可循环垃圾热解炭化处理系统及方法与流程

本发明涉及垃圾废弃物分类联合处理技术领域，具体地说，是一种可循环垃圾热解炭化处理系统及方法。

背景技术：

生活垃圾焚烧是减量化、无害化处理废物的重要手段，但焚烧产生的二恶英、重金属、酸性气体等容易造成环境二次污染，要消除烟气中这些有毒有害物质必须建设复杂的处理设施和消耗大量的石灰、活性炭等处理剂，同时烟气处理产生的飞灰属于危险废物，必须经过特殊处理才能达到安全处置要求，从而使得垃圾焚烧处理投资大、运行费用高。为了避免上述问题通常采用热解方式在无氧的条件下进行生活垃圾处理，经热解炭化的炭渣具有质量轻、空隙多、表面积大等特点，可作为生物碳使用。研究表明，垃圾热解是减量化、无害化、资源化的有效途径。但要使生活垃圾热解碳化达到实用性，必须克服炉体密封性能差、炉内结焦、传热效果差、碳化不均匀不完全、热解焦油堵塞管道以及处理系统不能连续稳定运行和投资运行费用高等问题。

中国专利文献cn109028075a公开了一种垃圾热解处理工艺，并具体公开了以下步骤：1)分拣、入炉；2)高温热解；3)废气处理；4)炉渣处理，其通过将垃圾分为可回收的垃圾，可热解的垃圾以及不能热解的垃圾三部分，再对这三部分垃圾进行对应的处理处置，达到减量化、可回收效果，进一步通过高温热解减少二次污染。但是该方案未记载如何解决垃圾分拣之前长时间堆放产生腐烂气味影响环境的问题，并且也没有给出如何实现能量循环可连续处理的技术启示。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种可循环垃圾热解炭化处理系统及方法，通过预处理模块对垃圾进行烘干后静置存储，当存储的垃圾量达到储存仓预设容纳量时统一输送进行热解炭化处理，解决了垃圾长时间堆放产生的腐臭问题，可以实现连续性的垃圾处理；通过将烘干机与冷凝模块和燃烧模块构成回路、炭化机与燃烧模块和换热器构成回路，实现燃烧热能的循环利用；通过对热解炭化后形成的粗料进行回收送入预处理模块进行二次处理，可以实现垃圾充分处理。

为实现上述目的，本发明首先采取的技术方案是：一种可循环垃圾热解炭化处理系统，所述系统包括：

预处理模块，包括破碎机、烘干机和输送机，所述烘干机通过传送带分别与所述破碎机和所述输送机连接；

炭化模块，包括炭化机、耐高温斗提机、粉体空气换热器和振动筛选机，所述炭化机的进料口连接所述输送机，所述炭化机的出料口与所述耐高温斗提机连接，所述粉体空气换热器通过传送带分别与所述耐高温斗提机和所述振动筛选机连接，所述振动筛选机通过传送带连接到所述预处理模块；

燃烧模块，包括燃料供应站、特制燃烧机、辅助燃烧机、热风炉和空气预热器，所述燃料供应站分别与所述特制燃烧机和所述辅助燃烧机之间进行管道连接，所述热风炉入口端同时连接所述特制燃烧机和所述辅助燃烧机的出口，所述热风炉出口端与所述炭化机入口处通过管道连接，所述炭化机出口处通过加压风机连接到所述特制燃烧机的入口，所述空气预热器一端与所述特制燃烧机连接，另一端与鼓风机连接，通过所述鼓风机导入常温空气，所述鼓风机同时与所述粉体空气换热器连接，为所述粉体空气换热器提供常温空气，所述特制燃烧机入口同时与所述粉体空气换热器出口连接，引入所述粉体空气换热器中的助燃空气；

冷凝模块，包括冷凝器、循环风机、换热器，所述循环风机的进风口连接所述冷凝器，所述冷凝器还连接所述烘干机尾气出口，所述循环风机的出风口连接所述换热器的进气口，所述换热器的进气口还连接所述炭化机，所述换热器出气口连接所述烘干机；

后处理模块，包括尾气处理单元，所述尾气处理单元一端连接所述空气预热器，另一端连接尾气排出装置。

进一步地，所述预处理模块，还包括可腐垃圾分选机和干垃圾入口，所述破碎机包括可腐垃圾破碎机和干垃圾破碎机，所述可腐垃圾破碎机通过传送带分别与可腐垃圾分选机和烘干机连接，所述干垃圾破碎机通过传送带分别与干垃圾入口和另一个烘干机连接。

