CN109579014B - 城市垃圾处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市垃圾处理系统及方法，该处理系统包括预热干燥单元、燃烧单元、灰烟冷却单元、灰渣处理单元和烟气净化单元：预热干燥单元包括预热炉；燃烧单元包括旋风炉；灰渣处理单元包括粒化箱、沉渣池、布袋除尘器和高效旋风收尘器；烟气净化单元包括SCR脱硝装置和吸收塔；该处理方法包括以下步骤：1）预热干燥：垃圾进行预热干燥；2）燃烧处理：干燥后的垃圾进入到旋风炉二次室中，在旋风炉二次室进行燃烧，燃烧渣进入粒化箱；3）灰烟冷却；4）灰渣处理；5）烟气净化：较清洁烟气进入到SCR脱硝装置、吸收塔及活性炭吸附过滤装置，吸收处理有毒有害气体；该处理方法简单，易实施，效率高，无污染。

Description

城市垃圾处理系统及方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种城市垃圾处理系统及方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，所带来的城市垃圾堆积如山。“垃圾围城”现象非常严重。

城市垃圾不完全燃烧极易生成二噁英。由于自然界的微生物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小，因此，环境中的二噁英很难被降解消除。二噁英的毒性十分大，是砒霜的900倍，有"世纪之毒"之称，万分之一甚至亿分之一克的二噁英就会给健康带来严重的危害。二噁英除了具有致癌毒性以外，还具有生殖毒性和遗传毒性，直接危害子孙后代的健康和生活。因此二噁英污染是关系到人类存亡的重大问题，必须严格加以控制。目前关于城市垃圾处理方法主要有：填埋法和焚烧法。

申请号为201310756182.0的中国专利文献公开了一种城市垃圾净化利用系统及垃圾处理方法，包括预处理系统、分解系统、热处理系统和净化系统；预处理系统将废铁和异形物及石块分离出来，将废纸和塑料袋分离开；热处理系统包括焚烧装置及热能回收利用装置，热能回收利用装置对焚烧装置产生的热能进行回收并供给分解系统利用；分解系统垃圾进行细化和分解消毒的细化装置及分解消毒装置；净化系统包括对热处理系统产生的烟气及分解系统排放的烟气进行净化的烟气净化单元。该系统存有以下缺点：垃圾需分拣，增加处理工序，延长处理时间。

申请号为201720018051.6的中国专利文献公开了一种城市垃圾处理系统，包括建于垃圾处理场的填埋室，填埋室的底部设有滤孔，在填埋室的下方还设有与滤孔连通的集污室，集污室通过连接管与沼气池连接，填埋室的腔室呈倒锥形状，填埋室内壁的壁面上设有方便固液分离用于液体流通的引流组件。该系统存有以下缺点：垃圾处理时间长，处理不彻底，资源浪费。

现急需要一种新的处理城市垃圾技术，能够实现垃圾的资源化、节约化、减量化和无害化处理。

发明内容

本发明旨在提供一种城市垃圾处理系统及方法，以期达到系统工艺简单，且处理彻底，能实现垃圾的资源化、节约化、减量化和无害化处理的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

设计一种城市垃圾处理系统，包括预热干燥单元、燃烧单元、灰烟冷却单元、灰渣处理单元和烟气净化单元：预热干燥单元包括预热室；燃烧单元包括旋风炉；旋风炉通过链条刮板输送机与预热室连接，旋风炉由一次室和二次室构成；一次室与所述二次室通过过渡烟道连接；灰烟冷却单元包括过热器、省煤器、空气预热器和烟气余热回收器；过热器、省热器、空气预热器、烟气余热回收器依次布置在旋风炉二次室灰烟出口处，依次冷却换热；灰渣处理单元包括粒化箱、沉渣池、电除尘器和布袋除尘器；粒化箱与旋风炉一次室底部通过渣井连接；沉渣池与粒化箱的渣沟相连接；电除尘器与烟气余热回收器管道连接；布袋除尘器与电除尘器器管道连接；烟气净化单元包括SCR脱硝装置、吸收塔及活性炭吸附过滤装置； SCR脱硝装置与布袋除尘器管道连接；吸收塔与SCR脱硝装置管道连接；活性炭吸附过滤装置与吸收塔管道连接。

