CN112032735B - 一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统及方法，包括粉碎机、三段式垃圾焚烧炉、烟气冷却系统和烟气处理系统，处理方法为：a、垃圾粉碎及点火预热；b、干燥脱水：粉碎后的垃圾将进入到烘干仓中干燥脱水；c、绝氧热解；d、垃圾燃烧处理；e、烟气冷却处理；f、烟气净化：经过冷却的烟气经烟气在线监测系统监测合格达标后经烟囱排放。本发明具有以下方面优势：(1)可通过管路向燃烧仓内输送天然气或氢气，在燃烧仓燃烧的初始阶段迅速建立起垃圾燃烧所需要的温度条件，车辆排放低；(2)采用移动式垃圾减量处理方案，实现垃圾的实时净化，减少运营成本，降低环境污染；(3)采用天然气或氢气为汽车动力，降低汽车本身的污染物排放水平。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域。
背景技术
随着我国经济的不断发展，人们的生活水平不断提高，固体废弃物的数量也迅速增加。根据住建部发布的统计数据，每年我国垃圾生产量在四亿吨以上，垃圾无害化处理也就成为关系到环境及人们生活的焦点问题。日益增长的垃圾排放对人们的生活环境造成了极大污染。因此，各地政府及相关机构均把生活垃圾的无害化处理作为了城市运营的重点问题。当前，生活垃圾主要通过垃圾焚烧及垃圾填埋两种方式进行处理。垃圾焚烧场及垃圾填埋场一般建立在城市的固定地点，而在乡镇、旅游景点、厂矿、码头等地区很少有这样可以对生活垃圾进行减量化、无害化处理的场所。上述场所产生的固体垃圾需要采用“分散式收集、集中式处理”的方式予以净化，在收集过程中不可避免的会造成长时间的垃圾堆积，进而影响环境。为了更好的对乡镇等地区的生活垃圾进行及时的无害化处理，亟需一种便利高效的移动式垃圾处理方法。
目前，已有一些针对车载垃圾焚烧处理设备技术及方法公布：图1提供了一种垃圾焚烧车(申请号：CN201520879111.4)，如图所示，该装置由移动车架10、车厢20、焚烧炉30、侧门40、尾门50等部件组成。图2提供了一种行走式生活垃圾焚烧车(申请号：CN201420069760.3)，如图所示，该装置由车体1、污水处理箱2、烟气净化装置3、炉体4、进料口5、炉条、排灰口等机构构成。
从结构及原理角度分析，上述专利所提供方案的缺点在于：(1)上述装置在燃烧的初始阶段无法迅速建立起垃圾焚烧净化所需的温度条件；(2)上述装置在垃圾处理过程中燃烧效率过低，且污染排放严重。
发明内容
为了解决现有移动式垃圾焚烧处理设备存在的上述问题，本发明提供了一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统及方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统，包括粉碎机1、三段式垃圾焚烧炉3、烟气冷却系统4和烟气处理系统5，粉碎机1、三段式垃圾焚烧炉3、烟气冷却系统4、和烟气处理系统5安装于车体7后侧的放置板9上，三段式垃圾焚烧炉3内由上至下为烘干仓31、热解仓32和燃烧仓33，粉碎机1输出端连接三段式垃圾焚烧炉3的烘干仓31入口，三段式垃圾焚烧炉3的出口连接烟气冷却系统4的入口，烟气冷却系统4内设有热交换器41和冷却液循环系统42；烟气冷却系统4出口连接烟气处理系统5；燃气储存罐6通过第一燃气输送管61连接三段式垃圾焚烧炉3，燃气储存罐6通过第二燃气输送管62连接发动机10。
所述烟气处理系统5包括除酸装置51、布袋除尘器52、烟囱53和烟气在线监测系统54，除酸装置51入口连接烟气冷却系统4出口，除酸装置51出口连接布袋除尘器52，布袋除尘器52连接烟囱53，烟囱53上部安装烟气在线监测系统54。
所述粉碎机1输出端连接提升装置2，提升装置2输出端连接三段式垃圾焚烧炉3。
所述车体7后部安装集装箱8，粉碎机1、提升装置2、三段式垃圾焚烧炉3、烟气冷却系统4、除酸装置51和布袋除尘器52安装于集装箱8内。
一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理方法，包括以下步骤：
a、垃圾粉碎及点火预热：利用粉碎机1将垃圾进行粉碎，同时通过管路将燃气储存罐内的燃气引入到三段式垃圾焚烧炉3的燃烧仓33并点燃，燃烧产生的热量及携带大量热量的烟气向上运动对热解仓32及烘干仓31进行预热处理；
