CN114440575A - 一种利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统，系统设有垃圾烘干仓，所述垃圾烘干仓的底板为风篦板，所述风篦板下方设有烘干喷嘴，水泥窑窑头开设有出气孔，所述出气孔通过管路连接鼓风机，所述鼓风机输出端连接烘干总管，所述烘干总管连接多个烘干支管并通过烘干支管连接烘干喷嘴。本发明用于处理生活垃圾，针对其水分大、成分复杂、热值偏低等特点，借助水泥窑窑头废气余热，烘干生活垃圾，使垃圾中水分由60％左右降低至30％左右，进一步提高单位质量生活垃圾热焓，提升化石燃料替代率，实现生活垃圾资源利用最大化。
Description
技术领域
本发明属于固废资源化利用技术领域，尤其涉及利用干法熟料线废气余热烘干生活垃圾技术。
背景技术
垃圾处理问题是现代社会面临的重要课题和巨大挑战。随着城市化水平的不断提升，我国城市生活垃圾量持续增长，据国家统计局的数据，2019年全年我国生活垃圾清运量24,206.2万吨，截至2019年末，全国设市城市共有生活垃圾无害化处理场(厂)1,183座，日处理能力86.99万吨，无害化处理量24,012.8万吨，生活垃圾无害化处理率达到99.2％；2020年全国城市生活垃圾清运量2.35亿吨，无害化处理率达99.7％；相关研究院预测，2021年我国生活垃圾清运量量和处置量分别可达26707.5万吨和26913.4万吨。
目前，国内外的生活垃圾无害化处理主要有卫生填埋、焚烧和堆肥三种方法。其中卫生填埋和焚烧是最主要的两种处置方式，截至2019年末，全国城市建设生活垃圾填埋场652座，填埋处理能力达到36.70万吨/日。
2019年，我国城市生活垃圾无害化处理量为24,012.8万吨，其中卫生填埋处理10,948.0万吨，占全部垃圾无害化处理总量的45.59％，焚烧处理12,174.2 万吨，占全部垃圾无害化处理总量的50.70％。
随着生活垃圾产生量进一步增大，生活垃圾组分更加复杂，焚烧方式逐步替代填埋等成为最主要的处理方式。2019年，城市生活垃圾卫生填埋同比下降 6.5％，生活垃圾焚烧处理量同比增长19％。2020年7月31日发改委发布《关于印发成真生活垃圾分类和处理设施补短板强弱项实施方案的通知》规定：生活垃圾日清运量超过300吨的区域，要加快发展以焚烧为主的垃圾处理方式，适度超前建设与生活垃圾清运量相适应的焚烧处理设施，到2023年基本实现原生生活垃圾的“零填埋”。
近两年，生活垃圾焚烧得到快速发展，主要以水泥窑协同和垃圾发电为主，但因垃圾水分较高、热值偏低，仍以处置为主，未得到最大化的资源利用。以水泥窑协同处置和垃圾发电项目为例，多数采用高水分(60％左右)垃圾直接焚烧方式，过程简单，热替代率低，据统计，我国垃圾资源化利用热量替代率(TSR) 不足1％，远远低于发达国家。
生活垃圾干化方法主要分为两种，一种是生物发酵干化，另一种是自然干化，以上两种方式各有自身特点，但是存在以下问题：
(1)生物发酵干化周期较长，一般在7天左右，在总量一定的情况下，导致干化车间规模较大，占地较多，投资成本大。
(2)自然干化受天气影响较大，干化周期较长；
(3)两种方法生活垃圾水分均不可控，且投资成本高，干化周期长导致运行成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种借助水泥窑废气余热，采取物理蒸发干化措施，提升生活垃圾热附加值，最大程度的实现生活垃圾的资源化利用的系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统，系统设有垃圾烘干仓，所述垃圾烘干仓的底板为风篦板，所述风篦板下方设有烘干喷嘴，水泥窑窑头开设有出气孔，所述出气孔通过管路连接鼓风机，所述鼓风机输出端连接烘干总管，所述烘干总管连接多个烘干支管并通过烘干支管连接烘干喷嘴。
所述出气孔输出80-120℃的高温废气，所述烘干喷嘴设有多个，且均匀的分布在风篦板下方并向垃圾干化仓内输送高温废气。
所述垃圾干化仓放置在垃圾干化车间内，所述垃圾干化车间为密封的厂房，所述垃圾干化车间内的顶部设有爪斗和控制爪斗的行车，地面上设置有料斗和至少一个垃圾烘干仓，所述料斗的下方为向外输送已烘干垃圾的输送机构。
所述垃圾干化仓是由仓体、仓盖以及底部篦板组成的密封空间，所述仓体为混凝土材质，所述仓盖为金属盖板，所述仓盖铰接在仓体顶部并且仓盖和仓体之间设有自动开合机构，所述篦板为具有镂空间隙的板，所述间隙为由条形板构成的条状间隙，或者由交错的条形板构成的网格间隙。
