一种用于生活垃圾的清洁能源装置及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于生活垃圾的清洁能源装置及其方法，其包括加热室，加热室用于为后续设备提供热能；加热室与气体转化器相连通，气体转化器分别与燃气脱酸塔、裂解反应器相连通；燃气脱酸塔与燃气净化塔相连通；燃气净化塔与燃气存储罐，燃气存储罐用于存储净化后的可燃气体。在对生活垃圾的热处理过程中实现了无害化处理彻底、减量化率大、适应性强、能耗低、能源转化利用率高、环境与经济效益好的目的，本发明完全可以代替目前的垃圾填埋、焚烧、热解处理，并能将垃圾中的有机可燃物转化为清洁燃料气体，用于供热或发电，就像用天然气供热或发电一样环保，无二次污染。
【专利说明】一种用于生活垃圾的清洁能源装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及垃圾处理领域，尤其涉及一种用于生活垃圾的清洁能源装置及其方法。
【背景技术】
[0002]目前，大量的生活垃圾得不到有效的处理利用，严重污染着环境，给各级政府带来很大的压力。目前，我国处理垃圾的主要方式还是以填埋为主；然而填埋不仅占用大量的土地，而且臭气不容易控制；特别是排放的甲烷以及二噁英等有毒有害气体难以收集处理；填埋渗滤液收集处理系统负荷和技术难度大，投资高，处理后污水也难以达标排放；生活垃圾稳定化周期长，封场后维护期长，环境风险影响时间长。10年来，垃圾焚烧发电发展较快，而焚烧发电产生的二次污染已成为公众关注的焦点，反对垃圾焚烧的声音越来越高，群发事件时有发生，给社会安定带来不稳定因素。我国生活垃圾还没有分类，成分复杂，水果、蔬菜类和厨房垃圾以及无机物类垃圾占的比重较大，其中含水率较高，可燃物占的比重较小，热值很低，炉内温度难以提高，很难把垃圾焚烧透彻，极易产生二恶英，造成二次污染的可能性很大。而垃圾在焚烧时产生的飞灰，富集了垃圾中的大部分重金属元素，在飞灰收集、储运过程中极易造成污染。垃圾焚烧渗滤液与垃圾填埋场的渗滤液相比，金属离子含量高，水质变化大，毒性大，处理难度更大。
[0003]被称为第三代垃圾焚烧的热解技术，最近几年成为环保业界研究的热门课题，其优点:一是可将垃圾中的有机物转化为燃料气、炭与炭黑等贮存性能源。二是由于是缺氧或无氧分解，不产生二 恶英，氮氧化物含量少，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染。三是垃圾中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中，便于处理。
[0004]目前，在美国、欧洲以及日本已有很多热解设备投入运营，在我国也有少量热解炉进入市场。这些设备大部分处理物料相对单一，特别是一些关键技术还没有解决。如无氧干馏热解(间接加热法)方式，在对热解反应器(或热解炉)加热时需要大量的外部热能，有机可燃物产生的可燃气体的热能只能满足热解反应器(或热解炉)所需热能的50%，还需要添加50%辅助燃料。无氧干馏热解炉很难实现连续工作，单台炉处理能力小；垃圾中的有害物质，特别是重金属大部分都吸附固定在碳化物中，因此，碳化物还需另行处理，增加处理设备和费用。因此，该技术设备目前在国内主要用于处理医疗废物，废塑料(废塑料炼油)，废橡胶及等。再如缺氧焚烧热解(直接加热法)方式，其实质是焚烧的一种改良方法。