專利名稱：制備生活垃圾衍生燃料的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于固體廢棄物處理與資源化利用技術領域，具體地涉及一種采用生活垃圾分選堆肥處理后的產品制造高品質垃圾衍生燃料的方法和裝置。
背景技術：
目前，世界垃圾產量正在以3倍于經濟平均增長速度的趨勢增加，我國城市垃圾的產量已占世界垃圾產量的25%以上，垃圾圍城嚴重影響了環境質量和居民的身體健康。早在二十世紀初，人們便發現垃圾資源化后可以用來取暖、發電、驅動汽車，垃圾被認為是最具開發潛力的永不枯竭的“城市礦藏”，是“放錯地方的資源”，這既是對垃圾認識的深入和深化，也是我國社會發展的必然要求。生活垃圾的集中處理方式主要有填埋、堆肥和焚燒。填埋法操作簡單、處理成本較 低，是目前生活垃圾處理的主要方式，但該法占地面積大，垃圾減量化程度低，產生的滲濾液和臭氣容易對地下水及周邊空氣造成污染。堆肥法適宜處理有機質含量較高的垃圾，能夠實現部分資源的回收利用，但由于生活垃圾堆肥中重金屬等有毒有害物質超標，難以用作肥料或土壤改良劑。垃圾焚燒是較古老的處理方法，通過垃圾焚燒可有效實現垃圾“減量化、無害化”，但投資大，運行費用高，焚燒產生的二噁英和重金屬等二次污染嚴重，特別是生活垃圾的組成復雜、含水率高、熱值較低，使焚燒過程的能耗進一步提高。為使垃圾完全燃燒，有效遏制二噁英、重金屬等二次污染物質的產生，世界各國相繼開發了垃圾衍生燃料(RDF)制備技術。目前，RDF制備技術通常是通過生活垃圾的簡單分選提取其中可燃物，再添加固氯齊U、粘結劑等助劑后烘干、擠壓而成。然而，由于我國生活垃圾含有大量易腐爛性有機物，含水率普遍高于60%，它們與塑料袋、玻璃、金屬、電池、及磚石瓦礫等相互粘連，無法有效的機械分選，降低了垃圾熱值，使有毒有害物質進入RDF產品，破碎、烘干又使工藝復雜化，增加了能耗。因此，將生活垃圾預處理、機械分選、堆肥與衍生燃料制備相結合，既可以使垃圾中可資源化產品最大限度的回收利用，降低原生垃圾含水率提高熱值，又可實現垃圾的高值化利用，減少了 CO2、二噁英、硫化物、重金屬等排放，真正做到節能減排和環境的可持續發展。
發明內容
本發明的目的在于提供一種制備生活垃圾衍生燃料的方法和裝置，通過生活垃圾預處理和堆肥有效降低垃圾含水率、提高垃圾熱值；通過高效機械分選將生活垃圾中的塑料、玻璃、橡膠、電池、打火機等惰性或有毒有害物質有效分離回收，使后續RDF制備過程無需添加固氯劑即可實現減少二噁英、重金屬排放的目的，有效解決現有公知技術中存在的缺陷。為實現上述目的，本發明提供的制備生活垃圾衍生燃料的裝置，由下列部件按下列順序連接而成
一級破袋滾筒篩、二級破袋滾筒篩、一級磁分選裝置、生物預處理倉、細分選線進料槽、一級滾筒篩、二級磁分選裝置、二級滾筒篩、三級滾筒篩、四級滾筒篩、好氧發酵倉、破碎機和壓塊機；其中一級磁分選裝置和二級磁分選裝置的結構均為頂部的兩側分別為垃圾進料口和廢料出口 ；垃圾進料口處安裝有進料皮帶，進料皮帶的下方開設有金屬出料口，該金屬出料口的下方安裝有金屬接料皮帶；廢料口連接廢料皮帶，該廢料皮帶分別連接物料出料口和物料輸出皮帶；一電磁分離器，安裝在分選裝置內部的上部；一磁選皮帶，環繞在該電磁分離器的外圈上； 電磁分離器的下方安裝有換向反彈皮帶；進料皮帶與磁選皮帶、換向反彈皮帶的運行方向平行；上述的二級磁分選裝置的金屬接料皮帶連接至一級磁選滾筒篩，一級磁選滾筒篩按下列順序連接二級磁選滾筒篩和彈跳分選機。