CN112680237A - 一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置及方法，属于生活垃圾处理技术领域。该装置包括支撑底座和安装在支撑底座上的绝氧热解炭化筒；绝氧热解炭化筒包括内筒和套在内筒外、且与内筒同轴设置的外筒；内筒的左侧设有进料口，右侧底部设有出料口，顶部设有干馏气出口；内筒中设有旋转推料器；还包括驱动电机，驱动电机与旋转推料器相连，为驱动旋转推料器提供动力；外筒的上设有热风进口和热风出口。本发明将干燥后的生活垃圾投入内筒中，在中温绝氧的条件下，经过一段时间的反应，使其中的有机物裂解成可燃性气体、固定碳和灰分。通过装置进行生活垃圾热解炭化处理，不产生二噁英，可实现无害化、减量化、资源化和产业化。

Description

一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置及方法

技术领域

本发明属于生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置及方法。

背景技术

城市生活垃圾是我国城市当前面临的最严重的环境问题之一，如何对它进行有效的处理，已成为政府和民众关注的焦点。垃圾的处理不仅是一个重要的环境问题，同样也是资源再利用问题。

目前，我国生活垃圾的无害化处理主要包括填埋、焚烧、堆肥三种。在垃圾处理的这些方法中，填埋处置浪费土地资源，而且存在潜在的二次污染；堆肥处理周期长，处理量小，产品难销；当前，焚烧已成为我国城镇生活垃圾处理的一种主要方法，焚烧处理一般选择使用炉排炉或者循环流化床炉，这类设备在使用过程中具有投资大、运行成本高等特点，由于是过氧燃烧，燃烧过程中易生成大量酸性气体、二噁英类等污染物，且烟气中含有较多的飞灰，易对整个环境造成二次污染。因此如何克服现有技术的不足是目前生活垃圾处理技术领域亟需解决的问题。

随着我国城镇化进程的加快和人民生活水平的提高，城乡垃圾问题日益突出。一些城市的垃圾埋不胜埋，烧不胜烧，造成了巨大的环保压力。如何通过创新技术将生活垃圾资源化利用，变废为宝，最终形成垃圾多元、综合、全程和依法治理的可持续发展局面，实现垃圾治理无害化、资源化、减量化和社会化是垃圾处理领域面临的主要任务。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置及方法。该装置占地面积小，通过绝氧热解炭化的方法处置，可以杜绝二噁英类物质、酸性气体、飞灰等污染物的产生，实现无害化、减量化、资源化和产业化，并产生生物炭用于土壤改良。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，包括支撑底座和安装在支撑底座上的绝氧热解炭化筒；

绝氧热解炭化筒包括内筒和套在内筒外、且与内筒同轴设置的外筒；

内筒的左侧设有进料口，右侧底部设有出料口，顶部设有干馏气出口；

内筒中设有旋转推料器；

还包括驱动电机，驱动电机与旋转推料器相连，为驱动旋转推料器提供动力；

外筒的上设有热风进口和热风出口。

进一步，优选的是，热风进口有两个，分别为第一热风进口、第二热风进口。

进一步，优选的是，第一热风进口设于外筒的尾部、第二热风进口设于外筒的中部；热风出口设于外筒的头部。

进一步，优选的是，在外筒内壁上设有一层保温层。

进一步，优选的是，还包括两个温度传感器，分别设于外筒和内筒上，用于测量外筒和内筒的温度。

进一步，优选的是，两个温度传感器分别设于外筒和内筒的前部，且在同一位置不同高度。

本发明同时提供一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化方法，采用上述卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，包括如下步骤：

步骤S1，进料：经过筛分和破碎后的生活垃圾，从进料口进入内筒中经旋转推料器对其进行推料；

步骤S2，加热：外部提供温度在600-800℃的热空气进入外筒的加热通道，间接加热内筒中的生活垃圾；

步骤S3，炭化：通过控制热风的进风量，控制内筒中温度在400~600℃，在绝氧条件下，生活垃圾裂解生成可燃性混合气体及固定碳和灰分；

步骤S4，可燃气回收利用：垃圾热解生成的可燃性气体从干馏气出口排出，经过净化器净化后，回收利用；

步骤S5，固定碳利用：热解产生的固定碳经出料口排出作为生物炭。

进一步，优选的是，步骤S1，进料的生活垃圾尺寸不超过50mm×50mm。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1.相比较于目前主流的炉排垃圾焚烧炉，本发明系统设备占地面积小，乡镇生活垃圾也能适用；

