一種垃圾熱解裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于垃圾無(wú)害化處理領(lǐng)域，具體涉及一種垃圾熱解裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾的產(chǎn)量與日倶增。泛濫成災(zāi)的城市生活垃圾己成為嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題，不僅威脅到了居民自身的安全和生存，而且?guī)?lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染。對(duì)生活垃圾進(jìn)行無(wú)害化和資源化處理己成為市政亟待解決的重要問(wèn)題。
[0003]城市生活垃圾的組成特別復(fù)雜，主要包括廚余、廢紙、廢塑料、廢織物、草木、廢橡膠、廢金屬、廢玻璃陶瓷片、磚瓦渣土等?，F(xiàn)階段城市垃圾的處理方式主要是填埋，其次是堆月巴、焚燒和熱解。填埋作為一種最簡(jiǎn)單的處理方法，具有操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)性廣的優(yōu)點(diǎn)，但存在著大量侵占土地資源、造成二次污染等問(wèn)題。堆肥處理是利用微生物將垃圾中可降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)作為肥料，但垃圾中含有的氯、苯等有機(jī)物及重金屬等有害物質(zhì)在現(xiàn)階段還很難加以解決，用于農(nóng)作物肥料時(shí)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。直接焚燒法可以摧毀垃圾中的病菌并將垃圾中的能量加以利用，但容易產(chǎn)生S0X、N0X、HC1、二噁英、多環(huán)芳烴等污染物，從而造成二次污染。
[0004]近年來(lái)，垃圾的熱解處理獲得了越來(lái)越多的關(guān)注。采用熱解技術(shù)處理城市生活垃圾，具有工藝過(guò)程短、原料適應(yīng)性強(qiáng)、反應(yīng)迅速、轉(zhuǎn)化率高、不產(chǎn)生二噁英等有毒有害物質(zhì)，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)固體、液體或氣體燃料等諸多優(yōu)點(diǎn)。以生物質(zhì)、煤等為原料的熱解裝置及技術(shù)，已有多種不同的種類且較為成熟。然而，這些熱解裝置多數(shù)難以適用于垃圾原料。這是由我國(guó)的垃圾特點(diǎn)造成的，目前我國(guó)的垃圾多數(shù)為原始垃圾，沒(méi)有經(jīng)過(guò)分選，一般具有以下缺點(diǎn):
1、垃圾的水分含量大且波動(dòng)范圍大，容易受天氣、季節(jié)、城市等多種因素的影響；2、垃圾的組分極為復(fù)雜且波動(dòng)范圍大，容易受季節(jié)、城市等因素的影響；3、垃圾中含有大量的C1等污染元素，處理過(guò)程中容易造成二次污染；4、熱解過(guò)程是一個(gè)吸熱過(guò)程，需要源源不斷地向熱解反應(yīng)器提供熱量，容易造成能耗過(guò)高問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種垃圾熱解的裝置與方法。
[0006]本發(fā)明所述的垃圾熱解裝置采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種垃圾熱解裝置，包括垃圾熱解系統(tǒng)、水蒸汽冷凝系統(tǒng)、殘?zhí)渴占到y(tǒng)、可燃?xì)馊紵隣t、余熱利用系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng):
[0008]所述垃圾熱解系統(tǒng)的載氣入口與余熱利用系統(tǒng)的熱空氣出口相連；垃圾熱解系統(tǒng)的水蒸汽出口與水蒸汽冷凝系統(tǒng)的入口相連，垃圾熱解系統(tǒng)的固體出口與殘?zhí)渴占到y(tǒng)的殘?zhí)咳肟谙噙B，垃圾熱解系統(tǒng)的熱解氣出口與可燃?xì)馊紵隣t的入口相連；可燃?xì)馊紵隣t的煙氣出口與余熱利用系統(tǒng)煙氣入口相連；余熱利用系統(tǒng)的尾氣出口與尾氣處理系統(tǒng)的入口相連，余熱利用系統(tǒng)的熱空氣出口與垃圾熱解系統(tǒng)的熱空氣入口相連；
