CN110864300A - 生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，包括基础底座以及位于基础底座上的接料料斗、裂解气化炉、螺旋输送搅拌装置、曝气装置、干化加热装置、物料提升装置、发电机组以及余热利用装置。基础底座在使用时安装在运输车上，实现移动式垃圾处置和设备共用。垃圾物料进入接料料斗后进入第二密闭室并经过搅拌、曝气、干化后通过螺旋输送搅拌装置逐渐输送至物料提升装置，物料提升装置将物料输送至裂解气化炉进行裂解气化反应并生成炉渣和可燃气。可燃气又进行发电，发出的电又供自身设备使用，发电产生的高温烟气余热经回收后又用于加热曝气气体和干化加热用水，提高曝气干化温度，加快干化过程，完成能量的自循环。

Description

生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备

技术领域

本发明涉及垃圾处置领域，尤其涉及一种生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备。

背景技术

目前对于城乡固废垃圾一般采用村收集、镇转运、县处置等方式，但在实际实施过程中，较偏远地区、路径较曲折偏远地区的垃圾转运十分困难，转运和处置成本极高。而若是每个乡镇建设一套大型的垃圾处置设备，投资和处置成本都非常高，在具体工程中难以实施。另一方面，采用焚烧处置垃圾的工艺中，对垃圾含水率具有较高的要求，而一般城乡收集的初始固废垃圾恰恰不满足这一要求。以上因素导致城乡固废垃圾处置成为一大难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，解决现有技术中城乡固废垃圾难以处置，处置成本较高的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，包括基础底座、接料料斗、裂解气化炉、螺旋输送搅拌装置、曝气装置、干化加热装置以及物料提升装置。基础底座在使用时安装在运输车上，基础底座上设有第一密闭室和第二密闭室，第一密闭室设有进料门，在第一密闭室和所述第二密闭室之间设有料仓门。接料料斗设置于第一密闭室内并位于进料门位置。裂解气化炉设置于第一密闭室内。螺旋输送搅拌装置设置于第二密闭室内。曝气装置包括第一风机、曝气管以及设置于曝气管的曝气嘴，曝气管铺设于第二密闭室，第一风机和曝气管连通，第一风机向曝气管输入曝气用气体并经曝气嘴向第二密闭室曝气。干化加热装置对第二密闭室内的物料进行干化加热。物料提升装置设置于基础底座。垃圾物料通过进料门进入接料料斗后通过料仓门进入第二密闭室，物料在第二密闭室经过搅拌、曝气、干化后通过螺旋输送搅拌装置逐渐输送至物料提升装置，物料提升装置将物料输送至裂解气化炉进行裂解气化反应并生成炉渣和可燃气。

根据本发明一实施例，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括发电机组，发电机组设置于所述第一密闭室，裂解气化产生的可燃气输送至发电机组进行发电。

根据本发明一实施例，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括依次连通的酸洗水洗装置、风冷塔、第二风机、缓冲稳压罐以及除尘装置，可燃气从裂解气化炉中进入酸洗水洗装置以除去碱性气体和杂质后进入风冷塔冷却，被冷却的可燃气通过第二风机输送至缓冲稳压罐进行稳压和储存，缓冲稳压罐中的可燃气输送至除尘装置除尘后进入发电机组。

根据本发明一实施例，所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括余热利用装置，余热利用置回收发电机组发电产生的高温烟气余热并给曝气装置和干化加热装置提供热源。

根据本发明一实施例，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括干化加热水箱，干化加热水箱内存储的水和发电产生的高温烟气进入余热利用装置进行换热，以使水升温后输送至干化加热装置，而高温烟气降温后排出。

根据本发明一实施例，第二密闭室在所述曝气嘴的位置设有U型凹槽，以使曝气嘴低于第二密闭室的地面高度，避免物料损伤曝气嘴。

根据本发明一实施例，所述曝气装置还包括液封池，液封池和曝气管连通，以使物料中的渗滤液从曝气嘴和曝气管进入液封池中并维持第二密闭室内的曝气压力。

根据本发明一实施例，曝气管倾斜安装，使得曝气管高度在越靠近液封池的一端越低。

根据本发明一实施例，第一密闭室设有进风口，曝气装置包括连通第一风机的进风管道和连通第二密闭室的排风管道，第一密闭室的进风口和进风管道连通；当进风口闭合时，将第一密闭室内的臭气通过进风管道和第一风机输送至曝气管曝气；当进风口打开时，新鲜空气通过进风口进入第一密闭室并通过进风管道和第一风机输送至曝气管曝气；完成曝气之后的气体通过排风管道从第二密闭室输送至裂解气化炉。

