[发明专利]一种垃圾热解处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种垃圾处理系统，尤其涉及一种垃圾热解处理系统及方法。

背景技术

随着我国现代化进程的加速，城市生活垃圾已经成为制约绿色城市快速发展的一个重要因素。目前，世界各国城市垃圾处理方式主要包括卫生填埋、焚烧、堆肥、热解以及垃圾综合处理等。而我国相关的垃圾分类、垃圾综合利用技术滞后，目前垃圾的主要处理方式以卫生填埋为主，焚烧、堆肥等方式为辅。并且，随着科技进步和环保意识的增强，“焚烧法”和“填埋法”给环境带来的破坏作用及威胁人类的身体健康已越来越被人们认识到。

垃圾热解处理技术是指将垃圾在无氧或缺氧的状态下加热，使之分解。在热解过程中，其中间产物趋向于两极化变化：一种是从大分子裂解为小分子的裂解过程、另一种是小分子聚合为大分子的缩聚过程。随着热解温度的升高，垃圾热解主要经历干燥(室温～200℃)、干馏(～500℃)和气体生成(～1200℃)三个阶段.。在低温干燥阶段，垃圾中所含的外水和毛细结构吸附的水分首先被加热蒸发，其次物质中的结构水受热分解。随着水分的蒸发和热解干馏温度的升高，垃圾热解进入干馏阶段。干馏阶段只要发生内部水和CO2的析出、脱氧、脱硫等反应。随着温度的继续升高，干馏阶段产生的小分子物质发生二次裂解，垃圾热解进入气体生成阶段，生成二次裂解产物。二次反应主要有裂解、脱氢、缩聚、氢化反应、桥键反应、水碳反应等。二次裂解反应主要产物包括：H2、CH4、CO等。

垃圾热解过程中主要反应产物包括：热解气、焦油和垃圾炭。其中热解气主要成分为H2、CH4、CO等可燃气气体，经净化后可作为低热值燃气使用。产生的焦油，经静置分层和精制加工后可作为燃料油使用。产生的垃圾炭大部分以炭黑的形式存在，可进一步加工处理作为含碳燃料使用。

由于我国垃圾分类措施不完善，致使垃圾本身成分异常复杂，常含有厨余物、塑料、废旧电池、电路板等等。同时发现垃圾热解产生的焦油成分亦异常复杂，成分分析发现焦油中含有上百种中物质，包括各种有机酸、酚类、酮类、醛类、PAHs等，其中氯元素和重金属元素普遍偏高，焦油综合利用难度大。诸多因素致使我国垃圾热解、垃圾综合利用技术很难取得重大突破。

现有技术一：耦合流化床热解工艺

实用新型专利201210466539.7申请公开了一种生活垃圾耦合流化床分级热解气化工艺，其是将生活垃圾先行脱铁粉碎破碎至6mm以下。然后将破碎的垃圾通过套管式滚筒烘干机烘干，垃圾颗粒和少量热载体送入携带床反应器中下部与气化煤气和循环灰混合向上提升进行临氢热解，经过气固分离，第一级分离的高温粗半焦返回耦合流化床底部，在800～1000℃下反应，生产气化气，与循环灰一起向上流动形成物料循环；第二级分离的高温细半焦送到气流床，在1200～1600℃下反应，生产的高温气和液体灰渣同向旋流斜向下流出气流床，高温气向上进入耦合流化床；液态灰渣向下流到循环流化床的循环灰料层，换热凝固为固体灰渣；第二级分出的燃气作为产品气外供。

现有技术一的缺点：

1)采用流化床、气流床、携带床等多种床型组合，系统庞大，操作复杂，系统故障率高，并且多种床型耦合使得系统自动化程度低；

2)采用气体热载体，反应器和后续管道设备体积庞大，后续气体热载体和合成气冷却量大；

3)生活垃圾充分复杂，含水率高，需补煤燃烧方能满足后续气化要求。

现有技术二：等离子体垃圾生物质气化装置

实用新型专利201310181579x申请公开了一种等离子体垃圾生物质气化装置。该装置包括等离子体气化炉和螺旋进料器，主要由下炉体、阴极、阳极、上炉体和顶盖构成。其工艺流程为：垃圾或生物质原料，经破碎后由螺旋输送机送入等离子气化炉中，在由气化炉完成垃圾和生物质气化

现有技术二的缺点：

1)采用等离子体气化装置系统，耗费较大的电能，单位质量垃圾处理成本高；

2)单炉垃圾处理量小，不易大型化，难以工业化放大。

现有技术三：卧式垃圾连续焚烧工艺