CN107143858A - 连续处理生活垃圾的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了连续处理生活垃圾的系统和方法，系统包括：螺旋脱水炉和旋转床热解炉，螺旋脱水炉的本体一端具有生活垃圾入口，另一端具有干燥生活垃圾出口，本体内沿生活垃圾入口至干燥生活垃圾出口的方向上依次形成有进料区、一级干燥区、二级干燥区、三级干燥区和排料区，各级干燥区分别设置有燃烧器和水蒸气出口，排料区具有烟气出口；螺旋脱水炉的螺旋输送器在本体内沿生活垃圾入口至干燥生活垃圾出口的方向上设置；旋转床热解炉具有干燥生活垃圾入口、热解油气出口和固体残渣出口，旋转床热解炉内设置有辐射管。该系统通过对生活垃圾进行脱水，可以显著提高热解油气的品质，降低油气分离成本，且设备连续运行稳定，热效率高，经济效益明显。

Description

连续处理生活垃圾的系统和方法

技术领域

本发明涉及环境能源领域，具体而言，本发明涉及连续处理生活垃圾的系统和方法。

背景技术

生活垃圾和其他含碳物料(如生物质、煤炭、废轮胎、废塑料，废电路板)的热化学转化(如碳化、热解、气化)可产生固态、液态和气态产物，这些产物按需求制成可回收、易利用、易运输及易储存的能源形态，可供热发电或用作化工及其它产业的原料。根据原料不同和热处理目的的差异，可采用碳化、气化、热解、液化或者其他相关的热化学反应和工艺。

热解采用的反应器形式很多，如移动床、固定床、流化床、烧蚀床、悬浮炉和回转窑等，其中工业生产以移动床、固定床、回转窑和流化床为主。各种热解方式一般都有其特定的目的，即主要回收热解产物中的某一二种主要物质。

移动床热解工艺属于慢速热解工艺，该热解技术可减少热解中间产物的二次反应，从而提高热解油的产率；低压有利于减少热解炭上附着的含碳残留物，从而提高其作为炭黑重新使用的可能性。缺点是热解炉的供热方式为外热式，传热效率较低，整个系统不能满负荷工作。

流化床热解工艺属于快速热解工艺，特点是加热速率快、反应迅速、气相停留时间短，因此热利用效率高，同时可以减少二次反应的发生，热解油产率较高。物料热解过程中处于硫化态，导致热解液中含尘量高，难处理。

烧蚀床热解工艺是将反应物料与灼热的金属表面直接接触换热，使物料迅速升温并裂解。热解时间短，反应速度快，可获得比较高的油收率。无法实现物料热解的连续性，只能进行批量间歇式热解。

常规固定床热解系统为批量给料，不能长期连续运行，而且热解条件不易长期保持。

因此，现有的处理生活垃圾的手段仍有待改进。

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连续处理生活垃圾的系统和方法。该系统通过对待处理生活垃圾进行脱水，可以显著提高热解油气的品质，降低油气分离成本，且设备连续运行稳定可靠，热效率高，经济效益明显。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种连续处理生活垃圾的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：

螺旋脱水炉，螺旋脱水炉包括：

本体，所述本体的一端具有生活垃圾入口，另一端具有干燥生活垃圾出口，所述本体内沿所述生活垃圾入口至所述干燥生活垃圾出口的方向上依次形成有进料区、一级干燥区、二级干燥区、三级干燥区和排料区，所述一级干燥区、所述二级干燥区和所述三级干燥区分别设置有燃烧器和水蒸气出口，所述排料区具有烟气出口；所述一级干燥区的侧壁内具有第一蒸汽换热腔室，所述二级干燥区的侧壁内具有第二蒸汽换热腔室，所述三级干燥区的侧壁内具有第三蒸汽换热腔室，所述第一蒸汽换热腔室、所述第二蒸汽换热腔室和所述第三蒸汽换热腔室分别与所述水蒸气出口和所述烟气出口相连；

螺旋输送器，所述螺旋输送器在所述本体内沿所述生活垃圾入口至所述干燥生活垃圾出口的方向上设置；

旋转床热解炉，所述旋转床热解炉具有干燥生活垃圾入口、热解油气出口和固体残渣出口，所述旋转床热解炉内设置有辐射管，所述干燥生活垃圾入口与所述干燥生活垃圾出口相连；

油气冷却净化单元，所述油气冷却净化单元具有油气入口、热解油出口和净化气出口，所述油气入口与所述热解油气出口相连，所述净化气出口分别与所述燃烧器的燃气入口和所述辐射管的燃气入口相连。

