CN110332544A - 一种流化床微波热解农村生活垃圾装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流化床微波热解农村生活垃圾装置及方法，一种流化床微波热解农村生活垃圾装置，包括滚筒烘干机、链条粉碎机、螺旋进料器，滚筒烘干机与链条粉碎机相连接；链条粉碎机通过螺旋进料器与流化热解室的进料口相连接；流化热解室的出料口与旋风分离器相连接；旋风分离器的顶端与除尘器相连接、底端的固体出口与流化热解室相连接；流化热解室的左侧、右侧对称设置有微波反射扩散腔；微波波导分别与微波发生器相连接并沿微波反射扩散腔的纵向均匀排列。一种流化床微波热解农村生活垃圾装置的使用方法，包括以下步骤：烘干、粉碎、硫化热解。本发明不仅可高效处理生活垃圾，且不产生二次污染，而且使垃圾热解更彻底，处理效率更高。

Description

一种流化床微波热解农村生活垃圾装置及方法
技术领域
本发明涉及一种装置及方法，尤其涉及一种流化床微波热解农村生活垃圾装置及方法。
背景技术
随着社会经济的发展，农村人民的生活水平不断提高，同时也带来了一些问题。农村的生活垃圾问题越来越严重，农村的生活垃圾不仅影响了村容村貌，更严重的是污染了农村的生活环境，损害了人们的身体健康。由此可见，农村的垃圾问题已经成为阻碍农村社会经济可持续发展的突出因素。所以如何妥善有效地处理农村生活垃圾，已经成为新农村建设的一项重要任务。
目前，农村生活垃圾的处理方式主要有填埋、堆肥和焚烧。填埋处理需占用大量土地，同时，垃圾中有害成份对大气、土壤及水源也会造成严重污染，不仅破坏生态环境，还严重危害人体健康；堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类，要求垃圾的有机含量较高，而且堆肥处理不能减量化，仍需占用大量土地；焚烧实质是将垃圾放在焚烧炉中进行燃烧，但由于氧气的存在，垃圾中含氯有机物不可避免要产生难以分解的剧毒物二噁英，成为制约垃圾焚烧应用的瓶颈。现有的垃圾处理采用流化床焚烧炉，流化气体由底部的布气管向上通入流化床焚烧炉内，使焚烧炉内的温度不均匀，出现上部温度低，下部温度高的现象，且焚烧易产出灰尘，造成二次污染。因此急需开发能够消除二噁英、飞灰和异味的二次污染、又能合理利用垃圾资源能量的清洁能源化垃圾处理技术和设备。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种流化床微波热解农村生活垃圾装置及方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种流化床微波热解农村生活垃圾装置，包括滚筒烘干机、链条粉碎机、螺旋进料器，它还包括流化热解室、微波发生器、空气预热器；滚筒烘干机与链条粉碎机相连接；滚筒烘干机内产生的含有异味的水蒸气热可作为流化热解室的气化剂，不仅可以清除异味，还充分利用了余热，节约了能源；链条粉碎机通过螺旋进料器与流化热解室的进料口相连接；流化热解室的出料口与旋风分离器相连接；旋风分离器的顶端与除尘器相连接、底端的固体出口与流化热解室相连接，可使随气体排出的未充分热解的固体垃圾颗粒重新进入流化热解室进行二次热解，使固体垃圾热解更彻底；除尘器与一号引风机相连接；
流化热解室的底部通过氮气输送管与氮气罐相连接，氮气罐通过氮气输送管将氮气输送至流化热解室，可防止流化热解室内的垃圾颗粒被氧化成毒性气体二噁英；流化热解室的左侧、右侧对称设置有微波反射扩散腔；微波反射扩散腔的上部、下部分别设置有微波波导；微波波导分别与微波发生器相连接并沿微波反射扩散腔的纵向均匀排列；
流化热解室的顶端设置有热解气出气口；热解气出气口通过管道与二号引风机相连接；二号引风机通过热解气燃烧室与空气预热器相连接；空气预热器内设置有一号通道、二号通道；一号通道的底部设置有空气进气口；二号通道的底部通过烟气进气口与滚筒烘干机相连接；
滚筒烘干机的顶部设置有进料口、底部与气体收集罐相连接；滚筒烘干机的右端通过蒸汽输送管与流化热解室相连接；蒸汽输送管上设置有导风机。
进一步地，流化热解室为双层结构，蒸汽输送管通入流化热解室内外层形成的腔体内；流化热解室内层上开设有若干出气孔。
进一步地，二号引风机通过热解气进气口与热解气燃烧室相连接；热解气燃烧室的左端设置有高温烟气出气口；高温烟气出气口通过高温烟气进气口与空气预热器的二号通道相连接。
