CN201964422U - 生活垃圾处理用新型热解炉以及使用其的垃圾处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于处理生活垃圾的热解炉以及使用该热解炉的拉圾处理系统。热解炉包括：热解室；在热解室顶部设置的进料口；在热解室侧上部设置的热解气出口；在热解室下部设置的塔形搅拌器，该塔形搅拌器由电动机经齿轮组来驱动；在塔形搅拌器下方、在热解室底部设置的出料口；在热解室下方与热解室相连设置的储料器，在储料器底部设置的出渣口；在热解室外围环绕热解室设置的燃烧室；在燃烧室上部设置的烟气出口；在燃烧室下部设置的高温烟气进口；在燃烧室下部设置的热空气进口；在热空气进口附近设置的气体烧嘴；条件是设置高温烟气进口、与热空气进口和气体烧嘴组合中的至少之一。

Description

生活垃圾处理用新型热解炉以及使用其的垃圾处理系统

技术领域

本实用新型涉及环保设备，特别涉及生活垃圾用新型热解炉以及使用其的垃圾处理系统。

背景技术

随着社会经济发展，生活产品日益丰富。由此，生活垃圾的产生量也在不断增加。另外，随着社会人口数量的不断上升，产生的生活垃圾量进一步增加。据统计，迄今为止，产生的生活垃圾每年以8～9％的量增长。为了不让如此庞大量的垃圾影响正常的生产和生活，垃圾处理已经成为日益突出的问题。

生活垃圾的成分复杂，包括无机物、有机物和复合物，无机物如废弃的金属制品、玻璃制品、陶瓷制品、沙土和瓦砾等，有机物包括可降解的有机物质如腐烂的食品和食物残渣等、以及不可降解的有机物质如包装材料诸如塑料制品和树脂制品等，复合物是指由有机物和无机物组成的物质如纸制品等。其中，无机物基本上性质稳定，一般不会对环境造成很大的影响和破坏；而对于有机物而言，可降解的有机物在被弃置于自然条件下一般会腐烂、滋生细菌、发出恶臭等，不可降解的有机物危害更大，由于其在自然条件下难以分解，因此会相当长时间如几十甚至几百年存留于地球上，从而为地球生态环境造成极大负担。

早期的垃圾处理技术以填埋技术为代表。然而，为了处理不可降解的有机物，往往需要挖掘非常深的填埋井，填埋垃圾的填埋井会对地下生态环境造成恶劣影响，而且，被填满的不可降解的有机物实际上仍然存在，需要很多年后才能分解掉。 此外，填埋技术往往需要大量的土地空间，这对于平均人口土地量并不高的中国而言，是个沉重的负担。

为了改进填埋技术的不足，后来又发展了焚烧技术，通过将生活垃圾进行焚烧处理而将有机物分解掉。然而，焚烧技术同样存在很多缺点，其中最突出的问题是焚烧技术会产生二噁英，这是一种对环境危害极大的物质，其次，焚烧会产生重金属含量很高的灰渣和飞灰等，其二次处理也是棘手问题，再者，焚烧技术中使用的焚烧炉价格昂贵，运行成本高。

为了克服填埋技术和焚烧技术的不足，本发明人曾提出过申请号为200710144077.6的专利申请，其中披露了一种热馏炉，该热馏炉分为上下两个炉，下炉为燃烧室，设有炉排，为封闭腔，炉排下连接有鼓风机，燃煤或热馏处理后的垃圾渣投入炉排上燃烧并产生烟气；热馏炉上方设有烟气的出气口；上炉为热馏室，与密封加料仓、处料仓密封连接，形成密封传送腔，热馏室套设在热馏炉上方，周边设有烟道与燃烧室相通，侧上方设有热馏气的出气口，连接风机；燃烧室燃烧产生热量和烟气，分别对热馏室加热，密封加料仓将经过沥水、筛分、干燥的垃圾送入热馏室，启动风机，热馏室内产生负压，并与空气隔绝，产生热馏环境，热馏室的温度控制在300℃～500℃之间，垃圾经过热馏分解成热馏气、垃圾渣以及炭黑。然而，本发明人在使用中发现该热馏炉的整体处理效率仍有改进空间，垃圾渣燃烧产生的烟气带有大量热，直接排放不仅导致热量损失，而且污染环境，因此炉渣的后续处理和使用有待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热解炉，该热解炉能有效处理生活垃圾，无氧条件下将垃圾转化为碳渣(垃圾渣)和热解气，碳渣和热解气可以经处理后产生热量而循环至该热解炉，提供热解所需的热量。

