有機(jī)垃圾悶燒無害化減量處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機(jī)垃圾悶燒無害化減量處理方法，包括：篩分垃圾原料去除其中的無機(jī)物，得到篩分后的垃圾物料；將垃圾物料置于反應(yīng)釜內(nèi)；利用紅外射線對反應(yīng)釜內(nèi)的垃圾物料進(jìn)行加熱；向反應(yīng)釜內(nèi)注入活性催化元素；調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度控制在第二設(shè)定溫度范圍內(nèi)，實現(xiàn)穩(wěn)定的悶燒；反應(yīng)結(jié)束后通過出料口將悶燒處理后的垃圾殘渣取出。本發(fā)明實現(xiàn)了在較低溫度環(huán)境下的有機(jī)垃圾無害化減量處理，大幅度減少了垃圾體積、節(jié)省了能量。
【專利說明】有機(jī)垃圾悶燒無害化減量處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對有機(jī)垃圾進(jìn)行無害減量、資源化處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二惡英是一種毒性十分大的一類有機(jī)化合物，它的毒性是砒霜的900倍，有“世紀(jì)之毒”之稱，萬分之一甚至億分之一克的二惡英就會給健康帶來嚴(yán)重的危害。國際癌癥研究中心已將其列為人類一級致癌物。二惡英除了具有致癌毒性以外，還具有生殖毒性和遺傳毒性，直接危害子孫后代的健康和生活。并且，自然界的微生物和水解作用對二惡英的分子結(jié)構(gòu)影響較小，環(huán)境中的二惡英很難自然降解消除。因此二惡英污染是關(guān)系到人類存亡的重大問題，必須嚴(yán)格加以控制。
[0003]研究表明，大氣環(huán)境中的二惡英90%來源于城市和工業(yè)垃圾焚燒。含鉛汽油、煤、防腐處理過的木材以及石油產(chǎn)品、各種廢棄物特別是醫(yī)療廢棄物，在無組織焚燒時，極易產(chǎn)生二惡英。解決垃圾處理中產(chǎn)生二惡英的問題也就成為攻克二惡英污染問題的重中之重。正因為這樣，人們在這方面投入了大量精力，開發(fā)研究，了解了二惡英的特性，并在垃圾處理方面取得了重大的突破。
[0004]對二惡英的屬性研究表明，二惡英是由苯環(huán)與氧、氯等組成的芳香族化合物在一定溫度下產(chǎn)生的一類物質(zhì)，在一定溫度下也會分解失效。產(chǎn)生二惡英的溫度在270?420°C范圍內(nèi)，在705°C以下非常穩(wěn)定，在850°C以上幾乎100%分解?？梢钥吹?，避開270?420°C的溫度段，即可避免大量二惡英產(chǎn)生，并且當(dāng)加熱到850度以上，二惡英就幾乎不存在了。正因為這樣，控制無組織的垃圾焚燒，提高焚燒溫度(1000-1200°C以上)，降低二惡英類的排放量，就成為垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展的主流。
[0005]對二惡英的形成過程機(jī)理的研究還表明，當(dāng)垃圾高溫焚燒裂解后所產(chǎn)生的廢氣中尚存的苯環(huán)與氧、氯等組成的芳香族化合物在緩慢冷卻過程中，降到420°C -270°C溫度段時，又會重新聚合形成二惡英類的多氯二苯并-對-二惡英(P⑶Ds)和多氯二苯并呋喃(P⑶Fs)的眾多異構(gòu)體。這樣，廢氣的排出同樣對環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。因此，作為目前的垃圾高溫焚燒技術(shù)流程中必須還有一個對焚燒產(chǎn)物(包括殘渣和高溫廢氣)的快速冷卻的工序，使其快速降至420-270°C溫度段以下，從而不再聚合形成二惡英類的多氯二苯并-對-二惡英(P⑶Ds)和多氯二苯并呋喃(P⑶Fs)的眾多異構(gòu)體，達(dá)到了垃圾的無害化處理(減量和資源化)的最終目標(biāo)。
[0006]顯然，這類垃圾焚燒主流技術(shù)的核心就是采用高溫焚燒防止二惡英的產(chǎn)生，同時在焚燒后，其焚燒產(chǎn)物(包括殘渣和高溫廢氣)的快速冷卻，阻止再次聚合產(chǎn)生二惡英類的異構(gòu)體。以確保處理后垃圾的產(chǎn)物無害化。當(dāng)然，這二個核心工序已有相應(yīng)的成熟技術(shù)來實施。但這也必然帶來高溫焚燒所需要的可觀的能耗以及實現(xiàn)快速冷卻所必需的激冷措施(如噴水激冷等)。并且這樣往往會因焚燒產(chǎn)物冷卻不均勻或不夠快,而導(dǎo)致排放廢氣中二惡英殘留過高的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種有機(jī)垃圾無害化減量處理方法。
