專(zhuān)利名稱(chēng)：垃圾與污泥的高壓熱解處理方法與系統(tǒng)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體廢物的處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種垃圾與污泥的高壓熱解
處理方法與系統(tǒng)及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)速度和城市化的進(jìn)程同步增長(zhǎng)。然而我國(guó) 生活垃圾處理處置技術(shù)卻相對(duì)滯后，城鎮(zhèn)生活垃圾污染問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重。若再不及時(shí)、合理地 對(duì)生活垃圾進(jìn)行有效的處理處置，那么在未來(lái)幾十年，城鎮(zhèn)生活垃圾勢(shì)必阻礙城市的快速 發(fā)展。傳統(tǒng)垃圾焚燒發(fā)電要求垃圾含水率40% 60%，灰分低于25%，熱值1000kcal/kg 左右。而現(xiàn)實(shí)中垃圾含水率比較大，難以達(dá)到垃圾焚燒所需熱值；同時(shí)焚燒前沒(méi)有進(jìn)行廢電 池、重金屬的分離，導(dǎo)致焚燒飛灰中的重金屬超標(biāo)；此外，焚燒煙氣中含有二噁英，增加了煙 氣處理成本。 污泥的處理處置和利用越來(lái)越成為我國(guó)急需解決的大問(wèn)題。城市污水廠污泥及河 道底泥(以下統(tǒng)稱(chēng)污泥)含水率較高，富積大量重金屬，并含有大量生物難降解有機(jī)物，這 些都成為限制污泥資源化利用的瓶頸。此外，河涌黑臭已成為城市河網(wǎng)的一種普遍現(xiàn)象。 對(duì)于淤積嚴(yán)重的城市河道目前多采用疏浚技術(shù)進(jìn)行處理，這就面臨著疏浚后底泥處置的難 題?？梢?jiàn)，實(shí)現(xiàn)垃圾和污泥的無(wú)害化、減量化和資源化具有重要的意義。
傳統(tǒng)垃圾處理技術(shù)有填埋、堆肥、焚燒、熱解等。歷史久遠(yuǎn)的填埋處理是最簡(jiǎn)單和 實(shí)際的處理方法。衛(wèi)生填埋技術(shù)比較成熟，操作、管理容易實(shí)現(xiàn)，占全部處置總量的70%以 上。但會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題一是填埋場(chǎng)土地的自然屬性和穩(wěn)定性會(huì)變差，同時(shí)造成滲濾液等二 次污染；二是填埋的場(chǎng)地的可用容積將逐漸減少，填埋的地點(diǎn)也受到限制；三是垃圾、污泥 被填埋的同時(shí)，可利用的物質(zhì)和能量也被填埋，造成資源和能源浪費(fèi)。這種方法在我國(guó)東部 沿海和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市已受到限制。 堆肥處理主要是處理垃圾中被微生物分解的有機(jī)物，使之可土地利用。垃圾堆肥 適用于生物可降解有機(jī)物含量大于40%的垃圾，同時(shí)必須與分選方法相結(jié)合進(jìn)行。而我國(guó) 垃圾的有機(jī)質(zhì)含量比較低，且堆肥周期長(zhǎng)，占地面積大，衛(wèi)生條件差，肥效低，成本高，與化 肥比銷(xiāo)售困難，經(jīng)濟(jì)效益受到影響；此外，垃圾中含有一定量的重金屬制約了垃圾、污泥堆 肥直接農(nóng)用。 熱處理是一種有效的垃圾、污泥處理方法，該方法集中體現(xiàn)了無(wú)害化、減量化和資 源化的特點(diǎn)。當(dāng)前熱處理方法主要有焚燒和熱解。日本、荷蘭、瑞士、丹麥、瑞典等國(guó)已將焚 燒作為垃圾處理的主要手段，其中瑞士垃圾80%焚燒，日本、丹麥垃圾70%以上焚燒。當(dāng)前 制約焚燒法廣泛運(yùn)用的原因之一是焚燒的二次污染和處理費(fèi)用問(wèn)題。熱解處理是當(dāng)前蓬勃 興起的垃圾、污泥處理技術(shù)。固體廢物熱解(熱解溫度在60(TC以上)是利用有機(jī)物的熱不 穩(wěn)定性，在無(wú)氧或缺氧條件下受熱分解的過(guò)程。當(dāng)垃圾和污泥含水率較高、熱值較低時(shí)，焚 燒和熱解過(guò)程在實(shí)際運(yùn)作中往往需要添加輔助燃料，如煤、油等，使處理成本大為增加。
