CN108580511A - 一种利用超声强化有机垃圾热解气化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用超声强化有机垃圾热解气化设备，将有机生活垃圾经粉碎后通过密闭传输系统进入热解气化炉，在炉体侧壁设有超声发生器以强化垃圾在炉内的热解气化过程；炉内由下至上温度在600‑100℃范围内呈阶梯逐步降低，依次分为氧化层、热解气化层、干燥层，属于低温热解气化装置；垃圾颗粒在干燥层脱水干燥，在热解气化层内生成烷类、一氧化碳等可燃气体，在氧化层内，发生氧化还原反应，生成一氧化碳、氢等可燃气的同时，还产生含少量固定碳的无机熔渣；热解气化炉产生的可燃气体经气体净化装置净化后，由气体压缩机送入可燃气体储气罐。该技术可实现有机垃圾资源化过程更加快速有效，提高经济效益。
Description
技术领域
本发明属于有机生活垃圾无害化处理技术领域，特别涉及一种利用超声强化有机垃圾热解气化设备，适用于深度处理生活垃圾并实现资源回收利用。
背景技术
生活垃圾是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废弃物。随着人类生活质量的提高，垃圾的种类与量也在增加，无害化、减量化和资源化是垃圾进行处理的原则。现有生活垃圾处理方法主要为填埋法、焚烧法和堆肥法，其中在垃圾焚烧处理行业中，主要有热解气化炉技术、链排炉技术、流化床技术，从环保角度来讲，热解气化炉技术工艺流程更加环保和经济，是第三代垃圾焚烧技术。热解气化是利用有机物的热不稳定性，在缺氧环境下，利用热能使化合物的化合建断裂和反应，大分子物质变成小分子可燃气体及其他裂解产物的过程，而且热解气化产生的烟气比直接焚烧少，可以避免了二噁英、重金属的污染。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用超声强化有机垃圾热解气化设备，该设备节约能耗的同时可以最大程度提高设备处理效能，减少废水、恶臭气体等二次污染，而且系统的操作难度和人工消耗大大降低。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种利用超声强化有机垃圾热解气化设备，包括生活垃圾粉碎装置、热解气化炉、可燃气体储气罐、等离子体高级氧化装置、气体净化装置；生活垃圾粉碎装置上设有废气出口、废液出口，废气出口连接负压风机，负压风机与废液出口均直接接入等离子体高级氧化装置，生活垃圾粉碎装置经密封传输系统与热解气化炉相连，在热解气化炉炉壁设有超声波发生器，炉内设有控温电热装置监控炉体温度，使得炉内由下至上温度在600-100℃范围内呈阶梯逐步降低，热解气化炉中的气体排出后经气体净化装置、气体压缩机接入可燃气体储气罐。
上述技术方案中，优选的，所述的热解气化炉内炉体温度由下至上分为三区：氧化层或燃烧燃尽层350-600℃、热解气化层200-350℃、干燥层100-200℃。
优选的，所述的热解气化炉的炉壁上在氧化层区域开有排灰口，在热解气化层区域开有热解气出口，在干燥层区域开有气体出口，各气体出口均设有阀门控制。
优选的，所述的超声波发生器的超声能量密度为：20-200W/L，超声频率优选20-50kHz。
优选的，所述的密封传输系统与热解气化炉的顶部相连，使粉碎后的生活垃圾由上向下落入热解气化炉。
优选的，所述的生活垃圾粉碎装置破碎垃圾的粒径≤10mm。
首先有机生活垃圾物料倾倒进入垃圾粉碎装置，破碎垃圾的粒径≤10mm；该粉碎装置通过负压风机确保垃圾粉碎过程中的臭味气体不会扩散到环境中；垃圾粉碎过程中产生的废气和废水经过等离子体高级氧化装置处理后排放。
经粉碎后的有机垃圾通过密闭传输系统进入热解气化炉，该炉通过底部的控温电热装置提供热解气化能量；炉体上的超声发生器可以强化垃圾在炉内的热解气化过程，优选的超声能量密度为：20-200W/L，超声频率优选20-50kHz；超声通过不同声阻抗的介质界面，能够增强液态介质质点的运动，加快质量传递，提高化学反应速度，进一步加快热解气化反应的进行，加速垃圾中化学物质热解气化过程。
热解气化炉内温度呈阶梯分布，炉内按温度从上到下分为干燥层 (100-200℃)、热解气化层(200-350℃)、氧化层(350-600℃)，属于低温热解气化装置，各分区温度可以通过炉底控温电热装置或者结合侧壁设置辅助加热装置来实现，每一层配置单独温控系统，保证每一层温度可单独设置；垃圾颗粒在干燥层脱水干燥，在热解气化层内生成烷烃类可燃气体，在氧化层内，发生氧化还原反应，生成一氧化碳、氢等可燃气的同时，还产生含少量固定碳的无机熔渣；热解气化炉产生的可燃气体经气体净化装置净化后，由气体压缩机送入可燃气体储气罐，可作为能源再利用。
该技术工艺将超声与热解气化工艺协同处理有机生活垃圾，协同效率明显，提高热解气化效率。超声波对粉碎后垃圾固液气混合体系具有增强传质，搅拌等作用,超声空化作用产生的羟基自由基等强氧化性物质可以直接参与反应进行，能够加快垃圾中化学反应的进行，从而提高垃圾热解气化的效率。
本发明的设计采用集成化和模块化，可实现生活垃圾粉碎、干燥、热解气化和可燃气体收集功能一体化，占地面积小、处理效率高，有效节约能耗及运行成本；同时可实现有机垃圾最大程度的减量化，资源化，符合国家节能减排的要求。采用该利用超声强化有机垃圾热解气化设备和方法餐厨垃圾，有机生活垃圾日减量率可达90％以上，最高可达95％左右，可实现有机生活垃圾就地化减量和资源化利用。
