CN115013816A - 固体废弃物处理装置 - Google Patents

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CN115013816A CN202210592314.XA CN202210592314A CN115013816A CN 115013816 A CN115013816 A CN 115013816A CN 202210592314 A CN202210592314 A CN 202210592314A CN 115013816 A CN115013816 A CN 115013816A
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肖照宇
俞志鹏
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申博涵
张锵
黄振祥
徐立
雍征文
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Abstract

本发明的实施例公开了一种固体废弃物处理装置，包括：内部中空的气化燃烧室，其包括从上至下依次布置的上段、中段及下段，所述下段包围形成至少部分呈圆柱形和/或圆台形的下腔室；进料管，其在所述中段的顶部与所述气化燃烧室流体连通；热源，其安装在所述气化燃烧室内并位于所述中段的底部；废气管，其在所述上段的顶部与所述气化燃烧室流体连通；排渣口，其在所述下段的底部与所述气化燃烧室流体连通；以及烟气处理模块，其与所述废气管流体连通。根据本发明，其克服了现有焚烧技术燃烧不充分、易引起二次污染等问题，尤其是现有焚烧技术不能处理塑料、污油泥及医疗废弃物等危险废弃物的技术问题，以及结构复杂、占地面积大的不足。

Description

固体废弃物处理装置
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理领域，特别涉及一种固体废弃物处理装置。
背景技术
船舶航行过程中必然产生大量的固体废弃物，该废弃物不但占据船舶上有效空间，导致船舶内部环境恶化，而且受MARPOL73/78防污公约等各种海洋保护法律法规的制约，船舶固体废弃物不能随意排放到海洋中，世界各国越来越重视海洋环境的保护问题，关于船舶固体废弃物处理技术的研究受到了广泛的关注。
目前船舶普遍将固体废弃物归为三类进行处理，①纸类、纺织品、木材等一般固体废弃物，该类废弃物采用船用焚烧炉进行处理，并将焚烧产生的炉渣直接排海；②塑料、污油泥及医疗废弃物等危险废弃物，该类废弃物无法直接采用焚烧炉处理，将其贮藏于特定船舱后靠岸回收；③非焚烧性固体废弃物(食物垃圾、金属、玻璃等)，通常进行粉碎烘干后排海，对于其中可回收的废弃物分类收集并转岸接后进行回收利用。
随着社会经济高速发展，船舶远洋航次和航行时间逐年增加，船舶固体废弃物数量也相应增加，尤其是塑料、污油泥及医疗废弃物等危险废弃物数量剧增。现有传统焚烧处理方法在处理一般固体废弃物时存在燃烧不充分、易产生渗滤液、有毒尾气和飞灰等污染物以及焚烧余热无法回收利用等问题，容易引起环境二次污染和能源浪费问题，并对舱室环境及船员健康造成潜在危害。而且受燃烧温度和工艺水平限制，现有传统焚烧处理方法严禁用于处理塑料、污油泥及医疗废弃物等危险废弃物。受制于船舶储存空间、处理成本以及各种海洋保护法律法规的制约，传统的焚烧处理方法和转岸接回收利用方法已无法满足现有船舶固体废弃物的处理需求。
有鉴于此，实有必要开发一种固体废弃物处理装置，用以克服现有焚烧技术燃烧不充分、易引起二次污染等不足。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种固体废弃物处理装置，用以克服现有焚烧技术燃烧不充分、易引起二次污染等问题。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例公开了如下技术方案：
提供了一种固体废弃物处理装置，包括：
内部中空的气化燃烧室，其包括从上至下依次布置的上段、中段及下段，所述下段包围形成至少部分呈圆柱形和/或圆台形的下腔室；
进料管，其在所述中段的顶部与所述气化燃烧室流体连通；
热源，其安装在所述气化燃烧室内并位于所述中段的底部；
废气管，其在所述上段的顶部与所述气化燃烧室流体连通；
排渣口，其在所述下段的底部与所述气化燃烧室流体连通；以及
烟气处理模块，其与所述废气管流体连通；
