本发明涉及生活垃圾处理技术领域，具体为一种小型节能高效生活垃圾焚烧处理系统。
背景技术：
近年来，我国小城镇经济迅速发展，在生产与消费过程中产生大量的生活垃圾。生活垃圾如果处置不当，不仅会占用一定的土地，浪费了土地资源，还会散发出臭气，孽生各种细菌。小城镇环卫基础设施相对滞后，生活垃圾随地堆放，脏、乱、差问题明显，因此小城镇生活垃圾合理处理处置势在必行。生活垃圾的处理处置有填埋、堆肥和焚烧三大类。只有焚烧，能够最快与最有效地进行垃圾减量和减容，还可消灭垃圾中的各种病原体，将有毒有害物质转化为无害物，故此技术已渐渐成为生活垃圾处理的主流技术。
垃圾焚烧是将城市生活垃圾进行高温处理，在800℃-1000℃的焚烧炉里，垃圾的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的化学反应，释放出热量，转化成为高温的燃烧气和固体残渣。垃圾焚烧具有减容量大，热能可回收利用等优点，但也存在运行费用较高、对垃圾热值有一定要求、飞灰中含有重金属等有害物质等缺点。如果技术和设备选择不当，运行管理水平低，还会产生较严重的二次污染。
在垃圾焚烧地理区域的划分中，县级城市所占的比例愈来愈大，单条线10-150吨/天的规模日渐增多，原先适应大型炉排的工艺路线由于建设成本与周期、场地等方面的综合问题，明显不适合县级城市了，因此开发出适合县级城市的小型垃圾焚烧系统已经迫在眉睫。
小型生活垃圾焚烧处理系统，一般包括焚烧前处理系统、焚烧炉、热利用系统和烟气处理系统。
目前市场上有一些小型生活垃圾焚烧前处理装置，但没有一种是比较通用的，都有一些缺陷或不足，比如：破碎机械太贵，流程太长，脱水耗能太大，烟气余热利用不充分，综合能耗太高等。
技术实现要素：
针对市场需求，本发明设计一种小型节能高效生活垃圾焚烧处理系统，优化了垃圾焚烧前处理系统、焚烧炉内部结构及烟气处理系统，综合考虑了垃圾破碎与脱水的方便性，提高焚烧炉的气密性，促进垃圾充分焚烧，减少二次污染物产生，充分利用烟气余热，二次利用利用碱灰（氢氧化钙废渣），更有效地去除酸性气体、有机污染物和颗粒物等污染物，达到垃圾不落地、臭气不扩散、废液不外排及余热不浪费等目的。
本发明的技术方案是这样实现的：一种小型节能高效生活垃圾焚烧处理系统，包括焚烧前处理系统、焚烧系统、烟气余热利用装置和烟气处理系统；所述烟气处理系统包括第一气液热交换装置、第一引风机、余碱灰利用塔、半干法脱酸塔、第二气液热交换装置、冷却水塔、旋风除尘器、袋式除尘器、第二引风机和烟囱；
所述焚烧前处理系统包括独立设置的生活垃圾破碎装置以及立式旋转垃圾干燥装置；所述生活垃圾破碎装置包括第一垃圾桶、第一垃圾自装卸装置及破碎机装置；所述立式旋转垃圾干燥装置包括第二垃圾桶、第二垃圾自装卸装置、干燥桶以及垃圾渗滤液滴加装置，所述干燥桶包括桶体及搅拌电机和搅拌棒，搅拌棒采用横杆分多层错位设计，出料端设计出料阀；其装料斗带有电动盖子，在进料斗下端，设置液压进料装置。
所述生活垃圾破碎装置和立式旋转垃圾干燥装置分别设有中转桶及输送机构，生活垃圾破碎装置的输送机构包括输送至立式旋转垃圾干燥装置的第一输送轨道和输送至焚烧系统的第二输送轨道；立式旋转垃圾干燥装置的输送机构包括输送至焚烧系统的第三输送轨道；
所述焚烧系统包括第三垃圾自装卸装置、焚烧炉炉体、设置在焚烧炉炉体内的一燃室、炉排、点火器、第一排灰口、二燃室、设置在二燃室炉壁上的二燃室烟气排出口；
所述烟气余热利用装置包括长方体容体或圆柱体容体及设置在长方体容体或圆柱体容体内的热交换管道，长方体容体或圆柱体容体的上部与二燃室连通，长方体容体或圆柱体容体的内壁安装耐火砖，热交换管道为蛇形或弹簧形；热交换管道内部通新鲜空气，外部与烟气接触，因管道内部气流量较大，能吸收较多的热量，可使热交换管道不被烟气加热至非常高的温度，甚至变红。若热交换管道长时间处理红热状态，会影响使用寿命。经过热交换管道后的新鲜空气，会被加热至比较高的温度，可用于干燥垃圾和二燃室的供气，达到节能目的。