CN107676789A - 一种垃圾热解方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及垃圾处理技术领域，具体来说是一种垃圾热解方法及实现该热解方法的装置；本发明垃圾热解方法包括垃圾导入、垃圾预热烘干、垃圾无氧热解、热解气及碳渣有氧燃烧、热量返回利用，实现该热解方法的装置包括炉体和炉芯，所述炉芯从上往下依次分为垃圾导入段、垃圾预热烘干段和垃圾热解段；本发明实现垃圾无氧热解，只有热解的可燃性气体和洁净的碳渣参与有氧燃烧，垃圾本身完全在无氧的条件下热解，杜绝了二噁英等有害气体的生成，克服了焦油的排放，简化了后续废气处理的流程，减轻了废气处理的难度，也克服了废气处理产生废水的问题，装置简单易行，成本优势明显，既可以大型化，也可以小型化，并能实现连续作业，容易实现自动化控制。

Description

一种垃圾热解方法及装置
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体来说是一种垃圾热解方法及实现该热解方法的装置。
背景技术
随着国民经济水平的提高，物质资料极大丰富，产生的垃圾数量急剧增加。我国目前处理垃圾的方法多采用焚烧和填埋。垃圾填埋技术需要占用大量的土地，并且会产生垃圾渗滤液渗透地下水、垃圾发酵臭气逸散等的二次污染的问题。垃圾焚烧技术是垃圾减量的有效手段，但垃圾在焚烧的过程会产生大量的二噁英和呋喃等剧毒物质，危害人类生存。
垃圾热解技术能较好的控制二噁英等污染物的排放，垃圾热解技术是垃圾在无氧或者缺氧条件下热解、热解气和半焦有氧燃烧的工艺，现有的垃圾热解处理工艺主要有流化床热解工艺和炉排炉热解工艺，由于这两种工艺成本和设计原理的问题，很难在小处理量的项目上应用，村镇级的几十吨甚至几吨的项目上使用流化床工艺或者炉排炉工艺成本太高，并且热解效率也达不到设计指标。
小型垃圾热解项目往往采用前段垃圾焚烧，后段废气燃烧热解的工艺，焚烧段产生大量的可燃性气体在后段二燃室燃烧，热效率相对低下，并且产生的焦油对冷却水处理产生额外的负担，形成大量的富焦油污水，无法利用又难以处理。
针对上述情况，解决的现有技术包括：
(1)《城市垃圾的热解炭化方法及装置》申请号：200610014998.6，该发明中涉及一种城市垃圾的热解炭化方法和装置，其技术特征主要为对于热解后产生的热解气体的处理，主要包括除酸和热解气燃烧后的高温气体的处理，其装置包括分选设备、破碎设备、干燥设备、热解炭化炉、热解气加热器、除酸器、燃烧器、燃料储存罐、压榨机、搅拌轴等。该发明中涉及的垃圾热解方法流程复杂，设备由多种部件组合而成，存在成本过高，设备复杂，不易达到很好的环保效果。
(2)《防止二噁英生成的垃圾热解方法》申请号：CN201410841851.9，该发明过程为：a.将垃圾通入250——280℃的热空气处理1——3分钟，得无二噁英的垃圾气相、垃圾固相；b.将所述垃圾气相导出，将垃圾固相通入300——500℃热空气处理2——10秒钟，得灰烬、无二噁英的可燃烟气；c.收集灰烬无害固封利用，将所述垃圾气相、可燃烟气通入500——600℃热空气处理3——5秒钟，得无二噁英的热解焰气，收集热解焰气的热能后，常规无害达标处理排放。本方法将垃圾分步分级通入热空气进行处理，该方法可以有效去除二噁英的生成，但是不能很好的保证二噁英的二次生成，并且由于是中温热解，得到的灰烬是半焦一类的物质，含有苯类物质，属于危险固体废弃物，同时对于其他的有害物质的去除不是很理想，无法一次性实现环保的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种高校环保的垃圾热解方法及装置，有效杜绝二噁英等有害气体的产生，简化废气处理流程，有效提高热解和燃烧过程的热效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种垃圾热解方法，包括以下步骤：
