CN115055479B - 一种装修垃圾处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种装修垃圾处理装置及方法，装修垃圾处理装置包括分选装置，破碎装置，挤压装置，干燥装置，输送装置，还包括微波水热装置，混合装置；本申请通过优化装修垃圾处理装置和工艺，提高了RDF的热值，提高了燃烧效率和材料的利用率。
Description
技术领域
本发明属于环保领域，具体为一种装修垃圾处理装置及方法。
背景技术
装修垃圾产生于室内装潢过程中，包括居民在购房后以及居住时期进行房屋装修所产生的装修垃圾。受个体装修方案、房屋原状等因素影响，装修垃圾成分变化浮动较大，一般包括砖块、混凝土块、木块、刨花、灰土、废陶瓷、废五金和废杂物等。其中，可用于骨料资源化利用的成分(如砖块、混凝土块等)约占40～60％，可适度资源化的成分(如陶瓷、玻璃、木块、板材、塑料等)约占15～35％，废五金等高价值可回收物成分约占3～9％，灰土类组分约占10～18％，其余为墙纸、织物、石棉等一般废弃物。
目前我国装修垃圾处理工艺技术以“两破+三筛+多级风选”为主线、以“干/湿式切换”为重点的主体工艺路线在实际生产中已无过多障碍，可将装修垃圾中的骨料类物质、可燃物、惰性渣土和灰分类物质进行分类筛选，并通过不同的后处理工艺对各类回收物进行再利用。其中，对于可燃物的再利用工艺中，运用最多的是垃圾衍生燃料(refuse derivedfuel，简称RDF)工艺，其通过对分选、破碎后的可燃物进行干燥并挤压、成型，以便于可燃物的后续存储和燃烧再利用。
现有技术中，对于RDF成型工艺的改进已有较多研究，普遍集中在可燃物热值的提高以及可燃物中二噁英含量的减少等方面，例如将水热处理运用到可燃物预处理中，利用水热处理将可燃物的热值提高，并减少可燃物中的Cl含量，进而减少RDF燃烧过程中产生的二噁英。此外，另有相关研究将灰飞按一定比例添加到RDF中，以解决灰飞中二噁英难以分解的问题，并可固化重金属。上述工艺中，虽然在一定程度上可以提高RDF的热值，减少二噁英的产生，但在实际生产中，只进行水热处理的RDF比重较轻，在燃烧炉内燃烧时会随着高温气体的流向升向炉膛中上部甚至顶部，导致实际燃烧温度达不到预期值，会严重影响燃烧炉的整体温度和效率，而且仍然容易产生二噁英；对于添加灰飞的RDF工艺，首先，灰飞的添加过程难度较大，在灰飞与可燃物比重相差较大时，难以将灰飞与可燃物混合均匀，其次，灰飞中的重金属及二噁英本身含量较高，在RDF成型工艺中容易造成二次污染，添加灰飞后的RDF在燃烧过程中若因高温气流带动导致燃烧不充分会导致灰飞得不到处理，造成再次产生的灰飞浓度提高，对于后续的净化处理增加了难度。因此，仍然需要对于RDF工艺进行改进，以减少RDF后续燃烧过程中产生的二噁英，并提高其燃烧的效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种装修垃圾处理装置及方法。
一种装修垃圾处理装置，包括分选装置，破碎装置，挤压装置，干燥装置，输送装置，还包括微波水热装置，混合装置；其中，分选装置将装修垃圾进行分选，得到可燃物及金属，破碎装置将可燃物及金属破碎颗粒化，挤压装置用于可燃物的挤压成型，干燥装置用于将含水材料干燥，输送装置用于将材料在装置间输送；微波水热装置用于将可燃物和金属颗粒进行微波水热处理，混合装置用于将微波水热处理后的金属颗粒与粘结剂混合、将可燃物质颗粒与混合后的金属颗粒及粘结剂混合。
进一步地，微波水热装置包括微波发生器、反应器、冷凝器、过滤器，冷凝器将水蒸气冷凝，并将热量传输至混合器，混合器利用热量对混合物加热，过滤器将冷凝水过滤。
进一步地，金属为铁基合金。
进一步地，分选装置包括除土筛、磁选机、双段滚筒筛、风选机以及比重分选机。
一种采用上述装置进行装修垃圾处理的方法，包括以下步骤：
