CN115143472A - 一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统及方法，包括：烘干设备、热解气化炉、G‑L热交换器、空气预热器以及控制器；烘干设备将固废垃圾烘干后送入热解气化炉进行热解，热解气化炉产生的高温烟气通过烟气管道进入G‑L热交换器；G‑L热交换器进行高温烟气与循环水的热交换，将形成的出口烟气传入空气预热器；空气预热器利用出口烟气的热量加热外界传入的流动空气，形成预热空气送回烘干设备和热解气化炉，形成待处理烟气排出空气预热器；控制器通过循环水调节G‑L热交换器排出的出口烟气的温度，调节外界传入空气预热器中的流动空气的风量。本发明降低垃圾含水率，优化垃圾在处理过程中的热解效果，实现热量的智能精准的联动控制。

Description

一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统及方法
技术领域
本发明涉及固废垃圾处理技术领域，具体涉及一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统及方法。
背景技术
目前，对固废垃圾进行处理后的余热利用，一般进行发电或热电联产等。但是将余热转化为电力需要增加固定设备的投资，会增加运行费用。此外，固废垃圾的余热进行发电，也要求在固废垃圾处理方面具备较高的管理水平，保证垃圾的发热量处于温度的高水平状态。对于小规模且分散的生活垃圾热解气化项目，既增加投资成本，又要额外提升热解发电的管理水准，无疑在实现垃圾热解发电的规模效应方面存在巨大难度。
从固废垃圾的自身成分等方面来说，城市生活垃圾成分复杂，且存在垃圾分类不彻底的问题，导致产生的固废垃圾的含水率普遍偏高。当前，相关的研究成果表明，城市生活垃圾的含水率基本在40%~60%。在后续固废垃圾的热解及其他方面的综合处理过程中，含水率是影响垃圾处理后低位热值的直接关键参数。
因此，研究者开始针对生活垃圾含水率高，发电或者热电联产不成熟的问题，进行了生活垃圾处理过程中能量利用的相关研究。
如专利CN104028547A提供了一种城市生活垃圾极度减量化和高度资源化处理过程和装备，城市生活垃圾在超高压压榨机的超高压压榨作用下，被一次性分类成含水量很低的干组分和主要由生物质废弃物浆料组成的湿组分。干组分在特别设计的高温热解气化系统中被高效地转化为热值很高的热解气和少量炭渣及惰性灰烬。热解气除了被作为热解过程的能源外还可以作为燃料供其它工业过程使用。湿组分借助于特别设计的沼气发酵系统或低温湿热碳化系统被转化为沼气或热值很高的生物炭。后者除了少部分作为低温湿热碳化过程的能源外，剩余大部分可为其它工业生产过程提供能源。
如专利CN104148358A提供了一种处理有机固体废弃物的方法和装置。该方法包括步骤：(a)物化预处理：在废弃物中加入水和添加剂，提温并搅拌；(b)水解：将物化预处理后的废弃物进行水解，获得水解产物；(c)氧化：氧化水解产物，获得氧化产物；(d)固液分离：将氧化产物进行固液分离，获得固体氧化产物和液体氧化产物；(e)活化：在加温加压、蒸汽、及加添加剂的情况下，对固体氧化产物进行活化，获得活化产物。
但是，以上的方案对于垃圾的热量利用效率不高，且改造和投资的成本较高，尤其是针对小型分散的固废垃圾热解气化项目，适用性不高。
因此，如何针对小型分散的固废垃圾热解气化项目，提升固废垃圾处理中的热量效率，以实现垃圾热解处理过程中能量的智能、精准的联动控制是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统及方法，包括烘干设备、热解电气炉、G-L热交换器、空气预热器以及控制器，热解产生的烟气热量通过循环水进行热交换，余热则返回烘干设备和热解气化炉进行循环利用。本发明通过系统间各个装置及设备之间的相互连锁控制，降低垃圾含水率，优化垃圾在处理过程中的热解效果，实现系统节能，及热量的智能、精准的联动控制。
第一方面，本发明提供一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统，其特征在于，包括：烘干设备、热解气化炉、G-L热交换器、空气预热器以及控制器；
烘干设备将固废垃圾烘干后送入热解气化炉进行热解，热解气化炉产生的高温烟气通过烟气管道进入G-L热交换器；