由于一部分垃圾燃烧时需要提供一定量的空气，因而就会产生C02、H20、N2等气体混在热解燃气中，使热解燃气的热值大大降低，一般在3200—4500KJ/m3左右，不能自己燃烧，需借助其它燃料辅助燃烧；因此，该气体一般作为废气处理，其处理设备与工艺路线与垃圾焚烧尾气处理大体一致，设备庞大，复杂，费用高。缺氧焚烧热解炉一般为立式，垃圾在热解前需要进行加工处理，如加工成燃料棒或燃料块等。否则，在热解炉内布料不均匀，在焚烧热解过程中就会出现烧穿事故。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于生活垃圾的清洁能源装置及其方法。
[0006]本发明的技术方案如下:
一种用于生活垃圾的清洁能源装置，其中，清洁能源装置包括加热室，加热室用于为后续设备提供热能；
加热室与气体转化器相连通，气体转化器分别与燃气脱酸塔、裂解反应器相连通；裂解反应器用于使垃圾完全转化混合气体与碳化物，裂解反应器与炉渣收集器相连通，裂解反应器产生的炉渣进入炉渣收集器；上述混合气体与碳化物进入气体转化器内，气体转化器用于对垃圾进行高温无氧碳化处理，使上述混合气体、碳化物与垃圾进行催化反应完全转化为可燃气体与碳黑，燃气脱酸塔用于对上述可燃气体进行脱酸；
燃气脱酸塔与燃气净化塔相连通，燃气净化塔用于对脱酸后的可燃气体进一步净化，使其到达工业用燃气；燃气净化塔与燃气存储罐，燃气存储罐用于存储净化后的可燃气体。
[0007]所述的清洁能源装置，其中，燃气存储罐分别与热电发电机组、供热锅炉相连通，用于向其提供可燃气体。
[0008]所述的清洁能源装置，其中，上述加热室设置有炉膛，炉膛内设置有点火加热器，点火加热器与第一热能储集箱相连通，炉膛下方设置有条状隔料栅，条状隔料栅下方设置有排渣机，排渣机与一排渣口相连通；第一热能储集箱上排布有多个加热管，加热室上方设置有气体过滤仓，气体过滤仓与加热室之间设置有加热器，气体过滤仓一侧设置有燃气出口，燃气出口与燃气净化塔相连通。
[0009]所述的清洁能源装置，其中，气体转化器顶端设置有第一上料密封机构，用于将垃圾通过压缩密闭方式推入到气体转化器内，第一上料密封机构的出料口处内设置有多个第一布料器，用于将垃圾分布均匀；气体转化器一侧设置有第二热能储集箱，第二热能储集箱与上述多个加热管相连通，气体转化器下部设置有混合气体分布器，混合气体分布器下方的气体转化器内设置有混合气体分布室，混合气体分布室内设置有第一灰渣输送机，混合气体分布室通过一导管与裂解反应器的对应腔室相连通；上述气体过滤仓通过一网状挡料通气隔板与气体转化器上部相连通。
[0010]所述的清洁能源装置，其中，裂解反应器顶端设置有第二上料密封机构，用于将垃圾通过压缩密闭方式推入到裂解反应器内，第二上料密封机构的出料口处内设置有多个第二布料器，用于将垃圾分布均匀，裂解反应器底部设置有热能分布器，热能分布器通过第二热能储集箱与多个加热管相连通；热能分布器下方设置有可燃气体存储室，可燃气体存储室与热能分布器之间设置有横向卧式缺氧分解仓，横向卧式缺氧分解仓一侧下方设置有多孔斜面隔料板和氧化室，上部有气体回路管；可燃气体存储室、气体回路管均与气体收集管相连通；可燃气体存储室内设置有第二灰渣输送机，第一灰渣输送机与第二灰渣输送机相连接，用于将气体转化器与裂解反应器产生的灰渣导入炉渣收集器内。
[0011]所述的清洁能源装置，其中，可燃气体存储室的底部设置有水封泄压箱。
[0012]一种使用所述清洁能源装置处理垃圾的方法，其包括以下步骤:对进入气体转化器的垃圾进行高温无氧碳化处理，使垃圾完全转化为混合气体与碳化物；通过裂解反应器对上述混合气体与碳化物进行催化反应生成可燃气体；对可燃气体进行脱酸、净化处理，使其到达工业用燃气，进行发电或供热。
