CN107166400A - 生活垃圾一体化热处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了生活垃圾一体化热处理系统和方法，系统包括：旋转床以及油气净化单元，所述旋转床包括：环状炉腔，其由隔墙分隔为依次相邻的热解区、气化区和熔融区，其中，解区具有生活垃圾入口和热解油气出口，气化区具有气化气出口，熔融区具有熔浆出口；多个辐射管燃烧器，其设置在热解区和气化区内；气化剂分布板，其具有气化剂腔室和连通气化剂腔室的多个气化剂分布孔，其设置在所述气化区内；等离子炬，其设置在所述熔融区内。该系统可以实现生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理，特别适用于技术推广和规模化生产。

Description

生活垃圾一体化热处理系统和方法

技术领域

本发明涉及环境能源领域，具体而言，本发明涉及生活垃圾一体化热处理系统和方法。

背景技术

随着城市化进程的加速，城市生活垃圾的产量也逐年增加，采用简单的填埋处理方法已显得捉襟见肘。生活垃圾焚烧技术近年来在国内得到了快速发展，已经建成的垃圾焚烧发电项目多以引进的炉排炉焚烧技术和国产的流化床技术为主。焚烧法虽然能够实现垃圾无害化、减量化、资源化，但是生活垃圾在处理生产过程中会产生飞灰、二噁英、重金属等有害物质，若未经妥善处置，势必造成严重的二次污染，因此，采用这两种焚烧技术的垃圾焚烧厂烟气为达标排放，必须采用规模庞大的尾气处理设备。

从20世纪70～80年代开始，发达国家开始致力于城市生活垃圾气化熔融技术的开发，该技术结合热解气化和熔融固化为一体，可实现彻底的无害化、显著的减容性、广泛的物料适应性和高效的能源与物资回收。

由于气化熔融技术需要垃圾在较高的反应温度下进行(>1300℃)，对入炉垃圾热值具有较大限值，而我国垃圾含水分和灰分较多，热值较低，因此多数垃圾气化熔融技术需要添加昂贵的焦炭或煤粉等作为辅助燃料，必要时还需在一次风中鼓入富氧空气来提高炉内温度，这不可避免地增加了垃圾处理和厂区运行成本。

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生活垃圾一体化热处理系统和方法。该系统可以实现生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理，特别适用于技术推广和规模化生产。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种生活垃圾一体化热处理系统。根据本发明的实施例，该系统包括：

旋转床，所述旋转床包括：

环状炉腔，所述环状炉腔是由内周壁、外周壁、环形顶壁、环形转盘组成的空间，所述环状炉腔由隔墙分隔为依次相邻的热解区、气化区和熔融区，其中，所述热解区具有生活垃圾入口和热解油气出口，所述气化区具有气化气出口，所述熔融区具有熔浆出口；

多个辐射管燃烧器，多个所述辐射管燃烧器设置在所述热解区和气化区内，且分布于所述环形转盘的上方与所述环形转盘间隔开；

气化剂分布板，所述气化剂分布板具有气化剂腔室和连通所述气化剂腔室的多个气化剂分布孔，所述气化剂分布板设置在所述气化区内，且分布于所述环形转盘的上方与所述环形转盘间隔开；

等离子炬，所述等离子炬设置在所述熔融区内，且分布于所述环形转盘的上方与所述环形转盘间隔开；

油气净化单元，所述油气净化单元与所述热解油气出口和所述气化气出口相连。

根据本发明实施例的生活垃圾一体化热处理系统通过将生活垃圾向旋转床内进行布料，并使生活垃圾依次经过旋转床的热解区、气化区和熔融区，使生活垃圾在热解区内进行热解，以便得到热解炭和热解油气，其中热解油气可以由热解油气出口排出并进入后续油气净化单元中进行净化，得到净化可燃气；在环形转盘的转动下，热解炭随着环形转盘的转动进入气化区内，通过气化剂分布板向气化区内供给气化剂，在气化剂的作用下热解炭发生气化反应，得到气化气和灰渣，热解与气化反应可以通过设置在热解区和气化区内的多个辐射管燃烧器燃烧提供热量；后续灰渣随着环形转盘的转动进入熔融区内，在等离子炬的作用下进行熔融，得到熔融灰渣。另外，处理生活垃圾得到的热解油气和气化气可以进一步供给至油气净化单元中进行净化，以便得到净化可燃气。由此，该系统实现了生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理，特别适用于技术推广和规模化生产。

