分段式垃圾处理系统及方法

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，特别涉及一种分段式垃圾处理系统及方法。

背景技术

随着居民生活水平的不断提高，城市生活垃圾的处理面临着巨大挑战，倘若不能妥善处理，就会污染环境、浪费资源。

垃圾热解是目前垃圾无害化热处理的主要方式，结合相关处理技术可实现减量处理、灭菌、无污染、资源化的目标，在近年来应用日渐广泛。生活垃圾热解气化是指将生活垃圾在缺氧的条件下加热，使有机物的化学键断裂，产生小分子物质及固体残渣的过程，在此过程中二噁英排放量几乎为零，但热解需要外界提供能量，会增加能耗。

现有技术中的生活垃圾热解气化是先将垃圾在回转窑的燃烧室中热解气化后再将可燃气体通入二燃室进行燃烧并为热解过程提供能量，可以实现热解过程系统能量的自利用。但是对于某些特殊垃圾时，具体如塑料垃圾，由于其受到自身性质影响，在受热后会发生软化，从而会粘黏在燃烧室的窑壁中，这样就会导致燃烧室的导热性能变差，严重者会使得燃烧室窑壁温度过高发生脱落危险，极大的降低了回转窑的使用寿命。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种分段式垃圾处理系统及方法，其有效的解决了塑料垃圾在加热后会粘黏在燃烧室的窑壁上的问题，使得燃烧室的导热性能能够持久且稳定的保持。

本发明的技术方案是：一种分段式垃圾处理系统，包括热解回转窑和燃烧回转窑，所述热解回转窑用于对待处理的垃圾进行热解处理得到可燃气体，所述燃烧回转窑与所述热解回转窑连接，且用于对所述可燃气体进行燃烧处理并产生高温烟气；还包括：

固体载体，用于承载待处理的垃圾，并随着待处理的垃圾在热解回转窑进行热解处理后在燃烧回转窑中进行燃烧处理；

所述固体载体采用石英砂、陶瓷球、钢球的任意一种。

进一步地，所述固体载体的颗粒粒径为1～4mm。

进一步地，所述固体载体投入热解回转窑的填充率与垃圾供给量满足以下公式：

其中，F表示热解回转窑中固体载体填充率，％；V

进一步地，还包括：

热交换器，与所述燃烧回转窑连接，并用于将所述高温烟气与固体载体进行热交换；所述热交换器与热解回转窑、燃烧回转窑构成热处理系统；

输料设备，用于对固体载体进行输送，使固体载体在所述热处理系统中循环使用

更进一步地，所述热交换器包括：

滚筒组件，倾斜设置，且能够绕筒轴进行自转；所述滚筒组件通过所述输料设备与所述燃烧回转窑连接，且用于将燃烧回转窑内处理后的固体载体输送至滚筒组件内；滚筒组件还通过输料设备与所述热解回转窑连接，用于将固体载体输送至热解回转窑至完成循环；

换热管，沿所述滚筒组件筒轴设置，且贯穿滚筒组件；所述换热管通过导气管与所述燃烧回转窑连接，且用于将所述高温烟气输送至所述换热管内。

更进一步地，所述滚筒组件通过对输送至其内部的固体载体的旋转流动与所述换热管中的高温烟气进行换热，整个过程取决于旋转流动颗粒与管道接触时的流动特征，特征参数满足：

其中，F

一种分段式垃圾处理方法，利用所述处理系统进行处理。

进一步地，一种分段式垃圾处理方法，包括：

将固体载体投入所述热解回转窑进行预热处理；将待处理的垃圾投入热解回转窑中，利用与热处理后的固体载体对热解回转窑内的垃圾进行热解处理，得到换热后固体载体和可燃气体；

