CN112574766B - 一种厨余垃圾智能炭化热水集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厨余垃圾智能炭化热水集成系统，属于厨余垃圾资源化及生物质炭技术领域，包括：收集储存器、粉碎液压脱水机、恒温热解炭化炉、冷凝油水分离器、换热热水器、尾气净化器、压缩机、储气罐、储油罐、燃气热水器、造粒机、生物质炭储存器、保温水箱；本发明通过智能程序控制，利用粉碎压滤机、恒温热解炉、换热热水器和恒温热水器对厨余垃圾进行自动炭化、能源化处理。从源头实现厨余垃圾无害化、减量化、资源化循环利用，解决厨余垃圾易散发恶臭、运输成本高、处理处置困难的难题。将厨余垃圾炭化产物制备成具有经济价值的生物质炭颗粒，经济和环境效益显著。

Description

一种厨余垃圾智能炭化热水集成系统

技术领域

本发明涉及厨余垃圾资源化及生物质炭技术领域，具体涉及一种厨余垃圾智能炭化热水集成系统。

背景技术

随着我国城市化进程加快，户籍人口城镇化率已接近45％，城市生活垃圾，特别是厨余垃圾的产量巨大。近年来，各地快速有序推行垃圾分类政策，分类好的厨余垃圾处理处置问题成为了人们关注的焦点。2020年我国厨余垃圾的生产量预计可达1.2亿吨，厨余垃圾减量化、无害化、资源化已成为当下亟待解决的重要问题。厨余垃圾含水率高，且含有大量的有机质，传统的卫生填埋方法因存在堆体不稳定等问题，已不适宜用于处理厨余垃圾；通过粉碎机将厨余垃圾粉碎，排入市政污水系统，是国外主流的厨余垃圾处理方法，然而，我国市政污水管网和处理系统设计负荷并未考虑厨余垃圾，这种处理方式会造成官网堵塞、甚至存在产生的过量沼气引发爆炸风险；通过堆肥发酵，将厨余垃圾转化为有机肥是目前厨余垃圾的主流处理方法之一，然而，厨余垃圾易腐败，收集、运输和处理过程中散发的臭气会影响周围的空气质量，且堆肥发酵需要的场地面积大，运输成本高，造成厨余垃圾处理成本剧增。因此，厨余垃圾的处理处置已成为一大难题。

厨余垃圾属于废弃生物质，热解炭化技术是废弃生物质处理与资源化利用的有效技术。若将热解炭化技术用于厨余垃圾处理，能将厨余垃圾转化为生物质炭、生物质气和生物质油，具有高温杀菌、减少厨余垃圾体积、产生生物质能、制备生物质炭肥等优点，是一条既有环境效益，又有经济效益的厨余垃圾有效处理途径。然而，目前缺乏针对家庭、小区厨余垃圾、社区、城镇等厨余垃圾的就地处理处置的热解炭化系统，且炭化余热及生物质能利用环节缺乏，设计一种能够从源头将厨余垃圾资源化、无害化、智能化处理的高效节能系统，是本发明的主要目的。因此，厨余垃圾智能炭化热水集成系统提出和发明了一种高效、无害、智能、节能的厨余垃圾处理技术及系统，能够从源头就地处理产生的厨余垃圾，并将余热及生物质能高效利用，解决厨余垃圾处理处置困难的难题。

发明内容

本发明基于现有厨余垃圾处理技术的缺陷，提供一种厨余垃圾智能炭化热水集成系统，以解厨余垃圾易腐烂变质、处理成本高、易造成二次污染的难题。

一种厨余垃圾智能炭化热水集成系统，包括：收集储存器、粉碎液压脱水机、恒温热解炭化炉、冷凝油水分离器、换热热水器、尾气净化器、压缩机、储气罐、储油罐、燃气热水器、造粒机、生物质炭储存器、保温水箱；

