一種熱解氣化與熔融處理一體化裝置及其垃圾處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種熱解氣化與熔融處理一體化裝置及其垃圾處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱解氣化與熔融處理技術(shù)是世界各國特別是發(fā)達(dá)國家致力于面向21世紀(jì)的新一代生活垃圾處理工藝，被認(rèn)為是垃圾處理無害化、減量化和資源化的一條新路。
[0003]該技術(shù)將生活垃圾中的有機(jī)物在450°C?600°C下進(jìn)行熱解氣化和無機(jī)物在1300°(:以上實(shí)施熔融燃燒兩個過程有機(jī)地結(jié)合起來。垃圾先在還原性氣氛下熱分解成可燃?xì)怏w，垃圾中的有價(jià)金屬未被氧化，有利于回收與利用，同時(shí)垃圾中的Cu、Fe等金屬不易生成促進(jìn)二噁英物質(zhì)形成的催化劑。含炭灰渣在高達(dá)1300°C以上的高溫下熔融燃燒，能抑制二噁英類毒性物質(zhì)的形成。熔融燃燒過的灰渣被高溫消毒可實(shí)現(xiàn)再生與利用，能實(shí)現(xiàn)減容達(dá)90%以上和減量達(dá)80%以上。熱分解形成的可燃?xì)怏w燃燒時(shí)空氣過剩系數(shù)較低，能大大降低排煙量和提高能源利用率。熱解氣化與熔融處理技術(shù)可使二噁英和重金屬等二次污染物排放值降至最低，具有無害化、減量化和廣泛的物料適應(yīng)性。
[0004]目前，能實(shí)現(xiàn)上述工藝的技術(shù)與設(shè)備都是分兩部實(shí)施，且由兩部分設(shè)備各自完成獨(dú)立的工作，無法協(xié)同，實(shí)現(xiàn)工藝極其復(fù)雜，精準(zhǔn)控制難度大，設(shè)備造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用高，操作過程復(fù)雜，使得各自產(chǎn)生的一些排放物不能相互利用，造成能源浪費(fèi)。而且，垃圾處理效果也不理想。
[0005]對專業(yè)術(shù)語的解釋如下:
裂解層、氧化層和還原層:人為的根據(jù)反應(yīng)原理劃分的無形的層，是現(xiàn)有技術(shù)的公知技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明旨在提供可精準(zhǔn)控制，工藝簡單，能源利用率高，能夠熱解氣化與熔融處理一體進(jìn)行的裝置和垃圾處理方法。
[0007]本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是:一種熱解氣化與熔融處理一體化裝置，包括爐體、爐體頂部的爐蓋機(jī)構(gòu)，爐體下部設(shè)有進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，爐體底部設(shè)有出渣機(jī)構(gòu)，爐體從上往下分為干燥層、裂解層、還原層、氧化層；
在干燥層安裝有濕度傳感器和兩端固定于爐體上部內(nèi)壁的煙氣烘干箱;在干燥層和裂解層交界區(qū)域的爐體內(nèi)壁上設(shè)有第一微波發(fā)生器，在干燥層與裂解層交界區(qū)域設(shè)有第一溫度傳感器;在裂解層與還原層交界區(qū)域設(shè)有第二溫度傳感器;在還原層與氧化層交界區(qū)域的爐體內(nèi)壁上設(shè)有第二微波發(fā)生器;在氧化層下部區(qū)域設(shè)有第三溫度傳感器；
所述爐體下部設(shè)有排煙口，該排煙口與煙氣烘干箱輸入端通過排煙管連通；
所述爐體頂部設(shè)有可燃?xì)鈨庀?，該可燃?xì)鈨庀渫ㄟ^可燃?xì)鈱?dǎo)管與爐體底部氧化層連通;爐體上部設(shè)有排氣口，該排氣口通過排氣管連接有冷凝系統(tǒng)，冷凝系統(tǒng)輸出端通過管道與可燃?xì)鈨庀溥B接；
所述煙氣烘干箱輸出端通過導(dǎo)出管連接有煙氣水洗系統(tǒng)，煙氣水洗系統(tǒng)連接有煙囪；還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、控制器，所述濕度傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器均與上位機(jī)電連接，所述第一微波發(fā)生器、第二微波發(fā)生器通過控制器與上位機(jī)電連接。
[0008]具體的，所述冷凝系統(tǒng)包括一級冷凝器、與一級冷凝器串聯(lián)的二級冷凝器，二級冷凝器與可燃?xì)鈨庀渲g設(shè)有引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)與控制器電連接。
[0009]具體的，所述煙氣水洗系統(tǒng)包括一級煙氣水洗塔、與一級煙氣水洗塔串聯(lián)的二級煙氣水洗塔，兩級煙氣水洗塔之間通過水洗塔連接煙管連接；
所述二級煙氣水洗塔輸出端通過排放管與煙囪連接，二級煙氣水洗塔與煙囪之間設(shè)有引風(fēng)機(jī);排放管上安裝有一氧化碳檢測傳感器和二氧化碳檢測傳感器，引風(fēng)機(jī)、一氧化碳檢測傳感器和二氧化碳檢測傳感器分別與控制器電連接。
