一种生活垃圾的碳生化炉及其处理工艺的制作方法

本发明涉及一种生活垃圾的处理装置，具体为一种生活垃圾碳生化炉，以及这种生活垃圾的处理工艺。属于环保技术领域。

背景技术：

在城市化进程中，垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担，世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。而如今，垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”，是“放错地方的资源”。这既是对垃圾认识的深入和深化，也是城市发展的必然要求。

中国垃圾处理行业起步晚，但通过不断的发展，我国垃圾处理产业初具规模，垃圾处理市场容量有了显著增加，市场渗透率迅速提高，进入环卫行业的企业数量也在迅猛增加。我国的垃圾处理市场已经从导入期进入到成长期，并正向成熟期迈进。

随着环境问题逐渐被重视，节能、环保成为各国的发展主题，已经开始为垃圾处理提供产业发展的机会。全世界垃圾年均增长速度为8.42％，而中国垃圾增长率达到10％以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾，仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。在如此巨大的垃圾压力下，有理由相信，垃圾处理产业会成为未来国内的明星产业。

目前生活垃圾的处理主要有填埋、堆肥和焚烧：填埋处理需占用大量土地。同时，垃圾中有害成份对大气、土壤及水源也会造成严重污染，不仅破坏生态环境，还严重危害人体健康。

堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类，要求垃圾的有机含量较高。而且堆肥处理不能减量化，仍需占用大量土地。焚烧的实质是将有机垃圾在高温及供氧充足的条件下氧化成惰性气态物和无机不可燃物，以形成稳定的固态残渣。首先将垃圾放在焚烧炉中进行燃烧，释放出热能，然后余热回收可供热或发电。烟气净化后排出，少量剩余残渣排出、填埋或作其它用途。其优点是迅速的减容能力和彻底的高温无害化，占地面积不大，对周围环境影响较小，且有热能回收。因此，对msw实行焚烧处理是无害化、减量化和资源化的有效处理方式。随着人们环境意识的不断增强和热能回收等综合利用技术的提高，世界各国采用焚烧技术处理生活垃圾的比例正在逐年增加。

然而目前常见的焚烧处理方法，存在诸多缺陷：1、需要很高的阻燃燃料一是焚烧处理生活垃圾不需要很高的助燃燃料；2、需要大量的资金和占地面积，并且设备维护成本高，使用寿命短；3、产生重金属污染物和二恶英等有害气体；4、垃圾不能充分燃烧，焚烧后炉内炉渣易结块，不仅不能有效地利用，而且还占用大量土地，污染环境。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种生活垃圾的碳生化炉及其处理工艺；以解决现有技术的上述问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

一种生活垃圾的碳生化炉，包括圆柱状碳生化炉炉体和固定炉体的固定支架；所述的炉体的内径和外径由上而下逐渐增大；炉体竖直放置，其上端为上口，下端为下口；所述的炉体侧壁外设置有夹套；在夹套和炉体侧壁之间设置有若干垃圾碳化绞笼阀道，所述的垃圾碳化绞笼阀自上口沿炉体延伸至下口，并在下口处设置有将垃圾碳化绞笼阀道自下往上推进的碳化绞笼阀道推进机；所述炉体的顶部设置有垃圾供料输送机；所述的炉体中部的侧壁上设置有若干呈仰角的供氧阀，并且供氧阀向炉体中轴线的同一侧偏移；所述的炉体侧壁上还设置有若干与储油罐连通的喷油泵阀；所述的炉体底部设置有炉渣下料出口阀；在炉体的下部设置有连通炉膛和供热设备的余热引风阀。