进一步地，空气预热器一号通道的顶端设置有热空气出气口；热空气出气口与热解气燃烧室右端的热空气进气口相连接。
进一步地，空气预热器为蓄热式高温空气预热器；空气预热器的空气入口管上设置有助燃风机。
进一步地，滚筒烘干机的底部设置有排水管。
一种流化床微波热解农村生活垃圾装置的使用方法，包括以下步骤：
使用时，将生活垃圾经过进料口送入滚筒烘干机内烘干，然后进入链条粉碎机内粉碎，然后粉碎后的垃圾颗粒自进料口进入流化热解室，微波发生器通过微波波导将微波输送至流化热解室，对流化热解室内的垃圾颗粒进行热解；将经过空气预热器预热的空气通过热解气燃烧室再送入滚筒烘干机内；将部分高温热解气送入热解气燃烧室，再送入空气预热器与空气换热后，将高温热解气送入滚筒烘干机内，通过滚筒烘干机将高温热解气送入流化热解室内作为流化风，使得流化热解室内的生活垃圾热解气化；氮气罐通过氮气输送管将氮气输送至流化热解室，可防止流化热解室内的垃圾颗粒被氧化成毒性气体二噁英，垃圾颗粒经微波热解产生的固体灰渣进入旋风分离器，旋风分离器分离后的得到的下层固体颗粒送入流化热解室内，上层颗粒送入除尘器内；经微波热解产生的气体产物和气体产物中混有的氮气被收集入气体收集罐，然后经过氮气分离工艺，将分离出的氮气进行回收循环使用，其余可燃气体可进行销售。
进一步地，流化热解室热解气出口内热解气的温度低于180℃；空气预热器热空气出气口内空气的温度大于550℃。
本发明利用微波-流化床结合的方式对生活垃圾进行热解，热解产生的烟气和飞灰也不直接排入大气中，避免了二噁英等毒性气体的生成，有效提高生活垃圾的能源热利用效率，降低污染物的排放，既提高了处理效率，又环保。本发明的微波热解技术具有加热均匀、快速的特点，可以缩短垃圾热解时间、降低能耗和减少污染源，不仅可高效处理生活垃圾，且不产生二次污染，而且使垃圾热解更彻底，产生的灰尘更好，处理效率更高，为生活垃圾的处理提供了方便，可广泛应用于各热解农村生活垃圾的装置。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1、滚筒烘干机；2、链条粉碎机；3、螺旋进料器；4、流化热解室；5、旋风分离器；6、除尘器；7、微波发生器；8、气体收集罐；9、氮气罐；10、氮气输送管；11、一号引风机；12、空气预热器；13、热解气燃烧室；14、二号引风机；15、进料口；16、导风机；17、蒸汽输送管；18、热解气出气口；19、热解气进气口；20、热空气进气口；21、高温烟气出气口；22、热空气出气口；23、高温烟气进气口；24、空气进气口；25、烟气进气口；26、微波波导。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示的一种流化床微波热解农村生活垃圾装置，包括滚筒烘干机1、链条粉碎机2、螺旋进料器3，它还包括流化热解室4、微波发生器7、空气预热器12；滚筒烘干机1与链条粉碎机2相连接；滚筒烘干机1内产生的含有异味的水蒸气热可作为流化热解室4的气化剂，不仅可以清除异味，还充分利用了余热，节约了能源；链条粉碎机2通过螺旋进料器3与流化热解室4的进料口相连接；流化热解室4的出料口与旋风分离器5相连接；旋风分离器5的顶端与除尘器6相连接、底端的固体出口与流化热解室4相连接，可使随气体排出的未充分热解的固体垃圾颗粒重新进入流化热解室4进行二次热解，使固体垃圾热解更彻底；除尘器6与一号引风机11相连接；在滚筒烘干机1、流化热解室4和热解气燃烧室13设有实时监测温度的温度监测仪。
流化热解室4的底部通过氮气输送管10与氮气罐9相连接，氮气罐9通过氮气输送管10将氮气输送至流化热解室4，可防止流化热解室4内的垃圾颗粒被氧化成二噁英等毒性气体；流化热解室4的左侧、右侧对称设置有微波反射扩散腔；微波反射扩散腔是横截面为矩形的长条状腔体，将流化热解室4的外部完全包裹；微波反射扩散腔的上部、下部分别设置有微波波导26；微波波导26分别与微波发生器7相连接并沿微波反射扩散腔的纵向均匀排列；微波发生器7使流化热解室4内迅速升温至热解温度，将垃圾热解。微波经多个微波发生器7、微波波导26、微波反射扩散腔进入流化热解室4，由上部、下部和左右两侧同时馈入，增大微波的功率和密度，可以满足同时微波热解大量农村生活垃圾的要求。
