一种垃圾焚烧过程中的自控水循环方法与流程

本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种垃圾焚烧过程中的自控水循环方法。

背景技术：

垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性、资源性和社会性。2013年，我国城市生活垃圾产生量近4.5亿吨，且每年以8-10％的速度增长，历年垃圾堆积存量超过60多亿吨，垃圾侵蚀土地面积已超过5亿平方米。如不能妥善处理，就会污染环境，影响环境卫生，浪费资源，破坏生产生活安全，破坏社会和谐。

目前已有的垃圾处理方式主要有：卫生填埋、有机堆肥、直接焚烧和水泥窑共处置等，但是都很难在投资和回报上达到理想的状态。

另外，现有垃圾处理方法，往往忽视了垃圾污水的处理，或者对垃圾污水进行分离后处理，提高了处理成本。且目前垃圾处理过程中，很多事依靠人力完成。垃圾处理现场往往环境恶劣，人力操作会对人体造成负面影响，且难以保证工作人员在恶劣环境中的工作效率。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种垃圾焚烧过程中的自控水循环方法。

本发明提出的一种垃圾焚烧过程中的自控水循环方法，包括以下步骤：

S1、设置垃圾处理炉，在垃圾处理炉内点火后将垃圾倒入垃圾处理炉内燃烧；

S2、设置冷却水箱，在冷却水箱中存储水，并将在冷却水箱中设置浸没于水中的导气管；

S3、从燃烧位置上方抽取垃圾处理炉内的混合气体，并将混合气体经过导气管后导入垃圾处理炉内的燃烧位置；

S4、将燃烧位置产生的尾气导入预设的水洗池内水洗后排放，并将导气管中积聚的蒸馏水导入预设的蒸馏水箱；

S5、对冷却水箱中的温度进行实时检测，通过将蒸馏水箱中的水导入冷却水箱，使冷却水箱内的温度维持在预设的温度阈值以下；

S6、对水洗池中溶液的浓度进行实时检测，将水洗池中的达到预设浓度上限值的溶液中析出的沉淀物从燃烧位置上方导入垃圾处理炉内，并通过将冷却水箱中的水导入水洗池，使水洗池中溶液的浓度维持在浓度上限值以下。

优选地，步骤S1具体为：在垃圾处理炉底部铺设一层炉灰后，在炉灰上铺设一层燃料后点火，将垃圾倒入垃圾处理炉覆盖在燃料上方进行燃烧。

优选地，步骤S5具体包括以下步骤：

S51、设置温度阈值、第一水位阈值和第二水位阈值，并在冷却水箱中设置降温装置；

S52、对冷却水箱中的温度、蒸馏水箱中的水位、水洗池中的水位进行检测，并将检测结果分别与温度阈值、第一水位阈值和第二水位阈值进行比较；

S53、根据比较结果，将蒸馏水箱中的水导入冷却水箱或者开启降温装置。

优选地，当冷却水箱中的温度大于温度阈值，如果蒸馏水箱中的水位大于第一水位阈值且水洗池中的水位小于第二水位阈值，则将冷却水箱中的水导入水洗池后再将蒸馏水箱中的水导入冷却水箱；如果蒸馏水箱中的水位小于第一水位阈值或者水洗池中的水位大于第二水位阈值，则开启降温装置。

优选地，水洗池容量大于冷却水箱容量。

优选地，步骤S6具体包括以下步骤：

S61、设置浓度上限值；

S62、获取水洗池中溶液的浓度并与浓度上限值比较；

S63、根据水洗池中溶液浓度与浓度上限值的比较结果，以及水洗池中水位与第二水位阈值的比较结果，将冷却水箱中的水导入水洗池。

优选地，步骤S63具体为：当水洗池中溶液浓度大于浓度上限值，如果水洗池中水位大于第二水位阈值，则等待预设的时间阈值后将水洗池中析出的沉淀物导入垃圾处理炉后再将冷却水箱中的水导入水洗池；如果水洗池中的水位小于第二水位阈值，则将冷却水箱中的水导入水洗池直至达到第二水位。