[0008]一種有機(jī)垃圾悶燒無害化減量處理方法，包括:篩分垃圾原料去除其中的無機(jī)物，得到篩分后的垃圾物料；將垃圾物料置于反應(yīng)釜內(nèi)；利用紅外射線對反應(yīng)釜內(nèi)的垃圾物料進(jìn)行加熱；向反應(yīng)釜內(nèi)注入活性催化元素；調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度至第二設(shè)定溫度范圍，實現(xiàn)穩(wěn)定的悶燒；反應(yīng)結(jié)束后通過出料口將處理后的垃圾殘渣取出。
[0009]可選的，所述篩分垃圾原料去除其中的無機(jī)物，包括去除金屬、玻璃、陶瓷、或石塊。
[0010]可選的，在將垃圾物料置于反應(yīng)釜內(nèi)之前還包括:通過紅外射線對反應(yīng)釜內(nèi)部進(jìn)行預(yù)熱至第一設(shè)定溫度范圍內(nèi)。
[0011]可選的，所述將垃圾物料置于反應(yīng)釜內(nèi)包括將垃圾物料堆放于加料倉，打開加料倉閘門，使得垃圾物料落入反應(yīng)釜內(nèi)。
[0012]可選的，所述向反應(yīng)釜內(nèi)注入活性催化元素包括活性催化元素包括活性氧或高錳酸鉀。
[0013]可選的，所述調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度至第二設(shè)定溫度范圍包括:根據(jù)檢測到的反應(yīng)釜內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)紅外射線的照射強(qiáng)度或活性催化元素的注入量，使得反應(yīng)釜內(nèi)的溫度穩(wěn)定在第二設(shè)定溫度范圍內(nèi)，實現(xiàn)穩(wěn)定的悶燒。
[0014]可選的，所述向反應(yīng)釜內(nèi)注入活性催化元素包括:通過高壓放電電離空氣產(chǎn)生所述活性催化元素，利用鼓風(fēng)機(jī)通過進(jìn)氣閥門將電離后的空氣吹入反應(yīng)釜內(nèi)。
[0015]可選的，所述調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度至第二設(shè)定溫度范圍包括:根據(jù)檢測到的反應(yīng)釜內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)所述鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、所述高壓放電的放電電壓、所述紅外射線輻射強(qiáng)度或所述進(jìn)氣閥門的開度。
[0016]可選的，所述第二設(shè)定的溫度范圍為50°C_270 0Co
[0017]可選的，還包括對反應(yīng)釜內(nèi)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行水氣分離，并對分離后的廢水和廢氣進(jìn)行處理。
[0018]本發(fā)明根據(jù)二惡英生成的特點，采用具有顯著的溫控效應(yīng)和共振效應(yīng)的遠(yuǎn)紅外線，利用其較強(qiáng)的滲透力和輻射力，有效地使熱被有機(jī)垃圾吸收，轉(zhuǎn)化為有機(jī)垃圾的內(nèi)能；同時，注入具有很強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性的帶有活性催化元素的空氣，大幅度提升有機(jī)垃圾的氧化裂解反應(yīng)過程動力學(xué)。使有機(jī)垃圾在溫度不高的狀態(tài)下(不超過可產(chǎn)生二惡英類產(chǎn)物的270°C )，在活性氧、熱及遠(yuǎn)紅外射線輻射的綜合因素作用下，發(fā)生連鎖降解，最終生成單體化合物。并進(jìn)一步與活性氧發(fā)生放熱反應(yīng)，維持反應(yīng)釜溫度，使垃圾徹底分解。經(jīng)這樣的對有機(jī)垃圾的降解、裂解反應(yīng)產(chǎn)物的綜合處理，實現(xiàn)了有機(jī)垃圾的無害減量和資源化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明有機(jī)垃圾悶燒無害化減量處理流程圖；
圖2為本發(fā)明有機(jī)垃圾悶燒無害化減量處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的溫度控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0021]請參閱圖1，本發(fā)明的有機(jī)垃圾悶燒無害化減量處理方法，對篩分后的垃圾，采用悶燒的方法進(jìn)行無害化處理，悶燒指的是無火焰燃燒，無火焰燃燒是指物料芯部內(nèi)燃，而火焰不向外表面?zhèn)鬟f的一種燃燒，即在垃圾處理過程中不會產(chǎn)生明火。
