CN111644450A - 一种有机生活垃圾的处理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机生活垃圾的处理系统，包括第一螺旋供料罐、第一破碎机、第一螺带式搅拌器、第一滚筒干燥器、电动过滤筛、第二螺旋供料罐、第二破碎机、第二螺带式搅拌器和第二滚筒干燥器，第一螺旋供料罐出料口和第一破碎机出料口均与第一螺带式搅拌器的进料口连接，第一滚筒干燥器出料口与电动过滤筛进料口连接，电动过滤筛的大颗粒出料口与第二破碎机进料口连接，第二破碎机出料口和第二螺旋供料罐出料口均与第二螺带式搅拌器进料口连接，第二螺带式搅拌器的出料口与第二滚筒干燥器的进料口连接。该系统特别适合处理含水率30％‑80％的有机生活垃圾，同时制备出含水率、中含水率和低含水率三类气化原料，并可实时调整三种产品的比例。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机生活垃圾的处理系统和方法，属于生活垃圾处理技术领域。
背景技术
随着经济的发展和人民生活水平的提高，生活垃圾迅速增加，生活垃圾占用土地，污染环境，影响人民健康越发明显。生活垃圾产量的骤增，成分越来越复杂，使垃圾处理越来越困难，由此而来的环境污染等问题逐渐引起社会各界的广泛关注。2019年5月，我国“无废城市”试点建设工作正式在16个城市和地区启动，开展垃圾分类收集，大力推动生活垃圾减量和资源化利用，其中厨余、果皮等高湿垃圾的产生量巨大。餐厨垃圾、果皮等有机垃圾是生活垃圾的重要组成部分，年产生量为9.24×107t，主要来自饭店、企事业单位食堂和居民家庭等，包括瓜果皮、食物残渣、厨房下脚料等高湿有机垃圾。这些有机垃圾具有高含水率、高含油、高有机质含量等特点，含水率(40％～89％)、含油量(3％～17％)、粗蛋白含量(14％～26％)、粗脂肪含量(16％～43％)等指标。
对餐厨垃圾等高湿垃圾的传统处理处置方法包括：①饲料化，通过青贮、脱水或发酵等方法，将餐厨垃圾加工为动物饲料，然而未经妥善处理的餐厨垃圾直接作为牲畜词料，将显著提高牲畜感染各种疾病的几率，具有潜在的食物链风险；②填埋，填埋的优势和缺陷同样明显，选址、土地利用率、渗滤液等都是填埋场不得不面临的问题，部分国家已禁止使用填埋法处理餐厨垃圾；③好氧堆肥，在有氧环境下，利用好氧微生物的新陈代谢作用，将固体有机物分解为可溶性有机质，最终形成稳定的高肥力腐殖质，但该方法的处理速率太慢，难以大规模处理；④厌氧发酵，在无氧环境下，利用厌氧微生物，将复杂有机大分子分解为小分子有机物及无机物，该方法同样难以大规模处理。
通过热解或快速气化技术对垃圾中能量进行回收，并用于供气或作为燃油替代品，可实现有机生活垃圾的连续化和规模化快速处理，避免长期堆放，对于解决环境和能源问题具有重大意义。然而由于有机生活垃圾，由于含水率高、能量密度低等因素降低了其单独利用的经济性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中有机生活垃圾处理的迫切需要，提供一种有机生活垃圾的处理系统，该处理系统可将大量高含水率的有机生活垃圾转化为气化原料。
技术方案
一种有机生活垃圾的处理系统，包括第一螺旋供料罐、第一破碎机、第一螺带式搅拌器、第一滚筒干燥器、电动过滤筛、第二螺旋供料罐、第二破碎机、第二螺带式搅拌器和第二滚筒干燥器。
所述第一螺旋供料罐的出料口与第一螺带式搅拌器的进料口连接，所述第一破碎机的出料口与第一螺带式搅拌器的进料口连接，第一螺带式搅拌器的出料口与第一滚筒干燥器的进料口连接，第一滚筒干燥器的出料口与电动过滤筛的进料口连接，所述电动过滤筛包括大颗粒出料口和小颗粒出料口，电动过滤筛的大颗粒出料口与第二破碎机的进料口连接，第二破碎机的出料口与第二螺带式搅拌器的进料口连接，第二螺旋供料罐的出料口与第二螺带式搅拌器的进料口连接，第二螺带式搅拌器的出料口与第二滚筒干燥器的进料口连接。
