一種生活垃圾的處理系統的制作方法

本實用新型主要涉及一種垃圾的處理系統，尤其涉及一種結冰生活垃圾的處理系統。

背景技術：

目前，城市生活垃圾的處理問題已然成為全民關注的焦點。現有填埋、堆肥、焚燒等處理技術，但由于這些技術存在一些固有的缺點，使其發展受到限制。我國許多城市建設了生活垃圾焚燒發電廠，但焚燒帶來的二噁英污染問題引起了人們對垃圾焚燒方式的爭議。二噁英環境毒性大，不易降解，對居民身體健康造成極大威脅。

生活垃圾熱解技術以其資源化利用率高、環境污染小的優點越來越被人們所青睞，采用熱解的方式處理垃圾，不會產生二噁英、飛灰等問題，是現在最理想的垃圾處理方式。熱解主要產物有以下幾種：1.熱解油，一部分熱解油通過精制可作為燃料油使用；2.熱解炭，大部分以炭黑形式存在，可作為固體燃料使用也可摻燒水泥等；3.熱解氣，包括一些低分子碳氫化合物如氫氣、甲烷、一氧化碳等，可作為燃料氣使用，是熱解產生經濟價值的主要產品。

另外熱解氣含有高利用價值的余熱，對余熱進行回收利用可實現節能減排、降低生產成本等目的。

但是在寒冷地區的冬天，垃圾極易結冰，如果直接將其處理，會增加預處理的難度，而且將其送入熱解爐中熱解會消耗更多的能量，這會增加投入成本，且浪費資源。

現有技術有一種用于北方垃圾發酵加熱的裝置，該裝置主要利用鍋爐加熱使冬季結冰的生活垃圾發酵，但采用的加熱裝置過于復雜，耗能較大，且對于垃圾的處理仍采用的是焚燒的方式，會產生二噁英、飛灰等物質污染環境。

所以，針對上述問題，有必要實用新型一種生活垃圾的處理系統，在對結冰生活垃圾處理的同時，又能有效地對熱解氣余熱進行回收，以達到節能減排、提高能源利用效率、簡化工藝流程、降低生產成本的目的。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型旨在提供一種生活垃圾的處理系統，該系統在處理結冰生活垃圾的同時，又能對熱解氣和煙氣余熱回收利用。

本實用新型提供的生活垃圾的處理系統包括：料坑加熱系統、蓄熱式旋轉床熱解爐、流化床氣化裝置及冷凝器，其中，所述料坑加熱系統包括熱管介質入口、出料口；所述蓄熱式旋轉床熱解爐包括進料口、氣體出口、垃圾炭出口和煙氣出口；所述進料口與所述料坑加熱系統的出料口相連，所述煙氣出口與所述料坑加熱系統的熱管介質入口相連；所述冷凝器包括高溫油氣入口、內循環氣出口；所述高溫油氣入口與所述蓄熱式旋轉床熱解爐的氣體出口相連；所述內循環氣出口與所述料坑加熱系統的熱管介質入口相連；所述流化床氣化裝置包括垃圾炭入口，所述垃圾炭入口與所述蓄熱式旋轉床熱解爐的垃圾炭出口相連。

上述的處理系統，所述料坑加熱系統的四周設有熱管。

上述的處理系統，所述料坑加熱系統的出料口與所述蓄熱式旋轉床熱解爐的進料口之間設有給料機和皮帶輸送機構。

上述的處理系統，所述蓄熱式旋轉床熱解爐包括旋轉床熱解爐本體、蓄熱式燃燒器；所述旋轉床熱解爐本體包括爐壁、轉動的爐底及所述爐壁與所述轉動的爐底圍起來的爐膛；所述蓄熱式燃燒器設于所述爐壁；所述爐膛沿所述爐底的旋轉方向分為干燥區和熱解區。

上述的處理系統，所述蓄熱式旋轉床熱解爐的垃圾炭出口與所述流化床氣化裝置的垃圾炭入口之間設有雙螺旋出料機。

進一步地，所述處理系統還可包括除塵凈化系統、可燃氣儲罐；所述除塵凈化系統包括混合氣入口、可燃氣出口和除塵灰出口，所述混合氣入口與所述流化床氣化裝置的混合氣出口相連，所述除塵灰出口與所述流化床氣化裝置的除塵灰入口相連；所述可燃氣儲罐包括可燃氣入口、可燃氣出口，所述可燃氣入口與所述除塵凈化系統的可燃氣出口相連，所述可燃氣出口與所述蓄熱式旋轉床熱解爐的可燃氣入口相連。