本实用新型的另一目的在于提供使用上述热解炉的垃圾处理系统，该系统在启动初始阶段利用外部电力和燃料来启动，启动后则无需使用外部电力和燃料即可运行。该垃圾处理系统建造成本低，运行过程中不需要额外的能耗，能有效处理生活垃圾，使垃圾最大程度地减容化，生活垃圾经该系统处理后的产物是有用的热馏油和电力，而没有产生其它残余物或有害物质如二噁英，不需要任何二次处理，而且对环境没有不良影响或副作用。

本实用新型人经过锐意研究发现，对于一定量的待处理垃圾，将其经过热解所得的总热量(包括热馏气携带的热量及其用于燃烧发电后产生的热量、以及垃圾残渣燃气化后用于燃烧发电得到的热量)完全能够满足相同量的待处理垃圾热解所需的热量，由此完成了本实用新型。

本实用新型提供一种用于处理生活垃圾的热解炉，该热解炉包括：热解室；在热解室顶部设置的进料口；在热解室侧上部设置的热解气出口；在热解室下部设置的塔形搅拌器，该塔形搅拌器由电动机经齿轮组来驱动；在塔形搅拌器下方、在热解室底部设置的出料口；在热解室下方与热解室相连设置的储料器，在储料器底部设置的出渣口；在热解室外围环绕热解室设置的燃烧室；在燃烧室上部设置的烟气出口；其特征在于：该热解炉还包括在燃烧室下部设置的热空气进口以及在热空气进口附近设置的气体烧嘴的组合，和/或在燃烧室下部设置的高温烟气进口。

本实用新型还提供一种垃圾处理系统，该垃圾处理系统包括：如上所述的用于处理生活垃圾的热解炉；通过热解炉的进 料口与热解室相连的进料装置；通过热解炉的出渣口与储料器相连的气化炉；通过气柜与气化炉相连的燃气轮机发电机，燃气轮机发电机的高温烟气出口通过经管道与高温烟气进口相连；经由干燥器通过热空气进口与燃烧室相连的空气预热器；与热解炉的热解气出口经管道相连的热解气旋风，且热解气旋风与气体烧嘴经过管道相连；经管道与气体烧嘴相连的煤气储存器；以及根据需要设置的以下辅助设备或装置中的一个或多个：快装馏炉、鼓风机、引风机、料轮、烟囱、粉碎设备、筛分设备、磁化设备、垃圾抓取设备、行车、污水处理设备、软水设备、烟气处理设备、分液罐、切液罐和油水分离设备。

本实用新型的热解炉和使用该热解炉的垃圾处理系统，建造成本低，处理量大，处理效率高，将生活垃圾完全减量化，除了启动阶段消耗外部燃料和电力外，在运行阶段无需使用任何外部燃料和电力，并且还可提供电力和热馏油，且不产生有害物质。该热解炉和使用该热解炉的垃圾处理系统，不仅能用于处理生活垃圾，还能用于处理其它有机物垃圾，例如农业废弃物、医药废弃物、人畜排泄物等，应用范围广。

附图说明

图1是根据本实用新型优选方案的热解炉的剖面示意图。

图2是根据本实用新型优选实施方案的使用根据本实用新型优选实施方案的热解炉的垃圾处理系统的示意图。

附图标记说明

100-热解炉；1-进料口；2-热解气出口；3-烟气出口；4-热解室；5-塔形搅拌器；6-出料口；7-气体烧嘴；8-热空气进口；9-齿轮组；10-电动机；11-出渣口；12-高 温烟气进口；13-燃烧室；14-储料器；101-进料装置；201-热解气旋风；301-烟气换热器；701-煤气储存器；801-干燥器；802-空气预热器；1101-气化炉；1102-气柜；1103-燃气轮机发电机。

具体实施方式

本文中所用术语“(垃圾)热解”的意思是指(垃圾)在没有氧气或隔绝空气条件下的热分解。在本文中，用于热解的温度典型地为300-600℃，优选300-350℃。

本文中所用术语“热解气”是指垃圾经热解处理后产生的高温如400～450℃的气体。

本文中所用术语“热馏油”是指热解气经例如分离处理后后产生的油状液体。

以下参照附图结合优选的实施方式对本实用新型进行详细描述，本实用新型的特点和优点将随着这些描述而变得更为清楚。不过，本领域技术人员应该理解，优选的实施方式只是本实用新型的示范性实例，其并不构成对本实用新型保护范围的任何限制。

