處理生活垃圾的系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了處理生活垃圾的系統。該系統包括：分選裝置；干燥裝置；催化熱解裝置；冷凝裝置；凈化裝置以及變壓吸附裝置。生活垃圾預先經過分選以及干燥之后再進行熱解處理，從而可以降低難以處理利用的熱解油的產率，且可以降低熱解炭中金屬等雜質的含量。利用該系統進行生活垃圾的處理，可以利用催化熱解裝置完成對生活垃圾的高溫催化熱解處理，以便提高處理生活垃圾獲得的氫氣以及燃氣產量，提高資源化水平以及能源利用率，并提高利用該系統進行垃圾處理的企業的經濟效益。
【專利說明】
處理生活垃圾的系統
技術領域
[0001] 本實用新型涉及化工領域。具體地，本實用新型涉及處理生活垃圾的系統。
【背景技術】
[0002] 隨著我國生活垃圾的清運量在逐年上升，對垃圾無害化處理量的要求也隨之升 高。一些經濟發達、用地緊張的城市紛紛采用了垃圾焚燒發電技術來解決垃圾圍城的現象， 然而垃圾焚燒發電對工廠選址要求較高，對于并網發電困難的地區并不適用，另外垃圾焚 燒產生二噁英的問題也使采用焚燒處理生活垃圾的方式備受爭議。
[0003] 生活垃圾催化熱解是在無氧或缺氧的條件下，將生活垃圾與催化劑加熱，使垃圾 中的有機物發生催化裂解和熱化學轉化反應，生成H 2、C0、CH4等可燃性氣體、油水混合液及 固體產物的過程，是一種污染小、投資低的垃圾處理技術。然而，由于生活垃圾熱值較低，一 般熱解技術產生的燃料氣只能用于熱解裝置加熱，其經濟效益較差。
[0004] 因此，目前用于處理生活垃圾的技術仍有待改進。 【實用新型內容】
[0005] 本申請是基于發明人對以下事實和問題的發現和認識作出的：
[0006] 現有的生活垃圾熱解系統，普遍存在生活垃圾處理效果差，處理生成的產品或副 產物經濟效益差，且容易帶來二次污染等問題。例如，現有的生活垃圾熱解系統，在實際運 行中需要經常停車維修清理管道，產生的可燃氣熱值較低，經濟效益較差，獲得的熱解炭需 要進行填埋處理以防止生成二次污染。發明人經過深入研究以及大量實驗發現，這是由于 目前的生活垃圾熱解系統中各個裝置之間不能進行有效的互相關聯，且處于成本考慮，目 前的熱解系統主要采用中低溫(500~700攝氏度)熱解，生活垃圾在此溫度下產油率較高， 熱解油性質復雜、腐蝕性高、粘度較大、易堵塞管道，且難以直接利用，需要復雜的后處理來 防止二次污染。并且，中低溫熱解產生的可燃氣由于熱值較低，只能供裝置加熱使用，經濟 效益差、資源化水平較低，在不添加催化劑的條件下，熱解氣及氫氣產率較低，難以制備氣 體燃料。
[0007] 本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實 用新型提出一種處理生活垃圾的系統。該系統各個裝置之間能夠形成有效的互相關聯，降 低了生產成本，并采用催化熱解裝置，利用高溫催化熱解處理生活垃圾，產生熱解氣以及氫 氣的量較高，具有較高的資源化水平以及能源利用率。
[0008] 在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種處理生活垃圾的系統。該系統 包括:分選裝置，所述分選裝置具有生活垃圾入口、分選垃圾出口和含碳垃圾出口；干燥裝 置，所述干燥裝置具有含碳垃圾入口、干燥水出口和干燥垃圾出口，所述含碳垃圾入口與所 述含碳垃圾出口相連;催化熱解裝置，所述催化熱解裝置具有催化劑入口、干燥垃圾入口、 熱解炭出口以及熱解油氣出口，所述干燥垃圾入口與所述干燥垃圾出口相連;冷凝裝置，所 述冷凝裝置具有熱解油氣入口、熱解油出口以及熱解氣出口，所述熱解油氣入口與所述熱 解油氣出口相連;凈化裝置，所述凈化裝置具有熱解氣入口以及凈化氣出口，所述熱解氣入 口與所述熱解氣出口相連；以及變壓吸附裝置，所述變壓吸附裝置具有凈化氣入口、氫氣出 口以及燃氣出口，所述凈化氣入口與所述凈化氣出口相連。發明人發現，通過將生活垃圾預 先經過分選以及干燥之后再進行熱解處理，不僅可以顯著降低熱解炭中金屬等雜質的含 量，而且可以提高熱解油的品質，并且通過采用催化熱解裝置對生活垃圾進行高溫催化熱 解處理，可以提高系統氫氣以及燃氣產量，從而在提高資源化水平以及能源利用率的同時 提尚企業的經濟效侃。
[0009] 任選地，所述催化熱解裝置為旋轉床熱解爐，所述旋轉床熱解爐包括:環形爐體； 以及蓄熱式燃氣輻射管，所述蓄熱式燃氣輻射管設置在所述環形爐體的環形內壁上，所述 蓄熱式燃氣輻射管上具有燃氣入口以及熱煙氣出口，所述燃氣入口與所述燃氣出口相連。 由此，可以利用旋轉床熱解爐完成生活垃圾的高溫催化熱解處理，且可以利用變壓吸附裝 置產生的燃氣為該旋轉床熱解爐供熱，提高了能源利用效率并節省了生產成本。
