CN110186057A - 基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统及其方法，磁选机设置在破碎机上侧并且磁选机的出料口与破碎机的进料口连接，螺旋输送器的一端与破碎机的出料口连接，螺旋输送器的另一端与微波干燥器的进料口连接，微波干燥器的出料口与推料进料器的进料口连接，推料进料器的出料口与气化炉的进料口连接，气化炉的出料口与二燃室的进料口连接，二燃室的出料口与急冷塔的进料口连接，急冷塔的出料口与洗涤塔的进料口连接，洗涤塔的出料口与引风机一端连接，引风机另一端连接烟囱。本发明能够对船舶各种垃圾进行统一处理并且处理效果良好，无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶生活垃圾处置系统及其方法，特别是一种基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统及其方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的不断发展，我国商用游轮、海上作业船、科考船、军用舰艇出海远洋航行的次数也在不断增长，这对船舶后勤生活保障提出了更高的要求，其中生活垃圾等固体废弃物的处理就是一项急需解决的问题。固体废弃物不但会造成船舶内部大气环境的恶化，而且还受到MARPOL 73/78防污公约等各种海洋保护法律法规的制约，不能随意排放到海洋中，从而使航行受到限制。船舶上如未配备合适的废弃物处理系统，无法满足港口对废弃物排放的法规，有可能被拒绝入港。
船舶生活垃圾常规处置技术包括粉碎丢弃、减容返岸处理、焚烧等。粉碎丢弃常用于餐厨垃圾处置，在合适的海域生活垃圾可以经过破碎处理直接排海。减容返岸常用于塑料陶瓷等材料破碎压实后返回岸上处置。随着未来局部海域环保要求的趋严（如MARPOL公约的持续修正等），粉碎丢弃应用领域将逐渐受到限制，减容返岸难以保障大型船舶长时间在外航行，传统焚烧技术则有待升级换代。
针对我国船舶生活垃圾含水量大，热值较低，以往垃圾焚烧炉采用传统的以气、油为燃料的燃烧方式，其工况表明：由于受炉内温度的限制(700~800℃)，加之整体工艺流程控制不严，不能保证垃圾的完全燃烧和彻底脱毒；燃烧后的垃圾残渣中仍有三分之一以上的可燃物，残余量较大，仍需二次处理；焚烧中产生致癌物质二噁英(一部分混入焚烧不彻底的残渣中，一部分随烟气直接排放到大气中)，对人民的身体健康造成潜在的威胁，这些都是传统焚烧炉无法克服的致命缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统及其方法，克服传统焚烧造成燃烧不充分、污染严重的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：包含磁选机、破碎机、螺旋输送器、微波干燥器、推料进料器、气化炉、二燃室、急冷塔、洗涤塔、引风机和烟囱，磁选机设置在破碎机上侧并且磁选机的出料口与破碎机的进料口连接，螺旋输送器的一端与破碎机的出料口连接，螺旋输送器的另一端与微波干燥器的进料口连接，微波干燥器的出料口与推料进料器的进料口连接，推料进料器的出料口与气化炉的进料口连接，气化炉的出料口与二燃室的进料口连接，二燃室的出料口与急冷塔的进料口连接，急冷塔的出料口与洗涤塔的进料口连接，洗涤塔的出料口与引风机一端连接，引风机另一端连接烟囱。
进一步地，所述洗涤塔为文丘里洗涤塔，文丘里洗涤塔的废液泵设置有袋式过滤器。
进一步地，所述微波干燥器加热温度为80~120℃，物料经过干燥之后含水率降低至20%以下。
进一步地，所述推料进料器包含进料器管体、进料料斗、推料板和推料杆，进料器管体沿水平方向设置，进料器管体一端与气化炉炉体连接并且与气化炉内腔连通，推料板形状与推料器管体的截面相同并且推料板滑动设置在进料器管体内，推料杆一端与推料板一侧固定连接，推料杆另一端与外部驱动机构连接，推料器管体上侧开有进料口，进料料斗下端固定在进料口上。
进一步地，所述外部驱动机构为气缸、液压杆或者电动执行器。