根据本发明一实施例，在进风管道和排风管道之间连通有循环管道，当完成曝气之后的气体温度和含氧量高于预定值时，从排风管道排出的气体通过循环管道重新进入进风管道并输送至曝气管曝气。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明通过在基础底座上设置裂解气化炉、螺旋输送搅拌装置、曝气装置、干化加热装置和物料提升装置，实现了对垃圾物料的曝气干化和裂解气化处置过程，并且上述所有的装置均位于基础底座上，在使用时基础底座可以安装于运输车上，这样整个处置设备可以移动，便于在不同乡镇轮流处置垃圾，而无需统一集中转运到其他地方处置，解决了城乡固废垃圾转运困难的问题，也节省了转运成本。第二，通过设置曝气装置和干化加热装置，可以降低垃圾物料的含水率，以满足裂解气化过程对垃圾物料含水率的要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备的正视图；

图2是本发明实施例提供的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备的侧视图；

图3是本发明实施例提供的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备的俯视图。

具体实施方式

以下描述只用于揭露本发明以使得本领域技术人员能够实施本发明。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本发明精神和范围的其他方案。

如图1-3所示，本发明提供一种生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，可在各个城乡之间移动行走以轮流处置垃圾，解决城乡固废垃圾转运困难的问题，并能够对垃圾物料先进行曝气干化，降低含水率，然后对垃圾物料进行裂解气化，裂解气化产生的可燃气用于发电，发电产生的高温烟气余热进行回收并用于提高曝气干化温度，整个设备实现能量的自循环利用。具体地，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括基础底座10、接料料斗20、螺旋输送搅拌装置30、曝气装置40、干化加热装置50、物料提升装置60、裂解气化炉70。

基础底座10在使用时安装在运输车上，而其他装置或者部件，例如接料料斗20、裂解气化炉30、螺旋输送搅拌装置40、曝气装置50、干化加热装置60以及物料提升装置70等均位于基础底座10上。这样整个所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备可移动行走，尤其是可在各个城乡之间，不同垃圾投放点之间移动并轮流处置垃圾。基础底座10上设有第一密闭室101和第二密闭室102，第一密闭室101设有进料口1011和进料门11，第一密闭室101通过进料门11和外部环境连通。打开进料门11后，物料自进料口1011进入第一密闭室101，物料优选采用转载机进料。进料门11在设备运输过程中或不工作状态下关闭。第一密闭室101位于第二密闭室102的顶部，在第一密闭室101和第二密闭室102之间设有自动开闭的料仓门12，当打开料仓门12时，第一密闭室101和第二密闭室102连通。第一密闭室101的顶部还设有进风口1012，可以对整个第一封闭室101补充新鲜空气。此外第一密闭室101的侧边还设置有检修门15，可以进入第一封闭室101进行设备的检修等。

此外，基础底座10还设有第三密闭室103和第四密闭室104。第三密闭室103位于第二密闭室102的一侧，第四密闭室104位于第三密闭室103的顶部。

接料料斗20设置于第一密闭室101并位于进料门11位置，以使垃圾物料通过进料门11投放后进入接料料斗20。接料料斗20为物料的主要承载和存储装置。

进一步地，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备还包括破碎机81和双向输送布料机82，破碎机81设置于接料料斗20的底部，进入接料料斗20的物料进入破碎机81破碎成预定粒度的颗粒，物料破碎粒度优选100mm以下。双向输送布料机82设置于破碎机81的底部并具有两个输出口，破碎后的物料颗粒进入双向输送布料机82。