[0010] 任選地，所述干燥裝置進一步包括熱煙氣入口和冷煙氣出口，所述熱煙氣入口與 所述熱煙氣出口相連，由此，可以利用旋轉床熱解爐產生的熱煙氣對生活垃圾進行干燥處 理，從而可以降低生活垃圾中的含水量，降低高溫催化熱解處理所得的難以處理的熱解油 產率，提高資源化水平。
[0011] 任選地，所述冷凝裝置具有冷卻水入口，所述冷卻水入口與所述干燥水出口相連。 發明人發現，干燥裝置產生的干燥水中雜質含量較少，因此可以直接作為冷凝裝置的冷卻 水使用，從而可以進一步提高該系統的資源化水平，節約生產成本。
[0012] 任選地，所述催化熱解裝置進一步包括熱解油入口，所述熱解油入口與所述熱解 油出口相連。由此，可以將冷凝裝置分離出的熱解油供給至催化熱解裝置中進行二次熱解， 從而可以進一步提高該系統的產氣量，提高利用該系統進行垃圾處理的企業的經濟效益。
【附圖說明】
[0013] 圖1顯示了根據本實用新型一個實施例的處理生活垃圾的系統的結構示意圖；
[0014] 圖2顯示了根據本實用新型另一個實施例的處理生活垃圾的系統的結構示意圖； [0015]圖3顯示了根據本實用新型又一個實施例的處理生活垃圾的系統的結構示意圖； [0016]圖4顯示了根據本實用新型又一個實施例的處理生活垃圾的系統的結構示意圖； [0017]圖5顯示了根據本實用新型又一個實施例的處理生活垃圾的系統的結構示意圖； 以及
[0018]圖6顯示了利用本實用新型一個實施例的處理生活垃圾的系統處理生活垃圾的方 法的流程圖。
[0019] 附圖標記：
[0020] 分選裝置100:
[0021] 生活垃圾入口 110,分選垃圾出口 120,含碳垃圾出口 130;
[0022] 干燥裝置200:
[0023] 含碳垃圾入口 210，干燥水出口 220，干燥垃圾出口 230，熱煙氣入口 240，冷煙氣出 口 250;
[0024] 催化熱解裝置300:
[0025] 催化劑入口 310，干燥垃圾入口 320，熱解炭出口 330，熱解油氣出口 340，燃氣入口 350，熱煙氣出口 360，熱解油入口 370;
[0026] 冷凝裝置400:
[0027] 熱解油氣入口 410，熱解油出口 420，熱解氣出口 430，冷卻水入口 440;
[0028] 凈化裝置500:
[0029] 熱解氣入口 510,凈化氣出口 520;
[0030] 變壓吸附裝置600:
[0031] 凈化氣入口 610,氫氣出口 620,燃氣出口 630。
【具體實施方式】
[0032]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過 參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新 型的限制。
[0033]在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種處理生活垃圾的系統。根據本 實用新型的實施例，參考圖1，該系統包括:分選裝置100、干燥裝置200、催化熱解裝置300、 冷凝裝置400、凈化裝置500以及變壓吸附裝置600。
[0034] 根據本實用新型的實施例，參考圖1，分選裝置100具有生活垃圾入口 110、分選垃 圾出口 120以及含碳垃圾出口 130;干燥裝置200具有含碳垃圾入口 210、干燥水出口 220、干 燥垃圾出口 230，其中含碳垃圾入口 210與含碳垃圾出口 130相連;催化熱解裝置300具有催 化劑入口 310、干燥垃圾入口 320、熱解炭出口 330以及熱解油氣出口 340，其中干燥垃圾入口 320與干燥垃圾出口 230相連;冷凝裝置400具有熱解油氣入口 410、熱解油出口 420以及熱解 氣出口 430，其中熱解油氣入口 410與熱解油氣出口 340相連;凈化裝置500具有熱解氣入口 510以及凈化氣出口 520，其中熱解氣入口 510與熱解氣出口 430相連;變壓吸附裝置600具有 凈化氣入口 610，氫氣出口 620以及燃氣出口 630，其中凈化氣入口 610與凈化氣出口 520相 連。發明人發現，通過將生活垃圾預先經過分選以及干燥之后再進行熱解處理，不僅可以顯 著降低熱解炭中金屬等雜質的含量，而且可以提高熱解油的品質，并且通過采用催化熱解 裝置對生活垃圾進行高溫催化熱解處理，可以提高系統氫氣以及燃氣產量，從而在提高資 源化水平以及能源利用率的同時提高企業的經濟效益。
