CN111649331A - 高效垃圾热解处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高效垃圾热解处理系统，包括热解气化装置、热解气循环处理系统和渣料分类系统，热解气化装置包括热解气化仓体，热解气化仓体的上部设有热解气出气口，热解气循环处理系统的输入端与热解气出气口连接，热解气循环处理系统将热解气化装置产生的热解混合气中的水、油和可燃气进行分离，其中的可燃气通过可燃气体进气口送入到热解气化装置内燃烧以提供热解所需要能量。本发明的有益效果是：垃圾无需任何方式拣选、分类，大大增强了垃圾处理的适用性，减少建设投资。无需添加辅助燃料，大量节约能源，运行成本极低。采用综合措施，实现垃圾资源利用的最大化，垃圾减量效果显著，达到85％以上。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，特别涉及一种高效垃圾热解处理系统。
背景技术
人类日常生活和生产中每天都会产生大量的固体物垃圾，由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性、资源性和社会性，需要无害化、资源化、减量化和社会化处理，如不能妥善处理，就会污染环境，浪费资源，破坏生产生活安全，破坏社会和谐。广泛应用的垃圾处理方法是卫生填埋、高温堆肥和焚烧。采用垃圾填埋的方式处理，造成垃圾侵蚀大量土地。高温堆肥处理占用场地大，处理效率低。焚烧法能够最大限度实现生活垃圾的有效处理，并且占用土地资源最少，然而焚烧尾气中含有大量的有毒物质，包括剧毒的二噁英污染；Cd、As、Hg、Pb等重金属污染以及氯化氢、氯气、二氧化硫等酸性气体污染等，若未经处理直接排放，会对空气污染严重。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种节能环保、投资成本低、资源利用率高的高效垃圾热解处理系统。
根据本发明的一个方面，提供了高效垃圾热解处理系统，包括热解气化装置、热解气循环处理系统和渣料分类系统，所述热解气化装置包括热解气化仓体，所述热解气化仓体的顶端设有进料口，所述热解气化仓体的下端设有出渣口，所述渣料分类系统与出渣口连接并将热解气化装置输出的渣料进行处理，所述热解气化仓体的上部设有热解气出气口，所述热解气循环处理系统的输入端与热解气出气口连接，所述热解气循环处理系统将热解气化装置产生并输出的热解混合气进行处理并将热解混合气中的水、油和可燃气进行分离，其中的可燃气通过可燃气体进气口送入到热解气化装置内燃烧以提供热解所需要能量。
在一些实施方式中，所述热解气化装置还包括导向分流装置、可燃气体回流管道、燃烧装置和除渣装置，所述热解气化仓体内自上而下设有垃圾进料区、垃圾干燥区、热解气化区和除渣排渣区，所述导向分流装置安装于垃圾进料区并位于进料口的下方，所述燃烧装置安装于热解气化区的下部，所述除渣装置安装于除渣排渣区。
在一些实施方式中，所述燃烧装置包括导气主管、导气支管和燃烧罩，所述导气主管的一端贯穿热解气化仓体的侧壁，所述导气主管的另一端与导气支管的一端连接，所述燃烧罩罩于导气支管外，所述导气支管上设有多个出气孔，所述燃烧罩上设有多个均匀分布的过气孔。
在一些实施方式中，所述热解气循环处理系统包括依次相连的换热分离器、三级水冷换热器、引风机、水喷淋净化器、除雾器和鼓风机，热解混合气从所述热解气化装置的热解气出气口输出后进入换热分离器、三级水冷换热器进行烟尘分离和换热冷却，后再流经水喷淋净化器进行喷淋净化以分离出其中冷凝析出的液体和残留的固体，分离后的气体流经除雾器除雾后再通过鼓风机加入新鲜空气后送回热解气化装置进行燃烧。
在一些实施方式中，所述热解气循环处理系统还包括净化循环池，所述换热分离器、三级水冷换热器、水喷淋净化器和除雾器均与净化循环池连接并能将分离出的固体或液体排入净化循环池内，净化循环池分离出的水作为水喷淋净化器的补充用水。
在一些实施方式中，高效垃圾热解处理系统还包括烟气净化处理系统，所述热解气化区的下部设有烟气出气口，所述烟气净化处理系统的输入端与烟气出气口连接，所述烟气净化处理系统包括第一热交换器、板式换热器、冷却器、脱硫脱硝一体塔、低温高能等离子处理器、旋流除雾器、界面反应器、二次冷却器和烟囱，所述烟气出气口输出的烟气流经依次连接的第一热交换器、板式换热器、冷却器、脱硫脱硝一体塔、低温高能等离子处理器和旋流除雾器被冷却和一次净化后，再返回板式换热器与冷却前的烟气进行换热，后再进入界面反应器进行二次净化，二次净化后的烟气经二次冷却器冷却后从烟囱排出。
