本發(fā)明屬于垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垃圾的絕氧熱解處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

近20年來，隨著我國城市化進程加快，數(shù)量龐大且產(chǎn)量不斷增加的城市垃圾已對城市及城市周圍的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成日趨嚴重威脅。普遍使用的衛(wèi)生填埋技術(shù)和堆肥技術(shù)已經(jīng)難以應(yīng)對垃圾高產(chǎn)的現(xiàn)實，政府正在通過加大垃圾焚燒比例改變這一現(xiàn)狀，但是垃圾焚燒會帶來二噁英排放等二次環(huán)境污染問題，引起人們巨大的恐慌。所以解決生活垃圾污染的關(guān)鍵在于更新垃圾處理技術(shù)。

垃圾熱解處理技術(shù)是使垃圾中的有機化合物在絕氧或缺氧條件下，利用熱能使化合物的化合鍵斷裂，由大分子量的有機物轉(zhuǎn)化成小分子量的可燃氣體、液體燃料和焦炭的過程?？梢詫τ袡C成分垃圾進行穩(wěn)定化無害化處理和資源化利用,以其較高的能源利用率和較低的二次污染排放而被認為是垃圾焚燒的下一代垃圾處理技術(shù)。其主要特點就是無害化、資源化程度高，可以有效避免二噁英的排放，緩解大氣污染。

與缺氧熱解工藝相比，絕氧熱解工藝所產(chǎn)生的熱解產(chǎn)物熱值高，熱值較穩(wěn)定，二次污染產(chǎn)物更低。但在垃圾的絕氧熱解工藝中，對于間接加熱工藝，熱解裝置在高溫下通過熱源對垃圾間接加熱，使垃圾進行熱裂解，垃圾升溫速度慢，處理效率不高，設(shè)備內(nèi)溫度不均勻，垃圾升溫變?yōu)槿廴跔顟B(tài)后，極其容易粘結(jié)在反應(yīng)罐壁和軸上，發(fā)生焦化，不但影響傳熱，而且堵塞管道，使之無法有效進行熱解，同時焦化的產(chǎn)物也無法去除，使設(shè)備無法長期穩(wěn)定運行；對于雙塔流化床熱解工藝，該工藝熱解裝置為流化床，采用蒸汽或凈化后的煤氣為流化介質(zhì)，對以蒸汽為流化介質(zhì)的熱解工藝，產(chǎn)生和冷卻流化蒸汽能耗大，對以凈化煤氣為流化介質(zhì)的熱解工藝，煤氣的除塵、冷卻、加壓能耗大，現(xiàn)有工藝運行的能耗高，整體熱效率不高。

因此，我們垃圾處理領(lǐng)域急需一種避免設(shè)備結(jié)焦堵塞、運行穩(wěn)定，熱效率高的絕氧熱解技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種垃圾的絕氧熱解處理系統(tǒng)及方法，避免設(shè)備結(jié)焦堵塞，且運行穩(wěn)定，熱效率高。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種垃圾的絕氧熱解處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理單元，熱解裝置，固體熱載體爐、凈化裝置、中間料倉，其中預(yù)處理單元包括分選單元、破碎單元、干燥單元，且分選單元、破碎單元、干燥單元依次串聯(lián)，干燥單元與熱解裝置相連，熱解裝置分別連接凈化裝置、中間料倉，而固體熱載體爐包括爐膛、氣固分離裝置、余熱回收單元、返料器，且余熱回收單元包括空氣預(yù)熱器、省煤器、過熱器，凈化裝置通過兩條管路與燃燒單元中的爐膛連接，而中間料倉與固體熱載體爐的返料器相連，在固體熱載體爐中，返料器連接爐膛，爐膛連接氣固分離裝置，氣固分離裝置分別連接熱解裝置與余熱回收單元，余熱回收單元包括過熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器，且過熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器依次串聯(lián)，余熱回收單元與煙囪相連。

所述熱解裝置包括進料裝置、雙螺旋結(jié)構(gòu)、筒體、出氣口及出料口；筒體用于盛放熱解用垃圾顆粒和高溫固體熱載體，所述筒體內(nèi)安裝螺旋裝置，所述螺旋裝置用于垃圾顆粒和高溫固體熱載體的混合和攪拌，所述熱解裝置筒體上設(shè)有進料器、出氣口與出料口，所述出料口位于所述筒體的底部遠離進料器的一端，所述出氣口位于所述筒體的頂部且靠近所述出料口設(shè)置。

