CN107940469A - 一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置及处理方法 - Google Patents

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唐志雄
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Abstract

本发明涉及一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置包括垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统、自动控制系统、供电系统、移动平台，其中垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统依次连接；烟气处理系统包括依次连接的除酸装置、吸附装置、除尘装置、引风系统，引风系统包括依次连接的风机和烟囱，引风系统的烟囱上安装有烟气在线监测装置；本发明将垃圾焚烧处理系统、烟气净化系统和车载移动平台相结合，实现了垃圾焚烧相关设备的可移动，实际运行过程中采取“烧完即走”的处理新模式，无需占地、无需固定人员，克服了现有垃圾处置技术占地面积大、投资运行成本高、操作管理复杂等问题。

Description

一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置及处理方法
技术领域
本发明涉及环保设备领域，特别是涉及一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置。
背景技术
目前，我国垃圾污染问题日益严重，特别是农村地区。据统计，我国乡镇超过3万个，行政村超过50万个，每年农村生活垃圾产生量超过亿吨。部分农村地区生活垃圾治理严重滞后，随意倾倒、无序堆放、露天焚烧、“垃圾山”“垃圾河”等现象非常普遍，环境破坏、饮水安全、土壤污染等问题集中爆发。如何科学有效地处理农村生活垃圾是我国广大农村亟待解决的问题。“十一五”开始，随着新农村建设工作开展，政府要求农村进行垃圾规范化处理并出台了相关的管理规定，要求采用“村收集―乡(镇)转运―县(市)处理”模式并在全国多地试点，这种“统收统运统治”的模式由于运输及其他费用等问题，仅在沿海少数经济发达县市成功推广应用，在大部分经济水平欠发达的农村地区难以适用。而建设农村垃圾小型焚烧设施，就地快速处理农村垃圾是可行的技术路线之一，但目前由于政策、技术、资金、运行管理人才及村民的邻避效应等原因，还无法大规模推广。为此，针对农村垃圾处置问题，以农村垃圾焚烧技术为基础，本发明开发一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，解决现有农村垃圾处置难题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其能够实现就地处理，降低转运、处理成本，解决现在农村生活垃圾处理难的问题。
本发明的目的之二是：提供一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置处理垃圾的方法，其能够解决现阶段农村垃圾问题，快速、灵活、安全、高效的处置垃圾问题，尤其适合偏远农村地区和高海拔地区的垃圾处置，也适用于城镇生活垃圾、医疗垃圾、危险固废等的焚烧处置。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，包括垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统、自动控制系统、供电系统、移动平台，其中垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统依次连接；
烟气处理系统包括依次连接的除酸装置、吸附装置、除尘装置、引风系统，引风系统包括依次连接的风机和烟囱，引风系统的烟囱上安装有烟气在线监测装置；
自动控制系统分别控制垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统的动作；供电系统分别与垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统、自动控制系统连接并供电；的垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统、自动控制系统、供电系统集成安装于一个标准集装箱内，集装箱置于移动平台上。
其中，垃圾进料系统包括储料斗、提升设备和调速装置，其中储料斗和提升设备为一体式，储料斗包括入口和出口，调速装置与提升设备连接并调节提升设备的提升速度。
