一种生活垃圾热解堆肥处理的系统和方法与流程

本发明属于固废资源化处理领域，具体涉及一种生活垃圾热解堆肥处理的系统和方法。

背景技术：

垃圾处理问题目前已经成为我国继能源危机、水污染治理、工业废物处理后所面临的又一项严峻的环境问题。生活垃圾常用的处理方式有填埋、焚烧，其中单独的填埋已陷入占用大量用地、产品销路不畅、资源化水平低的困境，而焚烧虽然能达到减容减量和资源化利用的目的，但其处理却始终无法摆脱二噁英及飞灰污染的问题。

好氧堆肥是利用微生物作用使有机固体废弃物稳定化的过程，生活垃圾中的有机物（餐厨等）c/n较低、营养元素全面，非常适合作为对非原料。好氧堆肥二次污染小、资源化水平高等特点。若不将热解与好氧堆肥进行有机结合，现有技术存在多种缺陷。例如，一些垃圾热解工艺，由于有机物（主要是餐厨）含水量大，导致热解能耗太大，成本较高，很难工业化应用，还有一些垃圾热解工艺，由于温度较低，有机物不能完全分解成热解油及热解气，导致有机物中很多有用资源没有利用，在应用中会受到很多制约。还有一些单独的好氧堆肥工艺，虽然肥料产量较高，但臭气难以有效处理，热源也不稳定。

技术实现要素：

本发明至少针对现有技术的问题之一，提供了一种生活垃圾热解堆肥处理的系统和方法，整个工艺成本低、无危险废弃物飞灰产生，环保效益好，获得的热解气等品质高，可作为燃料使用，解决了垃圾和臭气处理问题，易于实现工业化和规模化。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种生活垃圾热解堆肥处理的系统，其特征在于，包括：分选装置、热解装置、分离装置、好氧堆肥装置、净化装置、燃烧装置、发电装置，其中，所述分选装置，用于分选出无机物、可燃物及有机物；所述热解装置与所述分选装置相连，将所述可燃物进行热解处理，得到热解油气混合物及固体炭；所述分离装置与所述热解装置相连，将热解后的所述热解油气混合物进行分离，得到热解气、热解油及热解水；所述好氧堆肥装置分别与所述分选装置和所述热解装置相连，将所述有机物进行好氧堆肥，得到肥料产品和用于热解处理助燃空气的臭气；所述净化装置与所述分离装置相连，用于净化所述热解气；所述燃烧装置分别与所述热解装置、分离装置和净化装置相连，用于使所述固体炭、热解油、净化后的热解气进行燃烧；所述发电装置与所述燃烧装置相连，用于利用燃烧装置产生的能量发电。

进一步的，所述分选装置包括磁选设备和筛分设备，且具有分选垃圾入口、无机物出口、可燃物出口和有机物出口。

进一步的，所述热解装置包括：可燃物入口、固体炭出口、热解油气混合物出口、辐射管燃气入口、辐射管助燃空气入口、辐射管热烟气出口，所述可燃物入口与所述可燃物出口相连；所述热解装置为旋转床，所述旋转床包括：干燥区和热解区，且采用蓄热式辐射管供热，热解时间为45-75min；所述干燥区的蓄热式辐射管温度为300-450℃，所述热解区的蓄热式辐射管温度为500-1000℃。

进一步的，所述分离装置包括：热解油气混合物入口、热解气出口、热解油出口、循环水入口、循环水出口，所述热解油气混合物入口与热解油气混合物出口相连。

进一步的，所述净化装置包括：热解气入口和净化气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连。

进一步的，所述燃烧装置为锅炉装置，其包括：固体炭入口、热解油入口、净化气入口、空气入口、循环水入口、残渣出口、烟气出口、蒸汽出口，所述固体炭入口与所述固体炭出口相连，所述热解油入口与所述热解油出口相连，所述净化气入口与所述净化气出口相连；所述发电装置包括：蒸汽入口和电能出口，所述蒸汽入口与所述蒸汽出口相连。

进一步的，所述好氧堆肥装置包括：有机物入口、辐射管热烟气入口和臭气出口，所述有机物入口与所述有机物出口相连，所述辐射管热烟气入口与所述辐射管热烟气出口相连，所述臭气出口与所述辐射管助燃空气入口相连。

在本发明的另一方面，提供了一种生活垃圾热解堆肥处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将生活垃圾进行分选，用于分选出无机物、可燃物及有机物；

