一种农村生活垃圾热解气化系统的制作方法

本实用新型涉及固体废弃物处理领域，具体地说是一种对生活垃圾进行减量化、无害化和资源化处理的农村生活垃圾热解气化系统。

背景技术：

随着我国新农村建设的加快，农村人口从相对分散变为相对集中，产生的垃圾如何妥善处置成为当前面临的问题。由于农村垃圾相对点位较分散、收集较困难、运输距离远、因此整体对垃圾的收运覆盖将导致运输成本较高；目前，我国农村缺乏投资成本和运行成本都相对较低的、有效处理垃圾的技术和设备；由于垃圾的收运体系不能满足全覆盖分散点位和偏远农村的垃圾，其现状大多采用原始堆放，简易填埋、露天焚烧等方式处理垃圾，造成污染环境、占用大量土地，对土地资源造成不可恢复性的破坏；垃圾渗滤液对水体造成污染，焚烧产生大量有害气体，影响大气环境，填埋气中的可燃成分是火灾隐患；垃圾场产生大量有害病菌，威胁人们的健康、影响生活环境。

由于生活垃圾的多变性、复杂性，并受到经济发展水平、历史条件、自然条件及居民传统生活习惯、处理费用等因素的影响，因而在处理上很难有统一的模式。目前国内外应用最广泛的处理方法主要有卫生填埋、堆肥、焚烧和综合处理等。垃圾填埋浪费大量地地资源，填埋场的渗出液容易污染其周围的土壤和水体。堆肥中的重金属可能对土壤造成污染。垃圾焚烧投资大，产生有害气体（CO、HCl、SO₂、NO_x等）和某些致癌物，如：二噁英。

目前，我国广大农村地区垃圾现状，没有完善规范垃圾收集管理系统及处理处置场地，垃圾清理达不到规范要求；随意堆放垃圾未经任何处理措施，占用大面积土地，表面无覆盖层，较轻的垃圾随风四处飘散，形成更大面积的污染；任意露天堆放的垃圾在夏天臭气四溢，蚊蝇孳生，传播疾病，啮齿动物出没，对于整个乡镇的容貌将有恶劣影响；垃圾渗滤液随雨水流入水体，造成水体环境污染，将直接威胁广大人民群众的身体健康。

技术实现要素：

针对当前我国农村生活垃圾现状及我国农村生活垃圾处理过程中存在的上述问题，本实用新型提供一种对生活垃圾进行减量化、无害化和资源化处理的农村生活垃圾热解气化系统，其使垃圾充分燃烬，达到消除二次污染的环保要求。

为此，本实用新型采用如下的技术方案：一种农村生活垃圾热解气化系统，包括垃圾预干燥系统和热解气化炉，所述的垃圾预干燥系统包括夹套式滚筒干燥机，所述的热解气化炉包括热解气化炉本体，

所述的热解气化炉本体包括立式圆筒形的一燃室和多腔型的二燃室，所述的一燃室内设有旋转炉排和安装在旋转炉排上的搅拌器，所述旋转炉排的上方设有至少一个使两个燃室相通的二次风管，所述二燃室的内壁上设有多个折流板；

所述的夹套式滚筒干燥机包括外筒体、位于外筒体内的内滚筒和位于中心处的换热管，所述的换热管用于通入来自热解气化炉二燃室排出的高温热烟气，所述的内滚筒上开有筛滤孔，所述内滚筒尾部的出料口位于一燃室的上方，使从出料口出来的垃圾落入一燃室内。

本实用新型利用热解气化炉排出的高温烟气通入换热管，采用夹套式滚筒干燥机对垃圾原料进行预干燥，降低热解气化炉入口垃圾的含水率，提高热解气化炉的热效率并保持燃烧过程稳定，减少热解气化炉辅助燃料的使用。热解气化炉采用两段式燃烧室结构，通过分别控制两个燃烧室的通风量和炉膛温度，达到在一燃室进行缺氧燃烧和热解气化，在二燃室进行过氧燃烧的两段式热解气化燃烧工艺的要求，抑制二噁英的产生，使垃圾充分燃烬，达到消除二次污染的环保要求。

作为上述技术方案的补充，所述热解气化炉的底部设有用于将灰渣排出的螺旋输灰器。

作为上述技术方案的补充，所述的热解气化炉上设有利用燃油助燃的燃烧器，与燃烧器配套使用的有燃油输送泵、储油罐和助燃风机。用于热解气化炉的第一次启动。

作为上述技术方案的补充，所述的换热管上焊有散热翅片，进一步提高换热效果。

作为上述技术方案的补充，所述的夹套式滚筒干燥机倾斜布置，其尾部低于头部，夹套式滚筒干燥机的头部设有进料螺旋输送机。

作为上述技术方案的补充，所述夹套式滚筒干燥机的底部设有泥沙螺旋输送机和与泥沙螺旋输送机配合使用的落沙管，所述夹套式滚筒干燥机的尾部设有烟气紧急排放管。通过落沙管排出的泥沙可集中填埋。当烟气热换系统和尾气处理系统设备故障时，烟气紧急排放管可紧急排出热解气化炉内的热烟气。