附图说明
图1是利用超声强化有机垃圾热解气化设备的一种结构主视图。
图中：1生活垃圾粉碎装置、2热解气化炉、3可燃气体储气罐、4等离子体高级氧化装置、5气体净化装置、6生活垃圾入口、7废气出口、8废液出口、 9负压风机、10净化后气体出口、11净化水出口、12密闭传输系统、13热解气化炉垃圾入口、14炉体干燥层、15热解气化层、16氧化层(燃烧燃尽层)、 17控温电热装置、18排灰口、19超声发生器、20炉体保温层、21气体出口、 22热解气出口、23阀门、24气体压缩机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述，以便本领域技术人员更好地理解本发明。
如图1所示，一种利用超声强化有机垃圾热解气化设备(额定日处理能力为 10吨)主体包括生活垃圾粉碎装置1、热解气化炉2、可燃气体储气罐3、等离子体高级氧化装置4、气体净化装置5；生活垃圾粉碎装置1上设有生活垃圾入口6、废气出口7、废液出口8，废气出口接负压风机9，负压风机9与废液出口 8均直接接入等离子体高级氧化装置4，生活垃圾粉碎装置1经密封传输系统12 与热解气化炉2相连，在热解气化炉炉壁设有超声波发生器19，炉内设有控温电热装置17监控炉体温度，使得炉内由下至上温度在600-100℃范围内呈阶梯逐步降低，热解气化炉2中的气体排出后经气体净化装置5、气体压缩机24接入可燃气体储气罐3。
该利用超声强化有机垃圾热解气化设备的运行过程如下：
有机生活垃圾物料经进料口进入垃圾粉碎装置，该装置通过负压风机确保垃圾粉碎过程中的臭味气体不会扩散到环境中；粉碎后的生活垃圾通过密闭传输系统经热解气化炉入口进入炉体内热解气化；该炉通过底部的控温电热装置提供热解气化能量，同时炉体上的超声发生器可以强化垃圾在炉内的热解气化过程；炉内呈阶梯分布，炉内按温度分为干燥层(100-200℃)、热解气化层(200-350℃)、氧化层(350-600℃)；垃圾颗粒在干燥层干燥，在热解气化层内裂解生成小分子量烷烃类可燃气体，在氧化层内，发生氧化还原反应，进一步反应生成一氧化碳、氢气等可燃气的同时，还产生含少量固定碳的无机熔渣等物质，经排灰口排出；热解气化炉产生的可燃气体经阀门排入气体净化装置，经气体净化装置净化后，由气体压缩机送入可燃气体储气罐进行储存。
超声波换能器位于热解气化装置外侧，采用超声能量密度为：200W/L，超声频率优选50kHz。
垃圾粉碎过程中产生的废气和废液分别通过废气出口和废液出口排出装置，再经过同一个等离子体高级氧化装置处理后，分别达标排放；其中等离子体高级氧化装置有气液两相组成。
一种利用超声强化有机垃圾热解气化设备稳定运行一个月时间内，每日处理有机生活垃圾10吨左右，垃圾原料含水率为40％以下，主要成分为塑料、木制品、橡胶等，经一种利用超声强化有机垃圾热解气化设备处理后，每日平均有机生活垃圾减量率为93％左右，且产生的废水、废气均处理后达标排放。
上述实施例仅用于解释说明本发明要求保护的内容，但并不是用于限制本发明要求保护的范围。本领域技术人员在本发明精神内所做的改进和替换，均属于保护范围内。
Claims (6)
1.一种利用超声强化有机垃圾热解气化设备，其特征在于，该设备包括生活垃圾粉碎装置(1)、热解气化炉(2)、可燃气体储气罐(3)、等离子体高级氧化装置(4)、气体净化装置(5)；生活垃圾粉碎装置(1)上设有废气出口(7)、废液出口(8)，废气出口(7)连接负压风机(9)，负压风机(9)与废液出口(8)均直接接入等离子体高级氧化装置(4)，生活垃圾粉碎装置(1)经密封传输系统(12)与热解气化炉(2)相连，在热解气化炉炉壁设有超声波发生器(19)，炉内设有控温电热装置(17)监控炉体温度，使得炉内由下至上温度在600-100℃范围内呈阶梯逐步降低，热解气化炉(2)中的气体排出后经气体净化装置(5)、气体压缩机(24)接入可燃气体储气罐(3)。
2.根据权利要求1所述的利用超声强化有机垃圾热解气化设备，其特征在于，所述的热解气化炉(2)内炉体温度由下至上分为三区：氧化层或燃烧燃尽层350-600℃、热解气化层200-350℃、干燥层100-200℃。
3.根据权利要求2所述的利用超声强化有机垃圾热解气化设备，其特征在于，所述的热解气化炉(2)的炉壁上在氧化层区域开有排灰口(18)，在热解气化层区域开有热解气出口(22)，在干燥层区域开有气体出口(21)，各气体出口均设有阀门控制。
4.根据权利要求1所述的利用超声强化有机垃圾热解气化设备，其特征在于，所述的超声波发生器的超声能量密度为：20-200W/L，超声频率优选20-50kHz。
5.根据权利要求1所述的利用超声强化有机垃圾热解气化设备，其特征在于，所述的密封传输系统(12)与热解气化炉(2)的顶部相连，使粉碎后的生活垃圾由上向下落入热解气化炉。
6.根据权利要求1所述的利用超声强化有机垃圾热解气化设备，其特征在于，所述的生活垃圾粉碎装置(1)破碎垃圾的粒径≤10mm。
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