CN107143857B - 密闭式生活垃圾热解分离塔 - Google Patents

Abstract

密闭式生活垃圾热解分离塔，包括热解炉和安装架，安装架上自上而下设有第一安装平台、第二安装平台和第三安装平台，热解炉贯穿第二安装平台并安装在第三安装平台上，热解炉的炉壁为三层结构；本发明对生活垃圾进行低温热解，利用先进的生物质燃烧和烟气余热利用技术，可以充分回收垃圾中的能源，实现垃圾处理的减量化、无害化和资源化的目标，满足我国城市化进程的不断发展需要，从经济效益分析和社会效益分析，城市生活垃圾低温热解技术具有广阔的市场潜力和发展空间。

Description

密闭式生活垃圾热解分离塔

技术领域

本发明属于生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种密闭式生活垃圾热解分离塔。

背景技术

现有的生活垃圾处理的目标是：减量化、无害化、资源化等，其中减量化和无害化是垃圾处理的必需达到的目标。当前常用的生活垃圾处理方式有：热解法、焚烧法和安全填埋和堆肥技术，其中焚烧产生的烟气量大、配套的烟气处理系统要求复杂，所以整体设备费用投入大、技术要求高、操作难度也大，适用于大城市日处理量达100吨以上的大型集中处理场；而安全填埋的缺点明显，无法达到减量化，占地面积大，容易产生二次污染，目前正被尽量减少采用的一种处理方法，只可作为其它垃圾处理方式中的一种有效补充方式；而热解能有效地解决垃圾的减量化、无害化的同时，具备结构简单，设备费用投入少，操作方便，更突出的一点是由于低温热解针对生活垃圾中有机物部分进行处理，而无机物需要挑拣出来，例如砖块、玻璃瓶等；但是现有的热解处理设备不嫩满足现在市场需要，日处理量低，没有形成标准化应用，因此亟需提供一种低温热解设备，对现有的生活垃圾进行减量化、无害化和资源化处理。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种对现有的生活垃圾进行低温热解处理的密闭式生活垃圾热解分离塔。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：密闭式生活垃圾热解分离塔，包括热解炉和安装架，安装架上自上而下设有第一安装平台、第二安装平台和第三安装平台，热解炉贯穿第二安装平台并安装在第三安装平台上，热解炉的炉壁为三层结构，三层结构的炉壁将热解炉的内腔自外向内分割成保温腔、加热腔和热解腔，保温腔内填充有保温介质；

第一安装平台上设有垃圾搅拌装置,垃圾搅拌装置的底部通过无轴螺旋输送机与热解炉的热解腔连接；

第二安装平台上设有余热回收装置，余热回收装置的进烟口与热解炉的加热腔顶部连接；

第三安装平台上设有生物质螺旋输送机和气体过滤回收装置，生物质螺旋输送机的输料端与热解炉的加热腔连接，气体过滤回收装置的进气口与热解炉的热解腔的顶部连接；

位于第三安装平台的下方的地表上设有固液分离设备，固液分离设备的进料口与热解炉的热解腔的底部连接。

余热回收装置包括热交换筒和净化罐，热交换筒固定在第二安装平台上，热交换筒的中心线沿垂直方向设置，热交换筒的顶部连接有余热管道，热交换筒的底部连接有鼓风机，热交换筒内盘设有盘管，盘管的下侧端部与净化罐连接，净化罐内盛装有净化溶液，净化罐的顶部连接有排气管道，盘管的上侧端部通过热交换管道与热解炉的加热腔连接，热交换管道上设有管道风机。

气体过滤回收装置包括喷淋塔、静电除尘箱和气体收集罐；喷淋塔的顶部通过第一气管与热解炉的热解腔顶部连通，第一气管上设有气泵，喷淋塔的底部通过第二气管与静电除尘箱连接，静电除尘箱通过第三气管与气体收集罐连接，气体收集罐通过第四气管与热解炉的加热腔连接，第四气管上设有阀体。