所述的垃圾碳化绞笼阀道和碳化绞笼阀道推进机设置有四个，均匀排列在炉体侧壁与夹套之间。

所述的炉体高度为11米以上，保证垃圾在炉体内至少1秒钟。

所述的炉体侧壁与夹套之间的距离为45-60毫米。优选50毫米。

所述的垃圾碳化绞笼阀道的滑套直径为40-50毫米。优选45毫米。

所述的垃圾供料输送机为全封闭结构。

所述的炉体顶部设置有防爆应急阀。

所述的炉体侧壁上还设置有观望阀，以便于在使用过程中了解炉体内垃圾焚烧的情况。

所述的供氧阀的仰角相同，并且供氧阀向炉体中轴线的同一侧的偏移角度也相同。因此，在供氧时形成向上的旋风。本发明中所述的供氧阀的角度是指在炉膛中的喷射气体的角度。

一种使用上述碳生化炉的生活垃圾处理工艺，其步骤如下：

(1)生活垃圾的前处理：将经过分拣破碎、筛分、磁洗生活垃圾粉碎至50×50mm左右；再通过挤压至含水量30％-40％；

(2)打开碳生活炉的供氧阀、喷油泵阀和余热引风阀；碳生化炉炉体内的温度升至900～1200℃；

(3)将经过处理后的生活垃圾输送至碳化绞笼中，通过垃圾碳化绞笼阀道由下而上输送至上口，并存放在待生化处理的储料仓；

(4)将储料仓里的生活垃圾通过全封闭螺旋式输送机输送到生化炉进料口并进入炉膛生化处理，输送过程中，夹套余热尾气给予烘干供热；

(5)生化处理后的炉渣通过炉渣下料出口阀输送至炉体外处理；炉膛内的余热通过余热引风阀输送至供热设备；

(6)步骤(1)、(3)、(4)和(5)周而复始，循环使用。

所述的供氧阀向炉体内提供气化剂(空气)，跟据碳生化炉下出口高温烟气或余热锅炉的尾气出处的含氧量5～10％范围，由鼓风机调频自动调节。

所述的炉体顶部还设置有引风机，该引风机跟据炉体内腔的负压8～12毫米水柱范围来自动调节控制。

本发明具有以下有益效果：

(1)跟其他传统焚烧炉不同的是采纳热解的方法和直接燃烧方法合为一体的方式，集两种方法的长处又克服两方法制处为一体，转型的燃烧方式。

(2)由垃圾本身热解气化后产生的可燃气体，自身燃烧，这就比直接焚烧需要助燃器不可断火经济多了，节约也不可估量的燃料能源，对企业来说，是最低的运行成本。

(3)通过一体式碳生化炉设计，通过碳化绞笼阀道设计，利用炉体余热进行垃圾前处理，自动连续添加物料；不仅减少了生活垃圾焚烧处理设备的占用空间，还提高了生活垃圾的处理效率。

(4)通过特殊的供氧阀设计，不仅提供了生活垃圾在燃烧时的供氧需求，还在炉体内形成旋风；可以让生活垃圾下落减缓，增加生活垃圾生化处理时间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的a-a向剖面结构示意图；

图3为图1的b-b向剖面结构示意图；

图中：1、炉体2、供氧阀3、喷油泵阀4、观望阀5、碳化绞笼阀道推进机6、垃圾供料输送机7、防爆应急阀8、上口9、下口10、余热引风阀11、残渣下料出口阀12、垃圾碳化绞笼阀道。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术方案。

如图1、图2和图3所示一种生活垃圾的碳生化炉，包括圆柱状碳生化炉炉体1和固定炉体1的固定支架；所述的炉体1的内径和外径由上而下逐渐增大；炉体1竖直放置，其上端为上口8，下端为下口9；所述的炉体1侧壁外设置有夹套；在夹套和炉体1侧壁之间设置有若干垃圾碳化绞笼阀道12，所述的垃圾碳化绞笼阀道12自上口8沿炉体1延伸至下口9，并在下口9处设置有将垃圾碳化绞笼阀道12自下往上推进的碳化绞笼阀道推进机5；所述炉体1的顶部设置有垃圾供料输送机6；所述的炉体1中部的侧壁上设置有若干呈仰角的供氧阀2，并且供氧阀2向炉体1中轴线的同一侧偏移；所述的炉体1侧壁上还设置有若干与储油罐连通的喷油泵阀3；所述的炉体1底部设置有炉渣下料出口阀11；在炉体1的下部设置有连通炉体1内腔(炉膛)和供热设备的余热引风阀10。

所述的垃圾碳化绞笼阀道12和碳化绞笼阀道推进机5设置有四个，均匀排列在炉体1侧壁与夹套之间。

所述的炉体1高度为11米以上，保证垃圾在炉体内至少1秒钟。

所述的炉体1侧壁与夹套之间的距离为45-60毫米。优选50毫米。

所述的垃圾碳化绞笼阀道12的滑套直径为40-50毫米。优选45毫米。

所述的垃圾供料输送机6为全封闭结构。

所述的炉体1顶部设置有防爆应急阀7。

所述的炉体1侧壁上还设置有观望阀4，以便于在使用过程中了解炉体内垃圾焚烧的情况。

所述的供氧阀2的仰角相同，并且供氧阀2向炉体中轴线的同一侧的偏移角度也相同。因此，在供氧时形成向上的旋风。本发明中所述的供氧阀2的角度是指在炉膛中的喷射气体的角度。