[0010]具體的，所述進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)包括橫向進(jìn)風(fēng)管、與橫向進(jìn)風(fēng)管連通的縱向進(jìn)風(fēng)管、縱向進(jìn)風(fēng)管管口處布置的鼓風(fēng)機(jī)；
所述出渣機(jī)構(gòu)包括橫向螺旋輸送機(jī)、與橫向螺旋輸送機(jī)(42)輸出端連接的縱向螺旋輸送機(jī)；
所述鼓風(fēng)機(jī)、橫向螺旋輸送機(jī)、縱向螺旋輸送機(jī)均與控制器電連接。
[0011]進(jìn)一步的，所述爐蓋機(jī)構(gòu)包括蓋板、驅(qū)動蓋板動作的液壓缸及給液壓缸供油的液壓栗，蓋板上安裝有位置感應(yīng)傳感器，該位置感應(yīng)傳感器與上位機(jī)電連接，液壓栗與控制器電連接。
[0012]該進(jìn)一步改進(jìn)的方案中，位置感應(yīng)傳感器發(fā)出感應(yīng)信號并傳送至上位機(jī)，上位機(jī)發(fā)出指令給控制器啟動液壓栗，液壓栗驅(qū)動液壓缸來控制蓋板的開合。
[0013]進(jìn)一步的，所述爐體上設(shè)有用于觀察火焰和搗碎爐渣的觀察口。氧化層火焰可通過觀察口進(jìn)行觀看，同時(shí)，在非正常情況下打開觀察口可人工搗碎爐內(nèi)結(jié)渣。
[0014]進(jìn)一步的，所述排煙口與煙氣烘干箱輸入端之間還設(shè)有余熱鍋爐，該余熱鍋爐為內(nèi)腔、外腔隔離的結(jié)構(gòu);所述排煙管與外腔連通，排煙管中的煙氣從外腔一端輸入，并從外腔另一端輸出；內(nèi)腔中裝有水；
余熱鍋爐內(nèi)腔通過蒸汽導(dǎo)出管連接盤式污泥干燥機(jī)；
圍繞爐體外壁設(shè)有密封水箱，該密封水箱上連接有進(jìn)水管和出水管，進(jìn)水管和出水管之間連接有板式換熱器；
盤式污泥干燥機(jī)通過冷凝水管與板式換熱器連接，板式換熱器還與余熱鍋爐內(nèi)腔連接;余熱鍋爐與盤式污泥干燥機(jī)之間還設(shè)有利用蒸汽發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)。
[0015]該進(jìn)一步改進(jìn)的方案中，密封水箱的設(shè)置，并將其與余熱鍋爐產(chǎn)生聯(lián)系，使得爐體散發(fā)的熱量可以廢物利用，相當(dāng)于對進(jìn)入余熱鍋爐中的水進(jìn)行預(yù)加熱，使得余熱鍋爐中的水能夠更快的氣化，節(jié)約了能源。冷凝水管出來的水還可循環(huán)應(yīng)用到余熱鍋爐中。
[0016]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述熱解氣化與熔融處理一體化裝置的垃圾處理方法，其特征在于包括如下步驟:
(a)將垃圾倒入爐內(nèi)，進(jìn)入干燥層，垃圾在爐體內(nèi)受到爐壁、煙氣烘干箱以及從裂解層向上移動的可燃?xì)怏w傳來的熱量而被蒸發(fā)水分并烘干;垃圾中的水分被蒸發(fā)成水蒸氣，該水蒸氣從排氣口排出，經(jīng)過排氣管進(jìn)入到冷凝系統(tǒng)中；
(b)烘干過的垃圾在重力作用下進(jìn)入到裂解層，裂解層溫度控制在450°C-60(TC，垃圾中的有機(jī)物在該溫度區(qū)間被熱解而生成主要由CO、CH4、H2、碳?xì)浠衔飿?gòu)成的可燃?xì)怏w，這部分可燃?xì)怏w和步驟(a)中的水蒸氣一起從排氣管排出，進(jìn)入到冷凝系統(tǒng)，可燃?xì)夂退魵饣旌蠚怏w在冷凝系統(tǒng)中經(jīng)過冷凝而淅出水蒸氣；
脫除了水蒸氣的可燃?xì)怏w被導(dǎo)入到可燃?xì)鈨庀?，再通過可燃?xì)鈱?dǎo)管將可燃?xì)鈱?dǎo)入到爐內(nèi)氧化層進(jìn)行燃燒和助燃，燃燒后放出大量熱量以保持氧化層熔融溫度和給還原層供執(zhí).JtW ，
該步驟中，通過干燥層的濕度傳感器，以及干燥層和裂解層交界區(qū)的第一溫度傳感器所反饋到上位機(jī)的測量值，上位機(jī)發(fā)出指令給控制器以調(diào)節(jié)干燥層和裂解層交界區(qū)的第一微波發(fā)生器的開/閉或者功率大小，來控制裂解層上部的溫度恒定大于或等于450°C;
通過裂解層和還原層交界區(qū)的第二溫度傳感器所反饋到上位機(jī)的測量值，上位機(jī)發(fā)出指令給控制器以調(diào)節(jié)還原層和氧化層交界區(qū)的第二微波發(fā)生器的開/閉或者功率大小，來控制裂解層下部的溫度恒定小于或等于600°C ;
(c)經(jīng)過熱解之后的殘?zhí)亢蜔o機(jī)物混合物在重力作用下進(jìn)入到還原層，混合物中的殘?zhí)吭谶€原層與二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳等可燃?xì)怏w；
(d)步驟(C)中的混合物中剩余的無機(jī)物依靠自身重力向下進(jìn)入到氧化層，氧化層溫度控制在1300°C以上，所述無機(jī)物除鐵器物質(zhì)外絕大部分被熔化而形成熔融漿液，該熔融漿液沾鋪在灼熱的灰渣上，隨著灼熱灰渣緩慢向下移動并逐漸冷卻而形成灰渣，