CN111748393B - 一种旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置，属于废物资源化技术领域。该装置包括加热挤压处理部分、燃烧室部分、高速粉碎及旋流闪蒸部分、冷凝及尾气处理部分和气固分离及固体燃料收集部分，餐厨垃圾经进料口放入螺旋推进器，受到变螺距挤压及下方加热，然后经手摇杆推入粉碎装置，经高速旋转刀片粉碎，足够小物料随烟气切向进入旋流干燥室实现干燥及气固分离，固体产物可用作燃料供给干燥热量，装置内实现负压低温闪蒸，尾气经冷凝、吸附后排放。本装置可实现自供热就地快速干燥，设计向下引燃式燃烧室实现烟气热量梯级利用，能耗低，同时低温燃烧降低污染物产生量，配置尾气处理系统实现达标排放、无二次污染。

Description

一种旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置

技术领域

本发明涉及废物资源化技术领域，特别是指一种旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置。

背景技术

目前，中大型食堂中餐厨垃圾处理多采用传统餐厨垃圾处理方式，垃圾房内需配套冷藏库、常温储藏空间等，一直是由食堂工作人员集中装箱打包，再转交运输至垃圾集中处理地。近年来虽然出现了许多餐厨垃圾处理装置，但大多为家用型，亦或是终端集中处理型，中大型食堂缺少合适的及时处理装置。终端集中处理型或家用型对于中大型食堂餐厨垃圾处理，均有较多不适之处，对于终端集中处理，直接运输成本高、处理时间长，且产量之大导致垃圾处理站不堪重负；对于家用型，处理量不足、处理效率低、能耗大，故缺少一种快速且低能耗、能就地快速处理中大型食堂餐厨垃圾的装置。

如能对餐厨垃圾进行就地快速粉碎干燥，不但可以有效减少垃圾体积，同时可提高其有机物质含量，迅速增大垃圾热值，可作为自供热燃料，维持装置运转，同时有利于后续的储存运输以及堆肥、焚烧处理，可有效解决上述问题。为此，本发明设计了一种旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料的装置，并提供了应用该装置的餐厨垃圾制固体燃料的方法，为生活垃圾分类后的餐厨垃圾就地快速处理提供了一种新颖高效的减量化、资源化途径。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置，解决了现有的部分餐厨垃圾处理装置处理量不足、效率低、能耗大或运输成本高、处理时间长、垃圾处理站不堪重负等问题。

该装置包括加热挤压处理部分、燃烧室部分、高速粉碎及旋流闪蒸部分、冷凝及尾气处理部分和气固分离及固体燃料收集部分，其中，加热挤压处理部分包括餐厨垃圾进料口、阀门、手摇杆、变螺距螺旋推进器、排蒸汽口和推进器出口，燃烧室部分包括上进气口、下进气口、燃烧室网格、进料门、清灰门和点火器，高速粉碎及旋流闪蒸部分包括粉碎刀片、粉碎机电机、中心排风管、通道和旋流干燥室，冷凝及尾气处理部分包括冷凝管、储水箱、活性炭吸附柱和引风机，气固分离及固体燃料收集部分包括储料仓，加热挤压处理部分位于装置上部，加热挤压处理部分末端推进器出口连接高速粉碎及旋流闪蒸部分，加热挤压处理部分下端为燃烧室部分，燃烧室部分通过烟气管道与高速粉碎及旋流闪蒸部分连接，冷凝及尾气处理部分通过排蒸汽口与加热挤压处理部分连接，冷凝及尾气处理部分通过中心排风管与高速粉碎及旋流闪蒸部分连接，冷凝及尾气处理部分末端连接引风机。

加热挤压处理部分主体为圆筒状钢罐，直径100-120mm，长约380-400mm，餐厨垃圾进料口位于加热挤压处理部分的上部，餐厨垃圾进料口下面设置阀门，手摇杆与变螺距螺旋推进器的变螺距螺旋杆机械连接，变螺距螺旋推进器设置在圆筒状钢罐内，手摇杆转动带动变螺距螺旋推进器运作，圆筒状钢罐上部连接排蒸汽口，圆筒状钢罐末端设置推进器出口；变螺距螺旋推进器的变螺距螺旋杆为定制加工，最小处螺距为3-4mm，螺距之间以8-10mm递增。