流化热解室4的顶端设置有热解气出气口18；热解气出气口18通过管道与二号引风机14相连接；二号引风机14通过热解气燃烧室13与空气预热器12相连接；空气预热器12内设置有一号通道、二号通道；一号通道的底部设置有空气进气口24；二号通道的底部通过烟气进气口25与滚筒烘干机1相连接；
滚筒烘干机1的顶部设置有进料口15、底部与气体收集罐8相连接；滚筒烘干机1的右端通过蒸汽输送管17与流化热解室4相连接；蒸汽输送管17上设置有导风机16。滚筒烘干机1的底部设置有排水管16。滚筒烘干机1的生活垃圾先进行离心脱水，加快了干燥进度，提供了生活垃圾处理效率。
流化热解室4为双层结构，蒸汽输送管17通入流化热解室4内外层形成的腔体内；流化热解室4内层上开设有若干出气孔。流化热解室4的流化气体由流化热解室4的内层上的出气孔分散至流化热解室4内，保证了流化热解室4内温度均匀；在流化状态下，垃圾被微波发生器7发出的微波热解，与传统焚烧炉相比，垃圾热解更彻底，产生的灰尘更好，处理效率更高。
二号引风机14通过热解气进气口19与热解气燃烧室13相连接；热解气燃烧室13的左端设置有高温烟气出气口21；高温烟气出气口21通过高温烟气进气口23与空气预热器12的二号通道相连接。热解气燃烧室13中热解气与助燃剂在预热空气中混烧，烟气在850℃以上停留不少于两秒，助燃剂包括粉煤、生物质、汽油、柴油、天然气等燃料的至少一种。本发明所提供的方法中，高温烟气进入空气预热器12对热解气燃烧室13的供给空气进行预热，经换热后的烟气进入滚筒烘干机1对生活垃圾进行干燥，其中，空气预热器12出口烟气温度控制在150-200℃。流化热解室4从热解气出口18通过管路依次与二号引风机14、热解气燃烧室13的热解气进气口19连接，热解气燃烧室13的高温烟气出气口21与空气预热器12的高温烟气进气口23连接；在空气预热器12，空气从空气进气口24进入，出气管路分为两路：一路从热空气出气口22与热解气燃烧室13的热空气进气口20连接，另一路与滚筒烘干机1的烟气进气口25连接。
空气预热器12一号通道的顶端设置有热空气出气口22；热空气出气口22与热解气燃烧室13右端的热空气进气口20相连接。空气预热器12为蓄热式高温空气预热器；空气预热器12的空气入口管上设置有助燃风机。空气预热器12加热的热空气进入滚筒烘干机1内，对生活垃圾进行初步的干燥处理。
本发明所提供的方法中，生活垃圾需经过初步分离筛选，不含大块建筑垃圾、泥土、以及电池等危化品的生活垃圾。
一种流化床微波热解农村生活垃圾装置的使用方法，包括以下步骤：
使用时，将生活垃圾经过进料口15送入滚筒烘干机1内烘干，然后进入链条粉碎机2内粉碎，然后粉碎后的垃圾颗粒由螺旋进料器3自进料口推进至流化热解室4，微波发生器7通过微波波导26将微波输送至流化热解室4，对流化热解室4内的垃圾颗粒进行热解；将经过空气预热器12预热的空气通过热解气燃烧室13再送入滚筒烘干机1内；将部分高温热解气送入热解气燃烧室13，再送入空气预热器12与空气换热后，将高温热解气送入滚筒烘干机1内，通过滚筒烘干机1将高温热解气送入流化热解室4内作为流化风，使得流化热解室4内的生活垃圾热解气化；氮气罐9通过氮气输送管10将氮气输送至流化热解室4，可防止流化热解室4内的垃圾颗粒被氧化成二噁英等毒性气体，垃圾颗粒经微波热解产生的固体灰渣进入旋风分离器5，旋风分离器5分离后的得到的下层固体颗粒送入流化热解室4内，上层颗粒送入除尘器6内；经微波热解产生的气体产物和气体产物中混有的氮气被收集入气体收集罐8，然后经过氮气分离工艺，将分离出的氮气进行回收循环使用，其余可燃气体可进行销售。
流化热解室4热解气出口18内热解气的温度低于180℃；空气预热器12热空气出气口22内空气的温度大于550℃。由热解气燃烧产生高温烟气，高温烟气对热解气燃烧室13的供给空气进行预热，经换热后的烟气可干燥生活垃圾，最终尾气经净化处理排出。此过程利用了热解气的热值，实现了热解气的余热回收和污染物的一体化控制。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种流化床微波热解农村生活垃圾装置，包括滚筒烘干机(1)、链条粉碎机(2)、螺旋进料器(3)，其特征在于：它还包括流化热解室(4)、微波发生器(7)、空气预热器(12)；所述滚筒烘干机(1)与链条粉碎机(2)相连接；滚筒烘干机(1)内产生的含有异味的水蒸气热可作为流化热解室(4)的气化剂，不仅可以清除异味，还充分利用了余热，节约了能源；所述链条粉碎机(2)通过螺旋进料器(3)与流化热解室(4)的进料口相连接；所述流化热解室(4)的出料口与旋风分离器(5)相连接；所述旋风分离器(5)的顶端与除尘器(6)相连接、底端的固体出口与流化热解室(4)相连接，可使随气体排出的未充分热解的固体垃圾颗粒重新进入流化热解室(4)进行二次热解，使固体垃圾热解更彻底；所述除尘器(6)与一号引风机(11)相连接；
