CN107983753A - 一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺 - Google Patents

一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺 Download PDF

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马强
章学庆
万杨
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Abstract

本发明公开了一种垃圾分散预处理‑集中焚烧处理工艺,包括以下工艺步骤:将原生垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个垃圾预处理厂,在各垃圾预处理厂中制备成衍生燃料;再将制得的衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧发电。利用该工艺能够显著提高垃圾焚烧发电的经济效益,降低垃圾焚烧发电的投资和运营成本。

Description

一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及垃圾处理领域,具体涉及一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺。
背景技术
[0002] 利用垃圾进行焚烧发电是一种最彻底、卫生的垃圾处理技术,由于其具有减量化 程度大,处理过程机械化程度高,环境影响小等优点,在我国得到快速发展。不足的是,垃圾 焚烧发电具有相对过大的投资和运营费用,使得其发展受到了一定限制,目前只有经济较 发达地区有条件采用,并且现行垃圾焚烧技术模式主要是针对焚烧原生垃圾而设计的,存 在以下问题:
[0003] 1)收运经济性差
[0004] 县(市)域生活垃圾集中处理的收运经济性,主要源于县域人口密度与大中城市相 比有数量级的差异,即使在长江三角洲城市圈区域,县级市(区)的人口密度也仅达900〜 1500人/km2,而同一区域的城市建成区人口密度可达15000〜20000人/km2。这就导致县 (市)域生活垃圾集中处理设施的服务覆盖面积必须明显的大于大、中城市的同类设施,因 而垃圾运输距离长,单位运输成本高。
[0005] 2)垃圾热值不稳定
[0006] 生活垃圾中高含水率的食品垃圾组分是影响其低位热值的主要因素,县(市)域农 村食品消费的季节性特征更甚于城市。因此使得县(市)域生活垃圾的低位热值季节间变化 幅度更大,不利于焚烧过程的稳定进行。目前,已投入营运的县(市)级生活垃圾焚烧厂,尽 管仍沿用了通过垃圾贮坑来增加水份沥出的方法来稳定其低位热值,但热值稳定的效果及 附加的渗滤液处理的成本,尚有很大的完善余地。
[0007] 3)规模效益不高
[0008] 垃圾焚烧发电投资具有明显的规模经济地特性,规模越大,投资效益越高。一般低 于日处理500吨规模处理量,投资效益将明显变差。
发明内容
[0009] 为了解决上述技术问题,本发明公开一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,利 用该工艺能够显著提高垃圾焚烧发电的经济效益,降低垃圾焚烧发电的投资和运营成本。
[0010] 本发明通过下述技术方案实现:
[0011] —种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,包括以下工艺步骤:
[0012] (1)将原生垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个垃圾预处理厂,在各垃圾预处理 厂中制备成衍生燃料;
[0013] ⑵将步骤⑴中制得的衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧发电。
[0014] 其中,所述步骤⑴中,将原生垃圾在垃圾预处理厂中制备成衍生燃料的方法为:
[0015] (11)将经过筛选的原生垃圾置于有氧发酵装置内进行有氧发酵;
[0016] (12)将步骤(11)中有氧发酵所得的干化产物送至分选装置进行分选处理,选出可 燃部分;
[0017] (13)将选出的可燃部分制备成衍生燃料。
[0018] 其中,步骤(11)中,有氧发酵产生的臭气和渗滤液的处理工艺为:
[0019] A、将有氧发酵产生的渗滤液送至厌氧发酵装置进行厌氧发酵制备出沼气,将所得 沼气送至臭气处理装置;
[0020] B、将有氧发酵产生的臭气收集并输送至臭气处理装置;
[0021] C、充分燃烧臭气处理装置中沼气与臭气的混合气体;
