CN205628890U - 一种生活垃圾无害化、资源化处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，包括垃圾气化单元、气体处理单元、费托合成反应单元和蒸汽单元；工作时，垃圾在无氧或者低氧的情况下催化裂解，生成可以利用的混合气体。垃圾气化单元由垃圾输送干燥装置、气化炉装置和旋风分离装置组成。所述蒸汽单元用于产生指定流量的水蒸汽，以达到气化炉内流化反应要求。生成的气体产物经过脱氨反应器和脱硫反应器，在一定温度下脱去含硫、含氮成分后进入水煤气转化器，对气体成分进行调节并在随后的干燥塔内脱去生成气中的水分。上一单元处理完的合成气体在装有催化剂的费托反应器内进行费托合成，生成具有一定碳链分布的液态烃类化合物及可以直接排放或回收利用的无害气体。
Description
技术领域：
本实用新型属于生活垃圾无害化资源化领域，尤其涉及一种生活垃圾无害化、资源化处理设备。
背景技术：
当今中国，有超过三分之一的城市深陷垃圾围城的困局。目前国内外普遍运用高温垃圾焚烧技术来处理垃圾，这不仅会使垃圾中蕴含的大量的可回收利用的碳源浪费，而且有毒有害气体、温室气体(二氧化碳和甲烷)及重金属化合物的排放也会造成环境污染。过去两年中国有近30多个城市发生过居民反对修建垃圾焚烧厂事件。
围绕更加环保地处理、利用垃圾和二氧化碳，实现变废为宝，此装置应运而生。
实用新型内容：
本实用新型要解决的问题是提供一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，实现将生活垃圾无害化、资源化处理，适用于小到公斤级别、大到吨级级别的垃圾处理需求。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，包括垃圾气化单元、气体处理单元、费托合成反应单元和蒸汽单元；其中，
垃圾气化单元包括料仓、气化炉、一号旋风分离器和二号旋风分离器，料 仓的进料口朝向设置，料仓内沿水平方向设置有螺旋杆，螺旋杆与设置在料仓外的电机的输出轴相连，气化炉内设置有支撑催化剂，料仓的出料口与气化炉的进料口相连通，气化炉的顶部出气口与一号旋风分离器的侧面进气口相连通，一号旋风分离器的下端口与气化炉的底部相连通，用于收集进入一号旋风分离器的催化剂和反应不充分的垃圾残渣，一号旋风分离器的顶部出气口与二号旋风分离器的侧面进气口相连通，二号旋风分离器的顶部设有出气口，底部设置用于排出残渣的下端口；
气体处理单元包括依次连接的第一冷凝器、脱氨反应器、脱硫反应器、水煤气反应器、第一冷凝器和干燥塔；第一冷凝器的进气口与二号旋风分离器的出气口相连通；
费托合成反应单元包括增压泵、费托反应器、第三冷凝器、气液分离器和尾气处理装置；增压泵的进口端与干燥塔的气体出口相连通，增压泵的出口端与费托反应器的顶端相连通，费托反应器的底端与第三冷凝器的一端相连通，第三冷凝器的另一端与气液分离器相连通，气液分离器的气体出口与尾气处理装置的进气口相连通；
蒸汽单元包括蒸汽发生器，蒸汽发生器的出口分别与水煤气反应器的侧壁以及气化炉的底部进气口相连通。
本实用新型进一步的改进在于：料仓的进料口处还设置有星形下料器。
本实用新型进一步的改进在于：干燥塔的底端设置有排水口，排水口处设置有排水球阀。
本实用新型进一步的改进在于：费托反应器的底端与第三冷凝器的相连通的管道上设置有背压阀。
本实用新型进一步的改进在于：蒸汽发生器的出口与水煤气反应器的侧壁 相连通的管道上设置有蒸汽阀门，蒸汽发生器的出口与气化炉的底部进气口相连通的管道上设置有流量计。
本实用新型进一步的改进在于：料仓的周向上设置有第一加热装置，气化炉的周向上设置有第二加热装置，脱氨反应器的周向上设置有第三加热装置，脱硫反应器的周向上设置有第四加热装置，费托反应器的周向上设置有第五加热装置。
本实用新型进一步的改进在于：气化炉的底部进气口处设置有第一气体均匀分布装置，费托反应器的底端还设置有第二气体均匀分布装置。
本实用新型进一步的改进在于：气化炉的顶部设置有第一压力表，水煤气反应器的顶部设置有第二压力表和第一气体检测表，费托反应器的顶部设置有第三压力表和第二气体检测表。
本实用新型进一步的改进在于：一号旋风分离器的下端口通过第一管道与气化炉的底部相连通，汽发生器的出口通过管道及管道上的法兰与气化炉的底部进气口相连通，脱氨反应器的顶端通过第二管道与脱硫反应器的底端相连通。
本实用新型进一步的改进在于：气液分离器的气体出口处设置有第一球阀，液体出口处设置有第二球阀，尾气处理装置的出气口设置有第三球阀，蒸汽发生器的出口与气化炉的底部进气口相连通的管道上设置有第四球阀。