[0022]SlOl:篩分垃圾原料去除其中的無機(jī)物，得到篩分后的垃圾物料。
[0023]為了防止垃圾處理過程中產(chǎn)生二惡英類產(chǎn)物，本發(fā)明在對垃圾處理過程中采用較低的溫度(不高于270°C)，為此在對垃圾處理前需要對垃圾進(jìn)行篩分，去除其中在低溫下不能進(jìn)行分解的垃圾，例如金屬、陶瓷、玻璃、石塊等。在具體篩分時可以采用磁選、風(fēng)選等措施，例如通過磁選可以去除垃圾中的金屬物質(zhì)，通過風(fēng)選可以將比重相對較大的陶瓷、玻璃、石塊等去除，這些篩分技術(shù)為已有技術(shù)，在此不再詳述，垃圾原料經(jīng)過篩分后就得到了待處理的垃圾物料。
[0024]S102:將垃圾物料置于反應(yīng)釜內(nèi)。
[0025]反應(yīng)釜為本發(fā)明的垃圾處理的主要部分，垃圾物料主要在反應(yīng)釜內(nèi)完成反應(yīng)處理。本發(fā)明中的反應(yīng)釜指的是可以容納垃圾物料在其內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)的密閉空間，反應(yīng)釜可以是圓柱形、方柱形等，本發(fā)明對此并不做限定。
[0026]圖2示出了本發(fā)明的其中一個反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)釜包括反應(yīng)釜本體7、設(shè)置于所述反應(yīng)釜的本體7內(nèi)部的遠(yuǎn)紅外射線輻射板6、和沿反應(yīng)釜本體7內(nèi)壁均勻分布的多個溫度傳感器5，通過溫度傳感器5可以檢測反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，除此之外，反應(yīng)釜上還可以設(shè)置加料倉2、閘板閥3、和出爐渣門8，加料倉2位于反應(yīng)釜本體7的上方，加料倉2通過閘板閥3與反應(yīng)釜本體7相連，加料倉2可以用于臨時儲存待處理有機(jī)垃圾物料，通過控制閘板閥的開閉可以將加料倉中的垃圾物料投入反應(yīng)釜本體7內(nèi)，為了防止加料倉內(nèi)垃圾氣味的飄散，在加料倉2的頂部還可以設(shè)置一加料倉蓋1，用于在向加料倉加入垃圾物料后關(guān)閉加料倉。出爐渣門8位于反應(yīng)釜的底部，反應(yīng)后的爐渣從出爐渣門取出。
[0027]S103:利用紅外射線對反應(yīng)釜內(nèi)的垃圾物料進(jìn)行加熱。
[0028]在加入垃圾物料后，本發(fā)明利用紅外射線對反應(yīng)釜內(nèi)的垃圾進(jìn)行加熱，使得反應(yīng)釜內(nèi)的溫度升高至設(shè)定溫度，例如可以通過遠(yuǎn)紅外射線輻射板6進(jìn)行紅外輻射。更為優(yōu)選的是，在加入垃圾物料前可以對反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱到第一設(shè)定溫度范圍，第一設(shè)定溫度范圍應(yīng)不高于270°C，例如可以預(yù)熱到200°C，在預(yù)熱后再將垃圾物料投入反應(yīng)釜內(nèi)，這樣可以使得垃圾物料迅速升溫、起燃，減少垃圾處理時間。
[0029]S104:向反應(yīng)釜內(nèi)注入活性催化元素。
[0030]本發(fā)明在遠(yuǎn)紅外射線的輻射下，通過向反應(yīng)釜內(nèi)注入的帶有活性催化元素的空氣，使得垃圾物料在反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，逐漸開始裂解、降聚生成單體化合物。
[0031]為了向反應(yīng)釜內(nèi)注入活性催化元素，可以在反應(yīng)釜的外部設(shè)置一催化元素添加器4，催化元素添加器4通過管道與反應(yīng)釜連接，管道開口位于反應(yīng)釜本體7的上部，這樣設(shè)置可以防止向反應(yīng)釜內(nèi)通入活性空氣的管道堵塞。反應(yīng)中所使用的活性催化元素包括活性氧或高錳酸鉀等，活性氧包括氧離子(02_)及過氧化氫(H2O2)和羥基(-0H)等。