进一步，所述电动过滤筛的筛孔直径为20-30mm，筛孔间的中心距为60-100mm。
进一步，所述第一滚筒干燥器和第二滚筒干燥器均设有进气口和出气口，进气口与高温烟气管道连通，高湿低温烟气从出气口排出。滚筒干燥器采用大型内燃气或大型锅炉排出的高温烟气作为热源，将垃圾和木屑的混合物加热干燥，高湿低温烟气h2带着物料蒸发出的水分从干燥器烟气出口排出。本系统有效回收了大型内燃气或大型锅炉排出的高温烟气中所含有的热量，省去了干燥费，提高了总体热效率
进一步，所述第一破碎机和第二破碎机为大流量开放式刀片式破碎机，可保证垃圾原料的破碎效率。
进一步，所述第一轴流螺带式搅拌器和第二轴流螺带式搅拌器的出料口为两个以上，可以保证掺混后的物料能及时顺利排出。
利用上述处理系统处理有机生活垃圾的方法：
S1：将垃圾站运来的、含水率为30-80％的有机生活垃圾从第一破碎机的进料口加入，同时，将木屑从第一螺旋供料罐的进料口加入；
S2：破碎后的有机生活垃圾经第一破碎机的出料口输出至第一螺带式搅拌器中，木屑从第一螺旋供料罐的出料口输出至第一螺带式搅拌器中，经过第一螺带式搅拌器的搅拌后得到初步掺混原料，并从第一螺带式搅拌器的底部出料口输出至第一滚筒干燥器中；
S3：高温烟气经第一滚筒干燥器的进气口流入干燥器，初步掺混原料中的部分水分被加热蒸发，低温湿烟气携带着蒸发出的水分从干燥器烟气出口排出，初步干燥后的掺混原料经第一滚筒干燥器的出料口进入电动过滤筛；
S4：初步干燥后的掺混原料在电动过滤筛内进行筛分，得到小颗粒产物和大颗粒产物，小颗粒产物经产物出料口流出，经收集后得到高含水率气化原料；
筛分后的大颗粒产物经大颗粒产物出料口输送至第二破碎机进行二次破碎，得到小颗粒物料；
S5：小颗粒物料从第二破碎机出料口进入第二螺带式搅拌器，与此同时，木屑从第二螺旋供料罐的出料口输出至第二螺带式搅拌器，经过第二螺带式搅拌器的搅拌后，得到中含水率气化原料；一部分中含水率气化原料经第二螺带式搅拌器的出料口输出至第二滚筒干燥器，在第二滚筒干燥器内进行二次干燥，最后从第二滚筒干燥器的出料口流出，得到低含水率气化原料。
进一步，步骤S2中，木屑用量占初步掺混原料总质量的10-30％。
进一步，步骤S5中，木屑用量占小颗粒物料重量的20-40％。
考虑到原料的含水率差别较大，有机生活垃圾经本发明的处理系统处理后，可同时获得含水率范围为40-55％的高含水率气化原料、含水率范围为25-40％的中含水率气化原料和含水率范围为10-30％的低含水率气化原料，其中，高含水率气化原料可用作原位热解制取富氢燃料气，中含水率原料可直接用作热解或气化，低含水率气化原料可用于气化或直接用作锅炉燃料。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的有机生活垃圾处理系统适用于处理含水率30％-80％的餐厨垃圾、果皮等有机垃圾，同样适用于藻类、发酵残渣和根茎植物等高含水率有机物；
(2)本发明采用木屑作为调配原料，可大大降低目标产品的含水率和粘度，提高产品的能量密度；
(3)本发明采用了多级掺混、破碎和干燥工艺，根据实际气化系统的需要，可同时制备出含水率、中含水率和低含水率三类气化原料，并可以实时调整三种产品的比例；
(4)本发明采用大型内燃气或大型锅炉排出的高温烟气作为干燥热源，节约了干燥能耗，提高了总体热效率。
附图说明
图1为本发明的有机生活垃圾的处理系统的结构示意图；
图中，1-第一螺旋供料罐；2-第一破碎机；3-第一螺带式搅拌器；4-第一滚筒干燥器；5-电动过滤筛；6-第二螺旋供料罐；7-第二破碎机；8-第二螺带式搅拌器；9-第二滚筒干燥器；
