技术领域本发明涉及生活垃圾无害化处理及其资源化循环利用技术，特别属于一种基于解耦燃烧的生活垃圾内循环封闭式低温热解系统及方法。
背景技术：
现在，我国每年产生逾2亿吨的城市生活垃圾，并且垃圾的年增长率已达到10％以上。近年来，我国城市生活垃圾的处理虽然取得了一定的成效，但是总体能力还明显不足，垃圾处理能力的增长速度明显滞后于垃圾产生量的增长速度，大量城市生活垃圾无法及时得到处理而堆积于郊外，侵占了大面积土地，部分城市已面临着“垃圾围城”的威胁。目前，在我国乃至世界范围内广泛使用的城市生活垃圾处理方式主要有填埋、焚烧、堆肥三种，其中填埋是我国处理城市生活垃圾的主要方式，垃圾处理量大约占垃圾总量的80％。但是，填埋的处理方式存在占用土地资源大、渗滤液污染、发酵产生的甲烷气体加剧温室效应等缺点。而堆肥的处理方式则存在占地面积大、转化过程时间长、状态难以稳定、产物质量不易控制等问题，同时，我国堆肥处理的垃圾基本为混合垃圾，没有经过严格分类，因此堆肥过程中难免混入大量如重金属等有毒有害物质，再加上产生的甲烷等温室气体无组织排放，极易对周边环境造成严重污染。在上述三种方式中，焚烧法是垃圾减量化成效最好的处理方式，可使垃圾减容85％、减重75％以上，但是焚烧垃圾存在污染环境的隐患，尤其焚烧产生的二噁英具有不可逆的“三致”毒性，对人体健康具有极大的危害，目前已成为最引人关注的问题。除此之外，垃圾的焚烧处理还存在一些限制：(1)我国的城市生活垃圾基本上混合收集，成分复杂，而焚烧一般要求垃圾的最低热值在3360kJ·kg-1以上，当垃圾的热值过低时就需要添加燃料以辅助燃烧，这样就会造成运行成本的增加，目前我国除少数经济较发达的城市外，其它城市的垃圾分类收集尚未普遍开展，故混合生活垃圾热值均较低，不适宜焚烧；(2)焚烧处理设备的投资和运行费用均较高，我国早期建设的垃圾焚烧发电厂引进的多是国外技术和设备，投资费用昂贵；近年来随着引进设备国产化和技术自主创新，国产技术和设备有所发展和应用，焚烧厂单位的投资虽有所降低，但对于经济承受能力一般的地区来说，焚烧处理的投资和运行费用依然不菲。相对于焚烧法而言，现在比较先进的热解技术是在无氧或缺氧的还原性环境下进行的分解反应，不但具有与焚烧法一样的减量化特点，而且其产生的二次污染排放物质更少，因此具有很好的应用前景。此外，热解技术将废物中的有用物质转化为气态(燃气)或液态(焦油)的形式分别利用，这些气态和液态燃料比固体废物直接燃烧效率更高，污染更低。目前，国内对垃圾热解处理技术已经有了一定的研究，如公开号为CN103242134A、名称为“一种生活垃圾热解气化净化方法”的发明专利，该专利公开的方法是在900℃高温条件下引入氧气进行燃烧裂解反应，综合利用垃圾热解产生的可燃气体合成化工原料，实现生活垃圾的资源化，但由于生活垃圾的成分复杂，其热解产生的可燃气体成分及其比例也相对复杂，因此这为合成化工原料增加了难度，并且在高温有氧情况下处理垃圾，其后续的净化工艺成本较高，尾气排放量也较大。再例如公开号为CN102660306A、名称为“逆流回转生活垃圾热解炭化炉系统及垃圾处理工艺”的发明专利，该专利工艺是在400℃无氧条件下进行热解反应，利用热解气燃烧补充热源，实现垃圾的减量化与资源化，但该工艺并未对生活垃圾进行干燥预处理，而是采用边热解边干燥的方式，这会增加系统的能耗并降低处理效率，同时大量的烟气降温处理后直接排放也会对大气环境造成一定的影响，特别是受雾霾困扰的当今社会，烟气的后续处理不容忽视。