另外，根据本发明上述实施例的生活垃圾一体化热处理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，所述环形转盘在径向上呈拱形，所述拱形的最高点与最低点之间的连线与水平面呈3～6度夹角。

在本发明的一些实施例中，所述气化剂分布板在高度方向上设置在所述辐射管燃烧器与所述环形转盘之间，且所述气化剂分布板在径向上呈拱形。

在本发明的一些实施例中，所述气化剂分布板位于所述辐射管燃烧器的下方150～250mm。

在本发明的一些实施例中，所述气化剂分布板与所述环形转盘上物料之间的距离为50～100mm。

在本发明的一些实施例中，所述热解区和所述气化区的底端设置有内环密封槽和外环密封槽，以便对所述热解区和所述气化区进行密封。

在本发明的一些实施例中，所述熔融区的底端设置有内环排渣槽和外环排渣槽，所述内环排渣槽和外环排渣槽适于盛接熔融灰渣，并对所述熔融区进行密封。

在本发明的一些实施例中，所述内环排渣槽和所述外环排渣槽具有冷却夹套。

在本发明的一些实施例中，所述油气净化单元的净化可燃气出口与所述辐射管燃烧器相连，所述油气净化单元的净化可燃气出口与发电机组相连，所述发电机组与所述等离子炬相连。由此，可以利用净化可燃气作为辐射管燃烧器和发电机组的燃料，从而进一步提高整个系统的能量利用水平。

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生活垃圾一体化热处理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：将生活垃圾向旋转床内进行布料，并使所述生活垃圾依次经过热解区、气化区和熔融区，使所述生活垃圾在热解区内进行热解，以便得到热解炭和热解油气，所述热解炭进入气化区内在气化剂的作用下进行气化反应，以便得到气化气和灰渣，所述灰渣进入熔融区内进行熔融，以便得到熔融灰渣；将所述热解油气和所述气化气通入油气净化单元进行净化，以便得到净化可燃气。

由此，根据本发明实施例的处理生活垃圾的方法通过将生活垃圾向旋转床内进行布料，并使生活垃圾依次经过旋转床的热解区、气化区和熔融区，使生活垃圾在热解区内进行热解，以便得到热解炭和热解油气，其中热解油气可以由热解油气出口排出并进入后续油气净化单元中进行净化，得到净化可燃气；在环形转盘的转动下，热解炭随着环形转盘的转动进入气化区内，通过气化剂分布板向气化区内供给气化剂，在气化剂的作用下热解炭发生气化反应，得到气化气和灰渣，热解与气化反应可以通过设置在热解区和气化区内的多个辐射管燃烧器燃烧提供热量；后续灰渣随着环形转盘的转动进入熔融区内，在等离子炬的作用下进行熔融，得到熔融灰渣。另外，处理生活垃圾得到的热解油气和气化气可以进一步供给至油气净化单元中进行净化，以便得到净化可燃气。由此，该方法实现了生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理，特别适用于技术推广和规模化生产。

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，所述热解的温度为750～850摄氏度，时间为30～60分钟，所述热解区内的压力为-20～100Pa。

在本发明的一些实施例中，所述气化反应的温度为900～1000摄氏度，时间为30～60分钟，所述气化区内的压力为500～2000Pa。

在本发明的一些实施例中，所述熔融的温度为1400～1600摄氏度，时间为30～60分钟。

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：将一部分所述净化可燃气作为燃料通入热解区和所述气化区内的辐射管燃烧器内；将另一部分所述净化可燃气通入发电机组用于发电，并将产生电力用于所述熔融区内的等离子炬。由此，可以利用净化可燃气作为辐射管燃烧器和发电机组的燃料，从而进一步提高整个系统的能量利用水平。