将换热后固体载体和可燃气体投入到所述燃烧回转窑中进行燃烧处理，得到升温的固体载体和高温烟气；

将升温的固体载体和高温烟气投入到所述热交换器中进行热交换，得到二次升温的固体载体和低温烟气；

将二次升温后的固体载体投入到热解回转窑中重复使用。

更进一步地，所述热解回转窑内投入待处理的垃圾前的固体载体温度为450℃～850℃。

更进一步地，所述燃烧回转窑中进行燃烧处理的温度为750℃～950℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明基于固体载体，在热解回转窑和燃烧回转窑中始终与垃圾直接接触，会降低部分特殊生活垃圾的粘黏性，具体如塑料，避免回转窑窑壁结焦，提高了系统对生活垃圾的适应性。此外，在此过程中热解回转窑反应后产生的热解残渣会随着固体载体进入到燃烧回转窑中被高温焚烧去除。

并且，整个过程实现了固体载体在系统中的循环可控，固体载体首先在热解回转窑中与垃圾直接接触实现对垃圾的干燥和热解过程，区别于传统的外加热式热解垃圾，可以极大的提高热解回转窑的传热效率并降低能耗。随后固体载体在燃烧回转窑中实现燃烧放热的吸收和在热交换器中与高温烟气的换热后，经回料装置又返回到热解回转窑中进行供热热解。

在整个循环过程中，固体载体自身能量来源于系统中的燃烧放热和高温烟气的换热，实现了系统的热量自供应的同时还提高了系统对热量的回收利用率。

本发明通过热解回转窑、燃烧回转窑、热交换器，使垃圾分别经历干燥热解、燃烧的过程后，能够极大的降低烟气中的二噁英排放量，并通过热交换器装置，实现高温烟气的热量回收，提高热量利用率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2是本发明热解回转窑内投入固体载体后的剖视图；

图3是本发明燃烧回转窑内投入固体载体换热时的剖视图。

其中，1-热解回转窑、10-垃圾输送装置、2-燃烧回转窑、3-热交换器、31-滚筒组件、32-换热管、4-输料设备、41-第一输料设备、42-第二输料设备。

具体实施方式

下面结合附图1到附图3，对本发明的具体实施方式进行详细描述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，本发明中涉及到的电路连接均采用常规的电路连接方式，不涉及到任何创新。

实施例

如图1所示的一种分段式垃圾处理系统，包括热解回转窑1和燃烧回转窑2，热解回转窑1用于对待处理的垃圾进行热解处理得到可燃气体，燃烧回转窑2与热解回转窑1连接，且用于对可燃气体进行燃烧处理并产生高温烟气。还包括固体载体，固体载体用于承载待处理的垃圾，并随着待处理的垃圾在热解回转窑1进行热解处理后在燃烧回转窑2中进行燃烧处理。

固体载体采用石英砂、陶瓷球、钢球的任意一种。

其中，本实施例采用石英砂，石英砂、陶瓷球、钢球具备硬度高、耐磨和高热熔的优势，在实际使用中更适合作为固体载体进行加热处理垃圾。

其中，热解回转窑1的进料端设置有垃圾输送装置10，用于对待处理垃圾进行输送至热解回转窑1内。

其中，热解回转窑1通过角度可调整的工业支架安装，其与燃烧回转窑2通过输料管连接，热解过程中，工作人员可通过控制热解回转窑2的倾角以及转速，控制预热解过程待处理垃圾的停留时间以及待处理垃圾与固体载体的接触程度，最终产生的热解气、少量的热解残渣及部分未热解的待处理垃圾，会随同固体载体一起通过输料管进入到燃烧回转窑2中。

其中，燃烧回转窑2上设置有空气进口，且空气进口与风机连接用于向燃烧回转窑2内通入空气，空气进口设置有用于控制进入燃烧回转窑2内空气流量的第一流量阀。燃烧回转窑2内设置有点火装置。

优选的，固体载体的颗粒粒径为1～4mm。本实施例采用颗粒粒径为2～3mm，较高粒径的固体载体会影响垃圾的均匀混合，而粒径过低，对颗粒流的流动传热存在负面影响，因此，选取固体载体的颗粒粒径为1～4mm。