根据本发明实施例的连续处理生活垃圾的系统通过将待处理生活垃圾供给至螺旋脱水炉内，在螺旋脱水炉螺旋输送器的推进下，待处理生活垃圾依次经过进料区、一级干燥区、二级干燥区、三级干燥区，并通过各级干燥区内设置的燃烧器燃烧产生热烟气对待处理生活垃圾进行干燥脱水，得到干燥生活垃圾和水蒸气，其中干燥生活垃圾由排料区排出，水蒸气由水蒸气出口排出，燃烧器燃烧产生的热烟气在完成对生活垃圾的干燥脱水后，由排料区的烟气出口排出，其中可以利用高温水蒸气和烟气对待处理生活垃圾进行加热或保温，从而进一步提高干燥脱水的效率，并保证得到的干燥生活垃圾具有较低的含水量；进而，干燥生活垃圾进入旋转床热解炉进行热解，以便得到热解油气和固体残渣；由于待处理生活垃圾在进行热解前完成干燥脱水，热解产生的热解油气可以直接采用油冷却方式将热解油气中的热解油冷凝回收，从而避免了热解油气中含水量过高导致的处理困难和成本高的问题，且通过预脱水可以避免热解过程中水蒸气耗费辐射管热量，并避免水蒸气与热解得到的热解油反应，从而进一步提高热解油的产率和品质。进而可以将生活垃圾热解得到的热解油气进行冷却和净化处理，将得到的净化气作为燃烧器和辐射管的燃料，从而进一步提高热利用率。由此，该系统通过采用螺旋脱水炉对待处理生活垃圾预先进行脱水，显著提高了热解油气的品质，并降低了油气分离成本，且设备连续运行稳定可靠，热效率高，经济效益明显。

另外，根据本发明上述实施例的连续处理生活垃圾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，所述第一蒸汽换热腔室、所述第二蒸汽换热腔室和所述第三蒸汽换热腔室内均设置有导淋管，所述导淋管的出口端与外界连通。由此，可以利用导淋管将各蒸汽换热腔室内高温水蒸气冷凝得到的冷凝水进行收集并排出设备。

在本发明的一些实施例中，所述螺旋输送器上叶片的节距沿所述生活垃圾入口至所述干燥生活垃圾出口的方向上逐渐减小。由此，可以进一步提高螺旋输送器输送待处理生活垃圾的效率。

在本发明的一些实施例中，述螺旋脱水炉进一步包括：蒸汽导管，所述蒸汽导管设置在所述一级干燥区、所述二级干燥区和所述三级干燥区内，所述蒸汽导管设置有多个水蒸气入口，所述蒸汽导管的出口端分别与所述第一蒸汽换热腔室、所述第二蒸汽换热腔室和所述第三蒸汽换热腔室相连通。由此，可以采用蒸汽导管将生活垃圾干燥得到的水蒸气输送至各蒸汽换热腔室内。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述连续处理生活垃圾的系统处理生活垃圾的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将生活垃圾连续输送至螺旋脱水炉内，并在螺旋输送器的推进下依次进行一级干燥、二级干燥和三级干燥，以便得到干燥生活垃圾并产生水蒸气；将所述生活垃圾输送至旋转床热解炉内进行热解，以便得到热解油气和固体残渣；将所述热解油气供给至油气冷却净化单元中进行冷却和净化处理，以便得到热解油和净化气；将所述净化气分别通入所述螺旋脱水炉内的燃烧器内和所述旋转床热解炉内的辐射管内。

由此，根据本发明实施例的处理生活垃圾的方法通过将待处理生活垃圾供给至螺旋脱水炉内，在螺旋脱水炉螺旋输送器的推进下，待处理生活垃圾依次经过进料区、一级干燥区、二级干燥区、三级干燥区，并通过各级干燥区内设置的燃烧器燃烧产生热烟气对待处理生活垃圾依次进行一级干燥、二级干燥和三级干燥，得到干燥生活垃圾和水蒸气；进而，干燥生活垃圾进入旋转床热解炉进行热解，以便得到热解油气和固体残渣；由于待处理生活垃圾在进行热解前完成干燥脱水，热解产生的热解油气可以直接采用油冷却方式将热解油气中的热解油冷凝回收，从而避免了热解油气中含水量过高导致的处理困难和成本高的问题，且通过预脱水可以避免热解过程中水蒸气耗费辐射管热量，并避免水蒸气与热解得到的热解油反应，从而进一步提高热解油的产率和品质。进而可以将生活垃圾热解得到的热解油气进行冷却和净化处理，将得到的净化气作为燃烧器和辐射管的燃料，从而进一步提高热利用率。由此，该方法通过采用螺旋脱水炉对待处理生活垃圾预先进行脱水，显著提高了热解油气的品质，并降低了油气分离成本，且设备连续运行稳定可靠，热效率高，经济效益明显。

另外，根据本发明上述实施例的处理生活垃圾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，所述一级干燥、所述二级干燥和所述三级干燥的温度分别独立地为80～240摄氏度，且所述一级干燥、所述二级干燥和所述三级干燥的温度逐渐递减。