申請(qǐng)?zhí)枮?01107176. l"、名稱(chēng)為"城市生活垃圾綜合循環(huán)利用處理方法"的國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N城市生活垃圾綜合循環(huán)利用處理方法，是將混裝垃圾分選后按照不 同性質(zhì)進(jìn)行回收、濕解制肥、焚燒供熱和簡(jiǎn)單衛(wèi)生填埋處理。其中濕解制肥工序中垃圾經(jīng)蒸 汽壓力濕解后進(jìn)行離心脫水干燥，焚燒供熱工序需配入燃煤經(jīng)粉碎后進(jìn)行燃燒。該方法的 缺點(diǎn)是各工序必須在分選的前提下進(jìn)行，需對(duì)濕解產(chǎn)物進(jìn)行離心脫水，無(wú)機(jī)物焚燒需加煤 提高熱值，導(dǎo)致處理成本增加。 專(zhuān)利號(hào)為"ZL98102867.5"、名稱(chēng)為"無(wú)害化、資源化、易分選、無(wú)剩余的垃圾處理工 藝"的國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種垃圾處理方法，具體為將原生垃圾經(jīng)過(guò)人工粗分選和磁選 后，采用熱解技術(shù)在氣壓1 1. 3MPa、溫度180 20(TC、酸性化學(xué)催化劑濃度為5%的條件 下進(jìn)行3 3. 5小時(shí)化學(xué)催化反應(yīng)，熱解過(guò)程的最后階段進(jìn)行干燥脫水處置，然后將經(jīng)過(guò)熱 解處理的垃圾從密閉容器內(nèi)噴放到集料倉(cāng)，經(jīng)收集、輸送至篩分機(jī)將有機(jī)物和無(wú)機(jī)物分開(kāi)， 再經(jīng)輸送機(jī)將篩分后的有機(jī)物送往制肥系統(tǒng)，無(wú)機(jī)物送往建材系統(tǒng)。該方法的缺點(diǎn)是原生 垃圾須經(jīng)人工粗選和磁選后送入特制密閉容器。同時(shí)，未能清楚地?cái)⑹鰺峤庾詈箅A段30 40分鐘的干燥脫水操作如何進(jìn)行；此外，垃圾資源化方式僅為建材、肥料兩種。
專(zhuān)利號(hào)為"ZL00124817. 0"、名稱(chēng)為"城市生活垃圾與污泥的消解處理法"的國(guó)家 發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)的垃圾與污泥的消解處理法是經(jīng)人工分撿出生活垃圾中大塊垃圾，摻入一定 比例生石灰，然后用輸送機(jī)送進(jìn)消解罐中，用飽和水蒸汽直接通入垃圾中對(duì)其進(jìn)行消解；將 消解罐內(nèi)空氣排凈，使罐內(nèi)壓力達(dá)到O. 8Mpa并保持2小時(shí)，再打開(kāi)罐底排水閥，排出一定 量水份，之后，降低壓力將物料噴放到泄料車(chē)間，經(jīng)過(guò)篩分和磁選，分出五部分第一部分為 廢塑料、破布、木塊等較輕部分，可用于垃圾衍生燃料或混塑包裝板材；第二部分為廢鋼鐵； 第三部分為少量廢電池；第四部分為磚、石、玻璃等無(wú)機(jī)垃圾，經(jīng)粉碎后用于制建材；第五 部分為營(yíng)養(yǎng)土 ；從消解罐排出的少量液體經(jīng)污水處理裝置處理后循環(huán)利用。該工藝處理對(duì) 象主要為城市生活垃圾和污泥，物料消解后直接排水，然后將消解物料噴放到泄料車(chē)間，其 缺點(diǎn)是噴放的物料需收集、輸送后才能進(jìn)行篩分和磁選。而磁選只能分選出廢鋼鐵，無(wú)法分 選出銅、鋁、不銹鋼等。此外，生活垃圾資源化方向較窄，只有生產(chǎn)垃圾衍生燃料、混塑包裝 板材、建材、營(yíng)養(yǎng)土。 隨著人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，垃圾和污泥產(chǎn)生量日益增加，亟需一種運(yùn)行成本低，應(yīng) 用范圍廣，能解決垃圾熱值不高、垃圾焚燒產(chǎn)生二噁英污染、垃圾焚燒飛灰為危險(xiǎn)廢物等問(wèn) 題的垃圾和污泥處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種投資少、占地少、能
耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、建設(shè)周期短、污染少及應(yīng)用范圍廣的垃圾與污泥的高壓熱解處理方法。 本發(fā)明的另一目的在于提供實(shí)現(xiàn)所述垃圾與污泥的高壓熱解處理方法的系統(tǒng)。 本發(fā)明的再一 目的在于提供所述系統(tǒng)的應(yīng)用。 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種垃圾與污泥的高壓熱解處理方法，包 含以下步驟 (1)預(yù)處理需處理的物料分為三種，具體的預(yù)處理步驟如下 A、需處理的物料為垃圾時(shí)，篩除直徑或長(zhǎng)度大于200 800mm的垃圾； B、需處理的物料為垃圾和污泥時(shí)，先篩除直徑或長(zhǎng)度大于200 800mm的垃圾，再將直徑或長(zhǎng)度不大于200 800mm的垃圾和污泥按體積比1 : 1 20 : 1混合；
C、需處理的物料為污泥時(shí)，加入調(diào)理劑； (2)高壓熱解將預(yù)處理好的物料送入熱解反應(yīng)器，通入氧化性氣體，使熱解反應(yīng) 器壓力達(dá)到7 80atm，溫度范圍為140 32(TC，進(jìn)行5分鐘至1. 5小時(shí)的熱解反應(yīng)；將熱 解反應(yīng)器內(nèi)的壓力降至1 6atm，排出熱解液，實(shí)現(xiàn)第一次脫水干燥；