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生活垃圾一体化热处理系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的生活垃圾一体化热处理系统旋转床热解区结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的生活垃圾一体化热处理系统旋转床气化区结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的生活垃圾一体化热处理系统旋转床熔融区结构示意图；

图5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6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，“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“相连”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，本发明提出了一种生活垃圾一体化热处理系统。根据本发明的实施例，该系统包括：旋转床100和油气净化单元200。其中，旋转床100包括：环状炉腔110、多个辐射管燃烧器130、气化剂分布板140和等离子炬150。

下面参考图1～4对根据本发明实施例的生活垃圾一体化热处理系统进行详细描述：

根据本发明的实施例，环状炉腔110是由内周壁、外周壁、环形顶壁、环形转盘160组成的空间，环状炉腔110由隔墙111分隔为依次相邻的热解区112、气化区113和熔融区114，其中，热解区112具有生活垃圾入口115和热解油气出口116，气化区113具有气化气出口117，熔融区114具有熔浆出口118。具体地，可以将待处理生活垃圾向旋转床环状炉腔内进行布料，利用物料本身对进料口进行密封，并使生活垃圾首先进入热解区内，生活垃圾在热解区内进行热解，产生热解炭和热解油气(包括小分子气体和焦油)，热解油气可已经油气管路的热解油气出口排出环状炉腔；进而热解炭通过环形转盘的驱动进入气化区内，在气化剂的作用下进行气化反应，得到以氢气、一氧化碳等可燃性气体为主要成分的气化气和灰渣；灰渣在环形转盘的驱动下进入熔融区内进行熔融，得到熔融灰渣，从而实现了生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理。

根据本发明的具体实施例，环形转盘160在径向上可以呈拱形，由此，可以使后续熔融区内灰渣熔融得到的熔融灰渣自动流至熔融区两侧的排渣槽内。

根据本发明的具体实施例，环形转盘拱形的最高点与最低点之间的连线与水平面可以呈3～6度夹角，由此，可以进一步提高后续熔融灰渣的流动效率。

根据本发明的实施例，环形转盘的宽度可以根据实际处置规模确定，根据本发明的一个具体实施例，环形转盘的宽度可以为2000～5000mm。

根据本发明的实施例，将待处理生活垃圾向旋转床环状炉腔内进行布料的厚度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，布料厚度可以为50～100mm，由此，可以保证生活垃圾的热解效果和处理速率较佳。

根据本发明的实施例，生活垃圾热解的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，热解的温度可以为750～850摄氏度，时间可以为30～60分钟，热解区内的压力可以为-20～100Pa。由此，可以使生活垃圾中的绝大部分有机物发生热解，并且在-20～100Pa的低压条件下，可以使生活垃圾热解得到的热解油气充分挥发，并经油气管路由热解油气出口排出。

根据本发明的实施例，多个辐射管燃烧器130设置在热解区112和气化区113内，且分布于环形转盘160的上方与环形转盘160间隔开，通过辐射管燃烧器向热解区和气化区以热辐射的形式提供热量，可以使辐射管内燃烧产生的烟气与热解区和气化区内的气氛隔绝，使生活垃圾在绝氧条件下发生反应，热解得到的热解油气也与辐射管燃烧产生的烟气隔绝，由此可以避免热解产生二噁英污染，并且可以降低热解得到的热解炭的产率，使生活垃圾热解得到更多的热解油气，从而进一步提高生活垃圾的资源化利用率。

根据本发明的实施例，气化剂分布板140具有气化剂腔室(附图中未示出)和连通气化剂腔室的多个气化剂分布孔141，气化剂分布板140设置在气化区113内，且分布于环形转盘160的上方与环形转盘160间隔开，气化剂分布板140适于向气化区内供给气化剂，以便使热解炭在气化剂的作用下发生气化反应，得到以氢气、一氧化碳等可燃性气体为主要成分的气化气和灰渣。

根据本发明的实施例，气化剂分布板140在高度方向上可以设置在辐射管燃烧器130与环形转盘160之间，且气化剂分布板140在径向上可以呈拱形。具体地，气化剂分布板可以通过联结机构实现与环状炉腔周壁的固定，且通过将气化剂分布板设置在辐射管燃烧器和环形转盘之间，可以利用辐射管燃烧器对气化剂分布板排出的气化剂起到加热作用，从而进一步提高气化反应的效率。