作为上述技术方案的补充，本实用新型还包括垃圾原料处理系统、烟气换热系统和尾气处理系统。

作为上述技术方案的补充，所述的垃圾原料处理系统包括垃圾贮存坑、渗滤液收集池、垃圾抓斗、双轴螺旋输送机、垃圾磁选破碎机、破碎垃圾缓存坑、无轴螺旋输送机以及垃圾渗滤液输送泵；

所述的垃圾磁选破碎机位于双轴螺旋输送机出料口下方，经垃圾磁选破碎机得到的破碎垃圾进入破碎垃圾缓存坑；垃圾贮存坑与破碎垃圾缓存坑内的渗滤液汇集至渗滤液收集池，然后由垃圾渗滤液输送泵打至热解气化炉；破碎垃圾缓存坑内的破碎垃圾利用垃圾抓斗上料至无轴螺旋输送机，将破碎后的垃圾输送至垃圾预干燥系统。

作为上述技术方案的补充，所述的烟气换热系统包括串联成一循环系统的烟气换热器、玻璃钢冷却塔、冷却水池以及冷却水循环泵，烟气换热器设有压缩空气吹扫装置。预干燥垃圾后的烟气温度仍然较高，在进入尾气处理系统之前采用烟气换热器和玻璃钢冷却塔进行循环冷却降温，也可以通过烟气换热器制取生活用热水。冷却后的烟气经尾气处理系统净化后达标排放。

作为上述技术方案的补充，所述的尾气处理系统包括袋式除尘器、储灰罐、引风机以及排气筒，烟气中的飞灰经袋式除尘器收集后排入密闭的储灰罐内，除尘后的烟气由引风机经排气筒达标排放。

本实用新型具有的有益效果如下：生活垃圾采用本实用新型的热解气化系统处理后，各种污染物排放指标符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014），部分指标优于欧盟标准。无废水外排，垃圾的渗滤液作为补燃剂参与燃烧。生活垃圾的减量率≥95%，垃圾中筛选出的无机物经高温焚烧；垃圾热解后及无机物经高温焚烧后的剩余物无毒无害，可用于铺路、制砖或填埋，对环境不会造成污染。该系统具有占地小，投资少，建设工期短，操作简单运行成本低等特点。

附图说明

图1为本实用新型的工艺流程简图；

图2为本实用新型夹套式滚筒干燥机的内部结构示意图；

图3为本实用新型热解气化炉结构示意图；

图4-5为本实用新型烟气换热器冷却方式示意图。

其中：1-垃圾贮存坑；2-破碎垃圾缓存坑；3-渗滤液收集池；4-双轴螺旋输送机；5-垃圾磁选破碎机；6-无轴螺旋输送机；7-垃圾抓斗；8-渗滤液输送泵；9-除臭喷淋装置；10-负压除臭管；11-进料螺旋输送机；12-夹套式滚筒干燥机；13-泥沙螺旋输送机；14-落沙管；15-烟气紧急排烟管；16-热解气化炉；17-螺旋输灰器；18-助燃风机；19-烟气换热器；20-压缩空气吹扫装置；21-循环泵；22-玻璃钢冷却塔；23-冷却水池；24-袋式除尘器；25-储灰罐；26-引风机；27-排气筒；28-燃油输送泵；29-储油罐。

其中夹套式滚筒干燥机中：121-外筒体；122-内滚筒；123-筛滤孔；124-换热管；125-散热翅片。

其中热解气化炉中：161-一燃室；162-二燃室；163-搅拌器；164-折流板；165-二次风管；166-燃烧器；167-旋转炉排。

具体实施方式

下面结合说明书附图给出本实用新型的一个最佳实施方式。

图1中，一种农村生活垃圾热解气化系统由垃圾原料处理系统、垃圾预干燥系统、热解气化炉、烟气换热系统以及尾气处理系统组成。

生活垃圾经垃圾收集车运送至垃圾原料处理系统，卸入垃圾贮存坑1，然后经垃圾抓斗7上料至双轴螺旋输送机4，在其出料口下部设有垃圾磁选破碎机5，垃圾中的金属物品经磁选滚筒落入小推车，可回收利用。其余垃圾经破碎后进入破碎垃圾缓存坑2，然后利用垃圾抓斗7上料至无轴螺旋输送机6，将破碎后的垃圾输送至垃圾预干燥系统的进料螺旋输送机11。垃圾贮存坑1与破碎垃圾缓存坑2内的渗滤液汇集至渗滤液收集池3，然后由渗滤液输送泵8打至热解气化炉16。垃圾贮存坑及破碎垃圾缓存坑四周设有除臭喷淋装置9，以减少垃圾臭气散发。垃圾原料处理系统独立布置于封闭空间内，该空间设有负压除臭管10，以避免垃圾臭气外泄。

