CN1903457A - 城市垃圾的热解炭化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保技术领域，特别涉及一种城市垃圾的热解炭化方法及装置。城市垃圾的热解炭化方法，至少包括以下过程：垃圾的热解炭化过程，热解炭化过程中产生的热解气的除酸性气体过程，热解气燃烧过程，燃烧后的高温气体在热解炉中向垃圾传递热量的过程。热解在250℃至650℃之间的任意温度下进行。经过上述热解炭化工艺的处理，可实现垃圾的资源化，减量化，无害化，做到垃圾的资源利用，同时又尽可能的节能，还避免了焦油类物质的凝结带来的操作问题以及对热解炉的腐蚀。能够低成本热解炭化城市垃圾，所得热解炭化物作为煤炭的替代物利用，节省不可再生的化石燃料，具有良好的社会和环境效益。

Description

城市垃圾的热解炭化方法及装置

                         技术领域

本发明属于环保技术领域，特别涉及一种城市垃圾的热解炭化方法及装置。

                         背景技术

城市垃圾中含有很多容易发酵的有机物质，不经过处理，放置则会产生臭味和污染性渗滤液，影响环境，并且垃圾的体积大，占用场地，所以，必须及时处理使其无害化，减量化和资源化。所以，经过热解处理后，可以以较小的体积，长时间的储存，以便各种场合使用。

另一方面，在我国使用煤炭的场所很多，如一般锅炉、大型厂矿的动力和热力车间或产热装置，水泥行业等，要消耗大量的煤炭等燃料。如果要在这些装置中以城市垃圾做燃料，则会由于垃圾中存在着有害物质，直接燃烧时需要增设各种净化装置。并且直接使垃圾燃烧，热值低，原有装置很难适应要求。所以，经过垃圾的热解去除氯等有害物质，并使其热能增加，使其性能接近煤炭，则可在各种现有装置中直接应用。特别是我国南方缺煤地区，经济又比较发达，产生垃圾较多，如将其进行低成本热解处理制成固体燃料代替煤炭，则既可以部分解决能源问题，又可以达到垃圾的处理目的。同时，我国北方地区冬天气温低，需要供应暖气，供暖也需要耗用大量的燃料。如能将垃圾用于冬天供暖，则可既节省煤炭等燃料，又能达到处理城市垃圾的目的。

因此，城市垃圾的热解炭化是城市垃圾的无害化、减量化和资源化的有效途径，但是要使其真正的实用化则必须对垃圾进行提高热值、去除有害物质且能够长时间储存的热解炭化处理。而热解炭化过程又要涉及到热解气体的处理与利用，热量的有效利用，炭化炉的结构优化等具体的技术问题。因此，要实现低成本，无污染，稳定操作的热解炭化，就必须找到解决这些具体的技术问题的方法和设备。

                         发明内容

本发明的目的在于提供一种城市垃圾的热解炭化方法及装置。其中，城市垃圾的热解炭化方法，至少包括以下过程：垃圾的热解炭化过程，热解炭化过程中产生的热解气的除酸性气体过程，热解气燃烧过程，燃烧后的高温气体在热解炉中向垃圾传递热量的过程。热解在250℃至650℃之间的任意温度下进行。

另外，从热解炭化炉导出的热解气不经降温直接进入燃烧器燃烧，并通过热解炭化炉出口至进入燃烧器前的热解气管道或装置进行保温或加温的措施来实现，以确保焦油类物质的不凝结，避免了焦油凝结带来的堵塞等问题。即进入燃烧器的热解气温度要大于等于热解炭化炉出口的气体温度。垃圾的热解炭化过程产生的热解气中可能含有HCl等，如直接进入燃烧器和夹套会腐蚀设备，因此必须在进入这些设备前将其去除。且该去除过程是在热解气不降温的条件下进行，由此同样避免了降温过程中焦油类物质的凝结所带来的诸多操作问题。当热解温度较高，在热解炉中传热后的热源气体温度仍较高的操作条件下，可以在热解炉夹套的出口处直接设置除酸性气体的装置，除酸性气体后导入干燥装置，对垃圾进行干燥。

热解炉是实现垃圾热解炭化的核心装置，本发明的热解炉结构，如图4所示为横向设置的圆筒，圆筒内装有螺旋推进机构推进垃圾移动，圆筒外壁为加热夹套22，在夹套内沿轴向或沿圆周方向设有隔板，将加热夹套分割成若干个室；圆筒上分别设有垃圾入口24和炭化物出口25及热解气导出口23，加热夹套上分别设有气体进口26和出口27。螺旋推进机构的推进浆由固定在旋转轴19上的短翼21和长翼20组成，长翼紧贴桶壁，短翼与桶壁保持一定的距离；长短翼形状均为产生向前推进力的结构形状，旋转翼的短翼和长翼均可采用连续或不连续型。一般最佳组合为短翼呈连续，长翼呈非连续结构，或短翼呈非连续，长翼呈连续结构。这样就保证了实际操作中，由电动机18带动旋转轴19转动推动垃圾移动时，垃圾在热解炉中的传热效率和顺畅的移动。