根据本发明的具体实施例，气化剂分布板可以位于辐射管燃烧器的下方150～250mm，由此，可以进一步提高辐射管燃烧器对气化剂进行加热的效率。

根据本发明的具体实施例，气化剂分布板与环形转盘上物料之间的距离可以为50～100mm，由此，可以缩短气化剂扩散距离，保证足量的气化剂与物料充分接触，有利于促进气化反应进行。

根据本发明的实施例，气化剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，气化剂可以为氧气、水蒸气、二氧化碳等。由此，可以有效地将热解炭气化得到气化气。

根据本发明的实施例，气化反应的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，气化反应的温度可以为900～1000摄氏度，时间可以为30～60分钟，气化区内的压力可以为500～2000Pa。由此，可以进一步提高气化反应的完成度。

根据本发明的实施例，等离子炬150设置在熔融区114内，且分布于环形转盘160的上方与环形转盘160间隔开，等离子炬150适于为熔融区内的灰渣熔融提供热量。具体地，等离子炬可以布置在环状炉腔内壁上，为保证等离子炬的离子体射流出口与环形转盘相对，射流出口与水平面之间可以呈负20～30度。等离子炬可以利用电极间产生的高温高能量等离子体来使灰渣熔融，得到熔融灰渣，由于环形转盘呈拱形结构，进而熔融灰渣在重力作用下流至排渣槽中。

根据本发明的具体实施例，热解区112和气化区113的底端设置有内环密封槽171和外环密封槽172，以便对热解区和气化区进行密封。具体地，内环密封槽和外环密封槽内可以加注水，并且位于热解区和气化区的内周壁的底端和环形转盘的内周壁的底端均延伸至内环形密封槽内的液位面以下，位于热解区和气化区的外周壁的底端和环形转盘的外周壁的底端延伸至外环密封槽内的液位面以下，从而实现装置运行过程中环状炉腔与外界大气隔绝。

根据本发明的具体实施例，熔融区114的底端设置有内环排渣槽173和外环排渣槽174，内环排渣槽和外环排渣槽适于盛接熔融灰渣，并对熔融区进行密封。根据本发明的具体实施例，内环排渣槽和外环排渣槽具有冷却夹套，具体地，熔融灰渣进入内环排渣槽和外环排渣槽后，可以经冷却夹套中的冷却水急冷降温，冷却后形成惰性玻璃体，使得重金属等有害物被固定在玻璃质熔渣中，从而有效防止熔渣的有害物质浸出，玻璃质熔渣可以用作建筑材料。

根据本发明的具体实施例，上述熔融的温度可以为1400～1600摄氏度，时间可以为30～60分钟，由于熔融温度远高于灰渣熔融所需温度，所以可以保证得到的熔融灰渣具有较好的流动性以保证液态出渣。

根据本发明的一个具体实施例，上述热解区、气化区和熔融区之间由隔墙隔开，并且可以不相互连通，具体可以根据各区的反应进度，控制各个隔墙上的机械式闸门同时开启或关闭，并且在各个机械式闸门开启时控制环形转盘旋转。

根据本发明的实施例，油气净化单元200与热解油气出口116和气化气出口117相连，油气净化单元200适于将热解油气和气化气进行净化，以便得到净化可燃气。具体地，热解油气和气化气依次经过除尘塔、初冷器、电捕焦油器、干式脱硫塔、气体缓冲罐。高温热解油气和气化气(600～700℃)经激冷后冷却至80～90℃，经一台湿式除尘塔除尘并进入到两台并联操作的横管初冷器，用30℃左右的循环水将气体冷却至约40℃。由横管初冷器下部排出的热解气和气化气，进入到电捕焦油器，除掉气体中夹带的焦油部分，再由鼓风机将气体送至干法脱硫工序。气体从装有脱硫剂的脱硫塔下部进入，上部排出。脱硫后的热解气和气化气最后进入到缓冲罐暂存。