固液分离设备包括垂直管道、倾斜管道、外支撑筒、内挤压筒、螺旋挤压机构以及螺旋导料机构，垂直管道固定在热解炉的底部且垂直管道的上端与热解炉的热解腔连通，外支撑筒水平设置，倾斜管道一端与垂直管道的下端部连接，倾斜管道的另一端与外支撑筒的右端连接，内挤压筒通过支架同轴线设置在外支撑筒内，螺旋导料机构包括减速电机和导料转轴，导料转轴同轴线转动连接在垂直管道内，导料转轴上设有导料螺旋叶片，导料转轴的上端部伸入到热解炉的热解腔，导料转轴的下端伸出垂直管道的下端面后连接有从动锥齿轮，减速电机固定在地面，减速电机的主轴连接有主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮相啮合；螺旋挤压机构包括变频电机、焦炭收集箱、液体收集罐和变径转轴，变径转轴同轴线转动连接在内挤压筒内，内挤压筒的筒壁开设有若干透孔，内挤压筒的筒壁内侧设有一层滤布；变径转轴的半径自左向右逐渐变小，变径转轴上设有挤压螺旋叶片，变径转轴的左端部伸出内挤压筒并位于外支撑筒内，变径转轴的左端设有从动链轮，变频电机固定在外支撑筒的左端部，变频电机的主轴上设有主动链轮，主动链轮与从动链轮通过链条传动连接；内挤压筒和外支撑筒的左端部对应开设有出料口，焦炭收集箱通过焦炭收集管道与出料口连接，液体收集罐通过液体收集管道与外支撑筒连接。

采用上述技术方案，本发明的工作原理为：首先对生活垃圾进行分拣，将其中的砖块、玻璃瓶等无机物筛检出来，筛检过的生活垃圾经皮带输送机输送至垃圾搅拌装置内（垃圾搅拌装置为现有技术，其具体结构不再赘述），接着无轴螺旋输送机将生活垃圾搅拌装置内的生活垃圾经输送至热解炉的热解腔内；启动生物质螺旋输送机，生物质螺旋输送机将生物质输送至热解炉的加热腔，生物质可以是秸秆类的燃烧物，然后生物质在热解炉的加热腔内燃烧，控制热解炉的热解腔内的温度在350℃，生活垃圾在热解炉的热解腔内热解产生可燃气、液体和固态物，可燃气为氢气、甲烷和一氧化碳，液体为甲醇、丙酮、乙醛等有机物和焦油，固态物主要是焦炭和炭黑；在热解的过程中，生物质燃烧产生的烟在管道风机的带动下，通过热交换管道进入热交换筒内的盘管内，接着鼓风机将风送入热交换筒内，高温的烟气加热盘管，热交换筒内的风经过盘管加热后通过余热管道向外排出，余热可以作为居民供暖使用，另外高温的烟气经过盘管后进入到净化罐内，净化罐内盛装有净化溶液，净化溶液可以是碱溶液，碱溶液将烟气内的硫化有毒气体进行吸收，然后经排气管道向外排放；生活垃圾在热解炉内热解产生的气体在气泵的带动下经第一气管进入喷淋塔，喷淋塔将气体中大颗粒杂物除去，接着气体经过第二气管进入静电除尘箱，静电除尘箱将气体中的小颗粒状杂物除去，接着气体经第三气管进入气体收集罐，另外可以选择打开阀体，将气体收集罐内的可燃气经第四气管送入热解炉的加热腔内，以助加热腔内的生物质燃烧；

生活垃圾热解产生的固液态物质在固液分离设备的运转下进行固液分离，具体的工作过程为：启动减速电机和变频电机，减速电机通过锥齿轮传动结构带动导料转轴转动，导料转轴转动带动导料螺旋叶片转动，导料螺旋叶片将热解腔内热解产生的固液态物质导出，最终通过垂直管道进入倾斜管道，之后进入内挤压筒内，变频电机通过链传动结构带动变径转轴转动，由于变径转轴的半径自左向右逐渐变小，所以在挤压螺旋叶片的带动下，固液态物质自右向左移动，在移动的过程中内挤压筒与变径转轴之间的空间逐渐变小，固液态物质得打挤压，从而其中的液态物质被挤压出，在滤布的格挡下经透孔渗入外支撑筒内壁，最终从液体收集管道进入液体收集罐内，而挤压后的固态物质沿焦炭收集管道进入焦炭收集箱，至此完成生活垃圾热解产物的分离处理。