在本发明的一些实施例中，所述生活垃圾在所述螺旋脱水炉内经过的时间为20～60分钟。由此，可以进一步降低干燥生活垃圾中的含水量。

在本发明的一些实施例中，所述处理生活垃圾的方法进一步包括：将所述水蒸气通入第一蒸汽换热腔室、第二蒸汽换热腔室和第三蒸汽换热腔室，以便利用所述水蒸气对所述生活垃圾进行加热并回收冷凝水。

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连续处理生活垃圾的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的处理生活垃圾的方法流程示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的处理生活垃圾的方法流程示意图。

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”、“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”、“第三”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”、“第三”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种连续处理生活垃圾的系统，根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：螺旋脱水炉100、旋转床热解炉200和油气冷却净化单元300。其中，螺旋脱水炉100包括：本体110和螺旋输送器120。

根据本发明的实施例，螺旋脱水炉100的本体110的一端具有生活垃圾入口111，另一端具有干燥生活垃圾出口112，本体110内沿生活垃圾入口111至干燥生活垃圾出口112的方向上依次形成有进料区(附图中未示出)、一级干燥区(附图中未示出)、二级干燥区(附图中未示出)、三级干燥区(附图中未示出)和排料区(附图中未示出)，一级干燥区、二级干燥区和三级干燥区分别设置有燃烧器113和水蒸气出口114，排料区具有烟气出口115。具体的，经过预处理的生活垃圾可以由生活垃圾入口进入螺旋脱水炉的本体，并在本体中依次从进料区经过一级干燥区、二级干燥区和三级干燥区并分别进行一级干燥、二级干燥和三级干燥，以便得到干燥生活垃圾，并由位于排料区的干燥生活垃圾出口排出，可以采用位于螺旋脱水炉内螺旋输送器上方和下方的燃烧器燃烧产生200～300℃的热烟气直接对待处理生活垃圾进行供热，各级干燥进行的总时间控制在20～60min，以便得到含水量不高于5wt％的干燥生活垃圾，生活垃圾中挥发产生的水蒸气可以从各级干燥区分别设置的水蒸气出口排出，燃烧器产生的烟气可以从位于排料区的烟气出口排出，进而水蒸气和烟气可以进入后续各蒸汽换热腔室进行换热，以便回收冷凝水。同时，燃烧器可以在各级干燥区内多点布置，热利用率高，产生的烟气量极少，从而可以大大降低设备的运行成本。

根据本发明的具体实施例，对待处理生活垃圾的预处理可以包括以下的一项或多项：(1)将生活垃圾中夹杂的无机物(例如渣土、石块、玻璃等)筛分除去；(2)对筛分后的生活垃圾进行破碎，通过2～3级破碎装置将生活垃圾破碎至平均粒径不高于200mm，并通过磁选分离出生活垃圾中的金属。

根据本发明的实施例，上述一级干燥、二级干燥和三级干燥的温度分别独立地为80～240℃，且一级干燥、二级干燥和三级干燥的温度逐渐递减。一级干燥区物料温度低含水率最高，采用较高的干燥温度有利于物料快速的升温，加快物料水分的挥发；物料进入二级干燥区和三级干燥区后物料含水率逐步降低，采用较低的温度即可满足物料水分的脱除，从而可以降低能耗。

根据本发明的一个具体实施例，在设备开始运行时，各个燃烧器所使用的燃料可以采用外部提供的天然气或液化气，燃料可以由设置在螺旋脱水炉顶部的强制通风装置送入燃烧器，随着生活垃圾的热解，得到足够的热解油气后，可以采用热解油气冷却、净化后得到的净化气作为燃烧器燃料，从而进一步提高资源的利用率。

根据本发明的实施例，位于一级干燥区的侧壁内具有第一蒸汽换热腔室(附图中未示出)，位于二级干燥区的侧壁内具有第二蒸汽换热腔室(附图中未示出)，三级干燥区的侧壁内具有第三蒸汽换热腔室(附图中未示出)，第一蒸汽换热腔室、第二蒸汽换热腔室和第三蒸汽换热腔室分别与水蒸气出口114和烟气出口相连115。由此，可以利用高温水蒸气和烟气对待处理生活垃圾进行加热或保温，从而进一步提高干燥脱水的效率，并保证得到的干燥生活垃圾具有较低的含水量；同时，还可以预先将水蒸气和烟气进行加热，再供给至各蒸汽换热腔室中，从而进一步提高对待处理生活垃圾进行加热或保温的效率。

根据本发明的实施例，第一蒸汽换热腔室、第二蒸汽换热腔室和第三蒸汽换热腔室内均设置有导淋管(附图中未示出)，导淋管的出口端与外界连通。由此，可以利用导淋管将各蒸汽换热腔室内高温水蒸气冷凝得到的冷凝水进行收集并排出设备。