[0022] D、将臭气处理装置中,沼气与臭气燃烧产生的热量输送至有氧发酵装置,为温度 过低的有氧发酵装置增温。
[0023] 所述有氧发酵装置设有保温腔,沼气与臭气燃烧产生的热量随燃烧产物输送至有 氧发酵装置的保温腔内。
[0024] 所述步骤(11)中,原生垃圾的筛选包括以下步骤:
[0025] A、将原生垃圾送入受料设备,并进行预处理除去粗大垃圾,其它细小的垃圾经破 袋后即可送至发酵装置处理;
[0026] B、对除去的粗大垃圾进行人工分选,将分选出的可燃垃圾经破碎后即可送至发酵 装置处理。
[0027]所述衍生燃料具体为衍生燃料棒。
[0028]目前,国内各焚烧厂为稳定与提高原生垃圾的热值,普遍采用了贮坑内沥除水份 的操作。根据原生垃圾含水率(60%〜70%)的不同,渗滤液的产生量达到每吨垃圾〇.15〜 0.30吨,通过本发明预处理制备衍生燃料的过程,可消除产物入焚烧厂焚烧的渗滤液产生 环节,同时,预处理过程产生的极少量渗滤液在厌氧发酵装置发酵后,能够产生沼气,所得 的沼气在臭气处理装置中与原生垃圾有氧发酵产生的臭气混合燃烧,同时完成了臭气和沼 气的处理,并且臭气和沼气燃烧产生的高温气体通入有氧发酵装置的保温腔后,能够为有 氧发酵装置增温,对于冬季低温环境而言,能够有效为有氧发酵装置保温,使内部原生垃圾 始终维持在最佳发酵温度,促进发酵快速稳定的进行,缩短有氧发酵周期,稳定并提高制得 的延伸燃料的热值。
[0029] 现有技术中,通常将沼气用于发电、制备燃料电池和照明等用途,而衍生燃料的制 备中,原生垃圾的有氧发酵产生的臭气通常采用生物脱臭的方法进行处理,脱臭效率低,成 本高。
[0030] 本发明在衍生燃料制备中,将原生垃圾有氧发酵产生的渗滤液经厌氧发酵装置处 理后制备出沼气,并利用沼气燃烧有氧发酵产生出的臭气,同时解决了原生垃圾有氧发酵 的渗滤液和臭气处理的难题,减少了渗滤液处理和臭气处理的工序和相关设备的使用,不 仅提高了渗滤液和臭气处理的效率,还有效降低了处理成本,并且臭气和沼气燃烧产生的 高温气体通入有氧发酵装置后,还能为原生垃圾的有氧发酵保温,促进有氧发酵的进行,提 高衍生燃料的制备效率。
[0031] 一种垃圾有氧发酵一臭气处理系统,包括有氧发酵装置,所述有氧发酵装置底部 通过渗滤液收集管与一个厌氧发酵装置相连,且厌氧发酵装置用于发酵从有氧发酵装置收 集的渗滤液,有氧发酵装置上侧连接有臭气收集管,所述臭气收集管另一端连接一个臭气 处理装置,臭气处理装置通过导管一与厌氧发酵装置相连。 LQ〇32」所述有氧发酵装置具体为发酵仓,所述发酵仓侧壁和顶板为一体式,且侧壁和顶 板中部设有保温腔,所述保温腔通过导管二与臭气处理装置相连,发酵仓侧壁还设有排气 管,所述排气管与保温腔连通。
[0033]所述渗滤液收集管、臭气收集管、导管一、导管二和排气管上均设有阀门,所述臭 气收集管和导管二上各设有一个气泵。
[0034]所述有氧发酵装置、厌氧发酵装置、臭气处理装置均设于垃圾预处理厂内。
[0035]本发明还可以在发酵仓上设置温湿度调控装置,温湿度调控装置与各阀门和气泵 相关联,进而实现原生垃圾有氧发酵温湿度的自动控制。
[0036]本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
[0037] 1、本发明一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,垃圾制成衍生燃料后减量至 原生垃圾的30%,使垃圾焚烧系统焚烧能力提高三倍,相应投资、运营成本大大降低;
[0038] 2、本发明一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,通过生物干化及分选,可从提 高与稳定低位热值,降低不可燃物、玻璃含量等方面改善入炉垃圾的燃烧品质,稳定与提高 可燃垃圾的燃烧品质;
[0039] 3、本发明一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,解决了规模小难以集中垃圾 焚烧的难题,采用本发明的系统和方法克服了垃圾源分散和行政区域分割造成的集中垃圾 焚烧的难题,通过合理布置垃圾衍生燃料生产厂,将分散的垃圾进行收集加工,加工的衍生 燃料再集中进行焚烧,可以取代现有的垃圾中转站功能,将垃圾集运过程变得更干净、经 济,此外,乡镇的垃圾也可以通过这种模式进行焚烧,使城乡垃圾一体化处理成为可能; [0040] 4、本发明一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,缩短了原生垃圾有氧发酵的 周期,提高垃圾处理效率,并且提升原生垃圾有氧发酵的品质,进而稳定并提高衍生燃料的 热值;