参考图1，在根据本实用新型的热解炉的优选实施方案中，提供一种用于处理生活垃圾的热解炉(100)，该热解炉包括(100)：热解室(4)；在热解室(4)顶部设置的进料口(1)；在热解室(4)侧上部设置的热解气出口(2)；在热解室下部设置的塔形搅拌器(5)，该塔形搅拌器(5)由电动机(10)经齿轮组(9)来驱动；在塔形搅拌器(5)下方、在热解室(4)底部设置的出料口(6)；在热解室(4)下方与热解室相连设置的储料器(14)，在储料器(14)底部设置的出渣口(11)；在热解室(4)外围环绕热解室设置的燃烧室(13)；在燃烧室(13) 上部设置的烟气出口(3)；在燃烧室(13)下部设置的高温烟气进口(12)；在燃烧室(13)下部设置的热空气进口(8)；在热空气进口附近设置的烛形气体烧嘴(7)。

在该热解炉(100)中，将除掉无机物的经粗粉碎(如粉碎到直径为约80mm)、筛分磁分后的生活垃圾从进料口(1)添加至热解室(4)中，在热解室(4)中进行热解，热解产生的热解气从热解气出口(2)排出，热解产生的碳渣(垃圾渣)从出料口(6)排出至储料器(14)。

在该优选的热解炉实施方案中，塔形搅拌器(5)由电动机(10)经齿轮组(9)驱动，其可实现对待热解垃圾的充分搅拌，促进热解充分进行。

在该优选的热解炉实施方案中，热解室(4)中垃圾热解所需的热量由以下提供：经高温烟气进口(12)进入燃烧室(13)中的高温烟气所携带的热量，和/或经气体烧嘴(7)引入的可燃性气体(例如热解气或煤气等)与经热空气进口(8)引入的热空气燃烧所产生的热量。在替换性实施方案中，可以仅设置高温烟气进口(12)、与热空气进口(8)和气体烧嘴(7)组合中之一。

在该优选的热解炉实施方案中，热解室(4)和燃烧室(13)的形状没有特别限制，不过在实践中，考虑到耐高温高压性的要求，优选热解室(4)为圆筒状，燃烧室(13)为圆环状。

接着参考图2，对使用图1所示优选实施方案的热解炉的根据本实用新型的垃圾处理系统进行说明。

在垃圾处理系统的该优选实施方案中，该垃圾处理系统包括：如上所述的用于处理生活垃圾的热解炉(100)；通过进料口(1)与热解室(4)相连的进料装置(101)；通过出渣口(11)与储料器(14)相连的气化炉(1101)；通过气柜(1102)与气化炉(1101) 相连的燃气轮机发电机(1103)，燃气轮机发电机(1103)的高温烟气出口通过经管道与高温烟气进口(12)相连；经由干燥器(801)通过热空气进口(8)与燃烧室(13)相连的空气预热器(802)；与热解气出口(2)经管道相连的热解气旋风(201)，且热解气旋风(201)与气体烧嘴(7)经过管道相连，经管道与气体烧嘴(7)相连的煤气储存器(701)。

在该优选实施方案的垃圾处理系统中，将除掉无机物(如玻璃制品、砂砾和瓦块等)的经粗粉碎(如粉碎到直径为约80mm)、筛分磁分后的生活垃圾从进料口(1)添加至热解室(4)中，在热解室(4)中进行热解。

其中，热解产生的热解气从热解气出口(2)排出，热解气经过热解气旋风(201)进行分离处理，得到热解气以及热馏油。其中，热解气经管道A输送走，热馏油经管道B输送走。然后，一部分热解气通入至气体烧嘴(7)，另一部分热解气与下述由气化炉(1101)产生的煤气混合，通进至燃气轮机发电机(1103)发电，产生的高温烟气通过管道经高温烟气进口(12)进入燃烧室(13)。收集热馏油，可用于其它用途。作为替换性方案，还可以将一部分热馏油用于补燃上述高温烟气，再将补燃后的高温烟气经高温烟气进口(12)通进至燃烧室(13)中。

高温烟气、和/或热解气燃烧提供热解室(4)进行热解所需的热量，降温后的烟气或热解气燃烧产生的烟气从烟气出口(3)排出，烟气出口(3)与作为空气预热器(802)的烟气换热器相连，通过热交换来预热欲通入热空气进口(8)的空气。之后，烟气可以排入烟气处理设备(未示出)中。

其中，空气在空气预热器(802)中预热后，经干燥器(801)干燥，然后通入至热空气进口(8)。

其中，热解产生的碳渣(垃圾渣)从出料口(6)排出至储料器(14)，从储料器经出渣口(11)排出，制粒后进入气化炉(1101)，并在其中气化产生煤气，煤气与上述一部分热解气混合后通进至燃气轮机发电机(1103)发电，产生的电力一部分用于驱动发电机(10)，其余部分输出，作为外部电力供应；产生的高温烟气通过管道经高温烟气进口(12)进入燃烧室(13)。在替换性实施方案中，该高温烟气经上述一部分热馏油补燃后经高温烟气进口(12)进入燃烧室(13)。