根据本发明的实施例，油气净化单元的净化可燃气出口可以与辐射管燃烧器相连，油气净化单元的净化可燃气出口与发电机组相连，发电机组与等离子炬相连。由此，可以利用净化可燃气作为辐射管燃烧器和发电机组的燃料，从而进一步提高整个系统的能量利用水平。

由此，根据本发明实施例的生活垃圾一体化热处理系统通过将生活垃圾向旋转床内进行布料，并使生活垃圾依次经过旋转床的热解区、气化区和熔融区，使生活垃圾在热解区内进行热解，以便得到热解炭和热解油气，其中热解油气可以由热解油气出口排出并进入后续油气净化单元中进行净化，得到净化可燃气；在环形转盘的转动下，热解炭随着环形转盘的转动进入气化区内，通过气化剂分布板向气化区内供给气化剂，在气化剂的作用下热解炭发生气化反应，得到气化气和灰渣，热解与气化反应可以通过设置在热解区和气化区内的多个辐射管燃烧器燃烧提供热量；后续灰渣随着环形转盘的转动进入熔融区内，在等离子炬的作用下进行熔融，得到的熔融灰渣在重力作用下流至排渣槽内冷却为玻璃质熔渣。另外，处理生活垃圾得到的热解油气和气化气可以进一步供给至油气净化单元中进行净化，以便得到净化可燃气，净化可燃气可以返回用作辐射管燃烧器和等离子炬发电机组的燃料。由此，该系统实现了生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理，特别适用于技术推广和规模化生产。

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生活垃圾一体化热处理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：将生活垃圾向旋转床内进行布料，并使生活垃圾依次经过热解区、气化区和熔融区，使生活垃圾在热解区内进行热解，以便得到热解炭和热解油气，热解炭进入气化区内在气化剂的作用下进行气化反应，以便得到气化气和灰渣，灰渣进入熔融区内进行熔融，以便得到熔融灰渣；将热解油气和所述气化气通入油气净化单元进行净化，以便得到净化可燃气。

下面参考5～6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。根据本发明实施例的，该方法包括：

S100：生活垃圾热处理

该步骤中，将生活垃圾向旋转床内进行布料，并使生活垃圾依次经过热解区、气化区和熔融区，使生活垃圾在热解区内进行热解，以便得到热解炭和热解油气，热解炭进入气化区内在气化剂的作用下进行气化反应，以便得到气化气和灰渣，灰渣进入熔融区内进行熔融，以便得到熔融灰渣。

具体地，旋转床包括：环状炉腔、多个辐射管燃烧器、气化剂分布板和等离子炬。

根据本发明的实施例，环状炉腔是由内周壁、外周壁、环形顶壁、环形转盘组成的空间，环状炉腔由隔墙分隔为依次相邻的热解区、气化区和熔融区，其中，热解区具有生活垃圾入口和热解油气出口，气化区具有气化气出口，熔融区具有熔浆出口。具体地，可以将待处理生活垃圾向旋转床环状炉腔内进行布料，利用物料本身对进料口进行密封，并使生活垃圾首先进入热解区内，生活垃圾在热解区内进行热解，产生热解炭和热解油气(包括小分子气体和焦油)，热解油气可已经油气管路的热解油气出口排出环状炉腔；进而热解炭通过环形转盘的驱动进入气化区内，在气化剂的作用下进行气化反应，得到以氢气、一氧化碳等可燃性气体为主要成分的气化气和灰渣；灰渣在环形转盘的驱动下进入熔融区内进行熔融，得到熔融灰渣，从而实现了生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理。

根据本发明的具体实施例，环形转盘在径向上可以呈拱形，由此，可以使后续熔融区内灰渣熔融得到的熔融灰渣自动流至熔融区两侧的排渣槽内。

根据本发明的具体实施例，环形转盘拱形的最高点与最低点之间的连线与水平面可以呈3～6度夹角，由此，可以进一步提高后续熔融灰渣的流动效率。

根据本发明的实施例，环形转盘的宽度可以根据实际处置规模确定，根据本发明的一个具体实施例，环形转盘的宽度可以为2000～5000mm。

根据本发明的实施例，将待处理生活垃圾向旋转床环状炉腔内进行布料的厚度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，布料厚度可以为50～100mm，由此，可以保证生活垃圾的热解效果和处理速率较佳。