进一步地，所述气化炉包含气化炉炉体、气化炉等离子体炬、炉排板、若干路气化炉供气管路、排渣系统和渣冷系统，气化炉炉体内壁上设置有耐材，气化炉炉体一侧侧壁上端开有进料口，推料进料器设置在进料口内，气化炉炉体另一侧侧壁上端开有出料口，炉排板水平设置并且固定在气化炉炉体内腔下端，等离子体炬倾斜固定在气化炉炉体侧壁上，若干路气化炉供气管路从气化炉炉体底板穿入气化炉内腔并且设置在气化炉炉体底部，气化炉炉体下端开有废渣出料口，排渣系统采用螺旋输送器并且排渣系统一端与气化炉炉体下端废渣出料口连接，排渣系统另一端与渣冷系统连接。
进一步地，所述气化炉温度维持在850℃以上。
进一步地，所述二燃室包含二燃室炉体、二燃室等离子体炬和若干路二燃室供气管路，二燃室炉体沿水平方向设置，二燃室炉体一端为进料口，若干路二燃室供气管路从二燃室炉体一端端部穿入二燃室炉体并且与二燃室炉体内腔连通，二燃室等离子体炬沿竖直方向设置并且固定在二燃室炉体上侧靠近进料口的一端，二燃室炉体另一端下侧开有出料口，急冷塔上端进料口与二燃室炉体出料口固定连接。
进一步地，所述二燃室反应温度在1200℃以上，烟气停留时间>2s。
一种基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：将船舶生活垃圾收集并转运至破碎机料斗，磁选机将垃圾中的磁性金属物质分离，剩余垃圾进入破碎机中破碎，由破碎机底部螺旋输送器输送至微波干燥设备；
步骤二：垃圾物料在微波干燥器内部均匀分布，并在微波作用下加热至80~120℃进行干燥，干燥后物料送入推杆进料器，推杆进料器的推料板将物料送入气化炉中；
步骤三：垃圾物料在气化炉内通过等离子体炬加热至850℃以上发生气化反应生成合成气和灰渣，灰渣经过气化炉炉排下部废渣出料口排出，合成气进入二燃室在等离子体炬的作用下保持1200℃以上温度与二次风充分燃烧；
步骤四：二燃室产生的高温烟气进入急冷塔急冷降低温度至200℃以下，随之进入洗涤塔中与海水充分接触脱出烟气中的酸性气体，颗粒物在与海水充分混合接触后进入液体中，净化烟气在引风机作用下输送至烟囱排放。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明对船舶上的生活垃圾、厨余、固体废物等均具有良好的处理效果，原料适应性广，方便将船舶产生的各种垃圾一次性全部处理完成；
2、通过等离子体炬的高温对垃圾焚烧，等离子体对于二噁英等POPs破坏彻底，环保效果好；
3、特别适用以电能作为动力的船舶，对于特殊要求的船舶隐蔽性好。
附图说明
图1是本发明的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统的示意图。
图2是本发明的气化炉的示意图。
图3是本发明的二燃室的示意图。
图4是本发明的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明的一种基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，包含磁选机1、破碎机2、螺旋输送器3、微波干燥器4、推料进料器5、气化炉6、二燃室7、急冷塔8、洗涤塔9、引风机10和烟囱11，磁选机1设置在破碎机2上侧并且磁选机1的出料口与破碎机2的进料口连接，船上生活垃圾中的磁性金属物质通过磁选机将其分离出去单独处置。螺旋输送器3的一端与破碎机2的出料口连接，螺旋输送器3的另一端与微波干燥器4的进料口连接，微波干燥器位于等离子体气化炉之前，用于对进炉物料进行预处理，降低物料含水率。微波干燥器4的出料口与推料进料器5的进料口连接，推料进料器5的出料口与气化炉6的进料口连接，气化炉6的出料口与二燃室7的进料口连接，二燃室7的出料口与急冷塔8的进料口连接，急冷塔利用海水对高温烟气喷淋急冷降温，在1s内将烟气温度降低至200℃以下。急冷塔8的出料口与洗涤塔9的进料口连接，洗涤塔9的出料口与引风机10一端连接，引风机10另一端连接烟囱11。
其中，洗涤塔9为文丘里洗涤塔，文丘里洗涤塔的废液泵设置有袋式过滤器，文丘里塔通过烟气与海水充分接触脱除酸性气体及颗粒物，袋式过滤器与文丘里洗涤塔废液泵连接，文丘里洗涤塔循环废液经过离心泵输送至袋式过滤器除去液体中颗粒物，随后输送至船舶污水处置装置进行后续处置。微波干燥器4加热温度为80~120℃，物料经过干燥之后含水率降低至20%以下。