另外，为提高热解炉中由热介质向垃圾的热量传递速度，将热解气燃烧的部分高温烟气导入热解炭化炉中，与垃圾接触直接向垃圾传递热量进行直接加热，即直接加热和间接加热的同时进行。

从热解炭化炉排出的固体燃料温度高，如果自然冷却则速度慢，不仅会引起固体燃料的氧化损失，而且还会损失热量，而用水冷会污染环境。本发明采用空气冷却，热空气用于垃圾干燥和燃烧用空气，不仅能较快速度地冷却而且还可回收热量。在此所述的用空气冷却是指人为地用机械将空气通入从热解炭化炉排出的炭化物，对炭化物实施冷却的过程，而非与空气的自然接触的自然冷却。

经过分选得到的城市生活垃圾热解炭化后并经冷却的炭化物其热值与劣质煤接近，其物理特性也与煤相近，因此即可作为替代劣质煤的固体燃料使用。

由于垃圾中含有较多的水分，在热解过程中会蒸发变为水蒸气，消耗热量和影响热解，所以，在进入热解炉之前对垃圾进行干燥是提高热解效率的有效方法。但干燥是耗能很大的单元过程。因此，所用热源和方法又是非常重要的。本发明采用热源为热解气燃烧后的尾气或热解炭化的固体燃料的冷却气体，且干燥后的垃圾不经冷却过程，由专门设置的冷却装置，或不是为了顺畅的连续操作而设置的储存罐直接进入热解炉，这样就达到尽可能的节能，为降低处理成本创造条件。

经过上述热解炭化工艺的处理，可实现垃圾的资源化，减量化，无害化，做到垃圾的资源利用，同时又尽可能的节能，还避免了焦油类物质的凝结带来的操作问题以及对热解炉的腐蚀。能够低成本热解炭化城市垃圾，所得热解炭化物作为煤炭的替代物利用，节省不可再生的化石燃料，具有良好的社会和环境效益。

                         说明书附图

图1：实施例1附图；

图2：实施例2附图；

图3：实施例3附图。

图4：热解炭化炉的结构示意图。

其中：生活垃圾1、分选机械2、破碎机3、干燥器4、热解炭化炉5、废烟气6、废气7、热解气加热器8、除酸器9、燃烧器10、高温气体11、固体燃料储存罐12、空气13，固体燃料14、热气体15、压榨机16、电动机18、搅拌轴19、长翼20、短翼21、夹套22、热解气出口23、垃圾入口24、炭化物出口25、加热热源进口26、热源废气出口27。

                         具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细论述：

实例1：如图1所示，将城市生活垃圾1收集到处理场后，使用分选机械2分选，分选出垃圾的可燃组分，然后用破碎机3将其破碎至10mm，并送入干燥器4。将热解炭化炉5的夹套排出的废烟气6通入干燥装置4中与垃圾直接接触进行加热，从干燥装置排出的废气7的温度控制在80-120℃之间，并经简单的脱臭(脱臭装置未表示)后放空。干燥后的垃圾进入热解炭化炉5，先在第一段250℃对垃圾进行热解，然后进入热解炭化炉的第二段在350℃脱氯及热解。从热解炭化炉5排出的热解气进入热解气加热器8被燃烧器排出的部分高温气体加热，提高温度10-50℃后进入装有氧化钙和碳酸钙颗粒的除酸器9除去气体中的酸性气体后导入燃烧器10与空气混合进行燃烧，燃烧产生的高温气体11进入热解炉的夹套，对垃圾进行间接加热使垃圾热解炭化。热解炭化产生的固体燃料进入固体燃料储存罐12，被导入的空气13冷却到90℃以下后排出，作为固体燃料14使用。从固体燃料储存罐排出的被加热的空气导入燃烧器10，作为燃烧的热空气使用。从热解气加热器8排出的热气体15与从热解炉夹套排出的废烟气6汇合后送入干燥装置4，对垃圾进行干燥。从热解炉出口到进入燃烧器前的管道及除酸器均实施保温。

