CN109456775A - 生活垃圾和秸秆协同处理的方法以及实施其的系统 - Google Patents

生活垃圾和秸秆协同处理的方法以及实施其的系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生活垃圾和秸秆协同处理的方法以及实施其的系统,方法包括以下步骤:S1、将生活垃圾分选,得到有机物;S2、将有机物和秸秆分别破碎至粒状;S3、将破碎后的有机物和秸秆送入热解装置进行热解处理,得到热解油气和热解炭;S4、将热解油气油气分离,得到热解油和热解气,热解气用于燃烧发电。由此,通过采用上述方法,将净化后的热解气通入内燃机进行发电利用,将固体炭、热解油作为产品出售。该工艺方法不仅解决了垃圾处理过程中二噁英及飞灰污染等问题,还将农林废弃物秸秆进行了高效利用,降低了运行成本,提高了工艺经济性,易于工业化推广。

Description

生活垃圾和秸秆协同处理的方法以及实施其的系统
技术领域
本发明涉及固废资源化处理技术领域,尤其是涉及一种生活垃圾和秸秆协同处理的方法以及实施其的系统。
背景技术
垃圾处理问题目前已经成为我国继能源危机、水污染治理、工业废物处理后所面临的又一项严峻的环境问题。目前我国城市生活垃圾年产生量约2.8亿吨,城市周边累积堆存垃圾已达70亿吨,占地约80多万亩,661个城市中约有2/3的城市被垃圾包围,每年经济损失高达300亿元人民币。
生活垃圾常用的处理方式有填埋、焚烧,其中单独的填埋已陷入占用大量用地、产品销路不畅、资源化水平低的困境,而焚烧虽然能达到减容减量和资源化利用的目的,但其处理却始终无法摆脱二噁英及飞灰污染的问题。
近年来,农作物秸秆成为农村面源污染的新源头。每年夏收和秋冬之际,总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧,产生了大量浓重的烟雾,不仅成为农村环境保护的瓶颈问题,甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。据有关统计,我国作为农业大国,每年可生成7亿多吨秸秆,成为“用处不大”但必须处理掉的“废弃物”。在此情况下,完全由农民来处理,就出现了大量焚烧的现象。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种生活垃圾和秸秆协同处理的方法,该方法可以解决秸秆污染问题,还可以具有一定的经济效益。
本发明进一步地提出了一种实施生活垃圾和秸秆协同处理的方法的系统。
根据本发明的生活垃圾和秸秆协同处理的方法,包括以下步骤:S1、将生活垃圾分选,得到有机物;S2、将有机物和秸秆分别破碎至粒状;S3、将破碎后的有机物和秸秆送入热解装置进行热解处理,得到热解油气和热解炭;S4、将热解油气油气分离,得到热解油和热解气,热解气用于燃烧发电。
由此,通过采用上述方法,将净化后的热解气通入内燃机进行发电利用,将固体炭、热解油作为产品出售。该工艺方法不仅解决了垃圾处理过程中二噁英及飞灰污染等问题,还将农林废弃物秸秆进行了高效利用,降低了运行成本,提高了工艺经济性,易于工业化推广。
在本发明的一些示例中,在所述步骤S2中,将有机物和秸秆分别破碎至粒度小于等于20mm。
在本发明的一些示例中,在所述步骤S3中,热解时间为30min-120min,热解温度为400℃-900℃。
在本发明的一些示例中,在所述步骤S3中,将破碎后的有机物和秸秆送入热解装置的不同进料口。
在本发明的一些示例中,在所述步骤S3中,先将破碎后的有机物平铺在热解装置的布料板上,再在有机物的上方平铺破碎后的秸秆。
在本发明的一些示例中,在所述步骤S3中,有机物的布料厚度为30mm-80mm,秸秆布料厚度为20mm-60mm。
在本发明的一些示例中,在所述步骤S4中,热解气在内燃机内燃烧发电,所述内燃机排烟温度为400-600℃,通过换热装置将助燃空气预热至350℃-550℃后送入内燃机与热解气一同发电利用。
在本发明的一些示例中,在所述步骤S4中,所述换热装置选用脱硝一体化装置,上下两层为蓄热式陶瓷蜂窝体,中间为脱硝催化剂。