[0035] 也即是說，根據本實用新型的實施例，在該系統中，通過分選裝置100對生活垃圾 進行分選，去除生活垃圾中的金屬、玻璃等無法進行熱解的無機物;干燥裝置200與分選裝 置100相連，對經過分選的含碳垃圾進行干燥處理，以降低含碳垃圾中的含水量;催化熱解 裝置300與干燥裝置200相連，對經過干燥處理的干燥垃圾進行催化熱解處理，生成熱解炭 以及熱解油氣;冷凝裝置400與催化熱解裝置300相連，對熱解油氣進行冷凝處理，產生熱解 油以及熱解氣；凈化裝置500與冷凝裝置400相連，對熱解氣進行凈化處理，以便獲得凈化 氣;變壓吸附裝置600與凈化裝置500相連，對凈化氣進行變壓吸附處理，以便獲得氫氣以及 燃氣。發明人發現，利用該系統對生活垃圾進行處理，獲得的氫氣以及燃氣的氣量高，且經 變壓吸附裝置600提純制得的氫氣可以通過壓縮儲存作為燃料出售，同時該系統中產生的 經濟價值較低的熱解炭產量少，且熱解炭中雜質含量低，可以作為低熱值燃料進行利用。 [0036]根據本實用新型實施例的處理垃圾的系統制得的氫氣含量大，并且熱解炭中基本 為無機物，從而不存在熱解炭分解帶來的二次污染問題，進而可以實現生活垃圾處理的無 害化、減量化以及資源化，同時該系統各個裝置之間能夠形成有效的相互關聯，運行成本 低，余熱回收利用率高，在生活垃圾處理過程中不產生二噁英，資源化水平高且能夠產生經 濟效益，有益于生活垃圾熱解的工業化應用。
[0037]下面參考圖2至圖5對該系統的各個裝置進行詳細描述。
[0038]根據本實用新型的實施例，分選裝置100具有生活垃圾入口 110、分選垃圾出口 120 以及含碳垃圾出口 130。由此，可以實現對生活垃圾的分選處理，將生活垃圾中不能進行熱 解的金屬、玻璃等無機物與含碳垃圾分開，含碳垃圾由含碳垃圾出口 130排出分選裝置，金 屬、玻璃等無機物由分選垃圾出口 120排出。由此，可以降低后續處理中產生的熱解炭中的 雜質含量，從而可以提尚熱解炭品質。
[0039]根據本實用新型的實施例，干燥裝置200具有含碳垃圾入口 210、干燥水出口 220以 及干燥垃圾出口 230,含碳垃圾入口 210與含碳垃圾出口 130相連。發明人經過深入研究發 現，我國生活垃圾含水率較高（約50%)，若直接進入催化熱解裝置300中會消耗較多能量， 并且在熱解過程中析出的大量水分同熱解油混合流出，不僅加大了污水的處理費用，還會 對管道等設備造成腐蝕。因此，在將含碳垃圾供給至催化熱解裝置300之前，首先將含碳垃 圾由含碳垃圾入口 210供給至干燥裝置200中進行干燥處理，獲得的干燥垃圾由干燥垃圾出 口 230排出干燥裝置200，干燥水由干燥水出口 220排出以便對干燥水進行利用。例如，根據 本實用新型的一個具體實施例，可以將含水率為40wt%~60wt%的生活垃圾，經過分選裝 置100處理后獲得的含碳垃圾供給至干燥裝置200中，經干燥裝置200處理后的干燥垃圾的 含水率可降低至6wt %~20wt %。并且，在根據本實用新型實施例的系統中，干燥裝置200產 生的干燥水雜質含量較少，可以作為冷凝水供給至后續冷凝裝置400中進行利用，從而可以 降低該系統的生產成本，提高該系統的資源化水平，有利于該生活垃圾處理系統的推廣利 用。
[0040]根據本實用新型的實施例，催化熱解裝置300具有催化劑入口 310、干燥垃圾入口 320、熱解炭出口 330以及熱解油氣出口 340,其中干燥垃圾入口 320與干燥垃圾出口 230相 連。催化熱解裝置300適于在有催化劑存在的條件下，對干燥垃圾進行高溫催化熱解處理， 并生成熱解碳以及熱解油氣。發明人經過深入研究以及大量實驗發現，目前垃圾熱解工藝 主要采用的中低溫熱解(熱解溫度為800攝氏度以下），在此溫度下熱解油的產量較多，而熱 解氣產量較低。對于產氣為目的的工藝來講，所制得的可燃氣體熱值較低，資源化水平不 高;對于產油為目的的工藝來講，所制得的熱解油成分復雜、酸值較高、難以收集，其銷路非 常狹小，經濟效益很差。而高溫催化熱解能夠在無氧或缺氧的條件下，將生活垃圾與催化劑 加熱到較高溫度，使垃圾中的有機物發生催化裂解和熱化學轉化反應，生成H 2、C0、CH4等可 燃性氣體、油水混合液及固體產物。由于熱解溫度較高，因此大部分熱解油會發生二次裂解 生成小分子氣體，加入催化劑后所制備的可燃氣體熱值較高，氫氣的體積分數可達40%以 上，將氫氣提純可以制成燃料出售，而其他氣體也可以進行二次利用，是一種污染小、投資 低、回報好的垃圾處理技術。因此，根據本實用新型實施例的系統采用催化熱解裝置300對 干燥垃圾進行高溫催化熱解處理。其中，催化劑可以是由氧化鈣、氧化鎂、三氧化二鐵中的 一種或幾種組成，催化劑中氧化鈣的含量為40~60wt%、氧化鎂的含量可以為10~30wt%、 三氧化二鐵的含量可以為20~50wt%。