S1、采用分选装置将装修垃圾进行分选，得到可燃物和金属；
S2、采用破碎装置将可燃物和金属破碎颗粒化；
S3、采用微波水热装置将可燃物和金属颗粒进行微波水热处理；
S4、采用干燥装置对水热处理后的可燃物和金属颗粒进行干燥；
S5、采用混合装置将干燥后的金属颗粒与粘结剂混合均匀，混合过程中利用微波水热处理过程中冷凝器获得的热量对混合物加热；
S6、采用混合装置将S5得到的混合物与可燃物颗粒混合均匀，混合过程中利用微波水热处理过程中冷凝器获得的热量对混合物加热；
S7、采用输送装置将S6得到的混合物输送至挤压机进行挤压成型；
S8、将S7得到的RDF进行燃烧发电。
进一步地，金属为铁基合金。
进一步地，可燃物破碎颗粒化后的粒径为1-2mm，金属破碎颗粒化后的粒径为2-3mm。
进一步地，步骤S3中微波水热处理为采用微波加热可燃物颗粒、金属颗粒、碱以及水的混合物进行水热反应，碱为氢氧化钠或氢氧化钾，微波频率为2600MHz，功率为1000W，处理时间为5-10min，处理过程中通入N2，微波水热处理后金属颗粒的粒径为1-1.5mm。
进一步地，金属颗粒的重量为碱的重量的6-8倍，碱的重量为可燃物的重量的2-5％。
进一步地，步骤S5中，混合物中金属颗粒的重量百分比为10-20％，加热温度为30-35℃。
进一步地，步骤S6中，混合物中粘结剂的重量百分比为22-25％，加热温度为65-70℃。
进一步地，粘结剂为聚乙烯醇水溶液，其中水的重量百分比为50-60％。
本申请与现有技术相比，优点在于：本申请通过优化装修垃圾处理装置和工艺，提高了RDF的热值，提高了燃烧效率和材料的利用率。其中，通过分选得到的金属，特别是铁基合金，将其回用至可燃物的水热反应中，显著提高了装修垃圾中金属材料的再利用率，借助微波水热处理对可燃物进行除氯、固化重金属，降低RDF在燃烧时产生的二噁英含量，同时，将微波水热处理后的金属颗粒干燥后添加到RDF中，可增加RDF的比重，使其在燃烧炉内燃烧时不易被高温气流影响，能够进行稳定高温燃烧，可提高燃烧炉的燃烧效率和燃烧温度。
具体地，1、本申请中将装修垃圾中分选得到的铁基合金等金属直接应用到垃圾处理过程中，可降低金属类垃圾的再利用成本，仅通过破碎颗粒化或简单的预处理即可用于微波水热处理中，在破碎颗粒化过程中可除去铁基合金等表面的铁锈，利于水热反应进行；现有技术中虽已将微波水热处理应用于有机污染物的处理除氯，但并未将其应用到装修垃圾中可燃物的处理上，而且其采用额外的铁粉作为反应物，成本较高，对于反应后的产物并没有合理利用。现有的可燃物水热处理所需加热温度较高，其除氯效果并不可观，本申请中将铁基合金颗粒、碱、水及可燃物进行微波水热处理，可通过产生的氢气对可燃物中的氯进行高效去除。
2、本申请中铁基合金颗粒在经过微波水热处理后并未完全反应耗尽，而是通过控制反应时间使颗粒粒径减半时完成除氯目标并保留一定金属成分，此时金属颗粒表面被反应产物包覆，例如铁酸钠/偏铁酸钠等产物，其包覆在铁颗粒表面，一方面在反应过程中可形成类似絮状胶体物质，能够对水热反应过程中固定的重金属进行吸附，另一方面，干燥后的金属颗粒由于表面包覆有铁酸钠/偏铁酸钠，可减少颗粒的吸水性，减少RDF后期的吸水率，并且，由于金属颗粒反应后粒径减小且包覆有铁酸钠/偏铁酸钠，更利于其在粘结剂中均匀分布，提高了混合物的流动性。特别地，RDF中混入特定比例的金属颗粒后，RDF的比重提高，其在燃烧时可与其他燃烧物充分接触，保证燃烧的温度，降低燃烧炉上部的温度，可显著提高燃烧炉的燃烧效率。