所述收集储存器与粉碎液压脱水机连接，所述粉碎液压脱水机与恒温热解炭化炉连接，所述热解炭化炉设有热解气出口，所述热解气出口与冷凝油水分离器连接，所述冷凝油水分离器设有气体出口和液体出口，所述冷凝油水分离器的气体出口与尾气净化器连接，所述冷凝油水分离器的液体出口与储油罐连接，所述热解炭化炉与换热热水器连接，所述换热热水器与尾气净化器连接，所述尾气净化器与造粒机连接，所述造粒机与生物质炭储存器连接，所述尾气净化器设有气体出口，所述尾气净化器的气体出口通过所述压缩机与储气罐连接，所述储气罐与燃气热水器连接，所述燃气热水器和换热热水器均与保温水箱连接。

所述的厨余垃圾智能炭化热水集成系统，还包括：用于控制系统各部件的一体化智能控制面板，所述的一体化智能控制面板与各部件连接。厨余垃圾智能炭化热水集成系的一体化智能控制面板集成了厨余垃圾收集、粉碎、脱水、炭化、热水、造粒与储存等功能为一体，并由程序自动控制。

厨余垃圾智能炭化热水集成系统可安置在厨房或者垃圾房等厨余垃圾收集点；

当人投递厨余垃圾时，收集储存器的盖子通过微波雷达开盖系统自动打开，投递完毕便自动关闭盖子；厨余垃圾在储存期间产生的滤液通过滤液排出口排出，接入下水道；通过自动称重功能，当厨余垃圾重量达到设定值，存储器底部阀门打开，厨余垃圾由重力作用自动坠入粉碎液压脱水机。即所述收集储存器设置有微波雷达开盖装置，所述的微波雷达开盖装置包括翻盖以及控制翻盖开闭的微波雷达感应开关。所述收集储存器内设置有自动称重装置和自动下料口。所述收集储存器有微波雷达自动感应功能、自动称重功能和滤液排出口，投放垃圾时能自动打开盖子，当厨余垃重量达到设定值，存储器底部阀门打开，厨余垃圾由重力作用自动坠入粉碎液压脱水机。

厨余垃圾进入粉碎液压脱水机后，隐藏式粉碎刀片从底部升起，将厨余垃圾粉碎，同时通过压力能达到10～30Mpa的液压机将粉碎的厨余垃圾挤压成块状，挤压出来的滤液能够从滤液排出口排出，厨余垃圾压块由推送器推送从推送口推入恒温热解炭化炉。所述粉碎液压脱水机内设置有粉碎刀片。所述的粉碎液压脱水机与所述恒温热解炭化炉之间设置有推送器。

恒温热解炭化炉为三段电阻丝加热控温热解炭化炉，炉外设有莫来石等保温材料构成的保温层，粉碎液压脱水机与恒温热解炭化炉的推送口为闸阀式保温门，恒温热解炭化炉内设置有多个测温点进行多点控温，厨余垃圾压块排列在热解炭化炉内，装满后能够进行自动程序升温炭化，炭化温度为400～700℃，温度精度能够达到±1℃，炉体设有热解气出口。

冷凝油水分离器设置的气体入口与热解炭化炉气体出口连接，气体通过蛇形冷凝列管后接入尾气净化器，油水液位自动调节器控制厨余垃圾热解产生的焦油，并将焦油和水分离，焦油定时输送到储油罐中，水通过排液口接到下水道中。所述冷凝油水分离器设置有蛇形冷凝列管、油水液位自动调节器。

换热热水器是利用生物质炭的余热给水加热，生物质炭放置在不锈钢箱室内，设置有热水夹层和保温层，热水夹层中的水为流动的，且设有自动控温系统，当水温达到80～100℃便输送到保温水箱中储存，并由泵和流量计控制水流量，当生物质炭的温度降到70～80℃，将其输送到尾气净化器中。

尾气净化器为有圆柱形塔体，上端设置有粉碎刀片，将生物质炭块粉碎成60～100目颗粒，下端设置有曝气管，块状生物质炭经粉碎后填充在圆柱形塔体中，形成生物质炭过滤层，经过过滤层的热解气体由压缩机压缩储存于储气罐中。所述的尾气净化器为圆柱形塔体，所述圆柱形塔体内的顶部设置有粉碎刀片，所述圆柱形塔体内的底部设置有作为气体出口的曝气管，所述的圆柱形塔体内设置有块状生物质炭经粉碎后填充在圆柱形塔体中形成的生物质炭过滤层。