a-木屑，b-有机生活垃圾，c-初步掺混原料，d-高含水率气化原料，e-中含水率气化原料，f-低含水率气化原料，h1-高温烟气，h2-低温湿烟气。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种有机生活垃圾的处理系统，包括第一螺旋供料罐1、第一破碎机2、第一螺带式搅拌器3、第一滚筒干燥器4、电动过滤筛5、第二螺旋供料罐7、第二破碎机6、第二螺带式搅拌器8和第二滚筒干燥器9；
所述第一螺旋供料罐1的出料口与第一螺带式搅拌器3的进料口连接，所述第一破碎机2的出料口与第一螺带式搅拌器3的进料口连接，第一螺带式搅拌器3的出料口与第一滚筒干燥器4进料口连接，第一滚筒干燥器4的出料口与电动过滤筛5的进料口连接，所述电动过滤筛5包括大颗粒出料口和小颗粒出料口，电动过滤筛5的大颗粒出料口与第二破碎机6的进料口连接，第二破碎机6的出料口与第二螺带式搅拌器8的进料口连接，第二螺旋供料罐7的出料口与第二螺带式搅拌器8的进料口连接，第二螺带式搅拌器8的出料口与第二滚筒干燥器9的进料口连接。
所述电动过滤筛的筛孔直径为25mm，筛孔间的中心距为80mm，所述第一滚筒干燥器4和第二滚筒干燥器9均设有进气口和出气口，进气口与高温烟气管道连通，高湿低温烟气从出气口排出；所述第一破碎机2和第二破碎机6为大流量开放式刀片式破碎机。
实施例2
利用实施例1的处理系统处理有机生活垃圾的方法：
S1：将垃圾站运来的、含水率为60％的有机生活垃圾b(主要由果皮等组成)从第一破碎机2的进料口加入，在破碎机内被切割为尺寸范围0-6cm大小不等的碎屑，木屑a从第一螺旋供料罐1的进料口加入；
S2：破碎后的有机生活垃圾经第一破碎机2的出料口输出至第一螺带式搅拌器3中，木屑从第一螺旋供料罐的出料口输出至第一螺带式搅拌器3中，经过第一螺带式搅拌器3的搅拌后得到初步掺混原料c，木屑用量占初步掺混原料总质量的20％，初步掺混原料c的粘度和湿度大大降低，总含水率降至50％，并从第一螺带式搅拌器3的底部出料口输出至第一滚筒干燥器4中；
S3：高温烟气h1经第一滚筒干燥器4的进气口流入干燥器，初步掺混原料c中的部分水分被加热蒸发，低温湿烟气h2携带着蒸发出的水分从干燥器烟气出口排出，初步干燥后的掺混原料c含水率降至40％，初步干燥后的掺混原料经第一滚筒干燥器4的出料口进入电动过滤筛5；
S4：初步干燥后的掺混原料在电动过滤筛5内进行筛分，得到小颗粒产物(粒径0-3cm)和大颗粒产物(粒径3-6cm)，小颗粒产物经产物出料口流出，含水率40％，经收集后直接作为气化系统的高含水率气化原料d；
筛分后的大颗粒产物经大颗粒产物出料口输送至第二破碎机6进行二次破碎，粒径减小至0-3cm，得到小颗粒物料；
S5：小颗粒物料从第二破碎机6出料口进入第二螺带式搅拌器8，与此同时，木屑a从第二螺旋供料罐7的出料口输出至第二螺带式搅拌器8，木屑用量占小颗粒物料重量的30％，经过第二螺带式搅拌器8的搅拌后，含水率33％，经收集后直接作为气化系统的中含水率气化原料e；一部分中含水率气化原料经第二螺带式搅拌器8的出料口输出至第二滚筒干燥器9，在第二滚筒干燥器9内进行二次干燥，干燥后物料的总含水率降至25％，最后从第二滚筒干燥器9的出料口流出，经收集后作为气化系统的低含水率气化原料f。
实施例2
利用实施例1的处理系统处理有机生活垃圾，处理的有机生活垃圾b为餐厨余料，含水率80％，处理方法同实施例2，制取的高含水率气化原料d含水率为55％，中含水率气化原料e含水率为40％，低含水率气化原料含水率为30％；
实施例3
利用实施例1的处理系统处理有机生活垃圾，处理的有机生活垃圾b为果皮、餐厨余料等的混合物，含水率65％，制取的高含水率气化原料d含水率为45％，中含水率气化原料e含水率为35％，低含水率气化原料含水率为20％；