根据本发明的实施例，螺旋输送器120在本体110内沿生活垃圾入口111至干燥生活垃圾出口112的方向上设置。具体地，经过预处理的生活垃圾进入螺旋脱水炉本体后可以由螺旋输送器上的第一个螺旋叶片推成一堆，并在螺旋输送器的推动下依次经过各级干燥区，在燃烧器燃烧产生的烟气加热下，表层生活垃圾的温度可以升至80～240℃，通过拉焊固定在螺旋输送器轴上的螺旋状耐热金属叶片的搅动，生活垃圾得到均匀扰动，内层垃圾翻转至表层，从而确保生活垃圾受热均匀，且其中的水分充分脱除，得到含水量不高于5wt％的干燥生活垃圾。

根据本发明的具体实施例，螺旋输送器上叶片的节距可以生活垃圾入口111至干燥生活垃圾出口112的方向上逐渐减小。由此，可以进一步提高螺旋输送器输送待处理生活垃圾的效率。

根据本发明的实施例，螺旋脱水炉100还可以进一步包括蒸汽导管(附图中未示出)，蒸汽导管可以设置在一级干燥区、二级干燥区和三级干燥区内，蒸汽导管设置有多个水蒸气入口，蒸汽导管的出口端分别与第一蒸汽换热腔室、第二蒸汽换热腔室和第三蒸汽换热腔室相连通。由此，可以采用蒸汽导管将生活垃圾干燥得到的水蒸气输送至各蒸汽换热腔室内。

根据本发明的实施例，旋转床热解炉200具有干燥生活垃圾入口201、热解油气出口202和固体残渣出口(附图中未示出)，旋转床热解炉200内设置有辐射管210，干燥生活垃圾入口201与干燥生活垃圾出口112相连，旋转床热解炉200适于将经过干燥脱水的干燥生活垃圾进行热解，以便得到热解油气和固体残渣。具体地，整个旋转床热解炉采用水封，进料口(干燥生活垃圾入口)采用双螺旋密封，以确保炉膛内物料在无氧气氛下进行热解，同时使热解产生的热解油气在炉膛内停留时间超过3s，以避免产生二噁英类污染物；旋转床热解炉可以为环形密封结构或者直线型密封结构，炉膛内部设置有布料装置、加热装置(辐射管)和翻料装置等，在干燥生活垃圾入口处设置有原料匀料器，以便将生活垃圾均匀布置在布料板上，布料厚度可以控制在20～300mm，旋转床热解炉旋转一周的时间控制在10～45min，在物料上部和炉顶之间设置有多个水平安装的蓄热式燃气辐射管为物料进行加热热解，热解过程中旋转床热解炉中的压力控制在10kPa以内，随着热解的进行，物料中的有机挥发分被分离出，得到热解油气和挥发分含量不高于5wt％的含碳固体残渣，辐射管燃烧产生的烟气达标排放。

根据本发明的一个具体实施例，可以根据不同物料中有机组分的比例控制辐射管以20～60℃/min的升温速率升温至800～1100℃。另一方面，可以控制辐射管距离物料上表面的高度为50～100mm，由此，可以在保证辐射管辐射能利用率较高的同时，避免辐射管与物料接触导致设备运转异常。

根据本发明的一个具体实施例，螺旋脱水炉可以直接设置在旋转床热解炉干燥生活垃圾入口的上方，从而进一步降低设备的占地面积。

根据本发明的实施例，油气冷却净化单元300具有油气入口301和热解油出口302净化气出口303，油气入口301与热解油气出口202相连，净化气出口303分别与燃烧器113的燃气入口(附图中未示出)和辐射管210的燃气入口(附图中未示出)相连，油气冷却净化单元300适于生活垃圾热解得到的热解油气进行冷却和净化处理，以便得到热解油和净化气。由于生活垃圾在进入旋转床热解炉进行热解除之前已进行干燥脱水，其热解产生的热解油气可直接采用油冷却的方法将热解油气中的热解油冷凝回收，从而避免采用水冷后热解水处理困难和成本高的问题，同时，热解气经脱除酸性气体后可以返回螺旋脱水炉和旋转床热解炉分别用作燃烧器和辐射管的燃料。