熱解裝置水平布置或其軸線與水平面呈0-30°布置，傾斜布置時熱解裝置的進料裝置端高于出料口端，其余裝置均垂直水平面布置。

所述進料裝置2b與熱解裝置的進料口相連，所述進料裝置2b可實現(xiàn)連續(xù)均勻給料并保證設(shè)備的密封性。

固體熱載體爐主要包括：爐膛、氣固分離裝置、余熱回收單元、空氣預(yù)熱器、省煤器、過熱器、鼓風(fēng)機、煙囪；殘?zhí)?、凈化后的熱解油和熱解氣均在爐膛中燃燒；燃燒后的高溫?zé)煔馀c固體熱載體直接接觸，快速換熱；高溫固體熱載體在被高溫?zé)煔鈯A帶出爐膛，進入氣固分離裝置；煙氣和固體熱載體在氣固分離裝置中進行一級或二級氣固分離。高溫固體熱載體在重力作用下進入熱解裝置中與垃圾混合熱解生成熱解油氣和殘?zhí)?；殘?zhí)亢徒禍睾蟮墓腆w熱載體通過返料器返回爐膛燃燒；高溫?zé)煔馀c內(nèi)置蒸汽過熱器，省煤器換熱產(chǎn)生的蒸汽，換熱后的高溫?zé)煔馀c鼓風(fēng)機鼓入的助燃空氣在空預(yù)器中進行換熱，回收煙氣余熱，形成低溫?zé)煔?；最后低溫?zé)煔鈴臒焽枧懦?/p>

一種垃圾的絕氧熱解處理系統(tǒng)的處理方法，包括以下步驟：

S1：預(yù)處理單元對垃圾進行預(yù)處理以形成熱解用垃圾顆粒；

垃圾進入預(yù)處理單元中，并在分選單元、破碎單元及干燥單元依次完成分選、破碎、脫水及干燥，以形成熱解用垃圾顆粒，熱解用有機垃圾顆粒粒徑為10mm-60mm；

S2：S1中形成的熱解用垃圾顆粒輸送到熱解裝置中，并與來自氣固分離裝置的高溫固體熱載體混合，高溫固體熱載體將熱量傳給熱解用垃圾顆粒，高溫固體熱載體溫度降低形成低溫固體熱載體，而熱解用垃圾顆粒在熱解裝置中熱解生成熱解油氣和殘?zhí)?，殘?zhí)亢偷蜏毓腆w熱載體落入中間料倉；

S3：從熱解裝置排出的熱解油氣進入凈化裝置內(nèi)；

S4：中間料倉中的殘?zhí)考暗蜏毓腆w熱載體由返料器送入燃燒爐膛，在爐膛燃燒；而凈化裝置中的熱解油和熱解氣分別進入燃燒爐膛燃燒；爐膛中燃燒后的產(chǎn)生高溫?zé)煔馀c低溫固體熱載體直接接觸，快速換熱，再次形成高溫固體熱載體；

S5：S4中的高溫固體熱載體在S4高溫?zé)煔獾淖饔孟卤粖A帶出爐膛，進入氣固分離裝置；在氣固分離裝置中高溫?zé)煔夂透邷毓腆w熱載體實現(xiàn)分離；高溫固體熱載體再次進入熱解裝置中，與S1中形成的熱解用垃圾顆粒混合熱解生成熱解油氣和殘?zhí)浚?/p>

S6：S2中的殘?zhí)亢偷蜏毓腆w熱載體通過返料器返回燃燒爐膛中燃燒；S5中的高溫?zé)煔庠趦?nèi)置蒸汽過熱器與省煤器中完成換熱，產(chǎn)生蒸汽；換熱后的高溫?zé)煔馀c經(jīng)過鼓風(fēng)機鼓入的空氣在空預(yù)器中進行換熱；

所述S2中，熱解用垃圾顆粒和高溫固體熱載體在雙螺旋結(jié)構(gòu)的作用下不斷的混合、攪拌，熱解用垃圾顆粒與高溫固體熱載體在熱解裝置的筒體內(nèi)快速換熱并沿著筒體軸線方向運動；筒體內(nèi)部保持密封狀態(tài)，熱解用垃圾顆粒在筒體內(nèi)熱解生成熱解油氣和殘?zhí)浚瑹峤庥蜌庥蔁峤庥美w粒表面上升到筒體的上部空間，最后熱解油氣從筒體頂部的出氣口排除，熱解裝置工作溫度為500-950℃。

