本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化的處理，尤其涉及一種熱解生活垃圾的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

由于我國城市生活垃圾采用混合收集的方式，垃圾組成成分復(fù)雜，包括：廚余物、塑料、橡膠、紙類、木竹、織物、玻璃、金屬等，各個成分粒度、硬度、含水率等特性不同，如廚余物含水率高，輕質(zhì)塑料難以破碎等，在熱解處理中，經(jīng)常需要采用復(fù)雜的預(yù)處理將原生生活垃圾制備成符合要求的原料，才能入爐。預(yù)處理一般包括分選(磁選、風(fēng)選、人工分揀)，破碎，烘干，成型等，預(yù)處理流程長，工序復(fù)雜，其存在的問題主要包括：(1)現(xiàn)有的預(yù)處理技術(shù)很難保證分選、破碎效率，因此不僅浪費了大量人力物力，而且往往經(jīng)過預(yù)處理的垃圾還是無法完全滿足要求；(2)現(xiàn)存的熱解爐，如回轉(zhuǎn)窯、流化床等，均要求入爐含水率較低，熱解反應(yīng)必需對垃圾進行烘干，不管采用間接熱源還是直接熱源，烘干都會產(chǎn)生大量煙氣，這種煙氣臭氣濃度高，必須要進一步除臭才能達標(biāo)排放；(3)預(yù)處理設(shè)備一般單臺處理能力較低，需要配備多臺設(shè)備，同時設(shè)備故障率高，很難維持連續(xù)穩(wěn)定運行。

若不采用預(yù)處理將垃圾直接入爐進行熱解，現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題：垃圾的高含水率(49％-60％)導(dǎo)致系統(tǒng)熱效率極低，熱解氣中夾雜水蒸氣，熱值低，后續(xù)利用困難；熱解過程不完全，熱解時間過長，產(chǎn)品品質(zhì)差。

另外，垃圾熱解油粘性大，成分復(fù)雜，熱值較低，很難進行進一步的利用，同時這些熱解油還會堵塞管道，影響生產(chǎn)的正常運行。如果能夠?qū)⑦@部分熱解油進一步裂解為熱解氣則能夠提高垃圾熱解資源化效率，更加便于工業(yè)化運行和推廣。

現(xiàn)有技術(shù)公布了一種垃圾分選及熱解處理的綜合利用工藝方法，該方法首先將垃圾分選為三大類物質(zhì)，第一類紙類和塑料，第二類泥土和廚余，第三類破布鮮樹枝和藤蔓等，再將第三類破碎與第二類混合進行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物篩分與第一類混合作為熱解原料，將該原料烘干熱解，熱解后產(chǎn)生的熱解氣發(fā)電。發(fā)酵的滲透液回噴蒸發(fā)，烘干產(chǎn)生的蒸汽作為烘干熱源，冷凝水作為發(fā)電鍋爐的補水。

然而，為了達到熱解和盡量高資源化利用率的目的采取了非常復(fù)雜的預(yù)處理工藝，其中包括滾筒氣流分選、磁選、破碎烘干等工序，工藝流程過長，設(shè)備多且復(fù)雜，安裝、調(diào)試、運行都需要耗費大量人力物力，動力消耗大，并且分選效果難以保證。另外，為了去除垃圾中的含水率，將垃圾按照不同含水進行分選，高含水率物質(zhì)還需破碎混合，混勻后進行發(fā)酵，發(fā)酵后的產(chǎn)物再與第一類物質(zhì)混合，烘干，最終才將含水率降低到5％以內(nèi)，進行熱解反應(yīng)，雖然熱解活化能減少60％，但是前端耗能依然很大。因此，該發(fā)明由于存在以上問題，經(jīng)濟效益差，很難實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)還公布了一種生活垃圾無害化熱解處理系統(tǒng)，將生活垃圾經(jīng)過破碎烘干后進行熱解，熱解產(chǎn)生的氣體不直接排向大氣，而是沿嵌入熱解爐和燃燒室墻體內(nèi)的管道進入烘干機構(gòu)的空心夾層對原料進行烘干。此發(fā)明的余熱利用充分，適合處理水分較多的生活垃圾，而且燃燒后的氣體溫度迅速降低，極大的減少了二噁英的產(chǎn)生。

