本發(fā)明涉及到城市垃圾環(huán)保處理技術(shù)領(lǐng)域,具體地說(shuō),是一種生活垃圾篩下物與污泥混合碳化處理系統(tǒng)。
背景技術(shù):
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化的快速發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,城市生活垃圾產(chǎn)生總量與日俱增。我國(guó)大多數(shù)縣、地市級(jí)城市目前正遭受生活垃圾無(wú)法有效處置所帶來(lái)的困擾,垃圾處置已成為中國(guó)可持續(xù)發(fā)展所面臨的巨大挑戰(zhàn)。
目前世界各國(guó)對(duì)垃圾及其篩下物的處理主流方法二種:焚燒法、填埋法,輔助方法有高溫堆肥法、RDF衍生燃料法等。然而,上述方法均存在各種不足,具體為:
1、焚燒法:
垃圾完全混合焚燒,產(chǎn)生的尾氣含有大量的顆粒物、硫氧化物SOx、氮氧化物NOx、重金屬、二噁英等多種污染物,由于無(wú)分選工藝,完全混合焚燒,殘?jiān)罅恐亟饘俣鵁o(wú)法無(wú)害處置,存在二次污染問(wèn)題。產(chǎn)生的二噁英是一種毒性十分大的一類(lèi)有機(jī)化合物,萬(wàn)分之一甚至億分之一克就會(huì)給健康帶來(lái)嚴(yán)重的危害。國(guó)際癌癥研究中心已將其列為人類(lèi)一級(jí)致癌物。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。自然界的微生物和降解作用對(duì)二噁英的分子結(jié)構(gòu)影響較小,很難自然降解消除,研究表明,大氣環(huán)境中的二噁英90%來(lái)源于城市生活垃圾和工業(yè)垃圾焚燒。解決方法:采用高耗能的尾氣二次升溫(1200-1500℃)裂解和凈塵后的萬(wàn)伏以上高壓電弧電離分解二噁英異構(gòu)體。這二個(gè)核心工序已有相應(yīng)的成熟技術(shù)來(lái)實(shí)施。但這也必然帶來(lái)高溫焚燒和高壓電弧所需要的可觀的能源消耗,代價(jià)高昂。
2、填埋法:
①?zèng)]有進(jìn)行前期分類(lèi)及滅菌無(wú)害化處理,大量的細(xì)菌、病毒、重金屬污染等隱患未根除;②垃圾長(zhǎng)期堆放,滲漏液會(huì)長(zhǎng)久污染地下水資源,這種方法潛在危害極大。③會(huì)帶來(lái)無(wú)窮的后患。土地資源的浪費(fèi),④填埋法隨著我國(guó)“土十條”的頒布而被永久禁止。
3、高溫堆肥法:
①對(duì)垃圾未進(jìn)行前期滅菌處理,微生物對(duì)生存環(huán)境要求高,如:溫度、PH值、有機(jī)物含量、通風(fēng)供氧情況,碳、氮、氨比例及自然氣候等諸多條件的影響。②發(fā)酵處理周期長(zhǎng)、占地面積大。③無(wú)法去除硫酸根離子等,使土壤板結(jié),污染土地,④發(fā)酵中產(chǎn)生揮發(fā)性硫化氫會(huì)污染大氣,特別是肥料中的一些重金屬元素會(huì)在土壤中富集,隨食物鏈進(jìn)入人體,嚴(yán)重危害人類(lèi)的身體健康。
4、RDF衍生燃料法:
①燃料由大量的塑料及橡膠制品,參入低碳烷烴熱裂解制成。②裂解后產(chǎn)生大量有機(jī)烷烴殘留,帶來(lái)有機(jī)烷烴二次污染問(wèn)題。③篩下物也只有填埋法處理。