在一些实施方式中，高效垃圾热解处理系统还包括冷却水管道，所述冷却水管道依次穿过三级水冷换热器和换热分离器与热解气形成逆流换热，后再穿过第一热交换器与烟气换热后穿过热解气化仓体垃圾干燥区对垃圾进行干燥。
在一些实施方式中，所述渣料分类系统包括振动筛、粉尘收集仓、一级分离器、二级分离器、引风机和三级分离器，所述粉尘收集仓接于出渣口的下方，所述振动筛安装于出渣口和粉尘收集仓之间，所述一级分离器的输入端通过管道与粉尘收集仓内连接，所述一级分离器的输出端与二级分离器的输入端连接，所述二级分离器的输出端与引风机的输入端连接，所述引风机的输出端与三级分离器的输入端连接。
在一些实施方式中，所述除渣装置包括第一螺旋除渣装置和第二螺旋除渣装置，所述第一螺旋除渣装置和第二螺旋除渣装置均呈水平设置，所述第二螺旋除渣装置位于热解气化仓体的底部，所述第一螺旋除渣装置位于第二螺旋除渣装置的上方并与第二螺旋除渣装置呈垂直设置。
本发明的有益效果是：1、垃圾无需任何方式拣选、分类：混合垃圾直接入炉处理，非常适合当前垃圾成分复杂、含水量高、热值较低的特点，大大增强了垃圾处理的适用性，减少建设投资。2、无需添加辅助燃料，大量节约能源，运行成本极低：混合垃圾入炉首次引燃后，经高温裂解产生可燃气体，源源不断的循环回炉，对垃圾进行干燥助燃，实现垃圾自供能干燥燃烧，简化了工艺流程，降低了设备投资，运行成本极低。3、采用综合措施，实现垃圾资源利用的最大化：通过垃圾热解气化无害增值处理系统，最终将全部垃圾转化为可燃气体(回炉干燥助燃)、焦油(回收利用)、和少量粉尘灰渣(制砖)，无害化处理彻底，垃圾减量效果显著，达到85％以上。
附图说明
图1为本发明一实施方式的高效垃圾热解处理系统的结构示意图；
图2为图1所示高效垃圾热解处理系统的热解气化装置的结构示意图；
图3为图2所示的热解气化装置的左视的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细的说明。
图1～图3示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的高效垃圾热解处理系统。
参照图1～图3，高效垃圾热解处理系统，包括热解气化装置1、热解气循环处理系统2、渣料分类系统3、烟气净化处理系统4、冷却水管道5、热解气管道6和烟气管道7。热解气化装置1包括热解气化仓体11、导向分流装置12、可燃气体回流管道13、燃烧装置14和除渣装置15。热解气化仓体11的顶端设有进料口111，热解气化仓体11的下端设有出渣口112。渣料分类系统3与出渣口112连接并将热解气化装置1输出的渣料进行处理。热解气化仓体11的上部设有热解气出气口117，热解气化仓体11的下部设有可燃气体进气口118和烟气出气口119。热解气循环处理系统2的输入端与热解气出气口117连接，热解气循环处理系统2的输出端与可燃气体进气口118连接。热解气循环处理系统2将热解气化装置1产生并输出的热解混合气进行处理并将热解混合气中的水、油和可燃气进行分离，其中的可燃气通过可燃气体进气口118送入到热解气化装置1内燃烧以提供热解所需要能量。烟气净化处理系统4的输入端与烟气出气口119连接并能将燃烧产生的烟气进行净化处理并排放。
热解气化仓体11内自上而下设有垃圾进料区113、垃圾干燥区114、热解气化区115和除渣排渣区116。导向分流装置12安装于垃圾进料区113并位于进料口111的下方，导向分流装置12为贯穿垃圾进料区113长度的一半以上的长条型，其横截面为上大下小的上大下小的梯形。
进料口111安装有电动仓门，启动电动仓门后，垃圾运输车即可将整车垃圾直接倒入进料仓。垃圾通过进料口111进入到垃圾进料区113并由导向分流装置12分流后均匀落入到垃圾干燥区114内。可燃气体回流管道13安装于垃圾干燥区114，通过回流的一定量的可燃气体燃烧产生的热量和热解气的热量对垃圾干燥区114内的垃圾进行预热干燥。使垃圾中的水分蒸发出去，该区的温度为200—300℃。垃圾干燥区114的产物为干垃圾和水蒸气，水蒸气随着下面三个反应区的产热排除气化炉，而干垃圾则落入热解气化区115。
燃烧装置14安装于热解气化区115的下部，燃烧装置14包括导气主管141、导气支管142和燃烧罩143，可燃气体进气口118与导气主管141的一端连接，导气主管141贯穿热解气化仓体11的侧壁，导气主管141的另一端与导气支管142的一端连接，燃烧罩143罩于导气支管142外，导气支管142上设有多个出气孔，燃烧罩143上设有多个均匀分布的过气孔。燃烧罩143呈上小下大的梯形，导气支管142在水平方向上并列设置为多根，燃烧罩143与导气支管142一一对应设置。