(3)閃蒸干燥當(dāng)壓力范圍為0. 5 5atm時(shí)，將物料通過(guò)密封的管道排至閃蒸器 實(shí)現(xiàn)第二次干燥，即閃蒸干燥； (4)干化閃蒸干燥后的物料通過(guò)密封的管道送至干燥機(jī)進(jìn)行第三次干燥； (5)分選根據(jù)物料資源化用途對(duì)干燥后的物料進(jìn)行分選，或者將干燥后的物料
進(jìn)行金屬的清除； (6)剩余物料資源化利用。 所述的垃圾為生活垃圾、餐廚垃圾、農(nóng)林垃圾、部分工廠廢物(如食品、造紙、醫(yī)藥 等工廠廢物)或醫(yī)療垃圾中的至少一種； 所述的污泥為污水處理構(gòu)筑物中產(chǎn)生的污泥或河道底泥中的至少一種；所述污泥 的含水率為40% 80% ; 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，步驟(1)中所述的預(yù)處理更優(yōu)選為將垃圾中的金屬進(jìn)行 篩除； 步驟(l)A中所述的垃圾為有機(jī)垃圾，如餐廚垃圾、食品工廠有機(jī)廢物時(shí)，加入調(diào) 理劑；有機(jī)垃圾與調(diào)理劑優(yōu)選按體積比1 : 1 1 : 3混合； 所述的調(diào)理劑為秸桿、樹(shù)枝等富含纖維素的活性調(diào)理劑，及惰性調(diào)理劑，如活性 炭、褐煤、泥煤、高嶺土、膨潤(rùn)土、蛭石、珍珠石、沸石、合成調(diào)理劑(塑料)中的至少一種；
步驟(l)B中所述垃圾和污泥優(yōu)選按體積比7 : 3混合； 步驟(i)c中所述的污泥與調(diào)理劑優(yōu)選按體積比i : i i : 3混合； 步驟(2)所述的熱解液經(jīng)蒸發(fā)器濃縮后，噴入溫度高于85(TC的焚燒爐或熱解爐 內(nèi)，也可作液體肥、制肥造粒用水、灰渣冷卻水，或者不經(jīng)蒸發(fā)器濃縮，由污水處理裝置處理 后循環(huán)利用或排放； 步驟(2)所述的氧化性氣體為氧氣、空氣、臭氧、氯氣或水蒸氣中的至少一種；優(yōu) 選為水蒸氣或空氣； 所述水蒸氣通過(guò)清潔能源、常規(guī)能源或鍋爐余熱制備；還可以是步驟(2)中排放 的水蒸氣，蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸氣，及步驟(3)中產(chǎn)生的閃蒸蒸氣；所述的清潔能源主要指 太陽(yáng)能和風(fēng)能；所述常規(guī)能源指的是煤氣、天然氣或電等能源； 步驟(2)與"城市生活垃圾與污泥的消解處理法"物料在消解罐內(nèi)消解后直接排 水不同，更優(yōu)選為將熱解反應(yīng)器內(nèi)的壓力降至1 6atm，通過(guò)排水口排出所述熱解液；關(guān)閉 排水口，繼續(xù)降壓，降至0. 2 5atm，通過(guò)排料口排出所述物料； 步驟(2)中減壓產(chǎn)生的蒸氣、蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸氣，步驟(3)中的閃蒸蒸氣和步 驟(4)中由干燥機(jī)出來(lái)的蒸氣(包括物料干燥產(chǎn)生的蒸氣和用于干燥物料的蒸氣)經(jīng)管線(xiàn) 引至水氣分離器，分離出來(lái)的蒸氣引至蒸氣貯存器，用于回收利用；譬如用于循環(huán)維持所述 熱解反應(yīng)器的壓力，或者用于蒸發(fā)器所需的蒸氣，或者進(jìn)入干燥機(jī)進(jìn)一步干化物料；或者經(jīng) 尾氣處理裝置處理后排放；
步驟(4)所述閃蒸后的物料優(yōu)選由密封的螺旋輸送器從閃蒸器排料口輸送到干
燥機(jī)進(jìn)行干燥；如物料粘度較大，可采用壓力將物料通過(guò)管線(xiàn)壓至干燥機(jī)； 所述的干燥機(jī)優(yōu)選由內(nèi)外兩層構(gòu)成，內(nèi)層為物料筒，外層為蒸氣通道； 步驟(5)中所述分選的技術(shù)包括篩選、重力分離、靜電分離、渦流分離、光學(xué)分離、
磁場(chǎng)分離、溶劑分離、浮選分離等； 步驟(5)中所述金屬的清除優(yōu)選通過(guò)金屬分離裝置實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)金屬分離機(jī)實(shí) 現(xiàn)，或是通過(guò)金屬探測(cè)器探測(cè)出金屬具體位置后，由人工或機(jī)械手將金屬取出實(shí)現(xiàn)，或是通 過(guò)磁分機(jī)實(shí)現(xiàn)，或是以上方式聯(lián)用實(shí)現(xiàn)； 步驟(6)中所述剩余物料資源化利用方式主要為制造肥料、飼料，直接焚燒、高溫 熱解或制成垃圾衍生燃料；優(yōu)選為清除金屬后，通過(guò)篩孔直徑為10 200mm的中孔篩或篩 分機(jī)篩分，篩下物經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后用于制造肥料，篩上物直接焚燒、高溫?zé)峤饣蚍鬯楹笥糜?