根据本发明的实施所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法的系统,包括:分选装置,所述分选装置具有垃圾入口、无机物出口和有机物出口;第一破碎装置,所述第一破碎装置具有秸秆入口、秸秆粒状出口;第二破碎装置,所述第二破碎装置具有有机物入口、有机物粒状出口,所述有机物出口和所述有机物入口相连;热解装置,所述热解装置具有有机物粒状入口、秸秆粒状入口、热解炭出口、热解油气出口,所述有机物粒状出口和所述有机物粒状入口相连,所述秸秆粒状出口和所述秸秆粒状入口相连;油气分离装置,所述油气分离装置具有热解油气入口、热解油出口和热解气出口,所述热解油气出口和所述热解油气入口相连;发电装置,所述发电装置具有热解气入口,所述热解气出口和所述热解气入口相连。
在本发明的一些示例中,所述系统还包括:换热装置,所述换热装置为脱硝一体化装置,上下两层为蓄热式陶瓷蜂窝体,中间为脱硝催化剂,所述换热装置具有热烟气入口、冷烟气出口、助燃空气入口和预热助燃气出口;所述发电装置为内燃机,所述发电装置具有预热后助燃空气入口、热烟气出口,所述热烟气出口和所述热烟气入口相连,所述预热后助燃空气出口和所述预热后助燃空气入口相连。
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是根据本发明实施例的生活垃圾和秸秆协同处理的方法的工艺流程图;
图2是根据本发明实施例的生活垃圾和秸秆协同处理的方法的步骤示意图图;
图3是根据本发明实施例的实施生活垃圾和秸秆协同处理的方法的系统的示意图。
附图标记:
系统10;
分选装置1;第一破碎装置2;第二破碎装置3;热解装置4;油气分离装置5;
发电装置6;换热装置7。
具体实施方式
下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的生活垃圾和秸秆协同处理的方法。
根据本发明实施例的生活垃圾和秸秆协同处理的方法可以包括以下步骤:
S1、将生活垃圾分选,得到有机物,除了有机物外,还分选出金属和渣土等无机物。分选可以通过分选装置1来完成。
S2、将有机物和秸秆分别破碎至粒状。其中由于有机物和秸秆的不同,两者可以分别采用破碎装置进行破碎处理,从而得到各自的粒状结构。可以理解的是,粒状结构的尺寸较小,这样可以方便后续的热解处理。例如,将有机物和秸秆分别破碎至粒度小于等于20mm。满足上述尺寸范围的粒状结构尺寸较小,可以更好地进行热解。
S3、将破碎后的有机物和秸秆送入热解装置4进行热解处理,得到热解油气和热解炭。其中,热解时间为30min-120min,热解温度为400℃-900℃。这样热解效率高,而且可以有利于热解炭和热解油气的生成。
具体地,如图1和图3所示,将破碎后的有机物和秸秆送入热解装置4的不同进料口。可以理解的是,热解装置4设置有供有机物进入的进料口和供秸秆进入的进料口,两者分别各自对应的进料口完成进料,如此设置的话,热解装置4可以通过不同的进料口控制有机物和秸秆的进料量和进料时间,从而可以使得热解过程更加可控。其中,热解装置4的布料板与物料可以相对静止。热解装置4可以为旋转床。
还有,先将破碎后的有机物平铺在热解装置4的布料板上,再在有机物的上方平铺破碎后的秸秆。换言之,生活垃圾分选出的有机物先进料,铺在热解装置4的炉底;秸秆后进料,铺在有机物上面。由于垃圾含水率高,热解速率慢,因此整个反应时间内均有水分慢慢蒸出,而且秸秆含水率低,热解速率快,因此进炉不久后便变成热解炭,此种铺设方法的目的是利用底部垃圾热解时产生的水,与上部的秸秆热解炭发生气化反应,C+H2O=CO+H2等气化反应,从而增加热解气中可燃气的含量和热值,提高产品质量,增加经济价值。
具体地,有机物的布料厚度为30mm-80mm,秸秆布料厚度为20mm-60mm。采用上述厚度范围的有机物和秸秆布料合理,从而可以进一步地增加热解气中可燃气的含量和热值,提高产品质量,增加经济价值。
S4、将热解油气油气分离,得到热解油和热解气,热解气用于燃烧发电。油气分离装置5可以将热解油气分离成热解油和热解气。由此,可以得到高质量的热解气。