[0032]催化元素添加器4還可以包括鼓風(fēng)機(jī)和位于催化元素添加器4與反應(yīng)釜本體7連接管道間的進(jìn)氣閥門，通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以或進(jìn)氣閥門的開度可以調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)釜本體內(nèi)的空氣的量，例如增加轉(zhuǎn)速或增加開度可以增大空氣注入量，反之則減小空氣注入量。當(dāng)活性催化元素為高錳酸鉀時可以將高錳酸鉀制成粉末狀，從而通過鼓風(fēng)機(jī)將含有高錳酸鉀粉末的空氣注入反應(yīng)釜內(nèi)。
[0033]眾所周知，陶瓷、石頭等是負(fù)離子的生成源，但這種方式所產(chǎn)生的活性氧量很少。為了能在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的活性氧，催化元素添加器4內(nèi)還可以包含高壓放電電極，通過鼓風(fēng)機(jī)將電離后的空氣吹入所述反應(yīng)釜內(nèi)。活性氧的產(chǎn)生量可以通過調(diào)節(jié)放電電壓的大小來調(diào)節(jié)，例如提高放電電壓則會電離出較多的活性氧，相反減小放電電壓則會減小活性
氧的產(chǎn)生量。
[0034]S105:調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度至第二設(shè)定溫度范圍。
[0035]為了實現(xiàn)對反應(yīng)釜內(nèi)垃圾的穩(wěn)定的悶燒，防止在垃圾處理過程中產(chǎn)生二惡英類產(chǎn)物，本發(fā)明還需要對反應(yīng)釜內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如可以通過溫度控制裝置實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，通過溫度控制裝置使得反應(yīng)釜內(nèi)的溫度可以維持在設(shè)定的第二溫度范圍，第二溫度范圍優(yōu)選為50°C ~270°C，當(dāng)溫度低于50°C時反應(yīng)速度會大幅減慢，當(dāng)溫度高于270°C時則會產(chǎn)生不希望的二惡英類產(chǎn)物。反應(yīng)釜內(nèi)的溫度取決于兩個因素，一是垃圾降解反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的熱量，例如垃圾物料與活性氧發(fā)生放熱反應(yīng)，另外一個是遠(yuǎn)紅外射線所輻射的熱量。據(jù)此可以通過控制活性空氣的注入量或遠(yuǎn)紅外射線所輻射的熱量來控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，實現(xiàn)穩(wěn)定的悶燒。
[0036]具體而言，請參閱圖3，具體的溫度調(diào)節(jié)過程如下:
S301:接收檢測到的反應(yīng)釜內(nèi)的溫度值(實際溫度值a)。例如可以通過設(shè)置于反應(yīng)釜內(nèi)的溫度傳感器5實現(xiàn)溫度的檢測。
[0037]S302:識別實際溫度值是否位于第二設(shè)定溫度范圍內(nèi)，例如可以通過DSP、單片機(jī)等判斷50°C ^實際溫度值a ^ 270°C。
[0038]S303:判斷實際溫度是低于設(shè)定的溫度范圍，還是高于設(shè)定溫度范圍。
[0039]S304:當(dāng)判定實際溫度值低于第二設(shè)定溫度范圍時，減小紅外射線的照射強(qiáng)度或活性催化元素的注入量。例如當(dāng)實際溫度低于設(shè)定溫度范圍時，例如低于50°C時則增加鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、或者加大進(jìn)氣閥門開度、或者提高放電電壓、或者增大遠(yuǎn)紅外射線輻射板6的電流量，通過這種方式就可以增加反應(yīng)釜內(nèi)的溫度。
[0040]S305:當(dāng)實際溫度值高于第二設(shè)定溫度范圍時，增加紅外射線的照射強(qiáng)度或活性催化元素的注入量。例如當(dāng)實際溫度高于設(shè)定溫度范圍，例如高于270°C時則減小鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、或者減小進(jìn)氣閥門開度、或者減小放電電壓、或者減小遠(yuǎn)紅外射線輻射板6的電流量，通過這種方式就可以降低反應(yīng)釜內(nèi)的溫度。
[0041]具體調(diào)節(jié)時可以采用PID調(diào)節(jié)器、模糊調(diào)節(jié)器等，在此不再詳述。