综上所述，本发明通过垃圾搅拌装置对生活垃圾进行搅拌，生活垃圾经过搅拌后进入热解炉的热解腔，在生物质燃料燃烧提供热量，以供需热解炉内生活垃圾热解所需热量，保证热解炉内温度在350℃左右，此时生活垃圾开始低温热解，热解的产物有三种，分别是气态物、固态物和液态物，其中气态物为氢气、甲烷以及一氧化碳等可燃气，此类可燃气体经过气体过滤回收装置的喷淋除尘以及静电除尘后收集在气体收集罐内，而固态物主要是焦炭和炭黑，液态物为甲醇、丙酮、乙醛等有机物以及焦油，固态物和液态物混合在一起，在固液分离设备的作用下，固态物和液态物分开，并分别储存起来，其中储存的可燃气可用于民用供暖、发电等，或者作为化工原料，如合成甲醇、氨等，甚至可以考虑作为燃料电池的燃料；液态物是高能量载体，基本上不含硫、氮和金属成分，是一种绿色燃料，固态物可用作工业燃料，制作炭基肥，改善土壤性能等；本发明对生活垃圾进行低温热解，利用先进的生物质燃烧和烟气余热利用技术，可以充分回收垃圾中的能源，实现垃圾处理的减量化、无害化和资源化的目标，满足我国城市化进程的不断发展需要，从经济效益分析和社会效益分析，城市生活垃圾低温热解技术具有广阔的市场潜力和发展空间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是固液分离设备的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的密闭式生活垃圾热解分离塔，包括热解炉41和安装架42，安装架42上自上而下设有第一安装平台43、第二安装平台44和第三安装平台45，热解炉41贯穿第二安装平台44并安装在第三安装平台45上，热解炉41的炉壁为三层结构，三层结构的炉壁将热解炉41的内腔自外向内分割成保温腔46、加热腔47和热解腔48，保温腔46内填充有保温介质；

第一安装平台43上设有垃圾搅拌装置49，垃圾搅拌装置49的底部通过无轴螺旋输送机52与热解炉41的热解腔48连接；（图1所示为两组无轴螺旋输送机52，用以加大输送量）

第二安装平台44上设有余热回收装置，余热回收装置的进烟口与热解炉41的加热腔47顶部连接；

第三安装平台45上设有生物质螺旋输送机53和气体过滤回收装置，生物质螺旋输送机53的输料端与热解炉41的加热腔47连接，气体过滤回收装置的进气口与热解炉41的热解腔48的顶部连接；

位于第三安装平台45的下方的地表上设有固液分离设备，固液分离设备的进料口与热解炉41的热解腔48的底部连接。

余热回收装置包括热交换筒54和净化罐55，热交换筒54固定在第二安装平台44上，热交换筒54的中心线沿垂直方向设置，热交换筒54的顶部连接有余热管道56，热交换筒54的底部连接有鼓风机57，热交换筒54内盘设有盘管58，盘管58的下侧端部与净化罐55连接，净化罐55内盛装有净化溶液，净化罐55的顶部连接有排气管道59，盘管58的上侧端部通过热交换管道60与热解炉41的加热腔47连接，热交换管道60上设有管道风机61。

气体过滤回收装置包括喷淋塔62、静电除尘箱63和气体收集罐64；喷淋塔62的顶部通过第一气管与热解炉41的热解腔48顶部连通，第一气管上设有气泵65，喷淋塔62的底部通过第二气管与静电除尘箱63连接，静电除尘箱63通过第三气管与气体收集罐64连接，气体收集罐64通过第四气管与热解炉41的加热腔47连接，第四气管上设有阀体70。

