最后与余热锅炉（3）的锅炉给水口相连；
冷却塔（7）的出水口通过循环水泵（8）与凝汽器（6）的进水口相连；凝汽器（6）的循环水出水口与冷却塔（7）的进水口相连；
余热锅炉（3）的烟气出口与半干式除酸塔（12）的烟气入口相连；半干式除酸塔（12）的烟气出口与布袋除尘器（13）的烟气入口相连；布袋除尘器（13）的烟气出口通过引风机（14）与烟囱（15）相连。
2.根据权利要求1所述的城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统，其特征在于，还包括发电机（5），汽轮机（4）的输出轴与发电机（5）的输入轴相连。
3.一种城市生活垃圾处理厂筛上物的处置方法，采用权利要求1或2所述的城市生活垃圾处理厂筛上物处置系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，热解气化：筛上物放入垃圾热解气化炉内，在500℃~700℃高温条件下，并在不向炉内供风的缺氧的条件下进行热解气化反应使其中的大分子态有机物裂解成小分子态可燃气体；
步骤S2，完全燃烧：可燃气体进入二燃室中完全燃烧，产生高温烟气；
步骤S3，余热回收：余热锅炉回收高温烟气中的热量，产生蒸汽直接对外供热或者供汽轮机转换成为机械功；
步骤S4，烟气净化：经余热锅炉回收的烟气温度降低后，通过半干式除酸塔进行半干法除酸，之后烟气再通过布袋除尘器除去飞灰后可达标排放；
步骤S5，凝结水处理：汽轮机出来的凝结水经除氧器除氧后回到余热锅炉循环使用。
4.根据权利要求3所述的城市生活垃圾处理厂筛上物的处置方法，其特征在于：步骤S3中产生的蒸汽经汽轮机供发电机发电。
5.根据权利要求3所述的城市生活垃圾处理厂筛上物的处置方法，其特征在于：垃圾热解气化炉内热解气化产生的炉渣经检测合格后可直接填埋，或用作建筑材料进行综合利用。
6.根据权利要求3所述的城市生活垃圾处理厂筛上物的处置方法，其特征在于：布袋除尘器除尘得到的飞灰经螯合剂稳定化后添加水泥固化成砖块，经检测合格后可安全填埋。
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