所述的裝置，其中，預處理后的垃圾二次分選是經一級滾筒篩、二級磁分選裝置、二級滾筒篩、三級滾筒篩和四級滾筒篩進行；每級滾筒篩的廢料出口均配有風力分選裝置，二級磁分選裝置分選出的金屬物料進入磁選線，剩余物料進入好氧發酵倉進行好氧堆肥。所述的裝置，其中，二次分選中的磁選過程是垃圾經二級磁分選裝置分離后，鐵磁性物料分別進入換向磁選皮帶機、一級磁選滾筒篩、二級磁選滾筒篩和彈跳分選機，實現不同粒徑物料的精細分選。所述的裝置，其中，垃圾粗選和二次分選線為全封閉式設計；一級破袋滾筒篩、二級破袋滾筒篩、一級三項磁選裝置、一級滾筒篩、二級磁分選裝置、二級滾筒篩、三級滾筒篩、四級滾筒篩、一級磁選滾筒篩和二級磁選滾筒篩的頂部安裝有惡臭氣體收集管道，用于臭氣處理，減少二次污染。本發明提供的制備生活垃圾衍生燃料的方法，其步驟為I)生活垃圾粗分選生活垃圾經一級破袋滾筒篩、二級破袋滾筒篩進行垃圾的破袋和初級篩分，剩余垃圾進入一級磁分選裝置分為鐵磁性物質、惰性物料和有機物料；其中，有機物料經皮帶輸送至生物預處理倉進行生物預處理；2)生活垃圾預處理生物預處理采用兼性生物發酵，預處理過程無通風或翻堆，預處理溫度控制在35-65°C，處理后垃圾含水率降低至30-60% ；3)生活垃圾二次分選將生物預處理后的垃圾輸送至二次分選線進料槽進行機械分選，垃圾先后經一級滾筒篩、二級磁分選裝置、二級滾筒篩、三級滾筒篩、四級滾筒篩分選;二級磁分選裝置分選出的金屬物料經一級磁選滾筒篩、二級磁選滾筒篩、彈跳分選機實現不同粒徑金屬的分選，剩余物料進入好氧發酵倉進行好氧堆肥；4)生活垃圾好氧堆肥經二次分選后的垃圾在堆肥倉內進行好氧發酵，溫度40-70°C，通過堆體底部負壓通風；5)垃圾衍生燃料制作好氧堆肥后的產品經破碎機破碎后在壓塊機作用下擠壓成型，即得生活垃圾衍生燃料。
所述的制備方法，其中，生活垃圾預處理的垃圾采用條垛式堆放，堆體含氧量為0-5%。所述的制備方法，其中，生活垃圾二次分選中的每級滾筒篩的廢料出口均配有風機。所述的制備方法，其中，生活垃圾好氧堆肥處理時通過堆體底部負壓通風，使堆體含氧量為8-20%。所述的制備方法，其中，垃圾衍生燃料為圓柱體顆粒，外觀尺寸為直徑10-30_，長度 30-100mm。本發明的優點在于(I)本發明生活垃圾經生物預處理和好氧堆肥過程有效降低含水率和提高熱值，節省烘干相關設備，有效節約RDF制作成本、能耗，簡化操作流程，易于工業放大和應用。(2)本發明垃圾分揀效率高，生活垃圾經粗選和二次分選可有效分離可燃物質，玻璃、塑料、橡膠、磚石等惰性組分，廢金屬、電池、打火機等有毒有害物質，能源回收效果佳，二次污染排放少。(3)本發明分選過程全封閉，并設有臭氣收集系統，顯著減少二次污染排放，改善垃圾處理廠環境，實現垃圾處理機械化、自動化、資源化。(4)本發明好氧堆肥產品含水率低、有機質含量高、熱值高，且塑料和重金屬含量極低，可直接加工制作RDF，不需添加固氯劑、粘結劑等助劑，不需烘干設備，大大節約RDF制作難度和成本，節約能耗，擠壓成型后的RDF性質穩定、熱值高，具有廣闊的應用前景。·(5)本發明易于操作及機械化控制，工藝緊湊合理，設備能耗較低。