固液分离设备包括垂直管道71、倾斜管道72、外支撑筒73、内挤压筒74、螺旋挤压机构以及螺旋导料机构，垂直管道71固定在热解炉41的底部且垂直管道71的上端与热解炉41的热解腔48连通，外支撑筒73水平设置，倾斜管道72一端与垂直管道71的下端部连接，倾斜管道72的另一端与外支撑筒73的右端连接，内挤压筒74通过支架同轴线设置在外支撑筒73内，螺旋导料机构包括减速电机75和导料转轴76，导料转轴76同轴线转动连接在垂直管道71内，导料转轴76上设有导料螺旋叶片90，导料转轴76的上端部伸入到热解炉41的热解腔48，导料转轴76的下端伸出垂直管道71的下端面后连接有从动锥齿轮77，减速电机75固定在地面，减速电机75的主轴连接有主动锥齿轮78，主动锥齿轮78与从动锥齿轮77相啮合；螺旋挤压机构包括变频电机79、焦炭收集箱80、液体收集罐81和变径转轴82，变径转轴82同轴线转动连接在内挤压筒74内，内挤压筒74的筒壁开设有若干透孔，内挤压筒74的筒壁内侧设有一层滤布83；变径转轴82的半径自左向右逐渐变小，变径转轴82上设有挤压螺旋叶片84，变径转轴82的左端部伸出内挤压筒74并位于外支撑筒73内，变径转轴82的左端设有从动链轮85，变频电机79固定在外支撑筒73的左端部，变频电机79的主轴上设有主动链轮86，主动链轮86与从动链轮85通过链条传动连接；内挤压筒74和外支撑筒73的左端部对应开设有出料口，焦炭收集箱80通过焦炭收集管道88与出料口连接，液体收集罐81通过液体收集管道与外支撑筒73连接。（图1中所示为两组螺旋挤压机构，以增加出料量）

本发明具体在对生活垃圾进行热解处理时，首先对生活垃圾进行分拣，将其中的砖块、玻璃瓶等无机物筛检出来，筛检过的生活垃圾经皮带输送机51输送至垃圾搅拌装置49内（垃圾搅拌装置49为现有技术，其具体结构不再赘述），接着无轴螺旋输送机52将生活垃圾搅拌装置49内的生活垃圾经输送至热解炉41的热解腔48内；启动生物质螺旋输送机53，生物质螺旋输送机53将生物质输送至热解炉41的加热腔47，生物质可以是秸秆类的燃烧物，然后生物质在热解炉41的加热腔47内燃烧，控制热解炉41的热解腔48内的温度在350℃，生活垃圾在热解炉41的热解腔48内热解产生可燃气、液体和固态物，可燃气为氢气、甲烷和一氧化碳，液体为甲醇、丙酮、乙醛等有机物和焦油，固态物主要是焦炭和炭黑；在热解的过程中，生物质燃烧产生的烟在管道风机61的带动下，通过热交换管道60进入热交换筒54内的盘管58内，接着鼓风机57将风送入热交换筒54内，高温的烟气加热盘管58，热交换筒54内的风经过盘管58加热后通过余热管道56向外排出，可以作为居民供暖使用，另外高温的烟气经过盘管58后进入到净化罐55内，净化罐55内盛装有净化溶液，净化溶液可以是碱溶液，碱溶液将烟气内的硫化有毒气体进行吸收，然后经排气管道59向外排放；生活垃圾在热解炉41内热解产生的气体在气泵65的带动下经第一气管进入喷淋塔62，喷淋塔62将气体中大颗粒杂物除去，接着气体经过第二气管进入静电除尘箱63，静电除尘箱63将气体中的小颗粒状杂物除去，接着气体经第三气管进入气体收集罐64，另外可以选择打开阀体70，将气体收集罐64内的可燃气经第四气管送入热解炉41的加热腔47内，以助加热腔47内的生物质燃烧；