燃烧室部分内部的燃烧室网格侧视图为倒梯形，两侧为实心钢板，底部为孔板，燃烧室部分设计为向下引燃式，燃烧室部分中间为燃烧室网格，燃烧室网格上方一侧为进料门，燃烧室部分的底端一侧为清灰门，进料门、清灰门位于同一侧；上进气口、下进气口分别位于燃烧室部分的上端、下端，位于同一侧；进料门底部下方6-8cm处为两个点火器，位于燃烧室部分的两侧，燃烧室网格根据燃烧物料量在进料门与清灰门间上下移动，使点火器处于高于物料的位置。

粉碎刀片置于推进器出口下方，粉碎刀片由粉碎机电机带动，粉碎刀片所在空间通过通道连接旋流干燥室，旋流干燥室上部连接中心排风管，旋流干燥室底部连接储料仓。

冷凝管外部为直径80-100mm、高为280-300mm的钢管，内部为通气管道，冷凝管的上端通过管道与中心排风管、排蒸汽口连接装置的其他部分，另一端分别通过管道连接储水箱和活性炭吸附柱，活性炭吸附柱尺寸与冷凝管外尺寸相同，活性炭吸附柱末端通过管道连接引风机。

排蒸汽口连接于变螺距螺旋推进器箱体上方，中心排风管连接于旋流干燥室上方。

粉碎机电机采用立式电机并与粉碎刀片连接，固定于箱体内部，高速粉碎及旋流闪蒸部分在靠近燃烧室部分一侧设有烟气管道开口，开口位置与粉碎刀片高度相当，烟气管道与高速粉碎室切向连接；烟气管道另一端开口连接于燃烧室部分的底端。

通道切向连接旋流干燥室；旋流干燥室底端为储料仓，利用拉扣与旋风干燥器相连接；旋流干燥室整体采用碳钢材质，通道直径80mm，长度150mm并连接于旋流干燥室的上部分圆柱体，旋流干燥室的上部分圆柱体直径200mm，高度200mm，旋流干燥室的下方圆锥体最小直径80mm，高度380mm，中心排风管直径80mm；储料仓主体直径200-250mm，高度80-100mm。

在加热挤压处理部分处理的为经沥水后的餐厨垃圾，燃烧室部分所用燃料为经装置处理后得到的固体燃料。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

（1）本装置在变螺距推进器中实现餐厨垃圾受热、挤压除水，便于后续粉碎，提高了处理效率；

（2）本装置的高速旋流形成剪切力破除有机物的细胞壁，在低压低温氛围中快速干燥餐厨垃圾，缩短了处理时间；

（3）本装置将餐厨垃圾干燥后得到固体燃料，既可以供给自身所需热量又能额外输出产生效益；

（4）本装置的燃烧室采用向下引燃式，高温预热燃料，中温预热餐厨垃圾，低温烟气用于干燥，实现了能量梯级利用；

（5）本装置的低温燃烧降低污染物产生量，同时配置尾气处理系统可实现达标排放、无二次污染。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图。

其中：1-餐厨垃圾进料口，2-阀门，3-手摇杆，4-变螺距螺旋推进器，5-排蒸汽口，6-推进器出口，7-粉碎刀片，8-粉碎机电机，9-旋流干燥室，10-储料仓，11-中心排风管，12-冷凝管，13-储水箱，14-活性炭吸附柱，15-引风机，16-进料门，17-上进气口，18-点火器，19-燃烧室网格，20-清灰门，21-烟气管道，22-下进气口，23-通道。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置。