优选地，步骤S6中，从水洗池底部将水洗池中的沉淀物导入垃圾处理炉内并喷洒在顶层的垃圾上。

本发明中，依次通过垃圾处理炉蒸发、导气管冷凝、蒸馏水箱散热、冷却水箱过度、水洗池浑浊，对垃圾中的水分回收并循环利用，既解决了垃圾污水处理的问题，又降低了垃圾处理成本。

本发明中，通过对冷却水箱中的温度进行实时检测可实时了解冷却水箱的冷却能力，以便通过将蒸馏水箱中的水导入冷却水箱对冷却水箱中的温度进行实时控制，使冷却水箱内的温度维持在预设的温度阈值以下。即，通过对冷却水箱中温度的检测和冷却水箱中水的置换实时掌握并调整混合气体中水分分离的成效。

本发明中，对水洗池中溶液的浓度进行实时检测，将水洗池中的达到预设浓度上限值的溶液中析出的沉淀物从燃烧位置上方导入垃圾处理炉内，并通过将冷却水箱中的水导入水洗池，使水洗池中溶液的浓度维持在浓度上限值以下，保证水洗池对尾气的水洗效果。

本发明，实现了对水循环的自动检测与控制，降低了人力成本，提高了垃圾处理效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种垃圾焚烧过程中的自控水循环方法流程图；

图2为本发明实施例提出的多重水循环的智能型垃圾处理系统结构示意图；

图3为本发明实施例提出的多重水循环的智能型垃圾处理系统控制示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明提出的一种垃圾焚烧过程中的自控水循环方法，包括以下步骤：

S1、设置垃圾处理炉，在垃圾处理炉内点火后将垃圾倒入垃圾处理炉内燃烧。

垃圾倒入后覆盖在火焰上进行燃烧，可使得垃圾处理炉内呈现一种较温和的燃烧状态，提高安全性。垃圾处理炉在燃烧过程中，其内部维持在负压状态，可避免有害气体溢出，同时避免易燃易爆物燃烧后产生爆炸现象。

本步骤中，在垃圾处理炉底部铺设一层炉灰后，在炉灰上铺设一层燃料后点火，将垃圾倒入垃圾处理炉覆盖在燃料上方进行燃烧。炉灰可对垃圾处理炉底部进行保温，提高热利用率。

S2、设置冷却水箱，在冷却水箱中存储水，并将在冷却水箱中设置浸没于水中的导气管。

S3、从燃烧位置上方抽取垃圾处理炉内的混合气体，并将混合气体经过导气管后导入垃圾处理炉内的燃烧位置。

混合气体通过设置在低温环境中的导气管。如此，水蒸气在导气管中遇冷凝结从而从混合气体中分离。

混合气体中的成分包含垃圾处理炉内垃圾在高温环境下分解产生的物质，分解产生的物质中包括可燃气体和有害气体。混合气体导入燃烧位置后，可燃气体对垃圾进行助燃，有害气体在燃烧位置被氧化。

S4、将燃烧位置产生的尾气导入预设的水洗池内水洗后排放，并将导气管中积聚的蒸馏水导入预设的蒸馏水箱。本实施方式中，水洗池容量大于冷却水箱容量。

本实施方式中，通过设置尾气出口的位置，可保证只有经过充分氧化后的气体才能作为尾气被导出，如此，导入燃烧位置的混合气体中一部分没有被充分氧化的将穿过氧化层再次进入导气管进入新一轮的循环。

S51、设置温度阈值、第一水位阈值和第二水位阈值，并在冷却水箱中设置降温装置。

S52、对冷却水箱中的温度、蒸馏水箱中的水位、水洗池中的水位进行检测，并将检测结果分别与温度阈值、第一水位阈值和第二水位阈值进行比较。

S53、根据比较结果，将蒸馏水箱中的水导入冷却水箱或者开启降温装置。具体地，当冷却水箱中的温度大于温度阈值，如果蒸馏水箱中的水位大于第一水位阈值且水洗池中的水位小于第二水位阈值，则将冷却水箱中的水导入水洗池后再将蒸馏水箱中的水导入冷却水箱；如果蒸馏水箱中的水位小于第一水位阈值或者水洗池中的水位大于第二水位阈值，则开启降温装置。