制造垃圾衍生燃料、建材； 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明垃圾與污泥的高壓熱解處理方法的系統(tǒng)，包含熱解反應(yīng)器、閃蒸器、干 燥機(jī)、金屬分離裝置，其中熱解反應(yīng)器的排料口與閃蒸器進(jìn)料口通過(guò)密封管道連接；閃蒸 器排料口與干燥機(jī)進(jìn)料口通過(guò)密封管道連接，干燥機(jī)出料口與金屬分離裝置通過(guò)傳送帶連 接； 所述的金屬分離裝置為金屬分離機(jī)、金屬探測(cè)器或磁分機(jī)中的至少一種；所述的 金屬分離機(jī)和所述的磁分機(jī)具有自動(dòng)探測(cè)和分離金屬的功能；所述的金屬探測(cè)器需輔助人 手或機(jī)械裝置方能將金屬分離； 所述的金屬分離裝置更優(yōu)選為由磁分機(jī)和金屬分離機(jī)組成； 所述的系統(tǒng)優(yōu)選通過(guò)密封的螺旋輸送器連接閃蒸器排料口與干燥機(jī)進(jìn)料口 ； 所述的系統(tǒng)優(yōu)選設(shè)置有篩分機(jī)，金屬分離裝置出口與篩分機(jī)入口通過(guò)傳送帶連
接； 所述的系統(tǒng)優(yōu)選設(shè)置有粉碎機(jī)，篩分機(jī)的篩上物出料口和篩下物出料口分別與粉 碎機(jī)的進(jìn)料口連接； 所述的系統(tǒng)優(yōu)選設(shè)置有水氣分離器，水氣分離器分別與熱解反應(yīng)器、閃蒸器、干燥 機(jī)連接； 所述的系統(tǒng)優(yōu)選設(shè)置有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器進(jìn)料口分別與熱解反應(yīng)器排水口、水氣分 離器冷凝水排水口通過(guò)管線(xiàn)連接；蒸發(fā)器二次蒸氣出口與水氣分離器入口通過(guò)管線(xiàn)連接；
所述的系統(tǒng)更優(yōu)選設(shè)置有蒸氣貯存器，蒸氣貯存器入口與水氣分離器出口通過(guò)管 線(xiàn)連接，蒸氣貯存器出口分別與熱解反應(yīng)器、蒸發(fā)器、干燥機(jī)通過(guò)管線(xiàn)連接；
所述的系統(tǒng)可應(yīng)用于對(duì)垃圾和污泥的處理、有機(jī)復(fù)合肥和飼料的制備以及垃圾焚 燒發(fā)電、垃圾熱解發(fā)電的預(yù)處理。 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果 本發(fā)明在處理垃圾和污泥時(shí)，通過(guò)加入調(diào)理劑，使垃圾和污泥處理過(guò)程轉(zhuǎn)化為肥 料的制造過(guò)程；同時(shí)，通過(guò)通入氧化性氣體實(shí)現(xiàn)垃圾和污泥中有機(jī)物的降解，使垃圾和污泥 中的有機(jī)物成為腐熟的物料。本發(fā)明無(wú)需復(fù)雜的分選預(yù)處理工序，只需將尺寸小于200 800mm的垃圾與含水率為40% 80%污泥完全混合后置于熱解反應(yīng)器中，利用太陽(yáng)能、鍋 爐余熱、自循環(huán)回用熱量加熱至一定溫度和壓力，破壞污泥和垃圾中膠體、顆粒之間的作用力，釋放出膠體和顆粒間的間隙水；同時(shí)使細(xì)胞壁和細(xì)胞膜破裂，釋放出細(xì)胞內(nèi)部水。釋放
出的水中含有H+、Na+、K+等離子與垃圾、污泥中的Cl—結(jié)合，生成可溶性氯化物排出，從而減
少二噁英前驅(qū)物氯元素的含量。熱解后將垃圾和污泥排至閃蒸器中進(jìn)行閃蒸干燥，再經(jīng)過(guò)
以自循環(huán)回用熱量為熱源的干燥機(jī)干燥后，物料含水率可降至20%以下，利于直接焚燒和
熱解；最后，物料通過(guò)磁分機(jī)、金屬分離機(jī)(或金屬探測(cè)器)清除金屬，大幅降低二噁英產(chǎn)生
機(jī)率。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程僅需0. 5 4h，大大提高了處理效率；此外，垃圾和污泥從熱解到干化
的過(guò)程均在密閉的容器及管線(xiàn)中進(jìn)行，并循環(huán)使用氣體，解決了處理過(guò)程產(chǎn)生的大氣污染
問(wèn)題，大幅降低了運(yùn)行成本。由于微生物和寄生蟲(chóng)卵在熱解過(guò)程中被完全殺死，有毒有機(jī)化
合物被分解，且不生成對(duì)人體有毒害作用的化合物，實(shí)現(xiàn)了垃圾與污泥的無(wú)害化。 與專(zhuān)利號(hào)ZL00124817. 0 "城市生活垃圾與污泥的消解處理法"中垃圾在0. 8MPa
保持2小時(shí)后，直接打開(kāi)罐底排水閥排水不同，本發(fā)明將垃圾在7 80atm壓力下保持5分
鐘至1. 5小時(shí)后降壓，當(dāng)壓力降到1 6atm時(shí)才排出熱解液，且排水口位置根據(jù)實(shí)際情況