由此，根据本发明实施例的连续处理生活垃圾的系统通过将待处理生活垃圾供给至螺旋脱水炉内，在螺旋脱水炉螺旋输送器的推进下，待处理生活垃圾依次经过进料区、一级干燥区、二级干燥区、三级干燥区，并通过各级干燥区内设置的燃烧器燃烧产生热烟气对待处理生活垃圾进行干燥脱水，得到干燥生活垃圾和水蒸气，其中干燥生活垃圾由排料区排出，水蒸气由水蒸气出口排出，燃烧器燃烧产生的热烟气在完成对生活垃圾的干燥脱水后，由排料区的烟气出口排出；其中，水蒸气和烟气可以进入位于各级干燥区侧壁内的各个蒸汽换热腔室内用于对待处理生活垃圾进行加热或保温，冷凝得到的冷凝水可以由导淋管排出螺旋脱水炉进行收集；进而，干燥生活垃圾进入旋转床热解炉进行热解，以便得到热解油气和固体残渣；由于待处理生活垃圾在进行热解前完成干燥脱水，热解产生的热解油气可以直接采用油冷却方式将热解油气中的热解油冷凝回收，从而避免了热解油气中含水量过高导致的处理困难和成本高的问题，且通过预脱水可以避免热解过程中水蒸气耗费辐射管热量，并避免水蒸气与热解得到的热解油反应，从而进一步提高热解油的产率和品质，热解气可以经脱除酸性气体后返回用作燃烧器和辐射管燃料。由此，该系统通过采用螺旋脱水炉对待处理生活垃圾预先进行脱水，显著提高了热解油气的品质，并降低了油气分离成本，且设备连续运行稳定可靠，热效率高，经济效益明显。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的连续处理生活垃圾的系统处理生活垃圾的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将生活垃圾连续输送至螺旋脱水炉内，并在螺旋输送器的推进下依次进行一级干燥、二级干燥和三级干燥，以便得到干燥生活垃圾并产生水蒸气；将生活垃圾输送至旋转床热解炉内进行热解，以便得到热解油气和固体残渣；将热解油气供给至油气冷却净化单元中进行冷却和净化处理，以便得到热解油和净化气；将净化气分别通入螺旋脱水炉内的燃烧器内和旋转床热解炉内的辐射管内。

下面参考图2～3对根据本发明实施例的处理生活垃圾的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：干燥脱水

该步骤中，将生活垃圾连续输送至螺旋脱水炉内，并在螺旋输送器的推进下依次进行一级干燥、二级干燥和三级干燥，以便得到干燥生活垃圾并产生水蒸气。

根据本发明的实施例，螺旋脱水炉包括本体和螺旋输送器。

根据本发明的实施例，螺旋脱水炉的本体的一端具有生活垃圾入口，另一端具有干燥生活垃圾出口，本体内沿生活垃圾入口至干燥生活垃圾出口的方向上依次形成有进料区、一级干燥区、二级干燥区、三级干燥区和排料区，一级干燥区、二级干燥区和三级干燥区分别设置有燃烧器和水蒸气出口，排料区具有烟气出口。具体的，经过预处理的生活垃圾可以由生活垃圾入口进入螺旋脱水炉的本体，并在本体中依次从进料区经过一级干燥区、二级干燥区和三级干燥区并分别进行一级干燥、二级干燥和三级干燥，以便得到干燥生活垃圾，并由位于排料区的干燥生活垃圾出口排出，可以采用位于螺旋脱水炉内螺旋输送器上方和下方的燃烧器燃烧产生200～300℃的热烟气直接对待处理生活垃圾进行供热，各级干燥进行的总时间控制在20～60min，以便得到含水量不高于5wt％的干燥生活垃圾，生活垃圾中挥发产生的水蒸气可以从各级干燥区分别设置的水蒸气出口排出，燃烧器产生的烟气可以从位于排料区的烟气出口排出，进而水蒸气和烟气可以进入后续各蒸汽换热腔室进行换热，以便回收冷凝水。同时，燃烧器可以在各级干燥区内多点布置，热利用率高，产生的烟气量极少，从而可以大大降低设备的运行成本。

根据本发明的具体实施例，对待处理生活垃圾的预处理可以包括以下的一项或多项：(1)将生活垃圾中夹杂的无机物(例如渣土、石块、玻璃等)筛分除去；(2)对筛分后的生活垃圾进行破碎，通过2～3级破碎装置将生活垃圾破碎至平均粒径不高于200mm，并通过磁选分离出生活垃圾中的金属。

根据本发明的实施例，上述一级干燥、二级干燥和三级干燥的温度分别独立地为80～240℃，且一级干燥、二级干燥和三级干燥的温度逐渐递减。一级干燥区物料温度低含水率最高，采用较高的干燥温度有利于物料快速的升温，加快物料水分的挥发；物料进入二级干燥区和三级干燥区后物料含水率逐步降低，采用较低的温度即可满足物料水分的脱除，从而可以降低能耗。

根据本发明的一个具体实施例，在设备开始运行时，各个燃烧器所使用的燃料可以采用外部提供的天然气或液化气，燃料可以由设置在螺旋脱水炉顶部的强制通风装置送入燃烧器，随着生活垃圾的热解，得到足够的热解油气后，可以采用热解油气冷却、净化后得到的净化气作为燃烧器燃料，从而进一步提高资源的利用率。