因此，针对现有专利技术及其应用目前存在的问题，进一步深入研究与完善垃圾热解处理工艺、减少二次污染排放物质的产生、降低尾气处理难度，具有重要的科学与社会经济意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于解耦燃烧的生活垃圾内循环封闭式低温热解系统及方法，可以减少二次污染排放物质的产生、降低尾气处理难度，同时充分利用系统生产的产品、降低能耗且提高处理效率。为解决上述技术问题，本发明提供的基于解耦燃烧的生活垃圾内循环封闭式低温热解系统，包括热解段、洗气段和热回收段，其中热解段包括干燥鼓和热解鼓，洗气段包括一级洗气塔、二级洗气塔和沉降池，热回收段包括烟气余热回收装置和热解气余热回收装置；所述干燥鼓包括干燥给料机、干燥鼓内转筒、干燥鼓外筒和干燥鼓燃烧器；所述干燥给料机的入口通过传送机构与供料装置连接，干燥给料机的出口与干燥鼓内转筒连通；所述干燥鼓内转筒和干燥鼓外筒为密封结构且二者之间形成有空腔；所述干燥鼓内转筒的后端设有水汽出口和混合垃圾出口，该水汽出口与一污水处理装置连接；所述干燥鼓外筒上设有与干燥鼓空腔连通的气体入口和烟气出口；所述干燥鼓燃烧器设置于干燥鼓内转筒的外侧壁上；所述热解鼓包括热解给料机、热解鼓内转筒、热解鼓外筒、热解鼓燃烧器和气固分离器；所述热解给料机的入口通过传送机构与干燥鼓内转筒的混合垃圾出口连接，热解给料机的出口与热解鼓内转筒连通；所述热解鼓内转筒和热解鼓外筒为密封结构且二者之间形成有空腔；所述热解鼓外筒上设有与热解鼓空腔连通的气体入口和烟气出口，该烟气出口与干燥鼓外筒上的气体入口连通，气体入口供空气和一燃气存储器中的燃气进入；所述热解鼓燃烧器设置于热解鼓内转筒的外侧壁上，所述气固分离器与热解鼓内转筒的后端连通，其具有热解气体出口和炭渣出口，该炭渣出口与一炭渣收集装置连接；所述一级洗气塔和二级洗气塔均具有气体入口、气体出口和贮液池，一级洗气塔的气体入口与气固分离器的热解气体出口连通，二级洗气塔的气体入口与一级洗气塔的气体出口连通，二级洗气塔的气体出口与燃气存储器连通，一级洗气塔和二级洗气塔的贮液池中液体进入沉降池沉淀；烟气余热回收装置具有高温烟气入口、低温烟气出口、低温介质入口和高温介质出口，热解气余热回收装置包括循环水入口、循环水出口、低温介质入口和高温介质出口，烟气余热回收装置的高温烟气入口与干燥鼓外筒上的烟气出口连通，低温烟气出口与大气相通，热解气余热回收装置的循环水入口与二级洗气塔的出水口连通，循环水出口与二级洗气塔的气体入口连通，烟气余热回收装置和热解气余热回收装置的低温介质入口均与一高温蒸汽存储器的下部出水口连通，烟气余热回收装置和热解气余热回收装置的高温介质出口均与高温蒸汽存储器的蒸汽入口连通。进一步的，所述干燥鼓外筒的外表面和热解鼓外筒的外表面均覆盖有80-120mm的硅酸铝保温层或岩棉保温层。进一步的，所述热解段还包括设于供料装置和干燥鼓之间的一挤压脱水装置。较佳的，所述挤压脱水装置包括破碎机和挤压机，破碎机的入口通过传送机构与供料装置连接，破碎机的出口通过传送机构与挤压机的入口连接，挤压机的出口通过传送机构与干燥给料机的入口连接。其中，所述干燥给料机和热解给料机均为螺旋式给料机。进一步的，所述热解鼓燃烧器均匀分布在位于热解鼓外筒内的热解鼓内转筒的外侧壁上。进一步的，所述洗气段还包括位于一级洗气塔前的一旋风除尘装置，该旋风除尘装置的入口与热解段中气固分离器的热解气体出口连通，出口与一级洗气塔的气体入口连通。其中，所述一级洗气塔采用急冷式，二级洗气塔中装有动力波洗涤器。其中，所述烟气余热回收装置和热解气余热回收装置均为热管式换热器。进一步的，所述干燥鼓外筒的内壁上设有引导烟气的螺纹结构。