CN110397925A - 一种小柜式垃圾低温热解系统及其工艺 - Google Patents

一种小柜式垃圾低温热解系统及其工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小柜式垃圾低温热解系统及其工艺，系统包括小柜式结构的低温热解炉(1)，低温热解炉(1)通过排烟管连接至高温二次燃烧室(2)，高温二次燃烧室(2)的尾气出口通过急冷换热器(3)后连接至尾气处理单元(4)。本发明不仅能高效地利用垃圾中蕴含的能量，而且能有效控制污染，此外还兼具处理效率高，设备要求低等优点。

Description

一种小柜式垃圾低温热解系统及其工艺
技术领域
本发明涉及一种小柜式垃圾低温热解系统及其工艺，属于垃圾环保处理技术领域。
背景技术
垃圾是一种可再生资源，如果能够有效的资源整合利用，能够创造巨大的经济效益。目前采用的填埋方式，虽然能处理掉垃圾，但是存在消耗土地资源，污染土壤水体等问题。而另一种常见的处理方式是焚烧处理。但是由于垃圾普遍存在湿度大、成分复杂等问题，一般的焚烧处理方式不仅不容易完全燃烧，易产生有毒有害气体(粉尘、含硫、硝污染物、二噁英等)，而且为了能够使垃圾起燃，还需要添加燃料，造成额外的能源消耗和污染物的产生。
垃圾热解气是利用垃圾中有机物的热不稳定性，在对其进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取可燃气的过程。在运行过程中所生成的气体含有大量甲烷、一氧化碳和氢气。但是现有的垃圾热解装置对设备要求较高、而且热解炉的单位处理量较低，热能利用率低和污染不能有效控制等缺点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种小柜式垃圾低温热解系统及其工艺。它不仅能高效地利用垃圾中蕴含的能量，而且能有效控制污染，此外还兼具处理效率高，设备要求低等优点。
本发明的技术方案：一种小柜式垃圾低温热解系统，其特点是：包括小柜式结构的低温热解炉，低温热解炉通过排烟管连接至高温二次燃烧室，高温二次燃烧室的尾气出口通过急冷换热器后连接至尾气处理单元。
前述的小柜式垃圾低温热解系统中，还包括小柜式结构的预热存储单元，所述预热存储单元与低温热解炉并排放置，两者之间设有垃圾转移通道。
前述的小柜式垃圾低温热解系统中，所述低温热解炉包括底部带进氧口的柜体，柜体内设有一层或多层用于分层堆放垃圾的翻料板，翻料板上带有透气孔，翻料板将柜体分隔为多层燃烧空间，每个翻料板上均设有转轴和翻转臂。
前述的小柜式垃圾低温热解系统中，所述高温二次燃烧室为一段或多段首尾连接的隔热腔室结构，高温二次燃烧室一端连接点火器，另一端连接急冷换热器；所述排烟管连接至高温二次燃烧室的点火器附近。点火器负责点燃低温热解炉中热解产生的气体。
前述的小柜式垃圾低温热解系统中，所述预热存储单元内设有带升降动力机构的过滤板，预热存储单元底部设有滤液收集池；所述过滤板上方设有带平移动力机构的推料板，推料板正对所述垃圾转移通道；预热存储单元的内壁嵌设有高温空气管，高温空气管内设有取自高温二次燃烧室或急冷换热器后端的尾气。高温空气管作为尾气处理前的一个旁路，能够源源不断地为预热存储单元提供热源。
前述的小柜式垃圾低温热解系统中，所述柜体侧壁开设有对应每层燃烧空间的多个点火口和多个连接排烟管的排烟口(主要排出热解产生的气体)。
前述的小柜式垃圾低温热解系统中，所述尾气处理单元包括依次连接的布袋除尘器、活性炭吸收塔、脱硫喷淋塔、排烟风机和烟囱。
前述的小柜式垃圾低温热解系统中，为了更好地处理尾气，所述布袋除尘器前端还设有混合吸收塔，混合吸收塔的烟气入口处连接有混料存储仓，混料存储仓内设有石灰粉和/或活性炭粉，混料存储仓上设有用于将混料送入混合吸收塔的送料机构。
基于前述系统的低温热解工艺，其特点是，包括以下步骤：
①将垃圾送入低温热解炉，在200至300℃下低温热解，温度通过进氧口的进气量调节；