[0041] 5、本发明一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,在衍生燃料制备中,原生垃圾 有氧发酵产生的渗滤液经厌氧发酵装置处理后制备出沼气,并利用沼气燃烧有氧发酵产生 出的臭气,同时解决了原生垃圾有氧发酵的渗滤液和臭气处理的难题,减少了渗滤液处理 和臭气处理的工序和相关设备的使用,不仅提高了渗滤液和臭气处理的效率,还有效降低 了处理成本,并且臭气和沼气燃烧产生的高温气体通入有氧发酵装置后,还能为原生垃圾 的有氧发酵保温,促进有氧发酵的进行,提高衍生燃料的制备效率。
附图说明
[0042]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部 分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
[0043]图1为本发明结构示意图;
[0044]图2为本发明垃圾有氧发酵一臭气处理系统示意图;
[0045]附图中标记及对应的零部件名称:
[0046]卜有氧发酵装置,n-渗滤液收集管,12-臭气收集管,13-保温腔,14-导管二,15-排气管,2-厌氧发酵装置,3-臭气处理装置,31-导管一,4-气泵。
具体实施方式
[0047] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本 发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作 为对本发明的限定。
[0048] 实施例1
[0049] 如图1所示,本发明一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,包括以下工艺步骤:
[0050] (1)将原生垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个垃圾预处理厂,在各垃圾预处理 厂中制备成衍生燃料;
[0051] ⑵将步骤(1)中制得的衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧发电。
[0052] 其中,所述步骤⑴中,将原生垃圾在垃圾预处理厂中制备成衍生燃料的方法为:
[0053] (11)将经过筛选的原生垃圾置于有氧发酵装置内进行有氧发酵;
[0054] (12)将步骤(11)中有氧发酵所得的干化产物送至分选装置进行分选处理,选出可 燃部分;
[0055] (13)将选出的可燃部分制备成衍生燃料。
[0056]其中,步骤(11)中,有氧发酵产生的臭气和渗滤液的处理工艺为:
[0057] A、将有氧发酵产生的渗滤液送至厌氧发酵装置进行厌氧发酵制备出沼气,将所得 沼气送至臭气处理装置;
[0058] B、将有氧发酵产生的臭气收集并输送至臭气处理装置;
[0059] C、充分燃烧臭气处理装置中沼气与臭气的混合气体;
[0060] D、将臭气处理装置中,沼气与臭气燃烧产生的热量输送至有氧发酵装置,为温度 过低的有氧发酵装置增温。
[0061]所述步骤(11)中,原生垃圾的筛选包括以下步骤:
[0062] A、将原生垃圾送入受料设备,并进行预处理除去粗大垃圾,其它细小的垃圾经破 袋后即可送至发酵装置处理;
[0063] B、对除去的粗大垃圾进行人工分选,将分选出的可燃垃圾经破碎后即可送至发酵 装置处理。
[0064]所述衍生燃料具体为衍生燃料棒。
[0065]如图2所示,一种垃圾有氧发酵一臭气处理系统,包括有氧发酵装置1,所述有氧发 酵装置1底部通过渗滤液收集管11与一个厌氧发酵装置2相连,且厌氧发酵装置2用于发酵 从有氧发酵装置1收集的渗滤液,有氧发酵装置1上侧连接有臭气收集管12,所述臭气收集 管I2另一端连接一个臭气处理装置3,臭气处理装置3通过导管一 31与厌氧发酵装置2相连。 [G066]所述有氧发酵装置1具体为发酵仓,所述发酵仓侧壁和顶板为一体式,且侧壁和顶 板中部设有保温腔13,所述保温腔13通过导管二14与臭气处理装置3相连,发酵仓侧壁还设 有排气管15,所述排气管15与保温腔13连通。
[0067]所述渗滤液收集管11、臭气收集管12、导管一 31、导管二14和排气管15上均设有阀 门,所述臭气收集管12和导管二14上各设有一个气泵4。
[0068]所述有氧发酵装置1、厌氧发酵装置2、臭气处理装置3均设于垃圾预处理厂内。 [0069]实施例2
[0070] 如图1所示,本发明一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,包括以下工艺步骤:
[0071] (1)将原生垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个垃圾预处理厂,在各垃圾预处理 厂中制备成衍生燃料;