[0041]根據本實用新型的實施例，催化熱解裝置300可以為旋轉床熱解爐。具體地，該旋 轉床熱解爐可以包括環形爐體以及蓄熱式燃氣輻射管。蓄熱式燃氣輻射管設置在環形爐體 的環形內壁上，利用燃氣燃燒的方式，對該旋轉床熱解爐供熱，以便完成干燥垃圾的高溫催 化熱解處理。參考圖2,在蓄熱式燃氣輻射管（圖中未示出）上可以具有燃氣入口 350以及熱 煙氣出口 360。其中，燃氣入口 350與燃氣出口 630相連，以便將變壓吸附裝置生成的含有C0、 CH4等可燃性氣體的燃氣供給至蓄熱式燃氣輻射管中進行燃燒，對該旋轉床熱解爐供熱，同 時產生的熱煙氣可以從熱煙氣出口 360排出，以便后續對該熱煙氣進行利用。例如，可以通 過與熱煙氣出口 360相連的熱煙氣入口 240將熱煙氣供給至干燥裝置200中，利用熱煙氣對 含碳垃圾進行干燥，干燥后的冷煙氣可以由冷煙氣出口 250排出干燥裝置。例如，根據本實 用新型的一些實施例，旋轉床熱解爐排出的熱煙氣的溫度可以為150~250攝氏度，在干燥 裝置200中，通過間接換熱對含碳垃圾進行干燥，最后以冷煙氣的形式排出干燥裝置200,冷 煙氣的溫度可以為80~120攝氏度。由此，不僅可以對變壓吸附裝置600產生的燃氣進行利 用，降低高溫催化熱解的生產成本，還可以進一步對燃氣燃燒生成的熱煙氣中的顯熱進行 利用，從而可以進一步降低生產成本，實現該系統中各個裝置之間的有效互聯。
[0042]需要說明的是，旋轉床熱解爐包含的具體部件以及具體結構不受特別限制，本領 域技術人員可以根據實際情況對旋轉床熱解爐的具體結構進行設計，只要能滿足利用該旋 轉床熱解爐對干燥垃圾進行高溫催化處理即可。例如，根據本實用新型的一個實施例，為了 進一步提高干燥垃圾的催化高溫熱解處理效果，旋轉床熱解爐還可以包括上蓄熱式燃氣輻 射管燃燒器、下蓄熱式燃氣輻射管燃燒器以及出料器等部件。將催化劑以及含水率降至6~ 20wt %且不經過破碎的干燥垃圾（干燥垃圾與催化劑的混合物中催化劑的含量為5~ 20wt%)供給至旋轉床，物料通過旋轉床的布料裝置均勻地鋪在環形爐底上，環形爐底處于 連續轉動狀態，在環形爐底的上下兩側均布置蓄熱式燃氣輻射管，以便實現對干燥垃圾與 催化劑的混合物進行均勻加熱。蓄熱式燃氣輻射管燃燒器布置于環形爐壁，通過燃燒C0、 CH4等氣體，以熱輻射的方式提供垃圾高溫熱解所需的熱量。輻射管內的煙氣與旋轉床內的 氣氛隔絕，旋轉床處于無氧狀態。根據本實用新型的一個實施例，上輻射管溫度可以設定為 900~1KKTC，下輻射管的溫度可以設定為1000~1200°C。由于靠近爐底的干燥垃圾傳熱速 率較慢，因此適當提高下輻射管的溫度有利于垃圾高溫熱解均勻，能使垃圾中的揮發分盡 量析出，因此產生的熱解炭產率比中低溫熱解方法產生的熱解炭產量大大降低。在環形爐 體中進行高溫催化熱解區域的末端設置熱解油氣出口 340，以便排出熱解生成的熱解油氣； 末端爐體底部設置熱解炭出口330,用以排出熱解炭。熱解炭產量雖然很低，但仍具有一定 熱值，且根據本實用新型實施例的系統產生的熱解炭中灰分較高、熱值很低，且不屬于危險 廢物，可作為低熱值燃料進行利用。
[0043]需要說明的是，在本實用新型中，術語"高溫催化熱解"應做廣義理解。即，在較高 的溫度下以及無氧或缺氧的條件下，將干燥垃圾以及催化劑加熱到較高溫度進行熱解處 理，使垃圾中的有機物發生催化裂解和熱化學轉化反應，生成熱解油氣混合物以及熱解炭， 且在該溫度下，熱解油氣中的熱解油可以發生二次裂解生成小分子氣體，以便獲得氫氣含 量較高的熱解氣。而"高溫催化熱解"的具體溫度不受特別限定，本領域技術人員可以根據 干燥垃圾的具體組成進行設定。具體而言，在本實用新型中，高溫催化裂解的溫度可以為不 低于800攝氏度。
[0044] 根據本實用新型的實施例，冷凝裝置400具有熱解油氣入口 410、熱解油出口 420以 及熱解氣出口 430,其中熱解油氣入口 410與熱解油氣出口 340相連。由此，可以將催化熱解 裝置300中產生的熱解油氣通過熱解油氣入口410供給至冷凝裝置400中，通過冷凝進行油 氣分離，從而獲得熱解油以及熱解氣。具體地，根據本實用新型的實施例，冷凝裝置400可以 為冷凝噴淋裝置，通過利用冷凝水對熱解油氣進行冷凝實現熱解油以及熱解氣的分離。為 了進一步降低利用該系統進行垃圾處理的成本，提高資源化水平，根據本實用新型的實施 例，參考圖3，冷凝裝置400還可以進一步具有冷卻水入口 440。冷卻水入口 440與干燥水出口 220相連，以便將干燥裝置200中產生的干燥水供給至冷凝裝置400中作為冷凝水使用。由 此，可以對雜質含量較少的干燥水進行利用，從而有利于降低該系統的生產成本，提高資源 化程度。具體的，經過冷凝分離的熱解油可以由熱解油出口 420排出，熱解氣由熱解氣出口 430排出冷凝裝置400進行后處理。本領域技術人員能夠理解，經過噴淋冷凝分離的熱解油 中含有少量水分，可以通過將噴淋后獲得的液體進行靜置分層，獲得上層的熱解油，下層的 熱解水由于有機物含量較少，粘度較低，則可以直接進行污水處理。