②低温热解产生的烟气通入高温二次燃烧室，用点火器点燃，高温二次燃烧室内温度控制在1100-1300℃，温度通过控制管内的氧气进气量调节；
③高温二次燃烧室的尾气通入急冷换热器进行急速冷却，换热产生的热能用于发电或供热；
④经过急速冷却的尾气进入尾气处理单位进行除尘、吸附、脱硫、脱硝步骤中的一步或多步。
前述的低温热解工艺中，还包括垃圾的预热处理，将垃圾置于预热存储单元的过滤板上进行滤水，并将高温二次燃烧室或急冷换热器后端的尾气通入预热存储单元内壁的高温空气管，使垃圾升温预热，然后上推过滤板，并用推料板将位于上层的垃圾沿垃圾转移通道推入低温热解炉。
前述的低温热解工艺中，垃圾从预热存储单元堆叠进入低温热解炉的具体步骤是，先控制所有翻转臂使翻料板处于垂直方向，然后推入一定数量的垃圾至低温热解炉底部，然后使第一层的翻料板复位，推入一定数量的垃圾至该层翻料板上，以此类推，将垃圾分别堆放在各层翻料板上。
与现有技术相比，本发明采用小柜式结构的低温热解炉，并配合管式结构的高温二次燃烧室，占地小，设备成本相对较低，便于推广。而且，本发明可以对垃圾先进行低温热解，然后对热解产气进行高温燃烧，利用的都是垃圾本身自带的能源，无需额外添加燃料，并且能够对垃圾中的有机质及其它可燃物进行充分燃烧殆尽，且燃烧产生的能量能够有效回收利用。因此相对于现有垃圾燃烧装置，具有更高的利用率。高温燃烧同时也能够充分燃烧垃圾低温热解所产生的烟气，可以减少二噁英等致癌物质的产生，更加绿色环保。
此外，本发明的低温热解炉内部采用翻料板对空间进行分割，可以使垃圾能够分层布置在低温热解炉中，解决了传统低温热解炉中垃圾堆放过多时出现积压导致的热解不充分的问题，因此本发明低温热解炉单位垃圾处理量更高。而且翻料板的翻转构造，在垃圾进料堆放时也极为方便。
本发明还利用并排设置的预热存储单元，对原始垃圾进行滤水并存储预热，每次推入低温热解炉的垃圾均是上层相对干燥且温度较高的垃圾，能够进一步提高低温热解的效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是低温热解炉、高温二次燃烧室和预热存储单元的组合结构示意图；
图3是翻料板的连接结构示意图；
图4是低温热解炉的进料一侧结构示意图；
图5是低温热解炉的另一侧结构示意图；
图6是预热存储单元和低温热解炉的组合状态结构示意图；
图7是本发明的工厂布局结构示意图。
附图中的标记为：1-低温热解炉，2-高温二次燃烧室，3-急冷换热器，4-尾气处理单元，5-预热存储单元，6-垃圾转移通道，101-柜体，102-翻料板，103-转轴，104-翻转臂，105-点火口，106-排烟口，107-动力推杆，108-进氧口，109-开闭门，110-限位块，111-刮板机，201-点火器，401-混料存储仓，402-混合吸收塔，403-布袋除尘器，404-活性炭吸收塔，405-脱硫喷淋塔，406-排烟风机，407-烟囱，501-升降动力机构，502-过滤板，503-滤液收集池，504-平移动力机构，505-推料板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种小柜式垃圾低温热解系统，其具体结构如图1所示，包括小柜式结构的低温热解炉1，低温热解炉1通过排烟管连接至高温二次燃烧室2，高温二次燃烧室2的尾气出口通过急冷换热器3后连接至尾气处理单元4。为了进一步提高低温热解炉的处理效率，可以增设小柜式结构的预热存储单元5，所述预热存储单元5与低温热解炉1并排放置，两者之间设有垃圾转移通道6。
尾气处理单元4包括依次连接的布袋除尘器403、活性炭吸收塔404(设置活性炭吸收层)、脱硫喷淋塔405(如喷淋氢氧化钠等药剂)、排烟风机406和烟囱407。
要进一步提高尾气处理效果，布袋除尘器403前端还可设有混合吸收塔402，混合吸收塔402的烟气入口处连接有混料存储仓401，混料存储仓401内设有石灰粉和/或活性炭粉，混料存储仓401上设有用于将混料送入混合吸收塔的送料机构。
图1即为本实施例的最长流程结构。