进一步地，与所述可腐垃圾破碎机相连接的烘干机设置有储存仓，用于静置烘干可腐垃圾。

进一步地，所述振动筛选机入口端安装在所述粉体空气换热器正下方，出口端通过传送带连接至所述破碎机。

进一步地，与所述可腐垃圾破碎机相连接的烘干机和与所述干垃圾破碎机相连接的烘干机分别连接不同的冷凝器。

进一步地，所述尾气排出装置包括引风机、节能器和烟囱，所述引风机入口连接所述尾气处理单元，所述引风机出口连接到所述节能器，由引风机排出的气体通过所述节能器进行换热，再由与所述节能器连接的所述烟囱排出。

此外，本发明还提供了一种利用上述系统的可循环垃圾热解炭化处理方法，所述方法包括：

对垃圾进行破碎并通过传送带送入烘干机进行烘干，烘干后静置，同时将所述烘干机排出的烘干尾气经过冷凝器冷凝为冷凝水后，冷凝后的气体由循环风机引入换热器再次升温，以此联系循环，完成垃圾干化过程；

当烘干机内的垃圾达到预设储存量时，通过输送机将垃圾统一送入炭化机进行热解炭化，分离出热解气、生物质炭和高温烟气，所述热解气被引入加压风机，所述生物质炭通过传送带进入耐高温斗提机中，所述高温烟气被引到所述换热器中；

利用所述耐高温斗提机提升后的所述生物质炭进入粉体空气换热器中与常温空气换热，降温后的生物质炭进入振动筛选机，同时换热之后的常温空气形成助燃空气被送入特制燃烧机；

经过所述振动筛选机处理的生物质炭，一部分形成炭粉出料排出，另一部分形成粗料被分离出以后进入粉碎机进行二次处理；

进入所述加压风机的热解气通过所述加压风机加压之后，再引入到所述特制燃烧机辅助燃烧供热；

进入所述换热器中的所述高温烟气与所述蒸汽混合换热形成高温热气，一部分再次被引入所述烘干机提供烘干热能，另一部分作为废气被引入空气预热器与常温空气换热，然后导出到尾气处理单元；

通过鼓风机引入由所述空气预热器预热的预热燃烧所需的空气，并与所述加压风机加压之后引入的热解气共同利用所述特制燃烧器产生燃烧，燃烧后的热风进入到热风炉进行再次加热；

通过所述热风炉再次加热的高温热风引入到所述炭化机为所述热解炭化提供热能。

进一步地，所述对垃圾进行破碎之前还包括：

利用可腐垃圾分选机分选出可腐垃圾；

对所述可腐垃圾进行破碎脱水排出废液保留固体物质；

将脱水后的固体物质通过输送机送入烘干机进行烘干，烘干后将所述固体物质收集入储存仓；

将所述储存仓内的固体物质静置0-24小时。

进一步地，所述方法还包括：所述燃料供应站同时提供燃料至辅助燃烧机燃烧产生热风，进入到所述热风炉进行再次加热。

进一步地，所述方法还包括：

导出到尾气处理单元的所述废气通过引风机进入节能器，与所述节能器中的常温水换热降温后，再由烟囱排出。

本发明优点在于：

1、本发明通过预处理模块对垃圾进行烘干后静置存储，当存储的垃圾量达到储存仓预设容纳量时统一输送进行热解炭化处理，解决了垃圾长时间堆放产生的腐臭问题，可以实现连续性的垃圾处理；

2、本发明通过将烘干机与冷凝模块和燃烧模块构成回路、炭化机与燃烧模块和换热器构成回路，实现燃烧热能的循环利用；

3、本发明通过对热解炭化后形成的粗料进行回收送入预处理模块进行二次处理，可以实现垃圾充分处理；

4、本发明通过尾气处理单元与尾气排出装置配合对热解炭化处理垃圾形成的尾气进行净化处理，有利于解决垃圾处理产生的空气污染问题。

附图说明

为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中：

图1为本发明一实施例中可循环垃圾热解炭化处理系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例中可循环垃圾热解炭化处理方法的流程图。

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。

参照附图1所示出的本发明可循环垃圾热解炭化处理系统的结构示意图，在本实施例中，可循环垃圾热解炭化处理系统包括预处理模块1、炭化模块2、燃烧模块3、冷凝模块4和后处理模块5。其中，

所述预处理模块1，包括破碎机11、烘干机12和输送机13，所述烘干机11通过传送带分别与所述破碎机12和所述输送机13连接。优选地，本实施例中的输送机13为无轴螺旋输送机。垃圾通过入口首先进入到破碎机11进行破碎处理，然后通过传送带送入烘干机12进行烘干处理，烘干后静置。