与现有技术相比，本实用新型的优点是在催化剂的作用下，经过一系列的反应将生活垃圾无害化处理，减少垃圾污染的同时也生成具有经济价值的副产物。本设备具有操作简便，安全性高，社会和经济效益好等特点。
附图说明：
图1是本实用新型的基本结构示意图。
图中：101为电机，102为螺旋杆，103为第一加热装置，104为星形进料器，105为第二加热装置，106为气体均匀分布装置，107为气化炉，108为第一压力表，109为一号旋风分离器，110为二号旋风分离器，111为第一管道，112为法兰；
201为第一冷凝器，202为脱氨反应器，203为第三加热装置，204为脱硫反应器，205为第四加热装置，206为第二管道，207为第二压力表，208为第一气体检测表，209为水煤气反应器，210为第二冷凝器，211为干燥塔，212为排水球阀；
301为增压泵，302为第三压力表，303为第二气体检测表，304为第五加热装置，305为费托反应器，306为气体均匀分布装置，307为背压阀，308为冷凝器，309为气液分离器，310为第一球阀，311为第二球阀，312为尾气处理装置，313为第三球阀；
401为蒸汽发生器，402为蒸汽阀门，403为第四球阀，404为流量计。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型的具体实施方案做详细说明。
如图1所示，本实用新型提供的生活垃圾无害化、资源化处理设备，包括垃圾气化单元、气体处理单元、费托合成反应单元和蒸汽单元；其中，垃圾气化单元包括料仓、气化炉107、一号旋风分离器109和二号旋风分离器110，料仓的进料口朝向设置，料仓内沿水平方向设置有螺旋杆102，螺旋杆102与设置在料仓外的电机101的输出轴相连，气化炉107内设置有支撑催化剂，料仓的出料口与气化炉107的进料口相连通，气化炉107的顶部出气口与一号旋风分离器109的侧面进气口相连通，一号旋风分离器109的下端口与气化炉107的 底部相连通，用于收集进入一号旋风分离器109的催化剂和反应不充分的垃圾残渣，一号旋风分离器109的顶部出气口与二号旋风分离器110的侧面进气口相连通，二号旋风分离器110的顶部设有出气口，底部设置用于排出残渣的下端口；气体处理单元包括依次连接的第一冷凝器201、脱氨反应器202、脱硫反应器204、水煤气反应器209、第二冷凝器210和干燥塔211；第一冷凝器201的进气口与二号旋风分离器110的出气口相连通；费托合成反应单元包括增压泵301、费托反应器305、第三冷凝器308、气液分离器309和尾气处理装置312；增压泵301的进口端与干燥塔211的气体出口相连通，增压泵301的出口端与费托反应器305的顶端相连通，费托反应器305的底端与第三冷凝器308的一端相连通，第三冷凝器308的另一端与气液分离器309相连通，气液分离器309的气体出口与尾气处理装置312的进气口相连通；蒸汽单元包括蒸汽发生器401，蒸汽发生器401的出口分别与水煤气反应器209的侧壁以及气化炉107的底部进气口相连通。
工作时，垃圾在无氧或者低氧的情况下催化裂解，生成可以利用的混合气体。垃圾气化单元为垃圾输送干燥装置101～104、气化炉装置105～108和旋风分离装置109～110。垃圾输送干燥装置中的星形进料器104保证连续进料的同时，保证气化炉107内部压力无损失，螺旋进料器外部加装第一加热装置103，用于物料的预加热。
气化炉107内有支撑催化剂，并有能够实现气体均匀分布的第一气体均匀分布装置106，所以和进料单元连接的部分须在第一气体均匀分布装置106的上部；所述气化炉107和一号旋风分离器109通过管道由法兰连接，一号旋风分离器109下端通过第一管道111连接气化炉底部用于回收进入一号旋风分离器109的催化剂和反应不充分的垃圾残渣，二号旋风分离器110和一号旋风分离器 109通过管道由法兰连接，二号旋风分离器110底部为最终垃圾残渣的出口处；所述蒸汽单元和气化炉107底部通过管道由法兰112连接，蒸汽单元中的流量计404和第四球阀403用来配合控制进入气化炉的蒸汽流量，以达到气化炉107内流化反应要求。
旋风分离装置109～110，用物理方法将气体和气体内的粉尘等颗粒物进行分离，将分离出的混合气体加以利用。
气体经过装有脱除氮化物和硫化物的脱氨反应器202、脱硫反应器204，在一定温度下催化反应脱去含硫、含氮成分后进入水煤气反应器209，对气体成分进行配比。该反应配比一氧化碳和氢气含量，根据气体检测器数据，通过蒸汽阀的开度调节。运用硅胶吸水性的特点在干燥塔内脱去生成气中的水分，达到干燥的目的。上一单元处理完的合成气体在装有催化剂的费托反应器305内进行费托合成，生成短链的烃类化合物及可以直接排放或回收利用的无害气体。
