利用垃圾热解产生的水蒸气清除垃圾中空气的系统和方法与流程

本发明涉及固体废弃物资源化处理领域，尤其涉及一种利用垃圾热解产生的水蒸气清除垃圾中空气的系统和方法。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，城市化进程速度不断加快，人民生活水平不断提高，固体废弃物，特别是城市生活垃圾的产量也在不断增加，对环境造成了严重的污染。在可持续发展理念的影响下，固体废弃物无害化、减量化和资源化处理技术的开发应用及产业化，将会面临一个广阔的前景。因此，固体废弃物处理技术研究已成为继废水、废气处理研究之后的又一研究热点。其中，固体废弃物资源化处理是指采用管理和工艺措施从固体废弃物中回收物质和能源，可加速物质和能量的循环，创造一定的经济价值。

垃圾热解法是指在无氧或缺氧的条件下，利用垃圾中有机物的热不稳定性，对其进行加热蒸馏，使有机物发生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，再从中提取燃料油、可燃气等。

现有技术中涉及到一种辐射管隔绝烟气加热的转底炉，转底炉为环形结构，炉体由转动炉底和固定炉墙、炉顶组成，炉底由炉底机械带动旋转，被加热的散状物料铺放在炉底上，物料随炉底转动，并且相对于炉底处于静止状态，从装料口转到出料口的过程完成加热和化学反应。炉膛内设有若干辐射管加热装置，以辐射方式对炉内的物料进行加热。

采用上述转底炉对垃圾进行热解处理时，垃圾在炉内随炉底转动，逐渐加热升温完成干燥、热解过程。据此，可将转底炉分为进料区、干燥区、热解区、出料区。在干燥区内，垃圾中水分被蒸发，形成水蒸气， 同时由于辐射管温度较高，会有少量垃圾发生热解，形成可燃热解气。一般情况下，干燥形成的水蒸气及垃圾热解形成的热解气会一起被送往气液分离系统进行气液分离，水蒸气被冷凝成液态水。在此过程中，干燥区生成的水蒸气没有被有效利用，而该水蒸气量大，约为垃圾质量的30％～50％，造成极大的浪费。并且，垃圾入炉前其缝隙间存在少量空气，如直接热解，造成有氧的环境，导致二噁英的生成。

技术实现要素：

本发明旨在对垃圾进行热解处理，并对热解产物进行有效的回收利用，实现固体废弃物资源化处理。利用垃圾热解产生的水蒸气清除垃圾缝隙间存在的空气，保证转底炉内的绝氧气氛。