热交换管道根据长方体容体或圆柱体容体的内部空间与热空气需求量设置数量，热交换管道的下端伸出长方体容体或圆柱体容体并与干燥桶连通并向干燥桶送热气对垃圾干燥；立式旋转垃圾干燥装置上部设有排气口，排气口与一燃室的上半段管连通并向一燃室上半段的炉排供气；新鲜空气a0进入烟气余热利用装置被加热变成空气a1，a1分成二段（或可设置多条热交换管道，例如两条热交换管道，便有两个a0、两个a1），一段送入二燃室，另一段作为垃圾干燥用气，送入立式旋转垃圾干燥装置。经过干燥装置后，空气变成a2，然后作为焚烧炉的供气送入焚烧炉的上半段。焚烧炉的下半段供气b，由风机从垃圾堆放与破碎的上方吸取。必要时，空气加热至特定温度再送入焚烧炉。
所述第一气液热交换装置包括第一进气口、第一出气口、第一冷却水入口及第一冷却水出口；所述第一气液热交换装置的第一进气口与烟气余热利用装置连通，第一气液热交换装置的第一出气口在引风机的作用下给余碱灰利用塔供风；
所述余碱灰利用塔的出风口与半干法脱酸塔的进风口连通；
所述第二气液热交换装置包括第二进气口、第二出气口、第二冷却水入口及第二冷却水出口；所述第二气液热交换装置的第二进气口与半干法脱酸塔的出气口连通，第二气液热交换装置的第二出气口与旋风除尘器连通；
所述冷却水塔设有冷却水出口和冷却水入口，冷却水出口与第一气液热交换装置的第一冷却水入口连通；第一气液热交换装置的第一冷却水出口与第二气液热交换装置的第二冷却水入口连通，第二气液热交换装置的第二冷却水出口与冷却水塔的冷却水入口形成循环，实现冷却水的循环利用。
进一步地，所述余碱灰利用塔包括塔体及设置在塔体内的石灰粉废渣进料用的螺杆进灰装置、设置在塔体上的进灰入口、第一引风机及第一引风机入口以及余碱灰利用塔出风口，所述半干法脱酸塔包括塔体、设置在塔体下部的半干法脱酸塔入风口和石灰乳入口及设置在塔体内的两层淋洗层，半干法脱酸塔入风口与余碱灰利用塔出风口连通，第一淋洗层安装有至少一个喷射角度为120°的喷头，第二淋洗层安装有至少一个喷射角度为90°的喷头。
所述第一淋洗层安装的喷射角度为120°的喷头为三个，第二淋洗层安装的喷射角度为90°的喷头为一个。
所述第一垃圾自装卸装置、第二垃圾自装卸装置以及第三垃圾自装卸装置采用升降式输送或链板式输送或螺杆式输送的提升输送方式。
所述烟气处理系统包括旋风除尘器、袋式除尘器、引风机、烟囱；所述第二气液热交换装置的出口与旋风除尘器入口连通，所述旋风除尘器出口与袋式除尘器入口连通，所述袋式除尘器出口与引风机入风口连通，所述引风机出风口与烟囱的入口连通；所述半干法脱酸塔、旋风除尘器及袋式除尘器底部各设有废灰排灰口，所述排灰口都设有阀门且所述排灰口出口都与余碱灰利用塔的塔体上的进灰入口连通。
焚烧炉的下半段供气由风机从垃圾堆放与破碎的上方吸取；必要时，空气加热至特定温度再送入焚烧炉。
垃圾焚烧炉排炉的装料斗带有电动盖子，进料时打开，进料完成后关闭。在进料斗下端，设置液压进料装置，使垃圾缓缓进入垃圾焚烧炉排炉内。液压进料装置包括液压推门装置和液压进料推进装置。
空气供应工作原理说明：如图1所示，新鲜空气a0进入烟气余热利用装置被加热变成空气a1，a1分成二段或可设置多条热交换管道，例如两条热交换管道，便有两个a0、两个a1），一段送入二燃室，另一段作为垃圾干燥用气，送入立式旋转垃圾干燥装置。经过干燥装置后，空气变成a2，然后作为焚烧炉的供气送入焚烧炉的上半段。焚烧炉的下半段供气b，由风机从垃圾堆放与破碎的上方吸取。必要时，空气加热至特定温度再送入焚烧炉。
冷却水流路工作原理：如图1所示，低温的冷却水w0从冷却水塔流出，进入第一气液热交换装置使烟气快速降温，冷却水w0被加热后变成w1。冷却水w1温度较高，供入第二气液热交换装置提升一点烟气温度，以免烟气温度过低而在旋风除尘器及袋式除尘器内发生水汽冷凝，冷却水w1被降温后变成w2。因w2的温度还比较高，送入冷却水塔进一步降温，转变为w0，从而实现冷却水的循环利用。
本发明运行机理为：生活垃圾经过前处理系统进行破碎与脱水后，进入焚烧炉焚烧，在焚烧过程中，充分考虑减少毒害气体的产生及扩散。产生的烟气，进入余热利用装置，充分利用余热，达到节能目的，然后进入烟气处理系统，除去酸性气体、有机污染物及颗粒物，再通过烟囱排放。