在另外一个可行的实施例中，所述预处理模块1，还包括可腐垃圾分选机14和干垃圾入口，在垃圾处理前进行垃圾分类，特别地，分选出可腐垃圾。对应地，所述破碎机11包括可腐垃圾破碎机111和干垃圾破碎机112，所述可腐垃圾破碎机111通过传送带分别与可腐垃圾分选机14和烘干机12连接，所述干垃圾破碎机112通过传送带分别与干垃圾入口和另一个烘干机12连接。与所述可腐垃圾破碎机111相连接的烘干机12设置有储存仓(附图中未标注)，用于静置烘干可腐垃圾。优选地，该与所述可腐垃圾破碎机111相连接的烘干机12为圆柱形结构，该圆柱形结构四周等分设置有4个储存仓(图中未标注)，烘干机可以将任何时候投递的垃圾进行烘干，然后储存在储存仓中静置，当垃圾存储量达到预设数量时，或者到达垃圾处理时间时，可将储存仓中的所有垃圾一次性装入烘干机统一处理，提升效率，避免垃圾堆放，改善产区环境。实际应用中，根据需要可在烘干机12的两端设置轴径进出料口的水平筒体，筒体内装钢球，使烘干机12在对垃圾进行烘干的同时可进行对垃圾进行二次破碎，有助于提高热解炭化处理效果。需要说明的是，本实施例中，干垃圾可以是农林废弃物，与干垃圾入口连接的烘干机12也可以设置储存仓，当干垃圾的存储量达到一定程度时，统一进行烘干和热解炭化处理，这样集中处理垃圾可以提高垃圾处理效率，使系统总是保持处理相同数量的垃圾，避免垃圾量少造成能量浪费。

所述炭化模块2，包括炭化机21、耐高温斗提机22、粉体空气换热器23和振动筛选机24，用于对经过预处理模块的固体垃圾依次进行造粒、炭化、炭换热、炭筛选、炭打包。所述炭化机21的进料口连接所述输送机13，所述炭化机21的出料口与所述耐高温斗提机22连接，所述粉体空气换热器23通过传送带分别与所述耐高温斗提机22和所述振动筛选机24连接，所述振动筛选机24通过传送带连接到所述预处理模块1，优选地，所述振动筛选机24的入口端安装在所述粉体空气换热器23的正下方，出口端通过传送带连接至所述破碎机112，振动筛选机24对生物质炭进行颗粒筛选，筛选出来的粗料返回预处理模块1作为新的垃圾进行二次加工处理。实际应用中，所述炭化机21内为绝氧状态，内侧布设耐磨衬板，筒体为不锈钢材料，筒体内装钢球，筒体内壁沿筒体轴向均匀焊接布设截面为50*50毫米的方钢，排料端设有20*20的格子口，保证出料粒度满足标准化要求。耐高温斗提机22底部设有料层，可以起到闭风器的作用，防止空气进入系统。

燃烧模块3，包括燃料供应站31、特制燃烧机32、辅助燃烧机33、热风炉34和空气预热器35，通过热解气加压、空气预热、热解气燃烧、燃料燃烧、热风炉加热等操作对系统提供热能，并实现系统内热能的循环利用。所述燃料供应站31分别与所述特制燃烧机32和所述辅助燃烧机33之间进行管道连接，所述热风炉34入口端同时连接所述特制燃烧机32和所述辅助燃烧机33的出口，所述热风炉34出口端与所述炭化机21入口处通过管道连接，所述炭化机21出口处通过加压风机37连接到所述特制燃烧机32的入口，在所述特制燃烧机32、所述热风炉34、所述加压风机37和所述炭化机21之间形成回路，实现热解气的循环利用。在实际应用中，当系统同时被投入干垃圾和可腐垃圾时，干垃圾可以即时处理，而可腐垃圾需要静置烘干后再处理，先行处理的干垃圾产生的热解气经过加压风机37加压之后，引入到所述特制燃烧机32中辅助燃烧供热。空气预热器35一端与所述特制燃烧机32连接，另一端与鼓风机36连接，通过所述鼓风机36导入常温空气，首次使用系统时，通过所述空气预热器35预热的预热燃烧所需的空气与所述加压风机37加压之后引入的热解气共同利用所述特制燃烧机32产生燃烧。所述鼓风机36同时与所述粉体空气换热器23连接，为所述粉体空气换热器23提供常温空气，所述特制燃烧机32的入口同时与所述粉体空气换热器23的出口连接，引入所述粉体空气换热器23中的助燃空气，具体地，在系统循环运行中，粉体空气换热器23利用所述鼓风机36提供的常温空气对生物质炭进行降温，形成高温的助燃空气，该助燃空气被引入所述特制燃烧机32中提供热能实现循环利用。