系统设有垃圾厂房，所述垃圾厂房为密封的厂房，所述垃圾厂房内的顶部设有爪斗和控制爪斗的行车，地面上设有垃圾坑和至少两个垃圾料斗，其中一个垃圾料斗下方为垃圾破碎机，其中一个垃圾料斗下方为挤干机，所述挤干机出料口连接输送机构将已破碎和挤干的垃圾输送至垃圾干化车间。
所述垃圾坑具有已破碎垃圾堆放区域和未破碎垃圾堆放区域，所述垃圾破碎机的出料口位于已破碎垃圾堆放区域，或者垃圾破碎机的出料口连接输送机构将已破碎垃圾输送至已破碎垃圾堆放区域，所述垃圾坑上方的垃圾厂房墙壁上设有垃圾卸料口，所述垃圾卸料口位于密封的卸料厂房内。
所述垃圾厂房通过送气管路连接汇风箱，每个所述垃圾干化仓均通过送气管路连接三通阀输入端，所述三通阀的输出端分别通过管路连接至汇风箱和鼓风机的进气口，所述汇风箱排气接口连接并输送汇集的气体至篦冷机前段冷却风机，作为熟料冷却风。
本发明用于处理生活垃圾，针对其水分大、成分复杂、热值偏低等特点，借助水泥窑窑头废气余热，烘干生活垃圾，使垃圾中水分由60％左右降低至30％左右，进一步提高单位质量生活垃圾热焓，提升化石燃料替代率，实现生活垃圾资源利用最大化。
本系统已经应用在300t/d-1000t/d垃圾处理项目，垃圾干化后水分由60％左右降低至20％-30％，热值由1000-1500kcal/kg提升至2000-2500kcal/kg。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1为利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统原理图；
图2为垃圾干化仓侧面结构示意图；
图3为垃圾干化仓底面结构示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明针对生活垃圾水分高、热值低等物理化学特性，结合水泥烧成系统窑头80-120℃废气排放工艺特点，在窑头旁增设一套生活垃圾干化系统，在生活垃圾进入烧成系统前进行预升温干化，提高生活垃圾热值，提升烧成系统的消纳能力，实现生活垃圾的资源化利用。
生活垃圾烘干系统设有两个密封的厂房，一个为垃圾干化车间、另一个为垃圾厂房，两个厂房依着水泥生产线建设，获取高温废气进行垃圾干燥。垃圾厂房内设有垃圾坑，垃圾坑用于成存放垃圾，为了区分垃圾是否被破碎，可以人工划分出已破碎垃圾堆放区域和未破碎垃圾堆放区域，分别用于存放已经被破碎的垃圾，以及刚输送至垃圾坑内的未破碎垃圾。
地面上设有垃圾坑和至少两个垃圾料斗，其中一个垃圾料斗下方为垃圾破碎机，可以将已经堆放的垃圾通过破碎机进行破碎，方便更好的进行挤干和烘干，垃圾破碎机的出料口位于已破碎垃圾堆放区域，或者垃圾破碎机的出料口连接输送机构将已破碎垃圾输送至已破碎垃圾堆放区域，其中一个垃圾料斗下方为挤干机，挤干机出料口连接输送机构将已破碎和挤干的垃圾输送至垃圾干化车间。
垃圾厂房内的顶部设有爪斗和控制爪斗的行车，通过控制行车和爪斗可以将垃圾堆放在垃圾坑的不同区域，同时也可以将垃圾放置到垃圾料斗内，进行破碎或者挤干输出，垃圾坑上方的垃圾厂房墙壁上设有垃圾卸料口，垃圾卸料口位于密封的卸料厂房内，卸料厂房内为卸料平台，可以让垃圾车进行卸货，将垃圾堆放到垃圾坑内，一般落下的位置就是未破碎垃圾堆放区域。工作时，生活垃圾卸入垃圾坑储存，由抓斗进入破碎机，破碎后垃圾经皮带输送至垃圾干化车间的干化仓。
垃圾干化车间也是密闭的厂房，垃圾干化车间的顶部也设有爪斗和控制爪斗的行车，可以将由垃圾厂房输送进来的垃圾抓放到需要的位置，垃圾干化车间的地面上设置有料斗和至少一个垃圾烘干仓，其中料斗的下方为向外输送已烘干垃圾的输送机构，干化仓主要由仓体、仓盖以及底部篦板组成。
如图2、3所示，干化仓的尺寸：长度(L1)为25-35m，高度(H)为1.5-5.0m，宽度(L2)为5.0-8.0m，篦板间隙(W1)为0.2-1.5m，篦板板条的宽度(W2) 为0.05-0.5m。仓体主要为混凝土，底部设置通风篦板，上部仓盖为金属仓盖，篦板为具有镂空间隙的板，间隙为由条形板构成的条状间隙，或者由交错的条形板构成的网格间隙。
风篦板下方设有烘干喷嘴，喷嘴也可以是管道上的孔，能够向篦板内喷出热空气即可，水泥窑窑头开设有出气孔，出气孔通过管路连接鼓风机，所述鼓风机输出端连接烘干总管，烘干总管连接多个烘干支管并通过烘干支管连接烘干喷嘴。一般来说，为了提升烘干的均匀性，烘干喷嘴设有多个，且均匀的分布在风篦板下方并向垃圾干化仓内输送高温废气。