(ⅰ)垃圾导入：在常温状态下将垃圾导入垃圾热解炉中；
(ⅱ)垃圾预热烘干：将垃圾热解炉进行加热升温，在温度为100℃～200℃时，对垃圾进行预热烘干，烘干时间为0.5～5小时，实现完全干燥，有效提高垃圾的热值，提高量为1000～2500kj/kg，并初步减重，减重比例为15～40％；
(ⅲ)垃圾无氧热解：炉温进一步提升至300℃～800℃，垃圾开始热解过程，热解时间为0.5～5小时，并完全热解，释放出H2、CO、CH4、C2H6等可燃性气体，固体物质最终完全热解炭化形成碳渣向下排出；
(ⅳ)热解气及碳渣有氧燃烧:上述步骤中产生的热解气体逸出，与空气接触燃烧，其温度达到700℃～1200℃，燃烧后温度保持时间保持在3秒钟以上，碳渣排出后被燃烧的热解气体引燃，其释放的热量与热解气体燃烧的热量汇合，温度最高达到1200℃以上，碳渣燃烧后的灰渣进入底部的储灰室，自然冷却后排出；
(ⅴ)热量返回利用:上述步骤中热解气体和碳渣燃烧释放的热量作用于热解过程，使热解过程的垃圾逐步热解、炭化，余热随着废气作用于烘干过程，对新进入的垃圾进行预热和烘干，并使废气得到预冷，预冷后的废气温度降低到180℃～120℃，再经过后端的脱酸脱硝无害化处理后排放。
本发明还包括实现上述的一种垃圾热解方法的热解炉，该装置包括包括炉体和炉芯两个部分，所述炉芯包括垃圾推进器，垃圾推进器的截面形状为矩形或圆形，垃圾推进器的一侧设置有进料斗，垃圾推进器的顶部设有顶盖，顶盖的下面装有液压推进器，液压推进器的下部装有推进活塞，推进活塞的截面形状与垃圾推进器的截面形状相同，且尺寸小于垃圾推进器的截面，推进活塞与液压推进器的内表面贴合且能自由滑动，所述炉芯安装有垃圾烘干段，垃圾烘干段的截面形状与垃圾推进器的截面形状和尺寸相同，垃圾烘干段的下部为垃圾热解段，垃圾热解段的截面形状与垃圾烘干段的截面相同，且尺寸大于垃圾烘干段的截面，垃圾热解段的内部装有散热筋板，散热筋板竖向焊接在垃圾热解段的内壁上。
进一步地，所述炉体包括炉体上段，所述垃圾推进器通过底部法兰安装在炉体上段的顶部，炉体上段的内壁装有耐烧涂层，炉体上段的上部设有废气出孔,炉体上段的上半部分截面形状与垃圾烘干段的截面相同且尺寸较后者大，炉体上段的下半部分为尺寸变大的喇叭口状，底部通过法兰安装在炉体下段的顶部。
进一步地，所述炉体下段用碳钢板焊接而成，炉体下段的内部装有耐烧涂层，炉体下段的底部有底座，炉体下段的内部下方装有支撑通风机构，支撑通风机构的上部设有碳渣破碎机构，支撑通风机构的下部两侧各设置一个U型的储灰室，储灰室的内部装有螺旋出灰机构，碳渣破碎机构的截面形状为三角形。
本发明的有益技术效果是：
(1)真正的实现垃圾无氧热解，只有热解的可燃性气体和洁净的碳渣参与有氧燃烧，垃圾本身完全在无氧的条件下热解，杜绝了二噁英等有害气体的生成。
(2)基本上克服了焦油的排放，简化了后续废气处理的流程，减轻了废气处理的难度，也克服了废气处理产生废水的问题。
(3)装置简单易行，成本优势明显，既可以大型化，也可以小型化，并能实现连续作业，容易实现自动化控制。