进一步，垃圾焚烧系统包括燃烧器、两段式热解气化焚烧炉、空气供给系统，两段式热解气化焚烧炉包括垃圾入口和废气出口，其中两段式热解气化焚烧炉分别与燃烧器、空气供给系统连接，空气供给系统用于给两段式热解气化焚烧炉提供空气，两段式热解气化焚烧炉的垃圾入口与储料斗的出口连接。
进一步，烟气急冷系统包括热交换器、冷却液循环系统，其中热交换器的进气口与两段式热解气化焚烧炉的废气出口连接，冷却液循环系统与热交换器进行热交换。
优选的，烟气处理系统中的除酸装置为固定床吸附装置，内置有碱性填料；的烟气处理系统中的吸附装置为固定床吸附装置，内置有吸附填料。
优选的，烟气处理系统中的除尘装置为布袋除尘器，布袋除尘器下方放置有飞灰罐。
其中，自动控制系统包括烟气分析模块和可编程逻辑控制模块，其中可编程逻辑控制模块通过数据信号线与垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统相连并控制上述系统运转，烟气分析模块通过数据信号线与在线监测系统连接。
其中，移动平台包括拖车和载重平台，其中载重平台和拖车相连，集成装置置于载重平台上，拖车作为载重平台的移动驱动部件。
其中，供电系统包括发电机、供油系统、供电电缆，供电系统给垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统、自动控制系统供电。
一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置处理垃圾的方法，包括以下步骤：
(1)移动式垃圾处理及烟气净化集成系统运至农村垃圾堆放点，开启供电系统，随后依次启动自控系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统，最后开启垃圾进料系统。
(2)垃圾经过人工筛选后，由垃圾进料系统输送至垃圾焚烧系统中焚烧炉的热解气化段，垃圾进料系统的垃圾进料量为5-30t/d，垃圾在此处热解气化产生H2、CO、CH4等可燃气，随后可燃气流动到焚烧炉的燃烧段，在此处与足量空气混合燃烧，最终生成含H2O、CO2、NOx、HCl等组分的烟气排放。
(3)经焚烧炉排出的高温烟气，首先进入烟气急冷系统，经过热交换，烟气温度降低到150-200℃，降温后的烟气随后进入烟气处理系统。
(4)降温后的烟气首先进入除酸装置，通过固体吸附和酸碱中和反应去除烟气中的SO2、HCl、HF、NOx等酸性气体以及部分颗粒物和重金属等，随后烟气进入吸附装置，通过固体材料的吸附作用，烟气中的重金属、VOCs、二噁英、NOx等被净化去除，之后烟气进入除尘装置，颗粒物及部分重金属在此被截留去除，最终净化后的烟气经引风系统达标排放。
(5)当垃圾处理完之后，通过自动控制系统依次关闭垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统，之后依次关闭自动控制系统、供电系统，随后将成套系统移至下一个垃圾堆放点进行垃圾处置。
总的说来，本发明具有如下优点：
与现有固定式垃圾焚烧处置技术及垃圾填埋技术相比，
(1)本发明将垃圾焚烧处理系统、烟气净化系统和车载移动平台相结合，实现了垃圾焚烧相关设备的可移动，实际运行过程中采取“烧完即走”的处理新模式，无需占地、无需固定人员，克服了现有垃圾处置技术占地面积大、投资运行成本高、操作管理复杂等问题，同时技术的应用将缓和社会矛盾，避免诸如“邻里矛盾”、“邻避效应”等大量社会问题。
(2)本发明在安全、快速的焚烧处置农村垃圾的同时，对产生的烟气也进行深度净化，保证垃圾焚烧烟气的达标排放，避免了烟气二次污染的发生。
(3)本发明能实现快速、灵活、安全、高效的处置农村垃圾，非常适合农村地区，尤其适合偏远农村地区和高海拔地区的垃圾处置，同时也适用于城镇生活垃圾、医疗垃圾、危险固废等的焚烧处置，具有应用范围广、适应性强等特点。
附图说明
图1为本发明一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置的工艺流程及结构简图。
其中图1中包括有：
1为垃圾进料系统，2为垃圾焚烧系统，3为烟气急冷系统，4为烟气处理系统，5为自动控制系统，6为供电系统，7为移动平台，8为集装箱，
其中，1-1为储料斗，1-2为提升设备，1-3为调速装置；2-1为燃烧器，2-2为两段式热解气化焚烧炉，2-3为空气供给系统；3-1为热交换器，3-2为冷却液循环系统；4-1为除酸装置，4-2为吸附装置，4-3为除尘装置，4-4为风机，4-5为烟囱，4-6为烟气在线监测装置，4-7为飞灰罐；5-1为可编程逻辑控制模块，5-2为烟气分析模块；6-1为发电机，6-2为供油系统，6-3为供电电缆；7-1为拖车，7-2为载重平台。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，包括垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4、自动控制系统5、供电系统6、移动平台7，其中垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4依次连接；