一种使用上述碳生化炉的生活垃圾处理工艺，其步骤如下：

(1)生活垃圾的前处理：将经过分拣破碎、筛分、磁洗生活垃圾粉碎至50×50mm左右；再通过挤压至含水量30％-40％；

(2)打开碳生活炉的供氧阀2、喷油泵阀3和余热引风阀10；碳生化炉炉体1内的温度升至900～1200℃；

(3)将经过处理后的生活垃圾输送至碳化绞笼中，通过垃圾碳化绞笼阀道12由下而上输送至上口，并存放在待生化处理的储料仓；

(4)将储料仓里的生活垃圾通过全封闭螺旋式输送机输送到生化炉进料口并进入炉体1内腔(炉膛)生化处理，输送过程中，夹套余热尾气给予烘干供热；

(5)生化处理后的炉渣通过炉渣下料出口阀11输送至炉体外处理；炉膛内的余热通过余热引风阀10输送至供热设备；

(6)步骤(1)、(3)、(4)和(5)周而复始，循环使用。

所述的供氧阀2向炉体1内提供气化剂(空气)，跟据碳生化炉下出口高温烟气或余热锅炉的尾气出处的含氧量5～10％范围，由鼓风机调频自动调节。

所述的炉体顶部还设置有引风机，该引风机跟据炉体内腔的负压8～12毫米水柱范围来自动调节控制。

碳生化炉装置的设计，就是以快速热解法而来，碳生化炉设计是直体的炉型，以处理100t/d的炉为例：炉体总高有11-13米高，热解气化采用下吸式工艺，即气化剂(空气)从炉上部供入，经过较长的(11m左右)反应炉膛由炉底部排出反应残渣和高温尾气，900℃高温尾气用于发电装置转化为电能，用于本系统动力装置。

经过前处理过的生活垃圾，含水量确保在30％以下其热值达3000大卡/kg以上，并粉碎后的颗粒为物料的热解气化提供了重要前题，物料由全封闭送料机缓慢送入碳化炉炉体上端经900℃以上的助燃器提供的高温区域，进入炉腔即开始热解，由于物料是分散进入，干燥后又质量相对减少，在下落过程中显的有些浮动状态，使物料受热均匀，接受热能很快达到气化效果。同时上、中、下三段气化剂(即来自于炉夹套的适量的热空气)以切线方向补充射入，形成了旋转气流，使已进入热解气化的物料也跟随着旋转而下，这就保证了物料在下飘过程中有充足的时间再进一步的裂解。物料在下沉过程中，由热解气化出来的1000℃以上的可燃气体，在不断补充的气化剂(空气)使温度再次提升，达到裂解需要的高温1000℃以上，保证了快速热解、气化，包括裂解在瞬间同时完成，将物料中的有机物彻底裂解成单质分子，无害排放，无机残渣沉入炉底，炉灰以出灰口自动排出。采取这样工艺解决了在焚烧过程中普通存在的二恶英、焦油等较难处理的问题。

高温尾气(1000℃以上)经余热锅炉急冷，出口温度在250度以下，再经尾气净化处理工序，给予达标排放。

本发明在焚烧处理生活垃圾不需要很高的助燃燃料(柴油或天燃气等)只是在开炉时需要提升炉膛温度(850-900℃即可)待进料后，约半小时至2小时，运行正常后，就不需要助燃了，设备可以连续运行，因此运行成本很低，每吨垃圾的处理成本和燃料的成本以说几乎为“零”。

本发明处理垃圾产生的热能相当可观，通过余热利用发电，会有很大的经济效益，处理1吨生活垃圾所产生的热能，可以发电300-350kw/吨，100吨垃圾处理的产生的热能，可以发电3万kw以上，每小时为1250kw/h，工业用电每度1.20元/度计，3600元/吨的支出成本节约除去自身装置用电外。多余的电量还可上网外供，每年光节约电费就是1000万以上。发电装置1500kw/h投资仅1500万，一年多就可以收回投费。就反二述这项就可以收获最大的经济效益。

另外，本发明的设备装置相比其它焚烧装置简易不复杂，机械修维保养也相应简单，故障率小，减少大量的设备维护保养及定期设备维修时间，保证设备装置每年运行300天以上。