CN106987257A - 一种村镇生活垃圾热解气化装置 - Google Patents
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Abstract
一种村镇生活垃圾热解气化装置：干燥滚筒的进料端设有烟气进口，干燥滚筒的出料口通过输料仓连接热解气化段进料口，干燥滚筒上内壁设有多个条形橡胶挡板；热解气化段进料口设置在电磁预热室的一端，电磁预热室的另一端依次为热解气化室和二燃室，电磁预热室外部缠绕有电磁感应线圈，热解气化室末端设有排灰口和燃气出口，燃气出口与二燃室的燃气进口相连；电磁预热室和热解气化室内部轴向设有螺旋输料系统，螺旋输料系统末端与排灰口相连；二燃室设有点火装置和烟气出口，烟气出口上设有干燥器，烟气出口通过烟气循环管道与烟气进口相连；电磁感应线圈、点火装置和干燥滚筒的控制系统集成在数控装置内。本发明还公开了进行就地热解气化的方法。
Description
技术领域
本发明属于固体废物处理领域，具体涉及一种村镇生活垃圾热解气化装置。
本发明还涉及利用上述热解气化装置对村镇生活垃圾进行就地热解气化的方法。
背景技术
随着我国村镇居民生活消费水平的提高以及各种日用消费品的普及，村镇生活垃圾产量逐年增加，大量垃圾被丢弃或露天堆放，对村镇环境造成严重污染，不仅占用土地、破坏景观，而且还传播疾病，影响居民健康。因此，村镇生活垃圾处理已成为我国村镇发展中亟需解决的重大环境问题。
我国村镇生活垃圾具有产生源点多量大、组分复杂、布局分散、地域差异大和收集转运困难等特点。传统的生活垃圾处理方式主要有填埋、堆肥和焚烧等。填埋、堆肥方式占用大量土地，对大气、土壤和地下水造成严重的二次污染；焚烧产生的二噁英导致了严重的邻避效应和环境污染。热解气化技术是第三代废弃物处理技术，是指在无氧或缺氧条件下，使物料在高温作用下分解，最终转化为可燃气、有机液体、固体残渣的热化学过程。由于热解气化工艺布局灵活，可实现生活垃圾的就地快速处理，且缺氧条件下较好地杜绝了二噁英产生，具有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种村镇生活垃圾热解气化装置。
本发明的又一目的在于提供一种利用上述设备对生活垃圾进行就地热解气化的方法。
为实现上述目的，本发明提供的村镇生活垃圾热解气化装置，包括：
干燥滚筒的进料端设有一烟气进口，干燥滚筒的出料口通过输料仓连接热解气化段的进料口，干燥滚筒上内壁设有多个条形橡胶挡板；
热解气化段由电磁预热室、热解气化室和二燃室组成：热解气化段的进料口设置在电磁预热室的一端，电磁预热室的另一端依次为热解气化室和二燃室，电磁预热室外部缠绕有电磁感应线圈，热解气化室末端设有排灰口和燃气出口，燃气出口与二燃室的燃气进口相连；
电磁预热室和热解气化室内部轴向设有螺旋输料系统，螺旋输料系统末端与排灰口相连；
二燃室设有点火装置和烟气出口，烟气出口上设有干燥器，烟气出口通过烟气循环管道与烟气进口相连；
电磁感应线圈、点火装置和干燥滚筒的控制系统集成在数控装置内。
所述的村镇生活垃圾热解气化装置中，干燥滚筒的长宽比为8:1～15:1，进料端与地面呈3～10°倾角，进料端连接输送生活垃圾的绞龙。
所述的村镇生活垃圾热解气化装置中，输料仓由输料皮带和密闭的圆弧形仓体组成，输料皮带位于干燥滚筒出料口下方，输料皮带输送方向与干燥滚筒转动方向垂直，输料皮带垂直下方为热解气化段的进料口。
所述的村镇生活垃圾热解气化装置中，热解气化段为铁质卧式圆柱型料筒，长宽比为5:1～10:1，电磁预热室和热解气化室外部包裹有纳米绝热保温层。
所述的村镇生活垃圾热解气化装置中，电磁预热室的纳米保温层外部紧密缠绕有电磁感应线圈，电磁感应线圈间距为0.5～1.0cm。