气化部分的主要实施方案包括垃圾颗粒旋转进入料仓部分，电机101带动螺旋杆102将垃圾颗粒推送至气化炉气化，在螺杆推进过程中通过第一加热装置103给物料的预加热。其中螺旋杆102及电机101为速度可控。
垃圾在螺旋进料器102作用下进入气化炉107后，催化剂和垃圾颗粒的混合物在蒸汽的作用下在气化炉107中进行裂解气化，反应的充分程度由第四阀门403大小和电机101协同控制。
气化炉内裂解后的气体和固体粉尘物进入旋风分离进行气固相的分离，初步分离后的垃圾残渣和部分催化剂通过第一管道111重新进入气化炉，剩余部分进入二号旋风分离器110，排出少量固体残渣。
气体处理单元的具体实施方案包括：气化部分的生成气进入第一冷凝器201后，依次进入脱氨反应器202和脱硫反应器204，而后进入水煤气反应器209进 行主要气体组分的配比，根据水煤气反应器209上部的第一气体检测仪208数据，通过调节蒸汽阀门402的开度完成配比。配比完成的混合气体经过第二冷凝器210和干燥塔211进行降温干燥处理后进入费托合成单元。
费托合成单元的具体实施方案包括：气体处理单元生成的混合气体经过增压泵301和背压阀307将合成气体在费托反应器305内的压力增加并维持到反应所需压力，费托反应合成的轻质油和可燃气体进入气液分离器309完成最终附加产品的收集和气体回收利用或排放。
具体来说，本实用新型将垃圾催化裂解，无害化处理后进而合成有价值的产物，保证无二次污染产生。
此方案分为四大单元：垃圾气化裂解单元、气体处理单元、费托合成单元、蒸汽单元。
所述生活垃圾气化裂解，保证垃圾连续进入气化炉内进行催化裂解，且保证气化单元和进料端之间密封，反应气体不从进料端逆流、泄漏。
进一步，为了调整生活垃圾的进入量大小，螺旋进料器连接电机为频率可控的调频电机，以达到垃圾进料和气化炉的处理量相吻合；
所述气化炉底部有一定流量的蒸汽通入，用于提供催化剂和物料充分流化反应的动力并参与催化气化反应。
为了保证工艺要求的催化剂在一定温度下和生活垃圾充分反应的时间要求，蒸汽流量计前端设计球阀，以控制蒸汽流量大小的方式，来调节垃圾和催化剂在炉体内的反应时间。
所述炉体顶部装有第一压力表108，用于监测气化炉内部压力情况，蒸汽进入气化炉之前必须通过排凝阀进行排凝。
所述气化炉内物料反应温度要求600℃～800℃，气化炉炉体外部包裹温度可 控的第二加热装置105进行加热，实现温度可控。
所述气化炉内部底端有用于承载催化剂颗粒、均匀分布蒸汽的第一气体均匀分布装置106。
所述一号旋风分离器109用于气固相初步分离，气体部分包括生活垃圾催化气化后所有的气体混合物，固体部分包括进入一号旋风分离器的催化剂颗粒和未充分反应的垃圾残渣，固体部分通过旋风分离器底部管线重新进入气化炉，再次进行气化分解；
为了进一步分离，加入二号旋风分离器110，分离出的气体为气化后的混合气，分离出来的少量固体残渣，可以用于环保材料。
所述气体处理单元包括：气体经过装有脱氨、脱硫的装置，在一定温度下反应脱去含硫、含氮成分，动力来自于合成气体自身的压力，通过装有特定催化剂的固定床反应器除去气体中含硫、氮的有害成分，再通过水煤气反应来配比气体有效组分比例。
进一步地，所述的水煤气反应部分，是通过气体转化来达到配比气体组分的目的，为了准确的监测到水煤气反应后气体内有效成分的含量比，故在水煤气反应塔顶加装气体检测仪，并通过调节蒸汽阀的方式来调节水煤气反应，以达控制气体组分间比例的目的。
水煤气反应单元产生的混合气经过冷凝器冷却、由干燥塔干燥后进入后续费托合成反应。
所述费托合成反应是在一定温度和压力下，利用催化剂将前端的混合气体进行合成，通过费托反应塔炉体外部温度可控的第五加热装置304进行加热，前端生成气体经过增压泵301进入费托反应塔305达到合适压力；
进一步，为了保证费托反应塔内部的压力维持到反应要求，在气体出口末 端加装符合要求的背压阀以达到上述要求。
费托合成产生的轻质油和可燃气体进入第三冷凝器308降温，之后的油气混合物经过气液分离器309进行分离，轻质油在出油端流出后收集，气体部分通过尾气处理装置312后排空或者收集利用。
Claims (10)
1.一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征在于：包括垃圾气化单元、气体处理单元、费托合成反应单元和蒸汽单元；其中，