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或修饰，这些改进或修饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种有机生活垃圾的处理系统，其特征在于，包括第一螺旋供料罐(1)、第一破碎机(2)、第一螺带式搅拌器(3)、第一滚筒干燥器(4)、电动过滤筛(5)、第二螺旋供料罐(7)、第二破碎机(6)、第二螺带式搅拌器(8)和第二滚筒干燥器(9)；
所述第一螺旋供料罐(1)的出料口与第一螺带式搅拌器(3)的进料口连接，所述第一破碎机(2)的出料口与第一螺带式搅拌器(3)的进料口连接，第一螺带式搅拌器(3)的出料口与第一滚筒干燥器(4)进料口连接，第一滚筒干燥器(4)的出料口与电动过滤筛(5)的进料口连接，所述电动过滤筛(5)包括大颗粒出料口和小颗粒出料口，电动过滤筛(5)的大颗粒出料口与第二破碎机(6)的进料口连接，第二破碎机(6)的出料口与第二螺带式搅拌器(8)的进料口连接，第二螺旋供料罐(7)的出料口与第二螺带式搅拌器(8)的进料口连接，第二螺带式搅拌器(8)的出料口与第二滚筒干燥器(9)的进料口连接。
2.如权利要求1所述有机生活垃圾的处理系统，其特征在于，所述电动过滤筛的筛孔直径为20-30mm，筛孔间的中心距为60-100mm。
3.如权利要求1所述有机生活垃圾的处理系统，其特征在于，所述第一滚筒干燥器和第二滚筒干燥器均设有进气口和出气口，进气口与高温烟气管道连通。
4.如权利要求1所述有机生活垃圾的处理系统，其特征在于，所述第一破碎机和第二破碎机为大流量开放式刀片式破碎机。
5.如权利要求1至4任一项所述有机生活垃圾的处理系统，其特征在于，所述第一轴流螺带式搅拌器和第二轴流螺带式搅拌器的出料口为两个以上。
6.利用权利要求1-5任一项所述处理系统处理有机生活垃圾的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将垃圾站运来的、含水率为30-80％的有机生活垃圾从第一破碎机的进料口加入，同时，将木屑从第一螺旋供料罐的进料口加入；
S2：破碎后的有机生活垃圾经第一破碎机的出料口输出至第一螺带式搅拌器中，木屑从第一螺旋供料罐的出料口输出至第一螺带式搅拌器中，经过第一螺带式搅拌器的搅拌后得到初步掺混原料，并从第一螺带式搅拌器的底部出料口输出至第一滚筒干燥器中；
S3：高温烟气经第一滚筒干燥器的进气口流入干燥器，初步掺混原料中的部分水分被加热蒸发，高湿低温烟气携带着蒸发出的水分从干燥器烟气出口排出，初步干燥后的掺混原料经第一滚筒干燥器的出料口进入电动过滤筛；
S4：初步干燥后的掺混原料在电动过滤筛内进行筛分，得到小颗粒产物和大颗粒产物，小颗粒产物经产物出料口流出，经收集后得到高含水率气化原料；
筛分后的大颗粒产物经大颗粒产物出料口输送至第二破碎机进行二次破碎，得到小颗粒物料；
S5：小颗粒物料从第二破碎机出料口进入第二螺带式搅拌器，与此同时，木屑从第二螺旋供料罐的出料口输出至第二螺带式搅拌器，经过第二螺带式搅拌器的搅拌后，得到中含水率气化原料；一部分中含水率气化原料经第二螺带式搅拌器的出料口输出至第二滚筒干燥器，在第二滚筒干燥器内进行二次干燥，最后从第二滚筒干燥器的出料口流出，得到低含水率气化原料。
7.如权利要求6所述处理有机生活垃圾的方法，其特征在于，步骤S2中，木屑用量占初步掺混原料总质量的10-30％。
8.如权利要求6或7所述处理有机生活垃圾的方法，其特征在于，步骤S5中，木屑用量占小颗粒物料质量的20-40％。
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