G-L热交换器进行高温烟气与循环水的热交换，并将热交换后形成的出口烟气传入空气预热器；
空气预热器利用出口烟气的热量加热外界传入的流动空气，流动空气形成预热空气送回烘干设备和热解气化炉，出口烟气形成待处理烟气排出空气预热器；
控制器通过循环水调节G-L热交换器排出的出口烟气的温度，以及调节外界传入空气预热器中的流动空气的风量。
固废垃圾处理系统的各个装置及设备之间的相互连锁控制，降低垃圾含水率，优化垃圾在处理过程中的热解效果，实现系统节能，及热量的智能、精准的联动控制。
进一步的，烘干设备与热解气化炉之间还包括进料装置，进料装置设置进料口和出料口，进料口承接经过烘干设备的固废垃圾，进料装置的出料口与热解气化炉连通，且出料口设置用做隔断密封的进料门；
热解气化炉的一侧侧壁设置出烟口，出烟口通过烟气管道与G-L热交换器连通，出烟口的高温烟气的温度为850-1000℃。
烘干设备替代传统热风炉、蒸汽炉、导热油炉等热源，利用系统余热作为热源对垃圾进行烘干，降低垃圾含水率减少垃圾进炉带来的温降；对于热解气化炉，调节高温烟气温度，减少炉内热量损失。
进一步的，G-L热交换器设有烟气入口和烟气出口，烟气入口和烟气出口分别设有第一温度传感器和第二温度传感器，烟气出口的出口烟气温度为600-650℃。
烟气出口的温度区间为了循环水和空气预热器中空气加热至设定温度，此外为了使整个固废垃圾处理系统避开二噁英的再生成温度区间（250~400℃，300℃最为显著）。
进一步的，G-L热交换器下端安装进水管道，上端安装出水管道，进水管道连通至少两个循环水泵，循环水泵均设置在循环水池中，将循环水池中的循环水通过进水管道排入G-L热交换器，循环水吸收高温烟气的热量进行加热；
出水管道分为两条支路，一支连通冷却塔，冷却塔安装在循环水池上方，将从出水管道排出的循环水喷淋到循环水池中，另一支接入供暖设备，出水管道上设置第三温度传感器，出水管道内的循环水的温度为60-80℃。
G-L热交换器进行高温烟气和循环水换热，换热后的循环水储存热量，可作后续的利用（如作冬季供暖使用）。
进一步的，G-L热交换器通过烟气管道将出口烟气通入空气预热器，空气预热器还通过空气进气管道与变频送风机连通，流动空气在空气预热器中经出口烟气的加热形成预热空气，待处理烟气的出口处设有第五温度传感器；
空气预热器的预热空气出口处的一端连通预热空气总管，预热空气总管的另一端连接两预热空气支管，两预热空气支管分别连接烘干设备和热解气化炉，预热空气分别通入烘干设备和热解气化炉；
预热空气总管设置有第四温度传感器，预热空气的温度为180~200℃。
预热空气进入热解气化炉，一方面可以改善热解气化炉内垃圾所需热解条件，促进垃圾的热解气化；另一方面可以提高热解气化炉内可有效利用的热量。进入热解气化炉预热空气温度过低，会造成烟气热损失；若预热空气温度过高，空气密度随温度增加而减小，为了保持炉内的过量空气系数，预热空气的容积增加，造成进入炉膛的速度提高，导致烟气在炉膛内的停留时间减少。
进一步的，每个循环水泵均设有循环水流量调节阀，控制器分别与循环水流量调节阀及第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器通信连接，控制器接收并分析第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器的温度信号，通过循环水流量调节阀调节进入G-L热交换器的循环水的量；
每个预热空气支管均设有烟气流量调节阀，控制器分别与烟气流量调节阀、变频送风机、第四温度传感器及第五温度传感器通信连接，控制器接收烟气流量调节阀、第四温度传感器及第五温度传感器的信号，调整变频送风机的送风量。
通过对循环水的调控和热解过程热供应等关键环节的控制，提高垃圾热解效果，降低系统能耗。
通过变频送风机的调控和预热过程热供应的控制，提高垃圾热解余热的利用效果，降低系统能耗。
进一步的，控制器通过第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器的温度信号调节循环水流量调节阀信号之间的关系，及通过烟气流量调节阀、第四温度传感器和第五温度传感器的信号调节变频送风机的送风量之间关系如下：
换热设备的数量集合