所述的村镇生活垃圾热解气化装置中，螺旋输料系统由一空心螺杆和空心螺杆上设置的螺旋叶片组成，空心螺杆的一端连接一电机；由电磁预热室向热解气化室，空心螺杆外径以0.5％～1.0％比例递增，螺旋叶片宽度以0.5％～1.0％比例递减，空心螺杆上安装螺旋叶片后的外径前后一致，外径与料筒内壁距离为2～5cm，螺旋叶片间距以0.5％～1.0％比例递增。
所述的村镇生活垃圾热解气化装置中，数控装置固定于进料仓前端的设备支架上，与干燥滚筒平行。
本发明提供的利用上述热解气化装置对村镇生活垃圾进行就地热解气化的方法是：
经机械分选去除砖石、沙土的村镇生活垃圾可燃组分经绞龙连续送入干燥滚筒，在干燥滚筒和高温烟气的作用下降低生活垃圾含水率；
干燥后的生活垃圾经输料皮带输送至热解气化段的电磁预热室被加热并在热解气化室进行热解气化，释放大量可燃气体，可燃气体进入二燃室进行点火燃烧，释放热量进行发电，产生的烟气进入干燥滚筒进行余热利用，热解剩余灰渣从排灰口排出。
所述的方法中，干燥滚筒旋转速度为1～10转/分钟。
所述的方法中，电磁预热室的温度为500～700℃。
本发明的效益如下：
(1)本发明将生活垃圾干燥和热解气化工艺巧妙集成，紧凑的垂直U型全封闭式设计最大限度的减少了占地面积、处理成本和二次污染的排放，处理规模5～10吨，非常适合村镇级别的生活垃圾处理。
(2)本发明采用电磁加热技术，通过电磁感应线圈产生高频交变磁场，使铁质料筒迅速自行发热，达到加热生活垃圾的目的，且电磁加热技术克服了加热惯性现象具有升降温速度快，热效率高，能耗小，寿命长，稳定性和耐用性佳，维护管理简便。
(3)本发明提出采用不对称性的空心螺杆和螺旋叶片，使生活垃圾在不同阶段分别实现预加热和热解气化，从而有效提高处理效率，降低能耗。
(4)电磁加热技术为非接触式加热，加热无死角，料筒受热均匀；料筒外部增加了纳米绝热保温层，通过新型纳米复合反射绝热技术，有效减少设备热量损失，使90～95％的耗电量转化为工作热能，线圈损耗低于2％，控电单元损耗低于2％，节电效果显著。
(5)高温烟气的余热回收和循环利用，降低了工艺能耗和二次污染排放，具有理想的经济效益和环境效益，应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明村镇生活垃圾热解气化装置结构示意图；
图2A和图2B为热解气化装置的部分剖面图，其中图2A显示了干燥滚筒中橡胶挡板的设置位置，图2B显示了热解气化室中纳米保温层、空心螺杆和螺旋叶片的设置位置；
图3为本发明村镇生活垃圾热解气化流程图。
附图中标记说明：
1绞龙；2干燥滚筒；3烟气进口；4橡胶挡板；5输料仓；6输料皮带；7输料仓体；8电磁预热室；9热解气化室；10二燃室；11纳米保温层；12螺旋输料系统；13空心螺杆；14螺旋叶片；15电磁感应线圈；16出灰口；17燃气出口；18燃气进口；19点火装置；20烟气出口；21干燥器；22烟气循环管道；23数控装置；24设备支架。
具体实施方式
本发明提供的村镇生活垃圾热解气化装置，可实现生活垃圾干燥、热解和气化发电一体化，占地面积小、处理效率高，有效节约能耗及运行成本。
本发明的村镇生活垃圾热解气化装置，由干燥段和热解气化段构成，中间通过输料仓相连，整体布局为U型。干燥段的干燥滚筒进料端与绞龙相连，并设有一烟气进口，另一端与输料仓相连。干燥滚筒长宽比为8:1～15:1，进料端与地面呈3～10°倾角，内壁设有条形橡胶挡板。
输料仓由输料皮带和密闭的圆弧形仓体组成，输料皮带位于干燥滚筒出料口下方，皮带输送方向与干燥滚筒转动方向垂直，输料皮带垂直下方为热解气化段进料口。热解气化段为卧式圆柱型料筒，长宽比为5:1～10:1，材质为金属铁，由电磁预热室、热解气化室和二燃室组成。电磁预热室和热解气化室外部包裹有纳米绝热保温层，内部为螺旋输料系统。电磁预热室的保温层外部紧密缠绕有电磁感应线圈，电磁感应线圈间距为0.5～1.0cm。热解气化室末端设有排灰口和燃气出口，燃气出口与二燃室的燃气进口相连，烟气出口与烟气循环管道相连。