設(shè)計(jì)，不一定設(shè)置在罐底。在本發(fā)明中，降低罐內(nèi)壓力更利于熱解液的排出，充分減少垃圾
中的水分。本發(fā)明將熱解后的物料通過(guò)閃蒸器、干燥機(jī)、金屬分離裝置，實(shí)現(xiàn)物料的閃蒸干
燥、干化及金屬分離，干燥后的物料含水率低至20%以下，可直接用于焚燒、熱解。同時(shí)，本
發(fā)明為全封閉式系統(tǒng)，既實(shí)現(xiàn)了熱能的循環(huán)使用，又無(wú)廢氣產(chǎn)生；排放的熱解液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器
蒸發(fā)水分后大大減少排放量，噴入焚燒爐或熱解爐內(nèi)不會(huì)造成爐體的損害，解決了熱解液
不作為液體肥、造粒用水時(shí)的排放去向。整個(gè)發(fā)明滿(mǎn)足了清潔生產(chǎn)的要求，更適合于垃圾和
污泥處理的產(chǎn)業(yè)化。 綜上所述，本發(fā)明所述垃圾與污泥的高壓熱解處理方法處理功能全、時(shí)間短、投資 少、能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低。垃圾和污泥在熱解反應(yīng)器中僅需5分鐘 1. 5小時(shí)即可完成如 下十個(gè)作用①脫水；②除苯；③脫氯； 除臭；⑤消毒；⑥滅菌；⑦減容；⑧破袋；⑨降解腐 熟；⑩處理滲濾液。其中作用① ③可提高垃圾和污泥的熱值、減少二噁英的排放量；作用可基本消除環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)垃圾和污泥的無(wú)害化；作用⑦ ⑧實(shí)現(xiàn)垃圾和污泥的減 量化，破袋后有利于分選、焚燒等；作用⑨可使垃圾和污泥中可制肥部分，及餐廚垃圾中制 飼料部分成為合格產(chǎn)品原料；作用⑩可使難處理的垃圾滲濾液變?yōu)橐后w肥、制肥造粒用水、 灰渣冷卻水，也可直接噴入焚燒爐、熱解爐。本發(fā)明可全面實(shí)現(xiàn)垃圾和污泥資源化供電、供 熱、生產(chǎn)多種有機(jī)復(fù)合肥、環(huán)保建材、直接回收金屬、電池等。 另外，本發(fā)明所述的系統(tǒng)為封閉系統(tǒng)，垃圾和污泥從進(jìn)入熱解反應(yīng)器，至干燥機(jī)輸 出前，均為全封閉式處理，有效地防止了惡臭氣體的污染；熱解液經(jīng)蒸發(fā)器濃縮處理后，排 放量大為減少，此時(shí)回噴到焚燒爐或熱解爐中，有利于保護(hù)鍋爐的燃燒性能；而且，從干燥 機(jī)輸出的垃圾和污泥含水率很低，易于運(yùn)輸以及進(jìn)一步的資源化利用。


圖1是垃圾和污泥高壓熱解處理方法基本流程圖； 其中，———爭(zhēng)代表蒸氣線(xiàn)路，...........4代表排水線(xiàn)路。
圖2是垃圾發(fā)電預(yù)處理流程圖； 其中，—_ —>代表蒸氣線(xiàn)路，...........4代表排水線(xiàn)路。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。 實(shí)施例1 基本處理工藝流程見(jiàn)圖1。簡(jiǎn)述如下 廣東省某市污水處理廠脫水污泥成分如下，有機(jī)質(zhì)(C)29. 5% (以干重計(jì))，N 2. 1% (以干重計(jì))，P205 1.9% (以干重計(jì))，K20 0. 7% (以干重計(jì))，熱值為2800Kcal/ Kg，含水率為80%。 該市生活垃圾成分如下(以濕重計(jì))金屬O. 79%，塑料3.06%，廚余垃圾 69. 78 % ，紙張18. 39 % ，紡織品3. 32 % ，惰性物質(zhì)4. 66 % ，含水率42 % 。
將上述生活垃圾和污泥過(guò)磅，垃圾送至大孔篩，將尺寸大于400mm的垃圾篩除后， 與污泥按體積比7 : 3混合，由傳送帶將物料送至熱解反應(yīng)器內(nèi)。由太陽(yáng)能集熱器提供飽 和水蒸氣，蒸氣量不夠時(shí)加上輔助鍋爐產(chǎn)生的蒸氣，使熱解反應(yīng)器內(nèi)壓力達(dá)到14atm，溫度 180 190°C。壓力保持1小時(shí)后排放蒸氣，當(dāng)壓力降至6atm時(shí)，開(kāi)啟排水閥，將熱解液排 出。繼續(xù)降低熱解反應(yīng)器壓力，當(dāng)壓力降至5atm時(shí)，打開(kāi)排料閥，將物料排至閃蒸器中。閃 蒸干燥結(jié)束后，將物料通過(guò)密封的螺旋輸送器從閃蒸器出料口輸送到干燥機(jī)。干燥機(jī)的熱 源為熱解反應(yīng)器減壓產(chǎn)生的蒸氣、蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸氣和閃蒸產(chǎn)生的蒸氣。上述蒸氣通 過(guò)管線(xiàn)引至水氣分離器后，蒸氣部分進(jìn)入蒸氣貯存器進(jìn)行收集，再由管線(xiàn)引至干燥機(jī)對(duì)物 料進(jìn)行干燥。