根據本實用新型的上述技術方案，在解決結冰生活垃圾的處理問題的同時，又能對熱解氣余熱進行回收,達到了節能減排、提高能源利用效率、簡化工藝流程、降低生產成本的目的。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的生活垃圾的處理系統流程圖；

圖2是本實用新型實施例的蓄熱式旋轉床熱解爐的俯視結構簡圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案以及各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。

本實用新型所述的一種適用于寒冷地區結冰生活垃圾的處理系統，主要工藝流程是：

將結冰的垃圾送入垃圾料坑加熱系統后，料坑加熱系統的料坑四周纏繞的熱管對其進行加熱。待結冰的垃圾融化后，將其送入無熱載體蓄熱式旋轉床，最終生成高溫油氣和固體垃圾炭，而燃燒排出的煙氣通入料坑四周的熱管中，為結冰的垃圾提供熱量。高溫油氣通過冷凝器進行冷凝后分離出熱解油和熱解氣，冷凝器內的介質吸熱后通入料坑四周的熱管中，作為熱管的熱源，也為結冰的垃圾提供熱量。冷凝器內的介質可為空氣。本系統中蓄熱式旋轉床熱解爐排出的煙氣和冷凝器內受熱的空氣一同作為熱管的熱源，為結冰的垃圾提供熱量，實現了熱解余熱的循環利用。垃圾炭經過爐體的可實現破碎功能的密封雙螺旋出料機出料，送入流化床氣化裝置進行氣化。將氣化得到的氣體混合物經過除塵凈化后可得到可燃氣產品。同時混合氣中的臭氣在熱解氣化過程中得到祛除。

本實用新型通過簡單的流程便完成了加熱干燥和熱解的目的，最終得到可燃氣，工藝流程短、運行成本低，資源化、能源化水平高，產品經濟效益好，二次污染少，無二噁英產生，易于實現垃圾熱解的工業化和規模化。

本實用新型的工藝處理過程中，其前期進行加熱結冰垃圾的熱量來自于油氣冷凝過程中釋放的能量及旋轉床排出的煙氣熱量，達到了循環利用熱解余熱的目的，有較高的環保經濟價值。

本實用新型技術方案的實現將通過以下內容進行詳細說明。

如圖1所示，本實施例的生活垃圾的處理系統主要包括料坑加熱系統，蓄熱式旋轉床熱解爐，流化床氣化裝置，除塵凈化系統，可燃氣儲罐。其中的除塵凈化系統與可燃氣儲罐不是必要裝置。

所述料坑加熱系統具有熱管介質入口和出料口。冷凝器的內循環氣出口與料坑熱管介質入口相連。高溫油氣通過冷凝器進行油氣分離，冷凝器內的介質吸收熱量后，將這部分熱量通過熱管傳遞給料坑中結冰的垃圾加熱。

如圖2所示，與料坑加熱系統相連的所述蓄熱式旋轉床熱解爐具有進料口3，高溫油氣出口5，垃圾炭出口4，可燃氣入口和煙氣出口，并根據溫度沿旋轉床爐底旋轉方向依次分為干燥區(300℃-400℃)1、熱解區(500℃-800℃)2，所述蓄熱式旋轉床熱解爐的高溫油氣出口設置在蓄熱式旋轉床熱解爐的熱解區爐頂、靠近垃圾炭出口4的位置，所述蓄熱式旋轉床熱解爐的垃圾炭出料采用雙螺旋出料機。圖2為蓄熱式旋轉床熱解爐的俯視圖。

所述流化床氣化裝置用于將垃圾炭進行氣化，使之成為氣體混合物。流化床氣化裝置具有垃圾炭入口，氣化劑入口，混合氣出口和除塵灰入口，所述流化床氣化裝置的垃圾炭入口與蓄熱式旋轉床熱解爐的出料口相連。

所述除塵凈化系統具有混合氣入口，可燃氣出口和除塵灰出口，所述除塵凈化系統的混合氣入口與流化床氣化裝置的混合氣出口相連，所述除塵凈化系統的除塵灰出口與所述流化床氣化裝置的除塵灰入口相連。