2.通过本装置，生活垃圾经热解处理全部资源化利用，能充分实现生活垃圾资源化利用，产生一定的经济效益；

3.在本装置中生活垃圾热解过程隔绝氧气，无富氧燃烧，不产生烟气，不产生二噁英类物质、酸性气体、飞灰等污染物，避免二次污染，实现了生活垃圾的无害化处理；

4.本装置所制得的生物炭应用前景较广，如：土壤改良、园林绿化、新型环保建材等；

5.本装置结构新颖，对热解过程中产生的可燃气进行回收利用，符合环保理念，易于推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置的结构示意图；

图2是本发明卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置的纵剖面图；

其中，1、支撑底座；2、进料口；3、出料口；4、驱动电机；5、旋转推料器；6、保温层；7、温度传感器；8、第一热风进口；9、第二热风进口；10、热风出口；11、干馏气出口；12、外筒；13、内筒。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明系统中各装置的连接方式均采用常规方法，如通过管道连接等。

热解：是指生活垃圾在没有氧化剂（空气、氧气、水蒸气等）存在或只提供有限氧的条件下，加热到一定温度，通过热化学反应将有机质分解为较小分子的可燃物质（生物炭、可燃气、焦油）的热化学转化方法。

绝氧：设备内部全密封，进料口、出料口采用密封装置，内筒内不供给空气。

绝氧热解炭化筒：在中温绝氧条件下利用热解反应处理生活垃圾的设备。

如图1-2所示，一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，包括支撑底座1和安装在支撑底座1上的绝氧热解炭化筒；

绝氧热解炭化筒包括内筒13和套在内筒13外、且与内筒13同轴设置的外筒12；

内筒13的左侧设有进料口2，右侧底部设有出料口3，顶部设有干馏气出口11；

内筒13中设有旋转推料器5；

还包括驱动电机4，驱动电机4与旋转推料器5相连，为驱动旋转推料器5提供动力；

外筒12的上设有热风进口和热风出口10。

优选，热风进口有两个，分别为第一热风进口8、第二热风进口9。

优选，第一热风进口8设于外筒12的尾部、第二热风进口9设于外筒12的中部；热风出口10设于外筒12的头部。

优选，在外筒12内壁上设有一层保温层6，保障外筒12外壁温度低于50℃。即保温层6具有保温隔热作用，通过一定厚度的保温层来使设备外壁温度低于50℃，防止烫伤操作人员。

优选，还包括两个温度传感器7，分别设于外筒12和内筒13上，用于测量外筒12和内筒13的温度。

优选，两个温度传感器7分别设于外筒12和内筒13的前部，且在同一位置不同高度，其中，一个伸入外筒，一个伸入内筒，实时测量内外筒温度，通过控制内外筒温度来控制垃圾炭化效果。

本发明外筒12与内筒13隔绝，不直接接触，内筒13不供给空气，由外筒12的热风通过金属导热间接加热内筒13中的生活垃圾，从而达到绝氧热解炭化；

驱动电机4转动带动旋转推料器5转动，旋转推料器5上如图2所示装有叶片，叶片带动内筒13中的生活垃圾旋转，使其均匀受热，并向出料口移动；

旋转推料器5通过旋转带动进料口2的生活垃圾在内筒13中旋转换热，并推向出料口3。

一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化处置技术，采用上述卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，包括如下步骤：

步骤S1，进料：经过筛分和破碎后的生活垃圾（尺寸不超过50mm×50mm），从进料口进入该装置内筒中，经过旋转推料器旋转带动推向出料口（旋转推料器带有密封结构，该推料器为现有市售产品）；

步骤S2，加热：外部提供温度在600-800℃的热空气进入外筒的加热通道，内筒壁金属导热间接加热内筒中的生活垃圾；（可通过外购燃烧器燃烧产生高温热空气，燃烧器为市售成熟产品）