熱解油氣在裝置中進行除塵、余熱回收、冷卻、油氣分離、焦油脫水、脫硫脫酸和加壓。

所述S4中，高溫固體熱載體的溫度為500-1050℃；熱解用有機顆粒在熱解裝置中的停留時間為0.5-15min。

固體熱載體爐可燃用經(jīng)過處理的所有熱解產(chǎn)物，所述固體熱載體爐爐膛溫度為500-1100℃。

本發(fā)明的顯著效果在于：根據(jù)本發(fā)明實施例的垃圾處理系統(tǒng)，垃圾和固體熱載體直接接觸換熱，在熱解裝置的螺旋驅(qū)動下實現(xiàn)混合和換熱，垃圾升溫速率快，垃圾可以實現(xiàn)垃圾的快速熱解，產(chǎn)氣率高，設(shè)備尺寸小。

本發(fā)明可以降低螺旋內(nèi)部溫差，由于固體熱載體的攜帶、分散和沖刷作用，有效的防止了堵塞現(xiàn)象的產(chǎn)生；另外由于固體熱載體有研磨劑的作用，可以自清潔設(shè)備外殼、螺旋葉片及軸部的污垢，因此該工藝沒有結(jié)焦的技術(shù)風(fēng)險，運行穩(wěn)定性好。

本發(fā)明采用機械裝置對垃圾顆粒和固體熱載體進行攪拌混合，不需要流化介質(zhì)，設(shè)備能耗低。所述固體熱載體爐既可產(chǎn)生蒸汽，又可加熱固體熱載體，并維持固體熱載體的循環(huán)，設(shè)備數(shù)量少，投資費用低。

本發(fā)明采用絕氧熱解，熱解氣熱值高，燃燒所需空氣過剩系數(shù)低，總排煙量低；采用了熱解氣脫酸脫硫工藝，煙氣酸露點溫度低，煙氣低溫腐蝕小，排煙溫度低；設(shè)備熱效率高。固體熱載體爐煙氣腐蝕性小，固體熱載體爐內(nèi)大量換熱設(shè)備的可靠性好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種垃圾的絕氧熱解處理系統(tǒng)示意圖

圖2為本發(fā)明所述的一種垃圾的絕氧熱解處理系統(tǒng)熱解裝置示意圖

圖中：1預(yù)處理系統(tǒng)、1a分選單元、1b破碎單元、1c干燥單元、2熱解裝置、2a進料裝置、2b雙螺旋結(jié)構(gòu)、2c筒體、2d出氣口、2e出料口、3固體熱載體爐、3a爐膛、3b氣固分離裝置、3c余熱回收單元、3c3空氣預(yù)熱器、3c2省煤器、3c1過熱器、3d返料器、4鼓風(fēng)機、5煙囪、7凈化裝置、8中間料倉、

具體實施方式

一種垃圾的絕氧熱解處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理單元1，熱解裝置2，燃燒單元3、凈化裝置7、中間料倉8，其中預(yù)處理單元1包括分選單元1a、破碎單元1b、干燥單元1c，且分選單元1a、破碎單元1b、干燥單元1c依次串聯(lián)，干燥單元1c與熱解裝置2相連，熱解裝置2分別連接凈化裝置7、中間料倉8，而燃燒單元3包括爐膛3a、氣固分離裝置3b、余熱回收單元3c、返料器3d，且余熱回收單元3c包括空氣預(yù)熱器3c3、省煤器3c2、過熱器3c1，凈化裝置7通過兩條管路與燃燒單元3中的爐膛3a連接，而中間料倉8與固體熱載體爐的返料器3d相連，在固體熱載體爐3中，返料器3d連接爐膛3a，爐膛3a連接氣固分離裝置3b，氣固分離裝置分別連接熱解裝置2與余熱回收單元3c，余熱回收單元3c包括過熱器3c1、省煤器3c2及空氣預(yù)熱器3c3，且過熱器3c1、省煤器3c2及空氣預(yù)熱器3c3依次串聯(lián)，鼓風(fēng)機4連接空氣預(yù)熱器3c3,空氣預(yù)熱器3c3直接與爐膛3相連，余熱回收單元3c與煙囪5相連。

預(yù)處理單元1對垃圾進行預(yù)處理以形成熱解用垃圾顆粒。

熱解裝置2接收熱解用垃圾顆粒和來自氣固分離裝置3b的高溫固體熱載體并將熱解用垃圾顆粒分解為熱解油氣和殘?zhí)?。熱解裝置2包括：進料裝置2a、雙螺旋結(jié)構(gòu)2b、筒體2c、出氣口2d及出料口2e。筒體2c用于盛放熱解用垃圾顆粒和高溫固體熱載體，所述筒體2c內(nèi)安裝兩套帶有角度的相向運動的螺旋裝置2b，所述螺旋裝置2b用于垃圾顆粒和高溫固體熱載體的混合和攪拌，所述熱解裝置筒體2c上設(shè)有進料器2a、出氣口2d與出料口2e，所述出料口2e位于所述筒體2c的底部遠離進料器2a的一端，所述出氣口2d位于所述筒體2c的頂部且靠近所述出料口2e設(shè)置。