通过热解反应，垃圾中大部分的挥发分从固体中分离出去，在500—600℃时基本完成。热解气化区115的主要产物为渣、氢气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油及其它径类物质等。热解的剩余渣落入热解气化区115的下部空气发生剧烈反应，释放大量热量。由于是限氧燃烧，氧气的供给是不充分的，因而不完全燃烧反应同时发生，生成一氧化碳，同时释放热量。在热解气化区115的下部与燃烧装置14相接的区域为氧化区，温度可达1000℃，燃烧并放出热量，氧化区的上部为还原区，氧化区为还原区的还原反应、垃圾的裂解和干燥提供热源。在还原区已没有氧气存在。在氧化反应中生成的二氧化碳在这里同碳及水蒸气发生还原反应，生成一氧化碳和氢气。由于还原反应是吸热反应，还原区的温度也相应降低，约为700—900℃。还原区的主要产物为一氧化碳、二氧化碳和氢气。在还原区生成的热气体一氧化碳和二氧化碳进入气化炉的还原区，灰分(约占干基垃圾原料的3％)落入下部的除渣排渣区116。
气化实际上总是兼有燃料的干燥裂解过程。在实际的操作过程中，上述四个过程没有明确的边界，是相互渗透和交错的，所以在气化仓出口，产出的气体成分主要为一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷和其它径类气体，还有水蒸气和少量灰分。
生活垃圾在该系统中经干燥、干馏、氧化(预燃)、还原(气化)等物理化学过程，所有可燃垃圾全部转换为可燃气。回炉后的可燃气通过燃烧装置14在热解气化区115的下部充分燃烧，温度达1300℃。经试验表明，垃圾在还原状态下完全气化，并经高温充分燃烧，能有效扼制二噁英类毒性物质的形成。
除渣装置15安装于除渣排渣区116。除渣装置15包括第一螺旋除渣装置151和第二螺旋除渣装置152，第一螺旋除渣装置151和第二螺旋除渣装置152均呈水平设置，第二螺旋除渣装置152位于热解气化仓体11的底部，第一螺旋除渣装置151位于第二螺旋除渣装置152的上方并与第二螺旋除渣装置152呈垂直设置。
热解气循环处理系统2包括通过热解气管道6依次连接的换热分离器21、三级水冷换热器22、引风机23、水喷淋净化器24、除雾器26、鼓风机27和净化循环池28。热解混合气从热解气化装置1的热解气出气口117输出后进入换热分离器21、三级水冷换热器22进行烟尘分离和换热冷却，后再流经水喷淋净化器24进行喷淋净化以分离出其中冷凝析出的液体和残留的固体。分离后的气体流经除雾器26除雾后再通过鼓风机27加入新鲜空气后送回热解气化装置1进行燃烧。
换热分离器21可以采用换热型旋风分离器，除雾器26可采用折板除雾器。水喷淋净化器24采用外套循环水冷却，内设水喷淋洗涤装置净化热解气化气。换热分离器21的上部设有进气口和出气口，换热分离器21的下部设有分离物排放口。换热分离器21的进气口与热解气出气口117连接。三级水冷换热器22设有进气口和出气口，三级水冷换热器22的进气口与换热分离器21的出气口通过管道连接。
换热分离器21、三级水冷换热器22、水喷淋净化器24和除雾器26的下部均设有分离物排放口，分离物排放口与净化循环池28连接并能将分离出的固体杂质或液体排入净化循环池28内。净化循环池28分离出的水作为水喷淋净化器24的补充用水。
热解气化室内排出的热解气化气含有焦油、水蒸气等。采用水喷淋净化器24及折板除雾器将热解气化气经处理，经处理后热解气化气回到热解气化炉燃烧室燃烧。因此，热解气化气经水喷淋净化器24处理过程中将有热解溶液焦油渣及含油废水产生，焦油渣及含油废水排入净化循环池28，经多级分离后，分离出的水作为热解尾气洗涤补充用水，分离出的焦油渣S2送回到热解气化炉，有助于生活垃圾热解气化。折板除雾器可将洗涤后热解气化气中水雾去除，产生的含油废水也送入净化循环池28。
热解气化区115的下部设有烟气出气口119，烟气出气口119位于燃烧装置14附近，可将回流的可燃气体燃烧产生的部分烟气排出。而另一部分烟气则上升到热解气化区115上部的还原区与垃圾发生还原反应。烟气净化处理系统4的输入端与烟气出气口119连接。
烟气净化处理系统4包括第一热交换器41、板式换热器42、冷却器43、脱硫脱硝一体塔44、低温高能等离子处理器45、旋流除雾器46、界面反应器47、二次冷却器48和烟囱49。烟气出气口119输出的烟气流经通过烟气管道7依次连接的依次连接的第一热交换器41、板式换热器42、冷却器43、脱硫脱硝一体塔44、低温高能等离子处理器45和旋流除雾器46被冷却和一次净化后，再通过烟气管道7返回板式换热器42与冷却前的烟气进行换热，后再通过烟气管道7进入界面反应器47进行二次净化，二次净化后的烟气经二次冷却器48冷却后从烟囱49排出。冷却器43和脱硫脱硝一体塔44之间设有引风机，二次冷却器48和烟囱49之间设有引风机。
