CN205833820U - 一种生活垃圾的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生活垃圾的处理系统。系统包括料坑加热系统、蓄热式旋转床热解炉、流化床气化装置及冷凝器；料坑加热系统包括热管介质入口、出料口；蓄热式旋转床热解炉包括进料口，气体出口，垃圾炭出口和烟气出口；进料口与料坑加热系统的出料口相连；冷凝器的高温油气入口与蓄热式旋转床热解炉的气体出口相连；冷凝器的内循环气出口和蓄热式旋转床热解炉的烟气出口分别与料坑加热系统的热管介质入口相连；流化床气化装置的垃圾炭入口与蓄热式旋转床热解炉的出料口相连。本实用新型解决了结冰生活垃圾的处理问题，同时循环利用了余热。

Description

一种生活垃圾的处理系统

技术领域

本实用新型主要涉及一种垃圾的处理系统，尤其涉及一种结冰生活垃圾的处理系统。

背景技术

目前，城市生活垃圾的处理问题已然成为全民关注的焦点。现有填埋、堆肥、焚烧等处理技术，但由于这些技术存在一些固有的缺点，使其发展受到限制。我国许多城市建设了生活垃圾焚烧发电厂，但焚烧带来的二噁英污染问题引起了人们对垃圾焚烧方式的争议。二噁英环境毒性大，不易降解，对居民身体健康造成极大威胁。

生活垃圾热解技术以其资源化利用率高、环境污染小的优点越来越被人们所青睐，采用热解的方式处理垃圾，不会产生二噁英、飞灰等问题，是现在最理想的垃圾处理方式。热解主要产物有以下几种：1.热解油，一部分热解油通过精制可作为燃料油使用；2.热解炭，大部分以炭黑形式存在，可作为固体燃料使用也可掺烧水泥等；3.热解气，包括一些低分子碳氢化合物如氢气、甲烷、一氧化碳等，可作为燃料气使用，是热解产生经济价值的主要产品。

另外热解气含有高利用价值的余热，对余热进行回收利用可实现节能减排、降低生产成本等目的。

但是在寒冷地区的冬天，垃圾极易结冰，如果直接将其处理，会增加预处理的难度，而且将其送入热解炉中热解会消耗更多的能量，这会增加投入成本，且浪费资源。

现有技术有一种用于北方垃圾发酵加热的装置，该装置主要利用锅炉加热使冬季结冰的生活垃圾发酵，但采用的加热装置过于复杂，耗能较大，且对于垃圾的处理仍采用的是焚烧的方式，会产生二噁英、飞灰等物质污染环境。

所以，针对上述问题，有必要实用新型一种生活垃圾的处理系统，在对结冰生活垃圾处理的同时，又能有效地对热解气余热进行回收，以达到节能减排、提高能源利用效率、简化工艺流程、降低生产成本的目的。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种生活垃圾的处理系统，该系统在处理结冰生活垃圾的同时，又能对热解气和烟气余热回收利用。

本实用新型提供的生活垃圾的处理系统包括：料坑加热系统、蓄热式旋转床热解炉、流化床气化装置及冷凝器，其中，所述料坑加热系统包括热管介质入口、出料口；所述蓄热式旋转床热解炉包括进料口、气体出口、垃圾炭出口和烟气出口；所述进料口与所述料坑加热系统的出料口相连，所述烟气出口与所述料坑加热系统的热管介质入口相连；所述冷凝器包括高温油气入口、内循环气出口；所述高温油气入口与所述蓄热式旋转床热解炉的气体出口相连；所述内循环气出口与所述料坑加热系统的热管介质入口相连；所述流化床气化装置包括垃圾炭入口，所述垃圾炭入口与所述蓄热式旋转床热解炉的垃圾炭出口相连。

上述的处理系统，所述料坑加热系统的四周设有热管。

上述的处理系统，所述料坑加热系统的出料口与所述蓄热式旋转床热解炉的进料口之间设有给料机和皮带输送机构。

上述的处理系统，所述蓄热式旋转床热解炉包括旋转床热解炉本体、蓄热式燃烧器；所述旋转床热解炉本体包括炉壁、转动的炉底及所述炉壁与所述转动的炉底围起来的炉膛；所述蓄热式燃烧器设于所述炉壁；所述炉膛沿所述炉底的旋转方向分为干燥区和热解区。

上述的处理系统，所述蓄热式旋转床热解炉的垃圾炭出口与所述流化床气化装置的垃圾炭入口之间设有双螺旋出料机。

进一步地，所述处理系统还可包括除尘净化系统、可燃气储罐；所述除尘净化系统包括混合气入口、可燃气出口和除尘灰出口，所述混合气入口与所述流化床气化装置的混合气出口相连，所述除尘灰出口与所述流化床气化装置的除尘灰入口相连；所述可燃气储罐包括可燃气入口、可燃气出口，所述可燃气入口与所述除尘净化系统的可燃气出口相连，所述可燃气出口与所述蓄热式旋转床热解炉的可燃气入口相连。