Figure 259747DEST_PATH_IMAGE001
，其中，Ⅰ表示G-L热交换 器，Ⅱ表示空气预热器，i为G-L热交换器的数量，j为空气预热器的数量；
换热温度与调节的流量的关系表示为：
Figure 973625DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 815679DEST_PATH_IMAGE003
为烟气在第i个G-L热交换器的放热量，
Figure 273205DEST_PATH_IMAGE004
为进入第i个G-L热交换器 的换热媒介流量，
Figure 149894DEST_PATH_IMAGE005
为烟气在第j个空气预热器的放热量，
Figure 34674DEST_PATH_IMAGE006
为进入第j个空气预热器 的换热媒介流量，
Figure 364024DEST_PATH_IMAGE007
为进入第i个G-L热交换器的换热媒介的比热容，
Figure 625241DEST_PATH_IMAGE008
为进入第j 个空气预热器的换热媒介比热容，
Figure 90857DEST_PATH_IMAGE009
为第i个G-L热交换器的换热媒介入口温度，
Figure 333489DEST_PATH_IMAGE010
为 第i个G-L热交换器的换热媒介出口温度，
Figure 415714DEST_PATH_IMAGE011
为第j个空气预热器的换热媒介入口温度，
Figure 215043DEST_PATH_IMAGE012
为第j个空气预热器的换热媒介出口温度。
进一步的，烟气在G-L热交换器和空气预热器中的总放热量的关系表示为：
Figure 800745DEST_PATH_IMAGE013
Figure 292906DEST_PATH_IMAGE014
；
其中，Q为烟气在G-L热交换器和空气预热器中的总放热量，
Figure 859498DEST_PATH_IMAGE015
为进入第i个G-L 热交换器的高温烟气流量，
Figure 196939DEST_PATH_IMAGE016
为进入第j个空气预热器的出口烟气流量，
Figure 902726DEST_PATH_IMAGE017
为烟气的比 热容，
Figure 300210DEST_PATH_IMAGE018
为第i个G-L热交换器的烟气入口温度，
Figure 357027DEST_PATH_IMAGE019
为第i个G-L热交换器的烟气出口温 度，
Figure 498159DEST_PATH_IMAGE020
为第j个空气预热器的出口烟气温度，
Figure 792874DEST_PATH_IMAGE021
为第j个空气预热器的待处理烟气温 度。
控制器通过对不同类型换热设备、换热设备之间的连接关系、换热中烟气、换热媒介的类型等多因素的综合分析，控制调节烟气、换热媒介（循环水或者流动空气）的流量，达到充分高效利用热解余热的效果。
进一步的，固废垃圾处理系统还包括预处理设备，固废垃圾通过预处理设备的预处理后进入烘干设备，预处理设备为粉碎机、磁选机以及滚筒筛分机中的至少一种；
固废垃圾处理系统还包括后处理组件，后处理组件包括引风模块和尾气处理模块，引风模块与空气预热器连通，控制待处理烟气的风量，尾气处理模块处理待处理烟气中的污染物；
尾气处理模块为急冷塔、干粉喷射、喷淋、布袋除尘器、静电除尘器中的至少一种。
第二方面，本发明还提供一种基于热解余热循环的固废垃圾处理方法，其特征在于，采用以上的固废垃圾处理系统，具体步骤为：
固废垃圾进入烘干设备进行烘干，随后进入热解气化炉；
固废垃圾在热解气化炉中进行热解，产生高温烟气；
高温烟气进入G-L热交换器，在G-L热交换器中高温烟气与循环水热交换，热交换后的高温烟气形成出口烟气；
出口烟气进入空气预热器，出口烟气加热外界传入的流动空气，流动空气形成预热空气送回烘干设备和热解气化炉，出口烟气形成待处理烟气排出空气预热器，完成热解余热循环。
本发明提供的一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统及方法，至少包括如下有益效果：
（1）固废垃圾处理系统的各个装置及设备之间的相互连锁控制，降低垃圾含水率，优化垃圾在处理过程中的热解效果，实现系统节能，及热量的智能、精准的联动控制。