[0045] 根據本實用新型的實施例，為了進一步提高利用該系統進行垃圾處理的產氫效 率，可以將冷凝裝置400產生的熱解油供給回催化熱解裝置300進行二次熱解，以便熱解油 發生二次裂解生成小分子氣體。具體地，參考圖4，催化熱解裝置300還可以進一步包括熱解 油入口 370，且熱解油入口 370與熱解油出口 420相連。由此，可以實現熱解油的二次熱解，提 高該系統的資源利用效率，提高產氫量，從而可以提高利用該系統進行生活垃圾處理的企 業經濟效益，并且可以提高生活垃圾處理的程度。
[0046] 根據本實用新型的實施例，凈化裝置500具有熱解氣入口 510以及凈化氣出口 520， 其中熱解氣入口 510與熱解氣出口 430相連。由此，可以利用凈化裝置500完成對熱解氣的凈 化處理，以便除去熱解氣中含有的氯化氫、硫化氫等雜質，獲得凈化氣并從凈化氣出口 520 排出凈化裝置500，以便提高該系統獲得的氫氣的質量。
[0047] 根據本實用新型的實施例，變壓吸附裝置600具有凈化氣入口 610,氫氣出口 620以 及燃氣出口 630，其中凈化氣入口 610與凈化氣出口 520相連。由此，可以將凈化氣通入變壓 吸附裝置600進行變壓吸附處理，將凈化氣中的氫氣以及甲烷、一氧化碳等可燃氣體進行分 離，制得氫氣作為燃料進行出售。發明人經過深入研究以及大量實驗發現，在對熱解氣進行 提純獲得氫氣的技術中，膜分離技術對熱解氣的純度要求較高，如不預先對熱解氣進行嚴 格的預處理，則熱解氣中的雜質較多，容易造成膜的污染，且膜分離技術的膜更換頻率較 大，不僅成本較高，而且影響連續生產；而深冷分離提純氫氣技術雖然較成熟，但設備占地 面積大，設備成本、運行成本均較大。根據本實用新型的實施例，在變壓吸附裝置600中設置 有吸附劑，吸附劑對氣體混合物中各組分的吸附能力隨著壓力變化而呈現差異，因此可以 通過加壓，使吸附劑吸附凈化氣中不易吸附的組分，即一氧化碳、甲烷等其余可燃性氣體成 分，而氫氣則可以從氫氣出口620輸出。對變壓吸附裝置600進行減壓處理時，吸附劑吸附的 燃氣（即一氧化碳、甲烷等其余可燃性氣體成分)脫附解析，同時吸附劑獲得再生，并將獲得 的燃氣由燃氣出口 630排出變壓吸附裝置600。根據本實用新型的實施例，制氫吸附的壓力 可以在0.4~3.OMPa之間，選用的吸附劑可以為活性氧化鋁、活性炭、硅膠或分子篩中的一 種或幾種。為了進一步降低該系統的生產成本，提高資源利用效率，根據本實用新型的實施 例，參考圖4,可以將變壓吸附裝置600獲得的燃氣通過與燃氣入口 350相連的燃氣出口 630 供給至催化熱解裝置300中，作為蓄熱式燃氣輻射管的燃氣。由此，可以進一步節省利用該 系統進行垃圾處理的成本。
[0048]為了方便理解，參考圖5對根據本實用新型實施例的處理生活垃圾的系統的工作 流程進行說明。根據本實用新型的實施例，生活垃圾進入分選裝置100進行分選，去除生活 垃圾中的金屬、玻璃等無法進行熱解的無機物，獲得的含碳垃圾進入與分選裝置100相連的 干燥裝置200進行干燥處理，以降低含碳垃圾中的含水量并獲得干燥垃圾以及干燥水。其 中，干燥水可以供給至冷凝裝置400中作為冷凝水使用，干燥垃圾隨后供給至與干燥裝置 200相連的催化熱解裝置300中，進行高溫催化熱解處理，生成熱解炭以及熱解油氣。熱解炭 可以作為低熱值燃料進行利用，熱解油氣供給至與催化熱解裝置300相連的冷凝裝置400中 進行冷凝處理，產生熱解油以及熱解氣。其中，熱解油供給回催化熱解裝置300中進行二次 熱解，以提高該系統的產氫量。熱解氣供給至凈化裝置500進行凈化處理，出去含氯雜質以 便獲得凈化氣。隨后，凈化氣供給至與凈化裝置500相連的變壓吸附裝置600進行變壓吸附 處理，以便獲得氫氣以及燃氣。其中，氫氣可以進行存儲后出售，而燃氣可以供給至催化熱 解裝置300中作為燃氣為高溫催化熱解供熱。
[0049] 綜上所述，根據本實用新型實施例的系統具有以下特征以及優點：
[0050] (1)生活垃圾經過分選、干燥后，可直接進入旋轉床熱解爐進行高溫催化熱解，不 需要破碎工藝，節省了投資，連續運行效果好。并且由于生活垃圾中的大部分水在高溫催化 熱解之前被蒸出，因此熱解過程中的能耗大大減少，單位時間內的垃圾處理量增大。
[0051] (2)干燥裝置采用間接干燥的方式，其熱源來自蓄熱式燃氣輻射管燃燒后得到的 熱煙氣（150~250°C)，換熱后煙氣降至80~120 °C，其成分主要有二氧化碳、水蒸氣以及氮 氧化物等，由于所含雜質較少，節省了煙氣處理成本，同時利用了煙氣的余熱；生活垃圾經 過間接干燥后，蒸出的水分不含大量煙氣、熱解油及其他組分，其處理成本較低，且雜質較 少，可以作為冷凝裝置的冷凝水使用。
[0052] (3)采用催化高溫熱解，添加一定量的催化劑，提高了熱解氣中氫氣及其他可燃氣 體的含量，氣體熱值有所增加，經濟效益顯著。高溫熱解的熱解炭的產率低，減量化水平高， 不需另設熱解炭氣化裝置，減少了投資成本。高溫熱解下，熱解油在生成過程中會發生二次 裂解反應，大部分轉化成為H 2、C0等小分子氣體，使得可燃氣體的產率和熱值有所提高，經 濟效益可觀。并且，熱解油的大量減少，避免了熱解油帶來的管道腐蝕嚴重、油水處理困難 等問題。此外，冷凝裝置中獲得的熱解油由于密度小，浮在熱解液的上層，可以重新進入催 化熱解裝置進行再次熱解，提高了熱解氣的產率，資源化水平較高。