风由下部通过篦板后与生活垃圾接触进行热交换，垃圾中水分扩散进入废气后排出。每个干化仓储量为8h-10h垃圾量，干化仓底部设置通风篦板，鼓风机将窑头80-120℃废气鼓入干化仓，废气由干化仓上部排出。窑头废气经风机引入干化仓,80-120℃废气与生活垃圾充分接触、换热、水分扩散后由上部排风口排出，排出风部分与废气混合后再次进入干化仓，进行换热以及水分的扩散。
垃圾厂房通过送气管路连接汇风箱，每个垃圾干化仓均通过送气管路连接三通阀输入端，三通阀的输出端分别通过管路连接至汇风箱和鼓风机的进气口，这样一部风作为循环风与80-120℃混合后继续干化垃圾，一部风与垃圾车间负压系统风一同进入汇风箱，汇风箱排气接口连接并输送汇集的气体至篦冷机前段冷却风机，烘干废气可实现资源化利用，烘干废气与垃圾池负压废气汇合后一同进入篦冷机前段高温段风机，用于熟料的冷却以及作为二三次风进行熟料煅烧。
上述系统可以充分利用熟料线烧成系统废气余热，将生活垃圾干化，提升垃圾热附加值，在实现废气余热利用的同时，提升了垃圾热值，利用废气风作为烘干风，可循环利用，废气流量可根据垃圾烘干水分要求进行调节，此外，烘干废气作为熟料冷却风，同时作为二三次风用于熟料煅烧。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统，其特征在于：系统设有垃圾烘干仓，所述垃圾烘干仓的底板为风篦板，所述风篦板下方设有烘干喷嘴，水泥窑窑头开设有出气孔，所述出气孔通过管路连接鼓风机，所述鼓风机输出端连接烘干总管，所述烘干总管连接多个烘干支管并通过烘干支管连接烘干喷嘴。
2.根据权利要求1所述的利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统，其特征在于：所述出气孔输出80-120℃的高温废气，所述烘干喷嘴设有多个，且均匀的分布在风篦板下方并向垃圾干化仓内输送高温废气。
3.根据权利要求1或2所述的利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统，其特征在于：所述垃圾干化仓放置在垃圾干化车间内，所述垃圾干化车间为密封的厂房，所述垃圾干化车间内的顶部设有爪斗和控制爪斗的行车，地面上设置有料斗和至少一个垃圾烘干仓，所述料斗的下方为向外输送已烘干垃圾的输送机构。
4.根据权利要求3所述的利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统，其特征在于：所述垃圾干化仓是由仓体、仓盖以及底部篦板组成的密封空间，所述仓体为混凝土材质，所述仓盖为金属盖板，所述仓盖铰接在仓体顶部并且仓盖和仓体之间设有自动开合机构，所述篦板为具有镂空间隙的板，所述间隙为由条形板构成的条状间隙，或者由交错的条形板构成的网格间隙。
5.根据权利要求1或4所述的利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统，其特征在于：系统设有垃圾厂房，所述垃圾厂房为密封的厂房，所述垃圾厂房内的顶部设有爪斗和控制爪斗的行车，地面上设有垃圾坑和至少两个垃圾料斗，其中一个垃圾料斗下方为垃圾破碎机，其中一个垃圾料斗下方为挤干机，所述挤干机出料口连接输送机构将已破碎和挤干的垃圾输送至垃圾干化车间。
6.根据权利要求5所述的利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统，其特征在于：所述垃圾坑具有已破碎垃圾堆放区域和未破碎垃圾堆放区域，所述垃圾破碎机的出料口位于已破碎垃圾堆放区域，或者垃圾破碎机的出料口连接输送机构将已破碎垃圾输送至已破碎垃圾堆放区域，所述垃圾坑上方的垃圾厂房墙壁上设有垃圾卸料口，所述垃圾卸料口位于密封的卸料厂房内。
7.根据权利要求6所述的利用水泥窑废气的生活垃圾烘干系统，其特征在于：所述垃圾厂房通过送气管路连接汇风箱，每个所述垃圾干化仓均通过送气管路连接三通阀输入端，所述三通阀的输出端分别通过管路连接至汇风箱和鼓风机的进气口，所述汇风箱排气接口连接并输送汇集的气体至篦冷机前段冷却风机，作为熟料冷却风。
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