綜合以上論述,世界各國(guó)最常見(jiàn)的垃圾處理方式都存在這樣那樣的問(wèn)題。不僅在無(wú)害化方面沒(méi)有達(dá)到人們要求,而且在資源化方面,也沒(méi)有挖掘出潛在的巨大資源,達(dá)到資源循環(huán)利用,反而給環(huán)境帶來(lái)更多負(fù)面影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的是提供一種生活垃圾篩下物與污泥混合碳化處理系統(tǒng),通過(guò)對(duì)生活垃圾篩下物進(jìn)行碳化處理,且產(chǎn)出的生物質(zhì)炭產(chǎn)品可完全用于各類(lèi)鍋爐燃燒,既能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益,又可為社會(huì)提供廉價(jià)的生物質(zhì)清潔能源。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種生活垃圾篩下物與污泥混合碳化處理系統(tǒng),其關(guān)鍵在于:包括垃圾精細(xì)化分選機(jī)構(gòu)、三級(jí)破碎機(jī)構(gòu)、秸稈顆粒上料機(jī)構(gòu)、污泥罐、攪拌混合器、碳化爐,所述垃圾精細(xì)化分選機(jī)構(gòu)與秸稈顆粒上料機(jī)構(gòu)的出料口均經(jīng)過(guò)皮帶輸料機(jī)連接三級(jí)破碎機(jī)構(gòu)的進(jìn)料口,該三級(jí)破碎機(jī)構(gòu)的出料口通過(guò)皮帶輸料機(jī)連接所述攪拌混合器的第一進(jìn)料口,所述污泥罐的出料口通過(guò)螺旋輸料機(jī)與所述攪拌混合器的第二進(jìn)料口連接,所述攪拌混合器的出料口上連接有壓制造粒機(jī),該壓制造粒機(jī)的出料口通過(guò)螺旋輸料機(jī)連接至所述碳化爐的進(jìn)料口,該碳化爐的出料口通過(guò)皮帶輸料機(jī)連接有生物質(zhì)炭成品儲(chǔ)料倉(cāng),所述碳化爐由燃燒爐提供高溫?zé)犸L(fēng)。
生活垃圾經(jīng)皮帶輸料機(jī)進(jìn)入垃圾精細(xì)化分選機(jī)構(gòu),篩選出各類(lèi)殘?jiān)w維類(lèi)篩下物,然后經(jīng)皮帶輸料機(jī)進(jìn)入三級(jí)破碎機(jī)構(gòu)進(jìn)行初級(jí)與次級(jí)剪切破碎,并同時(shí)與由秸稈顆粒上料機(jī)構(gòu)送入的農(nóng)業(yè)秸稈類(lèi)廢棄物進(jìn)行最后一級(jí)剪切細(xì)破碎后進(jìn)入攪拌混合器,與此同時(shí)污泥經(jīng)螺旋輸送器與垃圾細(xì)碎后混合物共同進(jìn)入攪拌混合器內(nèi)混合?;旌虾筮M(jìn)入壓制造粒器進(jìn)行造粒,造粒后顆粒經(jīng)螺旋送料器送入碳化爐內(nèi),此時(shí)熱風(fēng)爐的高溫?zé)犸L(fēng)進(jìn)入碳化爐內(nèi),使碳化爐內(nèi)的混合物顆??焖倜撍?、脫焦、脫酸、碳化。碳化爐內(nèi)的混合物顆粒經(jīng)高溫碳化后從出料口排出,得到生物質(zhì)可燃炭成品,并送入生物質(zhì)炭成品出料倉(cāng)。所述熱風(fēng)爐排出炭渣,該炭渣可再生利用為制磚和肥料原料。
進(jìn)一步的,本方案還包括臭氣凈化子系統(tǒng),該臭氣凈化子系統(tǒng)用于對(duì)碳化爐產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行凈化處理。
進(jìn)一步的,所述臭氣凈化子系統(tǒng)包括通過(guò)管道依次相連的干法脫酸脫焦裝置、自潔菌噬濾床與CU光解裝置、活性炭吸附裝置,所述干法脫酸脫焦裝置通過(guò)管道連接至所述碳化爐的排氣口,所述活性炭吸附裝置的排氣口連接排氣管道。