[0009]所述垃圾熱解系統(tǒng)包括多個(gè)固定床熱解反應(yīng)器；所述多個(gè)固定床熱解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)相同且水平并聯(lián)，由左至右依次為第一固定床熱解反應(yīng)器、第二固定床熱解反應(yīng)器、……、第N固定床熱解反應(yīng)器，N為大于2的整數(shù)；所述多個(gè)固定床熱解反應(yīng)器安裝在殘?zhí)渴占到y(tǒng)的上方并密閉相連，每個(gè)固定床熱解反應(yīng)器的爐膛上部設(shè)置氣體出口，分別連接水蒸汽冷凝系統(tǒng)和可燃?xì)馊紵隣t的進(jìn)口管道，氣體出口管道上分別配置水蒸汽出口閥和熱解氣出口閥控制氣體進(jìn)入水蒸汽冷凝系統(tǒng)或可燃?xì)馊紵隣t。
[0010]優(yōu)選的，所述水蒸汽冷凝系統(tǒng)為套管式冷凝器或殼管式冷凝器。
[0011]優(yōu)選的，所述余熱利用系統(tǒng)內(nèi)布置有空氣換熱器和水換熱器:所述空氣換熱器的熱空氣出口溫度為110-200°c。
[0012]所述每一個(gè)固定床熱解反應(yīng)器分別配置一個(gè)料斗、一個(gè)進(jìn)料系統(tǒng)、上頂蓋、點(diǎn)火器、爐膛本體、進(jìn)風(fēng)環(huán)、和下底蓋；料斗的出口與進(jìn)料系統(tǒng)的入口相連，進(jìn)料系統(tǒng)的出口對(duì)應(yīng)著固定床熱解反應(yīng)器的爐膛入口，上頂蓋和下頂蓋分別位于爐膛的上端和下端，均為自動(dòng)開(kāi)閉門(mén)，點(diǎn)火器位于爐膛的上部，進(jìn)風(fēng)環(huán)位于爐膛的下部，其整體高度為爐膛高度的1/4-1/3，進(jìn)風(fēng)環(huán)的內(nèi)壁與爐膛的外壁之間形成進(jìn)風(fēng)空間，進(jìn)風(fēng)環(huán)內(nèi)壁所對(duì)應(yīng)的爐膛的壁面上，開(kāi)具了多個(gè)進(jìn)風(fēng)小口，進(jìn)風(fēng)小口的直徑從下至上逐漸減小，進(jìn)風(fēng)環(huán)的下部開(kāi)設(shè)進(jìn)風(fēng)口，并配置熱空氣進(jìn)口閥控制熱空氣的供應(yīng)量，熱空氣沿切向進(jìn)入進(jìn)風(fēng)環(huán)。
[0013]優(yōu)選的，所述進(jìn)料系統(tǒng)為斗式提升機(jī)。
[0014]所述殘?zhí)渴占到y(tǒng)包括鋼履帶、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)和密封傳送室；所述鋼履帶置于密封傳送室之內(nèi)，呈環(huán)形布置，兩端設(shè)置有防止物料滑落或吹走的防護(hù)欄，由耐熱耐腐蝕不銹鋼制成，并有足夠的長(zhǎng)度以滿足殘?zhí)坷鋮s所需時(shí)間；鋼履帶的兩端各有一個(gè)傳動(dòng)軸，其中一個(gè)為主動(dòng)軸，另一個(gè)為從動(dòng)軸，以實(shí)現(xiàn)鋼履帶的傳動(dòng)；從動(dòng)軸完全置于密封傳動(dòng)室內(nèi)，主動(dòng)軸則與置于密封傳送室之外的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)相連；鋼履帶的下方布置有水冷系統(tǒng)。
[0015]所述尾氣處理系統(tǒng)包括旋風(fēng)分離器、灰斗、半干式反應(yīng)塔、中和循環(huán)水池、加藥裝置、干式反應(yīng)器和煙囪；旋風(fēng)分離器下方布置灰斗，上方氣體出口與半干式反應(yīng)塔入口相連；半干式反應(yīng)塔氣體出口和干式反應(yīng)器入口相連，液體出口布置中和循環(huán)水池，干式反應(yīng)器出口布置煙囪，半干式反應(yīng)塔和干式反應(yīng)器入口均與加藥裝置相連。
[0016]一種基于上述裝置的垃圾熱解方法，具有以下步驟:
[0017]在垃圾熱解反應(yīng)之前，首先關(guān)閉固定床熱解反應(yīng)器的下底蓋、熱空氣進(jìn)口閥和熱解氣出口閥，打開(kāi)上頂蓋和水蒸汽出口閥。將垃圾經(jīng)料斗和進(jìn)料系統(tǒng)送入垃圾熱解系統(tǒng)的某個(gè)固定床熱解反應(yīng)器中；進(jìn)料完成后，關(guān)閉上頂蓋，打開(kāi)熱空氣進(jìn)口閥利用來(lái)自余熱利用系統(tǒng)的熱空氣，對(duì)垃圾進(jìn)行烘干，所產(chǎn)生的水蒸汽進(jìn)入水蒸汽冷凝系統(tǒng)中冷凝；當(dāng)干燥反應(yīng)完成后，打開(kāi)熱解氣出口閥同時(shí)關(guān)閉水蒸氣出口閥，調(diào)節(jié)熱空氣流量，利用點(diǎn)火器點(diǎn)火，開(kāi)始熱解過(guò)程，熱解產(chǎn)生的氣體經(jīng)熱解氣出口進(jìn)入可燃?xì)馊紵隣t；當(dāng)熱解反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉可燃?xì)獬隹陂y和熱空氣進(jìn)口閥，打開(kāi)固定床熱解反應(yīng)器的下底蓋，熱解殘?zhí)客ㄟ^(guò)重力落入殘?zhí)渴占到y(tǒng)的鋼履帶上，實(shí)現(xiàn)殘?zhí)康睦鋮s、輸送和收集；
[0018]垃圾熱解系統(tǒng)的N個(gè)固定床熱解反應(yīng)器分為三組，各組分別處于進(jìn)料和排料階段、干燥階段、熱解階段。處于熱解階段的固定床熱解反應(yīng)器產(chǎn)生熱解氣供可燃?xì)馊紵隣t反應(yīng)，可燃?xì)馊紵隣t中設(shè)置值班火焰防止滅火；燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱利用系統(tǒng)完成熱量的回收，部分熱量用于將定量的冷空氣加熱至所需的溫度成為熱空氣，剩余熱量用于加熱冷卻水獲得熱水或蒸汽；熱空氣以不同流量分別供給垃圾熱解系統(tǒng)中處于干燥和熱解階段的固定床熱解反應(yīng)器，干燥階段需要的熱空氣流量多于熱解階段，處于進(jìn)料和排料階段的固定床熱解反應(yīng)器不進(jìn)熱空氣；余熱利用系統(tǒng)出口的低溫?zé)煔饨?jīng)尾氣處理系統(tǒng)凈化處理后排空。
[0019]優(yōu)選的，所述的垃圾熱解系統(tǒng)中的固定床熱解反應(yīng)器干燥溫度為100-200°C，熱解溫度為 300-500 °C。
[0020]優(yōu)選的，所述可燃?xì)馊紵隣t為微負(fù)壓富氧燃燒運(yùn)行。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:
[0022]本發(fā)明所述的垃圾熱解裝置，采用了多級(jí)并聯(lián)的固定床垃圾熱解裝置以及高效的尾氣凈化處理系統(tǒng)，具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、對(duì)垃圾的水分適應(yīng)能力強(qiáng)，尤其適用于處理高水分含量的垃圾；垃圾中一般都含有大量的水分，所需的干燥時(shí)間較長(zhǎng)，本發(fā)明所述的熱解系統(tǒng)，可靈活調(diào)整干燥時(shí)間，確保充分干燥，而且干燥過(guò)程中產(chǎn)生的水分不會(huì)混入熱解氣中，從而不會(huì)影響熱解氣的燃燒應(yīng)用。
[0024]2、可適用于各種原始垃圾，固定床熱解反應(yīng)器的爐膛內(nèi)不設(shè)復(fù)雜的內(nèi)置部件，可直接放入原始垃圾，無(wú)需對(duì)垃圾進(jìn)行破碎或分選等預(yù)處理。
[0025]3、對(duì)垃圾的組分變化適應(yīng)能力強(qiáng)；垃圾的組分，受地理、天氣、季節(jié)等各種因素的影響且變化極大，本發(fā)明所述的熱解系統(tǒng)，通過(guò)采用多級(jí)并聯(lián)的固定床熱解反應(yīng)器，可確保不同的固定床熱解反應(yīng)器處于不同的工作狀態(tài)，并配合干燥、熱解等工藝環(huán)節(jié)的時(shí)間和溫度的調(diào)控，即可適應(yīng)不同的垃圾。
[0026]4、采用多級(jí)并聯(lián)的固定床熱解反應(yīng)器，一方面，可以根據(jù)垃圾處理量的需求選擇不同數(shù)量的反應(yīng)器進(jìn)行工作，因而該系統(tǒng)具有較寬的處理能力調(diào)節(jié)范圍；另一方面，可以靈活調(diào)整各反應(yīng)器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、干燥、熱解、出料各環(huán)節(jié)的靈活匹配。
[0027]5、通過(guò)熱解、可燃?xì)馊紵约盁煔鈨艋齻€(gè)過(guò)程，可確保沒(méi)有任何二噁英等污染物的排放:熱解過(guò)程為有限供氧產(chǎn)生h2、CO等還原性組分，且溫度較低、物料在爐中的停留時(shí)間足夠