所述流化热解室(4)的底部通过氮气输送管(10)与氮气罐(9)相连接，氮气罐(9)通过氮气输送管(10)将氮气输送至流化热解室(4)，可防止流化热解室(4)内的垃圾颗粒被氧化成毒性气体二噁英；流化热解室(4)的左侧、右侧对称设置有微波反射扩散腔；所述微波反射扩散腔的上部、下部分别设置有微波波导(26)；所述微波波导(26)分别与微波发生器(7)相连接并沿微波反射扩散腔的纵向均匀排列；
所述流化热解室(4)的顶端设置有热解气出气口(18)；所述热解气出气口(18)通过管道与二号引风机(14)相连接；所述二号引风机(14)通过热解气燃烧室(13)与空气预热器(12)相连接；所述空气预热器(12)内设置有一号通道、二号通道；所述一号通道的底部设置有空气进气口(24)；所述二号通道的底部通过烟气进气口(25)与滚筒烘干机(1)相连接；
所述滚筒烘干机(1)的顶部设置有进料口(15)、底部与气体收集罐(8)相连接；滚筒烘干机(1)的右端通过蒸汽输送管(17)与流化热解室(4)相连接；所述蒸汽输送管(17)上设置有导风机(16)。
2.根据权利要求1所述的流化床微波热解农村生活垃圾装置，其特征在于：所述流化热解室(4)为双层结构，蒸汽输送管(17)通入流化热解室(4)内外层形成的腔体内；流化热解室(4)内层上开设有若干出气孔。
3.根据权利要求2所述的流化床微波热解农村生活垃圾装置，其特征在于：所述二号引风机(14)通过热解气进气口(19)与热解气燃烧室(13)相连接；所述热解气燃烧室(13)的左端设置有高温烟气出气口(21)；所述高温烟气出气口(21)通过高温烟气进气口(23)与空气预热器(12)的二号通道相连接。
4.根据权利要求3所述的流化床微波热解农村生活垃圾装置，其特征在于：所述空气预热器(12)一号通道的顶端设置有热空气出气口(22)；所述热空气出气口(22)与热解气燃烧室(13)右端的热空气进气口(20)相连接。
5.根据权利要求4所述的流化床微波热解农村生活垃圾装置，其特征在于：所述空气预热器(12)为蓄热式高温空气预热器；空气预热器(12)的空气入口管上设置有助燃风机。
6.根据权利要求5所述的流化床微波热解农村生活垃圾装置，其特征在于：所述滚筒烘干机(1)的底部设置有排水管(16)。
7.一种如根据权利要求1所述的流化床微波热解农村生活垃圾装置的使用方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
使用时，将生活垃圾经过进料口(15)送入滚筒烘干机(1)内烘干，然后进入链条粉碎机(2)内粉碎，然后粉碎后的垃圾颗粒自进料口进入流化热解室(4)，微波发生器(7)通过微波波导(26)将微波输送至流化热解室(4)，对流化热解室(4)内的垃圾颗粒进行热解；将经过空气预热器(12)预热的空气通过热解气燃烧室(13)再送入滚筒烘干机(1)内；将部分高温热解气送入热解气燃烧室(13)，再送入空气预热器(12)与空气换热后，将高温热解气送入滚筒烘干机(1)内，通过滚筒烘干机(1)将高温热解气送入流化热解室(4)内作为流化风，使得流化热解室(4)内的生活垃圾热解气化；氮气罐(9)通过氮气输送管(10)将氮气输送至流化热解室(4)，可防止流化热解室(4)内的垃圾颗粒被氧化成毒性气体二噁英，垃圾颗粒经微波热解产生的固体灰渣进入旋风分离器(5)，旋风分离器(5)分离后的得到的下层固体颗粒送入流化热解室(4)内，上层颗粒送入除尘器(6)内；经微波热解产生的气体产物和气体产物中混有的氮气被收集入气体收集罐(8)，然后经过氮气分离工艺，将分离出的氮气进行回收循环使用，其余可燃气体可进行销售。
8.根据权利要求7所述的流化床微波热解农村生活垃圾装置的使用方法，其特征在于：所述流化热解室(4)热解气出口(18)内热解气的温度低于180℃；空气预热器(12)热空气出气口(22)内空气的温度大于550℃。
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