（2）预热空气进入热解气化炉，一方面可以改善热解气化炉内垃圾所需热解条件，促进垃圾的热解气化；另一方面可以提高热解气化炉内可有效利用的热量。
（3）通过对循环水的调控和热解过程热供应等关键环节的控制，提高垃圾热解效果，通过变频送风机的调控和预热过程热供应的控制，提高垃圾热解余热的利用效果，降低系统能耗。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统结构示意图；
图2为本发明提供的另外一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统结构示意图；
图3为本发明提供的一种基于热解余热循环的固废垃圾处理方法的过程图；
图4为本发明提供的一种基于热解余热循环的固废垃圾处理方法的流程示意图；
附图标记说明：1、预处理设备，2、烘干设备，3、热解气化炉，4、G-L热交换器，5、空气预热器，6、变频引风机，7、尾气处理模块，8、进料装置，9、变频送风机，101、第一烟气流量调节阀，102、第二烟气流量调节阀，103、循环水流量调节阀，111、第二温度传感器，112、第四温度传感器，121、第一循环水泵，122、第二循环水泵，13、冷却塔，14、循环水池，15、控制器。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
如图1所示，一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统，其特征在于，包括：烘干设备2、热解气化炉3、G-L热交换器4、空气预热器5以及控制器15；
烘干设备2将固废垃圾烘干后送入热解气化炉3进行热解，热解气化炉3产生的高温烟气通过烟气管道进入G-L热交换器4；
G-L热交换器4即为气-液热交换器，进行高温烟气与循环水的热交换，并将热交换后形成的出口烟气传入空气预热器5；
空气预热器5利用出口烟气的热量加热外界传入的流动空气，流动空气形成预热空气送回烘干设备2和热解气化炉3，出口烟气形成待处理烟气排出空气预热器5；
控制器15通过循环水调节G-L热交换器4排出的出口烟气的温度，以及调节外界传入空气预热器5中的流动空气的风量。
固废垃圾处理系统的各个装置及设备之间的相互连锁控制，降低垃圾含水率，优化垃圾在处理过程中的热解效果，实现系统节能，及热量的智能、精准的联动控制。
固废垃圾经过一定的预处理后进入烘干设备2进行烘干处理。固废垃圾通过烘干设备2，可将含水率从40%~60%降至30%以下，从而提高固废垃圾的热值。
其中，进料装置8进料口承接烘干设备出料，进料装置8出料口直接和热解气化炉3连通，出料口设置进料门，通过进料门进行隔断密封，实现在热解气化炉中固废垃圾的进料。
固废垃圾进入热解气化炉3，固废垃圾在炉内进行热解气化。热解气化炉3的一侧侧壁设置有出烟口，通过烟气管道和G-L热交换器4连通。
热解气化炉3内产生的高温烟气，温度控制为850~1000℃，通过烟气管道进入G-L热交换器4，实现高温烟气和循环水的换热。
G-L热交换器4还配备有第一温度传感器（图中未示出）、第二温度传感器111、第一循环水泵121、第二循环水泵122和循环水流量调节阀103、循环水池14、冷却塔13等设备。
G-L热交换器4安装有进水管道和出水管道，其中进水管道和第一循环水泵121、第二循环水泵122连接，进水管道上设置有循环水流量调节阀103；出水管道分为两条支路，一支连通冷却塔13，冷却塔13安装于循环水池14上，从而实现G-L热交换器4循环水的循环流通。另一支接入供暖设备，出水管道上设置第三温度传感器（图中未示出），出水管道内的循环水的温度为60-80℃。
将高温烟气的热量转化成一定温度的热水，加热后循环水温度在60~80℃左右，可做冬季供暖热源。
第一温度传感器设置在烟气入口，第二温度传感器111安装于G-L热交换器4烟气出口处，监测烟气温度，G-L热交换器4出口烟气温度控制在600~650℃。
烟气出口的温度区间为了循环水和空气预热器中空气加热至设定温度，此外为了使整个固废垃圾处理系统避开二噁英的再生成温度区间（250~400℃，300℃最为显著）。