干燥機(jī)出來(lái)的蒸氣經(jīng)水氣分離器分離后，蒸氣部分由管線(xiàn)送到蒸氣貯存器，根 據(jù)需要通過(guò)管線(xiàn)循環(huán)回用到熱解反應(yīng)器、蒸發(fā)器及干燥機(jī)中。水氣分離器凝聚的水分由管 線(xiàn)引至蒸發(fā)器中，與熱解液一起經(jīng)蒸發(fā)器濃縮后噴入溫度高于85(TC的焚燒爐或熱解爐，也 可作為灰渣冷卻水、制肥造粒水、液體肥，或不經(jīng)蒸發(fā)器濃縮，直接由污水處理裝置處理后 循環(huán)利用或排放。干燥機(jī)出料口出來(lái)的物料由傳送帶依次經(jīng)過(guò)磁分機(jī)、金屬分離機(jī)進(jìn)行鐵、 銅、鋁、鋅、不銹鋼、電池等金屬物品的分選。清除金屬后的物料直接焚燒或高溫?zé)峤?，產(chǎn)生 的鍋爐余熱回用到熱解反應(yīng)器、蒸發(fā)器和干燥機(jī)中。如需綜合利用垃圾和污泥，則在清除金 屬后設(shè)置中孔篩。物料通過(guò)中孔篩，篩下物經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后制成肥料或飼料(餐廚垃圾)； 篩上物用來(lái)焚燒或熱解，或者經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后制成垃圾衍生燃料、建材。本方法充分利用了 垃圾和污泥中的熱值，實(shí)現(xiàn)了熱能的循環(huán)利用，降低了運(yùn)行總費(fèi)用；同時(shí)還可根據(jù)需要將垃 圾和污泥進(jìn)行不同處理，全面實(shí)現(xiàn)垃圾和污泥的資源化。
實(shí)施例2 垃圾發(fā)電預(yù)處理流程見(jiàn)圖2。簡(jiǎn)述如下 某城市生活垃圾成分如下(以濕重計(jì))金屬1.88%，塑料14.60%，廚余垃圾 39. 18%，紙張15. 9%，灰土 23. 32%，其它5. 12%，含水率54%。 將上述生活垃圾過(guò)磅后送至大孔篩，將尺寸大于500mm的垃圾篩除后，通過(guò)傳送 帶將物料送至熱解反應(yīng)器內(nèi)。由太陽(yáng)能集熱器提供飽和水蒸氣，蒸氣量不夠時(shí)加上輔助鍋 爐產(chǎn)生的蒸氣，使熱解反應(yīng)器內(nèi)壓力達(dá)到14atm，溫度180 19(TC，保持1小時(shí)后排放蒸 氣，當(dāng)壓力降至6atm時(shí)，開(kāi)啟排水閥，將熱解液排出。繼續(xù)降低熱解反應(yīng)器壓力，當(dāng)壓力降 至5atm時(shí)，打開(kāi)排料閥，將物料排至閃蒸器中。閃蒸結(jié)束后，將物料用封閉的螺旋輸送器 從閃蒸器排料口輸送到干燥機(jī)。干燥機(jī)的熱源來(lái)源于熱解反應(yīng)器減壓產(chǎn)生的蒸氣、蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸氣和閃蒸器閃蒸干燥產(chǎn)生的蒸氣。上述蒸氣通過(guò)管線(xiàn)引至水氣分離器后，蒸 氣部分進(jìn)入蒸氣貯存器進(jìn)行收集，再由管線(xiàn)引至干燥機(jī)對(duì)物料進(jìn)行干燥。干燥機(jī)出來(lái)的蒸 氣經(jīng)水氣分離器分離后，由管線(xiàn)送到蒸氣貯存器，根據(jù)需要通過(guò)管線(xiàn)回用到熱解反應(yīng)器、蒸 發(fā)器或干燥機(jī)中。干燥機(jī)出料口出來(lái)的物料用傳送帶依次送至磁分機(jī)、金屬分離機(jī)進(jìn)行鐵、 銅、鋁、鋅、不銹鋼、電池等金屬物品的分選。分選后的物料直接送入焚燒爐焚燒；需要制 肥時(shí)，將清除了金屬的物料通過(guò)傳送帶送到篩分機(jī)，篩上物焚燒，篩下物經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后制 肥。焚燒灰渣用來(lái)制造環(huán)保制品或填埋處置；焚燒煙氣經(jīng)尾氣處理裝置處理后排放，此時(shí)焚 燒飛灰因重金屬含量較低，其浸出液重金屬濃度值不超過(guò)危險(xiǎn)廢物浸出液最高允許濃度限 值，因此可用作制造建材或直接填埋處置。焚燒爐產(chǎn)生水蒸氣帶動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電，所產(chǎn)生 的電一部分自用，一部分上網(wǎng)。鍋爐余熱送到熱解反應(yīng)器、蒸發(fā)器和干燥機(jī)中使用。水氣分 離器凝聚的水分和熱解液一起經(jīng)蒸發(fā)器濃縮后，噴入燃燒溫度高于850°C的焚燒爐內(nèi)，也可 用作灰渣冷卻水、制肥造粒用水、液體肥，或不經(jīng)蒸發(fā)器濃縮，由污水處理裝置處理后循環(huán) 利用或排放。通過(guò)上述處理最大程度地利用了垃圾中的熱值，使垃圾焚燒發(fā)電中幾乎不需 摻入輔助燃料；同時(shí)減少了二噁英的排放量，且處理過(guò)程中無(wú)廢水、廢氣產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了垃圾 的無(wú)害化、減量化和資源化，非常利于垃圾焚燒發(fā)電和熱解發(fā)電。