本发明还提供一种基于解耦燃烧的生活垃圾内循环封闭式低温热解方法，包括：1)将生活垃圾送入干燥鼓的内转筒进行干燥处理，将生活垃圾的大部分水分排出至污水处理装置，其中干燥温度控制在120℃—200℃，干燥时间控制在0.5h-1h,内转筒的转速控制在4-8rpm；将干燥后的生活垃圾送入热解鼓的内转筒进行热解处理，生成热解气体和炭渣，其中热解温度控制在400℃—600℃，热解时间控制在0.5h-1h，内转筒转速控制在4-8rpm；生活垃圾的干燥处理和热解处理分为启动阶段和正常运作阶段；在启动阶段，空气和燃气存储器输出的燃气混合后通过干燥鼓燃烧器和热解鼓燃烧器分别在干燥鼓空腔和热解鼓空腔内燃烧供热产生高温烟气；启动阶段完成进入正常运作阶段后，热解鼓空腔内的高温烟气输送至干燥鼓空腔内对干燥鼓内转筒内的生活垃圾进行换热干燥，干燥鼓燃烧器切换为辅助热源，空气和燃气存储器输出的燃气混合后继续通过热解鼓燃烧器在热解鼓空腔内燃烧供热产生高温烟气，在干燥鼓空腔中经过换热的烟气和高温蒸汽存储器下部流出的水进入烟气余热回收装置中进行热量交换，高温蒸汽存储器下部流出的水吸收烟气的热量形成高温蒸汽进入高温蒸汽存储器中，烟气余热被吸收后排出；2)将热解气体送入洗气段，依次通过一级洗气塔和二级洗气塔进行净化处理，洗涤后的热解气体进入燃气存储器；二级洗气塔的高温循环水和高温蒸汽存储器下部流出的水进入热解气余热回收装置中进行热量交换，高温蒸汽存储器下部流出的水吸收二级洗气塔的高温循环水的热量形成高温蒸汽进入高温蒸汽存储器中，二级洗气塔的高温循环水释放余热并循环回二级洗气塔。较佳的，生活垃圾进入干燥鼓前，先在破碎机中进行机械切割，然后在挤压机中进行脱水。较佳的，热解气体进入一级洗气塔前，先在旋风除尘装置中进行除尘处理。其中，所述一级洗气塔对热解气体进行碱性冷水喷淋，二级洗气塔对一级洗气塔输出的热解气体进行动力波洗涤。本发明的有益之处在于：1)采用低温热解技术，生活垃圾无需专门分拣，利用系统余热对垃圾进行干燥预处理后才进入热解鼓，使得热解处理容量提升50％，同时干燥鼓和热解鼓外部采用保温材料，有效降低热损，节约能耗，控制热损在30％以内；2)洁净的热解气体以内循环回用燃烧的方式为启动阶段的干燥鼓燃烧器和热解鼓燃烧器以及正常运作阶段的热解鼓燃烧器提供燃烧介质，同时热解鼓内转筒外侧布置多个燃烧器，可使热解鼓内转筒受热均匀，热解充分；3)洗气段采用梯级净化工艺，依次经过两级洗气塔，采用碱性液体喷淋和动力波洗涤器去除热解气体中的焦油和粉尘，同时烟气通过降温净化处理后外排去除了导致二恶英的氯化物，最终使得焦油含量低于1.2％，PM达标排放，热解气(燃气)经过余热回收后被储存；全系统充分回收余热，最终产出清洁燃气和高温蒸汽两类产品，产生的清洁燃气完全满足垃圾热解所需，富余部分作为产品产出。附图说明附图为本发明的系统原理示意图。其中附图标记说明如下：1为挤压脱水装置；1-1为破碎机；1-2为挤压机；2为干燥鼓；2-1为干燥鼓内转筒；2-2为干燥鼓外筒；2-3为干燥鼓燃烧器；2-4为螺旋式给料机；3为热解鼓；3-1为热解鼓内转筒；3-2为热解鼓外筒；3-3为热解鼓燃烧器；3-4为气固分离器；3-5为螺旋式给料机；4为旋风除尘装置；5为洗气段；5-1为一级洗气塔；5-2为二级洗气塔；6为沉降池；7为热解气余热回收装置；8为烟气余热换热器；9为燃气存储器；10为高温蒸汽存储器；11为风机；12为污水处理装置；13为炭渣收集装置；A为空气；F为高温烟气；W为清水；S为高温蒸汽产品；G为燃气产品。