其中，所述下段的侧壁上布置有多个围绕所述下腔室布置的出风管，所述出风管的吹风方向相对所述下腔室切向且斜向上布置，以使得通过所述出风管进入所述下腔室的气化介质被迫遵循围绕所述下腔室的螺旋上升式路径行进。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述下段的至少一段横截面面积在从上至下的方向上逐渐减小，以使得所述下段的至少部分侧壁与水平面呈一夹角γ。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述夹角γ大于固体废弃物颗粒的安息角。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述上段及中段的内侧壁和/或外侧壁上设有围绕所述气化燃烧室布置的冷却单元。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述冷却单元中延伸地布置有冷却管路，所述冷却管路中循环地流通有冷却介质。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述冷却管路的进液口布置在所述冷却单元的底部，所述冷却管路的出液口布置在所述冷却单元的顶部。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述螺旋上升式路径的终点高度与所述热源的高度相齐平。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述热源为等离子体炬。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述进料管上流体连通有上送料风口与下送料风口，所述上送料风口位于下送料风口的上方。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述烟气处理模块与所述废气管之间布置有过滤器，所述过滤器的绝对过滤度小于固体废弃物颗粒的最大直径。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述烟气处理模块包括：
净化室，其一端与所述废气管流体连通，另一端则与排气管流体连通；以及
沿着气体在净化室内的流动方向依次布置的选择性非催化还原单元与碱液喷淋降温单元；
其中，所述选择性非催化还原单元的SNCR喷口及碱液喷淋降温单元的碱液喷口均与所述净化室流体连通，并使得所述SNCR喷口及碱液喷口的喷液方向均与所述流动方向相垂直。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述净化室中布置有将所述净化室的内部空间限定成迂回形气路的分隔结构。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述分隔结构由至少一个分隔子集构成，每个所述分隔子集包括在所述净化室的内侧壁上相对交错布置的一对分隔板；每个分隔子集中的一对分隔板彼此间隔设置，每块分隔板从所述净化室的其中一侧出发沿着垂直于流动方向的方向朝着相对侧延伸，并在与相对侧接触前终止，以在所述废气管、分隔结构及排气管之间形成由至少一个S弯构成的所述迂回型气路。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述排气管中设有烟气传感器；当所述烟气传感器判定排气管中的颗粒含量满足设定阈值时，排气管将净化后的气体排出；当所述烟气传感器判定排气管中的颗粒含量不满足设定阈值时，排气管将净化后的气体引入所述净化室的上游进行二次净化，直至传感器判定二次净化后的颗粒含量满足设定阈值。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：其克服了现有焚烧技术燃烧不充分、易引起二次污染等问题。
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：由于其能够将焚烧过程中产生的余热进行回收利用，进一步解决了余热浪费的问题，提高了固体废弃物处理过程中能量的回收利用率。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明实施例提供的固体废弃物处理装置的结构示意图，图中示出了各主要零部件；
图2为本发明实施例提供的固体废弃物处理装置中烟气处理模块的结构示意图，图中除了示出了各主要零部件外，还示出多种气流的流动路径；
图3为本发明实施例提供的固体废弃物处理装置中下段的局部放大示意图；
图4为根据图3中的A-A截面线进行剖切获得的部分剖视图，图中示出了出风管与侧壁的角度关系。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
请参见图1所示，图1为本发明实施例提供的固体废弃物处理装置1的结构示意图，图中示出了各主要零部件。本实施例提供的固体废弃物处理装置1是为了对固体废弃物进行充分燃烧，以防止因燃烧不充分导致的二次污染等问题。具体地，本实施例提供的固体废弃物处理装置1包括：
内部中空的气化燃烧室11，其包括从上至下依次布置的上段111、中段112及下段113，所述下段113包围形成至少部分呈圆柱形和/或圆台形的下腔室；
进料管12，其在所述中段112的顶部与所述气化燃烧室11流体连通；
热源13，其安装在所述气化燃烧室11内并位于所述中段112的底部；
废气管114，其在所述上段111的顶部与所述气化燃烧室11流体连通；
排渣口115，其在所述下段113的底部与所述气化燃烧室11流体连通；以及
烟气处理模块3，其与所述废气管114流体连通；