根据本发明的实施例，螺旋输送器在本体内沿生活垃圾入口至干燥生活垃圾出口的方向上设置。具体地，经过预处理的生活垃圾进入螺旋脱水炉本体后可以由螺旋输送器上的第一个螺旋叶片推成一堆，并在螺旋输送器的推动下依次经过各级干燥区，在燃烧器燃烧产生的烟气加热下，表层生活垃圾的温度可以升至80～240℃，通过拉焊固定在螺旋输送器轴上的螺旋状耐热金属叶片的搅动，生活垃圾得到均匀扰动，内层垃圾翻转至表层，从而确保生活垃圾受热均匀，且其中的水分充分脱除，得到含水量不高于5wt％的干燥生活垃圾。

根据本发明的具体实施例，螺旋输送器上叶片的节距可以生活垃圾入口至干燥生活垃圾出口的方向上逐渐减小。由此，可以进一步提高螺旋输送器输送待处理生活垃圾的效率。

S200：热解

该步骤中，将生活垃圾输送至旋转床热解炉内进行热解，以便得到热解油气和固体残渣。具体地，整个旋转床热解炉采用水封，进料口(干燥生活垃圾入口)采用双螺旋密封，以确保炉膛内物料在无氧气氛下进行热解，同时使热解产生的热解油气在炉膛内停留时间超过3s，以避免产生二噁英类污染物；旋转床热解炉可以为环形密封结构或者直线型密封结构，炉膛内部设置有布料装置、加热装置(辐射管)和翻料装置等，在干燥生活垃圾入口处设置有原料匀料器，以便将生活垃圾均匀布置在布料板上，布料厚度可以控制在20～300mm，旋转床热解炉旋转一周的时间控制在10～45min，在物料上部和炉顶之间设置有多个水平安装的蓄热式燃气辐射管为物料进行加热热解，热解过程中旋转床热解炉中的压力控制在10kPa以内，随着热解的进行，物料中的有机挥发分被分离出，得到热解油气和挥发分含量不高于5wt％的含碳固体残渣，辐射管燃烧产生的烟气达标排放。

根据本发明的一个具体实施例，可以根据不同物料中有机组分的比例控制辐射管以20～60℃/min的升温速率升温至800～1100℃。另一方面，可以控制辐射管距离物料上表面的高度为50～100mm，由此，可以在保证辐射管辐射能利用率较高的同时，避免辐射管与物料接触导致设备运转异常。

根据本发明的一个具体实施例，螺旋脱水炉可以直接设置在旋转床热解炉干燥生活垃圾入口的上方，从而进一步降低设备的占地面积。

根据本发明实施例的处理生活垃圾的方法通过将待处理生活垃圾供给至螺旋脱水炉内，在螺旋脱水炉螺旋输送器的推进下，待处理生活垃圾依次经过进料区、一级干燥区、二级干燥区、三级干燥区，并通过各级干燥区内设置的燃烧器燃烧产生热烟气对待处理生活垃圾进行干燥脱水，得到干燥生活垃圾和水蒸气，其中干燥生活垃圾由排料区排出，水蒸气由水蒸气出口排出，燃烧器燃烧产生的热烟气在完成对生活垃圾的干燥脱水后，由排料区的烟气出口排出；进而，干燥生活垃圾进入旋转床热解炉进行热解，以便得到热解油气和固体残渣；由于待处理生活垃圾在进行热解前完成干燥脱水，热解产生的热解油气可以直接采用油冷却方式将热解油气中的热解油冷凝回收，从而避免了热解油气中含水量过高导致的处理困难和成本高的问题，且通过预脱水可以避免热解过程中水蒸气耗费辐射管热量，并避免水蒸气与热解得到的热解油反应，从而进一步提高热解油的产率和品质。由此，该方法通过采用螺旋脱水炉对待处理生活垃圾预先进行脱水，显著提高了热解油气的品质，并降低了油气分离成本，且设备连续运行稳定可靠，热效率高，经济效益明显。

S300：热解油气净化

该步骤中，将热解油气供给至油气冷却净化单元中进行冷却和净化处理，以便得到热解油和净化气。由于生活垃圾在进入旋转床热解炉进行热解除之前已进行干燥脱水，其热解产生的热解油气可直接采用油冷却的方法将热解油气中的热解油冷凝回收，从而避免采用水冷后热解水处理困难和成本高的问题。

S400：返回净化气

该步骤中，将净化气分别通入螺旋脱水炉内的燃烧器内和旋转床热解炉内的辐射管内，以便利用净化气作为燃烧器和辐射管的燃料，从而进一步提高资源的利用率。

参考图3，本发明实施例的处理生活垃圾的方法进一步包括：

S500：换热

该步骤中，将水蒸气通入第一蒸汽换热腔室、第二蒸汽换热腔室和第三蒸汽换热腔室，以便利用水蒸气对生活垃圾进行加热并回收冷凝水。

根据本发明的实施例，位于一级干燥区的侧壁内具有第一蒸汽换热腔室，位于二级干燥区的侧壁内具有第二蒸汽换热腔室，三级干燥区的侧壁内具有第三蒸汽换热腔室，第一蒸汽换热腔室、第二蒸汽换热腔室和第三蒸汽换热腔室分别与水蒸气出口和烟气出口相连。由此，可以利用高温水蒸气和烟气对待处理生活垃圾进行加热或保温，从而进一步提高干燥脱水的效率，并保证得到的干燥生活垃圾具有较低的含水量；同时，还可以预先将水蒸气和烟气进行加热，再供给至各蒸汽换热腔室中，从而进一步提高对待处理生活垃圾进行加热或保温的效率。