然而，該預(yù)處理系統(tǒng)不可避免的采用了烘干，雖然為了避免大量臭氣處理使用了間接烘干的方式，但是仍然會有含水蒸汽的臭氣，同時間接烘干的系統(tǒng)能耗較直接烘干高，能源利用率低；將熱解氣通入燃燒室燃燒，產(chǎn)生的煙氣作為烘干的熱源，這樣導(dǎo)致整個工藝沒有其他產(chǎn)品可以外售，經(jīng)濟性差。

總而言之，由于我國生活垃圾由于含水率高，若在預(yù)處理中進行烘干，需要大量的熱煙氣或者水蒸氣，不論是直接烘干還是間接烘干，產(chǎn)生的水蒸氣不僅量大而且氣味難聞，需要脫除臭味才能排放，整個過程能耗大，成本高。另外由于垃圾混合收集，使得垃圾成分復(fù)雜，多數(shù)工藝為了達到較高的垃圾利用率，設(shè)置了非常復(fù)雜的預(yù)處理工序，不僅流程長、能耗大而且分選效率難以保證。此外垃圾熱解工藝目前由于工序復(fù)雜，經(jīng)濟效益差等原因難以真正實現(xiàn)工業(yè)化。目前垃圾熱解工藝的熱解溫度較低，由于溫度低導(dǎo)致的熱解不徹底將使熱解產(chǎn)物的后處理工藝復(fù)雜，成本上升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決背景技術(shù)中提到的問題，本發(fā)明提供了一種工藝流程簡單的熱解生活垃圾的系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明所述的熱解生活垃圾的系統(tǒng)，該系統(tǒng)無需復(fù)雜的垃圾預(yù)處理裝置，該系統(tǒng)包括復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床、油氣分離裝置、流化床和可燃氣儲罐。

所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床包括進料口、出料口、高溫油氣出口，其爐體內(nèi)按照所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床旋轉(zhuǎn)方向依次設(shè)置有預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)一區(qū)與反應(yīng)二區(qū)，所述反應(yīng)二區(qū)爐壁設(shè)置有等離子體炬；

所述油氣分離裝置包括高溫油氣入口、焦油出口以及熱解氣出口，所述高溫油氣入口與所述高溫油氣出口相連；

所述流化床包括垃圾炭入口與可燃氣出口，所述垃圾炭入口與所述出料口相連；

所述可燃氣儲罐包括氣體入口與氣體出口，所述氣體入口分別與所述熱解氣出口、可燃氣出口相連。

具體地，所述預(yù)熱區(qū)和反應(yīng)一區(qū)的爐壁設(shè)置有蓄熱式燃氣輻射管燃燒器，用于為所述反應(yīng)一區(qū)供熱。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括給料機，與所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的進料口相連。

更進一步地，所述系統(tǒng)還包括螺旋出料機，連接所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的出料口與所述流化床的垃圾炭入口。

本發(fā)明所述的用上述系統(tǒng)熱解生活垃圾的方法，包括以下步驟：

生活垃圾的熱解：將生活垃圾輸送至所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，并使其依次通過所述預(yù)熱區(qū)、所述反應(yīng)一區(qū)與所述反應(yīng)二區(qū)，進行熱解，得到垃圾炭和油氣；

垃圾炭處理：將所述垃圾炭通入所述流化床進行氣化處理，再經(jīng)過除塵、冷卻和脫硫得到焦油和可燃氣，再將所述可燃氣通入所述可燃氣儲罐；

油氣處理：將所述油氣通入所述油氣分離裝置，得到油水和熱解氣，所述熱解氣再經(jīng)過除塵和脫硫得到可燃氣，再將所述可燃氣通入所述可燃氣儲罐；

能源循環(huán)利用：將所述可燃氣輸送給所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，用于燃燒供熱；將所述焦油通入所述旋轉(zhuǎn)床，為所述垃圾炭的氣化提供熱量。