圖I為本發明工藝流程圖；圖2為本發明的裝置示意圖。附圖中標記說明I垃圾受料口 ； 2 —級破袋滾筒篩；3 二級破袋滾筒篩；4 一級磁分選裝置；5生物預處理倉；6細分選線進料槽；7 —級滾筒篩；8 二級磁分選裝置；9 二級滾筒篩；10三級滾筒篩；11四級滾筒篩；12 —級磁選滾筒篩；13 二級磁選滾筒篩；14彈跳分選機；15好氧發酵倉；16破碎機；17壓塊機。
具體實施例方式本發明提供的生活垃圾堆肥產品制備RDF的方法，生活垃圾經破袋、篩選、磁選等粗分選后進入生物預處理倉，進行原生垃圾脫水和穩定化，預處理后的垃圾再進入二次分選段，經篩選、磁選、風選等工藝將可資源化利用和有毒有害的產品高效分離，剩余有機質含量高的物料進入好氧堆肥倉。好氧堆肥后的產品直接破碎和擠壓成型制成垃圾衍生燃料RDF。所述的方法，其中，原生垃圾粗分選是垃圾先后經過一級破袋滾筒篩、人工選臺、二級破袋滾筒篩、風選、磁分選裝置，將大塊垃圾，部分塑料、玻璃、鞋和金屬等分離出來，剩余垃圾進入生物預處理倉進行預處理。
所述的方法，其中，磁分選裝置由電磁分離器、磁選皮帶機、物料換向反彈皮帶機組成。生活垃圾經進料皮帶機輸送至磁分選裝置后，垃圾中的鐵磁性物質在電磁分離器和磁選皮帶的共同作用下回收利用，剩余垃圾進入換向反彈機，根據各組分密度、比重及空氣阻力不同被分離。所述的方法，其中，生活垃圾的生物預處理條件為兼性或厭氧發酵，含氧量0-5 %，堆體高度I. 5-3. 5米，預處理溫度35-65°C，處理時間8_30d。處理后垃圾含水率降低至30-60%。所述的方法，其中，垃圾二次分選是預處理后的垃圾先后經一級滾筒篩、磁分選裝置、二級滾筒篩、三級滾筒篩、四級滾筒篩。每級滾筒篩的廢料出口均配有風力分選裝置，磁分選裝置分選出的金屬物料進入磁選線做進一步分選，剩余物料進入好氧發酵倉進行好氧堆肥。所述的方法，其中，二次分選中的磁選過程是垃圾經磁分選裝置分離后，鐵磁性物 料分別進入換向磁選皮帶機、一級磁選滾筒篩、二級磁選滾筒篩、彈跳分選機，實現不同粒徑金屬、打火機、電池等的精細分選。所述的方法，其中，垃圾粗選和二次分選線為全封閉式設計，滾筒篩、三項磁選等設備頂部安裝有惡臭氣體收集管道，用于臭氣處理，減少二次污染。所述的方法，其中，垃圾堆肥條件為好氧發酵，含氧量8-20%，堆體高度1-3米，溫度40-70°C，處理時間10-30d，通風方式為堆體底部負壓通風，通風頻率10-24h/d。處理后垃圾含水率低于20%，適于制作RDF。所述的方法，其中，RDF制備是將垃圾好氧堆肥產物經雙輥破碎機破碎后擠壓成型，RDF產品為圓柱體顆粒，外觀尺寸為直徑10-30mm，長度30_100mm。本發明提供的生活垃圾堆肥產品制備衍生燃料RDF的方法，是將原生垃圾通過生物預處理和堆肥有效降低垃圾含水率、提高垃圾熱值；通過機械粗分選和細分選將生活垃圾中的塑料、玻璃、橡膠、電池、打火機等惰性或有毒有害物質有效分離回收，使后續RDF制備過程無需添加固氯劑即可實現減少二噁英、重金屬排放的目的。本發明適用于城市生活垃圾處理廠，以及村鎮集中式生活垃圾處理廠以堆肥和RDF形式回收固廢中可資源化利用