根据本发明的实施例，生活垃圾热解的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，热解的温度可以为750～850摄氏度，时间可以为30～60分钟，热解区内的压力可以为-20～100Pa。由此，可以使生活垃圾中的绝大部分有机物发生热解，并且在-20～100Pa的低压条件下，可以使生活垃圾热解得到的热解油气充分挥发，并经油气管路由热解油气出口排出。

根据本发明的实施例，多个辐射管燃烧器设置在热解区和气化区内，且分布于环形转盘的上方与环形转盘间隔开，通过辐射管燃烧器向热解区和气化区以热辐射的形式提供热量，可以使辐射管内燃烧产生的烟气与热解区和气化区内的气氛隔绝，使生活垃圾在绝氧条件下发生反应，热解得到的热解油气也与辐射管燃烧产生的烟气隔绝，由此可以避免热解产生二噁英污染，并且可以降低热解得到的热解炭的产率，使生活垃圾热解得到更多的热解油气，从而进一步提高生活垃圾的资源化利用率。

根据本发明的实施例，气化剂分布板具有气化剂腔室和连通气化剂腔室的多个气化剂分布孔，气化剂分布板设置在气化区内，且分布于环形转盘的上方与环形转盘间隔开，气化剂分布板适于向气化区内供给气化剂，以便使热解炭在气化剂的作用下发生气化反应，得到以氢气、一氧化碳等可燃性气体为主要成分的气化气和灰渣。

根据本发明的实施例，气化剂分布板在高度方向上可以设置在辐射管燃烧器与环形转盘之间，且气化剂分布板在径向上可以呈拱形。具体地，气化剂分布板可以通过联结机构实现与环状炉腔周壁的固定，且通过将气化剂分布板设置在辐射管燃烧器和环形转盘之间，可以利用辐射管燃烧器对气化剂分布板排出的气化剂起到加热作用，从而进一步提高气化反应的效率。

根据本发明的具体实施例，气化剂分布板可以位于辐射管燃烧器的下方150～250mm，由此，可以进一步提高辐射管燃烧器对气化剂进行加热的效率。

根据本发明的具体实施例，气化剂分布板与环形转盘上物料之间的距离可以为50～100mm，由此，可以缩短气化剂扩散距离，保证足量的气化剂与物料充分接触，有利于促进气化反应进行。

根据本发明的实施例，气化剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，气化剂可以为氧气、水蒸气、二氧化碳等。由此，可以有效地将热解炭气化得到气化气。

根据本发明的实施例，气化反应的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，气化反应的温度可以为900～1000摄氏度，时间可以为30～60分钟，气化区内的压力可以为500～2000Pa。由此，可以进一步提高气化反应的完成度。

根据本发明的实施例，等离子炬设置在熔融区内，且分布于环形转盘的上方与环形转盘间隔开，等离子炬适于为熔融区内的灰渣熔融提供热量。具体地，等离子炬可以布置在环状炉腔内壁上，为保证等离子炬的离子体射流出口与环形转盘相对，射流出口与水平面之间可以呈负20～30度。等离子炬可以利用电极间产生的高温高能量等离子体来使灰渣熔融，得到熔融灰渣，由于环形转盘呈拱形结构，进而熔融灰渣在重力作用下流至排渣槽中。

根据本发明的具体实施例，热解区和气化区的底端设置有内环密封槽和外环密封槽，以便对热解区和气化区进行密封。具体地，内环密封槽和外环密封槽内可以加注水，并且位于热解区和气化区的内周壁的底端和环形转盘的内周壁的底端均延伸至内环形密封槽内的液位面以下，位于热解区和气化区的外周壁的底端和环形转盘的外周壁的底端延伸至外环密封槽内的液位面以下，从而实现装置运行过程中环状炉腔与外界大气隔绝。