b、干燥脱水：粉碎后的垃圾将进入到烘干仓31中干燥脱水；
c、绝氧热解：脱水后的垃圾由烘干仓进入热解仓，由于燃烧仓产生的高温烟气持续经过热解仓，导致进入热解仓中的垃圾在获得热量后温度不断提高，当温度达到500℃以上时，垃圾开始进入热裂解；此过程中，位于热解仓的温度传感器不断测量热解仓内实际温度，若实际温度高于预设温度，则保持现有工况，若实际温度低于预设温度，则增大燃气输送量直至热解仓内实际温度高于500℃为止；当热解舱内的温度满足热解条件时，热解仓内发生绝氧热解；
d、垃圾燃烧处理：垃圾热解气化后，残留的可燃物在燃烧仓33内燃烧，此过程中不断减小燃气输送量，并随时检测烘干仓、热解仓内的实际温度，若实际温度低于预设，则增加燃气输送量；若实际温度高于预设温度，则持续减小燃气输送量，直至完全停止车载燃气输送；
e、烟气冷却处理：三段式垃圾焚烧炉3内排出的高温烟气与热交换器41之间发生换热来进行降温；
f、烟气净化：经过冷却的烟气经烟气在线监测系统监测合格达标后经烟囱53排放。
所述步骤a中，预热效果判定：烘干仓31的温度传感器对仓室内的温度进行检测，并将温度数据传给车载控制系统，控制系统根据预设温度进行判断，若实测温度超过预设温度，则保持燃气输送量，若实测温度低于预设温度，则增加燃气输送量直至实测温度大于等于预设温度；
所述步骤b中烘干仓31的温度为250℃。
所述步骤c中热解仓32的预设温度为500℃。
所述步骤f中，经过冷却的烟气在经过除酸装置51除酸、经过布袋除尘器52除尘处理后经烟囱53排放。
本发明的采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统及方法，具有以下方面的优势：
(1)可通过管路向燃烧仓内输送天然气或氢气，能够在燃烧仓燃烧的初始阶段迅速建立起垃圾燃烧所需要的温度条件，可以提高净化效率，缩短设备暖机时间，车辆排放低；(2)采用移动式垃圾减量处理方案，能够实现垃圾的实时净化，减少运营成本，降低环境污染；(3)采用天然气或氢气为汽车动力，降低汽车本身的污染物排放水平。
附图说明
图1是第一种现有垃圾焚烧车结构图。
图1中：10-移动车架，20-车厢，30-焚烧炉，40-侧门，50-尾门，61-悬臂，62-第一油缸，63-第二油缸。
图2是第二种现有垃圾焚烧车结构图。
图2中：1-车体，2-污水处理箱，3-烟尘净化装置，3-3-加压水泵，3-5-主水管，4-炉体，5-进料口。
图3是本发明采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统结构原理图。
图3中：1-粉碎机，2-提升装置，3-三段式垃圾焚烧炉，31-烘干仓，32-热解仓，33-燃烧仓，4-烟气急冷系统，41-热交换器，42-冷却液循环系统，5-烟气处理系统，51-除酸装置，52-布袋除尘器，53-烟囱，54-烟气在线监测系统，6-燃气储存罐，61-第一燃气输送管，62-第二燃气输送管，7-车体，8-集装箱，9-放置板，10-发动机。
图4是本发明采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理方法流程图。
具体实施方式
本发明的采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统，如图3所示，包括粉碎机1、提升装置2、三段式垃圾焚烧炉3、烟气冷却系统4、烟气处理系统5、燃气储存罐6、车体7、集装箱8和放置板9。其中，所述三段式垃圾焚烧炉3包括烘干仓31、热解仓32以及燃烧仓33；所述烟气冷却系统4包括热交换器41、冷却液循环系统42；所述烟气处理系统5包括除酸装置51、布袋除尘器52、烟囱53和烟气在线监测系统54；所述粉碎机1、提升装置2、三段式垃圾焚烧炉3、烟气冷却系统4、烟气处理系统5、燃气储存罐6、集装箱8均固定安装在放置板9上。