优选的：预热室设有进料口和出料口，进料口和出料口通过链条刮板输送机相连通。

优选的：旋风炉一次室为立式旋风筒；旋风炉二次室中部设加料口，中上部设灰烟出口；旋风炉二次室底部燃烧渣汇入一次室底部燃烧渣出口。

优选的：旋风炉一次室底部燃烧渣出口设有渣栏；旋风炉二次室加料口管道上设有PLC控制装置；旋风炉二次室灰烟出口处设有引风机。

优选的：烟气余热回收器输热端口通过阀门与预热室的进料口管道连接。

采用上述系统对城市垃圾的处理方法，包括以下步骤：

（1）预热干燥：垃圾进行预热干燥；

（2）燃烧处理：干燥后的垃圾进入到旋风炉二次室进行完全燃烧，燃烧渣进入粒化箱；

（3）灰烟冷却：经旋风炉二次室燃烧的排出的灰烟依次经过过热器、省煤器、空气预热器、烟气余热回收器进行降温冷却；

（4）灰渣处理：冷却后的灰烟进入到电除尘器和布袋除尘器进行除尘，得较清洁烟气；进入粒化箱的燃烧渣经渣沟进入沉渣池；

（5）烟气净化：较清洁烟气进入到SCR脱硝装置进行脱硝处理；最后进入吸收塔及活性炭吸附过滤装置，吸收处理SO₂、粉尘等有毒有害气体。

优选的：在步骤（1）中，预热温度控制为120～160℃。

优选的：在步骤（2）中，旋风炉一次室中加的煤粉细度为16～24%（R90）。

优选的：在步骤（2）中，旋风炉加料量是通过PLC控制装置自动实现的，以重量份计，垃圾：煤粉=1：2。

优选的：在步骤（2）中，旋风炉二次室温度控制为1000～1400℃。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.本发明系统结构简单紧凑，设备成本低，可高效的、无害的处理城市垃圾。

2.本发明处理方法简单，易实施，效率高，无污染，人员工作量小，垃圾处理量大，燃烧彻底，蓄能高。

3.本发明处理方法首先就采用预热室利用烟气余热回收器回收的余热进行预热干燥，节省能源，提高垃圾的燃烧率，为下一步充分燃烧提供条件。

4.本发明处理方法采用含有一次室和二次室的旋风炉作为燃烧系统，温度稳定，蓄热大完全燃烧，二噁英产生量极少（能够避免二噁英产生的温度段）；经粒化箱极冷封固，水渣物理性质稳定，不会产生新的污染。经粒化箱进入沉渣池的灰渣，可作水泥孰料，实现无害化利用；灰烟经电除尘+布袋除尘净化、脱硝和脱硫吸收处理有毒有害气体，达标排放。

附图说明

图1为本发明处理系统结构示意图；

图中，1为预热室，2为阀门，3为旋风炉，4为粒化箱，5为沉渣池， 6为过热器，7为省煤器，8为空气预热器，9为烟气余热回收器，10为电除尘器，11为布袋除尘器， 12为SCR脱硝装置，13为吸收塔，14为活性炭吸附过滤装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料；所涉及的加工制作方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1：