女口
廣叩ο本發明中生活垃圾經破袋、篩選、磁選等粗分選后進入生物預處理倉，進行原生垃圾脫水和穩定化，預處理后的垃圾再進入二次分選段，經篩選、磁選、風選等工藝將可資源化利用和有毒有害的產品高效分離，剩余有機質含量高的物料進入好氧堆肥階段。堆肥產品直接進行破碎和擠壓成型制成垃圾衍生燃料RDF。本發明的主要技術路線在于I)生活垃圾粗分選原生垃圾進入受料口 I后先后經一級破袋滾筒篩2、二級破袋滾筒篩3進行垃圾的破袋和初級篩分，大塊垃圾、鞋、未破袋垃圾、玻璃瓶等被分離收集，剩余垃圾進入一級磁分選裝置4被分為三部分，即鐵磁性物質、磚石等惰性物料和有機物料。其中，有機質較高的物料經皮帶輸送至生物預處理倉5進行處理。2)生活垃圾預處理本發明的生活垃圾預處理采用兼性生物發酵，粗分選后的垃圾采用條垛式堆放，堆體高度I. 5-3. 5米，預處理過程無通風或翻堆，堆體含氧量為0-5%，預處理溫度控制在35-65°C，處理時間8-30d。處理后垃圾含水率降低至30-60%。
3)生活垃圾二次分選將生物預處理后的垃圾輸送至二次分選線進料槽6進行機械分選，垃圾先后經一級滾筒篩7、二級磁分選裝置8、二級滾筒篩9、三級滾筒篩10、四級滾筒篩11。每級滾筒篩的廢料出口均配有風機，二級磁分選裝置8分選出的金屬物料進入磁選線，鐵磁性物料在磁選皮帶的帶動下經一級磁選滾筒篩12、二級磁選滾筒篩13、彈跳分選機14實現不同粒徑金屬、打火機、電池等的精細分選。剩余物料進入好氧發酵倉15進行好氧堆肥。4)生活垃圾好氧堆肥經二次分選后的垃圾，塑料、重金屬等含量大大降低、有機質含量較高，垃圾在堆肥倉15內進行好氧發酵，堆體高度1-3米，溫度40-70°C，處理時間10-30d，通過堆體底部負壓通風，使堆體含氧量為8-20%，通風頻率10-24h/d。5)垃圾衍生燃料制作垃圾好氧堆肥后的產品經破碎機16破碎后在壓塊機17作用下擠壓成型，即得到RDF產品。該產品為圓柱體顆粒，外觀尺寸為直徑10-30mm，長度30_100mm。為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，列舉實施例并結合圖I和圖2進·行詳細說明。實施例I日處理量1000噸的城市生活垃圾處理廠，原生垃圾進廠后經過垃圾破袋和粗分選、生物預處理、垃圾細分選及資源化產品回收、生物堆肥處理、垃圾衍生燃料制備等工藝，實現生活垃圾的減量化、無害化和資源化。I、生活垃圾粗分選原生垃圾進入受料口 I后進行兩級破袋篩分裝置，滾筒篩長Sm,滾筒直徑2m，一級破袋滾筒篩2為條形篩孔，孔徑為15cm ;二級破袋滾筒篩3為條形篩孔，孔徑為10cm。大塊垃圾、未破袋垃圾、鞋等被分離收集，篩下物進入一級磁分選裝置4被分為鐵磁性物質、惰性物料和有機物料三部分。垃圾磁分選裝置高6m，電磁分離器和磁選皮帶位于裝置5. 5米高處，垂直下方I米處為換向反彈皮帶機，垃圾經磁選和換向反彈分選后，磚石、玻璃、鞋、橡膠等難降解物質進入廢料線，其中磚石用作建筑材料或填埋，玻璃、橡膠類物質回收再利用。分選后剩余可降解物料由物料輸出皮帶運送至生物預處理倉5進行處理。2、生活垃圾預處理生活垃圾進入開放式預處理倉5進行兼性生物發酵，粗分選后的垃圾采用條垛式堆放，堆體寬5-8m，長10-30m，高2. 