[0013]本发明提供的一种用于生活垃圾的清洁能源装置及其方法，采用加热室、气体转化器、裂解反应器、燃气脱酸塔、燃气净化塔的技术手段，在对生活垃圾的热处理过程中实现了无害化处理彻底、减量化率大、适应性强、能耗低、能源转化利用率高、环境与经济效益好的目的，本发明完全可以代替目前的垃圾填埋、焚烧、热解处理，并能将垃圾中的有机可燃物转化为清洁燃料气体，用于供热或发电，就像用天然气供热或发电一样环保，无二次污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明中清洁能源装置的结构示意图；
图2为本发明中加热室、气体转化器与裂解反应器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]本发明提供了一种用于生活垃圾的清洁能源装置及其方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016]本发明提供了一种用于生活垃圾的清洁能源装置，如图1、图2所示的，其包括加热室1，加热室I用于为后续设备提供热能，加热室I为长方形立式设计，可适应燃气、燃油、煤炭、劈柴等多种燃料燃烧；
加热室I与气体转化器 2相连通，气体转化器2分别与燃气脱酸塔4、裂解反应器3相连通；裂解反应器3为椭圆型立式设计，裂解反应器3用于使垃圾完全转化混合气体与碳化物，裂解反应器3与炉渣收集器5相连通，裂解反应器3产生的炉渣进入炉渣收集器5 ;上述混合气体与碳化物进入气体转化器2内，气体转化器2用于对垃圾进行高温无氧碳化处理，使上述混合气体、碳化物与垃圾进行催化反应完全转化为可燃气体与碳黑，燃气脱酸塔4用于对上述可燃气体进行脱酸；
燃气脱酸塔4与燃气净化塔6相连通，燃气净化塔6用于对脱酸后的可燃气体进一步净化，使其到达工业用燃气标准；燃气净化塔6与燃气存储罐7，燃气存储罐7用于存储净化后的可燃气体。燃气脱酸塔4为方舱式设计，内部有多个喷淋室，并设计有气体折流板；外部有循环泵和管道；其作用是将垃圾转化可燃气体中的氯、硫等酸性气体脱除；燃气净化塔6为方舱式设计，内部有曝气室、喷淋室、过滤室；外部有燃气输送系统，循环泵和管道；其作用是将脱酸后的可燃气体进一步净化，使其到达工业用燃气标准，并将净化后的燃气通过燃气输送系统送入燃气存储罐7内。
[0017]并且燃气存储罐7分别与热电发电机组8、供热锅炉9相连通，用于向其提供可燃气体，并且燃气存储罐7还可以与加热室I相连通，为加热室I提供可燃气体，使本发明设备的产生的可燃气体循环使用。
[0018]在本发明的另一较佳实施例中，上述加热室I设置有炉膛25，炉膛25内设置有点火加热器10，点火加热器10与第一热能储集箱11相连通，炉膛25下方设置有条状隔料栅12，条状隔料栅12下方设置有排渣机13，排渣机13与一排渣口 14相连通；第一热能储集箱11上排布有多个加热管15,加热室I上方设置有气体过滤仓16,气体过滤仓16与加热室I之间设置有加热器17，气体过滤仓16 —侧设置有燃气出口 18，燃气出口 18与燃气净化塔6相连通。气体过滤仓16为长方形卧式设计，安装在加热室I上方，其作用是对气体转化器2、裂解反应器3产生气体中的炭颗粒、水、有机物、二氧化碳等进行过滤和转化，使部分废气在排出装置之前转化为燃料气体。