一种城市垃圾处理系统

参见图1，包括预热干燥单元、燃烧单元、灰烟冷却单元、灰渣处理单元和烟气净化单元：预热干燥单元包括预热室1；燃烧单元包括旋风炉3；旋风炉3通过链条刮板输送机与预热室1连接，旋风炉3由一次室和二次室构成；一次室与二次室通过过渡烟道连接；灰烟冷却单元包括过热器6、省煤器7、空气预热器8和烟气余热回收器9；过热器6、省热器7、空气预热器8、烟气余热回收器9依次布置在旋风炉3二次室灰烟出口处，依次冷却换热；灰渣处理单元包括粒化箱4、沉渣池5、电除尘器10和布袋除尘器11；粒化箱4与旋风炉3一次室底部通过渣井连接；沉渣池5与粒化箱4的渣沟相连接；电除尘器10与烟气余热回收器9管道连接；布袋除尘器11与电除尘器10管道连接；烟气净化单元包括SCR脱硝装置12、吸收塔13及活性炭吸附过滤装置14；SCR脱硝装置12与布袋除尘器11管道连接；吸收塔13与SCR脱硝装置12管道连接；活性炭吸附过滤装置14与吸收塔13管道连接。

实施例2：

一种城市垃圾处理系统

与实施例1不同之处在于：预热室1设有进料口和出料口，进料口和出料口通过链条刮板输送机相连通；旋风炉3一次室为立式旋风筒；旋风炉3二次室中部设加料口，中上部设灰烟出口；旋风炉3二次室底部燃烧渣汇入一次室底部燃烧渣出口；旋风炉3二次室灰烟出口处设有引风机；烟气余热回收器9输热端口通过阀门2与预热室1的进料口管道连接。

一次室（立式旋风筒）是旋风炉3的关键燃烧设备。一次室顶部装有叶片型煤粉燃烧器，其两根一次风道对冲引入，从一次风人口到出口旋流叶片之前保持有足够的混合长度，以使煤粉分布均匀。整个燃烧器由内外套管组成，向火侧端部采用耐热合金钢。固定在出口处的旋流叶片使环状一次风煤粉气流在喷入筒体时旱伞形的旋转气流，其内外两侧均能卷吸高温烟气以帮助着火。二次风喷口布置在筒体的上部，二次风切向引入。

实施例3：

一种城市垃圾处理系统

与实施例2不同之处在于：旋风炉3一次室底部燃烧渣出口设有渣栏；旋风炉3二次室加料口管道上设有PLC控制装置。

实施例4

一种采用城市垃圾处理系统对城市垃圾的处理方法

采用实施例2城市垃圾处理系统对城市垃圾的处理方法，具体包括以下步骤：

垃圾在预热室1中进行预热干燥，之后进入到旋风炉3二次室中；在旋风炉3内，煤粉在热一次风的携带下经旋流燃烧器轴向进入一次室内，与割向布置的高速二次风混合，实现迅速着火、燃烧，其烟气经过渡烟道的扑渣管束进入到二次室，燃烧渣经过渣栏通过管道进入到粒化箱4，经过粒化箱4极冷却形成稳定的水淬渣，通过渣沟进入到沉渣池5中；垃圾经立式旋风炉3二次室加料口进入二次室，二次室温度为1000～1400℃，能够实现垃圾迅速完全燃烧，在燃烧过程中较大、较重颗粒物，伴着燃烧过程落入高温熔融态的二次室底部，继续燃烧，最后的灰渣以液态状汇入粒化箱；灰烟经二次室灰烟出口处的引风机排出依次经过过热器6、省煤器7、空气预热器8、烟气余热回收器9进行降温冷却，温度降低迅速，降低设备损耗；冷却后的灰烟进入到电除尘器10和布袋除尘器11进行除尘，得较清洁烟气，收集的飞灰可送至旋风炉3一次室内重熔燃烧；烟气然后进入到SCR脱硝装置12进行脱硝处理；最后进入吸收塔13和活性炭吸附过滤装置14，吸收处理SO₂、粉尘等有毒有害气体，得无害的气体排出。