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明提供的基于解耦燃烧的生活垃圾内循环封闭式低温热解系统，如附图所示，包括热解段、洗气段和热回收段，其中热解段包括干燥鼓2和热解鼓3，洗气段5包括一级洗气塔5-1、二级洗气塔5-2和沉降池6，热回收段包括烟气余热回收装置和热解气余热回收装置；其中：干燥鼓2包括干燥给料机、干燥鼓内转筒2-1、干燥鼓外筒2-2和干燥鼓燃烧器2-3；干燥给料机的入口通过传送机构(如传送带，下同)与供料装置连接，干燥给料机的出口与干燥鼓内转筒2-1连通；干燥鼓内转筒2-1和干燥鼓外筒2-2为密封结构且二者之间形成有空腔；干燥鼓内转筒2-1的后端设有水汽出口和混合垃圾出口，该水汽出口与一污水处理装置12连接；干燥鼓外筒2-2上设有与干燥鼓空腔连通的气体入口和烟气出口；干燥鼓燃烧器2-3设置于干燥鼓内转筒2-1的外侧壁上；热解鼓3包括热解给料机、热解鼓内转筒3-1、热解鼓外筒3-2、热解鼓燃烧器3-3和气固分离器3-4；所述热解给料机的入口通过传送机构与干燥鼓内转筒2-1的混合垃圾出口连接，热解给料机的出口与热解鼓内转筒3-1连通；热解鼓内转筒3-1和热解鼓外筒3-2为密封结构且二者之间形成有空腔；热解鼓外筒3-2上设有与热解鼓空腔连通的气体入口和烟气出口，该烟气出口与干燥鼓外筒2-2上的气体入口连通，气体入口供空气和一燃气存储器9中的燃气进入；热解鼓燃烧器3-3设置于热解鼓内转筒3-1的外侧壁上，所述气固分离器3-4与热解鼓内转筒3-1的后端连通，其具有热解气体出口和炭渣出口，该炭渣出口与一炭渣收集装置13连接；一级洗气塔5-1和二级洗气塔5-2均具有气体入口、气体出口和贮液池，一级洗气塔5-1的气体入口与气固分离器3-4的热解气体出口连通，二级洗气塔5-2的气体入口与一级洗气塔5-1的气体出口连通，二级洗气塔5-2的气体出口与燃气存储器9连通，一级洗气塔5-1和二级洗气塔5-2的贮液池中液体进入沉降池6沉淀；烟气余热回收装置具有高温烟气入口、低温烟气出口、低温介质入口和高温介质出口，热解气余热回收装置包括循环水入口、循环水出口、低温介质入口和高温介质出口，烟气余热回收装置的高温烟气入口与干燥鼓外筒2-2上的烟气出口连通，低温烟气出口与大气相通，热解气余热回收装置的循环水入口与二级洗气塔5-2的出水口连通，循环水出口与二级洗气塔5-2的气体入口连通，烟气余热回收装置和热解气余热回收装置的低温介质入口均与一高温蒸汽存储器10的下部出水口连通，烟气余热回收装置和热解气余热回收装置的高温介质出口均与高温蒸汽存储器10的蒸汽入口连通。干燥鼓内转筒2-1的两端延伸出干燥鼓外筒2-2外，热解鼓内转筒3-1的两端也延伸出热解鼓外筒3-2外。为了使热解鼓内转筒3-1受热均匀以实现充分热解，热解鼓燃烧器3-3均匀分布在位于热解鼓外筒3-2内的热解鼓内转筒3-1的外侧壁上。此外，为了有效地降低干燥鼓2和热解鼓3的热损，干燥鼓外筒2-2的外表面和热解鼓外筒3-2的外表面均覆盖有80-120mm的硅酸铝保温层或岩棉保温层。更佳的，热解段还包括设于供料装置和干燥鼓2之间的一挤压脱水装置1，该挤压脱水装置1包括破碎机1-1和挤压机1-2，破碎机1-1的入口通过传送机构与供料装置(如抓斗、加料斗)连接，破碎机1-1的出口通过传送机构与挤压机1-2的入口连接，挤压机1-2的出口通过传送机构与干燥给料机的入口连接。在前述结构中，干燥给料机和热解给料机均为螺旋式给料机2-4、3-5，可以将生活垃圾推入到干燥鼓内转筒2-1和热解鼓内转筒3-1中。更优选的，洗气段还包括位于一级洗气塔5-1前的一旋风除尘装置4，该旋风除尘装置4可以采用多级除尘方式，其入口与热解段中气固分离器3-4的热解气体出口连通，出口与一级洗气塔5-1的气体入口连通。在上述系统中，一级洗气塔5-1采用碱性冷水喷淋的急冷式，二级洗气塔5-2中装有动力波洗涤器。