（2）将所述可燃物进行热解处理，产生固体炭和热解油气混合物；

（3）将所述热解油气混合物进行分离净化处理，得到热解油和净化热解气；

（4）将所述有机物进行好氧堆肥，得到肥料产品，同时产生用于热解处理助燃空气的臭气；

（5）将所述固体炭、热解油和净化热解气送入燃烧装置进行燃烧，通过换热产生蒸汽，并将所述蒸汽用于发电。

进一步的，所述步骤2中，所述可燃物进行热解处理还产生温度为120-150℃的热烟气。

进一步的，所述步骤4还包括：将产生的所述热烟气通入好氧堆肥装置，为好氧堆肥提供能量；所述好氧堆肥温度为25-65℃，时间为7-15d。

本发明至少包括以下有益效果：本发明将热解与好氧堆肥进行有机结合，产生的臭气再送往旋转床辐射管作为助燃空气使用，而热解产生的固体炭及热解油等通过可以锅炉燃烧换热产蒸汽，最后采用蒸汽轮机进行发电利用。该工艺方法不仅解决了垃圾处理过程中二噁英及飞灰污染等问题，还将高热值的可燃物与低热值的有机物分别进行高效利用，增加了工艺的清洁性，降低了运行成本，经济性好，易于工业化推广。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明系统的结构简图。

图3是本发明系统的结构示意图。

其中，分选装置1，分选垃圾入口101，可燃物出口102，有机物出口103，热解装置2，可燃物入口201，辐射管助燃空气入口202，固体炭出口203，热解油气混合物出口204，辐射管热烟气出口205，分离装置3，热解油气混合物入口301，热解气出口302，热解油出口303，净化装置4，热解气入口401，净化气出口402，好氧堆肥装置5，有机物入口501，辐射管热烟气入口502，臭气出口503，燃烧装置6，固体炭入口601，热解油入口602，净化气入口603，残渣出口604，蒸汽出口605，发电装置7，蒸汽入口701，电能出口702。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

根据本发明的实施例，本发明提供了一种生活垃圾热解堆肥处理的系统，图2是本发明系统的结构简图，图3是本发明系统的结构示意图，参照图2和图3所示，所述系统包括：分选装置1、热解装置2、分离装置3、好氧堆肥装置5、净化装置4、燃烧装置6、发电装置7，其中，所述分选装置，用于分选出无机物、可燃物及有机物；所述热解装置与所述分选装置相连，将所述可燃物进行热解处理，得到热解油气混合物及固体炭；所述分离装置与所述热解装置相连，将热解后的所述热解油气混合物进行分离，得到热解气、热解油及热解水；所述好氧堆肥装置分别与所述分选装置和所述热解装置相连，将所述有机物进行好氧堆肥，得到肥料产品和用于热解处理助燃空气的臭气；所述净化装置与所述分离装置相连，用于净化所述热解气；所述燃烧装置分别与所述热解装置、分离装置和净化装置相连，用于使所述固体炭、热解油、净化后的热解气进行燃烧；所述发电装置与所述燃烧装置相连，用于利用燃烧装置产生的能量发电。

根据本发明一些实施例，参照图3所示，所述分选装置1包括：分选垃圾入口101、无机物出口（图中未示出）、可燃物出口102和有机物出口103，具体的，所述分选装置还可包括：磁选和筛分等具备分选功能的装置，用于分选出无机物、可燃物及有机物。

根据本发明一些实施例，参照图3所示，所述热解装置2包括：可燃物入口201、固体炭出口203、热解油气混合物出口204、辐射管燃气入口（图中未示出）、辐射管助燃空气入口202、辐射管热烟气出口205，所述可燃物入口与所述可燃物出口相连，用于将所述可燃物进行热解处理，产生固体炭和热解油气混合物；所述热解装置可以为旋转床，且所述旋转床包括：干燥区和热解区，且采用蓄热式辐射管供热，热解时间为45-75min；所述干燥区的蓄热式辐射管温度为300-450℃，所述热解区的蓄热式辐射管温度为500-1000℃。

根据本发明的一些实施例，本发明所述热烟气由所述蓄热式辐射管燃烧后产生，并由所述辐射管热烟气出口排出进入所述好氧堆肥装置中提供能量。

根据本发明一些实施例，参照图3所示，所述分离装置3包括：热解油气混合物入口301、热解气出口302、热解油出口303、循环水入口（图中未示出）、循环水出口（图中未示出），所述热解油气混合物入口与热解油气混合物出口相连，用于得到热解气、热解油及热解水。

根据本发明一些实施例，参照图3所示，所述净化装置4包括：热解气入口401和净化气出口402，所述热解气入口与所述热解气出口相连，用于将热解气进行净化。

根据本发明一些实施例，参照图3所示，所述燃烧装置6为锅炉装置，其包括：固体炭入口601、热解油入口602、净化气入口603、空气入口（图中未示出）、循环水入口（图中未示出）、残渣出口604、烟气出口（图中未示出）、蒸汽出口605，所述固体炭入口与所述固体炭出口相连，所述热解油入口与所述热解油出口相连，所述净化气入口与所述净化气出口相连，所述发电装置7包括：蒸汽入口701和电能出口702，所述蒸汽入口与所述蒸汽出口相连，将所述固体炭、热解油和净化热解气送入燃烧装置进行燃烧，通过换热产蒸汽，且将所述蒸汽用于发电，经济性好。