螺旋输料系统由空心螺杆和螺旋叶片组成，空心螺杆外径以0.5％～1.0％比例递增，螺旋叶片宽度以0.5％～1.0％比例递减，空心螺杆上安装螺旋叶片后的外径前后一致；螺旋叶片间距以0.5％～1.0％比例递增，每圆周叶片数量为3～6片，叶片外延与料筒内壁距离为5～10cm，螺旋输料系统末端与排灰口相连。
电磁感应线圈与电磁控制器相连，电磁控制器、转速控制器、点火控制器、泵等集成在数控装置内，数控装置固定于进料仓前端的设备支架上，与干燥滚筒平行。
二燃室设有点火装置、燃气进口和烟气出口，烟气出口处设有干燥器，并与烟气循环管道相连，进行烟气余热利用，实现生活垃圾连续高效热解气化。
热解气化段设有燃煤供热系统，作为辅助热源。
本发明提供的利用上述装置对村镇生活垃圾进行热解气化的方法：
村镇生活垃圾经机械分选去除砖石、沙土等无机物，分选后的生活垃圾可燃组分经绞龙连续送入干燥滚筒，干燥滚筒旋转速度为1～10转/分钟，在干燥滚筒和高温烟气的作用下降低生活垃圾含水率。干燥后的生活垃圾经输料皮带输送至热解气化室，在螺旋输料系统的带动下进入500～700℃的电磁预热室，生活垃圾被加热并在热解气化室进行热解气化，释放大量可燃气体，可燃气体进入二燃室进行点火燃烧，释放热量进行发电，产生的烟气进入干燥滚筒进行余热利用，热解剩余灰渣从排灰口排出。
下面结合附图和实施例对本发明做更详细地说明。
如图1所示，村镇生活垃圾热解气化装置整体布局为U型，生活垃圾经绞龙1进入干燥滚筒2，进料端设有一烟气进口3，另一端与输料仓5相连。干燥滚筒2长宽比为8:1～15:1，进料端与地面呈3～10°倾角，内壁设有条形橡胶挡板4(如图2A所示)。
输料仓5由输料皮带6和密闭的圆弧形仓体7组成，输料皮带6位于干燥滚筒2出料口下方，输料皮带6输送方向与干燥滚筒2转动方向垂直，输料皮带6垂直下方为热解气化段进料口。
热解气化段为卧式圆柱型料筒，长宽比为5:1～10:1，材质为金属铁，由电磁预热室8、热解气化室9和二燃室10组成。电磁预热室8和热解气化室9外部包裹有纳米绝热保温层11，内部为螺旋输料系统12。螺旋输料系统12由空心螺杆13和螺旋叶片14组成(如图2B所示)，螺旋输料系统12末端与排灰口16相连。由电磁预热室8向热解气化室9，空心螺杆外径以0.5％～1.0％比例递增，螺旋叶片14宽度以0.5％～1.0％比例递减，空心螺杆13上安装螺旋叶片14后的外径前后一致，外径与料筒内壁距离为2～5cm，螺旋叶片14间距以0.5％～1.0％比例递增。
电磁预热室8的纳米保温层11外部紧密缠绕有电磁感应线圈15，电磁感应线圈15间距为0.5～1.0cm。热解气化室9末端设有排灰口16和燃气出口17，燃气出口17与二燃室10的燃气进口18相连，二燃室10设有点火装置19，烟气出口20设有干燥器21，并通过烟气循环管道22与烟气进口3相连，进行烟气余热利用，实现生活垃圾连续高效热解气化。电磁感应线圈15、点火装置19、干燥滚筒2等控制系统集成在数控装置23内，数控装置23固定于进料仓前端的设备支架24上，与干燥滚筒2平行。
本发明提供了一种村镇生活垃圾热解气化处理方法如图3所示，生活垃圾经绞龙进料，连续送入干燥滚筒，干燥滚筒旋转速度为1～10转/分钟，在干燥滚筒和高温烟气的作用下使生活垃圾含水率降低。干燥后的生活垃圾经输料仓送至电磁预热室，在螺旋输料系统的带动下进入500～700℃的电磁预热室，生活垃圾被加热并在热解气化室进行热解气化，释放大量可燃气体，可燃气体进入二燃室进行点火燃烧，释放热量进行发电，产生的烟气进入干燥滚筒进行余热利用，热解剩余灰渣从排灰口排出。
一个具体实施例如下：