在该垃圾处理系统启动阶段，从煤气储存器(701)经气体烧嘴(7)通进煤气，与热空气混合后燃烧以提供热解室(4)中进行热解所需的热量，同时，发电机(10)通过外部电力驱动。在垃圾处理系统运转一段时间后，当垃圾处理系统产生的热量和电力满足系统运转所需的热量和电力后，切断从煤气储存器(701)供给的煤气以及从外部电源供给的电力，而如上述，使用高温烟气和/或热解气燃烧作为热解用热源，使用发电机燃气轮机发电机(1103)产生的电力驱动发电机，从而，在不使用外部能量消耗的情况下，垃圾处理系统能正常运转。当然，煤气储存器(7)中也可以储存其它可燃性气体，只要其能与空气混合燃烧从而使热解室(4)进行热解即可。例如，还可以是天然气、液化石油气、甲烷、乙炔气等。

在本实用新型垃圾处理系统的该优选实施方案中，可以根据需要，设置快装馏炉、鼓风机、引风机、料轮、烟囱、粉碎设备、筛分设备、磁化设备、垃圾抓取设备、行车、污水处理设备、软水设备、分液罐、切液罐和油水分离设备等(图中未示出)，这些在本领域技术人员的能力范围内。

下面以日处理量为100吨的热解炉为例，说明本实用新型热解炉以及使用该热解炉的垃圾处理系统的优点。

(1)成本低：设备投资1600万，自投电气200万；

(2)收益高：每处理一吨生活垃圾得：电力收益100度，热馏油25公斤，生活垃圾处理费70元，共计170元，每日收益17000元；

(3)支出低：启动阶段消耗的外部电力和燃气费用1000元。运行中不消耗外部电力和燃气。

(4)无环境危害性：在使用本实用新型的热解炉和垃圾系统处理垃圾时，不产生有害性物质，对环境没有不利影响。

与申请号为200710144077.6的热馏炉相比，本实用新型的热解炉以及使用其的垃圾处理系统具有以下优点：

(1)垃圾综合处理效率高，热解过程中产生的碳渣和热解气都得到充分的再利用，而且为碳渣利用过程中产生的高温烟气设计出合理的应用方式；

(2)热利用效率高，启动后，无需使用外部能源即可正常运转；

(3)进行解热所需的热量的提供方式有多种；

(4)不产生需要二次处理或利用的物质，垃圾转化为有用物质的程度高。

以上结合具体实施方式对本实用新型进行了详细说明。然而，应该理解的是，本领域技术人员在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其具体实施方式进行等价的修饰、替换，这些均应落入本实用新型范围内。

Claims (6)

1.一种用于处理生活垃圾的热解炉，该热解炉包括：热解室；在热解室顶部设置的进料口；在热解室侧上部设置的热解气出口；在热解室下部设置的塔形搅拌器，该塔形搅拌器由电动机经齿轮组来驱动；在塔形搅拌器下方、在热解室底部设置的出料口；在热解室下方与热解室相连设置的储料器，在储料器底部设置的出渣口；在热解室外围环绕热解室设置的燃烧室；在燃烧室上部设置的烟气出口；其特征在于：该热解炉还包括在燃烧室下部设置的热空气进口以及在热空气进口附近设置的气体烧嘴的组合，和/或在燃烧室下部设置的高温烟气进口。

2.根据权利要求1所述的热解炉，其特征在于，既设置高温烟气进口，也设置热空气进口和气体烧嘴的组合。

3.根据权利要求1或2所述的热解炉，其特征在于，所述热解室为圆筒状，所述燃烧室为圆环状。

4.一种垃圾处理系统，该垃圾处理系统包括：根据权利要求1-3中任一项所述的用于处理生活垃圾的热解炉；通过热解炉的进料口与热解室相连的进料装置；通过热解炉的出渣口与储料器相连的气化炉；通过气柜与气化炉相连的燃气轮机发电机，燃气轮机发电机的高温烟气出口经管道与热解炉的高温烟气进口相连；经由干燥器通过热解炉的热空气进口与燃烧室相连的空气预热器；与热解炉的热解气出口经管道相连的热解气旋风，且热解气旋风与气体烧嘴经过管道相连，经管道与热解炉的气体烧嘴相连的煤气储存器。

5.根据权利要求4所述的垃圾处理系统，其特征在于，所述空气预热器为与热解炉的烟气出口相连的烟气换热器。

6.根据权利要求4-5中任一项所述的拉圾处理系统，其特征在于，该处理系统包括根据需要设置的以下辅助设备或装置中的一个或多个：快装馏炉、鼓风机、引风机、料轮、烟囱、 粉碎设备、筛分设备、磁化设备、垃圾抓取设备、行车、污水处理设备、软水设备、烟气处理设备、分液罐、切液罐和油水分离设备。 

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