所述可燃氣儲罐具有可燃氣入口，所述可燃氣儲罐的可燃氣入口與除塵凈化系統的可燃氣出口相連。進一步地，所述可燃氣儲罐的可燃氣出口與蓄熱式輻射管旋轉床的可燃氣入口相連。

上述系統中各裝置的詳細介紹將結合以下的處理方法來加以闡述。

本實用新型的生活垃圾的處理方法，包括步驟：

A、生活垃圾的加熱：將結冰的生活垃圾卸入料坑加熱系統的料坑中，通過料坑四周的熱管給其加熱；待結冰的垃圾融化后，通過給料機和皮帶送入蓄熱式旋轉床熱解爐，在輸送過程中揀出其中的大塊無機物，如磚頭、石塊、大件玻璃金屬制品等。

B、生活垃圾的干燥、熱解：熱解的主體設備為無熱載體蓄熱式旋轉床熱解爐，它包括旋轉床熱解爐本體、蓄熱式燃氣燃燒器以及布料、出料等輔助機構。其爐底為可轉動的環形爐底，蓄熱式燃氣燃燒器布置于環形爐壁，燃燒器為輻射管結構，可燃氣燃燒后以熱輻射的方式提供垃圾熱解所需的熱量，蓄熱式旋轉床熱解爐的輻射管內的煙氣與旋轉床內的氣氛隔絕。煙氣被進一步通入料坑加熱系統的熱管中。將熱解爐分為兩個區域，分別是干燥區和熱解區，在爐體頂部靠近熱解區末端設置氣體出口，用于收集含有水蒸汽的高溫油氣。

干燥區溫度300-400℃，主要作用是將垃圾中的水分進行烘干。爐內烘干與爐外烘干的能耗差別主要在于水蒸氣由100℃升高到爐內溫度所消耗的顯熱Q_水蒸氣。由于水的氣化潛熱很大，而Q_水蒸氣熱量僅占總能耗的25％左右。同時又由于爐外烘干熱效率較低，煙氣量大，含有臭味的煙氣還需進行臭氣處理，整體運行費用提高，因而爐內烘干更具優勢。

熱解區溫度500-800℃，是垃圾完成熱解的主反應區，反應生成高溫油氣和垃圾炭。同時干燥區生成的帶有臭味的氣體也在該區內被進一步升溫，部分臭氣被祛除。旋轉床排出的煙氣通入料坑四周的熱管中，與冷凝器中的受熱空氣一同為結冰垃圾供熱。

熱解產生的高溫油氣通過冷凝器進行冷卻分離，分離出熱解油和熱解氣；冷凝器內的介質吸收熱量后通入料坑四周的熱管中作為熱源，加熱結冰的垃圾。

產生的垃圾炭采用密封雙螺旋出料機出料并送入流化床氣化裝置內，雙螺旋并排設置，螺旋互相咬合。由于垃圾經過了熱解反應，其中的塑料，織物，木竹等有機物均熱解為碳化物，該碳化物不同于原生垃圾，其疏松易于破碎，經過雙螺旋的攪拌、擠壓作用，可在出料的同時完成破碎過程，形成符合流化床氣化裝置氣化的原料。

C、冷凝器熱量回用：高溫油氣通過冷凝器進行冷卻進而達到油氣分離，冷凝器內的介質吸收熱量，通入料坑四周纏繞的熱管中作為熱源，為結冰的垃圾加熱。介質可為空氣。

D、流化床氣化：垃圾炭通入流化床氣化裝置內進行氣化，氣化溫度為850℃-1300℃，氣化過程中利用爐內的高溫裂解、部分氣化，垃圾炭對焦油的催化重整作用將大分子焦油氣化裂解為小分子物質，達到脫除焦油的目的，解決了垃圾熱解油難以處理和利用的問題。剩余殘渣被收集起來作為建筑材料或進行填埋處理。

E、氣化混合氣的除塵凈化：氣化產生的混合氣經過兩級旋風除塵器、冷卻、脫硫后得到可燃氣產品。除塵器產生的除塵灰通過反料器返回至流化床氣化裝置內。一部分可燃氣作為燃料氣供給蓄熱式燃燒器燃燒，一部分可作為產品進行銷售。