G-L热交换器4出口烟气进入空气预热器5，空气预热器5和G-L热交换器4通过烟气管道连通。空气预热器5还配备有第四温度传感器112、变频送风机9、第一烟气流量调节阀101、第二烟气流量调节阀102、预热空气总管等。其中，变频送风机9通过空气进气管道和空气预热器5连通，将流动空气送入空气预热器5，高温烟气将流动空气加热至180~200℃，出口烟气形成待处理烟气的出口处设有第五温度传感器（图中未示出）。
进入热解气化炉预热空气温度过低，会造成烟气热损失；若预热空气温度过高，空气密度随温度增加而减小，为了保持炉内的过量空气系数，预热空气的容积增加，造成进入炉膛的速度提高，导致烟气在炉膛内的停留时间减少。
预热空气总管一端连通空气预热器5，另一端连接两预热空气支管，预热空气支管分别连接烘干设备2和热解气化炉3，从而加热后的预热空气分别通入烘干设备2和热解气化炉3。
预热后的预热空气进入热解气化炉3，一方面可以改善热解炉垃圾所需着火条件，促进垃圾的热解气化；一方面可以提高热解炉内可有效利用的热量。
第二温度传感器112设置于预热空气总管上，监测预热空气出口温度。第一烟气流量调节阀101和第二烟气流量调节阀102分别安装于预热空气支管上，调节预热空气流量。
G-L热交换器4和空气预热器5后设置的第一温度传感器111和第二温度传感器112、循环水流量调节阀103、变频送风机9、第一烟气流量调节阀101、第二烟气流量调节阀102传输信号至控制器15。
控制器15，接收G-L热交换器4的第一温度传感器、第二温度传感器111以及第三温度传感器的温度信号，根据烟气出口温度预设值自动调节循环水量；若出口烟气温度降低，则通过调节流量调节阀103减少循环水量；若出口烟气温度升高，则通过调节流量调节阀103增加循环水量或增加第一循环水泵121和第二循环水泵122开启数量和功率。
控制器15，接收空气预热器5的第四温度传感器112、第五温度传感器的信号，连锁控制变频送风机9和第一烟气流量调节阀101、第二烟气流量调节阀102。根据所需加热空气量自动调节变频送风机9的频率，从而调节送风量；若烘干设备2处理量增加，则通过提高变频送风机9频率增加送风量；若烘干设备2处理量减小，则通过降低送变频送风机9频率减少送风量。
控制器15通过第一温度传感器、第二温度传感器111和第三温度传感器的温度信号调节循环水流量调节阀信号之间的关系，及通过烟气流量调节阀、第四温度传感器112和第五温度传感器的信号调节变频送风机的送风量之间关系如下：
Figure 629767DEST_PATH_IMAGE022
其中，
Figure 642723DEST_PATH_IMAGE023
为进入G-L热交换器的高温烟气的流量，
Figure 321966DEST_PATH_IMAGE024
为烟气的比热容，
Figure 736767DEST_PATH_IMAGE025
为G- L热交换器的烟气入口温度，
Figure 476052DEST_PATH_IMAGE026
为G-L热交换器的烟气出口温度，
Figure 710725DEST_PATH_IMAGE027
为进入空气预热器 的出口烟气的流量，
Figure 193659DEST_PATH_IMAGE028
为空气预热器的出口烟气温度，
Figure 728545DEST_PATH_IMAGE029
为空气预热器的待处理烟气温 度，
Figure 904312DEST_PATH_IMAGE030
为进入G-L热交换器的换热媒介（即为循环水）流量，
Figure 724867DEST_PATH_IMAGE031
为进入空气预热器的换 热媒介（即为流动空气）流量，
Figure 745913DEST_PATH_IMAGE032
为进入G-L热交换器的换热媒介（即为循环水）的比热容，
Figure 869726DEST_PATH_IMAGE033
为进入空气预热器的换热媒介（即为流动空气）的比热容，
Figure 950815DEST_PATH_IMAGE034
为G-L热交换器的换热 媒介（即为循环水）入口温度，
Figure 425659DEST_PATH_IMAGE035
为G-L热交换器的换热媒介（即为循环水）出口温度，
Figure 250395DEST_PATH_IMAGE036
为空气预热器的换热媒介（即为流动空气）入口温度，
Figure 228715DEST_PATH_IMAGE037