進一步地，通過所述等離子體炬將所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的反應(yīng)二區(qū)的溫度調(diào)整為1000-1300℃。

更進一步地，根據(jù)所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的直徑，將所述等離子體炬設(shè)置為1個或者多個。

具體地，將所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的預(yù)熱區(qū)的溫度設(shè)置為600-700℃。更具體地，將所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的反應(yīng)一區(qū)的溫度設(shè)置為800-900℃。

此外，所述方法還包括如下步驟：將生活垃圾經(jīng)過給料機送入所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，在輸送過程中篩選并清除大塊無機物。

本發(fā)明所述的熱解生活垃圾的系統(tǒng)和方法，使得生活垃圾不用預(yù)處理即可入爐進行熱解，大大縮短熱解工藝流程，避免了預(yù)處理效果差，處理設(shè)備故障率高的問題；此外，生活垃圾經(jīng)過旋轉(zhuǎn)床預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)一區(qū)和反應(yīng)二區(qū)熱解后，熱解更徹底，減量化明顯。等離子體產(chǎn)生的高溫(1000-1300℃)大大增加了熱解氣產(chǎn)率，熱解氣熱值也有一定提高，熱解氣利用經(jīng)濟性較好；另外，垃圾炭還可通過流化床氣化，產(chǎn)生可燃氣，該部分可燃氣可供旋轉(zhuǎn)床輻射管燃燒。垃圾炭通過流化床氣化實現(xiàn)垃圾炭的高效清潔利用。因而本發(fā)明所述的熱解生活垃圾的系統(tǒng)和方法，大大提高了垃圾熱解氣化工藝的整體經(jīng)濟性，易于工業(yè)化推廣。

附圖說明

圖1是復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床垃圾熱解工藝流程圖。

圖2是復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是反應(yīng)二區(qū)等離子體炬結(jié)構(gòu)示意圖

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

如圖1所述，本發(fā)明所述的熱解生活垃圾的系統(tǒng)，包括復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床、油氣分離裝置、流化床和可燃氣儲罐。

所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床包括進料口、出料口、高溫油氣出口，其爐體內(nèi)按照所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床旋轉(zhuǎn)方向依次設(shè)置有預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)一區(qū)與反應(yīng)二區(qū)，所述反應(yīng)二區(qū)爐壁設(shè)置有等離子體炬(如圖2所示)；所述油氣分離裝置包括高溫油氣入口、焦油出口以及熱解氣出口，所述高溫油氣入口與所述高溫油氣出口相連；所述流化床包括垃圾炭入口與可燃氣出口，所述垃圾炭入口與所述出料口相連；所述可燃氣儲罐包括氣體入口與氣體出口，所述氣體入口分別與所述熱解氣出口、可燃氣出口相連。

具體地，所述預(yù)熱區(qū)和反應(yīng)一區(qū)的爐壁設(shè)置有蓄熱式燃氣輻射管燃燒器，用于為所述反應(yīng)一區(qū)供熱。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括給料機，與所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的進料口相連。

更進一步地，所述系統(tǒng)還包括螺旋出料機，連接所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的出料口與所述流化床的垃圾炭入口。

如圖1所示，生活垃圾通過所述給料機送至所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的進料口，生活垃圾均勻地落至旋轉(zhuǎn)的料盤中，料盤依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)一區(qū)和反應(yīng)二區(qū)完成熱解反應(yīng)。所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，包括爐體、蓄熱式燃氣輻射管燃燒器、等離子體炬，及進料出料裝置等輔助機構(gòu)。所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床爐底為環(huán)形可旋轉(zhuǎn)，蓄熱式燃氣輻射管布置于預(yù)熱區(qū)和反應(yīng)一區(qū)的爐壁，等離子體炬布置于反應(yīng)二區(qū)爐壁，如圖1和圖2所示，即預(yù)熱區(qū)和反應(yīng)一區(qū)的熱源為蓄熱式燃氣輻射管燃燒器，反應(yīng)二區(qū)熱源為等離子體炬，通常所述等離子體炬采用高頻感應(yīng)放電產(chǎn)生等離子體的高頻感應(yīng)等離子體炬，溫度為1000K-1300K。