优选的，为了实现热解过程固体载体和垃圾充分的接触传热，实现高的传热效率。如图2所示，固体载体投入热解回转窑1的填充率与垃圾供给量满足以下公式：

其中，F表示热解回转窑中固体载体填充率，％，V

优选的，还包括热交换器3和输料设备4。

热交换器3与燃烧回转窑2连接，并用于将高温烟气与固体载体进行热交换。热交换器3与热解回转窑1、燃烧回转窑2构成热处理系统。

输料设备4用于对固体载体进行输送，使固体载体在热处理系统中循环使用。

优选的，如图3所示，热交换器3包括滚筒组件31和换热管32。

滚筒组件31倾斜设置，且能够绕筒轴进行自转。滚筒组件31通过输料设备4与燃烧回转窑2连接，且用于将燃烧回转窑2内处理后的固体载体输送至滚筒组件31内。滚筒组件31还通过输料设备4与热解回转窑1连接，用于将固体载体输送至热解回转窑1至完成循环。

换热管32沿滚筒组件31筒轴设置，且贯穿滚筒组件31。换热管32通过导气管与燃烧回转窑2连接，且用于将高温烟气输送至换热管32内。

其中，导气管上设置有用于控制进入换热管32内高温烟气流量的第二流量阀。

优选的，滚筒组件31通过对输送至其内部的固体载体的旋转流动与换热管32中的高温烟气进行换热，整个过程取决于旋转流动颗粒与管道接触时的流动特征，特征参数满足：

其中，F

其中，输料设备4包括第一输料设备41和第二输料设备42，第一输料设备41用于连接燃烧回转窑2和热交换器3，第二输料设备42用于连接热交换器3和热解回转窑1。即热解回转窑1内的固体载体通过输料管进入燃烧回转窑2，燃烧回转窑2内的固体载体通过第一输料设备41进入热交换器3，热交换器3内的固体载体通过第二输料设备42进入热解回转窑1内，完成循环。

一种分段式垃圾处理方法，利用处理系统进行处理。

优选的，一种分段式垃圾处理方法，包括：

将固体载体先投入热解回转窑1进行预热处理。其中，固体载体为石英砂。考虑到初始循环所需的热解能量来源，首先通过热解回转窑1为固体载体提供能量，使得固体载体的温度升高到600℃，使固体热载体转化为热处理后的固体载体。

然后将待处理的垃圾投入热解回转窑1中，利用与热处理后的固体载体对热解回转窑1内的垃圾进行热解处理，得到换热后固体载体和可燃气体。

然后将换热后固体载体和可燃气体投入到燃烧回转窑2中进行燃烧处理，得到升温的固体载体和高温烟气。需要说明的是：在实际处理中，热解回转窑1内最终得到可燃气体、少量的热解残渣及部分未热解的垃圾，都会投入到燃烧回转窑2中进行燃烧处理。燃烧处理时，通过风机从空气进口引入适量空气后，通过点火装置进行点火，可燃气体和附着在固体热载体上的热解残渣及部分垃圾开始进行燃烧，放出的热量供固体载体吸收固热，使得系统能量实现了自利用。

然后再将升温的固体载体和高温烟气投入到热交换器3中进行热交换，得到二次升温的固体载体和低温烟气。

再将二次升温后的固体载体投入到热解回转窑1中重复使用。

优选的，热解回转窑1内投入待处理的垃圾前的固体载体温度为450℃～850℃。本实施例优选600℃。

优选的，燃烧回转窑2中进行燃烧处理的温度为750℃～950℃。本实施例优选800℃。需要说明的是：燃烧回转窑2中进行燃烧处理的温度为800℃左右，放出的热量供固体载体吸收固热，使得系统能量实现了自利用，此时固体载体的温度在300℃～400℃，经燃烧固热后的固体载体并不能够达到固体载体的温度阈值，再次投放至热解回转窑1中后依旧需要对其进行预热处理使其升温至600℃。

上述电子元件的具体型号未作特殊指定，均可以选用市售的普通产品，只要能够满足本发明的使用需求即可。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。