5-3. 5米，并按照垃圾進倉時間不同進行單獨堆放，整個處理過程不需通風或翻堆，預處理溫度控制在35-65°C，處理時間8-30d，倉體頂部設有臭氣收集管道，處理后垃圾含水率降于40 %。3、生活垃圾精細分選將生物預處理后的垃圾運至精細分選線進料槽6進行機械分選，垃圾先后經一級滾筒篩7、二級磁分選裝置8、二級滾筒篩9、三級滾筒篩10、四級滾筒篩11。每級滾筒篩的外形尺寸均為直徑2m，長Sm，一級滾筒篩7、二級滾筒篩8和三級滾筒篩9均為環形篩孔，孔徑分別為10cm、5cm和5cm ;四級滾筒篩11為網狀篩孔，孔徑為3cm。二級磁分選裝置8與一級磁分選裝置4尺寸和結構相同，主要用于垃圾的精細分選。其中，分選出的金屬物料進入磁選線，鐵磁性物料在磁選皮帶的帶動下經一級磁選滾筒篩12、二級磁選滾筒篩13和彈跳分選機14實現不同粒徑金屬、打火機、電池等有毒有害物料的分離回收。磁選滾筒篩長為2m，直徑80cm，兩級磁選滾筒篩均為為條形篩孔，孔徑分別為2cm，滾筒篩與水平面呈1-3度角。
4、生活垃圾好氧堆肥垃圾精細分選后的篩上物進入好氧發酵倉15進行好氧堆月巴。垃圾采用條垛式堆放，堆體寬5-8m，長10-30m，高1_2米，并按照垃圾進倉時間不同進行單獨堆放，溫度控制在40-65°C，處理時間為15-30d，通過堆體底部負壓通風，使堆體含氧量保持在10%以上，通風頻率10-24h/d。堆肥后的垃圾實現無害化，垃圾含水率低于20%。5、垃圾衍生燃料制作垃圾經粗分選、生物預處理、精細分選和好氧堆肥后的穩定化產品可以直接用于生產垃圾衍生燃料。堆肥產品經雙輥破碎機16破碎后在壓塊機17作用下擠壓成圓柱體顆粒，即得到RDF產品。該產品外觀尺寸為直徑10-30mm，長度30-100mm。本發明通過生物預處理和堆肥有效降低垃圾含水率、提高垃圾熱值；通過機械粗 分選和細分選將生活垃圾中的塑料、玻璃、橡膠、電池、打火機等惰性或有毒有害物質有效分離回收，使后續RDF制備過程無需添加固氯劑即可實現減少二噁英、重金屬排放的目的，非常適合城市生活垃圾以及村鎮生活垃圾的生物處理與高值化利用。
權利要求
1.一種制備生活垃圾衍生燃料的裝置，由下列部件按下列順序連接而成 一級破袋滾筒篩、二級破袋滾筒篩、一級磁分選裝置、生物預處理倉、細分選線進料槽、一級滾筒篩、二級磁分選裝置、二級滾筒篩、三級滾筒篩、四級滾筒篩、好氧發酵倉、破碎機和壓塊機； 其中一級磁分選裝置和二級磁分選裝置的結構均為 頂部的兩側分別為垃圾進料口和廢料出口 ； 垃圾進料口處安裝有進料皮帶，進料皮帶的下方開設有金屬出料口，該金屬出料口的下方安裝有金屬接料皮帶； 廢料口連接廢料皮帶，該廢料皮帶分別連接物料出料口和物料輸出皮帶； 一電磁分離器，安裝在分選裝置內部的上部； 一磁選皮帶，環繞在該電磁分離器的外圈上； 電磁分離器的下方安裝有換向反彈皮帶； 進料皮帶與磁選皮帶、換向反彈皮帶的運行方向平行； 上述的二級磁分選裝置的金屬接料皮帶連接至一級磁選滾筒篩，一級磁選滾筒篩按下列順序連接二級磁選滾筒篩和彈跳分選機。
2.根據權利要求I所述的裝置，其中，預處理后的垃圾二次分選是經一級滾筒篩、二級磁分選裝置、二級滾筒篩、三級滾筒篩和四級滾筒篩進行；每級滾筒篩的廢料出口均配有風力分選裝置，二級磁分選裝置分選出的金屬物料進入磁選線，剩余物料進入好氧發酵倉進行好氧堆肥。