如圖3所示，所述反應(yīng)二區(qū)內(nèi)布置的燃燒器類型為高溫等離子體炬，等離子體炬水平固定在復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床爐膛外環(huán)爐墻內(nèi)，等離子體射流發(fā)生器位于爐膛內(nèi)部，與輻射管布置形式一致。等離子體的布置數(shù)量根據(jù)旋轉(zhuǎn)床直徑確定，如直徑為20m旋轉(zhuǎn)床，反應(yīng)二區(qū)需布置等離子體炬?zhèn)€數(shù)為7-9個。采用等離子體炬為高溫?zé)嵩吹膹?fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，使垃圾熱解更為徹底，減量化程度高。也可以根據(jù)燃燒器類型或溫度將復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床進行分區(qū)，蓄熱式輻射管和等離子體炬的布置也靈活多變。

如圖1所示，生活垃圾在所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床內(nèi)完成熱解后的產(chǎn)物為富含水蒸氣的熱解油氣和垃圾炭(固體炭)。熱解油氣經(jīng)油氣分離裝置后得到熱解氣、焦油和水，其中所述油氣分離裝置可以包括高溫油氣激冷、油氣分離管路等。垃圾熱解產(chǎn)生的垃圾炭送至流化床進行氣化，氣化得到氣體混合物經(jīng)除塵凈化后得到可燃的氣化煤氣。

將上述的熱解氣與氣化煤氣通入所述可燃氣儲罐，一方面這些氣體可以作為復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床中蓄熱式燃氣輻射管燃燒的燃料，通入所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，實現(xiàn)能源的循環(huán)利用；另一方面，這些氣體還可以作為可燃氣單獨銷售，具有一定的經(jīng)濟利益。

本發(fā)明所述的用上述系統(tǒng)熱解生活垃圾的方法，包括以下步驟：

生活垃圾的熱解：將生活垃圾輸送至所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，并使其依次通過所述預(yù)熱區(qū)、所述反應(yīng)一區(qū)與所述反應(yīng)二區(qū)，進行熱解，得到垃圾炭和油氣；

垃圾炭處理：將所述垃圾炭通入所述流化床進行氣化處理，再經(jīng)過除塵、冷卻和脫硫得到焦油和可燃氣，再將所述可燃氣通入所述可燃氣儲罐；

油氣處理：將所述油氣通入所述油氣分離裝置，得到油水和熱解氣，所述熱解氣再經(jīng)過除塵和脫硫得到可燃氣，再將所述可燃氣通入所述可燃氣儲罐；

能源循環(huán)利用：將所述可燃氣輸送給所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，用于燃燒供熱；將所述焦油通入所述旋轉(zhuǎn)床，為所述垃圾炭的氣化提供熱量。

進一步地，通過所述等離子體炬將所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的反應(yīng)二區(qū)的溫度調(diào)整為1000-1300℃。

更進一步地，根據(jù)所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的直徑，將所述等離子體炬設(shè)置為1個或者多個。

具體地，將所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的預(yù)熱區(qū)的溫度設(shè)置為600-700℃。更具體地，將所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床的反應(yīng)一區(qū)的溫度設(shè)置為800-900℃。

此外，所述方法還包括如下步驟：將生活垃圾經(jīng)過給料機送入所述復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，在輸送過程中篩選并清除大塊無機物。

具體地，本發(fā)明通過以下的方法實現(xiàn)生活垃圾的熱解：

將進廠生活垃圾經(jīng)過給料機和皮帶送入復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床，在輸送過程中揀出其中的大塊無機物，如磚頭、石塊、大件玻璃金屬制品等；