实例2：如图2所示，将城市生活垃圾收集到处理场后，使用分选机械分选，分选出垃圾的可燃组分，然后用破碎机3将其破碎将其破碎至10mm。进一步将其用压榨机16压榨除去其中的水分后，输入干燥装置4与热解炉5夹套排出的废烟气6及炭化后的固体燃料储存罐排出的热空气直接接触进行干燥，从干燥装置4排出的废气7的温度控制在80-140℃之间并排放。干燥后的垃圾进入热解炭化炉5，在480℃脱氯及热解，热解气进入除酸器9除去气体中的酸性气体后导入燃烧器10与空气17混合进行燃烧，燃烧产生的高温气体11进入热解炭化炉5的夹套，对垃圾进行间接加热，同时一部分高温气体直接通入热解炉中进行直接加热热解。热解炭化产生的固体燃料进入固体燃料储存罐12，被导入的空气13冷却到100℃以下后排出，作为固体燃料14使用。从固体燃料储存罐排出的被加热的空气导入垃圾干燥装置4，作为垃圾的干燥热源使用。从热解炭化炉5出口到进入燃烧器10前的管道及除酸器9均使用燃烧器排出的热气体进行加温，使热解气温度高于热解炉出口20℃以上。

实例3：如图3所示，将城市生活垃圾1收集到处理场后，使用分选机械分选，分选出垃圾的可燃组分，然后用破碎机3将其破碎至5mm。然后输入干燥装置4，与热解炭化炉5的夹套排出的废烟气6经除酸器9除去气体中的酸性物质后作为干燥用热源气体直接接触进行干燥，从加热器排出的废气7的温度控制在80-150℃之间。干燥后的垃圾进入热解炭化炉5，在450℃脱氯及热解。从热解炭化炉5排出的热解气通过保温的管道进入燃烧器10与固体燃料储存罐排出的被加热的空气混合进行燃烧。燃烧产生的高温气体11进入热解炭化炉5的夹套，对垃圾进行间接加热，同时一部分高温气体直接通入热解炉中进行直接加热热解。热解炭化产生的固体燃料进入固体燃料储存罐12，被导入的空气13冷却到100℃以下后排出，作为固体燃料14使用。从固体燃料储存罐排出的被加热的空气导入垃圾干燥装置，作为垃圾的干燥热源。热解气燃烧后的高温烟气导入燃烧器10供燃烧用。从热解炭化炉5的夹套排出的废烟气6导入除酸器9除去气体中的酸性气体后作为干燥用热源导入干燥装置4，对垃圾进行干燥。

Claims (9)

1.一种城市垃圾的热解炭化方法，其特征是垃圾的炭化工艺至少包括以下过程，垃圾的热解炭化过程，热解炭化过程中产生的热解气的除酸性气体过程，热解气的燃烧过程，热解气燃烧后的高温气在热解炉中向垃圾传递热量的过程；且热解在250℃至650℃之间的任意温度进行。

2.如权利要求1所述的垃圾热解炭化方法，其特征是所述的热解炭化过程的热解气不经降温直接进入燃烧器燃烧，并由热解炭化炉出口至进入燃烧器前的热解气管道或装置进行保温或加温来实现。

3.如权利要求2所述的垃圾热解炭化方法，其特征是所述的热解气的燃烧烟气的一部分导入热解器中进行直接加热。

4.如权利要求1所述的垃圾热解炭化方法，其特征是所述的热解气的除酸性气体过程是除酸性气体在热解气不降温的条件下进行，或热解气燃烧，并经向垃圾传热后不进行专门的冷却，而直接进入除酸性气体的装置。

5.如权利要求1所述的垃圾热解炭化方法，其特征是所述的热解炭化炉中排出的热解炭化物用人为通入的空气进行冷却。

6.一种实现权利要求1所述的垃圾热解炭化的热解炉，其特征是所述的热解炉为横向设置的圆筒，圆筒内装有螺旋推进机构推进垃圾移动，圆筒外壁为加热夹套，在夹套内沿轴向或沿圆周方向设有隔板，将加热夹套分割成若干个室；圆筒上分别设有垃圾进口和出口及气体导出口，加热夹套上分别设有气体进口和出口。

7.如权利要求6所述的垃圾热解炭化的热解炉，其特征是所述的螺旋推进机构推进浆由短翼和长翼组成，长翼紧贴桶壁，短翼与桶壁保持一定的距离；长短翼形状均为产生向前推进力的结构形状，旋转翼的短翼和长翼均采用连续或不连续型。

8.如权利要求1所述的垃圾热解炭化方法，其特征是所述的垃圾在进入热解炭化炉之前进行干燥，其干燥所用热源为热解气燃烧后的尾气，或对热解炭化炉排出的碳化物进行冷却过程中被加热的气体。

9.如权利要求8所述的垃圾热解炭化方法，其特征是所述的干燥后的垃圾不经冷却过程直接进入热解炭化炉进行热解炭化。

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