根据本发明的实施例，第一蒸汽换热腔室、第二蒸汽换热腔室和第三蒸汽换热腔室内均设置有导淋管，导淋管的出口端与外界连通。由此，可以利用导淋管将各蒸汽换热腔室内高温水蒸气冷凝得到的冷凝水进行收集并排出设备。

根据本发明的实施例，螺旋脱水炉还可以进一步包括蒸汽导管，蒸汽导管可以设置在一级干燥区、二级干燥区和三级干燥区内，蒸汽导管设置有多个水蒸气入口，蒸汽导管的出口端分别与第一蒸汽换热腔室、第二蒸汽换热腔室和第三蒸汽换热腔室相连通。由此，可以采用蒸汽导管将生活垃圾干燥得到的水蒸气输送至各蒸汽换热腔室内。

由此，根据本发明实施例的处理生活垃圾的方法通过将待处理生活垃圾供给至螺旋脱水炉内，在螺旋脱水炉螺旋输送器的推进下，待处理生活垃圾依次经过进料区、一级干燥区、二级干燥区、三级干燥区，并通过各级干燥区内设置的燃烧器燃烧产生热烟气对待处理生活垃圾进行干燥脱水，得到干燥生活垃圾和水蒸气，其中干燥生活垃圾由排料区排出，水蒸气由水蒸气出口排出，燃烧器燃烧产生的热烟气在完成对生活垃圾的干燥脱水后，由排料区的烟气出口排出；其中，水蒸气和烟气可以进入位于各级干燥区侧壁内的各个蒸汽换热腔室内用于对待处理生活垃圾进行加热或保温，冷凝得到的冷凝水可以由导淋管排出螺旋脱水炉进行收集；进而，干燥生活垃圾进入旋转床热解炉进行热解，以便得到热解油气和固体残渣；由于待处理生活垃圾在进行热解前完成干燥脱水，热解产生的热解油气可以直接采用油冷却方式将热解油气中的热解油冷凝回收，从而避免了热解油气中含水量过高导致的处理困难和成本高的问题，且通过预脱水可以避免热解过程中水蒸气耗费辐射管热量，并避免水蒸气与热解得到的热解油反应，从而进一步提高热解油的产率和品质，热解气可以经脱除酸性气体后返回用作燃烧器和辐射管燃料。由此，该方法通过采用螺旋脱水炉对待处理生活垃圾预先进行脱水，显著提高了热解油气的品质，并降低了油气分离成本，且设备连续运行稳定可靠，热效率高，经济效益明显。

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

由北京地区提供粒度3mm～400mm的生活垃圾混料(破碎后原料分析数据见表1)，物料储存于料仓中，先采用滚筒筛筛除大部分土和石块，通过输送皮带将物料输送至一级磁选装置和一级破碎机，除去部分金属并将垃圾破碎为平均粒径300mm以下的碎料，通过二级磁选和破碎进一步除去生活垃圾中细小金属并将垃圾破碎至平均粒径200mm以下后送入料坑中储存。用上料系统将生活垃圾送入螺旋脱水炉前端进料仓，生活垃圾在重力作用下进入螺旋脱水炉前端进料区，通过烘干室壳内螺旋输送器的旋转将生活垃圾送入螺旋脱水炉内各级干燥区，通过螺旋输送器下方和上方的燃烧器燃烧产生温度220±20℃的热烟气直接给生活垃圾供热，靠近燃烧区的表层生活垃圾温度快速升高，水分快速蒸发，燃烧热从垃圾表层快速传到内层，通过拉焊固定在螺旋输送器轴上的螺旋状耐热金属叶片的搅动，生活垃圾得以均匀扰动，内层垃圾被翻转至表层，垃圾温度快速升高，垃圾中的水分进一步脱除，从而确保生活垃圾离开螺旋脱水炉前水分得以充分脱除，含水率降至4±0.2wt％。生活垃圾挥发产生的水蒸气和燃烧产生的烟气一起进入后段各蒸汽换热腔室，快速回收冷凝水。脱水后的生活垃圾通过密封输送装置送入旋转床热解炉中。预脱水的生活垃圾通过带有密封装置的进料系统进入旋转床热解炉中，在入口原料匀料器作用下，物料均匀布置在布料板上，布料厚度控制在120±10mm。物料随着布料盘转动时，通过燃气加热区被上部蓄热式燃气辐射管加热，辐射管升温速度控制在30±5℃/min，辐射管温度控制在900±50℃，旋转床旋转一周的时间控制在30±5min。旋转床热解炉热解产生的热解油气经油气冷却净化系统冷凝脱除酸性气体后，净化气送回螺旋脱水炉和旋转床蓄热式燃气辐射管中燃烧，为螺旋脱水炉和旋转床热解提供热量。热解产生的热解油气可直接采用油冷却方式将热解油气中热解油冷凝回收，从而避免采用水冷后热解水处理困难和高费用问题。另外，蓄热式燃气辐射管燃烧产生的烟气达标排放，热解炉热解产生固体残渣通过出料螺旋输出炉外。