實(shí)施例3 某大型社區(qū)生活垃圾成分為(以濕重計(jì))金屬0.79%，塑料18.06%，餐廚庭院 垃圾39. 78% ，紙張13. 39% ，紡織品4. 32% ，惰性物質(zhì)23. 66% ，含水率36% 。將生活垃圾 通過(guò)傳送帶送入熱解反應(yīng)器內(nèi)，通入水蒸氣，使反應(yīng)器溫度達(dá)到19(TC，壓力控制在15atm， 保持0.5小時(shí)。降低壓力，開(kāi)啟排水閥，排出熱解液。關(guān)閉排水閥，繼續(xù)降低壓力，然后將物 料排入閃蒸器。閃蒸結(jié)束后，用螺旋輸送器將物料從閃蒸器輸送到干燥機(jī)。減壓產(chǎn)生的蒸 氣、蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸氣和閃蒸產(chǎn)生的蒸氣通過(guò)管線(xiàn)引至水氣分離器后，蒸氣部分通過(guò) 管線(xiàn)引至蒸氣貯存器，再由管線(xiàn)引至干燥機(jī)對(duì)物料進(jìn)行干燥。由干燥機(jī)出來(lái)的蒸氣經(jīng)水氣 分離器分離后，由管線(xiàn)送到蒸氣貯存器。蒸氣貯存器中的蒸氣根據(jù)需要分別通過(guò)管線(xiàn)回用 到熱解反應(yīng)器、蒸發(fā)器、干燥機(jī)中。干燥后的物料通過(guò)金屬分離機(jī)清除金屬后，經(jīng)中孔篩篩 選，篩下物制肥料，篩上物高溫?zé)峤?。熱解產(chǎn)生的可燃性氣體供鍋爐燃燒產(chǎn)生水蒸氣，除為 該社區(qū)供熱和供電外，還可供給熱解反應(yīng)器、干燥機(jī)和蒸發(fā)器以作循環(huán)使用的熱能。水氣分 離器凝聚的水分由管線(xiàn)引至蒸發(fā)器中，和熱解液一起經(jīng)蒸發(fā)器濃縮后噴入熱解爐。上述方 法實(shí)施在大型社區(qū)，可完全回收餐廚庭院垃圾作為肥料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)社區(qū)內(nèi)熱能的自給自用， 使垃圾變廢為寶。
實(shí)施例4 餐廚垃圾的處理，由于其成分簡(jiǎn)單，因此可將處理方法簡(jiǎn)化。將餐廚垃圾與長(zhǎng)度為 3 5cm的調(diào)理劑玉米桿按體積比1 : 2混合后用輸送帶送至熱解反應(yīng)器內(nèi)。通入壓縮空 氣，使反應(yīng)器內(nèi)壓力達(dá)到10atm，溫度為160 17(TC，保持10分鐘。然后降壓至4atm，開(kāi)啟 排水閥，排出熱解液。關(guān)閉排水閥，當(dāng)壓力降到2atm時(shí)，開(kāi)啟排料閥將物料排至集料倉(cāng)內(nèi)的 傳送帶上；裝有物料的傳送帶經(jīng)過(guò)金屬分離機(jī)，將物料中的金屬清除，然后人工將無(wú)機(jī)物清 除，剩余物料根據(jù)需要進(jìn)入制飼料或者制肥程序。熱解液用作造粒用水。通過(guò)上述處理可 100%將餐廚垃圾轉(zhuǎn)化為飼料或肥料，完全實(shí)現(xiàn)資源化。 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種垃圾與污泥的高壓熱解處理方法，其特征在于包含以下步驟(1)預(yù)處理需處理的物料分為三種，具體的預(yù)處理步驟如下A、需處理的物料為垃圾時(shí)，篩除直徑或長(zhǎng)度大于200～800mm的垃圾；B、需處理的物料為垃圾和污泥時(shí)，先篩除直徑或長(zhǎng)度大于200～800mm的垃圾，再將直徑或長(zhǎng)度不大于200～800mm的垃圾和污泥按體積比1∶1～20∶1混合；C、需處理的物料為污泥時(shí)，加入調(diào)理劑；(2)高壓熱解將預(yù)處理好的物料送入熱解反應(yīng)器，通入氧化性氣體，使熱解反應(yīng)器壓力達(dá)到7～80atm，溫度范圍為140～320℃，進(jìn)行5分鐘至1.5小時(shí)的熱解反應(yīng)；將熱解反應(yīng)器內(nèi)的壓力降至1～6atm，排出熱解液，實(shí)現(xiàn)第一次脫水干燥；(3)閃蒸干燥當(dāng)壓力范圍為0.5～5atm時(shí)，將物料通過(guò)密封的管道排至閃蒸器實(shí)現(xiàn)第二次干燥；(4)干化閃蒸干燥后的物料通過(guò)密封的管道送至干燥機(jī)進(jìn)行第三次干燥；(5)分選根據(jù)物料資源化用途對(duì)步驟(4)得到的干燥后的物料進(jìn)行分選，或者將步驟(4)得到的干燥后的物料進(jìn)行金屬的清除；(6)剩余物料資源化利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾與污泥的高壓熱解處理方法，其特征在于步驟(l)A中所述的垃圾為有機(jī)垃圾時(shí)，加入調(diào)理劑；有機(jī)垃圾與調(diào)理劑按體積比l : 1 1 : 3混合；步驟(l)A和步驟(l)C中所述的調(diào)理劑為富含纖維素的活性調(diào)理劑或惰性調(diào)理劑中的至少一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾與污泥的高壓熱解處理方法，其特征在于所述的氧化性氣體為氧氣、空氣、臭氧、氯氣或水蒸氣中的至少一種。