村镇生活垃圾经滚筒筛去除砖石、沙土等无机物，磁选机和弹跳机分选去除金属类物质、电池等有毒有害组分。村镇生活垃圾热解气化装置的日处理规模为10吨，机械分选后的生活垃圾首先经绞龙进入干燥滚筒，干燥滚筒直径50cm，长10米，进料端与地面倾角为5°，转速1转/分钟，高温烟气从进料端的烟气进口通入干燥滚筒，在高温烟气和内部橡胶挡板的联合作用下，生活垃圾在干燥滚筒中快速脱水。干燥后的生活垃圾落入输料皮带，在输料皮带的作用下进入输料仓，最后落入电磁预热室。电磁预热室和热解气化室内部螺旋输料系统的空心螺杆外径以0.5％比例递增，螺旋叶片宽度以0.5％比例递减，螺旋输料系统的外径保持一致；螺旋叶片间距以0.5％比例递增，每圆周叶片数量为3片，叶片外延与料筒内壁距离为5cm。
电磁感应线圈的加热温度为700℃，干燥后的生活垃圾在电磁预热室迅速预热后，通过螺旋输料系统进入热解气化室，在热解气化室中发生热解气化，释放大量富含一氧化碳、氢气的可燃气体。可燃气体通过燃气管道进入二燃室，二燃室进行点火燃烧，燃气燃烧释放的热量进行并网发电或热电联产。燃烧产生的高温烟气进入烟气循环管道，送入干燥滚筒，进行余热回收利用。热解剩余灰渣从排灰口排出，用于生产高性能建筑用砖。
Claims (10)
1.一种村镇生活垃圾热解气化装置，包括：
干燥滚筒的进料端设有一烟气进口，干燥滚筒的出料口通过输料仓连接热解气化段的进料口，干燥滚筒上内壁设有多个条形橡胶挡板；
热解气化段由电磁预热室、热解气化室和二燃室组成：热解气化段的进料口设置在电磁预热室的一端，电磁预热室的另一端依次为热解气化室和二燃室，电磁预热室外部缠绕有电磁感应线圈，热解气化室末端设有排灰口和燃气出口，燃气出口与二燃室的燃气进口相连；
电磁预热室和热解气化室内部轴向设有螺旋输料系统，螺旋输料系统末端与排灰口相连；
二燃室设有点火装置和烟气出口，烟气出口上设有干燥器，烟气出口通过烟气循环管道与烟气进口相连；
电磁感应线圈、点火装置和干燥滚筒的控制系统集成在数控装置内。
2.根据权利要求1所述的村镇生活垃圾热解气化装置，其中，干燥滚筒的长宽比为8:1～15:1，进料端与地面呈3～10°倾角，进料端连接输送生活垃圾的绞龙。
3.根据权利要求1所述的村镇生活垃圾热解气化装置，其中，输料仓由输料皮带和密闭的圆弧形仓体组成，输料皮带位于干燥滚筒出料口下方，输料皮带输送方向与干燥滚筒转动方向垂直，输料皮带垂直下方为热解气化段的进料口。
4.根据权利要求1或3所述的村镇生活垃圾热解气化装置，其中，热解气化段为铁质卧式圆柱型料筒，长宽比为5:1～10:1，电磁预热室和热解气化室外部包裹有纳米绝热保温层。
5.根据权利要求1所述的村镇生活垃圾热解气化装置，其中，电磁预热室的纳米保温层外部紧密缠绕有电磁感应线圈，电磁感应线圈间距为0.5～1.0cm。
6.根据权利要求1所述的村镇生活垃圾热解气化装置，其中，螺旋输料系统由一空心螺杆和空心螺杆上设置的螺旋叶片组成，空心螺杆的一端连接一电机；由电磁预热室向热解气化室，空心螺杆外径以0.5％～1.0％比例递增，螺旋叶片宽度以0.5％～1.0％比例递减，空心螺杆上安装螺旋叶片后的外径前后一致，外径与料筒内壁距离为2～5cm，螺旋叶片间距以0.5％～1.0％比例递增。
7.根据权利要求1所述的村镇生活垃圾热解气化装置，其中，数控装置固定于进料仓前端的设备支架上，与干燥滚筒平行。
8.利用权利要求1所述热解气化装置对村镇生活垃圾进行就地热解气化的方法：
经机械分选去除砖石、沙土的村镇生活垃圾可燃组分经绞龙连续送入干燥滚筒，在干燥滚筒和高温烟气的作用下降低生活垃圾含水率；
干燥后的生活垃圾经输料皮带输送至热解气化段的电磁预热室被加热并在热解气化室进行热解气化，释放大量可燃气体，可燃气体进入二燃室进行点火燃烧，释放热量进行发电，产生的烟气进入干燥滚筒进行余热利用，热解剩余灰渣从排灰口排出。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，干燥滚筒旋转速度为1～10转/分钟。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，电磁预热室的温度为500～700℃。
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