[0072] ⑵将步骤⑴中制得的衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧发电。
[0073] 其中,所述步骤⑴中,将原生垃圾在垃圾预处理厂中制备成衍生燃料的方法为:
[0074] (11)将经过筛选的原生垃圾置于有氧发酵装置内进行有氧发酵72小时;
[0075] (12)将步骤(11)中有氧发酵所得的干化产物送至分选装置进行分选处理,选出可 燃部分;
[0076] (13)将选出的可燃部分制备成衍生燃料棒。
[0077] 其中,步骤(11)中,有氧发酵产生的臭气和渗滤液的处理工艺为:
[0078] A、将有氧发酵产生的渗滤液送至厌氧发酵装置进行厌氧发酵制备出沼气,将所得 沼气送至臭气处理装置;
[0079] B、将有氧发酵产生的臭气收集并输送至臭气处理装置;
[°080] C、充分燃烧臭气处理装置中沼气与臭气的混合气体,本实施例中,燃烧时控制沼 气的流量,使臭气和沼气在重量比为1:1下燃烧;
[0081] D、将臭气处理装置中,沼气与臭气燃烧产生的热量输送至有氧发酵装置,为温度 过低的有氧发酵装置增温。
[0082] 所述步骤(11)中,原生垃圾的筛选包括以下步骤:
[0083] A、将原生垃圾送入受料设备,并进行预处理除去粗大垃圾,其它细小的垃圾经破 袋后即可送至发酵装置处理;
[0084] B、对除去的粗大垃圾进行人工分选,将分选出的可燃垃圾经破碎后即可送至发酵 装置处理。
[0085]本实施例工艺中,得到的衍生燃料相比于原生垃圾而言,减量至32%,无机惰性物 减量至10 % ;得到的衍生燃料的热值为9000kJ/kg,灰分为4.3 %,玻璃渣含量0.7 %。
[0086]并且有氧发酵工艺所需时间有效缩短,渗滤液和臭气处理总成本降低为原来渗滤 液和臭气处理总成本的30%。
[0087] 实施例3
[0088]如图1所示,本发明一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,包括以下工艺步骤: [0089] (1)将原生垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个垃圾预处理厂,在各垃圾预处理 厂中制备成衍生燃料;
[0090] (2)将步骤⑴中制得的衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧发电。
[0091]其中,所述步骤⑴中,将原生垃圾在垃圾预处理厂中制备成衍生燃料的方法为: [0092] (11)将经过筛选的原生垃圾置于有氧发酵装置内进行有氧发酵80小时;
[0093] (12)将步骤(11)中有氧发酵所得的干化产物送至分选装置进行分选处理,选出可 燃部分;
[0094] (13)将选出的可燃部分制备成衍生燃料棒。
[0095]其中,步骤(11)中,有氧发酵产生的臭气和渗滤液的处理工艺为:
[0096] A、将有氧发酵产生的渗滤液送至厌氧发酵装置进行厌氧发酵制备出沼气,将所得 沼气送至臭气处理装置;
[G097] B、将有氧发酵产生的臭气收集并输送至臭气处理装置;
[0098] C、充分燃烧臭气处理装置中沼气与臭气的混合气体,本实施例中,燃烧时控制沼 气的流量,使臭气和沼气在重量比为1:0.8下燃烧;
[00"] D、将臭气处理装置中,沼气与臭气燃烧产生的热量输送至有氧发酵装置,为温度 过低的有氧发酵装置增温。
[0100] 所述步骤(11)中,原生垃圾的筛选包括以下步骤:
[0101] A、将原生垃圾送入受料设备,并进行预处理除去粗大垃圾,其它细小的垃圾经破 袋后即可送至发酵装置处理;
[0102] B、对除去的粗大垃圾进行人工分选,将分选出的可燃垃圾经破碎后即可送至发酵 装置处理。
[0103]本实施例工艺中,得到的衍生燃料相比于原生垃圾而言,减量至32%,无机惰性物 减量至10%;得到的衍生燃料的热值为8900kJ/kg,灰分为4.0%,玻璃渣含量0.67%。
[0104]并且有氧发酵工艺所需时间有效缩短,渗滤液和臭气处理总成本降低为原来渗滤 液和臭气处理总成本的32%。
[0105] 实施例4
[0106]如图1所示,本发明一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,包括以下工艺步骤: [0107] (1)将原生垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个垃圾预处理厂,在各垃圾预处理 厂中制备成衍生燃料;
[0108] ⑵将步骤⑴中制得的衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧发电。