4. 實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述垃圾與污泥的高壓熱解處理方法的系統(tǒng)，其特征在于包含熱解反應(yīng)器、閃蒸器、干燥機(jī)、金屬分離裝置，其中熱解反應(yīng)器的排料口與閃蒸器進(jìn)料口通過(guò)密封管道連接；閃蒸器排料口與干燥機(jī)進(jìn)料口通過(guò)密封管道連接，干燥機(jī)出料口與金屬分離裝置通過(guò)傳送帶連接；所述的干燥機(jī)由內(nèi)外兩層構(gòu)成，內(nèi)層為物料筒，外層為蒸氣通道；所述金屬分離裝置為金屬分離機(jī)或由金屬分離機(jī)和磁分機(jī)組成；所述閃蒸器排料口與干燥機(jī)進(jìn)料口之間的管道，為密封的螺旋輸送器或壓力管道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)設(shè)置有水氣分離器，水氣分離器入口分別與熱解反應(yīng)器、閃蒸器及干燥機(jī)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)設(shè)置有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器進(jìn)料口分別與熱解反應(yīng)器排水口、水氣分離器冷凝水排放口連接；蒸發(fā)器二次蒸氣出口與水氣分離器入口通過(guò)管線(xiàn)連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)設(shè)置有蒸氣貯存器，蒸氣貯存器入口與水氣分離器出口通過(guò)管線(xiàn)連接，蒸氣貯存器出口分別與熱解反應(yīng)器、蒸發(fā)器、干燥機(jī)通過(guò)管線(xiàn)連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)設(shè)置有篩分機(jī)，金屬分離裝置出口與篩分機(jī)入口通過(guò)傳送帶連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的高壓熱解處理系統(tǒng)設(shè)置有粉碎機(jī)，篩分機(jī)的篩上物出料口和篩下物出料口分別與粉碎機(jī)的入料口連接。
10.權(quán)利要求4 9任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)應(yīng)用于對(duì)垃圾和污泥的處理，有機(jī)復(fù)合肥和飼料的制備，以及垃圾焚燒發(fā)電的預(yù)處理，垃圾熱解發(fā)電的預(yù)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種垃圾與污泥的高壓熱解處理方法與系統(tǒng)及其應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)于8～80atm，150～320℃進(jìn)行5min～1.5h的熱解反應(yīng)，三次脫水干燥，不僅大幅提高垃圾與污泥的熱值，對(duì)垃圾或/和污泥實(shí)現(xiàn)脫水、除苯、脫氯、除臭、消毒、滅菌、減容、破袋、降解腐熟以及處理滲濾液，而且以清潔能源和回用自循環(huán)熱量作為供熱能源，降低能耗，還通過(guò)剔除物料中的金屬，降低垃圾焚燒煙氣中二噁英產(chǎn)生機(jī)率。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了垃圾和污泥全面資源化供電、供熱、生產(chǎn)多種有機(jī)復(fù)合肥、環(huán)保建材、直接回收金屬、電池、塑料等。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)垃圾和污泥有機(jī)復(fù)合肥和飼料的制備、垃圾焚燒發(fā)電的預(yù)處理和垃圾熱解發(fā)電的預(yù)處理，具有環(huán)保節(jié)能，應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B09B3/00GK101758059SQ200910214129
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者王春銘 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)