为空气预热器的换热媒介（即为流 动空气）出口温度。
本实施例中，G-L热交换器与空气预热器直接连通，因此，
Figure 480705DEST_PATH_IMAGE038
与
Figure 177266DEST_PATH_IMAGE039
数值相同，其 中，第一温度传感器的信号为
Figure 540114DEST_PATH_IMAGE040
数值，第二温度传感器的信号为
Figure 907029DEST_PATH_IMAGE041
与
Figure 64341DEST_PATH_IMAGE039
的数值，第三 温度传感器的信号为
Figure 513777DEST_PATH_IMAGE042
的数值，第四温度传感器、第五温度传感器的信号均为
Figure 680316DEST_PATH_IMAGE043
的数值。 烟气及换热媒介的比热容为常数，循环水、预热空气的流量则通过第一烟气流量调节阀 101、第二烟气流量调节阀102以及循环水流量调节阀103进行检测或控制。
换热设备的数量集合
Figure 367649DEST_PATH_IMAGE044
，其中，Ⅰ表示G-L热交换 器，Ⅱ表示空气预热器，i为G-L热交换器的数量，j为空气预热器的数量；
换热温度与调节的流量的关系表示为：
Figure 227021DEST_PATH_IMAGE045
其中，
Figure 632594DEST_PATH_IMAGE046
为烟气在第i个G-L热交换器的放热量，
Figure 868403DEST_PATH_IMAGE047
为进入第i个G-L热交换器 的换热媒介流量，
Figure 675822DEST_PATH_IMAGE048
为烟气在第j个空气预热器的放热量，
Figure 703166DEST_PATH_IMAGE049
为进入第j个空气预热器 的换热媒介流量，
Figure 596035DEST_PATH_IMAGE050
为进入第i个G-L热交换器的换热媒介的比热容，
Figure 104377DEST_PATH_IMAGE051
为进入第j 个空气预热器的换热媒介比热容，
Figure 31882DEST_PATH_IMAGE052
为第i个G-L热交换器的换热媒介入口温度，
Figure 967477DEST_PATH_IMAGE053
为 第i个G-L热交换器的换热媒介出口温度，
Figure 347642DEST_PATH_IMAGE054
为第j个空气预热器的换热媒介入口温度，
Figure 659675DEST_PATH_IMAGE055
为第j个空气预热器的换热媒介出口温度。
烟气在G-L热交换器和空气预热器中的总放热量可以通过检测高温烟气的能量以及进入后处理的待处理烟气能量的差值来确定。当然，更为精准的烟气在G-L热交换器和空气预热器中的总放热量的关系表示为：
Figure 707266DEST_PATH_IMAGE056
Figure 813762DEST_PATH_IMAGE057
；
其中，Q为烟气在G-L热交换器和空气预热器中的总放热量，
Figure 684153DEST_PATH_IMAGE058
为进入第i个G-L 热交换器的高温烟气流量，
Figure 799877DEST_PATH_IMAGE059
为进入第j个空气预热器的出口烟气流量，
Figure 436395DEST_PATH_IMAGE060
为烟气的 比热容，
Figure 713792DEST_PATH_IMAGE061
为第i个G-L热交换器的烟气入口温度，
Figure 68550DEST_PATH_IMAGE062
为第i个G-L热交换器的烟气出口 温度，
Figure 722385DEST_PATH_IMAGE063
为第j个空气预热器的出口烟气温度，
Figure 478989DEST_PATH_IMAGE064
为第j个空气预热器的待处理烟气 温度。
控制器通过对不同类型换热设备、换热设备之间的连接关系、换热中烟气、换热媒介的类型等多因素的综合分析，控制调节烟气、换热媒介（循环水或者流动空气）的流量，达到充分高效利用热解余热的效果。
如图2所示，预处理设备1，可以根据固废垃圾的形状，可选择包括粉碎机、磁选机、滚筒筛分机等，对固废垃圾进行粉碎、磁选和筛分，从而减小固废垃圾尺寸，分离除去垃圾中的金属和渣土等不可燃物质，均化固废垃圾性质。