3、本申请中首先将粘结剂与反应后的金属颗粒混合，可解决金属颗粒与可燃物、粘结剂共同混合时难以混合均匀的问题，同时，本申请中将微波水热过程产生的热量进行利用，通过冷凝器将水蒸气温度冷凝并将热量输送至混合器中，在热量利用时，将高温冷凝水首先经过混合可燃物的混合器，可保证可燃物混合时保持较高的温度，以保持粘结剂的流动性，降低粘结剂中所需的水含量，再将降温后的冷凝水输送至混合粘结剂和金属颗粒的混合器，由于混合粘结剂与金属颗粒时热量可更直接地作用于粘结剂，而混合可燃物时可燃物含量较多，热量难以均匀传递至粘结剂，因此前者的保温温度较低，后者的保温温度较高，通过不断尝试，混合可燃物的混合器保持在65-70℃，混合粘结剂和金属颗粒的混合器保持在30-35℃，既充分利用了热量，又可显著提高粘结剂的流动性，并使粘结剂中的水含量可低至50-60％。
附图说明
图1为本申请的装修垃圾处理装置结构示意图。
附图标记
1、分选装置，2、破碎装置，3、微波水热处理装置，4、输送装置，5、冷凝器，6、混合装置，7、挤压装置
具体实施方式
实施例
如图1所示，一种装修垃圾处理装置，包括分选装置1，破碎装置2，挤压装置7，干燥装置，输送装置4，还包括微波水热装置5，混合装置6；其中，分选装置1将装修垃圾进行分选，得到可燃物及金属，破碎装置2将可燃物及金属破碎颗粒化，挤压装置7用于可燃物的挤压成型，干燥装置用于将含水材料干燥，输送装置4用于将材料在装置间输送；微波水热装置5用于将可燃物和金属颗粒进行微波水热处理，混合装置6用于将微波水热处理后的金属颗粒与粘结剂混合、将可燃物质颗粒与混合后的金属颗粒及粘结剂混合。
在一个可选的实施例中，微波水热装置5包括微波发生器、反应器、冷凝器7、过滤器，冷凝器7将水蒸气冷凝，并将热量传输至混合装置6，混合装置6利用热量对混合物加热，过滤器将冷凝水过滤。可选地，混合装置6为混炼机，混合装置6中设置铜管，铜管围绕在混合装置6的混合腔外部，铜管中通入带有热量的水，热量来自冷凝器7。
优选地，金属为铁基合金。
在一个可选的实施例中，分选装置1包括除土筛、磁选机、双段滚筒筛、风选机以及比重分选机。
一种采用上述装置进行装修垃圾处理的方法，包括以下步骤：
S1、采用分选装置1将装修垃圾进行分选，得到可燃物和金属，优选地，金属为铁基合金；
S2、采用破碎装置2将可燃物和金属破碎颗粒化，可燃物破碎颗粒化后的粒径为1.5mm，金属破碎颗粒化后的粒径为2.5mm；
S3、采用微波水热装置5将可燃物和金属颗粒进行微波水热处理，其中，微波水热处理为采用微波加热可燃物颗粒、金属颗粒、碱以及去离子水的混合物进行水热反应，碱为氢氧化钠或氢氧化钾，微波频率为2600MHz，功率为1000W，处理时间为8min，处理过程中通入N2，微波水热处理后金属颗粒的粒径为1.3mm；金属颗粒的重量为碱的重量的7倍，碱的重量为可燃物的重量的3％；
S4、采用干燥装置对水热处理后的可燃物和金属颗粒进行干燥；
S5、采用混合装置6将干燥后的金属颗粒与粘结剂混合均匀，粘结剂为聚乙烯醇水溶液，其中水的重量百分比为55％，混合过程中利用微波水热处理过程中冷凝器7获得的热量对混合物加热，混合物中金属颗粒的重量百分比为15％，加热温度为32℃；
S6、采用混合装置6将S5得到的混合物与可燃物颗粒混合均匀，混合过程中利用微波水热处理过程中冷凝器7获得的热量对混合物加热，混合物中粘结剂的重量百分比为24％，加热温度为68℃；其中，来自冷凝器7的热水可先通入本步骤中的混合装置6，再收集至保温箱内，待进行步骤S5时再将降温后的热水通入混合装置6的铜管中，以保证热量的充分利用；
S7、采用输送装置4将S6得到的混合物输送至挤压装置7进行挤压成型；
S8、将S7得到的RDF进行燃烧发电。
步骤S7得到的RDF热值可达到3800千卡，相较于不进行微波水热处理的RDF 3000-3500千卡而言，热值显著提升；经检测，不进行微波水热处理的RDF中的Cl含量为2.1％，本实施例得到的RDF降低至1.5％，将本实施例得到的RDF在垃圾焚烧炉中燃烧，燃烧飞灰中的重金属，Cr2O3和ZnO的含量分别由0.33wt％、2.77％(RDF采用常规制备方法)降低至0.17wt％、1.28wt％，焚烧炉中高温区主要集中在下部，与常规制备方法制得的RDF燃烧时相比，炉膛中最高温度位置下降约1米，炉膛顶部温度降低100℃，炉膛内温度分布更加均匀，由此可知，本实施例可显著提高RDF燃烧的稳定性，提高燃烧效率，使焚烧炉中的燃烧更集中在炉膛下部，炉膛内由下至上温度分布更均匀，炉顶温度更低，可提高燃烧温度上限，使焚烧效率大幅提升。