如图1所示，该装置包括加热挤压处理部分、燃烧室部分、高速粉碎及旋流闪蒸部分、冷凝及尾气处理部分和气固分离及固体燃料收集部分，其中，加热挤压处理部分包括餐厨垃圾进料口1、阀门2、手摇杆3、变螺距螺旋推进器4、排蒸汽口5和推进器出口6，燃烧室部分包括上进气口17、下进气口22、燃烧室网格19、进料门16、清灰门20和点火器18，高速粉碎及旋流闪蒸部分包括粉碎刀片7、粉碎机电机8、中心排气管11、通道23和旋流干燥室9，冷凝及尾气处理部分包括冷凝管12、储水箱13、活性炭吸附柱14和引风机15，气固分离及固体燃料收集部分包括储料仓10，加热挤压处理部分位于装置上部，加热挤压处理部分末端推进器出口6连接高速粉碎及旋流闪蒸部分，加热挤压处理部分下端为燃烧室部分，燃烧室部分通过烟气管道21与高速粉碎及旋流闪蒸部分连接，冷凝及尾气处理部分通过排蒸汽口5与加热挤压处理部分连接，冷凝及尾气处理部分通过中心排风管11与高速粉碎及旋流闪蒸部分连接，冷凝及尾气处理部分末端连接引风机15。

加热挤压处理部分主体为圆筒状钢罐，直径100-120mm，长约380-400mm，餐厨垃圾进料口1位于加热挤压处理部分的上部，餐厨垃圾进料口1下面设置阀门2，手摇杆3与变螺距螺旋推进器4的变螺距螺旋杆机械连接，手摇杆3转动带动变螺距螺旋推进器4运作；变螺距螺旋杆为定制加工，最小处螺距为3-4mm，螺距之间以8-10mm递增。

燃烧室内部的燃烧室网格19侧视图为倒梯形，两侧为实心钢板，底部为孔板，燃烧室部分设计为向下引燃式，燃烧室部分中的燃烧室网格19上方一侧为进料门16，燃烧室部分的底端一侧为清灰门20，进料门16、清灰门20位于同一侧；上进气口17、下进气口22分别位于燃烧室部分的上端、下端，位于同一侧，上进气口7和下进气口22配有阀门；进料门16底部下方6-8cm处为两个点火器18，位于燃烧室部分的两侧，燃烧室网格19根据燃烧物料量在进料门16与清灰门20间上下移动，使点火器18处于高于物料的位置。

冷凝管12外部为直径80-100mm、高为280-300mm的钢管，内部为通气管道，冷凝管12的上端通过管道与中心排风管11、排蒸汽口5连接装置的其他部分，收集产生的废气，另一端分别通过管道连接储水箱13和活性炭吸附柱14，活性炭吸附柱14尺寸与冷凝管12外尺寸相同，活性炭吸附柱14末端通过管道连接引风机15。

排蒸汽口5连接于变螺距螺旋推进器4箱体上方，中心排风管11连接于旋流干燥室9上方。

粉碎机电机8采用立式电机并与粉碎刀片7连接，固定于箱体内部，高速粉碎及旋流闪蒸部分在靠近燃烧室部分一侧设有烟气管道21开口，开口位置与粉碎刀片7高度相当，烟气管道21与高速粉碎室切向连接；烟气管道21另一端开口连接于燃烧室部分的底端。

通道23切向连接旋流干燥室9；旋流干燥室9底端为储料仓10，利用拉扣与旋风干燥器9相连接，可拆卸；旋流干燥室9整体采用碳钢材质，通道23直径80mm，长度150mm并连接于上部分圆柱体，上部分圆柱体直径200mm，高度200mm，下方圆锥体最小直径80mm，高度380mm，中心排风管11直径80mm；储料仓10主体直径200-250mm，高度80-100mm。

在加热挤压处理部分处理的为经沥水后的餐厨垃圾，燃烧室部分所用燃料为经装置处理后得到的固体燃料。

应用该装置的方法，包括以下步骤：

S1：通过进料门16，将干燥燃料均匀铺在燃烧室网格19上；启用点火器18点火；启用引风机15和粉碎机电机8；将待处理的餐厨垃圾由进料口1投入，通过手摇杆3带动变螺距螺旋推进器4转动，关闭阀门2，实现对物料的挤压除水以及预热，并将物料送入高速粉碎及旋流闪蒸部分；