变频引风机6，用以控制系统风量。尾气处理模块7，可选择包括急冷塔、干粉喷射、喷淋、布袋除尘器、静电除尘器等设备，从而除去烟气中的酸性气体、重金属、颗粒物、二噁英等污染物质，达标排放。
如图3及图4所示，本实施例还提供一种基于热解余热循环的固废垃圾处理方法，采用以上的固废垃圾处理系统，具体步骤为：
固废垃圾进入烘干设备进行烘干，随后进入热解气化炉；
固废垃圾在热解气化炉中进行热解，产生高温烟气；
高温烟气进入G-L热交换器，在G-L热交换器中高温烟气与循环水热交换，热交换后的高温烟气形成出口烟气；
出口烟气进入空气预热器，出口烟气加热外界传入的流动空气，流动空气形成预热空气送回烘干设备和热解气化炉，出口烟气形成待处理烟气排出空气预热器，完成热解余热循环。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于热解余热循环的固废垃圾处理系统，其特征在于，包括：烘干设备、热解气化炉、G-L热交换器、空气预热器以及控制器；
烘干设备将固废垃圾烘干后送入热解气化炉进行热解，热解气化炉产生的高温烟气通过烟气管道进入G-L热交换器；
G-L热交换器进行高温烟气与循环水的热交换，并将热交换后形成的出口烟气传入空气预热器；
空气预热器利用出口烟气的热量加热外界传入的流动空气，流动空气形成预热空气送回烘干设备和热解气化炉，出口烟气形成待处理烟气排出空气预热器；
控制器通过循环水调节G-L热交换器排出的出口烟气的温度，以及调节外界传入空气预热器中的流动空气的风量。
2.如权利要求1所述的固废垃圾处理系统，其特征在于，烘干设备与热解气化炉之间还包括进料装置，进料装置设置进料口和出料口，进料口承接经过烘干设备的固废垃圾，进料装置的出料口与热解气化炉连通，且出料口设置用做隔断密封的进料门；
热解气化炉的一侧侧壁设置出烟口，出烟口通过烟气管道与G-L热交换器连通，出烟口的高温烟气的温度为850-1000℃。
3.如权利要求1所述的固废垃圾处理系统，其特征在于，G-L热交换器设有烟气入口和烟气出口，烟气入口和烟气出口分别设有第一温度传感器和第二温度传感器，烟气出口的出口烟气温度为600-650℃。
4.如权利要求3所述的固废垃圾处理系统，其特征在于，G-L热交换器下端安装进水管道，上端安装出水管道，进水管道连通至少两个循环水泵，循环水泵均设置在循环水池中，将循环水池中的循环水通过进水管道排入G-L热交换器，循环水吸收高温烟气的热量进行加热；
出水管道分为两条支路，一支连通冷却塔，冷却塔安装在循环水池上方，将从出水管道排出的循环水喷淋到循环水池中，另一支接入供暖设备，出水管道上设置第三温度传感器，出水管道内的循环水的温度为60-80℃。
5.如权利要求4所述的固废垃圾处理系统，其特征在于，G-L热交换器通过烟气管道将出口烟气通入空气预热器，空气预热器还通过空气进气管道与变频送风机连通，流动空气在空气预热器中经出口烟气的加热形成预热空气，待处理烟气的出口处设有第五温度传感器；
空气预热器的预热空气出口处的一端连通预热空气总管，预热空气总管的另一端连接两预热空气支管，两预热空气支管分别连接烘干设备和热解气化炉，预热空气分别通入烘干设备和热解气化炉；
预热空气总管设置有第四温度传感器，预热空气的温度为180~200℃。
6.如权利要求5所述的固废垃圾处理系统，其特征在于，每个循环水泵均设有循环水流量调节阀，控制器分别与循环水流量调节阀及第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器通信连接，控制器接收并分析第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器的温度信号，通过循环水流量调节阀调节进入G-L热交换器的循环水的量；
每个预热空气支管均设有烟气流量调节阀，控制器分别与烟气流量调节阀、变频送风机、第四温度传感器及第五温度传感器通信连接，控制器接收烟气流量调节阀、第四温度传感器及第五温度传感器的信号，调整变频送风机的送风量。