本发明工艺可长期平稳操作，设备故障率极低，所得热解产物的产率和主要性质见表2。

表1生活垃圾原料分析

表2热解产物分析

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)

1.一种连续处理生活垃圾的系统，其特征在于，包括：

螺旋脱水炉，螺旋脱水炉包括：

本体，所述本体的一端具有生活垃圾入口，另一端具有干燥生活垃圾出口，所述本体内沿所述生活垃圾入口至所述干燥生活垃圾出口的方向上依次形成有进料区、一级干燥区、二级干燥区、三级干燥区和排料区，所述一级干燥区、所述二级干燥区和所述三级干燥区分别设置有燃烧器和水蒸气出口，所述排料区具有烟气出口；所述一级干燥区的侧壁内具有第一蒸汽换热腔室，所述二级干燥区的侧壁内具有第二蒸汽换热腔室，所述三级干燥区的侧壁内具有第三蒸汽换热腔室，所述第一蒸汽换热腔室、所述第二蒸汽换热腔室和所述第三蒸汽换热腔室分别与所述水蒸气出口和所述烟气出口相连；

螺旋输送器，所述螺旋输送器在所述本体内沿所述生活垃圾入口至所述干燥生活垃圾出口的方向上设置；

旋转床热解炉，所述旋转床热解炉具有干燥生活垃圾入口、热解油气出口和固体残渣出口，所述旋转床热解炉内设置有辐射管，所述干燥生活垃圾入口与所述干燥生活垃圾出口相连；

油气冷却净化单元，所述油气冷却净化单元具有油气入口、热解油出口和净化气出口，所述油气入口与所述热解油气出口相连，所述净化气出口分别与所述燃烧器的燃气入口和所述辐射管的燃气入口相连。

2.根据权利要求1所述的连续处理生活垃圾的系统，其特征在于，所述第一蒸汽换热腔室、所述第二蒸汽换热腔室和所述第三蒸汽换热腔室内均设置有导淋管，所述导淋管的出口端与外界连通。

3.根据权利要求1所述的连续处理生活垃圾的系统，其特征在于，所述螺旋输送器上叶片的节距沿所述生活垃圾入口至所述干燥生活垃圾出口的方向上逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的连续处理生活垃圾的系统，其特征在于，所述螺旋脱水炉进一步包括：

蒸汽导管，所述蒸汽导管设置在所述一级干燥区、所述二级干燥区和所述三级干燥区内，所述蒸汽导管设置有多个水蒸气入口，所述蒸汽导管的出口端分别与所述第一蒸汽换热腔室、所述第二蒸汽换热腔室和所述第三蒸汽换热腔室相连通。

5.一种利用权利要求1～4任一项所述的连续处理生活垃圾的系统处理生活垃圾的方法，其特征在于，包括：

将生活垃圾连续输送至螺旋脱水炉内，并在螺旋输送器的推进下依次进行一级干燥、二级干燥和三级干燥，以便得到干燥生活垃圾并产生水蒸气；

将所述生活垃圾输送至旋转床热解炉内进行热解，以便得到热解油气和固体残渣；

将所述热解油气供给至油气冷却净化单元中进行冷却和净化处理，以便得到热解油和净化气；

将所述净化气分别通入所述螺旋脱水炉内的燃烧器内和所述旋转床热解炉内的辐射管内。

6.根据权利要求5所述的处理生活垃圾的方法，其特征在于，所述一级干燥、所述二级干燥和所述三级干燥的温度分别独立地为80～240摄氏度，且所述一级干燥、所述二级干燥和所述三级干燥的温度逐渐递减。

7.根据权利要求5所述的处理生活垃圾的方法，其特征在于，所述生活垃圾在所述螺旋脱水炉内经过的时间为20～60分钟。

8.根据权利要求5所述的处理生活垃圾的方法，其特征在于，进一步包括：

将所述水蒸气通入第一蒸汽换热腔室、第二蒸汽换热腔室和第三蒸汽换热腔室，以便利用所述水蒸气对所述生活垃圾进行加热并回收冷凝水。