其中，所述下段113的侧壁1131上布置有多个围绕所述下腔室布置的出风管1132，所述出风管1132的吹风方向相对所述下腔室切向且斜向上布置，以使得通过所述出风管1132进入所述下腔室的气化介质1134被迫遵循围绕所述下腔室的螺旋上升式路径行进。出风管1132的吹风方向使得吹风流场呈旋转状态，大大增加了固体废弃物颗粒与气化介质的混合程度，最终使得颗粒气化效率得到大幅提升，气化得也更为彻底。图3为本发明实施例提供的固体废弃物处理装置中下段的局部放大示意图；图4为根据图3中的A-A截面线进行剖切获得的部分剖视图，图中示出了出风管与侧壁的角度关系。在图3及图4示出的实施方式中可以看出，出风管1132的吹风方向与侧壁1131之间形成有夹角α，所述夹角α的角度大小为0°～45°，在优选的实施方式中，夹角α的角度大小为10°。气化燃烧室11的中心线Z可作为固体废弃物处理装置1的某些尺寸特征的参考。
再次参照图3，所述下段113的至少一段横截面面积在从上至下的方向上逐渐减小，以使得所述下段113的至少部分侧壁1131与水平面呈一夹角γ。从而使得经焚烧后残余的固体残渣能够在侧壁1131的导向下汇聚于排渣口115中。在优选的实施方式中，为了防止固体残渣在侧壁1131上堆积导致排渣口115发生堵塞，可以将所述夹角γ设置成大于固体废弃物颗粒的安息角。
再次参照图1，所述螺旋上升式路径的终点高度与所述热源13的高度H相齐平。从而确保将固体废弃物颗粒流化悬浮在等离子体炬的高度，从而对固体废弃物颗粒进行有效气化，进一步提高了焚烧完成度。在优选的实施方式汇总，所述热源13为等离子体炬。
作为进一步改进，所述进料管12上流体连通有上送料风口121与下送料风口122，所述上送料风口121位于下送料风口122的上方。上送料风口121与下送料风口122用于吹料，防止固体废弃物颗粒在进料管12中堆积堵塞，具体地，通过控制上下送料风口的风量，将固体废弃物颗粒吹入气化燃烧装置的中部，配合气化燃烧腔室下部的出风口，将颗粒悬浮气化，同时，也为气化后产生的可燃气体在气化燃烧腔室上部的燃烧提供空气。
在优选的实施方式中，所述烟气处理模块3与所述废气管114之间布置有过滤器116，所述过滤器116的绝对过滤度小于固体废弃物颗粒的最大直径，仅可通过燃烧后的烟气和空气，过滤器116对焚烧产生的废气进行初步过滤，以过滤掉废气中的大颗粒粉尘。
实施例2
再次参照图1，图1进一步示出了本发明实施例提供的改进型固体废弃物处理装置1。本实施例提供的固体废弃物处理装置1相对实施例1可以将焚烧产生的余热进行回收，进一步解决了余热浪费的问题，提高了固体废弃物处理过程中能量的回收利用率。实施例2与实施例1的区别在于，对气化燃烧室11进行了进一步改进，具体地，所述上段111及中段112的内侧壁和/或外侧壁上设有围绕所述气化燃烧室11布置的冷却单元17。冷却单元17用于回收气化燃烧后产生的热量，冷却单元17回收的热量可以用于船上热水淋浴、船舱供暖等用途，不仅使整个系统结构紧凑，也使气化燃烧后产生的热量可以回收利用。
作为进一步改进，所述冷却单元17中延伸地布置有冷却管路，所述冷却管路中循环地流通有冷却介质14。冷却管路的延伸布置方式可以采用螺旋形上升式，也可以采用S型折返上升式，冷却介质可以采用水(优选纯净水)、导热油(例如烷基苯型【苯环型】导热油、烷基萘型导热油、烷基联苯型导热油、联苯和联苯醚低熔混合物型导热油、烷基联苯醚型导热油等)。
作为进一步改进，所述冷却管路的进液口16布置在所述冷却单元17的底部，所述冷却管路的出液口15布置在所述冷却单元17的顶部。在优选的实施方式中，废气管114的侧壁上也环绕地布置有冷却单元17，在其他实施方式中，进液口16与进料管12分别位于气化燃烧室11的相对侧壁上。
实施例3
参照图1及图2，图2为本发明实施例提供的固体废弃物处理装置中烟气处理模块的结构示意图，图中除了示出了各主要零部件外，还示出多种气流的流动路径。本实施例提供的固体废弃物处理装置1与实施例1或实施例2相比，对烟气处理模块3进行了进一步改进，以对初步过滤的废气进行再次过滤，从而使得最终排放到大气中的废气能够满足环保指标要求采用了实施例1或2中的进气分配机构20，以对匀气效果进行提升。具体地，所述烟气处理模块3包括：
净化室31，其一端与所述废气管114流体连通，另一端则与排气管32流体连通；以及
沿着气体在净化室内的流动方向X依次布置的选择性非催化还原单元(SelectiveNon-Catalytic Reduction，简写为SNCR)33与碱液喷淋降温单元34；
其中，所述选择性非催化还原单元33的SNCR喷口331及碱液喷淋降温单元34的碱液喷口341均与所述净化室31流体连通，并使得所述SNCR喷口331及碱液喷口341的喷液方向均与所述流动方向X相垂直。
作为进一步改进，为了增加废气在净化室31中的净化时间(即增加废气在净化室31中的停留时间)，以使得废气得到充分净化，所述净化室31中布置有将所述净化室31的内部空间限定成迂回形气路313的分隔结构。
作为进一步改进，所述分隔结构由至少一个分隔子集构成，每个所述分隔子集包括在所述净化室31的内侧壁上相对交错布置的一对分隔板312；每个分隔子集中的一对分隔板312彼此间隔设置，每块分隔板(312)从所述净化室(31)的其中一侧出发沿着垂直于流动方向X的方向朝着相对侧延伸，并在与相对侧接触前终止，以在所述废气管114、分隔结构及排气管32之间形成由至少一个S弯构成的所述迂回型气路313。