冷却水管道5依次穿过三级水冷换热器22和换热分离器21与热解气形成逆流换热，后再穿过第一热交换器41与烟气换热后穿过热解气化仓体11垃圾干燥区114对垃圾进行干燥。
渣料分类系统3包括振动筛31、粉尘收集仓32、一级分离器33、二级分离器34、引风机35和三级分离器36。粉尘收集仓32接于出渣口112的下方，振动筛31安装于出渣口112和粉尘收集仓32之间，一级分离器33的输入端通过管道与粉尘收集仓32内连接，一级分离器33的输出端与二级分离器34的输入端连接，二级分离器34的输出端与引风机35的输入端连接，引风机35的输出端与三级分离器36的输入端连接。一级分离器33、二级分离器34和三级分离器36均可采用旋风除尘器，二级分离器34的体积大于一级分离器33的体积，可对不同密度的粉尘进行分离。三级分离器36内设有水喷淋洗涤装置，可将粉尘保留到水中，避免粉尘产生二次污染。
本发明的高效垃圾热解处理系统还包括中央控制系统，通过隔室操作中央计算机，一方面可以实现对系统中各工序的操作，如电动仓门、风机启动等；另一方面可以通过数据的检测、收集与反馈，如热解仓内温度传感器的数据、冷却水的流程、风机的风量等，进行自动调节，实现智能控制。
本发明的高效垃圾热解处理系统可以与资源回收利用系统连接，资源回收利用系统可以最大限度的利用资源，节约能耗，实现效益的最大化，如可燃气体的回炉可以提供更多的热量；冷却水第二热交换器22和第一热交换器21后可以引入热解气化仓体11内进一步加热，产生的热水可以用于宾馆酒店热水供应、居民暖气、温泉等；渣料分类后的尾料用于制砖，该系统可实现垃圾处理“资源化”，可实现垃圾快速处理和资源的循环利用。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。
Claims (9)
1.高效垃圾热解处理系统，其特征在于，包括热解气化装置(1)、热解气循环处理系统(2)和渣料分类系统(3)，所述热解气化装置(1)包括热解气化仓体(11)，所述热解气化仓体(11)的顶端设有进料口(111)，所述热解气化仓体(11)的下端设有出渣口(112)，所述热解气化仓体(11)设有热解气出气口(117)，所述热解气循环处理系统(2)的输入端与热解气出气口(117)连接，所述热解气循环处理系统(2)将热解气化装置(1)产生并输出的热解混合气进行处理并将热解混合气中的水、油和可燃气进行分离，其中的可燃气通过可燃气体进气口(118)送入到热解气化装置(1)内燃烧以提供热解所需要能量，所述渣料分类系统(3)与出渣口(112)连接并将热解气化装置(1)输出的渣料进行处理。
2.根据权利要求1所述的高效垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解气化装置(1)还包括导向分流装置(12)、可燃气体回流管道(13)、燃烧装置(14)和除渣装置(15)，所述热解气化仓体(11)内自上而下设有垃圾进料区(113)、垃圾干燥区(114)、热解气化区(115)和除渣排渣区(116)，所述导向分流装置(12)安装于垃圾进料区(113)并位于进料口(111)的下方，所述燃烧装置(14)安装于热解气化区(115)的下部，所述除渣装置(15)安装于除渣排渣区(116)。
3.根据权利要求2所述的高效垃圾热解处理系统，其特征在于，所述燃烧装置(14)包括导气主管(141)、导气支管(142)和燃烧罩(143)，所述导气主管(141)的一端贯穿热解气化仓体(11)的侧壁，所述导气主管(141)的另一端与导气支管(142)的一端连接，所述燃烧罩(143)罩于导气支管(142)外，所述导气支管(142)上设有多个出气孔，所述燃烧罩(143)上设有多个均匀分布的过气孔。
4.根据权利要求1所述的高效垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解气循环处理系统(2)包括依次相连的换热分离器(21)、三级水冷换热器(22)、引风机(23)、水喷淋净化器(24)、除雾器(26)和鼓风机(27)，热解混合气从所述热解气化装置(1)的热解气出气口(117)输出后进入换热分离器(21)、三级水冷换热器(22)进行烟尘分离和换热冷却，后再流经水喷淋净化器(24)进行喷淋净化以分离出其中冷凝析出的液体和残留的固体，分离后的气体流经除雾器(26)除雾后再通过鼓风机(27)加入新鲜空气后送回热解气化装置(1)进行燃烧。