根据本实用新型的上述技术方案，在解决结冰生活垃圾的处理问题的同时，又能对热解气余热进行回收,达到了节能减排、提高能源利用效率、简化工艺流程、降低生产成本的目的。

附图说明

图1是本实用新型实施例的生活垃圾的处理系统流程图；

图2是本实用新型实施例的蓄热式旋转床热解炉的俯视结构简图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案以及各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

本实用新型所述的一种适用于寒冷地区结冰生活垃圾的处理系统，主要工艺流程是：

将结冰的垃圾送入垃圾料坑加热系统后，料坑加热系统的料坑四周缠绕的热管对其进行加热。待结冰的垃圾融化后，将其送入无热载体蓄热式旋转床，最终生成高温油气和固体垃圾炭，而燃烧排出的烟气通入料坑四周的热管中，为结冰的垃圾提供热量。高温油气通过冷凝器进行冷凝后分离出热解油和热解气，冷凝器内的介质吸热后通入料坑四周的热管中，作为热管的热源，也为结冰的垃圾提供热量。冷凝器内的介质可为空气。本系统中蓄热式旋转床热解炉排出的烟气和冷凝器内受热的空气一同作为热管的热源，为结冰的垃圾提供热量，实现了热解余热的循环利用。垃圾炭经过炉体的可实现破碎功能的密封双螺旋出料机出料，送入流化床气化装置进行气化。将气化得到的气体混合物经过除尘净化后可得到可燃气产品。同时混合气中的臭气在热解气化过程中得到祛除。

本实用新型通过简单的流程便完成了加热干燥和热解的目的，最终得到可燃气，工艺流程短、运行成本低，资源化、能源化水平高，产品经济效益好，二次污染少，无二噁英产生，易于实现垃圾热解的工业化和规模化。

本实用新型的工艺处理过程中，其前期进行加热结冰垃圾的热量来自于油气冷凝过程中释放的能量及旋转床排出的烟气热量，达到了循环利用热解余热的目的，有较高的环保经济价值。

本实用新型技术方案的实现将通过以下内容进行详细说明。

如图1所示，本实施例的生活垃圾的处理系统主要包括料坑加热系统，蓄热式旋转床热解炉，流化床气化装置，除尘净化系统，可燃气储罐。其中的除尘净化系统与可燃气储罐不是必要装置。

所述料坑加热系统具有热管介质入口和出料口。冷凝器的内循环气出口与料坑热管介质入口相连。高温油气通过冷凝器进行油气分离，冷凝器内的介质吸收热量后，将这部分热量通过热管传递给料坑中结冰的垃圾加热。

如图2所示，与料坑加热系统相连的所述蓄热式旋转床热解炉具有进料口3，高温油气出口5，垃圾炭出口4，可燃气入口和烟气出口，并根据温度沿旋转床炉底旋转方向依次分为干燥区(300℃-400℃)1、热解区(500℃-800℃)2，所述蓄热式旋转床热解炉的高温油气出口设置在蓄热式旋转床热解炉的热解区炉顶、靠近垃圾炭出口4的位置，所述蓄热式旋转床热解炉的垃圾炭出料采用双螺旋出料机。图2为蓄热式旋转床热解炉的俯视图。

所述流化床气化装置用于将垃圾炭进行气化，使之成为气体混合物。流化床气化装置具有垃圾炭入口，气化剂入口，混合气出口和除尘灰入口，所述流化床气化装置的垃圾炭入口与蓄热式旋转床热解炉的出料口相连。

所述除尘净化系统具有混合气入口，可燃气出口和除尘灰出口，所述除尘净化系统的混合气入口与流化床气化装置的混合气出口相连，所述除尘净化系统的除尘灰出口与所述流化床气化装置的除尘灰入口相连。

所述可燃气储罐具有可燃气入口，所述可燃气储罐的可燃气入口与除尘净化系统的可燃气出口相连。进一步地，所述可燃气储罐的可燃气出口与蓄热式辐射管旋转床的可燃气入口相连。

上述系统中各装置的详细介绍将结合以下的处理方法来加以阐述。

本实用新型的生活垃圾的处理方法，包括步骤：

A、生活垃圾的加热：将结冰的生活垃圾卸入料坑加热系统的料坑中，通过料坑四周的热管给其加热；待结冰的垃圾融化后，通过给料机和皮带送入蓄热式旋转床热解炉，在输送过程中拣出其中的大块无机物，如砖头、石块、大件玻璃金属制品等。

B、生活垃圾的干燥、热解：热解的主体设备为无热载体蓄热式旋转床热解炉，它包括旋转床热解炉本体、蓄热式燃气燃烧器以及布料、出料等辅助机构。其炉底为可转动的环形炉底，蓄热式燃气燃烧器布置于环形炉壁，燃烧器为辐射管结构，可燃气燃烧后以热辐射的方式提供垃圾热解所需的热量，蓄热式旋转床热解炉的辐射管内的烟气与旋转床内的气氛隔绝。烟气被进一步通入料坑加热系统的热管中。将热解炉分为两个区域，分别是干燥区和热解区，在炉体顶部靠近热解区末端设置气体出口，用于收集含有水蒸汽的高温油气。

干燥区温度300-400℃，主要作用是将垃圾中的水分进行烘干。炉内烘干与炉外烘干的能耗差别主要在于水蒸气由100℃升高到炉内温度所消耗的显热Q_水蒸气。由于水的气化潜热很大，而Q_水蒸气热量仅占总能耗的25％左右。同时又由于炉外烘干热效率较低，烟气量大，含有臭味的烟气还需进行臭气处理，整体运行费用提高，因而炉内烘干更具优势。

热解区温度500-800℃，是垃圾完成热解的主反应区，反应生成高温油气和垃圾炭。同时干燥区生成的带有臭味的气体也在该区内被进一步升温，部分臭气被祛除。旋转床排出的烟气通入料坑四周的热管中，与冷凝器中的受热空气一同为结冰垃圾供热。

热解产生的高温油气通过冷凝器进行冷却分离，分离出热解油和热解气；冷凝器内的介质吸收热量后通入料坑四周的热管中作为热源，加热结冰的垃圾。

产生的垃圾炭采用密封双螺旋出料机出料并送入流化床气化装置内，双螺旋并排设置，螺旋互相咬合。由于垃圾经过了热解反应，其中的塑料，织物，木竹等有机物均热解为碳化物，该碳化物不同于原生垃圾，其疏松易于破碎，经过双螺旋的搅拌、挤压作用，可在出料的同时完成破碎过程，形成符合流化床气化装置气化的原料。

C、冷凝器热量回用：高温油气通过冷凝器进行冷却进而达到油气分离，冷凝器内的介质吸收热量，通入料坑四周缠绕的热管中作为热源，为结冰的垃圾加热。介质可为空气。

D、流化床气化：垃圾炭通入流化床气化装置内进行气化，气化温度为850℃-1300℃，气化过程中利用炉内的高温裂解、部分气化，垃圾炭对焦油的催化重整作用将大分子焦油气化裂解为小分子物质，达到脱除焦油的目的，解决了垃圾热解油难以处理和利用的问题。剩余残渣被收集起来作为建筑材料或进行填埋处理。

E、气化混合气的除尘净化：气化产生的混合气经过两级旋风除尘器、冷却、脱硫后得到可燃气产品。除尘器产生的除尘灰通过反料器返回至流化床气化装置内。一部分可燃气作为燃料气供给蓄热式燃烧器燃烧，一部分可作为产品进行销售。

本实用新型实施例的技术方案解决了结冰的生活垃圾的处理问题，避免了将结冰垃圾直接放入热解炉进行热解会消耗更多能量的缺陷。本实用新型利用冷凝油气产生的热量和蓄热式旋转床热解炉产生的烟气来加热垃圾，既利用了能量，又可以减少热解能耗。进一步地，本实用新型提高了垃圾热解气化工艺的整体经济性，易于工业化推广。

下面结合具体实施例来说明本实用新型的技术方案。

下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述说明书中所示。

实施例1

采用某市生活垃圾为原料，垃圾含水率50％，成分组成如表1：

表1生活垃圾成分组成(wt％)(重量含量)

利用具体实施方式中介绍的生活垃圾处理系统进行处理的步骤如下:

A、生活垃圾的加热：将结冰的生活垃圾卸入料坑中，通过料坑四周的热管给其加热，待结冰的垃圾融化后，通过给料机和皮带送入蓄热式旋转床热解炉，在输送过程中拣出其中的大块无机物，如砖头、石块、大件玻璃金属制品等。

B、生活垃圾的干燥、热解：热解的主体设备为无热载体蓄热式旋转床热解炉，它包括旋转床热解炉本体，蓄热式燃气辐射管燃烧器，以及布料、出料等辅助机构。蓄热式旋转床热解炉炉底为可转动的环形炉底，蓄热式燃气燃烧器布置于环形炉壁，其为辐射管。可燃气燃烧后以热辐射的方式提供垃圾热解所需热量，辐射管内的烟气与旋转床内的气氛隔绝。将热解炉分为两个区域，分别是干燥区和热解区，在炉体顶部靠近热解区末端设置有气体出口，用于收集含有水蒸汽的高温油气。

干燥区温度300℃，主要作用是将垃圾中的水分进行烘干。热解区温度600℃，是垃圾完成热解的主反应区，反应生成高温油气和垃圾炭。本试验也试过了其他温度比如干燥区温度350℃或400℃等，热解区温度500℃、850℃等，效果均类似。同时干燥区生成的带有臭味的气体也在该区内被进一步升温，可将部分臭气祛除。

热解产生的高温油气通过冷凝器进行冷却分离，分离出热解油和热解气；冷凝器内的介质吸收热量后通入料坑四周的热管中作为热源，加热结冰的垃圾。

产生的垃圾炭采用密封双螺旋出料机出料并送入流化床气化装置内，双螺旋并排设置，螺旋互相咬合。由于垃圾经过了热解反应，其中的塑料，织物，木竹等有机物均热解为碳化物，该碳化物不同于原生垃圾，疏松易于破碎，经过双螺旋的搅拌、挤压作用，可在出料的同时完成破碎过程，形成符合流化床气化装置气化的原料。

C、冷凝器热量回用：高温油气通过冷凝器进行冷却进而达到油气分离，冷凝器内的介质吸收热量，通入料坑四周缠绕的热管中作为热源，为结冰的垃圾加热。

D、流化床气化：气化温度为1000℃，垃圾炭通入流化床气化装置进行气化，气化过程中利用炉内的高温裂解、部分气化，垃圾炭对焦油的催化重整作用将大分子焦油气化裂解为小分子物质，达到脱除焦油的目的，解决了垃圾热解油难以处理和利用的问题。剩余残渣被收集起来作为建筑材料或进行填埋处理。当然本试验气化装置的气化温度为850℃-1300℃，本试验取过气化温度为850℃、1300℃等值，效果均类似。

E、气化混合气的除尘净化：气化产生的混合气经过两级旋风除尘器、冷却、脱硫后得到可燃气产品。除尘器产生的除尘灰通过反料器返回至流化床气化装置。可燃气的一部分作为燃料气供给蓄热式燃烧器燃烧，一部分作为产品销售。每吨垃圾可产可燃气230Nm³，其成分及热值如下：

表2可燃气成分及热值

由以上实施例可见，本实用新型的技术方案在解决结冰垃圾的处理问题的同时，又能对热解气余热进行回收,达到了节能减排、提高能源利用效率、简化工艺流程、降低生产成本的目的。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种生活垃圾的处理系统，其特征在于，所述系统包括料坑加热系统、蓄热式旋转床热解炉、流化床气化装置及冷凝器，其中，

所述料坑加热系统包括热管介质入口、出料口；

所述蓄热式旋转床热解炉包括进料口、气体出口、垃圾炭出口和烟气出口；所述进料口与所述料坑加热系统的出料口相连，所述烟气出口与所述料坑加热系统的热管介质入口相连；

所述冷凝器包括高温油气入口、内循环气出口；所述高温油气入口与所述蓄热式旋转床热解炉的气体出口相连；所述内循环气出口与所述料坑加热系统的热管介质入口相连；

所述流化床气化装置包括垃圾炭入口，所述垃圾炭入口与所述蓄热式旋转床热解炉的垃圾炭出口相连。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述料坑加热系统的四周设有热管。

3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述料坑加热系统的出料口与所述蓄热式旋转床热解炉的进料口之间设有给料机和皮带输送机构。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述蓄热式旋转床热解炉包括旋转床热解炉本体、蓄热式燃烧器；所述旋转床热解炉本体包括炉壁、转动的炉底及所述炉壁与所述转动的炉底围起来的炉膛；所述蓄热式燃烧器设于所述炉壁；所述炉膛沿所述炉底的旋转方向分为干燥区和热解区。

5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述蓄热式旋转床热解炉的垃圾炭出口与所述流化床气化装置的垃圾炭入口之间设有双螺旋出料机。

6.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括除尘净化系统、可燃气储罐；所述除尘净化系统包括混合气入口、可燃气出口和除尘灰出口，所述混合气入口与所述流化床气化装置的混合气出口相连，所述除尘灰出口与所述流化床气化装置的除尘灰入口相连；所述可燃气储罐包括可燃气入口、可燃气出口，所述可燃气入口与所述除尘净化系统的可燃气出口相连，所述可燃气出口与所述蓄热式旋转床热解炉的可燃气入口相连。