7.如权利要求6所述的固废垃圾处理系统，其特征在于，控制器通过第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器的温度信号调节循环水流量调节阀信号之间的关系，及通过烟气流量调节阀、第四温度传感器和第五温度传感器的信号调节变频送风机的送风量之间关系如下：
换热设备的数量集合
Figure 337139DEST_PATH_IMAGE001
，其中，Ⅰ表示G-L热交换器，Ⅱ表 示空气预热器，i为G-L热交换器的数量，j为空气预热器的数量；
换热温度与调节的流量的关系表示为：
Figure 975931DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 699036DEST_PATH_IMAGE003
为烟气在第i个G-L热交换器的放热量，
Figure 375392DEST_PATH_IMAGE004
为进入第i个G-L热交换器的换 热媒介流量，
Figure 56909DEST_PATH_IMAGE005
为烟气在第j个空气预热器的放热量，
Figure 917418DEST_PATH_IMAGE006
为进入第j个空气预热器的换 热媒介流量，
Figure 709794DEST_PATH_IMAGE007
为进入第i个G-L热交换器的换热媒介的比热容，
Figure 706568DEST_PATH_IMAGE008
为进入第j个空 气预热器的换热媒介比热容，
Figure 290478DEST_PATH_IMAGE009
为第i个G-L热交换器的换热媒介入口温度，
Figure 638283DEST_PATH_IMAGE010
为第i个 G-L热交换器的换热媒介出口温度，
Figure 968770DEST_PATH_IMAGE011
为第j个空气预热器的换热媒介入口温度，
Figure 85630DEST_PATH_IMAGE012
为 第j个空气预热器的换热媒介出口温度。
8.如权利要求7所述的固废垃圾处理系统，其特征在于，烟气在G-L热交换器和空气预热器中的总放热量的关系表示为：
Figure 108950DEST_PATH_IMAGE013
Figure 946981DEST_PATH_IMAGE014
；
其中，Q为烟气在G-L热交换器和空气预热器中的总放热量，
Figure 81159DEST_PATH_IMAGE015
为进入第i个G-L热交 换器的高温烟气流量，
Figure 583684DEST_PATH_IMAGE016
为进入第j个空气预热器的出口烟气流量，
Figure 246747DEST_PATH_IMAGE017
为烟气的比热 容，
Figure 569144DEST_PATH_IMAGE018
为第i个G-L热交换器的烟气入口温度，
Figure 261941DEST_PATH_IMAGE019
为第i个G-L热交换器的烟气出口温 度，
Figure 87815DEST_PATH_IMAGE020
为第j个空气预热器的出口烟气温度，
Figure 187358DEST_PATH_IMAGE021
为第j个空气预热器的待处理烟气温 度。
9.如权利要求1所述的固废垃圾处理系统，其特征在于，固废垃圾处理系统还包括预处理设备，固废垃圾通过预处理设备的预处理后进入烘干设备，预处理设备为粉碎机、磁选机以及滚筒筛分机中的至少一种；
固废垃圾处理系统还包括后处理组件，后处理组件包括变频引风机和尾气处理模块，变频引风机与空气预热器连通，控制待处理烟气的风量，尾气处理模块处理待处理烟气中的污染物；
尾气处理模块为急冷塔、干粉喷射、喷淋、布袋除尘器、静电除尘器中的至少一种。
10.一种基于热解余热循环的固废垃圾处理方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的固废垃圾处理系统，具体步骤为：
固废垃圾进入烘干设备进行烘干，随后进入热解气化炉；
固废垃圾在热解气化炉中进行热解，产生高温烟气；
高温烟气进入G-L热交换器，在G-L热交换器中高温烟气与循环水热交换，热交换后的高温烟气形成出口烟气；
出口烟气进入空气预热器，出口烟气加热外界传入的流动空气，流动空气形成预热空气送回烘干设备和热解气化炉，出口烟气形成待处理烟气排出空气预热器，完成热解余热循环。
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