3.根據權利要求I或2所述的裝置，其中，二次分選中的磁選過程是垃圾經二級磁分選裝置分離后，鐵磁性物料分別進入換向磁選皮帶機、一級磁選滾筒篩、二級磁選滾筒篩和彈跳分選機，實現不同粒徑物料的精細分選。
4.根據權利要求I所述的裝置，其中，垃圾粗選和二次分選線為全封閉式設計；一級破袋滾筒篩、二級破袋滾筒篩、一級三項磁選裝置、一級滾筒篩、二級磁分選裝置、二級滾筒篩、三級滾筒篩、四級滾筒篩、一級磁選滾筒篩和二級磁選滾筒篩的頂部安裝有惡臭氣體收集管道，用于臭氣處理，減少二次污染。
5.一種制備生活垃圾衍生燃料的方法，其步驟為 1)生活垃圾粗分選生活垃圾經一級破袋滾筒篩、二級破袋滾筒篩進行垃圾的破袋和初級篩分，剩余垃圾進入一級磁分選裝置分為鐵磁性物質、惰性物料和有機物料；其中，有機物料經皮帶輸送至生物預處理倉進行生物預處理； 2)生活垃圾預處理生物預處理采用兼性生物發酵，預處理過程無通風或翻堆，預處理溫度控制在35-65°C，處理后垃圾含水率降低至30-60% ； 3)生活垃圾二次分選將生物預處理后的垃圾輸送至二次分選線進料槽6進行機械分選，垃圾先后經一級滾筒篩、二級磁分選裝置、二級滾筒篩、三級滾筒篩、四級滾筒篩分選； 二級磁分選裝置分選出的金屬物料經一級磁選滾筒篩、二級磁選滾筒篩、彈跳分選機實現不同粒徑金屬的分選，剩余物料進入好氧發酵倉進行好氧堆肥； 4)生活垃圾好氧堆肥經二次分選后的垃圾在堆肥倉內進行好氧發酵，溫度40-70°C，通過堆體底部負壓通風； 5)垃圾衍生燃料制作好氧堆肥后的產品經破碎機破碎后在壓塊機作用下擠壓成型，即得生活垃圾衍生燃料。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其中，生活垃圾預處理的垃圾采用條垛式堆放，堆體含氧量為0-5%。
7.根據權利要求5所述的制備方法，其中，生活垃圾二次分選中的每級滾筒篩的廢料出口均配有風機。
8.根據權利要求5所述的制備方法，其中，生活垃圾好氧堆肥處理時通過堆體底部負壓通風，使堆體含氧量為8-20%。
9.根據權利要求5所述的制備方法，其中，垃圾衍生燃料為圓柱體顆粒，外觀尺寸為直徑 10-30mm,長度 30-100_。
全文摘要
一種制備生活垃圾衍生燃料的方法生活垃圾經破袋、篩選、磁選等粗分選后進入生物預處理倉，進行原生垃圾脫水和穩定化，預處理后的垃圾再進入二次分選段，經篩選、磁選、風選等工藝將可資源化利用和有毒有害的產品高效分離，剩余有機質含量高的物料進入好氧堆肥倉。好氧堆肥后的產品直接破碎和擠壓成型制成垃圾衍生燃料。本發明還公開了用于實現上述方法的裝置。本發明通過生物預處理和堆肥兩步法使垃圾干化和無害化，并將其作為衍生燃料的原料，無需添加固氯劑和粘結劑即可實現減少二噁英、重金屬釋放的目的，能源回收效果佳，擠壓成型后的RDF性質穩定、熱值高，具有廣闊的應用前景。
文檔編號C10L5/46GK102925241SQ20121049237
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者賈璇, 席北斗, 祝超偉, 李鳴曉, 夏天明, 于飛 申請人:中國環境科學研究院