本发明公开了一种利用垃圾热解产生的水蒸气清除垃圾中空气的系统，所述系统包括进料装置、转底炉、风机、吹扫装置；

所述转底炉具有可转动的环形炉底，用于放置所述垃圾；所述转底炉炉膛上部设置有辐射管；

所述转底炉依次具有进料区、干燥区、热解区、出料区；所述进料区与所述干燥区之间设有挡板；所述干燥区与所述热解区之间设有挡板；

所述进料装置具有垃圾出口和水蒸气入口；

所述进料区具有垃圾入口，该垃圾入口连接所述垃圾出口；

所述干燥区具有出气口；

所述风机具有风机进气口和风机出气口，该风机进气口连接所述干燥区的出气口；

所述吹扫装置具有进气口，该进气口连接所述风机出气口；

所述吹扫装置具有水蒸气出口，该水蒸气出口连接所述进料装置的水蒸气入口。

上述的系统中，进一步包括净化装置，所述净化装置具有进气口，该进气口连接所述进料装置的出气口。

进一步的，所述辐射管为间接加热辐射管。

进一步的，所述转底炉、吹扫装置、风机的各个区域上设有多个进气口或出气口；所述风机为两个或两个以上。

进一步的，所述干燥区中设有垃圾翻转装置和多台压力检测仪表。

进一步的，所述干燥区的出气口处设有温度检测仪表和可燃气成分检测仪表。

本发明还公开了一种利用上述系统清除垃圾中空气的方法，包括以下步骤：

A、将所述垃圾运送至所述进料装置中，经由所述垃圾出口运送至所述转底炉的进料区，然后被运送至所述干燥区，产生水蒸气；

B、将所述水蒸气由所述风机经由所述干燥区的出气口抽出至所述吹扫装置；

C、所述水蒸气通过所述水蒸气出口经由所述水蒸气入口进入所述进料装置，吹扫清除所述垃圾中的空气，得到混合气体。

上述清除垃圾中空气的方法中，在步骤C之后还包括步骤：所述混合气体通过所述进料装置的出气口进入所述净化装置。

上述清除垃圾中空气的方法中，将所述干燥区的压力设定为比所述进料区的压力高5～10Pa；

将所述干燥区的压力设定为比所述热解区的压力高5～10Pa。

上述清除垃圾中空气的方法中，将所述干燥区的出气口处所述水蒸气的温度控制为120～400℃，并将其中可燃气的含量控制为占总水蒸气的≤1wt％。

本发明中的转底炉采用间接加热辐射管对垃圾进行热解处理。在热解过程中控制辐射管的温度以及转底炉各区域的压力，并对垃圾进行翻转，可有效避免在干燥区内垃圾热解生成可燃气，从而保证产生高纯度的水蒸气。

本发明还利用水蒸气对垃圾缝隙间的空气进行吹扫清除，保证转底炉内的绝氧气氛，避免二噁英的生成。

附图说明

图1为本发明实施例中利用垃圾热解产生的水蒸气清除垃圾中空气的系统结构示意图。

图2为本发明实施例中转底炉的结构示意图。

图3为本发明实施例中利用垃圾热解产生的水蒸气清除垃圾中空气的方法流程示意图。

附图中的附图标记如下：

Ⅰ、进料装置；Ⅱ、转底炉；Ⅲ、风机；Ⅳ吹扫装置；Ⅴ净化装置；

1、进料区；2、干燥区；3、热解区；4、出料区；

5、出气口；6、出气口；7、出气口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例中利用垃圾热解产生的水蒸气清除垃圾中空气的系统结构包括五个部分，分别为进料装置Ⅰ、转底炉Ⅱ、风机Ⅲ、吹扫装置Ⅳ、净化装置Ⅴ。

如图2所示，为上述转底炉Ⅱ的结构示意图，该转底炉依次具有进料区1、干燥区2、热解区3、出料区4。干燥区2具有出气口5，热解区3具有出气口6和出气口7。

①、转底炉Ⅱ的炉体包括环形炉墙、环形炉顶、可转动的环形炉底，其中可转动的环形炉底用于放置垃圾进行处理。并且，转底炉Ⅱ的炉膛的上部空间设置有间接加热辐射管。

干燥区2中设置有垃圾翻转装置，出气口5处设置有温度检测仪表 和可燃气成分检测仪表。

进料区1与干燥区2的分界处a、干燥区2与热解区3的分界处b分别设置有挡板a和挡板b，挡板a和挡板b的底部与环形炉底上的垃圾之间的距离＜100㎜。并且，分界处a和分界处b都设置有多台压力检测仪表。

②、进料装置Ⅰ用于向转底炉Ⅱ中输送清除空气后的垃圾原料，具有垃圾入口、垃圾出口、水蒸气入口、出气口。

其中，垃圾出口与转底炉Ⅱ中进料区1的垃圾入口连接，水蒸气入口与吹扫装置Ⅳ的水蒸气出口连接，出气口与净化装置Ⅴ的进气口连接。

③、风机Ⅲ包括风机1和风机2，并且风机1和风机2都具有进气口和出气口。

其中风机1的进气口与干燥区2的出气口5连接。风机2的进气口与进料区1、热解区3、出料区4中的一个或多个出气口连接。

④、吹扫装置Ⅳ具有进气口，该进气口与风机1的出气口连接。

如②中所述，吹扫装置Ⅳ还具有水蒸气出口，该水蒸气出口与进料装置Ⅰ的水蒸气入口连接。用于将水蒸气由吹扫装置Ⅳ喷吹进入进料装置Ⅰ中，利用水蒸气对进料装置Ⅰ中的垃圾进行吹扫，清除垃圾缝隙间存在的空气。

如图3所示，本发明实施例中利用垃圾热解产生的水蒸气清除垃圾中空气的方法流程示意图，包括如下四个步骤：

A、垃圾热解产生水蒸气：将垃圾通过进料装置Ⅰ的垃圾入口运送至进料装置Ⅰ中，并经由垃圾出口被运送到转底炉Ⅱ的进料区1中，放置在可转动的环形炉底上，然后被运送至干燥区2中。在间接加热辐射管的作用下，垃圾原料进行干燥产生水蒸气。