本實用新型實施例的技術方案解決了結冰的生活垃圾的處理問題，避免了將結冰垃圾直接放入熱解爐進行熱解會消耗更多能量的缺陷。本實用新型利用冷凝油氣產生的熱量和蓄熱式旋轉床熱解爐產生的煙氣來加熱垃圾，既利用了能量，又可以減少熱解能耗。進一步地，本實用新型提高了垃圾熱解氣化工藝的整體經濟性，易于工業化推廣。

下面結合具體實施例來說明本實用新型的技術方案。

下述實施例中所取工藝條件數值均為示例性的，其可取數值范圍如前述說明書中所示。

實施例1

采用某市生活垃圾為原料，垃圾含水率50％，成分組成如表1：

表1生活垃圾成分組成(wt％)(重量含量)

利用具體實施方式中介紹的生活垃圾處理系統進行處理的步驟如下:

A、生活垃圾的加熱：將結冰的生活垃圾卸入料坑中，通過料坑四周的熱管給其加熱，待結冰的垃圾融化后，通過給料機和皮帶送入蓄熱式旋轉床熱解爐，在輸送過程中揀出其中的大塊無機物，如磚頭、石塊、大件玻璃金屬制品等。

B、生活垃圾的干燥、熱解：熱解的主體設備為無熱載體蓄熱式旋轉床熱解爐，它包括旋轉床熱解爐本體，蓄熱式燃氣輻射管燃燒器，以及布料、出料等輔助機構。蓄熱式旋轉床熱解爐爐底為可轉動的環形爐底，蓄熱式燃氣燃燒器布置于環形爐壁，其為輻射管。可燃氣燃燒后以熱輻射的方式提供垃圾熱解所需熱量，輻射管內的煙氣與旋轉床內的氣氛隔絕。將熱解爐分為兩個區域，分別是干燥區和熱解區，在爐體頂部靠近熱解區末端設置有氣體出口，用于收集含有水蒸汽的高溫油氣。

干燥區溫度300℃，主要作用是將垃圾中的水分進行烘干。熱解區溫度600℃，是垃圾完成熱解的主反應區，反應生成高溫油氣和垃圾炭。本試驗也試過了其他溫度比如干燥區溫度350℃或400℃等，熱解區溫度500℃、850℃等，效果均類似。同時干燥區生成的帶有臭味的氣體也在該區內被進一步升溫，可將部分臭氣祛除。

熱解產生的高溫油氣通過冷凝器進行冷卻分離，分離出熱解油和熱解氣；冷凝器內的介質吸收熱量后通入料坑四周的熱管中作為熱源，加熱結冰的垃圾。

產生的垃圾炭采用密封雙螺旋出料機出料并送入流化床氣化裝置內，雙螺旋并排設置，螺旋互相咬合。由于垃圾經過了熱解反應，其中的塑料，織物，木竹等有機物均熱解為碳化物，該碳化物不同于原生垃圾，疏松易于破碎，經過雙螺旋的攪拌、擠壓作用，可在出料的同時完成破碎過程，形成符合流化床氣化裝置氣化的原料。

C、冷凝器熱量回用：高溫油氣通過冷凝器進行冷卻進而達到油氣分離，冷凝器內的介質吸收熱量，通入料坑四周纏繞的熱管中作為熱源，為結冰的垃圾加熱。

D、流化床氣化：氣化溫度為1000℃，垃圾炭通入流化床氣化裝置進行氣化，氣化過程中利用爐內的高溫裂解、部分氣化，垃圾炭對焦油的催化重整作用將大分子焦油氣化裂解為小分子物質，達到脫除焦油的目的，解決了垃圾熱解油難以處理和利用的問題。剩余殘渣被收集起來作為建筑材料或進行填埋處理。當然本試驗氣化裝置的氣化溫度為850℃-1300℃，本試驗取過氣化溫度為850℃、1300℃等值，效果均類似。

E、氣化混合氣的除塵凈化：氣化產生的混合氣經過兩級旋風除塵器、冷卻、脫硫后得到可燃氣產品。除塵器產生的除塵灰通過反料器返回至流化床氣化裝置。可燃氣的一部分作為燃料氣供給蓄熱式燃燒器燃燒，一部分作為產品銷售。每噸垃圾可產可燃氣230Nm³，其成分及熱值如下：

表2可燃氣成分及熱值

由以上實施例可見，本實用新型的技術方案在解決結冰垃圾的處理問題的同時，又能對熱解氣余熱進行回收,達到了節能減排、提高能源利用效率、簡化工藝流程、降低生產成本的目的。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。