在运行过程中，三段式垃圾焚烧炉3内始终装填着大量垃圾以及其燃烧后产生的灰渣。生活垃圾被收集后首先由粉碎机1进行粉碎，粉碎后的垃圾将由提升装置2提升到三段式垃圾焚烧炉3的烘干仓31入口，粉碎后的垃圾将在烘干仓31内250摄氏度的高温下脱水烘干，脱水后的垃圾在重力的作用下进入热解仓32，由于燃烧仓33的供氧方式是受控的，因此热解仓32内会始终处于少氧欠氧状态，此时随着温度提高(500-700摄氏度)，热解仓32的大部分垃圾由于缺氧着火困难，但可以产生热分解，热解后会产生更加易燃的焦油、焦炭；垃圾热解后在重力的作用下继续向燃烧仓33跌落，这部分可燃残留物在燃烧仓33得到空气供给而燃烧，从而保证燃烧仓长期具有供能能力，在燃烧仓33初始运行时，燃烧仓33内的垃圾不易燃，故燃气储存罐6可经第一燃气输送管61引出部分天燃气/氢气输送到三段式垃圾焚烧炉3，这样就可在燃烧的初始阶段迅速建立起垃圾焚烧、气化所需的初始温度；燃烧仓33内的可燃物燃烧完全后，将由人工定期排出炉外；三段式燃烧炉33出口与烟气急冷系统4入口相连，三段式燃烧炉3内产生的高温烟气会与所述热交换器41之间发生换热，同时冷却液循环系统42与热交换器41之间发生换热；烟气急冷系统4出口与烟气处理系统5入口相连，烟气进入烟气处理系统5后会首先经过除酸装置51的除酸处理，除酸装置51内含有碱性填料，经过除酸处理的烟气会进入布袋除尘器52中进行飞灰去除处理，同时布袋除尘器52的下方放置有飞灰罐；最后烟气经烟气在线监测系统54监测检测合格后直接排放到大气中；燃气储存罐6在车辆正常行驶时可由第二燃气输送管62向发动机10供给燃气来维持车辆的正常运行。
处理方法包含以下步骤，如图4所示：
a、垃圾收集：垃圾净化车行驶至垃圾收集点；
b、垃圾粉碎及点火预热：利用粉碎机将收集到的垃圾进行粉碎；同时预热系统启动，通过管路将燃气储存罐内的天燃气或氢气引入到三段式垃圾焚烧炉的燃烧仓，并由位于燃烧仓内的等离子体点火器点燃，燃烧产生的热量及携带大量热量的烟气，这些高温烟气向上运动，会对热解仓及烘干仓进行预热处理；
c、预热效果判定：烘干仓的多点温度传感器会对仓室内的温度进行检测，并将温度数据传给车载控制系统，控制系统会根据预设温度进行判断，若实测温度超过预设温度，则保持燃气输送量，若实测温度低于预设温度，则增加燃气输送量直至实测温度大于等于预设温度；
d、干燥脱水：粉碎后的垃圾将进入到烘干仓中干燥脱水，由于烘干仓内的温度很高(250℃)，垃圾在烘干仓内会迅速被干燥脱水；
e、绝氧热解温度准备：脱水后的垃圾在重力作用下由烘干仓进入热解仓，由于燃烧仓产生的高温烟气持续经过热解仓，导致进入热解仓中的垃圾在获得热量后温度不断提高，当温度达到500℃以上时，垃圾开始进入热裂解；此过程中，位于热解仓的温度传感器不断测量热解仓内实际温度，若实际温度高于预设温度500℃，则保持现有工况，若实际温度低于预设温度500℃，则增大燃气输送量直至热解仓内实际温度高于500℃为止；
f、绝氧热解：同时由于燃烧仓内的供氧量是受控的，所以热解仓内始终处于少氧、欠氧状态，因此随着热解仓内的温度不断的提高，当热解舱内的温度满足热解条件时，热解舱内会发生绝氧热解反应产生可燃烟气、焦油、焦炭及固态氧化物，其中可燃烟气由设置在热解仓仓壁上的专用管路引到燃烧仓利用，焦油、焦炭及固态氧化物等则在在重力的作用下进入燃烧仓；
g、垃圾燃烧处理：垃圾热解气化后，残留的可燃物受重力驱动会向燃烧仓跌落，这部分可燃残留物在燃烧仓会得到空气供给而燃烧，从而保证燃烧仓长期具有供热能力；此过程中不断减小燃气输送量，并随时检测烘干仓、热解仓内的实际温度，若实际温度低于预设，则增加燃气输送量；若实际温度高于预设温度，则持续减小燃气输送量，直至完全停止车载燃气输送；
h、循环加温及干燥：热解仓由于获得大量的热量，温度得到较大提高，这些高温的气流会向干燥仓内进行传热，使得进入干燥层内的垃圾获得热量而脱水、干燥。整个过程，随着燃烧仓和热解仓中燃烧及热解反应的不断进行，垃圾体积是不断减量的，三段式垃圾焚烧炉内的垃圾受重力影响将不断下落，在定期添加垃圾入炉的情况下，三段式垃圾焚烧炉将会长期维持稳定的运行工况。
i、烟气急冷处理：三段式垃圾焚烧炉内的排出的高温烟气将与热交换器之间发生换热来进行降温；
g、烟气净化系统：经过冷却的烟气在经过除酸、除尘的处理后经烟气在线监测系统监测合格达标后方可排放。
本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统，其特征在于：包括粉碎机（1）、三段式垃圾焚烧炉（3）、烟气冷却系统（4）和烟气处理系统（5），粉碎机（1）、三段式垃圾焚烧炉（3）、烟气冷却系统（4）和烟气处理系统（5）安装于车体（7）后侧的放置板（9）上，三段式垃圾焚烧炉（3）内由上至下为烘干仓（31）、热解仓（32）和燃烧仓（33），粉碎机（1）输出端连接三段式垃圾焚烧炉（3）的烘干仓（31）入口，三段式垃圾焚烧炉（3）的出口连接烟气冷却系统（4）的入口，烟气冷却系统（4）内设有热交换器（41）和冷却液循环系统（42）；烟气冷却系统（4）出口连接烟气处理系统（5）；燃气储存罐（6）通过第一燃气输送管（61）连接三段式垃圾焚烧炉（3）的燃烧仓（33），燃气储存罐（6）通过第二燃气输送管（62）连接发动机（10）。