根据本发明的具体实施例，熔融区的底端设置有内环排渣槽和外环排渣槽，内环排渣槽和外环排渣槽适于盛接熔融灰渣，并对熔融区进行密封。根据本发明的具体实施例，内环排渣槽和外环排渣槽具有冷却夹套，具体地，熔融灰渣进入内环排渣槽和外环排渣槽后，可以经冷却夹套中的冷却水急冷降温，冷却后形成惰性玻璃体，使得重金属等有害物被固定在玻璃质熔渣中，从而有效防止熔渣的有害物质浸出，玻璃质熔渣可以用作建筑材料。

根据本发明的具体实施例，上述熔融的温度可以为1400～1600摄氏度，时间可以为30～60分钟，由于熔融温度远高于灰渣熔融所需温度，所以可以保证得到的熔融灰渣具有较好的流动性以保证液态出渣。

根据本发明的一个具体实施例，上述热解区、气化区和熔融区之间由隔墙隔开，并且可以不相互连通，具体可以根据各区的反应进度，控制各个隔墙上的机械式闸门同时开启或关闭，并且在各个机械式闸门开启时控制环形转盘旋转。

S200：获得净化可燃气

该步骤中，将热解油气和气化气通入油气净化单元进行净化，以便得到净化可燃气。具体地，热解油气和气化气依次经过除尘塔、初冷器、电捕焦油器、干式脱硫塔、气体缓冲罐。高温热解油气和气化气(600～700℃)经激冷后冷却至80～90℃，经一台湿式除尘塔除尘并进入到两台并联操作的横管初冷器，用30℃左右的循环水将气体冷却至约40℃。由横管初冷器下部排出的热解气和气化气，进入到电捕焦油器，除掉气体中夹带的焦油部分，再由鼓风机将气体送至干法脱硫工序。气体从装有脱硫剂的脱硫塔下部进入，上部排出。脱硫后的热解气和气化气最后进入到缓冲罐暂存。

参考图6，本发明实施例的处理生活垃圾的方法进一步包括：

S300：返回净化可燃气

该步骤中，将一部分净化可燃气作为燃料通入热解区和气化区内的辐射管燃烧器内；将另一部分净化可燃气通入发电机组用于发电，并将产生电力用于熔融区内的等离子炬。由此，可以利用净化可燃气作为辐射管燃烧器和发电机组的燃料，从而进一步提高整个系统的能量利用水平。

由此，根据本发明实施例的处理生活垃圾的方法通过将生活垃圾向旋转床内进行布料，并使生活垃圾依次经过旋转床的热解区、气化区和熔融区，使生活垃圾在热解区内进行热解，以便得到热解炭和热解油气，其中热解油气可以由热解油气出口排出并进入后续油气净化单元中进行净化，得到净化可燃气；在环形转盘的转动下，热解炭随着环形转盘的转动进入气化区内，通过气化剂分布板向气化区内供给气化剂，在气化剂的作用下热解炭发生气化反应，得到气化气和灰渣，热解与气化反应可以通过设置在热解区和气化区内的多个辐射管燃烧器燃烧提供热量；后续灰渣随着环形转盘的转动进入熔融区内，在等离子炬的作用下进行熔融，得到的熔融灰渣在重力作用下流至排渣槽内冷却为玻璃质熔渣。另外，处理生活垃圾得到的热解油气和气化气可以进一步供给至油气净化单元中进行净化，以便得到净化可燃气，净化可燃气可以返回用作辐射管燃烧器和等离子炬发电机组的燃料。由此，该方法实现了生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理，特别适用于技术推广和规模化生产。

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

采用某市生活垃圾为原料，垃圾含水率50％，成分组成如表1：

表1生活垃圾成分组成(wt％)

生活垃圾原料首先进入到旋转床热解区炉膛内，原料在热解区发生高温热裂解(热解区温度750～850℃)，产生热解炭和气相产物(包括小分子气体和焦油)。每吨垃圾热解后可产可燃气190Nm³，热解区产气成分及热值如表2：

表2热解气成分及热值(不含油、水)

原料在热解区完成热解反应后，热解炭在环形转盘的转动下输送至气化区(气化区温度900～1000℃)，热解炭在气化区与气化剂(氧气、水蒸气)发生气化反应，过量空气系数为0.4～0.6，产生气化气(氢气、一氧化碳等可燃气)和灰渣。气化效率为30～40％，固定碳转化率为70～85％，气化气产率为1.5～2m³/kg，气化气成分及热值如表3：