如图2所示，推料进料器5包含进料器管体12、进料料斗13、推料板14和推料杆15，进料器管体12沿水平方向设置，进料器管体12一端与气化炉6炉体连接并且与气化炉6内腔连通，推料板14形状与推料器管体12的截面相同并且推料板14滑动设置在进料器管体12内，推料杆15一端与推料板14一侧固定连接，推料杆15另一端与外部驱动机构连接，推料器管体12上侧开有进料口，进料料斗13下端固定在进料口上。其中外部驱动机构为气缸、液压杆或者电动执行器。
如图2所示，气化炉6包含气化炉炉体16、气化炉等离子体炬17、炉排板18、若干路气化炉供气管路19、排渣系统20和渣冷系统21，气化炉炉体16内壁上设置有耐材，气化炉炉体16一侧侧壁上端开有进料口，推料进料器5设置在进料口内，气化炉炉体16另一侧侧壁上端开有出料口，炉排板18水平设置并且固定在气化炉炉体16内腔下端，等离子体炬17倾斜固定在气化炉炉体16侧壁上，若干路气化炉供气管路19从气化炉炉体16底板穿入气化炉内腔并且设置在气化炉炉体16底部，气化炉炉体16下端开有废渣出料口，排渣系统20采用螺旋输送器并且排渣系统20一端与气化炉炉体16下端废渣出料口连接，排渣系统20另一端与渣冷系统21连接。气化炉6温度维持在850℃以上。
如图3所示，二燃室7包含二燃室炉体22、二燃室等离子体炬23和若干路二燃室供气管路24，二燃室炉体22沿水平方向设置，二燃室炉体22一端为进料口，若干路二燃室供气管路24从二燃室炉体22一端端部穿入二燃室炉体22并且与二燃室炉体22内腔连通，二燃室等离子体炬23沿竖直方向设置并且固定在二燃室炉体22上侧靠近进料口的一端，二燃室炉体22另一端下侧开有出料口，急冷塔8上端进料口与二燃室炉体22出料口固定连接。二燃室7反应温度在1200℃以上，烟气停留时间>2s。
一种基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置方法，包含以下步骤：
步骤一：将船舶生活垃圾收集并转运至破碎机料斗，船舶生活垃圾主要包括餐厨垃圾，废纸，布料、木料、塑料、混合垃圾等。磁选机将垃圾中的磁性金属物质分离，剩余垃圾进入破碎机中破碎至10cm以下，由破碎机底部螺旋输送器输送至微波干燥设备，螺旋输送器倾斜向上输送破碎物料至微波干燥器，向上倾斜角度30°，物料中水分受重力影响流至破碎机底部液体储槽送入废水处置车间。
步骤二：垃圾物料在微波干燥器内部均匀分布，并在微波作用下加热干燥，加热温度100℃，停留时间1h，干燥后物料含水率降低至10%以下，送入推杆进料器料仓，推杆进料器的推料活塞将物料送入等离子体气化炉中。
步骤三：船舶生活垃圾在等离子体气化炉内受等离子体炬作用与空气发生气化反应生成合成气和灰渣，气化炉内温度加热至900℃，灰渣经过气化炉炉排下部排渣口排除送入废渣储存设施，生成的合成气进入二燃室在等离子体炬的作用下与二次风充分燃烧。合成气通过二燃室等离子体炬与空气发生燃烧反应，二燃室温度设置在1200℃，烟气停留时间>2s，避免二噁英的生成。
步骤四：二燃室产生的高温烟气进入急冷塔与海水直接接触1s内急冷降低温度至200℃以下，随之进入文丘里洗涤塔中与海水充分接触，海水呈弱碱性从而能够脱出烟气中的酸性气体，颗粒物在与海水充分混合接触后进入液体中，净化烟气在引风机作用下输送至烟囱排放。文丘里洗涤塔循环废液经过离心泵输送至袋式过滤器除去液体中颗粒物，随后输送至船舶污水处置装置进行后续处置。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：包含磁选机、破碎机、螺旋输送器、微波干燥器、推料进料器、气化炉、二燃室、急冷塔、洗涤塔、引风机和烟囱，磁选机设置在破碎机上侧并且磁选机的出料口与破碎机的进料口连接，螺旋输送器的一端与破碎机的出料口连接，螺旋输送器的另一端与微波干燥器的进料口连接，微波干燥器的出料口与推料进料器的进料口连接，推料进料器的出料口与气化炉的进料口连接，气化炉的出料口与二燃室的进料口连接，二燃室的出料口与急冷塔的进料口连接，急冷塔的出料口与洗涤塔的进料口连接，洗涤塔的出料口与引风机一端连接，引风机另一端连接烟囱。