[0042]S106:反應(yīng)結(jié)束后通過出料口將處理后的垃圾殘渣取出。例如可以通過設(shè)置于反應(yīng)釜底部的出爐渣門8將爐渣取出。
[0043]為了能對處理過程中所產(chǎn)生的廢氣、廢水進(jìn)行處理，本發(fā)明還包括對反應(yīng)釜內(nèi)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行水氣分離，例如可以采用旋風(fēng)式水氣分機(jī)對水氣進(jìn)行分離，對分離后的廢水和廢氣進(jìn)行處理，廢水和廢氣的處理屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳述。
[0044]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)垃圾悶燒無害化減量處理方法，其特征在于，包括: 篩分垃圾原料去除其中的無機(jī)物，得到篩分后的垃圾物料； 將垃圾物料置于反應(yīng)釜內(nèi)； 利用紅外射線對反應(yīng)釜內(nèi)的垃圾物料進(jìn)行加熱； 向反應(yīng)爸內(nèi)注入活性催化元素； 調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，控制在第二設(shè)定溫度范圍內(nèi)，實現(xiàn)穩(wěn)定的悶燒； 反應(yīng)結(jié)束后通過出料口將處理后的垃圾殘渣取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述篩分垃圾原料去除其中的無機(jī)物，包括去除金屬、玻璃、陶瓷、或石塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，在將垃圾物料置于反應(yīng)釜之前還包括:通過紅外射線對反應(yīng)釜內(nèi)部進(jìn)行預(yù)熱至第一設(shè)定溫度范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述將垃圾物料置于反應(yīng)釜內(nèi)包括將垃圾物料堆放于加料倉，打開加料倉閘門，使得垃圾物料落入反應(yīng)釜內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述向反應(yīng)釜內(nèi)注入活性催化元素包括活性催化元素包括活性氧或高猛酸鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度至第二設(shè)定溫度范圍包括:根據(jù)檢測到的反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，調(diào)節(jié)紅外射線的照射強(qiáng)度或活性催化元素的注入量，使得反應(yīng)釜內(nèi)的溫度穩(wěn)定在第二設(shè)定溫度范圍內(nèi)，實現(xiàn)穩(wěn)定的悶燒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述向反應(yīng)釜內(nèi)注入活性催化元素包括:通過高壓放電電離空氣產(chǎn)生所述活性催化元素，利用鼓風(fēng)機(jī)通過進(jìn)氣閥門將電離后的空氣吹入反應(yīng)釜內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度至第二設(shè)定溫度范圍包括:根據(jù)檢測到的反應(yīng)釜內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)所述鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、所述高壓放電的放電電壓、所述紅外射線輻射強(qiáng)度或所述進(jìn)氣閥門的開度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二設(shè)定的溫度范圍為50°C-270
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括對反應(yīng)釜內(nèi)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行水氣分離，并對分離后的廢水和廢氣進(jìn)行處理。
【文檔編號】B09B3/00GK103801550SQ201410044924
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月7日
【發(fā)明者】毛協(xié)民, 司宏力, 陳慶華, 劉濟(jì)華 申請人:北京中環(huán)境盈科技有限公司