冷却水箱中的水是为了给导气管提供低温工作环境，以便水蒸气凝结。随着冷却水箱中的水域导气管中混合气体热交换的进行，冷却水箱中水的温度逐渐升高，将失去与混合气体进行热交换的能力。本实施方式中，通过将蒸馏水箱中经过冷却降温的水置换到冷却水箱中，可保证冷却水箱中的低温。

本实施方式中，设置降温装置，可在蒸馏水箱中的水不足以满足冷却水箱需要，或者水洗池中剩余容量不足以容纳冷却水箱中升温后的水时，通过降温装置对冷却水箱进行降温，从而保证冷却水箱正常工作。

S61、设置浓度上限值。

S62、获取水洗池中溶液的浓度并与浓度上限值比较。

S63、当水洗池中溶液浓度大于浓度上限值，如果水洗池中水位大于第二水位阈值，则等待预设的时间阈值后将水洗池中析出的沉淀物导入垃圾处理炉后再将冷却水箱中的水导入水洗池；如果水洗池中的水位小于第二水位阈值，则将冷却水箱中的水导入水洗池直至达到第二水位。

本步骤中，从水洗池底部将水洗池中的沉淀物导入垃圾处理炉内并喷洒在顶层的垃圾上，以便水分有足够的时间蒸发，避免对垃圾燃烧造成不利影响。

以下结合一个具体的实施例对以上方法做进一步说明。

参照图2、图3，本实施例提出的一种多重水循环的智能型垃圾处理系统，包括焚烧炉1、冷却水箱2、导气管3、第一抽吸机6、第一送水管15、第二送水管8、蒸馏水箱4、第二抽吸机9、水洗池5、第三抽吸机11、第四抽吸机12、第五抽吸机13、鼓风机17和控制模块。

焚烧炉1为敞口式结构的容器，在其底部铺设一层炉灰后，再在炉灰上铺设燃料进行点火，然后将垃圾倒入焚烧炉覆盖在燃料上。如此，焚烧炉1内对垃圾进行闷烧，燃烧位置对垃圾进行燃烧，并产生高温对燃烧位置上方的垃圾进行高温分解，且对垃圾中包含的水蒸气进行汽化。焚烧炉1上设有第一出气口、第一进气口、第二出气口和第二进气口。

冷却水箱2内填充有水，导气管3安装在冷却水箱2内并浸没在水中，导气管3第一端通过第一抽吸机6与第一出气口连通，第一出气口位于燃烧位置上方，第一抽吸机6用于从燃烧位置上方抽取焚烧炉1内包含水蒸气的混合气体。导气管3第二端通过送气管7与焚烧炉1第一进气口连通，送气管7用于将混合气体导入焚烧炉1内燃烧位置。焚烧炉1内产生的混合气体包括垃圾在高温下分解产生的甲烷等可燃气体也包括从垃圾中蒸发出来的水蒸气。本实施方式中，将混合气体在通过导气管3后，由于冷却水箱2中温度较低，混合气体中的水蒸气冷凝附着在导气管3内，从而去除混合气体中的水分，避免水分对燃烧位置的垃圾燃烧造成负面影响。混合气体被输送到燃烧位置后，其中的可燃气体进行助燃，可保证垃圾燃烧的顺利进行，避免垃圾中不易燃烧的物质燃烧不充分。同时，燃烧位置还可通过超高温对有害物质进行充分氧化，避免有害气体直接排放。