烟气处理系统4包括依次连接的除酸装置4-1、吸附装置4-2、除尘装置4-3、引风系统，引风系统包括依次连接的风机4-4和烟囱4-5，引风系统的烟囱4-5上安装有烟气在线监测装置4-6；
自动控制系统5分别控制垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4的动作；供电系统6分别与垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4、自动控制系统5连接并供电；的垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4、自动控制系统5、供电系统6集成安装于一个标准集装箱8内，集装箱8置于移动平台7上。
其中，垃圾进料系统1包括储料斗1-1、提升设备1-2和调速装置1-3，其中储料斗1-1和提升设备1-2为一体式，储料斗1-1包括入口和出口，调速装置1-3与提升设备1-2连接并调节提升设备1-2的提升速度。
进一步，垃圾焚烧系统2包括燃烧器2-1、两段式热解气化焚烧炉2-2、空气供给系统2-3，两段式热解气化焚烧炉2-2包括垃圾入口和废气出口，其中两段式热解气化焚烧炉2-2分别与燃烧器2-1、空气供给系统2-3连接，空气供给系统2-3用于给两段式热解气化焚烧炉2-2提供空气，两段式热解气化焚烧炉2-2的垃圾入口与储料斗1-1的出口连接。
进一步，烟气急冷系统3包括热交换器3-1、冷却液循环系统3-2，其中热交换器3-1的进气口与两段式热解气化焚烧炉2-2的废气出口连接，冷却液循环系统3-2与热交换器3-1进行热交换。
优选的，烟气处理系统4中的除酸装置4-1为固定床吸附装置4-2，内置有碱性填料；的烟气处理系统4中的吸附装置4-2为固定床吸附装置4-2，内置有吸附填料。
优选的，烟气处理系统4中的除尘装置4-3为布袋除尘器，布袋除尘器下方放置有飞灰罐4-7。
其中，自动控制系统5包括烟气分析模块5-2和可编程逻辑控制模块5-1，其中可编程逻辑控制模块5-1通过数据信号线与垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4相连并控制上述系统运转，烟气分析模块5-2通过数据信号线与在线监测系统连接。
其中，移动平台7包括拖车7-1和载重平台7-2，其中载重平台7-2和拖车7-1相连，集成装置置于载重平台7-2上，拖车7-1作为载重平台7-2的移动驱动部件。
其中，供电系统6包括发电机6-1、供油系统6-2、供电电缆6-3，供电系统6给垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4、自动控制系统5供电。
一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置处理垃圾的方法，包括以下步骤：
(1)移动式垃圾处理及烟气净化集成系统运至农村垃圾堆放点，开启供电系统6，随后依次启动自控系统、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4，最后开启垃圾进料系统1。
(2)垃圾经过人工筛选后，由垃圾进料系统1输送至垃圾焚烧系统2中焚烧炉的热解气化段，垃圾进料系统1的垃圾进料量为5-30t/d，垃圾在此处热解气化产生H2、CO、CH4等可燃气，随后可燃气流动到焚烧炉的燃烧段，在此处与足量空气混合燃烧，最终生成含H2O、CO2、NOx、HCl等组分的烟气排放。
(3)经焚烧炉排出的高温烟气，首先进入烟气急冷系统3，经过热交换，烟气温度降低到150-200℃，降温后的烟气随后进入烟气处理系统4。
(4)降温后的烟气首先进入除酸装置4-1，通过固体吸附和酸碱中和反应去除烟气中的SO2、HCl、HF、NOx等酸性气体以及部分颗粒物和重金属等，随后烟气进入吸附装置4-2，通过固体材料的吸附作用，烟气中的重金属、VOCs、二噁英、NOx等被净化去除，之后烟气进入除尘装置4-3，颗粒物及部分重金属在此被截留去除，最终净化后的烟气经引风系统达标排放。
(5)当垃圾处理完之后，通过自动控制系统5依次关闭垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4，之后依次关闭自动控制系统5、供电系统6，随后将成套系统移至下一个垃圾堆放点进行垃圾处置。
总的说来，本发明具有如下优点：
与现有固定式垃圾焚烧处置技术及垃圾填埋技术相比，