垃圾通過進料口落至復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床料盤中，首先經(jīng)預(yù)熱區(qū)進行低溫干燥、熱解，隨后預(yù)熱區(qū)垃圾隨爐底旋轉(zhuǎn)至反應(yīng)一區(qū)進行中溫?zé)峤?，最后旋轉(zhuǎn)至反應(yīng)二區(qū)，物料經(jīng)等離子體射流尾焰加熱繼續(xù)高溫?zé)崃呀?，高溫?zé)崃呀馔瓿珊?，垃圾炭?jīng)復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床出料口排出爐膛，垃圾完成熱解；其中，預(yù)熱區(qū)溫度為600-700℃，主要作用為將入爐垃圾中的水分進行烘干，同時垃圾初步熱解，易裂解揮發(fā)分在此區(qū)從垃圾中揮發(fā)出來；反應(yīng)一區(qū)溫度為800-900℃，反應(yīng)二區(qū)溫度為1000-1300℃。反應(yīng)一區(qū)和反應(yīng)二區(qū)為垃圾熱裂解主反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)二區(qū)采用的等離子體射流溫度高達1000-1300℃，在反應(yīng)一區(qū)內(nèi)未完全熱裂解的有機物，在反應(yīng)二區(qū)徹底裂解。

然后，熱解產(chǎn)生的垃圾炭經(jīng)螺旋出料機完成密封出料，再經(jīng)皮帶送至流化床進行氣化。流化床氣化產(chǎn)生的混合氣經(jīng)過兩級旋風(fēng)除塵器、冷卻、脫硫后得到可燃氣產(chǎn)品?？扇細庖徊糠肿鳛槿剂蠚夤┙o輻射管燃燒，一部分作為產(chǎn)品銷售。

復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床產(chǎn)生的油氣經(jīng)油氣分離凈化后得到焦油和熱解氣。焦油可送至流化床氣化，也可直接外售。熱解氣可供旋轉(zhuǎn)床輻射管自用，也可用于發(fā)電，或外售。

實施例1

采用某市生活垃圾為原料，垃圾含水率45％，成分組成如表1。

表1生活垃圾成分組成(wt％)

復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床提升了垃圾熱解溫度，熱解氣產(chǎn)率得到提升，較常規(guī)輻射管旋轉(zhuǎn)床，利用復(fù)合式旋轉(zhuǎn)床對垃圾進行熱解，熱解氣產(chǎn)率提高了10％左右。三產(chǎn)具體分布情況見表2：

表2復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床和常規(guī)輻射管旋轉(zhuǎn)床三產(chǎn)分布(wt％)

每噸垃圾熱解后可產(chǎn)可燃氣160Nm³，其成分及熱值如下，與常規(guī)輻射管旋轉(zhuǎn)床相比，復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床產(chǎn)氣熱值提高近25％，復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床與常規(guī)輻射管旋轉(zhuǎn)床產(chǎn)氣成分及熱值見表3：

表3可燃氣成分及熱值

實施例2

采用某市生活垃圾為原料，垃圾含水率55％，成分組成如表4：

表4生活垃圾成分組成(wt％)

復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床提升了垃圾熱解溫度，熱解氣產(chǎn)率得到提升，較常規(guī)輻射管旋轉(zhuǎn)床，利用復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床對垃圾進行熱解，熱解氣產(chǎn)率提高了8％左右。三產(chǎn)具體分布情況見表5：

表5復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床和常規(guī)輻射管旋轉(zhuǎn)床三產(chǎn)分布(wt％)

每噸垃圾熱解后可產(chǎn)可燃氣180Nm³，其成分及熱值如下，與常規(guī)輻射管旋轉(zhuǎn)床相比，復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床產(chǎn)氣熱值提高近15％，復(fù)合式高溫?zé)峤庑D(zhuǎn)床與常規(guī)輻射管旋轉(zhuǎn)床產(chǎn)氣成分及熱值如表6：

表6可燃氣成分及熱值

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。