烟气余热回收装置和热解气余热回收装置分别为热管式热解气余热回收装置7和热管式烟气余热换热器8。此外，干燥鼓外筒2-2的内壁上设有螺纹结构，可以引导干燥鼓空腔内的高温烟气运行。利用上述系统的基于解耦燃烧的生活垃圾内循环封闭式低温热解方法，包括：1)将生活垃圾送入干燥鼓内转筒2-1进行干燥处理，将生活垃圾的大部分水分排出至污水处理装置12，其中干燥温度控制在120℃—200℃，干燥时间控制在0.5h-1h,内转筒的转速控制在4-8rpm；将干燥后的生活垃圾送入热解鼓内转筒3-1进行热解处理，生成热解气体和炭渣，其中热解温度控制在400℃—600℃，热解时间控制在0.5h-1h，内转筒转速控制在4-8rpm；生活垃圾的干燥处理和热解处理分为启动阶段和正常运作阶段；在启动阶段，风机11输送的空气A和燃气存储器9输出的燃气G混合后通过干燥鼓燃烧器2-3和热解鼓燃烧器3-3分别在干燥鼓空腔和热解鼓空腔内燃烧供热产生高温烟气；启动阶段完成进入正常运作阶段后，热解鼓空腔内的高温烟气F输送至干燥鼓空腔内对干燥鼓内转筒2-1内的生活垃圾进行换热干燥，干燥鼓燃烧器2-3切换为辅助热源，风机11输送的空气A和燃气存储器9输出的燃气G混合后继续通过热解鼓燃烧器3-3在热解鼓空腔内燃烧供热产生高温烟气F，在干燥鼓空腔中经过换热的烟气(温度降至180℃—200℃)和高温蒸汽存储器10下部流出的水(温度约在80℃)进入烟气余热回收装置8中进行热量交换，高温蒸汽存储器10下部流出的水吸收烟气的热量形成高温蒸汽进入高温蒸汽存储器10中，烟气余热被吸收后温度降至105℃可以直接排出；2)将热解气体送入洗气段5，依次通过一级洗气塔5-1和二级洗气塔5-2进行净化处理，洗涤后的热解气体进入燃气存储器9；二级洗气塔5-2的高温循环水和高温蒸汽存储器10下部流出的水进入热解气余热回收装置中进行热量交换，高温蒸汽存储器10下部流出的水吸收二级洗气塔5-2的高温循环水的热量形成高温蒸汽进入高温蒸汽存储器10中，二级洗气塔5-2的高温循环水释放余热并循环回二级洗气塔5-2；高温蒸汽存储器10中的高温蒸汽S和燃气存储器9中富余的燃气G，最终作为产品输出。优选的，生活垃圾进入干燥鼓2前，先由抓斗分批抓起送入破碎机1-1，经过充分机械切割后的生活垃圾碎块再通过传送带进入挤压机1-2进行脱水，经过挤压脱水后的垃圾含水率可以降低至50％，再经过干燥鼓2后，排出的混合垃圾含水量进一步降至40％。水洗段5中，清水W被送至一级洗气塔5-1和二级洗气塔5-2中，在一级洗气塔5-1中，热解气体经过碱性冷水喷淋，气体温度急速降低，使其中的焦油凝结，凝结成小液滴的焦油和气体中的粉尘一同被碱水剥离，落入一级洗气塔5-1的贮液池中。二级洗气塔5-2中装有动力波洗涤器，液体(包括清水以及由热解气余热换热器7换热后流回二级洗气塔5-2的水)被逆向喷入洗涤筒中，一级洗气塔5-1排出的气体和液体相撞，在接触表面形成气液紧密接触且稳定的驻波，在驻波区内，气体与大量极速更新的液体接触，可以强力有效地去除热解气体中残存的焦油和粉尘。两级洗气塔贮液池中的液体，通过循环泵抽到沉降池6中沉淀，最上层的轻油被直接分离储存，中间层的污水送往水处理系统，底层的重油和灰渣被排出。以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳实施例，其并非对本发明进行限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下通过任何修改、等同替换、改进等方式所获得的所有其它实施例，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。