(1)本发明将垃圾焚烧处理系统、烟气净化系统和车载移动平台7相结合，实现了垃圾焚烧相关设备的可移动，实际运行过程中采取“烧完即走”的处理新模式，无需占地、无需固定人员，克服了现有垃圾处置技术占地面积大、投资运行成本高、操作管理复杂等问题，同时技术的应用将缓和社会矛盾，避免诸如“邻里矛盾”、“邻避效应”等大量社会问题。
(2)本发明在安全、快速的焚烧处置农村垃圾的同时，对产生的烟气也进行深度净化，保证垃圾焚烧烟气的达标排放，避免了烟气二次污染的发生。
(3)本发明能实现快速、灵活、安全、高效的处置农村垃圾，非常适合农村地区，尤其适合偏远农村地区和高海拔地区的垃圾处置，同时也适用于城镇生活垃圾、医疗垃圾、危险固废等的焚烧处置，具有应用范围广、适应性强等特点。
本装置具体的工作过称为：移动平台7运至农村垃圾堆放点后，开启工艺系统，当系统稳定后，开始进料。垃圾经过人工筛选后，由垃圾进料系统1输送至垃圾焚烧系统2，先进入焚烧炉的热解气化段，垃圾在此处热解气化产生H2、CO、CH4等可燃气，随后可燃气流动到焚烧炉的燃烧段，在此处与足量空气混合燃烧，最终生成含H2O、CO2、NOx、HCl等组分的高温烟气。高温烟气，首先进入烟气急冷系统3，经过热交换，烟气温度急剧降低，降温后的烟气随后进入烟气处理系统4。烟气首先进入烟气处理系统4的除酸装置4-1，除酸装置4-1内装填有碱性固体吸附填料，具体的碱性固体吸附填料为石灰石、石灰、氢氧化钙等碱性填料的一种，通过酸碱中和反应去除烟气中的SO2、HCl、HF、NOx等酸性气体以及部分颗粒物和重金属等，随后烟气进入吸附装置4-2，吸附装置4-2内装填有固体吸附材料，固体吸附材料为活性炭、活性炭纤维等吸附填料的一种。通过吸附作用，烟气中的重金属、VOCs、二噁英、NOx等被净化去除，之后烟气进入布袋除尘器，颗粒物及部分重金属在此被截留去除，最终净化后的烟气经引风系统达标排放。当垃圾处理完之后，通过自动控制系统5依次关闭垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4，之后依次关闭自动控制系统5、供电系统6，随后将成套系统移至下一个垃圾堆放点进行垃圾处置。
具体的垃圾处理量为5t/d的农村垃圾焚烧处置的方法：
(1)移动式垃圾处理及烟气净化集成装置运至农村垃圾堆放点，开启供电系统6，向各系统供电，随后依次启动自动控制系统5、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4，最后开启垃圾进料系统1。
(2)垃圾经过人工筛选，剔除不可燃的石块、玻璃等后，由垃圾进料系统1输送至垃圾焚烧系统2中焚烧炉的热解气化段，垃圾在此处热解气化产生H2、CO、CH4等可燃气，随后可燃气流动到焚烧炉的燃烧段，在此处与足量空气混合燃烧，最终生成含H2O、CO2、NOx、HCl等组分的烟气排放。
(3)经焚烧炉排出的高温烟气，首先进入烟气急冷系统3，经过热交换，烟气温度急剧降低至150℃，降温后的烟气随后进入烟气处理系统4。
(4)烟气首先进入烟气处理系统4的除酸装置4-1，除酸装置4-1内装填有石灰石，通过酸碱中和反应去除烟气中的SO2、HCl、HF、NOx等酸性气体以及部分颗粒物和重金属等，随后烟气进入吸附装置4-2，吸附装置4-2内装填有颗粒活性炭，通过吸附作用，烟气中的重金属、VOCs、二噁英、NOx等被净化去除，之后烟气进入布袋除尘装置4-3，颗粒物及部分重金属在此被截留去除，最终净化后的烟气经引风系统排放。布袋除尘器收集的飞灰进入飞灰罐4-7储存，最终作为危废处置。
(5)自动控制系统5的可编程逻辑控制装置接收到烟气分析仪测量的PM、NOx、SO2等浓度数据，当PM、SO2、NOx中有一个参数超标时，自动控制系统5控制垃圾进料系统1，减少垃圾投加量，控制垃圾焚烧系统2，降低烟气量，数据恢复正常时恢复系统正常运行。
(6)当垃圾处理完之后，通过自动控制系统5依次关闭垃圾进料系统1、垃圾焚烧系统2、烟气急冷系统3、烟气处理系统4，之后依次关闭自动控制系统5、供电系统6，随后将成套系统移至下一个垃圾堆放点进行垃圾处置。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其特征在于：包括垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统、自动控制系统、供电系统、移动平台，其中垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统依次连接；
烟气处理系统包括依次连接的除酸装置、吸附装置、除尘装置、引风系统，引风系统包括依次连接的风机和烟囱，引风系统的烟囱上安装有烟气在线监测装置；