[0053] (4)采用高溫熱解、凈化、變壓吸附技術提純生活垃圾熱解氣中的氫氣，一方面可 制得高產率高濃度的氫氣燃料，另一方面剩余氣體可作為輻射管的加熱原料，雜質較少，既 提高了工藝的經濟效益，又降低了煙氣處理成本。
[0054] (5)利用變壓吸附技術提純氫氣，可獲得濃度高、產率大的氫氣燃料，便于運輸、儲 存和出售。高溫熱解下熱解氣中C0和CH4含量未明顯增加，且含C0、CH4等可燃性氣體的混合 氣的熱值仍較高，可作為垃圾旋轉床熱解爐加熱使用，提高了熱解氣的綜合利用水平。 [0055]為了方便理解，下面對利用本實用新型提出的處理生活垃圾的系統進行生活垃圾 處理的方法進行描述。根據本實用新型的實施例，參考圖6,該方法包括：
[0056] (1)分選處理
[0057]根據本實用新型的實施例，在該步驟中，將生活垃圾供給至分選裝置中進行分選 處理，以便獲得分選垃圾以及含碳垃圾。由此，通過對生活垃圾的分選，可以將生活垃圾中 不能進行熱解的金屬、玻璃等無機物與含碳垃圾分開，含碳垃圾由含碳垃圾出口 130排出分 選裝置，金屬、玻璃等無機物由分選垃圾出口 120排出。由此，可以降低后續處理中產生的熱 解炭中的雜質含量，從而可以提尚熱解炭品質。
[0058] (2)干燥處理
[0059] 根據本實用新型的實施例，在該步驟中，將含碳垃圾供給至干燥裝置中進行干燥 處理，以便獲得干燥垃圾以及干燥水。具體地，在對含碳垃圾進行高溫催化熱解處理之前， 首先將含碳垃圾由含碳垃圾入口 210供給至干燥裝置200中進行干燥處理，獲得的干燥垃圾 由干燥垃圾出口 230排出干燥裝置200,干燥水由干燥水出口 220排出以便對干燥水進行利 用。例如，根據本實用新型的一個具體實施例，可以將含水率為40wt %~60wt %的生活垃 圾，經過分選裝置100處理后獲得的含碳垃圾供給至干燥裝置200中，經干燥裝置200處理后 的干燥垃圾的含水率可降低至6wt%~20wt%。
[0060] (3)高溫催化熱解處理
[0061] 根據本實用新型的實施例，在該步驟中，將干燥垃圾以及催化劑供給至催化熱解 裝置中進行高溫催化熱解處理，以便獲得熱解炭以及熱解油氣。利用高溫催化熱解對生活 垃圾進行處理的特征以及優點前面已經進行了詳細的描述，在此不再贅述。例如，在該步驟 中，可以利用旋轉床熱解爐對干燥垃圾進行處理，干燥垃圾與催化劑的混合物中催化劑的 含量為5~20wt%，旋轉床熱解爐中蓄熱時輻射管的溫度可以為900-1200攝氏度。由此，可 以提高熱解油氣中氫氣的含量，從而可以提高利用該方法進行生活垃圾處理的經濟效益。
[0062] (4)冷凝處理
[0063] 根據本實用新型的實施例，在該步驟中，將熱解油氣供給至冷凝裝置中進行冷凝 處理，以便獲得熱解油以及熱解氣。
[0064] 具體地，根據本實用新型的實施例，冷凝裝置400可以為冷凝噴淋裝置，通過利用 冷凝水對熱解油氣進行冷凝實現熱解油以及熱解氣的分離。為了進一步降低利用該系統進 行垃圾處理的成本，提高資源化水平，根據本實用新型的實施例，可以將干燥裝置200中產 生的干燥水供給至冷凝裝置400中作為冷凝水使用。
[0065] 根據本實用新型的實施例，該方法還可以進一步包括：
[0066]將冷凝處理步驟中獲得的熱解油返回催化熱解裝置中進行二次熱解處理，以便熱 解油發生二次裂解生成小分子氣體，從而可以提高利用該方法進行垃圾處理的產氫效率。
[0067] (5)凈化處理
[0068] 根據本實用新型的實施例，在該步驟中，將熱解氣供給至凈化裝置中進行凈化處 理，以便獲得凈化氣。由此，可以利用凈化裝置500完成對熱解氣的凈化處理，以便除去熱解 氣中含有的氣化氛、硫化氛等雜質，以便提尚后續步驟中獲得的氛氣的質量。
[0069] (6)變壓吸附處理
[0070]根據本實用新型的實施例，在該步驟中，將凈化氣供給至變壓吸附裝置中進行變 壓吸附處理，以便獲得氫氣以及燃氣。具體地，可以將凈化氣通入變壓吸附裝置600進行變 壓吸附處理，將凈化氣中的氫氣以及甲烷、一氧化碳等可燃氣體進行分離，制得氫氣作為燃 料進行出售。關于變壓吸附裝置通過變壓吸附提純氫氣的原理與過程，前面已經進行了詳 細的描述，在此不再贅述。例如，根據本實用新型的一個實施例，在該步驟中，制氫吸附的壓 力可以在0.4~3.OMPa之間，選用的吸附劑可以為活性氧化鋁、活性炭、硅膠或分子篩中的 一種或幾種。