2.按照权利要求1所述的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：所述洗涤塔为文丘里洗涤塔，文丘里洗涤塔的废液泵设置有袋式过滤器。
3.按照权利要求1所述的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：所述微波干燥器加热温度为80~120℃，物料经过干燥之后含水率降低至20%以下。
4.按照权利要求1所述的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：所述推料进料器包含进料器管体、进料料斗、推料板和推料杆，进料器管体沿水平方向设置，进料器管体一端与气化炉炉体连接并且与气化炉内腔连通，推料板形状与推料器管体的截面相同并且推料板滑动设置在进料器管体内，推料杆一端与推料板一侧固定连接，推料杆另一端与外部驱动机构连接，推料器管体上侧开有进料口，进料料斗下端固定在进料口上。
5.按照权利要求4所述的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：所述外部驱动机构为气缸、液压杆或者电动执行器。
6.按照权利要求1所述的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：所述气化炉包含气化炉炉体、气化炉等离子体炬、炉排板、若干路气化炉供气管路、排渣系统和渣冷系统，气化炉炉体内壁上设置有耐材，气化炉炉体一侧侧壁上端开有进料口，推料进料器设置在进料口内，气化炉炉体另一侧侧壁上端开有出料口，炉排板水平设置并且固定在气化炉炉体内腔下端，等离子体炬倾斜固定在气化炉炉体侧壁上，若干路气化炉供气管路从气化炉炉体底板穿入气化炉内腔并且设置在气化炉炉体底部，气化炉炉体下端开有废渣出料口，排渣系统采用螺旋输送器并且排渣系统一端与气化炉炉体下端废渣出料口连接，排渣系统另一端与渣冷系统连接。
7.按照权利要求6所述的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：所述气化炉温度维持在850℃以上。
8.按照权利要求1所述的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：所述二燃室包含二燃室炉体、二燃室等离子体炬和若干路二燃室供气管路，二燃室炉体沿水平方向设置，二燃室炉体一端为进料口，若干路二燃室供气管路从二燃室炉体一端端部穿入二燃室炉体并且与二燃室炉体内腔连通，二燃室等离子体炬沿竖直方向设置并且固定在二燃室炉体上侧靠近进料口的一端，二燃室炉体另一端下侧开有出料口，急冷塔上端进料口与二燃室炉体出料口固定连接。
9.按照权利要求8所述的基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置系统，其特征在于：所述二燃室反应温度在1200℃以上，烟气停留时间>2s。
10.一种基于等离子体气化技术的船舶生活垃圾处置方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：将船舶生活垃圾收集并转运至破碎机料斗，磁选机将垃圾中的磁性金属物质分离，剩余垃圾进入破碎机中破碎，由破碎机底部螺旋输送器输送至微波干燥设备；
步骤二：垃圾物料在微波干燥器内部均匀分布，并在微波作用下加热至80~120℃进行干燥，干燥后物料送入推杆进料器，推杆进料器的推料板将物料送入气化炉中；
步骤三：垃圾物料在气化炉内通过等离子体炬加热至850℃以上发生气化反应生成合成气和灰渣，灰渣经过气化炉炉排下部废渣出料口排出，合成气进入二燃室在等离子体炬的作用下保持1200℃以上温度与二次风充分燃烧；
步骤四：二燃室产生的高温烟气进入急冷塔急冷降低温度至200℃以下，随之进入洗涤塔中与海水充分接触脱出烟气中的酸性气体，颗粒物在与海水充分混合接触后进入液体中，净化烟气在引风机作用下输送至烟囱排放。
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