[0019]更进一步的，气体转化器2顶端设置有第一上料密封机构19，用于将垃圾通过压缩密闭方式推入到气体转化器2内，第一上料密封机构19的出料口处内设置有多个第一布料器20，用于将垃圾分布均匀；气体转化器2 —侧设置有第二热能储集箱21，第二热能储集箱21与上述多个加热管15相连通,气体转化器2下部设置有混合气体分布器22,混合气体分布器22下方的气体转化器2内设置有混合气体分布室23,混合气体分布室23内设置有第一灰渣输送机24，混合气体分布室23通过一导管29与裂解反应器3的对应腔室相连通；上述气体过滤仓16通过一网状挡料通气隔板35与气体转化器2上部相连通。
[0020]在本发明的另一较佳实施例中，裂解反应器3顶端设置有第二上料密封机构26，用于将垃圾通过压缩密闭方式推入到裂解反应器3内，第二上料密封机构26的出料口处内设置有多个第二布料器27，用于将垃圾分布均匀，裂解反应器3底部设置有热能分布器28，热能分布器28通过第二热能储集箱21与多个加热管15相连通；热能分布器28下方设置有可燃气体存储室30，可燃气体存储室30与热能分布器28之间设置有横向卧式缺氧分解仓31，横向卧式缺氧分解仓31 —侧下方设置有多孔斜面隔料板和氧化室，上部有气体回路管；可燃气体存储室30、气体回路管均与气体收集管32相连通，以获得更多的燃料气体，并减少固态物的产生与排放；可燃气体存储室内30设置有第二灰渣输送机33，第一灰渣输送机24与第二灰渣输送机33相连接，用于将气体转化器2与裂解反应器3产生的灰渣导入炉渣收集器5内，可以二次利用或直接填埋。并且可燃气体存储室30的底部设置有水封泄压箱34，为方形立式设计，安装在灰渣排出结构的下部，底部有有水封箱，其作用是在裂解反应器3内产生压力时自动泄压，以保障裂解反应器3的安全。
[0021]本发明还提供了一种使用所述清洁能源装置处理垃圾的方法，其包括以下步骤: 裂解反应器3使垃圾完全转化混合气体与碳化物，并且上述混合气体与碳化物进入气
体转化器2内，气体转化器2对垃圾进行高温无氧碳化处理，使上述混合气体、碳化物与垃圾进行催化反应完全转化为可燃气体与碳黑；对可燃气体进行脱酸、净化处理，使其到达工业用燃气，进行发电或供热。并能将垃圾中的有机可燃物转化为清洁燃料气体，用于供热或发电，就像用天然气供热或发电一样环保，无二次污染。
[0022]其更为具体的是:通过第一上料密封机构19将垃圾通过挤压的方式推入气体转化器2内上方一端，再由第一布料器20将垃圾布均匀。第二上料密封机构26将垃圾通过挤压的方式推入裂解反应器3内上方一端，由第二布料器27将垃圾布均匀。垃圾在气体转化器2内，在900-1000°C高温、无氧条件下进行炭化、分解，产生“垃圾炭”和混合气体；裂解反应器3内的垃圾在750-950°C高温、缺氧(氧气含量在10-15%)条件下进行分解，产生混合气体和灰渣，灰渣通过排渣口排出，进行综合利用或直接填埋；混合气体进入到气体转化器2内，与垃圾转化的垃圾炭进行催化反应，生成可燃气体。在气体转化器2内产生的混合气体和催化反应生成可燃气体在排出装置前，通过气体过滤仓16时再次发生热化学反应，使气体中的炭颗粒、水、有机物、二氧化碳等催化反应生成8000-12000焦耳/m3热值的可燃气体。可燃气体排出装置后，进入到燃气脱酸塔4内进行脱酸处理，之后进入到燃气净化塔6内进行净化处理；经净化处理后的可燃气体在燃气输送系统作用下进入燃气储存罐储存，为供热和发电提供清洁燃料。