[0071] 根據本實用新型的實施例，為了進一步降低該方法的生產成本，提高資源利用效 率，可以采用所述旋轉床熱解爐作為催化熱解裝置，將燃氣供給至蓄熱式燃氣輻射管中，以 便利用燃氣燃燒為旋轉床熱解爐供熱，并產生熱煙氣。
[0072] 此外，根據本實用新型的實施例，還可以將燃氣燃燒產生的熱煙氣供給至干燥裝 置中，以便利用熱煙氣對含碳垃圾進行干燥處理。
[0073]綜上所述，根據本實用新型實施例的處理生活垃圾的方法具有以下特征以及優 占.
[0074] (1)生活垃圾經過分選、干燥后，可直接進入旋轉床熱解爐進行高溫催化熱解，不 需要破碎工藝，節省了投資，連續運行效果好。并且由于生活垃圾中的大部分水在高溫催化 熱解之前被蒸出，因此熱解過程中的能耗大大減少，單位時間內的垃圾處理量增大。
[0075] (2)干燥裝置采用間接干燥的方式，其熱源來自蓄熱式燃氣輻射管燃燒后得到的 熱煙氣（150~250°C)，換熱后煙氣降至80~120 °C，其成分主要有二氧化碳、水蒸氣以及氮 氧化物等，由于所含雜質較少，節省了煙氣處理成本，同時利用了煙氣的余熱；生活垃圾經 過間接干燥后，蒸出的水分不含大量煙氣、熱解油及其他組分，其處理成本較低，且雜質較 少，可以作為冷凝裝置的冷凝水使用。
[0076] (3)采用催化高溫熱解，添加一定量的催化劑，提高了熱解氣中氫氣及其他可燃氣 體的含量，氣體熱值有所增加，經濟效益顯著。高溫熱解的熱解炭的產率低，減量化水平高， 不需另設熱解炭氣化裝置，減少了投資成本。高溫熱解下，熱解油在生成過程中會發生二次 裂解反應，大部分轉化成為H 2、C0等小分子氣體，使得可燃氣體的產率和熱值有所提高，經 濟效益可觀。并且，熱解油的大量減少，避免了熱解油帶來的管道腐蝕嚴重、油水處理困難 等問題。此外，冷凝裝置中獲得的熱解油由于密度小，浮在熱解液的上層，可以重新進入催 化熱解裝置進行再次熱解，提高了熱解氣的產率，資源化水平較高。
[0077] (4)采用高溫熱解、凈化、變壓吸附技術提純生活垃圾熱解氣中的氫氣，一方面可 制得高產率高濃度的氫氣燃料，另一方面剩余氣體可作為輻射管的加熱原料，雜質較少，既 提高了工藝的經濟效益，又降低了煙氣處理成本。
[0078] (5)利用變壓吸附技術提純氫氣，可獲得濃度高、產率大的氫氣燃料，便于運輸、儲 存和出售。高溫熱解下熱解氣中C0和CH4含量未明顯增加，且含C0、CH4等可燃性氣體的混合 氣的熱值仍較高，可作為垃圾旋轉床熱解爐加熱使用，提高了熱解氣的綜合利用水平。
[0079] 下面將結合實施例對本實用新型的方案進行解釋。本領域技術人員將會理解，下 面的實施例僅用于說明本實用新型，而不應視為限定本實用新型的范圍。實施例中未注明 具體技術或條件的，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。 所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。
[0080] 實施例1:
[0081] 采用某市城市生活垃圾為原料，垃圾含水率為50wt %，其各組分百分含量如下表： [0082]表1生活垃圾各組分百分含量(濕基）
[0084]含水率為50wt %的生活垃圾經過分選裝置處理后，去除了絕大部分的金屬、玻璃、 磚塊等無機物。含碳垃圾輸送至干燥裝置，通過煙氣的間接換熱蒸出40wt%的水分，換熱后 的冷煙氣直接排放。含水率降至l〇wt%的干燥垃圾與6wt% (重量百分比）的催化劑混合后 通過布料板在傳送帶上完成布料。上輻射管溫度為900°C，下輻射管的溫度為1100°C，經過1 ~2h的高溫熱解，最終產生的熱解炭由爐底排出，作為低熱值燃料使用，熱解油氣流入后端 冷凝裝置中。干燥設備中蒸出的水分通入冷凝裝置以便對熱解油氣進行激冷處理，分離出 的熱解氣進入凈化裝置，熱解油重新送入旋轉床進行二次熱解，熱解水由冷凝裝置底部排 出。經過凈化的熱解氣通過變壓吸附裝置實現氫氣提純，剩余一氧化碳、甲烷等氣體作為輻 射管燃料氣使用。最終制得的氫氣燃料產率為42%，氫氣濃度為99.5%。
[0085]三相產物的產率如下表：
[0086]表2生活垃圾高溫催化熱解產物產率
[0088] 實施例2:
[0089]采用某小區的生活垃圾，含水率為42wt%，其各組分百分含量如下表：
[0090]表3生活垃圾各組分百分含量(濕基）
[0092]含水率為42wt %的生活垃圾經過分選裝置處理后，去除了絕大部分的金屬、玻璃、 磚塊等無機物。含碳垃圾輸送至干燥裝置，通過煙氣的間接換熱蒸出35wt%的水分，換熱后 的冷煙氣直接排放。含水率降至7wt%的干燥垃圾與10wt% (重量百分比）的催化劑混合后 通過布料板在傳送帶上完成布料。上輻射管溫度為l〇〇〇°C，下輻射管的溫度為1100°C，經過 1~2h的高溫熱解，最終產生的熱解炭由爐底排出，作為低熱值燃料使用，熱解油氣流入后 端冷凝裝置中。干燥設備中蒸出的水分通入冷凝裝置以便對熱解油氣進行激冷處理，分離 出的熱解氣進入凈化裝置，熱解油重新送入旋轉床進行二次熱解，熱解水由冷凝裝置底部 排出。經過凈化的熱解氣通過變壓吸附裝置實現氫氣提純，剩余一氧化碳、甲烷等氣體作為 輻射管燃料氣使用。最終制得的氫氣燃料產率為45%，氫氣濃度為99.7%。