氣固分離裝置3b、熱解裝置2、中間料倉8及返料器3d，由高到低依次布置；熱解裝置2水平布置或熱解裝置軸線與水平面呈0-30°布置，傾斜布置時熱解裝置的進料裝置端高于出料口端，氣固分離裝置3b、中間料倉8及返料器3d均垂直水平面布置。

經(jīng)過預(yù)處理單元1完成垃圾分選、破碎和脫水，以形成熱解用垃圾顆粒。熱解用垃圾顆粒輸送到熱解裝置2內(nèi)與來自氣固分離裝置3b的高溫固體熱載體混合，熱解用垃圾顆粒和高溫固體熱載體在雙螺旋結(jié)構(gòu)2b的作用下不斷的混合、攪拌，熱解用垃圾顆粒與高溫固體熱載體在熱解裝置的筒體2c內(nèi)快速換熱并沿著筒體軸線方向運動。筒體2c內(nèi)部保持密封狀態(tài)，熱解用垃圾顆粒在筒體2c內(nèi)熱解生成熱解油氣和殘?zhí)浚瑹峤庥蜌庥蔁峤庥美w粒表面上升到筒體2c的上部空間，最后熱解油氣從筒體2c頂部的出氣口2d排除，熱解反應(yīng)剩余的殘?zhí)亢徒禍睾蟮墓腆w熱載體落入中間料倉8。

從熱解裝置2排出的熱解油氣進入凈化裝置7內(nèi)，熱解油氣在裝置7中進行除塵、余熱回收、冷卻、油氣分離、焦油脫水、脫硫脫酸和加壓后進入固體熱載體爐3。

固體熱載體爐3主要包括：爐膛3a、氣固分離裝置3b、余熱回收單元3c、空氣預(yù)熱器3c3、省煤器3c2、過熱器3c1、鼓風(fēng)機4、煙囪5。

中間料倉8中的殘?zhí)考肮腆w熱載體在重力的作用下經(jīng)輸料管由返料器3d送入爐膛3a中燃燒。同時將熱解油和熱解氣進入爐膛3a燃燒。燃燒后的高溫?zé)煔馀c固體熱載體直接接觸，快速換熱。高溫固體熱載體在被高溫?zé)煔鈯A帶出爐膛3a，進入氣固分離裝置3b。煙氣和固體熱載體在氣固分離裝置3b中進行一級或二級氣固分離。高溫固體熱載體在重力作用下進入熱解裝置中與垃圾混合熱解生成熱解油氣和殘?zhí)?。殘?zhí)亢徒禍睾蟮墓腆w熱載體通過返料器3d返回爐膛3a燃燒。高溫?zé)煔馀c內(nèi)置蒸汽過熱器3c1，省煤器3c2換熱產(chǎn)生的蒸汽，換熱后的高溫?zé)煔馀c鼓風(fēng)機5鼓入的助燃空氣在空預(yù)器3c3中進行換熱，回收煙氣余熱，形成低溫?zé)煔?；最后低溫?zé)煔鈴臒焽枧懦?。值得說明的是，返料器3d、氣固分離裝置3b、蒸汽過熱器3c1、省煤器3c2、空預(yù)器3C3的工作原理已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里就不詳細描述。

本發(fā)明所述固體熱載體在所述系統(tǒng)中循環(huán)利用，固體熱載體可為石英砂、殘?zhí)咳紵笫Ｓ嗷业龋鰺彷d體不限于石英砂、殘?zhí)咳紵笫Ｓ嗷壹捌淙我獗壤齼烧叩幕旌衔?，可以為任何耐高溫蓄熱能力強的滿足粒度要求的顆粒物。