本实施方式中，为了避免焚烧炉1中的有害气体溢出，焚烧炉1内维持在负压状态。如此，由于焚烧炉是敞口式结构，故而，第一抽吸机6工作状态下，外部的空气进入焚烧炉并被第一抽吸机6抽取，故而，被输送到燃烧位置的混合气体中也包含氧气，以避免缺氧导致的燃烧不充分。本实施方式中，为了进一步避免燃烧位置的供氧不足，还设置了鼓风机17，其出风口与焚烧炉1第二进气口连通用于向燃烧位置导入供氧气体。

本实施方式中，导气管3为螺旋管。以便延长，混合气体在导气管3中的流动时长，提高对水蒸气的凝结效果。

导气管3还通过第一送水管15与蒸馏水箱4连通。导气管3中凝结的水可通过第一送水管15导入蒸馏水箱4中。本实施方式中，导气管3位于蒸馏水箱4上方，第一送水管15上安装有单向阀16。如此，导气管3中的水自动向第一送水管15排放，当第一送水管15中的水积累到一定程度，单向阀16可被冲开，从而使得导气管3中的水流入蒸馏水箱4。本实施方式中，导气管3中的水自动排放，即避免了增加驱动机构的成本，又避免了导气管3内积水过多降低混合气体的除水效果。本实施方式中，第一送水管15中积聚的水，可避免导气管3内的混合气体流入蒸馏水箱4，避免有害气体直接排放。

蒸馏水箱4通过第二送水管8与冷却水箱2连通，第二抽吸机9安装在第二送水管8上。冷却水箱2通过第三送水管10与水洗池5连通，第三抽吸机11安装在第三送水管10上。

水洗池5通过第四抽吸机12与焚烧炉1第二出气口连通，第四抽吸机12用于将焚烧炉1内燃烧位置产生的尾气导入水洗池5内的水中，水洗池5位于水平面以上设有溢气排出口。水洗池5上设有沉淀物出口，沉淀物出口通过第五抽吸机13与设置在焚烧炉1内部的喷淋头14连通。

本实施方式中，冷却水箱2中的水温度升高后，可导入水洗池5中，以便降低水洗池5中溶解物如烟尘与水的比例，从而提高水洗池5对尾气的水洗效果，然后可将蒸馏水箱4中降温后的蒸馏水导入冷却水箱2对导气管3进行降温。水洗池5中溶解烟尘过多溶液达到饱和，此时可通过第五抽吸机13抽取水洗池5内析出的沉淀物并通过喷淋头14喷洒到焚烧炉1内的垃圾中，沉淀物中的水分被焚烧炉1内高温蒸发成水蒸气成为混合气体的组成部分后回到蒸馏水箱4。

本实施方式中，实现了通过焚烧炉1、导气管3、蒸馏水箱4、冷却水箱2和水洗池，实现了垃圾中水分的循环利用，实现了垃圾处理过程中干净水的自给，有利于节约成本，并解决了垃圾污水的处理问题。

本实施方式中，冷却水箱2中设有第一温度传感器A1，水洗池5内设有浓度传感器A2，冷却水箱2内设置有降温装置，蒸馏水箱4和水洗池5内分别设置有第一水位传感器A3和第二水位传感器A4。控制模块中设有时间阈值，且控制模块分别连接第一温度传感器A1、浓度传感器A2、第二抽吸机9、第三抽吸机11、第五抽吸机13、第一水位传感器A3、第二水位传感器A4和降温装置。

控制模块内设置有低温阈值、第一水位阈值、第二水位阈值、第一温度调节模式、第二温度调节模式、浓度上限值、浓度下限值第一水洗调节模式和第二水洗调节模式。

第一温度调节模式下，控制模块首先控制第三抽吸机11开启抽取冷却水箱2内预设水量导入水洗池5，然后控制第二抽吸机9开启抽取蒸馏水箱4内预设水量导入冷却水箱；第二温度调节模式下，开启降温装置A5并使降温装置持续工作预设时长。