燃气热水器设置有高效燃烧器、换热器和控温系统，燃气热水器为即热式热水器，能够利用净化后的热解气燃烧放热给水加热。

造粒机与尾气净化器连接，尾气净化器中生物质炭会定时输送到造粒机中，将生物质炭制备成粒径为1～10mm的颗粒，并输送到生物质炭储存器中储存。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明厨余垃圾智能炭化热水集成系统通过换热热水器和燃气热水器充分利用生物质炭化后的余热和热解气的能量给水加热，显著提高了能源的利用率；采用三段电阻丝加热控温热解炭化炉，实现精确控温，提高生物质炭热解气产率和生物质炭品质；利用生物质炭作为吸附介质，去除热解其中的杂质和水汽，提高热解气热值，实现以废治废的目的；将厨余垃圾炭制备成土壤改良剂，能够显著增加厨余垃圾生物质炭的经济价值，降低炭化成本，实现厨余垃圾资源化。

本发明厨余垃圾智能炭化热水集成系统通过智能程序控制，利用粉碎压滤机、恒温热解炉、换热热水器和恒温热水器对厨余垃圾进行自动炭化、能源化处理。从源头实现厨余垃圾无害化、减量化、资源化循环利用，解决厨余垃圾易散发恶臭、运输成本高、处理处置困难的难题。将厨余垃圾炭化产物制备成具有经济价值的生物质炭颗粒，经济和环境效益显著。

附图说明

图1为本发明厨余垃圾智能炭化热水集成系统结构示意图。

具体实施方式

本发明可用于家庭、小区、学校、工厂、餐馆等场所的厨余垃圾处理，下面结合附图，对家庭用厨余垃圾智能炭化热水集成系统做详细说明。

如图1所示，为本发明厨余垃圾智能炭化热水集成系统，包括：一体化智能控制面板、收集储存器、粉碎液压脱水机、恒温热解炭化炉、冷凝油水分离器、换热热水器、尾气净化器、压缩机、储气罐、储油罐、燃气热水器、造粒机、生物质炭储存器、保温水箱；

厨余垃圾的收集储存器与粉碎液压脱水机连接，粉碎液压脱水机与恒温热解炭化炉连接，热解炭化炉设有热解气出口，热解气出口与冷凝油水分离器连接，冷凝油水分离器设有气体出口和液体出口，冷凝油水分离器气体出口与尾气净化器连接，热解炭化炉与换热热水器连接，换热热水器与尾气净化器连接，尾气净化器与造粒机连接，造粒机与生物质炭储存器连接。尾气净化器下方设置有曝气管，通过压缩机与储气罐连接，储气罐与燃气热水器连接，燃气热水器和换热热水器均与保温水箱连接。

厨余垃圾智能炭化热水集成系统可安置在厨房或者阳台等厨余垃圾收集点；

当人投递厨余垃圾时，收集储存器的盖子通过微波雷达开盖系统自动打开，投递完毕便自动关闭盖子；厨余垃圾在储存期间产生的滤液通过滤液排出口排出，接入下水道；通过自动称重功能，当厨余垃圾重量达到设定值2kg，存储器底部阀门打开，厨余垃圾由重力作用自动坠入粉碎液压脱水机。

厨余垃圾进入粉碎液压脱水机后，隐藏式粉碎刀片从底部升起，将厨余垃圾粉碎，同时通过压力能达到15Mpa的液压机将粉碎的厨余垃圾挤压成块状，挤压出来的滤液从滤液排出口排出到下水道，厨余垃圾压块由推送器推送从推送口推入恒温热解炭化炉。

恒温热解炭化炉为三段电阻丝加热控温热解炭化炉，炉外设有莫来石等保温材料构成的保温层，粉碎液压脱水机与恒温热解炭化炉的推送口为闸阀式保温门，恒温热解炭化炉内设置有多个测温点进行多点控温，加热功率为2kw，厨余垃圾压块排列在热解炭化炉内，装满后进行自动程序升温炭化，炭化温度可设置为500℃，温度精度能够达到±1℃，炭化时长为3h，恒温热解炭化炉的炉体设有热解气出口，热解时产生的甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳、水汽等气体通过热解气出口排出到冷凝油水分离器。