S2：经变螺距螺旋推进器4加热挤压初步除水后的餐厨垃圾掉入粉碎室底部，在末端引风机15作用下燃烧室低温烟气由烟气管道21进入粉碎室，被粉碎刀片7打碎成足够小足够轻的垃圾颗粒可以随热气流运动，在复杂气流中充分粉碎受热。垃圾颗粒随热气流通过通道23切向进入旋流干燥室9，实现彻底粉碎、充分干燥。粉碎后的垃圾随烟气在末端引风机作用下作旋转运动，借助于离心力将垃圾从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使其落入储料仓10。旋转下降的外旋气流在到达锥体底部时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风除尘器中部，由下而上继续做螺旋形流动，最后烟气经中心排气管从排气口11排出，储料仓10内产物在粉碎干燥期间仍可在低温烟气作用下持续受热烘干；

S3：燃烧室内的上进气口17与下进气口22配合开启，保证燃烧室内有充足的氧气，又不会因为空气流速过大影响燃烧；

S4：将冷凝管12下端进口接入冷却循环水，冷凝管12上端出口输出加热后的冷却循环水；将变螺距螺旋推进器4和旋风干燥室9内脱除的水蒸汽经冷凝管12液化后在水箱13集中收集；

S5：S3中剩余尾气在末端引风机15的作用下传输至活性炭吸附柱14，经处理后排放；

S6：关闭电源，熄灭燃烧。打开拉扣，取下储料仓10，将产生固体燃料收集，再次利用。

整体装置的工作原理：餐厨垃圾放入螺旋推进器，受到变螺距挤压及下方燃烧室的加热；推进至粉碎装置，经高速旋转刀片粉碎；足够小物料随低温烟气切向进入旋流装置实现干燥及气固分离；固体产物可用作燃料加热螺旋推进器，并利用其烟气热量干燥物料；装置内低温负压，形成闪蒸；尾气经过冷凝吸附处理后排放。本装置创新性地提出了餐厨垃圾高速旋流闪蒸工艺，通过燃料自给自足、热量梯级利用、低温负压干燥的设计，获取固体燃料，解决了餐厨垃圾处理耗时长、运输成本高、末端负荷过高等问题，具有快速高效、装置一体化等优势，适用于各大食堂或餐厅，实现垃圾就地减量化、资源化处理。

装置可推广用于污泥、菌渣等高含水有机废物处理，得到高附加值产品，亦可结合餐盘清洗等装置，实现餐盘回收与垃圾处理一体化，设计思路契合国家节能减排和可持续发展的理念，具有广阔应用前景。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置，其特征在于：包括加热挤压处理部分、燃烧室部分、高速粉碎及旋流闪蒸部分、冷凝及尾气处理部分和气固分离及固体燃料收集部分，其中，加热挤压处理部分包括餐厨垃圾进料口（1）、阀门（2）、手摇杆（3）、变螺距螺旋推进器（4）、排蒸汽口（5）和推进器出口（6），燃烧室部分包括上进气口（17）、下进气口（22）、燃烧室网格（19）、进料门（16）、清灰门（20）和点火器（18），高速粉碎及旋流闪蒸部分包括粉碎刀片（7）、粉碎机电机（8）、中心排风管（11）、通道（23）和旋流干燥室（9），冷凝及尾气处理部分包括冷凝管（12）、储水箱（13）、活性炭吸附柱（14）和引风机（15），气固分离及固体燃料收集部分包括储料仓（10），加热挤压处理部分位于装置上部，加热挤压处理部分末端推进器出口（6）连接高速粉碎及旋流闪蒸部分，加热挤压处理部分下端为燃烧室部分，燃烧室部分通过烟气管道（21）与高速粉碎及旋流闪蒸部分连接，冷凝及尾气处理部分通过排蒸汽口（5）与加热挤压处理部分连接，冷凝及尾气处理部分通过中心排风管（11）与高速粉碎及旋流闪蒸部分连接，冷凝及尾气处理部分末端连接引风机（15）；