其中，垃圾热解包括两个过程：干燥过程和热解过程。在干燥区2中进行干燥过程产生水蒸气，在热解区3中进行热解过程，产生热解炭。其中，热解炭被运送至出料装置中。

ⅰ、在干燥区2中，垃圾翻转装置可对放置在环形炉底上的垃圾进行翻转，保证垃圾均匀受热。该垃圾翻转装置可避免垃圾局部过热而生成大量可燃气，从而有效控制水蒸气中可燃气成分的含量。

垃圾的干燥过程由辐射管提供热量，由于辐射管采用的是间接辐射加热的方式，使得转底炉Ⅱ中垃圾热解气氛与燃烧供热气氛隔绝，从而保证产生水蒸气的高纯度。

挡板a可用于防止进料区1的气体流入干燥区2，挡板b可防止热解区3产生的可燃气流入干燥区2，可保证干燥区2中产生的水蒸气的高纯度。

出气口5处的可燃气成分检测仪表用于检测水蒸气中可燃气的质量含量。当其含量＞1wt％时(wt％指的是质量含量)，风机1停止工作，并利用风机2经由出气口5以外的其它出气口将干燥区2中气体抽出转底炉Ⅱ，从而保证水蒸气的高纯度。

ⅱ、干燥区2的分界处a设置的多台压力检测仪表用于监测进料区1和干燥区2的压力差P1。当P1＜5Pa时，调节风机1，维持干燥区2的压力比进料区1的压力高5～10Pa。

干燥区2的分界处b设置的多台压力检测仪表用于监测干燥区2和热解区3的压力差P2。当P2＜5Pa时，调节风机1和风机2，降低热解区3的压力，维持干燥区2的压力比热解区3的压力高5～10Pa。

ⅲ、出气口5处的温度检测仪表用于检测干燥区2中产生水蒸气的温度，进而控制辐射管的加热能力，保证水蒸气的温度维持在120～400℃。

B、水蒸气抽出至吹扫装置：步骤A产生的水蒸气通过出气口5由风机1的进气口进入风机1中，然后经由风机1的出气口运送至吹扫装置Ⅳ中。

C，清除垃圾中空气：水蒸气通过吹扫装置Ⅳ的水蒸气出口，并经由进料装置Ⅰ的水蒸气入口喷吹进入进料装置Ⅰ中，对其中的垃圾进行吹扫，从而可以完全清除垃圾缝隙间存在的空气，并得到混合气体。

该步骤可以保证经由进料装置Ⅰ进入转底炉Ⅱ中的垃圾不会携带空气，从而保证转底炉Ⅱ的绝氧气氛。避免了在垃圾热解处理过程中，由于氧的存在而导致生成有毒物质二噁英。

D、步骤C中得到的混合气体通过进料装置Ⅰ的出气口，并经由净化装置Ⅴ的进气口被运送至净化装置Ⅴ中。混合气在净化装置Ⅴ中进行净化处理，净化达标之后外排。

本发明实施例中，混合气体为包括水蒸气和空气的废气。

实施例1

将垃圾原料通过进料装置经由转底炉的进料区运送至干燥区内，通过干燥过程产生水蒸气。该过程维持干燥区的压力比进料区、热解区压力分别高5Pa，干燥区出气口处水蒸气温度为120～180℃。

然后，将水蒸气通过风机运送至吹扫装置，再由吹扫装置将水蒸气喷吹进入进料装置内，对其中垃圾缝隙间的空气进行清除。

实施例2

本实施例中的步骤同实施例1，维持干燥区的压力比进料区、热解区压力分别高8Pa，干燥区出气口处水蒸气温度为180～230℃，其他各条件同实施例1。

实施例3

本实施例中的步骤同实施例1，维持干燥区的压力比进料区、热解区压力分别高10Pa，干燥区出气口处水蒸气温度为230～400℃，其他各条件同实施例1。

变形例

基于本发明的具体实施方式和实施例还可拓展出许多变形例，例如：

转底炉的炉体中炉墙、炉顶、可转动炉底可为除环形之外的其他可构成转底炉的形状，炉底可采用任意的转动方式。

辐射管可设置在转底炉的其它位置上，但不影响其加热功能，或转底炉内可采用其它类型的加热方式。

转底炉内各分区的连接顺序可为其他不影响转底炉工作的顺序，或分区的数量可减少或增加，各区域中可设置任意数量的进气口或出气口。

温度检测仪表、可燃气成分检测仪表、挡板、压力检测仪表、风机的数量不加以限制。

进料装置和净化装置的构造不加以限制。

本发明所述系统不限于资源化处理垃圾。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。