冷凝油水分离器设置的气体入口与热解炭化炉气体出口连接，气体通过蛇形冷凝列管后接入尾气净化器，热解气体中的水汽和油冷凝后进入到油水分离装置中，油水液位自动调节器控制厨余垃圾热解产生的焦油，并将焦油和水分离，焦油定时输送到储油罐中，水通过排液口接到下水道中。

换热热水器是利用生物质炭的余热给水加热，生物质炭放置在不锈钢箱室内，设置有热水夹层和保温层，热水夹层中的水为流动的，且设有自动控温系统，当水温达到80℃便输送到保温水箱中储存，并由泵和流量计控制水流量，生物质炭温度由插入生物炭中的热电偶测定，当生物质炭的温度降到80℃以下，将其输送到尾气净化器中。

尾气净化器为有圆柱形塔体，上端设置有粉碎刀片，将生物质炭块粉碎成60～100目颗粒，块状生物质炭经粉碎后填充在圆柱形塔体中，形成生物质炭过滤层，下方设置有曝气管，经过冷凝油水分离器的热解气体经过生物质炭床层，去除多余的水分、二氧化碳和臭气，经过过滤层的热解气体由压缩机压缩储存于储气罐中，其主要成分为甲烷、一氧化碳和氢气。

燃气热水器设置有高效燃烧器、换热器和控温系统，燃气热水器为即热式热水器，利用净化后的热解气燃烧放热给水加热，加热后的水可供淋浴等。

造粒机与尾气净化器连接，尾气净化器中生物质炭会定时输送到造粒机中，将生物质炭制备成粒径为1～10mm的颗粒，并输送到生物质炭储存器中储存，制备好的生物质炭颗粒可以用作土壤改良剂供花卉、蔬菜等植物种植。

在上述实施例中，对本发明的最佳实施方式做了描述，显然，在本发明的基础上，仍可以做出很多改变，应该说明，在本发明的构思下所做出的的任何改变都将在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种厨余垃圾智能炭化热水集成系统，其特征在于，包括：收集储存器、粉碎液压脱水机、恒温热解炭化炉、冷凝油水分离器、换热热水器、尾气净化器、压缩机、储气罐、储油罐、燃气热水器、造粒机、生物质炭储存器、保温水箱；

所述收集储存器与粉碎液压脱水机连接，所述粉碎液压脱水机与恒温热解炭化炉连接，所述热解炭化炉设有热解气出口，所述热解气出口与冷凝油水分离器连接，所述冷凝油水分离器设有气体出口和液体出口，所述冷凝油水分离器的气体出口与尾气净化器连接，所述冷凝油水分离器的液体出口与储油罐连接，所述热解炭化炉与换热热水器连接，所述换热热水器与尾气净化器连接，所述尾气净化器与造粒机连接，所述造粒机与生物质炭储存器连接，所述尾气净化器设有气体出口，所述尾气净化器的气体出口通过所述压缩机与储气罐连接，所述储气罐与燃气热水器连接，所述燃气热水器和换热热水器均与保温水箱连接；

所述恒温热解炭化炉为三段电阻丝加热控温热解炭化炉，炉外设有保温层；

所述的尾气净化器为圆柱形塔体，所述圆柱形塔体内的顶部设置有粉碎刀片，所述圆柱形塔体内的底部设置有作为气体出口的曝气管，所述的圆柱形塔体内设置有块状生物质炭经粉碎后填充在圆柱形塔体中形成的生物质炭过滤层。

2.根据权利要求1所述的厨余垃圾智能炭化热水集成系统，其特征在于，还包括：用于控制系统各部件的一体化智能控制面板。

3.根据权利要求1所述的厨余垃圾智能炭化热水集成系统，其特征在于，所述收集储存器设置有微波雷达开盖装置，所述的微波雷达开盖装置包括翻盖以及控制翻盖开闭的微波雷达感应开关。

4.根据权利要求1所述的厨余垃圾智能炭化热水集成系统，其特征在于，所述收集储存器内设置有自动称重装置和自动下料口。

5.根据权利要求1所述的厨余垃圾智能炭化热水集成系统，其特征在于，所述粉碎液压脱水机内设置有粉碎刀片。

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