所述加热挤压处理部分主体为圆筒状钢罐，直径100-120mm,长380-400mm，餐厨垃圾进料口（1）位于加热挤压处理部分的上部，餐厨垃圾进料口（1）下面设置阀门（2），手摇杆（3）与变螺距螺旋推进器（4）的变螺距螺旋杆机械连接，变螺距螺旋推进器（4）设置在圆筒状钢罐内，手摇杆（3）转动带动变螺距螺旋推进器（4）运作，圆筒状钢罐上部连接排蒸汽口（5），圆筒状钢罐末端设置推进器出口（6）；变螺距螺旋推进器（4）的变螺距螺旋杆为定制加工，最小处螺距为3-4mm，螺距之间以8-10mm递增；

所述燃烧室部分中间为燃烧室网格（19），燃烧室网格（19）上方一侧为进料门（16），燃烧室部分的底端一侧为清灰门（20），进料门（16）、清灰门（20）位于同一侧，且对称分布在壁面中间；上进气口（17）、下进气口（22）分别位于燃烧室部分的上端、下端，位于同一侧，燃烧室部分一侧下部设置烟气管道（21）；进料门（16）底部下方6-8cm处为两个点火器（18），位于燃烧室部分的两侧，燃烧室网格（19）根据燃烧物料量在进料门（16）与清灰门（20）间上下移动，使点火器（18）处于高于物料的位置；燃烧室网格（19）侧视图为倒梯形，两侧为实心钢板，底部为孔板，燃烧室部分设计为向下引燃式。

2.根据权利要求1所述的旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置，其特征在于：所述粉碎刀片（7）置于推进器出口（6）下方，粉碎刀片（7）由粉碎机电机（8）带动，粉碎刀片（7）所在空间通过通道（23）连接旋流干燥室（9），旋流干燥室（9）上部连接中心排风管（11），旋流干燥室（9）底部连接储料仓（10）。

3.根据权利要求1所述的旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置，其特征在于：所述冷凝管（12）外部为直径80-100mm、高为280-300mm的钢管，内部为通气管道，冷凝管（12）的上端通过管道与中心排风管（11）、排蒸汽口（5）连接，另一端分别通过管道连接储水箱（13）和活性炭吸附柱（14），活性炭吸附柱（14）尺寸与冷凝管（12）外尺寸相同，活性炭吸附柱（14）末端通过管道连接引风机（15）。

4.根据权利要求1所述的旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置，其特征在于：所述粉碎机电机（8）采用立式电机并与粉碎刀片（7）连接，高速粉碎及旋流闪蒸部分在靠近燃烧室部分一侧设有烟气管道（21）开口，开口位置与粉碎刀片（7）高度相当，烟气管道（21）与高速粉碎室切向连接；烟气管道（21）另一端开口连接于燃烧室部分的底端。

5.根据权利要求1所述的旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置，其特征在于：所述通道（23）切向连接旋流干燥室（9），旋流干燥室（9）底端为储料仓（10），利用拉扣与旋流干燥室（9）相连接；旋流干燥室（9）整体采用碳钢材质，通道（23）直径80mm，长度150mm并连接于旋流干燥室（9）的上部分圆柱体，旋流干燥室（9）的上部分圆柱体直径200mm，高度200mm，旋流干燥室（9）的下方圆锥体最小直径80mm，高度380mm，中心排风管（11）直径80mm；储料仓（10）主体直径200-250mm，高度80-100mm。

6.根据权利要求1所述的旋流闪蒸自供热梯级利用的餐厨垃圾制固体燃料装置，其特征在于：在所述加热挤压处理部分处理的为经沥水后的餐厨垃圾，燃烧室部分所用燃料为经装置处理后得到的固体燃料。