其中,热解气在内燃机内燃烧发电,内燃机排烟温度为400-600℃,通过换热装置7将助燃空气预热至350℃-550℃后送入内燃机与热解气一同发电利用。换热装置7可以加热进入内燃机的助燃空气,从而可以使得助燃空气温度较高,这样可以便于热解气在内燃机内的燃烧,从而可以更好地进行发电。
具体地,换热装置7选用脱硝一体化装置,上下两层为蓄热式陶瓷蜂窝体,中间为脱硝催化剂。采用此种换热装置7,可以有效为助燃空气换热,可以提升内燃机的效率。
由此,通过采用上述方法,将净化后的热解气通入内燃机进行发电利用,其中发电余热用于给助燃空气预热;将固体炭、热解油作为产品出售。该工艺方法不仅解决了垃圾处理过程中二噁英及飞灰污染等问题,还将农林废弃物秸秆进行了高效利用,降低了运行成本,提高了工艺经济性,易于工业化推广。
下面结合图3详细描述一下根据本发明实施例的实施生活垃圾和秸秆协同处理的方法的系统10。
根据本发明实施例的实施生活垃圾和秸秆协同处理的方法的系统10,包括:分选装置1、第一破碎装置2、第二破碎装置3、热解装置4、油气分离装置5和发电装置6。
分选装置1具有垃圾入口、无机物出口和有机物出口,其中,分选装置1包括磁选、筛分等设备,以便分选出无机物、有机物等物质。第一破碎装置2具有秸秆入口、秸秆粒状出口,第一破碎装置2采用辊式破碎,以便得到小颗粒秸秆,利于热解反应进行。第二破碎装置3具有有机物入口、有机物粒状出口,有机物出口和有机物入口相连,第二破碎装置3采用辊式破碎,以便得到小颗粒秸秆,利于热解反应进行。
热解装置4具有有机物粒状入口、秸秆粒状入口、热解炭出口、热解油气出口,有机物粒状出口和有机物粒状入口相连,秸秆粒状出口和秸秆粒状入口相连,油气分离装置5具有热解油气入口、热解油出口和热解气出口,热解油气出口和热解油气入口相连,发电装置6具有热解气入口,热解气出口和热解气入口相连。
进一步地,系统10还包括:换热装置7,换热装置7为脱硝一体化装置,上下两层为蓄热式陶瓷蜂窝体,中间为脱硝催化剂,换热装置7具有热烟气入口、冷烟气出口、助燃空气入口和预热助燃气出口。发电装置6为内燃机,发电装置6具有预热后助燃空气入口、热烟气出口,热烟气出口和热烟气入口相连,预热后助燃空气出口和预热后助燃空气入口相连。通过设置换热装置7,可以合理利用热解气燃烧的余热,而且可以使得助燃空气和热解气在内燃机燃烧更加高效,可以提高内燃机的效率。
由此,通过采用上述系统10,将净化后的热解气通入内燃机进行发电利用,其中发电余热用于给助燃空气预热;将固体炭、热解油作为产品出售。该工艺方法不仅解决了垃圾处理过程中二噁英及飞灰污染等问题,还将农林废弃物秸秆进行了高效利用,降低了运行成本,提高了工艺经济性,易于工业化推广。
下面给出两个不同的具体实施例。
根据本发明的一个实施例,利用系统10对某城市的垃圾进行处理,该垃圾的含水率为43%,其各组分百分含量如表1所示,其中,系统10的示意图如图3所示,工艺流程如图1所示,具体处理流程如下:
表1垃圾各组分百分含量(%)
将生活垃圾进行分选,以便分选出金属、渣土等无机物及有机物;将有机物和秸秆分别进行破碎处理,以便得到粒径小于20mm的物料;将破碎后的有机物与破碎后的秸秆一同送入旋转床进行热解处理,辐射管温度为800℃,热解时间60min;其中有机物在下部,布料厚度60mm,秸秆在上部,布料厚度40mm;将热解产物进行分离净化处理,以便得到热解油气产品及热解炭;将净化后的热解气通入内燃机进行发电利用,其中发电余热将助燃空气预热至450℃;将热解炭、热解油作为产品出售。
利用上述系统10对垃圾进行热解高效处理,1吨垃圾经过热解、发电后,可以发电331度。
根据本发明的另一个可选实施例,利用系统10对某城市的垃圾进行处理,该垃圾的含水率为40%,其各组分百分含量如表2所示,其中,系统10的示意图如图3所述,工艺流程如图1所示,具体处理流程如下:
表2垃圾各组分百分含量(%)
将生活垃圾进行分选,以便分选出金属、渣土等无机物及有机物;将有机质垃圾和秸秆分别进行破碎处理,以便得到粒径小于15mm物料;将破碎后的有机质垃圾与破碎后的秸秆一同送入外热式固定床热解装置4进行热解处理,热解温度为850℃,热解时间50min;其中有机物在下部,布料厚度70mm,秸秆在上部,布料厚度40mm;将热解产物进行分离净化处理,以便得到热解油气产品及热解炭;将净化后的热解气通入内燃机进行发电利用,其中发电余热将助燃空气预热至410℃;将热解炭、热解油作为产品出售。