所述冷凝模块4，包括冷凝器41、循环风机42、换热器43，通过冷凝、换热处理实现对烘干机尾气的循环利用。所述循环风机42的进风口连接所述冷凝器41，所述冷凝器41还连接所述烘干机12尾气出口，所述循环风机42的出风口连接所述换热器43的进气口，所述换热器43的进气口还连接所述炭化机21，所述换热器43出气口连接所述烘干机12。具体地，烘干机尾气经过冷凝器41冷凝为冷凝水，冷凝后的气体由循环风机42引入换热器43，再次升温，以此联系循环，完成垃圾干化过程。具体地，热换器43同时引入炭化机21的高温烟气，高温烟气与所述冷凝后的气体在换热器43中混合形成高温热气再次进入烘干机12内，为烘干机12提供烘干热能。在设有可腐垃圾分选机14的实施例中，与所述可腐垃圾破碎机111相连接的烘干机和与所述干垃圾破碎机112相连接的烘干机分别连接不同的冷凝器41，两个冷凝器41均与所述循环风机42的进风口连接。

所述后处理模块5，包括尾气处理单元51，所述尾气处理单元一端连接所述空气预热器35，另一端连接尾气排出装置，通过对系统产生的废气进行尾气处理、引风、热转移，避免垃圾处理引起的空气污染问题。所述尾气排出装置包括引风机52、节能器53和烟囱54，所述引风机52入口连接所述尾气处理单元51，所述引风机52出口连接到所述节能器53，由所述引风机52排出的气体通过所述节能器53进行换热，具体地所述引风机52排出的气体与所述节能器53中的常温水换热降温后，再由与所述节能器53连接的所述烟囱54排出。实现对垃圾处理废气的净化处理，使其达到排放标准，同时给节能器中的常温水加热，进一步提高热能利用率。

参考附图2示出的为本发明在本说明书实施例中可循环垃圾热解炭化处理方法的流程图为，包括如下步骤：

预处理和冷凝换热处理：对垃圾进行破碎并通过传送带送入烘干机进行烘干，烘干后静置，同时将所述烘干机排出的烘干尾气经过冷凝器冷凝为冷凝水，冷凝后的气体由循环风机引入换热器再次升温，以此联系循环，完成垃圾干化过程。在另外一个实施例中，该系统同时处理可腐垃圾，则对垃圾进行破碎之前还包括：利用可腐垃圾分选机分选出可腐垃圾；对所述可腐垃圾进行破碎脱水排出废液保留固体物质；将脱水后的固体物质通过输送机送入烘干机进行烘干，烘干后将所述固体物质收集入储存仓；将所述储存仓内的固体物质静置0-24小时，由于储存仓对垃圾存储量是有限的，因此进入储存仓静置的固体物质静置时间并不完全相同，早先进入的垃圾静置时间长，最后进入的垃圾静置时间较短，实际中根据垃圾处理和存放要求，最长静置时间不会超过24小时。

热解炭化处理：当烘干机内的垃圾达到预设储存量时，通过输送机将垃圾统一送入炭化机进行热解炭化，分离出300℃的热解气、生物质炭和高温烟气，所述热解气被引入加压风机，所述生物质炭通过传送带进入耐高温斗提机中，所述高温烟气被引到所述换热器中；

利用所述耐高温斗提机提升后的所述生物质炭进入粉体空气换热器中与常温空气换热，降温后的生物质炭进入振动筛选机，同时换热之后的常温空气形成助燃空气被送入特制燃烧机；

经过所述振动筛选机处理的生物质炭，一部分形成炭粉出料排出，另一部分形成粗料被分离出以后进入粉碎机进行二次处理；

进入所述加压风机的热解气通过所述加压风机加压之后，再引入到所述特制燃烧机辅助燃烧供热；

进入所述换热器中的所述高温烟气与所述蒸汽混合换热形成600℃的高温热气，一部分再次被引入所述烘干机提供烘干热能，另一部分作为废气被引入空气预热器与常温空气换热，然后导出到尾气处理单元；

循环燃烧供热：通过鼓风机引入由所述空气预热器预热的预热燃烧所需的200℃空气，并于通过所述加压风机加压之后的热解气共同利用所述特制燃烧机产生燃烧。燃烧后的热风进入到热风炉进行再次加热升温到850℃-1100℃；所述燃料供应站同时提供燃料至辅助燃烧机燃烧产生热风，同样进入到所述热风炉进行再次加热升温到850℃-1100℃；

通过所述热风炉再次加热达到850℃-1100℃则符合炭化热风温度要求，作为高温热风引入到所述炭化机为所述热解炭化提供热能。

后处理：导出到尾气处理单元的所述废气通过引风机进入节能器，与所述节能器中的常温水换热降温后，再由烟囱排出。

上述系统中各装置的有益效果和上述利用该系统实现可循环垃圾热解炭化处理方法的有益效果有部分重叠，为了更加简洁，并未过多叙述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。