2.根据权利要求1所述的一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统，其特征在于：所述烟气处理系统（5）包括除酸装置（51）、布袋除尘器（52）、烟囱（53）和烟气在线监测系统（54），除酸装置（51）入口连接烟气冷却系统（4）出口，除酸装置（51）出口连接布袋除尘器（52），布袋除尘器（52）连接烟囱（53），烟囱（53）上部安装烟气在线监测系统（54）。
3.根据权利要求1所述的一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统，其特征在于：所述粉碎机（1）输出端连接提升装置（2），提升装置（2）输出端连接三段式垃圾焚烧炉（3）。
4.根据权利要求2或3所述的一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统，其特征在于：所述车体（7）后部安装集装箱（8），粉碎机（1）、提升装置（2）、三段式垃圾焚烧炉（3）、烟气冷却系统（4）、除酸装置（51）和布袋除尘器（52）安装于集装箱（8）内。
5.根据权利要求1所述的一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理系统的垃圾处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、垃圾粉碎及点火预热：利用粉碎机（1）将垃圾进行粉碎，同时通过管路将燃气储存罐内的燃气引入到三段式垃圾焚烧炉（3）的燃烧仓（33）并点燃，燃烧产生的热量及携带大量热量的烟气向上运动对热解仓（32）及烘干仓（31）进行预热处理；
b、干燥脱水：粉碎后的垃圾将进入到烘干仓（31）中干燥脱水；
c、 绝氧热解：脱水后的垃圾由烘干仓进入热解仓，由于燃烧仓产生的高温烟气持续经过热解仓，导致进入热解仓中的垃圾在获得热量后温度不断提高，当温度达到500℃以上时，垃圾开始进入热裂解；此过程中，位于热解仓的温度传感器不断测量热解仓内实际温度，若实际温度高于预设温度，则保持现有工况，若实际温度低于预设温度，则增大燃气输送量直至热解仓内实际温度高于500℃为止；当热解舱内的温度满足热解条件时，热解仓内发生绝氧热解；
d、垃圾燃烧处理：垃圾热解气化后，残留的可燃物在燃烧仓（33）内燃烧，此过程中不断减小燃气输送量，并随时检测烘干仓、热解仓内的实际温度，若实际温度低于预设，则增加燃气输送量；若实际温度高于预设温度，则持续减小燃气输送量，直至完全停止车载燃气输送；
e、 烟气冷却处理：三段式垃圾焚烧炉（3）内排出的高温烟气与热交换器（41）之间发生换热来进行降温；
f、烟气净化：经过冷却的烟气经烟气在线监测系统监测合格达标后经烟囱（53）排放。
6.根据权利要求5所述的一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理方法，其特征在于：所述步骤a中，预热效果判定：烘干仓（31）的温度传感器对仓室内的温度进行检测，并将温度数据传给车载控制系统，控制系统根据预设温度进行判断，若实测温度超过预设温度，则保持燃气输送量，若实测温度低于预设温度，则增加燃气输送量直至实测温度大于等于预设温度。
7.根据权利要求5所述的一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理方法，其特征在于：所述步骤b中烘干仓（31）的温度为250℃。
8.根据权利要求5所述的一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理方法，其特征在于：所述步骤c中热解仓（32）的预设温度为500℃。
9.根据权利要求5所述的一种采用燃气动力汽车的移动式垃圾处理方法，其特征在于：所述步骤f中，经过冷却的烟气在经过除酸装置（51）除酸、经过布袋除尘器（52）除尘处理后经烟囱（53）排放。
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