碳化爐產(chǎn)生的高溫惡臭廢氣經(jīng)干法脫酸脫焦裝置進(jìn)行脫酸、脫焦、除塵、降溫后,依次進(jìn)入自潔菌噬濾床與CU光解裝置、活性炭吸附裝置進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)無(wú)害排放。通過(guò)上述的臭氣凈化子系統(tǒng),不僅很好的實(shí)現(xiàn)了垃圾碳化處理過(guò)程中臭氣的脫酸脫焦處理,達(dá)到徹底處理廢氣達(dá)標(biāo)零排放,而且有效避免了傳統(tǒng)技術(shù)中的各種缺陷,完整實(shí)現(xiàn)了生活垃圾的無(wú)害化處置、臭氣零排放生產(chǎn)。
進(jìn)一步的,所述初級(jí)剪切式破碎機(jī)與中級(jí)剪切式破碎機(jī)、中級(jí)剪切式破碎機(jī)與三級(jí)細(xì)破碎機(jī)之間均通過(guò)皮帶輸料機(jī)相連,所述三級(jí)細(xì)破碎機(jī)還與通過(guò)皮帶輸料機(jī)與所述秸稈顆粒上料機(jī)構(gòu)相連。
通過(guò)上述三級(jí)破碎機(jī)構(gòu),逐級(jí)對(duì)生活垃圾進(jìn)行剪切破碎,相較于一次破碎成所需大小顆粒的方式,不僅提高了生產(chǎn)效率,而且保證了破碎后顆粒尺寸的一致性,進(jìn)而能夠有效保證生活垃圾中植物纖維顆粒在高溫碳化處理時(shí)均能被完全碳化。
進(jìn)一步的,所述初級(jí)剪切式破碎機(jī)、中級(jí)剪切式破碎機(jī)與三級(jí)細(xì)破碎機(jī)破碎后的垃圾的尺寸范圍分別為200~300亳米、50~100毫米、1~5毫米。
通過(guò)實(shí)踐證明,將此破碎后垃圾的尺寸限定在上述范圍內(nèi)時(shí),能夠達(dá)到更快的剪切破碎效率,同時(shí)保證生活垃圾能夠完全被碳化。
進(jìn)一步的,所述秸稈顆粒上料機(jī)構(gòu)包括秸稈剪切機(jī),在該秸稈剪切機(jī)通過(guò)皮帶輸料機(jī)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)秸稈類(lèi)廢棄物的上料,所述秸稈剪切機(jī)的出料口通過(guò)皮帶輸料機(jī)與所述三級(jí)破碎機(jī)構(gòu)相連。
將農(nóng)業(yè)秸稈類(lèi)廢棄物進(jìn)行初次剪切破碎,使之與生活垃圾的尺寸相適應(yīng),從而為后續(xù)的三級(jí)細(xì)破碎做好準(zhǔn)備。
進(jìn)一步的,所述碳化爐包括爐體,所述爐體呈圓柱形整體旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu),在爐體的頂部分別設(shè)置有進(jìn)料口與待處理臭氣出口,且所述進(jìn)料口與螺旋輸料機(jī)的出料口相連接,在爐體的外側(cè)壁上環(huán)向設(shè)置有二個(gè)旋轉(zhuǎn)外軌,所述旋轉(zhuǎn)外軌由位于其下面的基座托架固定,所述旋轉(zhuǎn)外軌由固設(shè)于爐體下方的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),在所述爐體的底部設(shè)置有生物質(zhì)可燃炭成品出口。
螺旋輸料機(jī)將生活垃圾、污泥、農(nóng)業(yè)秸稈類(lèi)粉末混合物,由壓制造粒機(jī)制成顆粒經(jīng)進(jìn)料口送入碳化爐內(nèi),上述電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)外軌使得高溫碳化爐整體旋轉(zhuǎn),爐內(nèi)操板將物料顆粒操起單向拋落旋轉(zhuǎn),使得物料按S型循環(huán)往返走料,保證物料在碳化爐內(nèi)的滯留時(shí)間,確保物料碳化過(guò)程的徹底性;熱交換率成倍提高,物料受熱更加均勻,同時(shí)碳化爐內(nèi)氧氣少,物料自氧化率低,確保了物料的利用率,最后碳化處理完成后的生物質(zhì)可燃炭成品由生物質(zhì)可燃炭成品口排出。