[0093]三相產物的產率如下表：
[0094]表4生活垃圾高溫催化熱解產物產率
[0096]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語"上"、"下"、"頂"、"底"等指示的方位 或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描 述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作， 因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0097] 在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語"安裝"、"相連"、"連接"、"固 定"等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是 機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相 連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本 領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0098] 在本說明書的描述中，參考術語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特 點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表 述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以 在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域 的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進 行結合和組合。
[0099] 盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是 示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍 內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1. 一種處理生活垃圾的系統，其特征在于，包括： 分選裝置，所述分選裝置具有生活垃圾入口、分選垃圾出口和含碳垃圾出口； 干燥裝置，所述干燥裝置具有含碳垃圾入口、干燥水出口和干燥垃圾出口，所述含碳垃 圾入口與所述含碳垃圾出口相連； 催化熱解裝置，所述催化熱解裝置具有催化劑入口、干燥垃圾入口、熱解炭出口以及熱 解油氣出口，所述干燥垃圾入口與所述干燥垃圾出口相連； 冷凝裝置，所述冷凝裝置具有熱解油氣入口、熱解油出口以及熱解氣出口，所述熱解油 氣入口與所述熱解油氣出口相連； 凈化裝置，所述凈化裝置具有熱解氣入口以及凈化氣出口，所述熱解氣入口與所述熱 解氣出口相連；以及 變壓吸附裝置，所述變壓吸附裝置具有凈化氣入口、氫氣出口以及燃氣出口，所述凈化 氣入口與所述凈化氣出口相連。2. 根據權利要求1所述的處理生活垃圾的系統，其特征在于，所述催化熱解裝置為旋轉 床熱解爐，所述旋轉床熱解爐包括： 環形爐體；以及 蓄熱式燃氣輻射管，所述蓄熱式燃氣輻射管設置在所述環形爐體的環形內壁上，所述 蓄熱式燃氣輻射管上具有燃氣入口以及熱煙氣出口，所述燃氣入口與所述燃氣出口相連。3. 根據權利要求2所述的處理生活垃圾的系統，其特征在于，所述干燥裝置進一步包括 熱煙氣入口和冷煙氣出口，所述熱煙氣入口與所述熱煙氣出口相連。4. 根據權利要求1所述的處理生活垃圾的系統，其特征在于，所述冷凝裝置具有冷卻水 入口，所述冷卻水入口與所述干燥水出口相連。5. 根據權利要求1所述的處理生活垃圾的系統，其特征在于，所述催化熱解裝置進一步 包括熱解油入口，所述熱解油入口與所述熱解油出口相連。
【文檔編號】B09B5/00GK205628874SQ201620223925
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月22日
【發明人】劉璐, 張安強, 任浩華, 肖磊, 吳道洪
【申請人】北京神霧環境能源科技集團股份有限公司