实施例5

一种采用城市垃圾处理系统对城市垃圾的处理方法

采用实施例3城市垃圾处理系统对城市垃圾的处理方法，具体包括以下步骤：

1）将垃圾运至链条刮板输送机，再输送至预热室1中，预热室1温度控制为120～160℃，经烟气余热回收器9中输送的余热在预热室1中实现预热、干燥；

2）PLC控制加料量，根据旋风炉3负荷、主气压力实现，按重量份计，煤粉：垃圾=2：1分配；煤粉在热一次风的携带下经旋流燃烧器轴向进入一次室内，与割向布置的高速二次风混合，实现迅速着火、燃烧；炙热的火焰通过扑渣管束，70%的灰渣被捕捉下来，经汇流流入粒化箱4，形成水淬渣，经激流渣沟汇入沉渣池5；烟气则通过扑渣管束进入二次室内，继续燃烧；旋风炉3中加煤粉细度16～24%（R90）；

3）旋风炉3二次室温度为1000～1400℃，能够实现干燥后的垃圾迅速的完全燃烧，降低二恶英的产生，在燃烧过程中较大、较重颗粒物，伴着燃烧过程落入高温熔融态的二次室底部，继续燃烧，最后的灰渣以液态状汇入粒化箱，同2）步骤，熔融态的灰渣经过粒化箱4极冷水形成小颗粒状水淬渣，再经激流渣沟进入沉渣池5；细小颗粒物随烟气流上升过程中完成完全燃烧，形成飞灰（即灰烟）；

4）灰烟经旋风炉3灰烟出口处的引风机引出，依次经过热器6、省煤器7、空气预热器8、烟气余热回收器9进行冷却，温度降低迅速，降低设备损耗；

5）冷却后的灰烟进入电除尘器10和布袋除尘器11，飞灰汇入灰斗，得烟气，灰斗中收集的飞灰可送至旋风炉3一次室内重熔燃烧；

6）烟气经SCR脱硝装置12处理后，进入吸收塔13，经喷淋洗涤，脱除二氧化硫、氟化氢、氯化氢等有毒气体后，再经活性炭吸附过滤装置14处理得干净烟气，达标才排放，经烟囱排入大气中；

7）清理沉渣池5：用桥式起重机将沉渣池中沉淀的含重金属的水渣捞出、装车，做水泥孰料，实现无害化利用。

上述城市垃圾处理系统中，预热室1选自于江苏焱鑫科技股份有限公司；粒化箱4选自于泊头市仲恺机械制造有限公司；过热器6选自于济南联盛锅炉有限公司；省煤器7选自于济南联盛锅炉有限公司；空气预热器8选自于山东高德传导设备有限公司；烟气余热回收器9选自于山东邦华热能工程有限公司；布袋除尘器11选自于济南蓝之韵环保科技有限公司；SCR脱硝装置12选自于济南蓝之韵环保科技有限公司。

上述城市垃圾处理系统实施方法：

操作人员将垃圾从垃圾转运车上运至链条刮板输送机，再输送至预热室1中，经烟气余热回收器6中输送的余热在预热室1中实现预热、干燥；干燥后的垃圾经加料口进入到旋风炉3；在旋风炉3内，煤粉在热一次风的携带作用下，经旋流燃烧器轴向进入一次室内，与割向布置的高速二次风混合，实现迅速着火、燃烧，炙热的火焰通过扑渣管束，70%的灰渣被捕捉下来，经汇流流入粒化箱4，形成水淬渣，经激流渣沟汇入沉渣池5，而烟气扑渣管束进入二次室，继续燃烧；干燥后的垃圾在二次室进行燃烧，二次室温度为1000～1400℃，垃圾进行完全燃烧，降低二恶英的产生。在燃烧过程中，较大、较重颗粒物，伴着燃烧过程落入底部，继续燃烧，最后的灰渣以液态状汇入粒化箱4，熔融态的灰渣经过极冷形成小颗粒状水淬渣，再经激流渣沟进入沉渣池5，用桥式起重机将沉渣池5中沉淀的含重金属的水渣捞出、装车，做水泥孰料，实现无害化利用；而细小颗粒物随烟气流上升过程中完成完全燃烧，形成飞灰（即灰烟）；灰烟经旋风炉3二次室灰烟出口处的引风机引出，依次经过热器6、省煤器7、空气预热器8、烟气余热回收器9进行冷却，温度降低迅速，降低设备损耗；冷却后的灰烟再进入电除尘器10和布袋除尘器11除飞灰，飞灰汇入灰斗，得较清洁烟气，灰斗中收集的飞灰可送至旋风炉3一次室内重熔燃烧；较清洁的烟气再经SCR脱硝装置12处理后，进入吸收塔13，经喷淋洗涤，脱除二氧化硫、氟化氢、氯化氢等有毒有害气体，再经活性炭吸附过滤装置14处理得干净烟气，达标才排放，经烟囱排入大气中。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (9)