一種垃圾的絕氧熱解處理方法，包括以下步驟：

S1：預(yù)處理單元1對垃圾進行預(yù)處理以形成熱解用垃圾顆粒；

垃圾進入預(yù)處理單元1中，并在分選單元1a、破碎單元1b及干燥單元1c依次完成分選、破碎、脫水及干燥，以形成熱解用垃圾顆粒；具體垃圾由專用垃圾運輸汽車經(jīng)地磅稱量后經(jīng)卸料裝置將垃圾倒入垃圾暫時儲坑內(nèi)，然后垃圾送入垃圾分選裝置1a中，除去垃圾中的無機物和金屬成分，，剩余的有機垃圾經(jīng)過破碎裝置1b，經(jīng)過2-3級破碎裝置，將垃圾破碎成粒徑為10mm-60mm的垃圾顆粒，然后進入垃圾坑，垃圾在坑內(nèi)停留5-7天以保證垃圾的充分脫水和混合，垃圾經(jīng)脫水后垃圾的含水率低于30％，再經(jīng)過干燥單元將垃圾顆粒的含水量降低到5％-25％，分離出的污水經(jīng)處理后達標(biāo)排放。

S2：S1中形成的熱解用垃圾顆粒輸送到熱解裝置2中，，并與來自氣固分離裝置3b的高溫固體熱載體混合，(熱解用垃圾顆粒和高溫固體熱載體在雙螺旋2b的作用下不斷的混合、攪拌，熱解用垃圾顆粒和高溫固體熱載體間的換熱效率高。熱解用垃圾顆粒與高溫固體熱載體在熱解裝置的筒體2c內(nèi)快速換熱并沿著筒體軸線方向運動。筒體內(nèi)部保持密封狀態(tài)，熱解用垃圾顆粒在筒體2c內(nèi)熱解生成熱解油氣和殘?zhí)?，熱解油氣由熱解用垃圾顆粒表面上升到筒體2c的上部空間，最后熱解油氣從筒體2c頂部的出氣口2d排除)，高溫固體熱載體將熱量傳給熱解用垃圾顆粒，高溫固體熱載體溫度降低形成低溫固體熱載體，而熱解用垃圾顆粒在熱解裝置2中熱解生成熱解油氣和殘?zhí)浚瑲執(zhí)亢偷蜏毓腆w熱載體落入中間料倉8；

S3：從熱解裝置2排出的熱解油氣進入凈化裝置7內(nèi)，，熱解油氣在裝置7中進行除塵、余熱回收、冷卻、油氣分離、焦油脫水、脫硫脫酸和加壓

S4：中間料倉8中的殘?zhí)考暗蜏毓腆w熱載體由返料器3d送入爐膛3a，在流化空氣的作用下，在爐膛3a燃燒；而凈化裝置7中的熱解油和熱解氣分別進入爐膛3a燃燒；爐膛3a中燃燒后的產(chǎn)生高溫?zé)煔馀c低溫固體熱載體直接接觸，快速換熱，再次形成高溫固體熱載體

S5：S4中的高溫固體熱載體在S4高溫?zé)煔獾淖饔孟卤粖A帶出爐膛3a，進入氣固分離裝置3b；在氣固分離裝置3b中高溫?zé)煔夂透邷毓腆w熱載體實現(xiàn)分離，高溫固體熱載體的溫度為500-1050℃；高溫固體熱載體再次進入熱解裝置2中，與S1中形成的熱解用垃圾顆粒混合熱解生成熱解油氣和殘?zhí)浚?/p>

S6：S2中的殘?zhí)亢偷蜏毓腆w熱載體通過返料器3d返回爐膛3a中燃燒；S5中的高溫?zé)煔庠趦?nèi)置蒸汽過熱器3c1與省煤器3c2中完成換熱，產(chǎn)生蒸汽；換熱后的高溫?zé)煔馀c經(jīng)過鼓風(fēng)機5鼓入的空氣在空預(yù)器3c3中進行換熱，回收煙氣余熱，最后由煙囪6排出。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，熱解裝置2包括進料裝置2a。其中，進料裝置2a設(shè)在熱解裝置的前側(cè)，以向筒體2c內(nèi)連續(xù)、均勻、定量給料，并保持熱解裝置2的密封性。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，熱解裝置2的工作溫度為450-950℃，固體熱載體溫度為500-1050℃，熱解用垃圾顆粒在熱解裝置中的停留時間為0.5-15min。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，熱解裝置2與中間料倉8相連，，中間料倉用于調(diào)節(jié)固體熱載體的流量和波動，使固體熱載體流量變化時可以確保裝置連續(xù)運行，另外料倉中的固體熱載體和殘?zhí)苛蠈痈艚^熱解裝置2與固體熱載體爐3，保證熱解裝置2的密封性。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，對于低熱值垃圾，在預(yù)處理單元1中，設(shè)置干燥裝置1c，通過干燥裝置1c將垃圾顆粒的含水量降低到5％-25％。其中干燥裝置1c可以是任何形式。在處理高熱值的垃圾時,可不設(shè)置干燥裝置1c。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，固體熱載體爐的爐膛溫度為500℃-1100℃。