自动控制系统分别控制垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统的动作；供电系统分别与垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统、自动控制系统连接并供电；的垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统、自动控制系统、供电系统集成安装于一个标准集装箱内，集装箱置于移动平台上。
2.按照权利要求1所述的一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其特征在于：垃圾进料系统包括储料斗、提升设备和调速装置，其中储料斗和提升设备为一体式，储料斗包括入口和出口，调速装置与提升设备连接并调节提升设备的提升速度。
3.按照权利要求2所述的一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其特征在于：垃圾焚烧系统包括燃烧器、两段式热解气化焚烧炉、空气供给系统，两段式热解气化焚烧炉包括垃圾入口和废气出口，其中两段式热解气化焚烧炉分别与燃烧器、空气供给系统连接，空气供给系统用于给两段式热解气化焚烧炉提供空气，两段式热解气化焚烧炉的垃圾入口与储料斗的出口连接。
4.按照权利要求3所述的一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其特征在于：烟气急冷系统包括热交换器、冷却液循环系统，其中热交换器的进气口与两段式热解气化焚烧炉的废气出口连接，冷却液循环系统与热交换器进行热交换。
5.按照权利要求1所述的一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其特征在于：烟气处理系统中的除酸装置为固定床吸附装置，内置有碱性填料；的烟气处理系统中的吸附装置为固定床吸附装置，内置有吸附填料。
6.按照权利要求1所述的一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其特征在于：烟气处理系统中的除尘装置为布袋除尘器，布袋除尘器下方放置有飞灰罐。
7.按照权利要求1所述的一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其特征在于：自动控制系统包括烟气分析模块和可编程逻辑控制模块，其中可编程逻辑控制模块通过数据信号线与垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统相连并控制上述系统运转，烟气分析模块通过数据信号线与在线监测系统连接。
8.按照权利要求1所述的一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其特征在于：移动平台包括拖车和载重平台，其中载重平台和拖车相连，集成装置置于载重平台上，拖车作为载重平台的移动驱动部件。
9.按照权利要求1所述的一种移动式垃圾处理及烟气净化集成装置，其特征在于：供电系统包括发电机、供油系统、供电电缆，供电系统给垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统、自动控制系统供电。
10.一种使用权利要求1至9中任意一项移动式垃圾处理及烟气净化集成装置处理垃圾的方法，其特征在于：其特征在于，包括以下步骤：
(1)移动式垃圾处理及烟气净化集成系统运至农村垃圾堆放点，开启供电系统，随后依次启动自控系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统，最后开启垃圾进料系统。
(2)垃圾经过人工筛选后，由垃圾进料系统输送至垃圾焚烧系统中焚烧炉的热解气化段，垃圾进料系统的垃圾进料量为5-30t/d，垃圾在此处热解气化产生H2、CO、CH4等可燃气，随后可燃气流动到焚烧炉的燃烧段，在此处与足量空气混合燃烧，最终生成含H2O、CO2、NOx、HCl等组分的烟气排放。
(3)经焚烧炉排出的高温烟气，首先进入烟气急冷系统，经过热交换，烟气温度降低到150-200℃，降温后的烟气随后进入烟气处理系统。
(4)降温后的烟气首先进入除酸装置，通过固体吸附和酸碱中和反应去除烟气中的SO2、HCl、HF、NOx等酸性气体以及部分颗粒物和重金属等，随后烟气进入吸附装置，通过固体材料的吸附作用，烟气中的重金属、VOCs、二噁英、NOx等被净化去除，之后烟气进入除尘装置，颗粒物及部分重金属在此被截留去除，最终净化后的烟气经引风系统达标排放。
(5)当垃圾处理完之后，通过自动控制系统依次关闭垃圾进料系统、垃圾焚烧系统、烟气急冷系统、烟气处理系统，之后依次关闭自动控制系统、供电系统，随后将成套系统移至下一个垃圾堆放点进行垃圾处置。
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