作为进一步改进，所述排气管32中设有烟气传感器15；当所述烟气传感器15判定排气管32中的颗粒含量满足设定阈值时，排气管32将净化后的气体排出；当所述烟气传感器15判定排气管32中的颗粒含量不满足设定阈值时，排气管32将净化后的气体引入(例如沿图中箭头322所指方向)所述净化室31的上游进行二次净化，直至传感器15判定二次净化后的颗粒含量满足设定阈值。在优选的实施方式中，燃烧后的废气从SNCR单元33的上部进入，从下部排出后进入碱液喷淋降温单元34，在碱液喷淋降温单元34中自下而上后又从下部排出，经烟气传感器321检测排放合格后排出系统，若烟气传感器检测321不合格则重新进行净化处理。
以上对本发明实施例所提供的一种固体废弃物处理装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种固体废弃物处理装置，其特征在于，包括：
内部中空的气化燃烧室，其包括从上至下依次布置的上段、中段及下段，所述下段包围形成至少部分呈圆柱形和/或圆台形的下腔室；
进料管，其在所述中段的顶部与所述气化燃烧室流体连通；
热源，其安装在所述气化燃烧室内并位于所述中段的底部；
废气管，其在所述上段的顶部与所述气化燃烧室流体连通；
排渣口，其在所述下段的底部与所述气化燃烧室流体连通；以及
烟气处理模块，其与所述废气管流体连通；
其中，所述下段的侧壁上布置有多个围绕所述下腔室布置的出风管，所述出风管的吹风方向相对所述下腔室切向且斜向上布置，以使得通过所述出风管进入所述下腔室的气化介质被迫遵循围绕所述下腔室的螺旋上升式路径行进。
2.如权利要求1所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述下段的至少一段横截面面积在从上至下的方向上逐渐减小，以使得所述下段的至少部分侧壁与水平面呈一夹角γ。
3.如权利要求2所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述夹角γ大于固体废弃物颗粒的安息角。
4.如权利要求1所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述上段及中段的内侧壁和/或外侧壁上设有围绕所述气化燃烧室布置的冷却单元。
5.如权利要求4所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述冷却单元中延伸地布置有冷却管路，所述冷却管路中循环地流通有冷却介质。
6.如权利要求4所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述冷却管路的进液口布置在所述冷却单元的底部，所述冷却管路的出液口布置在所述冷却单元的顶部。
7.如权利要求1～6任一项所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述螺旋上升式路径的终点高度与所述热源的高度相齐平。
8.如权利要求1～6任一项所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述热源为等离子体炬。
9.如权利要求1～6任一项所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述进料管上流体连通有上送料风口与下送料风口，所述上送料风口位于下送料风口的上方。
10.如权利要求1～6任一项所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述烟气处理模块与所述废气管之间布置有过滤器，所述过滤器的绝对过滤度小于固体废弃物颗粒的最大直径。
11.如权利要求1～6任一项所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述烟气处理模块包括：
净化室，其一端与所述废气管流体连通，另一端则与排气管流体连通；以及
沿着气体在净化室内的流动方向依次布置的选择性非催化还原单元与碱液喷淋降温单元；
其中，所述选择性非催化还原单元的SNCR喷口及碱液喷淋降温单元的碱液喷口均与所述净化室流体连通，并使得所述SNCR喷口及碱液喷口的喷液方向均与所述流动方向相垂直。
12.如权利要求11所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述净化室中布置有将所述净化室的内部空间限定成迂回形气路的分隔结构。
13.如权利要求12所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述分隔结构由至少一个分隔子集构成，每个所述分隔子集包括在所述净化室的内侧壁上相对交错布置的一对分隔板；每个分隔子集中的一对分隔板彼此间隔设置，每块分隔板从所述净化室的其中一侧出发沿着垂直于流动方向的方向朝着相对侧延伸，并在与相对侧接触前终止，以在所述废气管、分隔结构及排气管之间形成由至少一个S弯构成的所述迂回型气路。
14.如权利要求11所述的固体废弃物处理装置，其特征在于，所述排气管中设有烟气传感器；当所述烟气传感器判定排气管中的颗粒含量满足设定阈值时，排气管将净化后的气体排出；当所述烟气传感器判定排气管中的颗粒含量不满足设定阈值时，排气管将净化后的气体引入所述净化室的上游进行二次净化，直至传感器判定二次净化后的颗粒含量满足设定阈值。
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