垃圾气化单元包括料仓、气化炉(107)、一号旋风分离器(109)和二号旋风分离器(110)，料仓的进料口朝向设置，料仓内沿水平方向设置有螺旋杆(102)，螺旋杆(102)与设置在料仓外的电机(101)的输出轴相连，气化炉(107)内设置有支撑催化剂，料仓的出料口与气化炉(107)的进料口相连通，气化炉(107)的顶部出气口与一号旋风分离器(109)的侧面进气口相连通，一号旋风分离器(109)的下端口与气化炉(107)的底部相连通，用于收集进入一号旋风分离器(109)的催化剂和反应不充分的垃圾残渣，一号旋风分离器(109)的顶部出气口与二号旋风分离器(110)的侧面进气口相连通，二号旋风分离器(110)的顶部设有出气口，底部设置用于排出残渣的下端口；
气体处理单元包括依次连接的第一冷凝器(201)、脱氨反应器(202)、脱硫反应器(204)、水煤气反应器(209)、第一冷凝器(210)和干燥塔(211)；第一冷凝器(201)的进气口与二号旋风分离器(110)的出气口相连通；
费托合成反应单元包括增压泵(301)、费托反应器(305)、第三冷凝器(308)、气液分离器(309)和尾气处理装置(312)；增压泵(301)的进口端与干燥塔(211)的气体出口相连通，增压泵(301)的出口端与费托反应器(305)的顶端相连通，费托反应器(305)的底端与第三冷凝器(308)的一端相连通，第三冷凝器(308)的另一端与气液分离器(309)相连通，气液分离器(309)的气体出口与尾气处理装置(312)的进气口相连通；
蒸汽单元包括蒸汽发生器(401)，蒸汽发生器(401)的出口分别与水煤气反应器(201)的侧壁以及气化炉(107)的底部进气口相连通。
2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征 在于：料仓的进料口处还设置有星形下料器(104)。
3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征在于：干燥塔(211)的底端设置有排水口，排水口处设置有排水球阀(212)。
4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征在于：费托反应器(305)的底端与第三冷凝器(308)的相连通的管道上设置有背压阀(307)。
5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征在于：蒸汽发生器(401)的出口与水煤气反应器(209)的侧壁相连通的管道上设置有蒸汽阀门(402)，蒸汽发生器(401)的出口与气化炉(107)的底部进气口相连通的管道上设置有流量计(404)。
6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征在于：料仓的周向上设置有第一加热装置(103)，气化炉(107)的周向上设置有第二加热装置(105)，脱氨反应器(202)的周向上设置有第三加热装置(203)，脱硫反应器(204)的周向上设置有第四加热装置(205)，费托反应器(305)的周向上设置有第五加热装置(304)。
7.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征在于：气化炉(107)的底部进气口处设置有第一气体均匀分布装置(106)，费托反应器(305)的底端还设置有第二气体均匀分布装置(306)。
8.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征在于：气化炉(107)的顶部设置有第一压力表(108)，水煤气反应器(209)的顶部设置有第二压力表(207)和第一气体检测表(208)，费托反应器(305)的顶部设置有第三压力表(302)和第二气体检测表(303)。
9.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征 在于：一号旋风分离器(109)的下端口通过第一管道(111)与气化炉(107)的底部相连通，汽发生器(401)的出口通过管道及管道上的法兰(112)与气化炉(107)的底部进气口相连通，脱氨反应器(202)的顶端通过第二管道(206)与脱硫反应器(204)的底端相连通。
10.根据权利要求1所述的一种生活垃圾无害化、资源化处理设备，其特征在于：气液分离器(309)的气体出口处设置有第一球阀(310)，液体出口处设置有第二球阀(311)，尾气处理装置(312)的出气口设置有第三球阀(313)，蒸汽发生器(401)的出口与气化炉(107)的底部进气口相连通的管道上设置有第四球阀(403)。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |