CN206882385U - 处理生活垃圾的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了处理生活垃圾的系统，包括：预处理单元，其具有生活垃圾入口、有机垃圾出口和无机垃圾出口；热解装置，其具有有机垃圾入口、高温热解油气出口、热解炭出口和热解尾气出口；二氧化碳捕集单元，其具有尾气入口和二氧化碳气体出口；第一节能脱酸装置，其具有高温热解油气入口、二氧化碳气体入口、降温脱酸后热解油气出口和预热后二氧化碳气体出口；第一气化装置，其具有预热后二氧化碳入口、煤料入口和还原气出口；气基竖炉，所述气基竖炉具有还原气入口、含铁矿料入口和还原铁出口。采用该系统可以实现生活垃圾的减量化、资源化处理，同时可以将温室气体CO₂资源化利用，特别适用于技术推广和规模化生产。

Description

处理生活垃圾的系统

技术领域

本实用新型涉及能源化工领域，具体而言，本实用新型涉及处理生活垃圾的系统。

背景技术

随着经济的迅速发展、人口的不断增长以及人民生活水平的日益提高，我国生活垃圾的产生量也急剧增加，目前中国城市生活垃圾年产生量约2亿吨，且每年还在以10％左右的速度增长，给环境造成了很大的负担，全国大城市中有2/3面临“垃圾围城”的困境。

目前垃圾处理常用的填埋、堆肥方式已陷入占用大量用地、堆肥产品无销路的困境，而垃圾焚烧处理的方式始终无法摆脱二噁英污染的问题，并且产生大量的飞灰，飞灰的处理远不如人意，成为生活垃圾焚烧全过程污染控制和风险管理中最为薄弱的环节。

随着经济的发展，碳减排已成为关注的课题。作为生活垃圾热解处理技术，在实现生活垃圾资源化的同时也产生了大量的CO₂。CO₂既是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，对温室效应的贡献达到55％，又是一种宝贵的资源。目前，CO₂被广泛应用于食品保鲜、采油行业、气体保护焊及化工合成等领域，且取得了良好的经济效益。但与CO₂增长的产能相比，每年用于生产消耗的CO₂量仅占总产量的一少部分，大量的CO₂无法得到充分利用而排放到大气中，加剧温室效应，制约企业可持续发展的关键因素。不论从资源还是能源的角度来说，开发更多的CO₂利用技术都是势在必行的。

因而，现有的处理生活垃圾的手段仍有待改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种处理生活垃圾的系统。采用该系统可以实现生活垃圾的减量化、资源化处理，同时可以将温室气体CO₂资源化利用，特别适用于技术推广和规模化生产。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理生活垃圾的系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括：预处理单元，所述预处理单元具有生活垃圾入口、有机垃圾出口和无机垃圾出口；热解装置，所述热解装置具有有机垃圾入口、高温热解油气出口、热解炭出口和热解尾气出口，所述有机垃圾入口与所述有机垃圾出口相连；二氧化碳捕集单元，所述二氧化碳捕集单元具有尾气入口和二氧化碳气体出口，所述尾气入口与所述热解尾气出口相连；第一节能脱酸装置，所述第一节能脱酸装置具有高温热解油气入口、二氧化碳气体入口、降温脱酸后热解油气出口和预热后二氧化碳气体出口，所述二氧化碳气体入口与所述二氧化碳气体出口相连，所述高温热解油气入口与所述高温热解油气出口相连；第一气化装置，所述第一气化装置具有预热后二氧化碳入口、煤料入口和还原气出口，所述预热后二氧化碳入口与所述预热后二氧化碳出口相连；气基竖炉，所述气基竖炉具有还原气入口、含铁矿料入口和还原铁出口，所述还原气入口与所述还原气出口相连。

由此，根据本实用新型实施例的处理生活垃圾的系统通过将生活垃圾预处理后供给至热解装置进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；其中，热解尾气进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集，进而将捕集得到的二氧化碳气体供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便将二氧化碳气体预热，预热后的二氧化碳气体进入第一气化装置，通过二氧化碳将煤料气化为高纯一氧化碳，并将高纯一氧化碳作为还原气供给至气基竖炉中作为还原气使用。由此，本申请的系统通过将生活垃圾热解得到的热解尾气经多步处理转化为气基竖炉用还原气，实现了热解尾气的资源化利用，同时显著降低二氧化碳气体的排放，具有显著的经济效益和环境效益，特别适用于技术推广和规模化生产。

任选的，所述处理生活垃圾的系统进一步包括：热解油气净化单元，所述热解油气净化单元具有降温脱酸后热解油气入口、热解油出口和热解气出口，所述降温脱酸后热解油气入口与所述降温脱酸后热解油气出口相连；发电单元，所述发电单元具有燃料入口、水蒸汽出口和燃烧尾气出口，所述燃料入口与所述热解油出口相连，所述燃烧尾气出口与所述尾气入口相连。由此，可以利用从生活垃圾热解得到的热解油气中分离得到的热解油进行发电，从而进一步提高生活垃圾的资源利用率。

任选的，所述处理生活垃圾的系统进一步包括：破碎装置，所述破碎装置具有热解炭入口和热解炭颗粒出口，所述热解炭入口与所述热解炭出口相连；第二气化装置，所述第二气化装置具有热解炭颗粒入口、水蒸汽入口、气化气出口和气化残渣出口，所述热解炭颗粒入口与所述热解炭颗粒出口相连，所述水蒸汽入口与所述水蒸汽出口相连；第二节能脱酸装置，所述第二节能脱酸装置具有气化气入口和降温脱酸后气化气出口，所述气化气入口与所述气化气出口相连；气化气净化单元，所述气化气净化单元具有降温脱酸后气化气入口和净化气化气出口，所述降温脱酸后气化气入口与所述降温脱酸后气化气出口相连；甲醇合成单元，所述甲醇合成单元具有净化气化气入口和甲醇出口，所述净化气化气入口与所述净化气化气出口相连。

由此，可以通过破碎装置将热解炭破碎得到热解炭颗粒，进而将热解炭颗粒供给至第二气化装置，并利用水蒸气将热解炭颗粒气化为以一氧化碳和氢气为主要成分的气化气，气化气进入第二节能脱酸装置经过换热和脱酸处理后，得到的降温脱酸后气化气进一步进入气化气净化单元中进行净化处理，得到净化气化气，后续可以将净化气化气供给至甲醇合成单元中用于合成甲醇，从而实现了对低热值热解炭的资源化利用，并以气化煤为原料制备得到高附加值的甲醇。

任选的，所述热解气出口与所述热解装置相连。由此，可以将从生活垃圾热解得到的热解油气中分离得到的热解气返回热解装置中，作为热解装置的燃料气加以利用。

任选的，所述净化气化气出口与所述燃料入口相连。由此，可以将净化气化气作为燃料气用于发电单元燃烧发电。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的处理生活垃圾的系统结构示意图；

图2是根据本实用新型再一个实施例的处理生活垃圾的系统结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的处理生活垃圾的系统处理生活垃圾的方法流程示意图；

图4是根据本实用新型再一个实施例的处理生活垃圾的系统处理生活垃圾的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理生活垃圾的系统。根据本实用新型的实施例，参考图1～2，该系统包括：预处理单元100、热解装置200、二氧化碳捕集单元300、第一节能脱酸装置400、第一气化装置500和气基竖炉600。

根据本实用新型的实施例，预处理单元100具有生活垃圾入口101、有机垃圾出口102和无机垃圾出口103，预处理单元100适于将生活垃圾进行预处理，以便得到有机垃圾和无机垃圾。具体地，生活垃圾中含有部分金属、玻璃、砖块等无机物，这类无机物无法在后续热解处理中生成热解炭或热解油气等资源，且将混有无机物的生活垃圾进行热解处理还会增大热解处理的能耗并降低热解处理的效率。根据本实用新型的实施例，发明人发现，在将生活垃圾进行热解处理之前，预先将生活垃圾中的无机物除去，可以有效地提高后续热解处理的效率并降低能耗。

根据本实用新型的一个具体实施例，预处理单元100包括依次相连的破袋机构、滚筛机构、分选机构和破碎机构。具体地，可以通过破袋机构、滚筛机构以及分选机构处理除去生活垃圾中的金属、玻璃、砖块等无机物，进而通过破碎机构将生活垃圾进行破碎。根据本实用新型的具体实施例，可以将生活垃圾破碎至粒径不高于20mm，由此可以显著提高后续热解处理的效率。

根据本实用新型的实施例，热解装置200具有有机垃圾入口201、高温热解油气出口202、热解炭出口203和热解尾气出口204，有机垃圾入口201与有机垃圾出口102相连，热解装置200适于将有机垃圾进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气。

根据本实用新型的一个具体实施例，热解装置200可以为旋转床热解炉，旋转床热解炉可以采用无热载体蓄热式旋转床，无热载体蓄热式旋转床包括旋转床热解腔室、环形炉底和分别位于环形炉底上下的蓄热式燃气辐射管燃烧器以及布料、出料等机构，蓄热式燃气辐射管燃烧器布置于环形炉壁，以热辐射的方式提供垃圾热解所需的热量。旋转床热解炉沿转动的方向依次设置有干燥区、热解反应一区、热解反应二区和热解反应三区，待处理有机垃圾从干燥区进入旋转床热解炉，在旋转床热解炉各个区域的炉顶均设置有高温热解油气出口，用于收集高温热解油气，在热解反应三区的末端热解炭出口处设置有出料装置，用于收集热解炭，另外，为了使待处理有机垃圾受热均匀，炉底料板可以选用穿孔板。

根据本实用新型的实施例，二氧化碳捕集单元300具有尾气入口301和二氧化碳气体出口302，尾气入口301与热解尾气出口204相连，二氧化碳捕集单元300适于对热解尾气中的二氧化碳进行捕集，以便得到二氧化碳气体。具体地，热解尾气主要是热解装置中蓄热式辐射管燃烧产生的尾气，其主要成分是二氧化碳。

根据本实用新型的一个具体实施例，二氧化碳捕集单元300包括依次相连的吸收塔、解吸塔、冷却器和气液分离器。具体地，来自热解装置的热解尾气经风机加压给入吸收塔，在吸收塔内与吸收剂醇胺溶液逆流接触，热解尾气中的二氧化碳被吸收剂吸收，得到富液，富液经富液泵给入解吸塔，解吸生成含有二氧化碳气体、蒸汽和雾沫的混合气体以及贫液，解吸后的混合经冷却器降温冷却，使得蒸汽和雾沫变为水和泡沫，进而通过气液分离器除去混合气体内的水和泡沫，得到纯度较高的二氧化碳气体。

根据本实用新型的实施例，第一节能脱酸装置400具有高温热解油气入口401、二氧化碳气体入口402、降温脱酸后热解油气出口403和预热后二氧化碳气体出口404，二氧化碳气体入口402与二氧化碳气体出口302相连，高温热解油气入口401与高温热解油气出口202相连，第一节能脱酸装置400适于将高温热解油气与二氧化碳气体进行间接换热以及对高温热解油气进行脱酸处理，以便得到预热后二氧化碳气体和降温脱酸后热解油气。具体地，通过采用第一节能脱酸装置400，可以将高温热解油气温度降至200℃，并将其中的酸性气体浓度降至0.02v％；此外，第一节能脱酸装置500兼具蓄热功能，蓄热得到的热量可以将二氧化碳捕集单元中收集得到的二氧化碳预热至100～600℃，由此可以降低后续第一气化装置500中气化处理的能耗约10～20％。需要说明的是，该步骤中的脱酸方式可以为现有技术中能够除去高温热解油气中的任何方法，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

根据本实用新型的实施例，第一气化装置500具有预热后二氧化碳入口501、煤料入口502和还原气出口503，预热后二氧化碳入口501与预热后二氧化碳出口404相连，第一气化装置500适于利用预热后二氧化碳气体将煤料进行第一气化处理，以便得到还原气。具体地，气化处理可以在1000℃下进行，还原气为高纯度一氧化碳气体。

根据本实用新型的实施例，气基竖炉600具有还原气入口601、含铁矿料入口602和还原铁出口603，还原气入口601与还原气出口503相连，气基竖炉600适于利用还原气对含铁矿料进行气基还原处理，以便得到还原铁。具体地，气基竖炉可以包含还原段和冷却段，还原气可以从冷却段输送至气基竖炉内，以便使还原气与冷却段内的海绵铁进行热交换后进入还原段并进行气基还原反应，还原气经热海绵铁预热后，温度可达850℃以上，可直接进行还原反应，由此可以降低了还原段的反应温度，减少能耗。预热后的还原气上升进入还原段，并与下落的含铁矿料逆向接触发生气基还原反应，生成高温海绵铁和高浓度二氧化碳气体。另外，CO₂由气基竖炉排出后可以进入第一气化装置作为气化剂使用，此过程实现了CO₂循环利用，降低了系统的碳排放量。

根据本实用新型实施例的处理生活垃圾的系统通过将生活垃圾预处理后供给至热解装置进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；其中，热解尾气进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集，进而将捕集得到的二氧化碳气体供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便将二氧化碳气体预热，预热后的二氧化碳气体进入第一气化装置，通过二氧化碳将煤料气化为高纯一氧化碳，并将高纯一氧化碳作为还原气供给至气基竖炉中作为还原气使用。由此本申请的系统通过将生活垃圾热解得到的热解尾气经多步处理转化为气基竖炉用还原气，实现了热解尾气的资源化利用，同时显著降低二氧化碳气体的排放，具有显著的经济效益和环境效益，特别适用于技术推广和规模化生产。

参考图2，根据本实用新型实施例的处理生活垃圾的系统进一步包括：热解油气净化单元700和发电单元800。

根据本实用新型的一个具体实施例，热解油气净化单元700具有降温脱酸后热解油气入口701、热解油出口702和热解气出口703，降温脱酸后热解油气入口701与降温脱酸后热解油气出口403相连，热解油气净化单元700适于将降温脱酸后热解油气进行第一净化处理，以便得到热解油和热解气。根据本实用新型的实施例，通过第一净化处理可以将热解油气中的硫化氢含量降至不高于0.01g/Nm³，粉尘含量降至不高于50mg/Nm³，并同时将热解油气分离为热解油和热解气。

根据本实用新型的实施例，热解油气净化单元700包括依次相连的湿式除尘塔、初冷器、电捕焦油器和脱硫脱硝塔，由此，可以有效地对降温脱酸后热解油气进行除尘、除焦油、脱硫以及脱硝。具体地，降温脱酸后热解油气首先采用激冷循环水进行喷洒降温，分离成待净化的热解气和焦油，焦油经过管路输送至油水分离槽，分离成焦油和废水；待净化的热解气在湿式除尘塔中完成除尘，将待净化的热解气中的粉尘除去，进而将降温脱酸后热解气送入横管初冷器，采用32℃循环水和16℃制冷水的两段冷却水将降温脱酸后热解气冷却至21℃左右，随后通过两台并联同时操作的电捕焦油器，将气体中夹带的焦油除去，然后采用罗茨鼓风机将降温脱酸后热解气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，以便得到清洁的热解气。

根据本实用新型的具体实施例，热解油气净化单元700的热解气出口703可以与热解装置200相连，由此，可以将从生活垃圾热解得到的热解油气中分离得到的热解气返回热解装置中，作为热解装置的燃料气加以利用。

根据本实用新型的实施例，发电单元800具有燃料入口801、水蒸汽出口802和燃烧尾气出口803，燃料入口801与热解油出口702相连，燃烧尾气出口803与尾气入口301相连，发电单元800适于利用从高温热解油气中分离得到的热解油进行燃烧发电。具体地，可以将热解油供给至发电单元800的余热锅炉，在余热锅炉内与水换热或通过燃烧产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机驱动发电机进行发电，产生的电能并入电网，而发电单元产生的燃烧尾气可以进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集利用。

参考图2，根据本实用新型实施例的处理生活垃圾的系统进一步包括：破碎装置900、第二气化装置1000、第二节能脱酸装置1100、气化气净化单元1200和甲醇合成单元1300。

根据本实用新型的实施例，破碎装置900具有热解炭入口901和热解炭颗粒出口902，热解炭入口901与热解炭出口203相连，破碎装置900适于将有机垃圾热解得到的热解炭进行破碎处理，以便得到热解炭颗粒。

根据本实用新型的一个具体实施例，热解炭颗粒的粒径可以不高于10mm。发明人发现，通过在将热解炭进行气化处理之前，预先将热解炭破碎至该粒径，可以显著提高气化处理的效率并降低气化处理的能耗。

根据本实用新型的实施例，第二气化装置1000具有热解炭颗粒入口1001、水蒸汽入口1002、气化气出口1003和气化残渣出口1004，热解炭颗粒入口1001与热解炭颗粒出口902相连，水蒸汽入口1002与水蒸汽出口802相连，第二气化装置1000适于将热解炭颗粒和来自于发电单元800的水蒸气接触并进行第二气化处理，以便得到气化气和气化残渣。具体地，由垃圾热解得到的热解炭具有一定的燃烧热，属于低热值的能源产物，通过将热解炭在气化装置内进行气化处理，可以使热解炭转化为热值较高的气化气，而气化残渣的利用价值较低，可用作建筑材料或进行填埋处理。根据本实用新型的具体实施例，气化处理的温度可以为1000℃左右，由此可以有效地将热解炭转化为气化气。

根据本实用新型的实施例，第二节能脱酸装置1100具有气化气入口1101和降温脱酸后气化气出口1102，气化气入口1101与气化气出口1003相连，第二节能脱酸装置1100适于将气化气进行第二换热和脱酸处理，以便得到降温脱酸后气化气。具体地，通过采用第二节能脱酸装置1100，可以将气化气中的酸性气体浓度降至0.05v％，并将气化气的温度降至350℃。需要说明的是，第二节能脱酸装置可以同于第一节能脱酸装置。

根据本实用新型的实施例，气化气净化单元1200具有降温脱酸后气化气入口1201和净化气化气出口1202，降温脱酸后气化气入口1201与降温脱酸后气化气出口1102相连，气化气净化单元1200适于将降温脱酸后气化气进行第二净化处理，以便得到净化气化气。

根据本实用新型的一个具体实施例，气化气净化单元1200包括依次相连的湿式除尘塔、初冷器、电捕焦油器和脱硫脱硝塔，由此，可以有效地对降温脱酸后气化气进行除尘、除焦油、脱硫以及脱硝。具体地，降温脱酸后气化气首先通过采用激冷循环水进行喷洒降温，分离成待净化的气化气和焦油，焦油经过管路输送至油水分离槽，分离成焦油和废水；待净化的气化气在湿式除尘塔中完成除尘，将降温脱酸后气化气的粉尘除去，进而将降温脱酸后气化气送入横管初冷器，采用32℃循环水和16℃制冷水的两段冷却水将降温脱酸后气化气冷却至21℃左右，随后通过两台并联同时操作的电捕焦油器，将气体中夹带的焦油除去，然后采用罗茨鼓风机将降温脱酸后气化气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，以便得到清洁气化气。

根据本实用新型的具体实施例，气化气净化单元1200的净化气化气出口1202可以与发电单元800的燃料入口801相连，由此可以将净化气化气作为发电单元的燃料加以利用。

根据本实用新型的实施例，甲醇合成单元1300具有净化气化气入口1301和甲醇出口1302，净化气化气入口1301与净化气化气出口1202相连，甲醇合成单元1300适于利用净化气化气制备得到甲醇。

根据本实用新型的实施例，甲醇合成单元1300包括依次相连的甲醇转化装置和甲醇精馏塔。根据本实用新型的实施例，甲醇转化装置适于利用净化气化气制备得到粗甲醇产品，进而在甲醇精馏塔中对粗甲醇产品进行精馏，以便得到纯度较高的甲醇。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对甲醇转化和甲醇精馏过程的具体操作条件进行选择。

由此，根据本实用新型实施例的处理生活垃圾的系统通过将生活垃圾预处理后供给至热解装置进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；其中，热解尾气进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集，进而将捕集得到的二氧化碳气体供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便将二氧化碳气体预热，预热后的二氧化碳气体进入第一气化装置，通过二氧化碳将煤料气化为高纯一氧化碳，并将高纯一氧化碳作为还原气供给至气基竖炉使用。同时，生活垃圾热解产生的高温热解油气进入热解油气净化单元进行净化与分离，得到热解油和热解气，热解油可以用于发电单元进行燃烧发电，热解气可以返回热解装置作为燃料气使用。另一方面，生活垃圾热解产生的热解炭经过破碎装置破碎，得到热解炭颗粒，将热解炭颗粒供给至第二气化装置，利用发电单元中产生的水蒸气将热解炭颗粒气化为气化气，得到的气化气进入第二节能脱酸装置进行换热和脱酸处理，再经气化气净化单元进行净化处理，得到的净化气化气进一步可以用于合成甲醇或进行发电。由此，根据本实用新型的实施例，该系统通过将生活垃圾热解得到的热解尾气经多步处理转化为气基竖炉用还原气，实现了热解尾气的资源化利用，同时显著降低二氧化碳气体的排放，且生活垃圾处理产生的热解炭和高温热解油气经处理后均可加以利用，本实用新型的处理生活垃圾的系统具有显著的经济效益和环境效益，特别适用于技术推广和规模化生产。

为了方便理解，下面参考图3～4对采用本实用新型实施例的处理生活垃圾的系统实施处理生活垃圾的方法进行详细描述，根据本实用新型的实施例，该方法包括：

S100：预处理

该步骤中，将生活垃圾供给至预处理单元中进行预处理，以便得到有机垃圾和无机垃圾。具体地，生活垃圾中含有部分金属、玻璃、砖块等无机物，这类无机物无法在后续热解处理中生成热解炭或热解油气等资源，且将混有无机物的生活垃圾进行热解处理还会增大热解处理的能耗并降低热解处理的效率。由此，在将生活垃圾进行热解处理之前，预先将生活垃圾中的无机物除去，可以有效地提高后续热解处理的效率并降低能耗。

根据本实用新型的一个具体实施例，预处理单元包括依次相连的破袋机构、滚筛机构、分选机构和破碎机构。具体地，可以通过破袋机构、滚筛机构以及分选机构处理以便除去生活垃圾中的金属、玻璃、砖块等无机物，进而通过破碎机构将生活垃圾进行破碎。根据本实用新型的具体实施例，可以将生活垃圾破碎至粒径不高于20mm，由此可以显著提高后续热解处理的效率。

S200：热解处理

该步骤中，将有机垃圾供给至热解装置中进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气。

根据本实用新型的一个具体实施例，热解装置可以为旋转床热解炉，旋转床热解炉可以采用无热载体蓄热式旋转床，无热载体蓄热式旋转床包括旋转床热解腔室、环形炉底和分别位于环形炉底上下的蓄热式燃气辐射管燃烧器以及布料、出料等机构，蓄热式燃气辐射管燃烧器布置于环形炉壁，以热辐射的方式提供垃圾热解所需的热量。旋转床热解炉沿转动的方向依次设置有干燥区、热解反应一区、热解反应二区和热解反应三区，待处理有机垃圾从干燥区进入旋转床热解炉，在旋转床热解炉各个区域的炉顶均设置有高温热解油气出口，用于收集高温热解油气，在热解反应三区的末端热解炭出口处设置有出料装置，用于收集热解炭，另外，为了使待处理有机垃圾受热均匀，炉底料板可以选用穿孔板。

S300：二氧化碳捕集

该步骤中，将热解尾气供给至二氧化碳捕集单元中，以便得到二氧化碳气体。具体地，热解尾气主要是热解装置中蓄热式辐射管燃烧产生的尾气，其主要成分是二氧化碳。

根据本实用新型的一个具体实施例，二氧化碳捕集单元包括依次相连的吸收塔、解吸塔、冷却器和气液分离器。具体地，来自热解装置的热解尾气经风机加压给入吸收塔，在吸收塔内与吸收剂醇胺溶液逆流接触，热解尾气中的二氧化碳被吸收剂吸收，得到富液，富液经富液泵给入解吸塔，解吸生成含有二氧化碳气体、蒸汽和雾沫的混合气体以及贫液，解吸后的二氧化碳气体经冷却器降温冷却，使得蒸汽和雾沫变为水和泡沫，进而通过气液分离器除去混合气体内的水和泡沫，得到纯度较高的二氧化碳气体。

S400：第一换热和脱酸处理

该步骤中，将二氧化碳气体和高温热解油气供给至第一节能脱酸装置中使高温热解油气与二氧化碳气体进行间接换热以及对高温热解油气进行脱酸处理，以便得到预热后二氧化碳气体和降温脱酸后热解油气。

具体地，通过采用第一节能脱酸装置，可以将高温热解油气温度降至200℃，并将其中的酸性气体浓度降至0.02v％；此外，第一节能脱酸装置兼具蓄热功能，蓄热得到的热量可以将二氧化碳捕集单元中收集得到的二氧化碳预热至100～600℃，由此可以降低后续第一气化装置中气化处理的能耗约10～20％。

S500：第一气化处理

该步骤中，将预热后二氧化碳气体和煤料供给至第一气化装置中进行第一气化处理，以便利用预热后二氧化碳气体将煤料进行第一气化处理，得到还原气。具体地，气化处理可以在1000℃下进行，还原气为高纯度一氧化碳气体。

S600：气基还原处理

该步骤中，将还原气和含铁矿料供给至气基竖炉中进行气基还原处理，以便得到还原铁。

具体地，气基竖炉可以包含还原段和冷却段，还原气可以从冷却段输送至气基竖炉内，以便使还原气与冷却段内的海绵铁进行热交换后进入还原段并进行气基还原反应，还原气经热海绵铁预热后，温度可达850℃以上，可直接进行还原反应，由此可以降低了还原段的反应温度，减少能耗。预热后的还原气上升进入还原段，并与下落的含铁矿料逆向接触发生气基还原反应，生成高温海绵铁和高浓度二氧化碳气体。另外，CO₂由气基竖炉排出后可以进入第一气化装置作为气化剂使用，此过程实现了CO₂循环利用，降低了系统的碳排放量。

由此，根据本实用新型实施例的处理生活垃圾的方法通过将生活垃圾预处理后供给至热解装置进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；其中，热解尾气进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集，进而将捕集得到的二氧化碳气体供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便将二氧化碳气体预热，预热后的二氧化碳气体进入第一气化装置，通过二氧化碳将煤料气化为高纯一氧化碳，并将高纯一氧化碳作为还原气供给至气基竖炉作为还原气使用。由此，该方法通过将生活垃圾热解得到的热解尾气经多步处理转化为气基竖炉用还原气，实现了热解尾气的资源化利用，同时显著降低二氧化碳气体的排放，具有显著的经济效益和环境效益，特别适用于技术推广和规模化生产。

参考图4，根据本实用新型实施例的处理生活垃圾的方法进一步包括：

S700：第一净化处理

该步骤中，将S400得到的降温脱酸后热解油气供给至热解油气净化单元中进行第一净化处理，以便得到热解油和热解气。根据本实用新型的实施例，通过第一净化处理可以将热解油气中的硫化氢含量降至不高于0.01g/Nm³，粉尘含量降至不高于50mg/Nm³，并同时将热解油气分离为热解油和热解气。

根据本实用新型的一个具体实施例，热解油气净化单元包括依次相连的湿式除尘塔、初冷器、电捕焦油器和脱硫脱硝塔，由此，可以有效地对降温脱酸后热解油气进行除尘、除焦油、脱硫以及脱硝。具体地，降温脱酸后热解油气首先通过采用激冷循环水进行喷洒降温，分离成待净化的热解气和焦油，焦油经过管路输送至油水分离槽，分离成焦油和废水；待净化的热解气在湿式除尘塔中完成除尘，将降温脱酸后热解气的粉尘除去，进而将降温脱酸后热解气送入横管初冷器，采用32℃循环水和16℃制冷水的两段冷却水将降温脱酸后热解气冷却至21℃左右，随后通过两台并联同时操作的电捕焦油器，将气体中夹带的焦油除去，然后采用罗茨鼓风机将降温脱酸后热解油气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，以便得到清洁热解气。

根据本实用新型的具体实施例，可以将分离得到的热解油供给至后续S800中的发电单元作为燃料使用，将分离得到的热解气供给至S200中的热解装置作为燃料使用。由此，可以将从生活垃圾热解得到的热解油气中分离得到的热解油用于发电单元进行发电，并将从生活垃圾热解得到的热解油气中分离得到的热解气返回热解装置中，作为热解装置的燃料气加以利用。

S800：发电

该步骤中，将热解油供给至发电单元中燃烧发电，以便得到水蒸气和燃烧尾气，并将燃烧尾气供给至S300中的二氧化碳捕集单元。具体地，可以将热解油供给至发电单元的余热锅炉，在余热锅炉内与水换热或通过燃烧产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机驱动发电机进行发电，产生的电能并入电网，而发电单元产生的燃烧尾气可以进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集利用。

S900：破碎处理

该步骤中，将热解炭供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到热解炭颗粒。

根据本实用新型的一个具体实施例，热解炭颗粒的粒径可以不高于10mm。发明人发现，通过在将热解炭进行气化处理之前，预先将热解炭破碎至该粒径，可以显著提高气化处理的效率并降低气化处理的能耗。

S1000：第二气化处理

该步骤中，将热解炭颗粒和S800得到的水蒸气供给至第二气化装置中进行第二气化处理，以便得到气化气和气化残渣。具体地，由垃圾热解得到的热解炭具有一定的燃烧热，属于低热值的能源产物，通过将热解炭在气化装置内进行气化处理，可以使热解炭转化为热值较高的气化气，而气化残渣的利用价值较低，可用作建筑材料或进行填埋处理。根据本实用新型的具体实施例，气化处理的温度可以为1000℃左右，由此可以有效地将热解炭转化为气化气。

S1100：第二换热和脱酸处理

该步骤中，将气化气供给至第二节能脱酸装置中进行第二换热和脱酸处理，以便得到降温脱酸后气化气。具体地，通过采用第二节能脱酸装置，可以将气化气中的酸性气体浓度降至0.05v％，并将气化气的温度降至350℃。

S1200：第二净化处理

该步骤中，将降温脱酸后气化气供给至气化气净化单元中进行第二净化处理，以便得到净化气化气。

根据本实用新型的一个具体实施例，气化气净化单元包括依次相连的湿式除尘塔、初冷器、电捕焦油器和脱硫脱硝塔，由此，可以有效地对降温脱酸后气化气进行除尘、除焦油、脱硫以及脱硝。具体地，降温脱酸后气化气首先通过采用激冷循环水进行喷洒，分离成待净化的气化气和焦油，焦油经过管路输送至油水分离槽，分离成焦油和废水；待净化的气化气在湿式除尘塔中完成除尘，可以将降温脱酸后气化气中的粉尘除去，进而将降温脱酸后气化气送入横管初冷器，采用32℃循环水和16℃制冷水的两段冷却水将降温脱酸后气化气冷却至21℃左右，随后通过两台并联同时操作的电捕焦油器，将气体中夹带的焦油除去，然后采用罗茨鼓风机将降温脱酸后气化气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，以便得到清洁气化气。

根据本实用新型的具体实施例，可以将S1200得到的净化气化气的一部分供给至S800中的发电单元作为燃料使用，由此可以进一步降低发电单元的能耗。

S1300：合成甲醇

该步骤中，将净化气化气的一部分供给至甲醇合成单元中，以便得到甲醇。根据本实用新型的实施例，甲醇合成单元包括依次相连的甲醇转化装置和甲醇精馏塔。根据本实用新型的实施例，甲醇转化装置适于利用净化气化气制备得到粗甲醇产品，进而在甲醇精馏塔中对粗甲醇产品进行精馏，以便得到纯度较高的甲醇。

由此，根据本实用新型实施例的处理生活垃圾的方法通过将生活垃圾预处理后供给至热解装置进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；其中，热解尾气进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集，进而将捕集得到的二氧化碳气体供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便将二氧化碳气体预热，预热后的二氧化碳气体进入第一气化装置，通过二氧化碳将煤料气化为高纯一氧化碳，并将高纯一氧化碳作为还原气供给至气基竖炉使用。同时，生活垃圾热解产生的高温热解油气进入热解油气净化单元进行净化与分离，得到热解油和热解气，热解油可以用于发电单元进行燃烧发电，热解气可以返回热解装置作为燃料气使用。另一方面，生活垃圾热解产生的热解炭经过破碎装置破碎，得到热解炭颗粒，将热解炭颗粒供给至第二气化装置，利用发电单元中产生的水蒸气将热解炭颗粒气化为气化气，得到的气化气进入第二节能脱酸装置进行换热和脱酸处理，再经气化气净化单元进行净化处理，得到的净化气化气进一步可以用于合成甲醇或进行发电。由此，根据本实用新型的实施例，该方法通过将生活垃圾热解得到的热解尾气经多步处理转化为气基竖炉用还原气，实现了热解尾气的资源化利用，同时显著降低二氧化碳气体的排放，且生活垃圾处理产生的热解炭和高温热解油气经处理后均可加以利用，本实用新型的处理生活垃圾的方法具有显著的经济效益和环境效益，特别适用于技术推广和规模化生产。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。

实施例

待处理生活垃圾成分组成如表1：

表1生活垃圾成分组成(wt％)

名称	织物	塑料	纸	木竹	厨余	渣土	玻璃、金属	总计
									湿基	8.71	18.02	13.65	6.78	15.12	17.67	20.05	100

(1)生活垃圾依次通过破袋、滚筛以及分选处理除去生活垃圾中的金属、玻璃、砖块等无机物，进而将生活垃圾进行破碎粒径不高于20mm，以便得到有机垃圾；

(2)将有机垃圾均匀布入旋转床热解炉，布料厚度100mm，在旋转床热解炉内，干燥区温度为350℃，热解区温度为800～900℃，热解时间1h，以便得到热解炭、高温热解油气和热解尾气；

(3)将热解尾气供给至二氧化碳捕集单元中，以便进行二氧化碳捕集，得到二氧化碳气体；采用二氧化碳捕集单元回收二氧化碳气体，二氧化碳气体的回收率可达90％以上，纯度可达98％以上，达到作为低阶煤气化剂的要求；

(4)将二氧化碳气体和高温热解油气供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便得到预热后二氧化碳气体和降温脱酸后热解油气；

(5)将预热后二氧化碳气体和煤料供给至第一气化装置中进行第一气化处理，以便得到还原气；

(6)将还原气和含铁矿料供给至气基竖炉中进行气基还原处理，以便得到还原铁；

(7)将步骤(4)得到的降温脱酸后热解油气供给至热解油气净化单元中进行第一净化处理，以便得到热解油和热解气；

(8)将热解油供给至发电单元中燃烧发电，以便得到水蒸汽和燃烧尾气，并将燃烧尾气供给至步骤(3)中的二氧化碳捕集单元；

其中，步骤(2)中的热解尾气与步骤(8)中的燃烧尾气的成分如表2所示：

表2热解尾气和燃烧尾气的成分

(9)将热解炭供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到热解炭颗粒；

(10)将热解炭颗粒和步骤(8)得到的水蒸汽供给至第二气化装置中进行第二气化处理，以便得到气化气和气化残渣；第二气化处理中热解炭颗粒的转化率达97％以上，得到的气化气热值达2670Kcal/Nm³，气化气的成分如表3所示：

表3气化气组成、密度及热值

(11)将气化气供给至第二节能脱酸装置中进行第二换热和脱酸处理，以便得到降温脱酸后气化气；

(12)将降温脱酸后气化气供给至气化气净化单元中进行第二净化处理，以便得到净化气化气；

(13)将净化气化气的一部分供给至甲醇合成单元中，以便得到甲醇。采用净化气化气作为原料制备甲醇，反应压力为6.2MPa，反应温度280℃，气化气流量5000m³/h，最后可制得甲醇2.3t/h，甲醇经精馏纯度达到99％。

(14)将步骤(7)得到的热解气供给至步骤(2)中的热解装置作为燃料使用；

(15)将步骤(12)得到的净化气化气的另一部分供给至步骤(8)中的发电单元。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种处理生活垃圾的系统，其特征在于，包括：

预处理单元，所述预处理单元具有生活垃圾入口、有机垃圾出口和无机垃圾出口；

热解装置，所述热解装置具有有机垃圾入口、高温热解油气出口、热解炭出口和热解尾气出口，所述有机垃圾入口与所述有机垃圾出口相连；

二氧化碳捕集单元，所述二氧化碳捕集单元具有尾气入口和二氧化碳气体出口，所述尾气入口与所述热解尾气出口相连；

第一节能脱酸装置，所述第一节能脱酸装置具有高温热解油气入口、二氧化碳气体入口、降温脱酸后热解油气出口和预热后二氧化碳气体出口，所述二氧化碳气体入口与所述二氧化碳气体出口相连，所述高温热解油气入口与所述高温热解油气出口相连；

第一气化装置，所述第一气化装置具有预热后二氧化碳入口、煤料入口和还原气出口，所述预热后二氧化碳入口与所述预热后二氧化碳出口相连；

气基竖炉，所述气基竖炉具有还原气入口、含铁矿料入口和还原铁出口，所述还原气入口与所述还原气出口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：

热解油气净化单元，所述热解油气净化单元具有降温脱酸后热解油气入口、热解油出口和热解气出口，所述降温脱酸后热解油气入口与所述降温脱酸后热解油气出口相连；

发电单元，所述发电单元具有燃料入口、水蒸汽出口和燃烧尾气出口，所述燃料入口与所述热解油出口相连，所述燃烧尾气出口与所述尾气入口相连。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括：

破碎装置，所述破碎装置具有热解炭入口和热解炭颗粒出口，所述热解炭入口与所述热解炭出口相连；

第二气化装置，所述第二气化装置具有热解炭颗粒入口、水蒸汽入口、气化气出口和气化残渣出口，所述热解炭颗粒入口与所述热解炭颗粒出口相连，所述水蒸汽入口与所述水蒸汽出口相连；

第二节能脱酸装置，所述第二节能脱酸装置具有气化气入口和降温脱酸后气化气出口，所述气化气入口与所述气化气出口相连；

气化气净化单元，所述气化气净化单元具有降温脱酸后气化气入口和净化气化气出口，所述降温脱酸后气化气入口与所述降温脱酸后气化气出口相连；

甲醇合成单元，所述甲醇合成单元具有净化气化气入口和甲醇出口，所述净化气化气入口与所述净化气化气出口相连。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述热解气出口与所述热解装置相连。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述净化气化气出口与所述燃料入口相连。