5.根据权利要求4述的高效垃圾热解处理系统，其特征在于，所述热解气循环处理系统(2)还包括净化循环池(28)，所述换热分离器(21)、三级水冷换热器(22)、水喷淋净化器(24)和除雾器(26)均与净化循环池(28)连接并能将分离出的固体或液体排入净化循环池(28)内，净化循环池(28)分离出的水作为水喷淋净化器(24)的补充用水。
6.根据权利要求4所述的高效垃圾热解处理系统，其特征在于，还包括烟气净化处理系统(4)，所述热解气化区(115)的下部设有烟气出气口(119)，所述烟气净化处理系统的输入端与烟气出气口(119)连接，所述烟气净化处理系统(4)包括第一热交换器(41)、板式换热器(42)、冷却器(43)、脱硫脱硝一体塔(44)、低温高能等离子处理器(45)、旋流除雾器(46)、界面反应器(47)、二次冷却器(48)和烟囱(49)，所述烟气出气口(119)输出的烟气流经依次连接的第一热交换器(41)、板式换热器(42)、冷却器(43)、脱硫脱硝一体塔(44)、低温高能等离子处理器(45)和旋流除雾器(46)被冷却和一次净化后，再返回板式换热器(42)与冷却前的烟气进行换热，后再进入界面反应器(47)进行二次净化，二次净化后的烟气经二次冷却器(48)冷却后从烟囱(49)排出。
7.根据权利要求6述的高效垃圾热解处理系统，其特征在于，还包括冷却水管道(5)，所述冷却水管道(5)依次穿过三级水冷换热器(22)和换热分离器(21)与热解气形成逆流换热，后再穿过第一热交换器(41)与烟气换热后穿过热解气化仓体(11)垃圾干燥区(114)对垃圾进行干燥。
8.根据权利要求1～7任一项所述的高效垃圾热解处理系统，其特征在于，所述渣料分类系统(3)包括振动筛(31)、粉尘收集仓(32)、一级分离器(33)、二级分离器(34)、引风机(35)和三级分离器(36)，所述粉尘收集仓(32)接于出渣口(112)的下方，所述振动筛(31)安装于出渣口(112)和粉尘收集仓(32)之间，所述一级分离器(33)的输入端通过管道与粉尘收集仓(32)内连接，所述一级分离器(33)的输出端与二级分离器(34)的输入端连接，所述二级分离器(34)的输出端与引风机(35)的输入端连接，所述引风机(35)的输出端与三级分离器(36)的输入端连接。
9.根据权利要求1～7任一项所述的高效垃圾热解处理系统，其特征在于，所述除渣装置(15)包括第一螺旋除渣装置(151)和第二螺旋除渣装置(152)，所述第一螺旋除渣装置(151)和第二螺旋除渣装置(152)均呈水平设置，所述第二螺旋除渣装置(152)位于热解气化仓体(11)的底部，所述第一螺旋除渣装置(151)位于第二螺旋除渣装置(152)的上方并与第二螺旋除渣装置(152)呈垂直设置。
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| CN202010376062.8A CN111649331A (zh) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | 高效垃圾热解处理系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202010376062.8A CN111649331A (zh) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | 高效垃圾热解处理系统 |
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ID=72344451
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| CN (1) | CN111649331A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114110611A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-01 | 西安交通大学 | 一种带蓄热及烘干功能的垃圾热解气化处理系统 |
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2020
- 2020-05-07 CN CN202010376062.8A patent/CN111649331A/zh active Pending
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