進(jìn)一步的,所述熱風(fēng)爐采用流化床燃燒技術(shù),燃料采用生物質(zhì)可燃炭。
流化床燃燒技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)清潔燃燒,燃料適應(yīng)性強(qiáng);燃燒效率高,可達(dá)95%~99%;負(fù)荷適應(yīng)性好,負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍30%~100%。而熱風(fēng)爐燃燒生物質(zhì)可燃炭,可實(shí)現(xiàn)很大程度上的自產(chǎn)自給,而且有助于實(shí)現(xiàn)完整的循環(huán)利用。
進(jìn)一步的,所述熱風(fēng)爐包括熱風(fēng)爐本體,在所述熱風(fēng)爐本體的底部開(kāi)設(shè)有進(jìn)風(fēng)通道,該進(jìn)風(fēng)通道的進(jìn)風(fēng)端連接至鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)端,在所述進(jìn)風(fēng)通道的上方均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)出風(fēng)口,在該出風(fēng)口的上方設(shè)置浮法燃燒流化床,且該浮法燃燒流化床位于所述熱風(fēng)爐本體爐膛的底部,所述熱風(fēng)爐本體的側(cè)壁上設(shè)置有生物質(zhì)可燃炭燃料進(jìn)口,所述熱風(fēng)爐本體的底部設(shè)置有炭渣出口,所述熱風(fēng)爐本體通過(guò)排風(fēng)通道與所述碳化爐連接。
燃料顆粒在鼓風(fēng)機(jī)鼓出氣流的吹托力的作用下,當(dāng)顆粒在氣流中的浮力之和大于或等于其重力時(shí),顆粒就可漂浮起來(lái),顆粒間的間距擴(kuò)大,并能在浮法燃燒流化床上一定的高低范圍做一定程度的移動(dòng)。隨著氣流速度的提高,顆粒層的高度增加,顆粒運(yùn)動(dòng)加劇,這就使得質(zhì)量密度大的顆粒在爐膛的下部燃燒、分解與破碎,形成小顆粒;質(zhì)量較小的顆粒被氣流托向爐膛的上部繼續(xù)燃燒,因此能夠使得燃料燃燒充分,提高燃燒效率,減少對(duì)能源的損耗。
本發(fā)明的顯著效果是:解決了傳統(tǒng)技術(shù)中生活垃圾處理方式存在的各種不足,脫水速度快,顆粒炭化灰粉減少,顆粒成型穩(wěn)定,焦油脫除均勻,纖維炭化速度快、熱值損失小;而生成的生物質(zhì)可燃炭,可用于熱風(fēng)爐提供燃料,實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)自給,熱風(fēng)爐排出的碳渣可再生利用為制磚和肥料原料,從而徹底實(shí)現(xiàn)了廢物循環(huán)利用;碳化過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣經(jīng)生物自潔菌噬濾床技術(shù)、紫外光解氧化技術(shù)以及活性炭吸附等除臭技術(shù)進(jìn)行綜合逐級(jí)臭氣去除,最終實(shí)現(xiàn)了排放出的氣體達(dá)到和超越國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),且實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的零排放;且同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生活垃圾全資源化利用、無(wú)害化處置。