[0109]其中,所述步骤⑴中,将原生垃圾在垃圾预处理厂中制备成衍生燃料的方法为: [0110] (11)将经过筛选的原生垃圾置于有氧发酵装置内进行有氧发酵82小时; (12)将步骤(11)中有氧发酵所得的干化产物送至分选装置进行分选处理,选出可 燃部分;
[0112] (13)将选出的可燃部分制备成衍生燃料棒。
[0113]其中,步骤(11)中,有氧发酵产生的臭气和渗滤液的处理工艺为:
[0114] A、将有氧发酵产生的渗滤液送至厌氧发酵装置进行厌氧发酵制备出沼气,将所得 沼气送至臭气处理装置;
[0115] B、将有氧发酵产生的臭气收集并输送至臭气处理装置;
[0116] C、充分燃烧臭气处理装置中沼气与臭气的混合气体,本实施例中,燃烧时控制沼 气的流量,使臭气和沼气在重量比为1:1.2下燃烧;
[0117] D、将臭气处理装置中,沼气与臭气燃烧产生的热量输送至有氧发酵装置,为温度 过低的有氧发酵装置增温。
[0118]所述步骤(11)中,原生垃圾的筛选包括以下步骤:
[0119] A、将原生垃圾送入受料设备,并进行预处理除去粗大垃圾,其它细小的垃圾经破 袋后即可送至发酵装置处理;
[0120] B、对除去的粗大垃圾进行人工分选,将分选出的可燃垃圾经破碎后即可送至发酵 装置处理。
[0121]本实施例工艺中,得到的衍生燃料相比于原生垃圾而言,减量至32%,无机惰性物 减量至10 % ;得到的衍生燃料的热值为92〇OkJ/kg,灰分为4.5 %,玻璃渣含量〇. 66 %。
[0122]并且有氧发酵工艺所需时间有效缩短,渗滤液和臭气处理总成本降低为原来渗滤 液和臭气处理总成本的35%。 、L、 ^〜丄;/丨从叫六丨十大肥刀A,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明,所应理麵是,壯臟仅为本发麵具体实黯式而已,并不用预定本发明 的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含 在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,其特征在于,包括以下工艺步骤: (I) 将原生垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个垃圾预处理厂,在各垃圾预处理厂中 制备成衍生燃料; ⑵将步骤⑴中制得的衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧发电。
2. 根据权利要求1所述的一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,其特征在于,所述 步骤(1)中,将原生垃圾在垃圾预处理厂中制备成衍生燃料的方法为: (II) 将经过筛选的原生垃圾置于有氧发酵装置内进行有氧发酵; (12) 将步骤(11)中有氧发酵所得的干化产物送至分选装置进行分选处理,选出可燃部 分; (13) 将选出的可燃部分制备成衍生燃料。
3. 根据权利要求2所述的一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,其特征在于,步骤 (11)中,所述有氧发酵会产生臭气和渗滤液,臭气和渗滤液的处理工艺如下: A、 将有氧发酵产生的渗滤液送至厌氧发酵装置进行厌氧发酵制备出沼气,将所得沼气 送至臭气处理装置; B、 将有氧发酵产生的臭气收集并输送至臭气处理装置; C、 充分燃烧臭气处理装置中沼气与臭气的混合气体; D、 将臭气处理装置中,沼气与臭气燃烧产生的热量输送至有氧发酵装置,为温度过低 的有氧发酵装置增温。
4. 根据权利要求2所述的一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,其特征在于,所述 步骤(11)中,原生垃圾的筛选包括以下步骤: A、 将原生垃圾送入受料设备,并进行预处理除去粗大垃圾,其它细小的垃圾经破袋后 即可送至发酵装置处理; B、 对除去的粗大垃圾进行人工分选,将分选出的可燃垃圾经破碎后即可送至发酵装置 处理。
5. 根据权利要求2所述的一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,其特征在于,所述 衍生燃料具体为衍生燃料棒。
6. 根据权利要求3所述的一种垃圾分散预处理-集中焚烧处理工艺,其特征在于,步骤D 中,所述有氧发酵装置设有保温腔,沼气与臭气燃烧产生的热量随燃烧产物输送至有氧发 酵装置的保温腔内。
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