(4)从炉体排出的废气基本不含有可燃性气体和焦油，简化了后续废气处理的流程，减轻了废气处理的难度，也克服了废气处理产生废水的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明热解方法的流程图；
图2是本发明中热解炉的结构示意图。
其中：1垃圾推进器；2进料斗；3垃圾烘干段；4炉体上段；5垃圾热解段；6炉体下段；7储灰室；8顶盖；9液压推进器；10推进活塞；11废气出孔；12耐烧涂层；13散热筋板；14碳渣破碎机构；15支撑通风机构；16螺旋出渣机构；17底座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，一种垃圾热解方法，包括以下步骤：
(ⅰ)垃圾导入：在常温状态下将垃圾导入垃圾热解炉中；
(ⅱ)垃圾预热烘干：将垃圾热解炉进行加热升温，在温度为100℃～200℃时，对垃圾进行预热烘干，烘干时间为0.5～5小时，实现完全干燥，有效提高垃圾的热值，提高量为1000～2500kj/kg，并初步减重，减重比例为15～40％；
(ⅲ)垃圾无氧热解：炉温进一步提升至300℃～800℃，垃圾开始热解过程，热解时间为0.5～5小时，并完全热解，释放出H2、CO、CH4、C2H6等可燃性气体，固体物质最终完全热解炭化形成碳渣向下排出；
(ⅳ)热解气及碳渣有氧燃烧:上述步骤中产生的热解气体逸出，与空气接触燃烧，其温度达到700℃～1200℃，燃烧后温度保持时间保持在3秒钟以上，碳渣排出后被燃烧的热解气体引燃，其释放的热量与热解气体燃烧的热量汇合，温度最高达到1200℃以上，碳渣燃烧后的灰渣进入底部的储灰室，自然冷却后排出；
(ⅴ)热量返回利用:上述步骤中热解气体和碳渣燃烧释放的热量作用于热解过程，使热解过程的垃圾逐步热解、炭化，余热随着废气作用于烘干过程，对新进入的垃圾进行预热和烘干，并使废气得到预冷，预冷后的废气温度降低到180℃～120℃，再经过后端的脱酸脱硝无害化处理后排放。
实施例2：
如图2所示的一种垃圾热解炉，包括垃圾推进器1，其截面形状为矩形或圆形；垃圾推进器1的一侧设置有进料斗2；垃圾推进器1的顶部设有顶盖8，顶盖8的下面装有液压推进器9，液压推进器9的下部装有推进活塞10，推进活塞10的截面形状与垃圾推进器1的截面形状相同，且尺寸小于垃圾推进器1的截面，与其内表面贴合但能自由滑动。
垃圾推进段1的下部安装有垃圾烘干段3，其截面形状与垃圾推进器1的截面形状和尺寸相同；垃圾烘干段3的下部为垃圾热解段5，其截面形状与垃圾烘干段3的截面相同，且尺寸大于垃圾烘干段3的截面；垃圾热解段5的内部装有散热筋板13，散热筋板竖向焊接在垃圾热解段5的内壁上，垃圾烘干段3和垃圾热解段5所用的材料为锅炉钢或耐高温不锈钢。
垃圾推进器1通过底部法兰安装在炉体上段4的顶部，炉体上段4用碳钢制作，其内壁装有耐烧涂层12，炉体上段4的上部设有废气出孔11,炉体上段4的上半部分截面形状与垃圾烘干段3的截面相同且尺寸较后者大；炉体上段4的下半部分为尺寸变大的喇叭口状，底部通过法兰安装在炉体下段6的顶部。
炉体下段6用碳钢板焊接而成，内部装有耐烧涂层12，底部有底座17；炉体下段6的内部下部装有支撑通风机构15，支撑通风机构15的上部设有碳渣破碎机构14，下部两侧各设置一个U型的储灰室7，储灰室7的内部装有螺旋出灰机构16；碳渣破碎机构14的截面形状为三角形，材料为锅炉钢或者耐高温不锈钢。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种垃圾热解方法，其特征在于，包括以下步骤：