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是所述熱風(fēng)爐與碳化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示,一種生活垃圾篩下物與污泥混合碳化處理系統(tǒng),包括垃圾精細(xì)化分選機(jī)構(gòu)1、初級(jí)剪切式破碎機(jī)2、中級(jí)剪切式破碎機(jī)3、三級(jí)細(xì)破碎機(jī)4、秸稈剪切破碎機(jī)5、攪拌混合器6和碳化爐10,所述垃圾精細(xì)化分選機(jī)構(gòu)1、初級(jí)剪切式破碎機(jī)2、中級(jí)剪切式破碎機(jī)3之間通過(guò)皮帶輸料機(jī)依次相連,所述中級(jí)剪切式破碎機(jī)3通過(guò)皮帶輸料機(jī)與三級(jí)細(xì)破碎機(jī)4的一個(gè)進(jìn)料口連接,秸稈剪切破碎機(jī)5通過(guò)皮帶輸料機(jī)連接三級(jí)細(xì)破碎機(jī)4的另一個(gè)進(jìn)料口,所述三級(jí)細(xì)破碎機(jī)4的出料口通過(guò)皮帶輸料機(jī)連接所述攪拌混合器6的第一進(jìn)料口,所述污泥罐7的出料口通過(guò)螺旋輸料機(jī)8與所述攪拌混合器6的第二進(jìn)料口連接,所述攪拌混合器6的出料口上連接有壓制造粒機(jī)9,該壓制造粒機(jī)9的出料口通過(guò)螺旋輸料機(jī)8連接至所述碳化爐10的進(jìn)料口,該碳化爐10的出料口通過(guò)皮帶輸料機(jī)連接有生物質(zhì)炭成品儲(chǔ)料倉(cāng)15,所述碳化爐10由燃燒爐11提供高溫?zé)犸L(fēng),所述燃燒爐11的炭渣出口經(jīng)皮帶輸料機(jī)將炭渣輸送至炭渣回收倉(cāng)16。
在本實(shí)施例中,為了對(duì)炭化處理過(guò)程中排出的臭氣進(jìn)行處理,以避免其對(duì)環(huán)境造成二次污染,本系統(tǒng)還包括臭氣凈化子系統(tǒng),該臭氣凈化子系統(tǒng)用于對(duì)碳化爐產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行凈化處理。
參見(jiàn)附圖1,所述臭氣凈化子系統(tǒng)包括通過(guò)管道依次相連的干法脫酸脫焦裝置12、自潔菌噬濾床與CU光解裝置13、活性炭吸附裝置14,所述干法脫酸脫焦裝置12通過(guò)管道連接至所述碳化爐10的排氣口,所述活性炭吸附裝置14的排氣口連接排氣管道。
碳化爐10產(chǎn)生的高溫惡臭廢氣經(jīng)干法脫酸脫焦裝置12進(jìn)行脫酸、脫焦、除塵、降溫后,依次進(jìn)入自潔菌噬濾床與CU光解裝置,進(jìn)行生物自潔菌噬與紫外光照分解處理13、活性炭吸附裝置吸附殘存異味烷烴、單分子體等14,實(shí)現(xiàn)無(wú)害排放。通過(guò)上述的臭氣凈化子系統(tǒng),不僅很好的實(shí)現(xiàn)了垃圾碳化處理過(guò)程中臭氣的脫酸脫焦處理,達(dá)到徹底處理廢氣達(dá)標(biāo)無(wú)害排放,而且有效避免了傳統(tǒng)技術(shù)中的各種缺陷,完整實(shí)現(xiàn)了生活垃圾的無(wú)害化處置、臭氣零排放生產(chǎn)。
本例中,優(yōu)選所述初級(jí)剪切式破碎機(jī)2、中級(jí)剪切式破碎機(jī)3與三級(jí)細(xì)破碎機(jī)4破碎后的垃圾的尺寸范圍分別為200~300亳米、50~100毫米、1~5毫米。
本實(shí)施例中作為優(yōu)選,所述熱風(fēng)爐11采用流化床燃燒技術(shù),燃料采用生物質(zhì)可燃炭。