第一水洗调节模式下，控制模块控制第三抽吸机11开启直至第二水位传感器A4检测值达到第二水位阈值或者浓度传感器A2检测值达到浓度下限值；第二水洗调节模式下，控制模块等待时间阈值后控制第五抽吸机13首先抽取水洗池5内溶液中析出的沉淀物喷淋到焚烧炉1中，然后控制第三抽吸机11开启直至浓度传感器A2检测值达到浓度下限值。

本实施方式中，控制模块根据第一温度传感器A1检测值、第一水位传感器A3检测值和第二水位传感器A4检测值控制降温装置A5、第二抽吸机9和第三抽吸机11工作。控制模块将浓度传感器A2检测值分别与浓度上限值和浓度下限值比较，并将第二水位传感器A4检测值与第二水位阈值比较，并根据比较结果控制第三抽吸机11和/或第五抽吸机13工作。

具体地，当第一温度传感器检测值大于低温阈值时，如果第一水位传感器A3检测值大于第一水位阈值，且第二水位传感器A4检测值小于第二水位阈值，控制模块执行第一温度调节模式；如果第一水位传感器A3检测值小于第一水位阈值，或者第二水位传感器A4检测值大于第二水位阈值，控制模块执行第二温度调节模式。

当浓度传感器检测值大于浓度上限值，控制模块将第二水位传感器A4检测值与第二水位阈值相比，如果，第二水位传感器A4检测值大于或者等于第二水位阈值，控制模块选择执行第二水洗调节模式；如果第二水位传感器A4检测值小于第二水位阈值，控制模块选择执行第一水洗调节模式。

尾气中的烟尘溶解在水洗池中后会向下沉积，如此，在水洗池下部形成浓度更大的沉淀物。本实施方式中，第五抽吸机13从水洗池5底部抽取溶液中沉淀物。本实施方式中，将水洗池5底部的沉淀物抽取到焚烧炉1中，有利于提高水洗池5中浓度的调节效率。

本实施方式中，水洗池5的容量大于冷却水箱2，以便对水循环进行缓冲。

本实施方式中，第二送水管8连接蒸馏水箱4的一端插入蒸馏水箱4并靠近其底部。本实施方式红，喷淋头14安装在焚烧炉1内靠近顶部的位置，以便水分有足够的蒸发时间。

本实施方式中，可通过控制第五抽吸机和鼓风机17的工作状态促使焚烧炉1内维持负压状态，例如使尾气输出流速大于鼓风机17向焚烧炉内供气的速度。具体实施时，可实时检测焚烧炉1内气压，然后根据检测结果，由控制模块对第五抽吸机13和鼓风机17进行控制。具体地，可在控制模块中预设多个供氧气体导入流速和尾气输出流速集合，每两个集合中，供氧气体导入流速和尾气输出流速集合的差值均不相同，然后，可根据焚烧炉内的气压，调用不同的集合对鼓风机和第五抽吸机13进行设置。

本实施方式提供的垃圾处理水循环系统，还包括炉渣收集箱17，炉渣收集箱17上设有炉渣进口、尾气进口和尾气出口，炉渣进口与焚烧炉1上的炉渣排放口连通，尾气进口与焚烧炉上的第二出气口连通，尾气出口通过第四抽吸机12与水洗池5连通。通过炉渣排放口对焚烧炉1内的炉渣和炉灰进行排放，可避免焚烧炉1内由于炉渣积累过多占用容量的问题。然后将炉渣从炉灰中分离处理并排放到炉渣收集箱中，以便对炉渣和炉灰进行分离利用。本实施方式中，尾气经过炉渣收集箱后再被导入水洗池5，可利用尾气对炉渣中的粉尘进行分离，避免炉渣运输过程中造成粉尘污染。

本实施方式中，对炉渣炉灰进行排放，还可以避免燃烧位置相对于第一进气口和第二出气口位置发生改变的情况，即避免混合气体不能经过燃烧层发生充分氧化。本实施方式中，可通过检测焚烧炉1底部的温度，根据其底部温度的变化控制炉渣的排放。例如，在炉渣排放口设置排放阀，根据焚烧炉底部温度与预设的标准温度的差值，控制排放阀工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。