根据本发明一些实施例，参照图3所示，所述好氧堆肥装置5包括：有机物入口501、辐射管热烟气入口502和臭气出口503，所述有机物入口与所述有机物出口相连，所述辐射管热烟气入口与所述辐射管热烟气出口相连，所述臭气出口与所述辐射管助燃空气入口相连，在温度为25-65℃、时间为7-15d的条件下，经分选后得到的有机物进行好氧堆肥产生臭气和肥料产品，优选的，所述臭气全部通入旋转床辐射管，作为助燃空气使用，更优选的，当臭气有富余，可将多余臭气送入锅炉装置作为助燃空气使用，且采用直接加热的方式为所述好氧堆肥装置提供热量。

在本发明的另一方面，提供了一种生活垃圾热解堆肥处理的方法，根据本发明的实施例，图1是本发明方法的流程图，参照图1所示，包括以下步骤：首先将生活垃圾进行分选，分选出无机物、可燃物及有机物，将分选得到的所述可燃物进行热解处理，产生固体炭、热解油气混合物和温度为120-150℃的、用于好氧堆肥提供能量的热烟气；然后将所述热解油气混合物进行分离净化处理，得到热解油和净化热解气；同时在温度为25-65℃、时间为7-15d的条件下，将所述有机物进行好氧堆肥，得到肥料产品，同时产生用于热解处理助燃空气的臭气；最后将所述固体炭、热解油和净化热解气送入燃烧装置进行燃烧，通过换热产蒸汽，且将所述蒸汽用于发电。产生的臭气再送往旋转床辐射管作为助燃空气使用，而热解产生的固体炭及热解油等通过可以锅炉燃烧换热产蒸汽，最后采用蒸汽轮机进行发电利用。该工艺方法不仅解决了垃圾处理过程中二噁英及飞灰污染等问题，还将高热值的可燃物与低热值的有机物分别进行高效利用，增加了工艺的清洁性，降低了运行成本，经济性好，易于工业化推广。

实施例1：利用生活垃圾热解堆肥处理系统对某城市的垃圾进行处理，该垃圾的含水率为45%，其各组分百分含量如表1所示，其中，生活垃圾热解堆肥处理的结构示意图如图3所述，工艺流程如图1所示，具体处理流程如下：表1垃圾各组分百分含量（%）

将含水率为45%垃圾进行分选，以便分选出金属、渣土、可燃物及有机物；将经过分选后的可燃物进行热解处理及分离净化处理，以便得到热解油气产品及固体炭，其中热解时间为55min，干燥区蓄热式辐射管温度为400℃；热解区蓄热式辐射管温度为950℃；将经过分选后的有机物进行好氧堆肥，好氧堆肥温度为50℃，以便得到肥料产品；将固体炭、热解油、净化后的热解气送入锅炉燃烧，通过换热产390℃蒸汽，并利用蒸汽轮机进行发电利用。

利用上述系统对垃圾进行热解高效处理，1吨垃圾经过热解、好氧堆肥处理后，可以发电295度。

实施例2：用生活垃圾热解堆肥处理系统对某城市的垃圾进行处理，该垃圾的含水率为48%，其各组分百分含量如表2所示，其中，生活垃圾热解堆肥处理系统的结构示意图如图3述，工艺流程如图1所示，具体处理流程如下：

表2垃圾各组分百分含量（%）

将含水率为48%垃圾进行分选，以便分选出金属、渣土、可燃物及有机物；将经过分选后的可燃物进行热解处理及分离净化处理，以便得到热解油气产品及固体炭，其中热解时间为50min，干燥区蓄热式辐射管温度为450℃；热解区蓄热式辐射管温度为900℃；将经过分选后的有机物进行好氧堆肥，好氧堆肥温度为55℃，以便得到肥料产品；将固体炭、热解油、净化后的热解气送入锅炉燃烧，通过换热产400℃蒸汽，并利用蒸汽轮机进行发电利用。

利用上述系统对垃圾进行热解高效处理，1吨垃圾经过热解、好氧堆肥处理后，可以发电300度。

发明人发现，根据本发明所述的生活垃圾热解堆肥处理的系统和方法，将热解与好氧堆肥进行有机结合，产生的臭气再送往旋转床辐射管作为助燃空气使用，而热解产生的固体炭及热解油等通过可以锅炉燃烧换热产蒸汽，最后采用蒸汽轮机进行发电利用。该工艺方法不仅解决了垃圾处理过程中二噁英及飞灰污染等问题，还将高热值的可燃物与低热值的有机物分别进行高效利用，增加了工艺的清洁性，降低了运行成本，经济性好，易于工业化推广。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。