[0023]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于生活垃圾的清洁能源装置，其特征在于，清洁能源装置包括加热室，加热室用于为后续设备提供热能； 加热室与气体转化器相连通，气体转化器分别与燃气脱酸塔、裂解反应器相连通；裂解反应器用于使垃圾完全转化混合气体与碳化物，裂解反应器与炉渣收集器相连通，裂解反应器产生的炉渣进入炉渣收集器；上述混合气体与碳化物进入气体转化器内，气体转化器用于对垃圾进行高温无氧碳化处理，使上述混合气体、碳化物与垃圾进行催化反应完全转化为可燃气体与碳黑，燃气脱酸塔用于对上述可燃气体进行脱酸； 燃气脱酸塔与燃气净化塔相连通，燃气净化塔用于对脱酸后的可燃气体进一步净化，使其到达工业用燃气；燃气净化塔与燃气存储罐，燃气存储罐用于存储净化后的可燃气体。
2.根据权利要求1所述的清洁能源装置，其特征在于，燃气存储罐分别与热电发电机组、供热锅炉相连通，用于向其提供可燃气体。
3.根据权利要求1所述的清洁能源装置，其特征在于，上述加热室设置有炉膛，炉膛内设置有点火加热器，点火加热器与第一热能储集箱相连通，炉膛下方设置有条状隔料栅，条状隔料栅下方设置有排渣机，排渣机与一排渣口相连通；第一热能储集箱上排布有多个加热管，加热室上方设置有气体过滤仓，气体过滤仓与加热室之间设置有加热器，气体过滤仓一侧设置有燃气出口，燃气出口与燃气净化塔相连通。
4.根据权利要求3所述的清洁能源装置，其特征在于，气体转化器顶端设置有第一上料密封机构，用于将垃圾通过压缩密闭方式推入到气体转化器内，第一上料密封机构的出料口处内设置有多个第一布料器，用于将垃圾分布均匀；气体转化器一侧设置有第二热能储集箱，第二热能储集箱与上述多个加热管相连通，气体转化器下部设置有混合气体分布器，混合气体分布器下方的气体转化器内设置有混合气体分布室，混合气体分布室内设置有第一灰渣输送机，混合气体分布室通过一导管与裂解反应器的对应腔室相连通；上述气体过滤仓通过一网状挡料通气隔板与气体转化器上部相连通。
5.根据权利要求4所述的清洁能源装置，其特征在于，裂解反应器顶端设置有第二上料密封机构，用于将垃圾通过压缩密闭方式推入到裂解反应器内，第二上料密封机构的出料口处内设置有多个第二布料器，用于将垃圾分布均匀，裂解反应器底部设置有热能分布器，热能分布器通过第二热能储集箱与多个加热管相连通；热能分布器下方设置有可燃气体存储室，可燃气体存储室与热能分布器之间设置有横向卧式缺氧分解仓，横向卧式缺氧分解仓一侧下方设置有多孔斜面隔料板和氧化室，上部有气体回路管；可燃气体存储室、气体回路管均与气体收集管相连通；可燃气体存储室内设置有第二灰渣输送机，第一灰渣输送机与第二灰渣输送机相连接，用于将气体转化器与裂解反应器产生的灰渣导入炉渣收集器内。
6.根据权利要求5所述的清洁能源装置，其特征在于，可燃气体存储室的底部设置有水封泄压箱。
7.一种使用如权利要求1所述清洁能源装置处理垃圾的方法，其包括以下步骤:裂解反应器使垃圾完全转化混合气体与碳化物，并且上述混合气体与碳化物进入气体转化器内，气体转化器对垃圾进行高温无氧碳化处理，使上述混合气体、碳化物与垃圾进行催化反应完全转化为可燃气体与碳黑；然后对可燃气体进行脱酸、净化处理，使其到达工业用燃气，进行发电或供热。
【文档编号】C10B57/00GK104031664SQ201410200155
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】徐浩 申请人:北京中能绿源环保科技有限责任公司