螺旋输送搅拌装置30设置于第二密闭室102。螺旋输送搅拌装置30起到无轴螺旋输送和搅拌的作用。第二密闭室102内设有壁板，13，壁板13与第二封闭室102底盖一起形成密闭空间，即为螺旋输送搅拌装置30的工作空间。螺旋输送搅拌装置30具有旋转机构31和旋转机构32，旋转机构31和旋转机构32均具有进料口。料仓门12的数量为两个并分别一一对应地位于旋转机构31的进料口和旋转机构32的进料口位置。物料从双向输送布料机82的两个输出口进过料仓门12进入第二密闭室102，进入第二密闭室102的物料进入螺旋输送搅拌装置30在旋转机构31和旋转机构32的作用下进行搅拌和输送。旋转机构31与旋转机构32相向运动，可同时进行正转或反转，可以根据生物干化的需求控制物料整体的搅拌过程和时间。

曝气装置40包括第一风机41、曝气管42以及曝气嘴43，曝气管42铺设于第二密闭室102底部的地板，第一风机41位于第三密闭室103并和曝气管42连通，曝气嘴43设置于曝气管42，曝气嘴43的数量为多个且可以根据需要设定，所有的曝气嘴43间隔设置于曝气管42。曝气装置40在第三密闭室103还设有连通第一风机41的进风管道44、分气包45以及连通第二密闭室102的排风管道46。进风管道44和第一密闭室101的进风口1012连通，当进风口1012闭合时，将第一密闭室101内的臭气通过进风管道44、第一风机41以及分气包45输送至曝气管42曝气，即曝气用新风来自第一密闭室101内臭气；当进风口1012打开时，新鲜空气通过进风口1012进入第一密闭室101并通过进风管道44、第一风机41、分气包45输送至曝气管42曝气，即曝气用新风为新鲜空气。曝气嘴43为倒锥形结构，可以使得气压自下而上越来越大，以满足曝气的需求。完成曝气之后的气体通过排风管道46从第二密闭室102输送至裂解气化炉70的鼓风系统，裂解气化炉70的鼓风系统自带风机，可以使得第二封闭室内102的排风管道46内的臭气顺利进入裂解气化炉70内。通过第一风机41向曝气管42输入曝气用气体并经过曝气嘴43向第二密闭室102曝气，垃圾物料得到干化。

特别地，在进风管道44和排风管道46之间连通有循环管道47，循环管道47相当于进风管道44和排风管道46之间的短接管道，使得曝气气路形成闭环。当完成曝气之后的气体温度和含氧量高于预定值时，在设置于气路上的风阀的作用下，从排风管道46排出的气体通过循环管道47重新进入进风管道44并输送至曝气管42曝气，实现曝气气体的循环利用。这样可以充分利用曝气气体中残存的热量和含氧量，减少整个设备的能量损失。

进一步地，第二密闭室102底部设有液封池1021，液封池1021和曝气管42连通，曝气管42倾斜安装，使得曝气管42高度在越靠近液封池1021的一端越低。曝气管42除了是曝气过程中气体的主要通道，同时也是垃圾物料内的渗滤液的主要通道，垃圾物料中的渗滤液经过曝气嘴43进入到曝气管42内并进一步流入液封池1021内。液封池1021除了是渗滤液储存和排放的主要位置之外，还可以维持第二封闭室102内曝气压力。在液封池1021末端设置有排放口1022，用于定期对多余的渗滤液进行排出。

此外，第二密闭室102在曝气嘴43的位置设有U型凹槽1023，以使曝气嘴43低于第二密闭室102的地面高度，避免在螺旋输送搅拌装置30正常工作的情况下第二密闭室102内的物料损伤曝气嘴43。

干化加热装置50包括铺设于第二密闭室102地板的干化加热模块、加热进出水管道51和水泵52。加热进出水管道51也位于第三密闭室103内，通过进出水管道51和水泵52向干化加热模块提供热源，以对物料进行干化加热。干化加热模块数量为多个，以对在第二密闭室102内被搅拌和运输的物料进行分区加热。通过曝气装置30和干化加热装置50，提供生物干化过程的含氧量和热量。在生物干化过程中优选加入驯化生物菌落，以加速整个生物干化过程，大幅度缩短生物干化的周期。