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”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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该特征。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。
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”、“相连”、“连接”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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种采用装修垃圾处理装置进行装修垃圾处理的方法，装修垃圾处理装置包括分选装置，破碎装置，挤压装置，干燥装置，输送装置，还包括微波水热装置，混合装置，其特征在于，微波水热装置包括微波发生器、反应器、冷凝器、过滤器，冷凝器将水蒸气冷凝，并将热量传输至混合装置，混合装置利用热量对混合物加热，过滤器将冷凝水过滤；装修垃圾处理的方法包括以下步骤：
S1、采用分选装置将装修垃圾进行分选，得到可燃物和铁基合金；
S2、采用破碎装置将可燃物和铁基合金破碎颗粒化；
S3、采用微波水热装置将可燃物和铁基合金颗粒进行微波水热处理，铁基合金颗粒在经过微波水热处理后并未完全反应耗尽，而是通过控制反应时间使颗粒粒径减半时完成除氯目标并保留一定金属成分；
S4、采用干燥装置对水热处理后的可燃物和剩余铁基合金颗粒进行干燥；
S5、采用混合装置将干燥后的剩余铁基合金颗粒与粘结剂混合均匀，混合过程中利用微波水热处理过程中冷凝器获得的热量对混合物加热；
S6、采用混合装置将S5得到的混合物与可燃物颗粒混合均匀，混合过程中利用微波水热处理过程中冷凝器获得的热量对S5得到的混合物与可燃物颗粒加热；
S7、采用输送装置将S6得到的混合物输送至挤压机进行挤压成型，得到垃圾衍生燃料；
S8、将S7得到的垃圾衍生燃料进行燃烧发电。
2.根据权利要求1所述的一种采用装修垃圾处理装置进行装修垃圾处理的方法，其特征在于，可燃物破碎颗粒化后的粒径为1-2mm，铁基合金破碎颗粒化后的粒径为2-3mm。
3.根据权利要求1所述的一种采用装修垃圾处理装置进行装修垃圾处理的方法，其特征在于，步骤S3中微波水热处理为采用微波加热可燃物颗粒、铁基合金颗粒、碱以及水的混合物进行水热反应，碱为氢氧化钠或氢氧化钾，微波频率为2600MHz，功率为1000W，处理时间为5-10min，处理过程中通入N2，微波水热处理后铁基合金颗粒的粒径为1-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种采用装修垃圾处理装置进行装修垃圾处理的方法，其特征在于，铁基合金颗粒的重量为碱的重量的6-8倍，碱的重量为可燃物的重量的2-5％。
5.根据权利要求1所述的一种采用装修垃圾处理装置进行装修垃圾处理的方法，其特征在于，步骤S5中，混合物中铁基合金颗粒的重量百分比为10-20％，加热温度为30-35℃；步骤S6中，得到的混合物中粘结剂的重量百分比为22-25％，加热温度为65-70℃；粘结剂为聚乙烯醇水溶液，其中水的重量百分比为50-60％。
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