其中，低温热解炉1、高温二次燃烧室2和预热存储单元5的结构如图2所示。低温热解炉1包括底部带进氧口108的柜体101，柜体101内设有一层或多层用于分层堆放垃圾的翻料板102，翻料板102底部带透气孔，翻料板102将柜体101分隔为多层燃烧空间，每个翻料板102上均设有转轴103和翻转臂104。翻转臂一端与翻料板102铰接，另一端与动力推杆107(液压杆)铰接，该端上侧设有固定在柜体101上的限位块110，用于翻料板102复位后的限位，其具体结构如图3所示。每层翻料板102可以是两片镜像设置，也可以但单片的；柜体101侧壁开设有对应每层燃烧空间的多个点火口105和多个连接排烟管的排烟口106。低温热解炉1的两侧结构如图4和图5所示。所述柜体101底部设有用于排灰的刮板机111，刮板机111边缘设有集灰斗，集灰斗上连接有贯通到柜体101外侧的取灰口。
高温二次燃烧室2为一段或多段首尾连接的隔热腔室结构，高温二次燃烧室2一端连接点火器201，另一端连接急冷换热器3；所述排烟管连接至高温二次燃烧室2的点火器201附近。
预热存储单元5内设有带升降动力机构501(可以设置成卷扬钢丝绳，卷扬机可以设置在预热存储单元5内侧或外侧)的过滤板502，预热存储单元5底部设有滤液收集池503；所述过滤板502上方设有带平移动力机构504(可采用液压杆)的推料板505，推料板505正对所述垃圾转移通道6；预热存储单元5的内壁嵌设有高温空气管，高温空气管内设有取自高温二次燃烧室2或急冷换热器3后端的尾气。预热存储单元5的进料门可以设置在顶部，为吊开式、平移式或翻转式。
预热存储单元5和低温热解炉1的组合状态如图6所示，预热存储单元5和低温热解炉1均在垃圾转移通道6两端设置开闭门109，图中使用升降门，但并不作为对于本发明范围的限定。
为了便于垃圾进料，预热存储单元5和低温热解炉1可设置在地面下方，垃圾运送车可直接卸料到预热存储单元5。而且，如果需要大规模地处理垃圾，可以每一个预热存储单元5和一个低温热解炉1作为一个基本单元，多个基本单元排列成矩阵的方式进行工厂布置，如图7所示。
预热存储单元5和低温热解炉1的柜体均设置成相对小型化的集装柜式结构，柜体与底部是分离式的，可设置水平滑轨或垂直吊装机构，使其能够在需要检修时柜体与底部脱离，方便维修、检修。
基于本发明小柜式垃圾低温热解系统的低温热解工艺：
①将垃圾置于预热存储单元5的过滤板502上进行滤水，并将高温二次燃烧室2或急冷换热器3后端的尾气通入预热存储单元5内壁的高温空气管，使垃圾升温预热，然后上推过滤板502，并用推料板505将位于上层的垃圾沿垃圾转移通道6推入低温热解炉。
②将垃圾送入低温热解炉1，在200至300℃下低温热解，温度通过进氧口的进气量调节；
③低温热解产生的烟气通入高温二次燃烧室2，用点火器201点燃，高温二次燃烧室2内温度控制在1100-1300℃，温度通过控制管内的氧气进气量调节；
④高温二次燃烧室2的尾气通入急冷换热器3进行急速冷却，换热产生的热能用于发电或供热；
⑤经过急速冷却的尾气进入尾气处理单位进行除尘、吸附、脱硫、脱硝步骤中的一步或多步。
本发明的工作原理，具体包括以下步骤：
第一步，垃圾卸载至预热存储单元5的过滤板502上，滤液可下落至滤液收集池503，同时预热存储单元5的内壁因高温空气管内流动有温度较高的燃烧尾气，使整个预热存储单元5内部升温，对垃圾进行干燥预热。
第二步，打开闭合门108，驱动所有动力推杆107平推，使所有翻料板102位于垂直方向，然后启动推料板505将过滤板502上方的一定数量的垃圾推至低温热解炉底部，然后使第一层的翻料板102复位，继续推入一定数量的垃圾至该层翻料板上，以此类推，将垃圾分别堆放在各层翻料板102上。当推料板505推不到垃圾时，只需过滤板502板作抬升动作。在推料板505动作使，实际上可对垃圾进行一个挤压滤水的过程。
第三步，关闭闭合门108，从点火口105点火，垃圾在各层进行热解，通过调节进氧口108的进气量，使热解炉内达到工作温度；