物料提升装置60设置于基础底座10并位于第二密闭室102一侧。第二密闭室102的一侧设有料门14，料门14打开后，物料在第二密闭室102内经搅拌、曝气以及干化后通过螺旋输送搅拌装置30的推动作用逐渐出料并被输送至物料提升装置60。物料提升装置60螺旋进料并将物料提升输送至裂解气化炉70进行裂解气化反应并生成炉渣和可燃气。物料提升装置60优选斗式提升装置。物料提升装置60和裂解气化炉70之间依次设有缓冲料斗91和螺旋进料装置92。裂解气化后产生的固态的炉渣经炉渣输送机构93的排放口931排出。

此外，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备还包括发电机组100，发电机组100设置于第一密闭室101并和裂解气化炉70间接连通，裂解气化产生的可燃气输送至发电机组100进行发电。发电机组100产生的电能主要供整套设备自用，故垃圾处置量和设备的用电功率匹配。此外多余的电能还可用于对曝气用气体加热，即曝气过程中设置气体电加热方式，以进一步完成生物干化过程。此外，还可根据实际需求自备临时发电机，供整个设备启动时使用，等自循环的发电机组100稳定后再使用自身发电供电的发电机组100。

进一步地，如图3所示，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备还包括依次连通于裂解气化炉70和发电机组100之间的酸洗水洗装置110、风冷塔120、第二风机130、缓冲稳压罐140以及除尘装置150，可燃气从裂解气化炉70中进入酸洗水洗装置110以除去碱性气体(如H₂S与NH₃)和杂质后进入风冷塔120冷却，被冷却的可燃气通过第二风机130的加压输送至缓冲稳压罐140进行稳压和储存，有利于后续发电。缓冲稳压罐140中的可燃气输送至除尘装置150除尘以去除颗粒物后进入发电机组100。

所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括余热利用装置160，余热利用置160回收发电机组100发电产生的高温烟气余热并给曝气装置40和干化加热装置50提供热源。

所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括干化加热水箱170和发电机组冷却水箱180，干化加热水箱170、发电机组冷却水箱180以及余热利用装置160均位于第四密闭室104。余热利用装置160可以为一换热器并设有排放口161，发电机组100产生的高温烟气和干化加热水箱170中储存的冷却水分别进入所述余热利用装置160进行换热，冷却水吸收高温烟气的热量并进入加热进出水管道51提供给干化加热装置50，并形成水循环。而高温烟气降温后通过排放口161排出。此外，还可以在第一风机41的位置设置余热利用装置60，以回收高温烟气中热量对曝气用气体进行加热，以提高曝气温度，加速物料干化。发电机组冷却水箱180位于干化加热水箱170旁侧并通过循环冷却水管和发电机组100连通，以对发电机组100进行换热，实现即时冷却。

所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备形成一套具备破碎、生物干化、裂解气化等自循环处置设备，尤其适用于以乡镇为单位的中转站及时处置使用。当进料门11、料门14等所有门关闭后，整个成为一个箱体并可将基础底座10安装在运输车上做成移动式成套设备，整个设备可实现移动式处置，极其适用于灵活处置垃圾量较少的城乡固废垃圾投放点、中转站等的生活垃圾，中转站垃圾无需再打包压缩运输至大型焚烧场等进行处置，极大幅度的节约的运输和处置成本

本设备的处理对象优选生活垃圾，利用垃圾自身的热值在内部内完成垃圾的干化和处置，第一封闭室101的臭气进入曝气管42利用后又引入裂解气化炉70进行再利用，裂解气化产生的可燃气又进行发电，发出的电又供自身设备使用，完成能量的自循环。发电产生的高温烟气又经余热利用后排出，空气的含氧和热量利用率极高。从高温烟气回收的热量又可用于加热曝气气体和干化加热用水，提高曝气干化温度，加快干化过程。垃圾处置后，排放口1022的渗滤液可接入各中转站的渗滤液处置系统。排放口931排放的物料主要为炉渣，为一般固废，可作为建材原料使用，可定期回收。排放口161排放的尾气为合格烟气，可直接排放，自此整个设备中各物质得到合理的资源化处置。