參見(jiàn)附圖2,本例中,所述碳化爐10包括爐體10.1,所述爐體10.1呈圓柱形整體旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu),在爐體10.1的頂部分別設(shè)置有進(jìn)料口10.2與待處理臭氣出口10.3,且所述進(jìn)料口10.2與螺旋輸料機(jī)8的出料口相連接,在爐體10.1的外側(cè)壁上環(huán)向設(shè)置有二個(gè)旋轉(zhuǎn)外軌10.4,所述旋轉(zhuǎn)外軌10.4由位于其下面的基座托架固定,所述旋轉(zhuǎn)外軌10.4由固設(shè)于爐體10.1下方的電機(jī)10.5進(jìn)行驅(qū)動(dòng),在所述爐體10.1的底部設(shè)置有生物質(zhì)可燃炭成品出口10.6。
從圖2中還可以看出,所述熱風(fēng)爐11通過(guò)排風(fēng)通道11.7與所述碳化爐10連接,該熱風(fēng)爐11包括熱風(fēng)爐本體11.1,在所述熱風(fēng)爐本體11.1的底部開(kāi)設(shè)有進(jìn)風(fēng)通道11.2,該進(jìn)風(fēng)通道11.2的進(jìn)風(fēng)端連接至鼓風(fēng)機(jī)11.3的出風(fēng)端,在所述進(jìn)風(fēng)通道11.2的上方均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)出風(fēng)口,在該出風(fēng)口的上方設(shè)置浮法燃燒流化床11.4,且該浮法燃燒流化床11.4位于所述熱風(fēng)爐本體11.1爐膛的底部,所述熱風(fēng)爐本體11.1的側(cè)壁上設(shè)置有生物質(zhì)可燃炭燃料進(jìn)口11.5,所述熱風(fēng)爐本體11.1的底部設(shè)置有炭渣出口11.6。
在具體實(shí)施時(shí),生活垃圾經(jīng)皮帶輸料機(jī)進(jìn)入垃圾精細(xì)化分選機(jī)構(gòu)1,篩選出各類(lèi)殘?jiān)w維類(lèi)篩下物,有再生利用價(jià)值的其余垃圾則送入分類(lèi)集料倉(cāng)17內(nèi)存放并進(jìn)行資源化再利用,然后經(jīng)皮帶輸料機(jī)進(jìn)入初級(jí)剪切式破碎機(jī)2、中級(jí)剪切式破碎機(jī)3進(jìn)行初級(jí)與次級(jí)剪切破碎,并同時(shí)與由秸稈剪切破碎機(jī)5送入的農(nóng)業(yè)秸稈類(lèi)廢棄物送入三級(jí)細(xì)破碎機(jī)4進(jìn)行最后一級(jí)剪切破碎后進(jìn)入攪拌混合器6,與此同時(shí)污泥罐7內(nèi)的污泥經(jīng)螺旋輸送器8與垃圾細(xì)碎混合物共同進(jìn)入攪拌混合器6內(nèi)攪拌混合,而三類(lèi)物質(zhì)的混合均按照固定比例進(jìn)行;
混合后進(jìn)入壓制造粒器9進(jìn)行造粒,造粒后顆粒經(jīng)螺旋送料器8送入碳化爐10內(nèi),此時(shí)熱風(fēng)爐11的高溫?zé)犸L(fēng)進(jìn)入碳化爐10內(nèi),使碳化爐10內(nèi)的混合物顆??焖倜撍⒚摻?、脫酸、碳化。碳化爐10內(nèi)的混合物顆粒經(jīng)高溫碳化后從出料口排出,得到生物質(zhì)可燃炭成品,并送入生物質(zhì)炭成品出料倉(cāng)15;
碳化爐10產(chǎn)生的高溫惡臭廢氣經(jīng)干法脫酸脫焦裝置12進(jìn)行脫酸、脫焦、除塵、降溫后,依次進(jìn)入自潔菌噬濾床與CU光解裝置,進(jìn)行生物噬濾與紫外光照分解處理13、活性炭吸附裝置吸附殘存異味烷烴、單分子體等14,實(shí)現(xiàn)無(wú)害排放;
所述熱風(fēng)爐11排出炭渣至炭渣回收倉(cāng)16,該炭渣可再生利用為制磚和肥料原料,實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的全資源化利用與零排放處理。