步骤S3，炭化：通过控制热风的进风量，控制内筒中温度在400~600℃，在绝氧条件下（内筒中不供风，物料进出口均采取密封措施），生活垃圾裂解生成可燃性混合气体（CO、CH₄、CO₂、H₂、水蒸气等）及固定碳和灰分；

步骤S4，可燃气回收利用：垃圾热解生成的可燃性气体从干馏气出口排出，经过净化器净化后，回收利用；

步骤S5，固定碳利用：热解产生的固定碳经出料口排出作为生物炭，可外售用于园林绿化和土壤改良。灰分混合在固定碳中，只占15%-20%。

本发明产生的可燃气可以回用至燃烧器，且是一种清洁能源，不产生污染物。

本发明所涉及的技术特点如下：

1.生活垃圾热解反应在绝氧环境下进行，有效抑制了二噁英的生成；

2.生活垃圾不经过燃烧就能达到减容减量化；

3.生活垃圾产生的可燃气可回收利用，减少设备外部能源消耗；

4.本装置产生的炉渣不含有毒成分，经检测合格后可作为生物炭改善土壤。

本发明的卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，是在绝氧的条件下使生活垃圾发生热解炭化反应，可以杜绝二噁英类物质的产生，并且具有无害化彻底、资源化充分、二次污染小等特点，同时把生活垃圾资源化，产生生物炭，生物炭富含有机碳，约占60％~70％（肥沃黑土的有机碳含量约为35%），具有高pH值、高碳、高多孔性和对土壤养分具有较强吸附能力的特点。生物炭施入土壤中，因其高度芳构化，使得有机碳释放缓慢，残存时间长，是一种非常有利于提高土壤碳固定、改良土壤理化性质、缓释肥效的土壤改良剂。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，其特征在于，包括支撑底座（1）和安装在支撑底座（1）上的绝氧热解炭化筒；

绝氧热解炭化筒包括内筒（13）和套在内筒（13）外、且与内筒（13）同轴设置的外筒（12）；

内筒（13）的左侧设有进料口（2），右侧底部设有出料口（3），顶部设有干馏气出口（11）；

内筒（13）中设有旋转推料器（5）；

还包括驱动电机（4），驱动电机（4）与旋转推料器（5）相连，为驱动旋转推料器（5）提供动力；

外筒（12）的上设有热风进口和热风出口（10）。

2.根据权利要求1所述的卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，其特征在于，热风进口有两个，分别为第一热风进口（8）、第二热风进口（9）。

3.根据权利要求2所述的卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，其特征在于，第一热风进口（8）设于外筒（12）的尾部、第二热风进口（9）设于外筒（12）的中部；热风出口（10）设于外筒（12）的头部。

4.根据权利要求1所述的卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，其特征在于，在外筒（12）内壁上设有一层保温层（6）。

5.根据权利要求1所述的卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，其特征在于，还包括两个温度传感器（7），分别设于外筒（12）和内筒（13）上，用于测量外筒（12）和内筒（13）的温度。

6.根据权利要求5所述的卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，其特征在于，两个温度传感器（7）分别设于外筒（12）和内筒（13）的前部，且在同一位置不同高度。

7.一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化方法，采用权利要求书1~6任意一项所述的卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，进料：经过筛分和破碎后的生活垃圾，从进料口进入内筒中经旋转推料器对其进行推料；

步骤S2，加热：外部提供温度在600-800℃的热空气进入外筒的加热通道，间接加热内筒中的生活垃圾；

步骤S3，炭化：通过控制热风的进风量，控制内筒中温度在400~600℃，在绝氧条件下，生活垃圾裂解生成可燃性混合气体及固定碳和灰分；

步骤S4，可燃气回收利用：垃圾热解生成的可燃性气体从干馏气出口排出，经过净化器净化后，回收利用；

步骤S5，固定碳利用：热解产生的固定碳经出料口排出作为生物炭。

8.根据权利要求7所述的卧式生活垃圾绝氧热解炭化方法，其特征在于，步骤S1，进料的生活垃圾尺寸不超过50mm×50mm。

Images