1.一种城市垃圾处理系统，包括预热干燥单元、燃烧单元、灰烟冷却单元、灰渣处理单元和烟气净化单元，其特征在于：所述预热干燥单元包括预热室；所述燃烧单元包括旋风炉；所述旋风炉通过链条刮板输送机与所述预热室连接，所述旋风炉由一次室和二次室构成；所述一次室与所述二次室通过过渡烟道连接；所述旋风炉一次室为立式旋风筒，所述旋风炉一次室的顶部设有煤粉燃烧器，其用于燃烧煤粉；所述旋风炉二次室中部设加料口以用于添加的垃圾，中上部设灰烟出口；所述旋风炉二次室底部燃烧渣汇入一次室底部燃烧渣出口；所述灰烟冷却单元包括过热器、省煤器、空气预热器和烟气余热回收器；所述过热器、省热器、空气预热器、烟气余热回收器依次布置在所述旋风炉二次室灰烟出口处，依次冷却换热；所述灰渣处理单元包括粒化箱、沉渣池、电除尘器和布袋除尘器；所述粒化箱与所述旋风炉一次室底部通过渣井连接；所述沉渣池与所述粒化箱的渣沟相连接；所述电除尘器与所述烟气余热回收器管道连接；所述布袋除尘器与所述电除尘器管道连接；所述烟气净化单元包括SCR脱硝装置、吸收塔及活性炭吸附过滤装置；所述SCR脱硝装置与所述布袋除尘器管道连接；所述吸收塔与所述SCR脱硝装置管道连接；所述活性炭吸附过滤装置与所述吸收塔管道连接。

2.根据权利要求1所述的城市垃圾处理系统，其特征在于：所述预热室设有进料口和出料口，所述进料口和出料口通过链条刮板输送机相连通。

3.根据权利要求1所述的城市垃圾处理系统，其特征在于：所述旋风炉一次室底部燃烧渣出口设有渣栏；所述旋风炉二次室加料口管道上设有PLC控制装置；所述旋风炉二次室灰烟出口处设有引风机。

4.根据权利要求1所述的城市垃圾处理系统，其特征在于：所述烟气余热回收器输热端口通过阀门与所述预热室的进料口管道连接。

5.采用权利要求1～4任意一项所述系统对城市垃圾的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）预热干燥：垃圾进行预热干燥；

（2）燃烧处理：干燥后的垃圾进入到旋风炉二次室进行完全燃烧，燃烧渣进入粒化箱；

（3）灰烟冷却：经旋风炉二次室燃烧的排出的灰烟依次经过过热器、省煤器、空气预热器、烟气余热回收器进行降温冷却；

（4）灰渣处理：冷却后的灰烟进入到电除尘器和布袋除尘器进行除尘，得较清洁烟气；进入粒化箱的燃烧渣经渣沟进入沉渣池；

（5）烟气净化：较清洁烟气进入到SCR脱硝装置进行脱硝处理；最后进入吸收塔及活性炭吸附过滤装置，吸收处理SO₂、粉尘等有毒有害气体。

6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：在所述步骤（1）中，所述预热温度控制为120～160℃。

7.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，所述旋风炉一次室中加的煤粉细度为16～24%，以R90计算。

8.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，所述旋风炉加料量是通过PLC控制装置自动实现的，以重量份计，垃圾：煤粉=1：2。

9.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，所述旋风炉二次室温度控制为1000～1400℃。

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