本设备在垃圾生物干化过程中采用了曝气、地板加热、生物菌落等多种方式更进一步地缩短整个生物干化的周期。

综上，本发明提供的所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备不仅具有生物干化周期短，垃圾处置量合理，资源化利用程度高，能够就地处置和资源化利用城乡固废的优势，还能够实现可移动式处置，完成乡镇与乡镇之间的设备共用。

本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本发明的实施例只作为举例，并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本发明的实施方式可以有任何变形和修改。

Claims (10)

1.一种生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，包括：

基础底座，在使用时安装在运输车上，所述基础底座上设有第一密闭室和第二密闭室，所述第一密闭室设有进料门，在所述第一密闭室和所述第二密闭室之间设有料仓门；

接料料斗，设置于所述第一密闭室内并位于所述进料门位置；

裂解气化炉，设置于所述第一密闭室内；

螺旋输送搅拌装置，设置于所述第二密闭室内；

曝气装置，包括第一风机、曝气管以及设置于所述曝气管的曝气嘴，所述曝气管铺设于所述第二密闭室，所述第一风机和所述曝气管连通，所述第一风机向所述曝气管输入曝气用气体并经所述曝气嘴向所述第二密闭室曝气；

干化加热装置，对所述第二密闭室内的物料进行干化加热；

物料提升装置，设置于所述基础底座；垃圾物料通过所述进料门进入所述接料料斗后通过所述料仓门进入所述第二密闭室，物料在所述第二密闭室经过搅拌、曝气、干化后通过所述螺旋输送搅拌装置逐渐输送至所述物料提升装置，所述物料提升装置将物料输送至所述裂解气化炉进行裂解气化反应并生成炉渣和可燃气。

2.根据权利要求1所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括发电机组，所述发电机组设置于所述第一密闭室，裂解气化产生的可燃气输送至所述发电机组进行发电。

3.根据权利要求2所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括依次连通的酸洗水洗装置、风冷塔、第二风机、缓冲稳压罐以及除尘装置，可燃气从裂解气化炉中进入所述酸洗水洗装置以除去碱性气体和杂质后进入风冷塔冷却，被冷却的可燃气通过所述第二风机输送至所述缓冲稳压罐进行稳压和储存，所述缓冲稳压罐中的可燃气输送至所述除尘装置除尘后进入所述发电机组。

4.根据权利要求2所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括余热利用装置，所述余热利用置回收所述发电机组发电产生的高温烟气余热并给所述曝气装置和所述干化加热装置提供热源。

5.根据权利要求3所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，所述生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备包括干化加热水箱，所述干化加热水箱内存储的水和发电产生的高温烟气进入所述余热利用装置进行换热，以使水升温后输送至所述干化加热装置，而高温烟气降温后排出。

6.根据权利要求1-5任一所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，所述第二密闭室在所述曝气嘴的位置设有U型凹槽，以使所述曝气嘴低于所述第二密闭室的地面高度，避免物料损伤所述曝气嘴。

7.根据权利要求1-5任一所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，所述曝气装置还包括液封池，所述液封池和所述曝气管连通，以使物料中的渗滤液从所述曝气嘴和所述曝气管进入所述液封池中并维持所述第二密闭室内的曝气压力。

8.根据权利要求7所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，所述曝气管倾斜安装，使得所述曝气管高度在越靠近所述液封池的一端越低。

9.根据权利要求1-5任一所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，所述第一密闭室设有进风口，所述曝气装置包括连通所述第一风机的进风管道和连通所述第二密闭室的排风管道，第一密闭室的所述进风口和所述进风管道连通；当所述进风口闭合时，将所述第一密闭室内的臭气通过进风管道和所述第一风机输送至所述曝气管曝气；当所述进风口打开时，新鲜空气通过所述进风口进入所述第一密闭室并通过所述进风管道和所述第一风机输送至所述曝气管曝气；完成曝气之后的气体通过排风管道从所述第二密闭室输送至所述裂解气化炉。

10.根据权利要求9所述的生物干化协同裂解气化的可移动垃圾综合处置设备，其特征在于，在所述进风管道和所述排风管道之间连通有循环管道，当完成曝气之后的气体温度和含氧量高于预定值时，从所述排风管道排出的气体通过所述循环管道重新进入所述进风管道并输送至所述曝气管曝气。

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