第四步，低温热解炉1内产生的烟气进入高温二次燃烧室2，用点火器点燃，并调节空气进气量(进氧量)，使高温二次燃烧室2末端温度至少达到1100-1300℃(优选1200℃)，高温二次燃烧室2的总长度对于最终温度也有影响，因此可以根据低温热解炉的产气流量预先调节高温二次燃烧室2的总长度。
第五步，高温二次燃烧室2燃烧后的高温尾气经过急冷换热器3进行冷却，以便于后续的尾气处理。而急冷换热器3可通过热交换获得热能，用于发电或工厂其它所需供热。
第六步，对尾气进行脱硫、脱硝、吸附、除尘后排出。

Claims (10)

1.一种小柜式垃圾低温热解系统，其特征在于：包括小柜式结构的低温热解炉(1)，低温热解炉(1)通过排烟管连接至高温二次燃烧室(2)，高温二次燃烧室(2)的尾气出口通过急冷换热器(3)后连接至尾气处理单元(4)。
2.根据权利要求1所述的小柜式垃圾低温热解系统，其特征在于：还包括小柜式结构的预热存储单元(5)，所述预热存储单元(5)与低温热解炉(1)并排放置，两者之间设有垃圾转移通道(6)。
3.根据权利要求1所述的小柜式垃圾低温热解系统，其特征在于：所述低温热解炉(1)包括底部带进氧口(108)的柜体(101)，柜体(101)内设有一层或多层用于分层堆放垃圾的翻料板(102)，翻料板(102)底部带透气孔，翻料板(102)将柜体(101)分隔为多层燃烧空间，每个翻料板(102)上均设有转轴(103)和翻转臂(104)。
4.根据权利要求1所述的小柜式垃圾低温热解系统，其特征在于：所述高温二次燃烧室(2)为一段或多段首尾连接的隔热腔室结构，高温二次燃烧室(2)一端连接点火器(201)，另一端连接急冷换热器(3)；所述排烟管连接至高温二次燃烧室(2)的点火器(201)附近。
5.根据权利要求2所述的小柜式垃圾低温热解系统，其特征在于：所述预热存储单元(5)内设有带升降动力机构(501)的过滤板(502)，预热存储单元(5)底部设有滤液收集池(503)；所述过滤板(502)上方设有带平移动力机构(504)的推料板(505)，推料板(505)正对所述垃圾转移通道(6)；预热存储单元(5)的内壁嵌设有高温空气管，高温空气管内设有取自高温二次燃烧室(2)或急冷换热器(3)后端的尾气。
6.根据权利要求3所述的小柜式垃圾低温热解系统，其特征在于：所述柜体(101)侧壁开设有对应每层燃烧空间的多个点火口(105)和多个连接排烟管的排烟口(106)。
7.根据权利要求1所述的小柜式垃圾低温热解系统，其特征在于：所述尾气处理单元(4)包括依次连接的布袋除尘器(403)、活性炭吸收塔(404)、脱硫喷淋塔(405)、排烟风机(406)和烟囱(407)。
8.根据权利要求7所述的小柜式垃圾低温热解系统，其特征在于：所述布袋除尘器(403)前端还设有混合吸收塔(402)，混合吸收塔(402)的烟气入口处连接有混料存储仓(401)，混料存储仓(401)内设有石灰粉和/或活性炭粉，混料存储仓(401)上设有用于将混料送入混合吸收塔的送料机构。
9.基于权利要求1至9任一权利要求所述系统的低温热解工艺，其特征在于，包括以下步骤：
①将垃圾送入低温热解炉(1)，在200至300℃下低温热解，温度通过进氧口的进气量调节；
②低温热解产生的烟气通入高温二次燃烧室(2)，用点火器(201)点燃，高温二次燃烧室(2)内温度控制在1100-1300℃，温度通过控制管内的氧气进气量调节；
③高温二次燃烧室(2)的尾气通入急冷换热器(3)进行急速冷却，换热产生的热能用于发电或供热；
④经过急速冷却的尾气进入尾气处理单位进行除尘、吸附、脱硫、脱硝步骤中的一步或多步。
10.根据权利要求9所述的低温热解工艺，其特征在于：还包括垃圾的预热处理，将垃圾置于预热存储单元(5)的过滤板(502)上进行滤水，并将高温二次燃烧室(2)或急冷换热器(3)后端的尾气通入预热存储单元(5)内壁的高温空气管，使垃圾升温预热，然后上推过滤板(502)，并用推料板(505)将位于上层的垃圾沿垃圾转移通道(6)推入低温热解炉。
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