生活垃圾热解产生的固液态物质在固液分离设备的运转下进行固液分离，具体的工作过程为：启动减速电机75和变频电机79，减速电机75通过锥齿轮传动结构带动导料转轴76转动，导料转轴76转动带动导料螺旋叶片转动，导料螺旋叶片将热解腔48内热解产生的固液态物质导出，最终通过垂直管道71进入倾斜管道，之后进入内挤压筒74内，变频电机79通过链传动结构带动变径转轴82转动，由于变径转轴82的半径自左向右逐渐变小，所以在挤压螺旋叶片84的带动下，固液态物质自右向左移动，在移动的过程中内挤压筒74与变径转轴82之间的空间逐渐变小，固液态物质得打挤压，从而其中的液态物质被挤压出，在滤布83的格挡下经透孔渗入外支撑筒73内壁，最终从液体收集管道进入液体收集罐81内，而挤压后的固态物质沿焦炭收集管道88进入焦炭收集箱80，至此完成生活垃圾热解产物的分离处理。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.密闭式生活垃圾热解分离塔，其特征在于：包括热解炉和安装架，安装架上自上而下设有第一安装平台、第二安装平台和第三安装平台，热解炉贯穿第二安装平台并安装在第三安装平台上，热解炉的炉壁为三层结构，三层结构的炉壁将热解炉的内腔自外向内分割成保温腔、加热腔和热解腔，保温腔内填充有保温介质；

第一安装平台上设有垃圾搅拌装置,垃圾搅拌装置的底部通过无轴螺旋输送机与热解炉的热解腔连接；

第二安装平台上设有余热回收装置，余热回收装置的进烟口与热解炉的加热腔顶部连接；

第三安装平台上设有生物质螺旋输送机和气体过滤回收装置，生物质螺旋输送机的输料端与热解炉的加热腔连接，气体过滤回收装置的进气口与热解炉的热解腔的顶部连接；

位于第三安装平台的下方的地表上设有固液分离设备，固液分离设备的进料口与热解炉的热解腔的底部连接；

余热回收装置包括热交换筒和净化罐，热交换筒固定在第二安装平台上，热交换筒的中心线沿垂直方向设置，热交换筒的顶部连接有余热管道，热交换筒的底部连接有鼓风机，热交换筒内盘设有盘管，盘管的下侧端部与净化罐连接，净化罐内盛装有净化溶液，净化罐的顶部连接有排气管道，盘管的上侧端部通过热交换管道与热解炉的加热腔连接，热交换管道上设有管道风机；

气体过滤回收装置包括喷淋塔、静电除尘箱和气体收集罐；喷淋塔的顶部通过第一气管与热解炉的热解腔顶部连通，第一气管上设有气泵，喷淋塔的底部通过第二气管与静电除尘箱连接，静电除尘箱通过第三气管与气体收集罐连接，气体收集罐通过第四气管与热解炉的加热腔连接，第四气管上设有阀体；

固液分离设备包括垂直管道、倾斜管道、外支撑筒、内挤压筒、螺旋挤压机构以及螺旋导料机构，垂直管道固定在热解炉的底部且垂直管道的上端与热解炉的热解腔连通，外支撑筒水平设置，倾斜管道一端与垂直管道的下端部连接，倾斜管道的另一端与外支撑筒的右端连接，内挤压筒通过支架同轴线设置在外支撑筒内，螺旋导料机构包括减速电机和导料转轴，导料转轴同轴线转动连接在垂直管道内，导料转轴上设有导料螺旋叶片，导料转轴的上端部伸入到热解炉的热解腔，导料转轴的下端伸出垂直管道的下端面后连接有从动锥齿轮，减速电机固定在地面，减速电机的主轴连接有主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮相啮合；螺旋挤压机构包括变频电机、焦炭收集箱、液体收集罐和变径转轴，变径转轴同轴线转动连接在内挤压筒内，内挤压筒的筒壁开设有若干透孔，内挤压筒的筒壁内侧设有一层滤布；变径转轴的半径自左向右逐渐变小，变径转轴上设有挤压螺旋叶片，变径转轴的左端部伸出内挤压筒并位于外支撑筒内，变径转轴的左端设有从动链轮，变频电机固定在外支撑筒的左端部，变频电机的主轴上设有主动链轮，主动链轮与从动链轮通过链条传动连接；内挤压筒和外支撑筒的左端部对应开设有出料口，焦炭收集箱通过焦炭收集管道与出料口连接，液体收集罐通过液体收集管道与外支撑筒连接；

无轴螺旋输送机设有两组，螺旋挤压机构设有两组。