利用上述系统10对垃圾进行热解高效处理,1吨垃圾经过热解、发电后,可以发电340度。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种生活垃圾和秸秆协同处理的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将生活垃圾分选,得到有机物;
S2、将有机物和秸秆分别破碎至粒状;
S3、将破碎后的有机物和秸秆送入热解装置进行热解处理,得到热解油气和热解炭;
S4、将热解油气油气分离,得到热解油和热解气,热解气用于燃烧发电。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法,其特征在于,在所述步骤S2中,
将有机物和秸秆分别破碎至粒度小于等于20mm。
3.根据权利要求1所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法,其特征在于,在所述步骤S3中,
热解时间为30min-120min,热解温度为400℃-900℃。
4.根据权利要求1所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法,其特征在于,在所述步骤S3中,
将破碎后的有机物和秸秆送入热解装置的不同进料口。
5.根据权利要求1所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法,其特征在于,在所述步骤S3中,
先将破碎后的有机物平铺在所述热解装置的布料板上,再在有机物的上方平铺破碎后的秸秆。
6.根据权利要求5所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法,其特征在于,在所述步骤S3中,
有机物的布料厚度为30mm-80mm,秸秆布料厚度为20mm-60mm。
7.根据权利要求1所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法,其特征在于,在所述步骤S4中,
热解气在内燃机内燃烧发电,所述内燃机排烟温度为400-600℃,通过换热装置将助燃空气预热至350℃-550℃后送入内燃机与热解气一同发电利用。
8.根据权利要求1所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法,其特征在于,在所述步骤S4中,
所述换热装置选用脱硝一体化装置,上下两层为蓄热式陶瓷蜂窝体,中间为脱硝催化剂。
9.一种实施权利要求1-8中任一项所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法的系统,其特征在于,包括:
分选装置,所述分选装置具有垃圾入口、无机物出口和有机物出口;
第一破碎装置,所述第一破碎装置具有秸秆入口、秸秆粒状出口;
第二破碎装置,所述第二破碎装置具有有机物入口、有机物粒状出口,所述有机物出口和所述有机物入口相连;
热解装置,所述热解装置具有有机物粒状入口、秸秆粒状入口、热解炭出口、热解油气出口,所述有机物粒状出口和所述有机物粒状入口相连,所述秸秆粒状出口和所述秸秆粒状入口相连;
油气分离装置,所述油气分离装置具有热解油气入口、热解油出口和热解气出口,所述热解油气出口和所述热解油气入口相连;
发电装置,所述发电装置具有热解气入口,所述热解气出口和所述热解气入口相连。
10.根据权利要求9所述的实施所述的生活垃圾和秸秆协同处理的方法的系统,其特征在于,还包括:
换热装置,所述换热装置为脱硝一体化装置,上下两层为蓄热式陶瓷蜂窝体,中间为脱硝催化剂,所述换热装置具有热烟气入口、冷烟气出口、助燃空气入口和预热助燃气出口;
所述发电装置为内燃机,所述发电装置具有预热后助燃空气入口、热烟气出口,所述热烟气出口和所述热烟气入口相连,所述预热后助燃空气出口和所述预热后助燃空气入口相连。
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