表3气化气成分及热值(不含油、水)

灰渣组分在环形转盘的转动下输送至灰渣熔融区(熔融区温度1400～1600℃)，在熔渣区内的等离体子炬的作用下，灰渣迅速熔融后自动流动至环形转盘两侧的排渣槽排至排渣池进行急冷，熔融的灰渣经冷却后最终形成惰性玻璃体，惰性玻璃体可用作建材材料等。

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 (10)

1.一种生活垃圾一体化热处理系统，其特征在于，包括：

旋转床，所述旋转床包括：

环状炉腔，所述环状炉腔是由内周壁、外周壁、环形顶壁、环形转盘组成的空间，所述环状炉腔由隔墙分隔为依次相邻的热解区、气化区和熔融区，其中，所述热解区具有生活垃圾入口和热解油气出口，所述气化区具有气化气出口，所述熔融区具有熔浆出口；

多个辐射管燃烧器，多个所述辐射管燃烧器设置在所述热解区和气化区内，且分布于所述环形转盘的上方与所述环形转盘间隔开；

气化剂分布板，所述气化剂分布板具有气化剂腔室和连通所述气化剂腔室的多个气化剂分布孔，所述气化剂分布板设置在所述气化区内，且分布于所述环形转盘的上方与所述环形转盘间隔开；

等离子炬，所述等离子炬设置在所述熔融区内，且分布于所述环形转盘的上方与所述环形转盘间隔开；

油气净化单元，所述油气净化单元与所述热解油气出口和所述气化气出口相连。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾一体化热处理系统，其特征在于，所述环形转盘在径向上呈拱形，所述拱形的最高点与最低点之间的连线与水平面呈3～6度夹角。

3.根据权利要求2所述的生活垃圾一体化热处理系统，其特征在于，所述气化剂分布板在高度方向上设置在所述辐射管燃烧器与所述环形转盘之间，且所述气化剂分布板在径向上呈拱形；

任选地，所述气化剂分布板位于所述辐射管燃烧器的下方150～250mm；

任选地，所述气化剂分布板与所述环形转盘上物料之间的距离为50～100mm。

4.根据权利要求3所述的生活垃圾一体化热处理系统，其特征在于，所述熔融区的底端设置有内环排渣槽和外环排渣槽，所述内环排渣槽和外环排渣槽适于盛接熔融灰渣，并对所述熔融区进行密封；

任选地，所述内环排渣槽和所述外环排渣槽具有冷却夹套。

5.根据权利要求4所述的生活垃圾一体化热处理系统，其特征在于，所述油气净化单元的净化可燃气出口与所述辐射管燃烧器相连，所述油气净化单元的净化可燃气出口与发电机组相连，所述发电机组与所述等离子炬相连。

6.一种利用权利要求1～5任一项所述的生活垃圾一体化热处理系统处理生活垃圾的方法，其特征在于，包括：

将生活垃圾向旋转床内进行布料，并使所述生活垃圾依次经过热解区、气化区和熔融区，使所述生活垃圾在热解区内进行热解，以便得到热解炭和热解油气，所述热解炭进入气化区内在气化剂的作用下进行气化反应，以便得到气化气和灰渣，所述灰渣进入熔融区内进行熔融，以便得到熔融灰渣；

将所述热解油气和所述气化气通入油气净化单元进行净化，以便得到净化可燃气。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热解的温度为750～850摄氏度，时间为30～60分钟，所述热解区内的压力为-20～100Pa。

8.根据权利要求6所述的方法，所述气化反应的温度为900～1000摄氏度，时间为30～60分钟，所述气化区内的压力为500～2000Pa。

9.根据权利要求6所述的方法，所述熔融的温度为1400～1600摄氏度，时间为30～60分钟。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：

将一部分所述净化可燃气作为燃料通入热解区和所述气化区内的辐射管燃烧器内；

将另一部分所述净化可燃气通入发电机组用于发电，并将产生电力用于所述熔融区内的等离子炬。