(ⅰ)垃圾导入：在常温状态下将垃圾导入垃圾热解炉中；
(ⅱ)垃圾预热烘干：将垃圾热解炉进行加热升温，在温度为100℃～200℃时，对垃圾进行预热烘干，烘干时间为0.5～5小时，实现完全干燥，有效提高垃圾的热值，提高量为1000～2500kj/kg，并初步减重，减重比例为15～40％；
(ⅲ)垃圾无氧热解：炉温进一步提升至300℃～800℃，垃圾开始热解过程，热解时间为0.5～5小时，并完全热解，释放出H2、CO、CH4、C2H6等可燃性气体，固体物质最终完全热解炭化形成碳渣向下排出；
(ⅳ)热解气及碳渣有氧燃烧:上述步骤中产生的热解气体逸出，与空气接触燃烧，其温度达到700℃～1200℃，燃烧后温度保持时间保持在3秒钟以上，碳渣排出后被燃烧的热解气体引燃，其释放的热量与热解气体燃烧的热量汇合，温度最高达到1200℃以上，碳渣燃烧后的灰渣进入底部的储灰室，自然冷却后排出；
(ⅴ)热量返回利用:上述步骤中热解气体和碳渣燃烧释放的热量作用于热解过程，使热解过程的垃圾逐步热解、炭化，余热随着废气作用于烘干过程，对新进入的垃圾进行预热和烘干，并使废气得到预冷，预冷后的废气温度降低到180℃～120℃，再经过后端的脱酸脱硝无害化处理后排放。
2.实现权利要求1所述的一种垃圾热解方法的热解炉，其特征在于，包括炉体和炉芯两个部分，所述炉芯包括垃圾推进器(1)，垃圾推进器(1)的截面形状为矩形或圆形，垃圾推进器(1)的一侧设置有进料斗(2)，垃圾推进器(1)的顶部设有顶盖(8)，顶盖(8)的下面装有液压推进器(9)，液压推进器(9)的下部装有推进活塞(10)，推进活塞(10)的截面形状与垃圾推进器(1)的截面形状相同，且尺寸小于垃圾推进器(1)的截面，推进活塞(10)与液压推进器(9)的内表面贴合且能自由滑动，所述炉芯安装有垃圾烘干段(3)，垃圾烘干段(3)的截面形状与垃圾推进器(1)的截面形状和尺寸相同，垃圾烘干段(3)的下部为垃圾热解段(5)，垃圾热解段(5)的截面形状与垃圾烘干段(3)的截面相同，且尺寸大于垃圾烘干段(3)的截面，垃圾热解段(5)的内部装有散热筋板(13)，散热筋板(13)竖向焊接在垃圾热解段(5)的内壁上。
3.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述炉体包括炉体上段(4)，所述垃圾推进器(1)通过底部法兰安装在炉体上段(4)的顶部，炉体上段(4)的内壁装有耐烧涂层(12)，炉体上段(4)的上部设有废气出孔(11),炉体上段(4)的上半部分截面形状与垃圾烘干段(3)的截面相同且尺寸较后者大，炉体上段(4)的下半部分为尺寸变大的喇叭口状，底部通过法兰安装在炉体下段(6)的顶部。
4.根据权利要求3所述的热解炉，其特征在于：所述炉体下段(6)用碳钢板焊接而成，炉体下段(6)的内部装有耐烧涂层(12)，炉体下段(6)的底部有底座(17)，炉体下段(6)的内部下方装有支撑通风机构(15)，支撑通风机构(15)的上部设有碳渣破碎机构(14)，支撑通风机构(15)的下部两侧各设置一个U型的储灰室(7)，储灰室(7)的内部装有螺旋出灰机构(16)，碳渣破碎机构(14)的截面形状为三角形。
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