来自垃圾原料处理系统经破碎的垃圾首先进入夹套式滚筒干燥机12的进料螺旋输送机11，在螺旋挤压下进入夹套式滚筒干燥机12的内滚筒122空间，同时来自热解气化炉16的高温热烟气从滚筒干燥机尾部进入位于滚筒干燥机中心的换热管124，换热管上焊有散热翅片125，干燥机筒体倾斜布置，并作低速旋转运行，垃圾在滚筒干燥机内滚筒空间与散热翅片及换热管内的高温烟气进行间接换热，垃圾从干燥机头部进料口方向往尾部出料口方向移动，到达出料口时，垃圾水分即满足垃圾热解气化炉入口对垃圾水分的要求。预干燥后的垃圾经热解气化炉顶部落入热解气化炉16的一燃室161内。在滚筒干燥机内换热降温后的高温烟气进入烟气换热系统进一步降温。垃圾预干燥过程中蒸发的水分与垃圾原料处理间抽负压的空气混合后进入热解气化炉16。如图2所示，夹套式滚筒干燥机的内滚筒122上开有筛滤孔123，混入垃圾内的泥沙在干燥过程中经筛滤孔落入干燥机内滚筒122与外筒体121之间底部的泥沙螺旋输送机13，输送至落沙管14排出，排出的泥沙可集中填埋。滚筒干燥机尾部设有烟气紧急排放管15。当烟气换热系统和尾气处理系统设备故障时，可紧急排出热解气化炉内16的热烟气。

来自垃圾预干燥系统的垃圾由热解气化炉16顶部落入一燃室161内，一燃室内161设有搅拌器163和旋转炉排167，如图3所示。在一燃室内161垃圾从上到下，依次经过干燥层、热解气化层、燃烧层、燃尽层。垃圾首先在干燥层由炉膛壁面辐射，高温热解气化烟气对流以及热解气化层导热三方作用下干燥，其中的水分挥发。干燥后垃圾在热解气化层分解成一氧化碳、气态烃类等可燃物进入混合烟气中。热解气化后的残留物（液态焦油、较纯的碳素以及垃圾本身含有的无机灰土和惰性物质）进入燃烧层充分燃烧。燃烧层沿高度方向可分为氧化区和还原区。氧化区内发生碳、焦油和氧气发生剧烈的氧化反应，燃烧温度可达到1200-1650℃，燃烧产生的热量用来提供还原区、热解气化层和干燥层所需的热量。还原区内CO₂和H₂O被炽热的C还原，产生CO，H₂等可燃气体，进入混合烟气中。燃烧层产生的残渣经过燃尽层继续燃烧完全后，经炉排的机械挤压、破碎，落入灰斗经螺旋输灰器17排出炉外，统一收集后进行填埋。

垃圾原料处理车间的负压除臭空气，以及来自预干燥装置的水蒸汽混合后，一部分作为一燃室的助燃空气，一部分与一燃室产生的低燃点可燃气体由热解气化炉16底部的旋转炉排167上方的二次风管165送入二燃室162。其中，空气能给燃烧层提供充分的助燃氧。当燃烧过程中消耗了大量氧后，空气在上行至气化段和热分解段时继续提供参与反应的氧。而干燥产生的水蒸汽可作为热解气化层的部分气化剂。热解气化炉一燃室161产生的混合烟气通过设置在一燃室161与二燃室162之间的二次风管165进入二燃室162燃烧。烟气在二燃室162中的运动状况使得二燃室同时起到了离心除尘的作用，二燃室内壁上设有折流板164，烟气中夹带粉尘很大一部分在二燃室的沉降室中收集，螺旋输灰器17排出二燃室。垃圾在热解气化炉内经热解后实现了能量的两级分配，热解成分进入二燃室焚烧， 热解后的残留物在热解气化炉的燃烧段焚烧，垃圾的热分解、气化、燃烧形成了沿向下运动方向的动态平衡，在投料和排渣系统连续稳定运行的外部条件下，炉内各反应段的物理化学过程也连续、稳定地进行，维持热解气化炉连续地、正常地运转。热解气化炉第一次启动时，通过设置在热解气化炉上的燃烧器166利用燃油助燃，还设有与燃烧器166配套使用的燃油输送泵28、储油罐29和助燃风机18。热解气化炉的灰渣由输灰螺旋排出后集中填埋处理。

由热解气化炉16二燃室162排出的高温烟气作为热源进入夹套式滚筒干燥机12，经初步换热后，再进入烟气换热器19进一步降温，然后再进入尾气处理系统。烟气换热器19采用管式烟气换热器进行间接换热，换热管内的冷却水经烟气加热后利用玻璃钢冷却塔22进行循环冷却，设冷却水池23和冷却水循环泵21，烟气换热器设有压缩空气吹扫装置20（如图4所示）。也可以采用直流式冷却水，冷却水采用生活自来水，经加热后可作为生活用热水（如图5所示）。

经烟气换热器19进一步降温后的烟气，其温度满足袋式除尘器24入口对烟气温度的要求。烟气中的飞灰经袋式除尘器收集后，由排灰螺旋经星型卸料阀排入密闭的储灰罐25内，作为危废送至危废处理中心集中处理。除尘后的烟气由引风机26经排气筒27达标排放。

如上所述，尽管参照特定的优先实施例已经表示和表达了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。