生活垃圾经过初步分拣后装入垃圾桶中，然后经第一垃圾自装卸装置倒入垃圾破碎装置的装料斗中（此装料斗上部装有电动盖子，可防臭气扩散），进行破碎。破碎后的垃圾装入垃圾中转桶中，运至干燥装置进料端。通过第二垃圾自装卸装置倒入立式旋转垃圾干燥装置的装料斗中（此装料斗上部装有电动盖子，可防臭气扩散），进行干燥。干燥完成后，垃圾落入另外的垃圾中转桶中，运至焚烧炉的进料端。此垃圾前处理系统，把垃圾破碎与干燥设计为独立单元，有利于根据进入焚烧处理站的生活垃圾性质进行前处理。若进入的垃圾已比较小块，则不用破碎；若进入的垃圾含水率不高，则不需要进行干燥。垃圾渗滤液通过安装在干燥装置内的滴加装置，慢慢滴入待干燥的垃圾中，然后通过热空气烘干处理掉液体，沾在垃圾上的渗滤液固体成分，则通过焚烧处理掉。
所述焚烧炉，即为常规垃圾焚烧炉排炉。垃圾经过破碎和干燥后，通过中转桶运至焚烧炉进料端，然后通过第三垃圾自装卸装置，倒入焚烧炉进料斗，此装料斗上部装有电动盖子，可防臭气扩散。然后通过液压系统推入焚烧炉内。垃圾进入焚烧炉后，会在一燃室的炉排上依次通过干燥段、焚烧段和燃烬段，最后的灰渣会从排灰口排出，产生的烟气会经过烟道进入二燃室。二燃室通过设置二次供气等手段进行充分焚烧，保证了烟气在850℃条件下保持2s以上，减少毒害气体的产生，尤其是二噁英。
含有大量酸性气体及其他有毒害物质的高温烟气进入第一气液热交换装置，进行快速降温，大概降至150℃左右，此过程可使烟气快速跳跃二噁英容易产生的温度区，尽量减少二噁英的产生。经降温后的烟气由第一引风机送入余碱灰利用塔，进行初步的除酸及除尘。余碱灰利用塔设置了石灰粉废渣进料用的螺杆进灰装置，螺杆进灰装置可以挤碎原废渣颗粒，使颗粒内部未反应的碱重新露出。此塔用来二次利用废灰，即半干法脱酸塔、旋风除尘器及袋式除尘器的底部排出的灰，达到充分节能目的。烟气经过与废灰接触初步处理后，进入半干法脱酸塔。通过石灰乳对烟气进行淋洗，处理掉绝大部分的酸性气体及部分二噁英类固体，还有烟灰。经过半干法脱酸塔处理后的烟气，已消除了绝大部分的有毒害的气体，只剩下较多的灰分。因为此时的烟气湿度较大，为避免烟气在旋风除尘器和袋式除尘器中发生水汽的冷凝，增加了第二气液热交换装置，用第一气液热交换装置较高温的出水，对烟气进行加热。经加热后的烟气，再通过旋风除尘器和袋式除尘器处理，即可达标排放。
本发明为一种小型节能高效生活垃圾焚烧处理系统，本发明与现有的焚烧处理系统相比，具有以下优点：
1.本系统的主要单元设备可采用市场上已有的设备，制造成本低，安装操作简单；
2.垃圾前处理系统中的破碎与干燥设计为独立单元，有利于根据入站垃圾的性能进行前处理，达到节能高效的目的；
3.设计了特有的立式旋转垃圾干燥装置，与市场上常规的滚筒式垃圾干燥装置相比，结构更简单，使用更节能，寿命更长；
4.设计了特有的余热利用装置，充分利用了烟气余热，达到节能目的；
5.设置了余碱灰利用塔，充分利用了废灰，对烟气进行了初步处理，也提高氢氧化钙药剂的使用效率，降低运行成本；
6.设置了余碱灰利用塔，充分利用了废灰，对烟气进行了初步处理，也提高氢氧化钙药剂的使用效率，降低运行成本。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：如图1所示，本发明为一种小型节能高效生活垃圾焚烧处理系统，包括焚烧前处理系统、焚烧系统、烟气余热利用装置和烟气处理系统，烟气处理系统包括第一气液热交换装置4、第一引风机50、余碱灰利用塔5、半干法脱酸塔6、第二气液热交换装置7、冷却水塔9、旋风除尘器81、袋式除尘器82、第二引风机83和烟囱84。
本实施例焚烧前处理系统包括独立设置的生活垃圾破碎装置以及立式旋转垃圾干燥装置；生活垃圾破碎装置包括第一垃圾桶11、第一垃圾自装卸装置12及破碎机装置13；立式旋转垃圾干燥装置包括第二垃圾桶14、第二垃圾自装卸装置15、干燥桶16以及垃圾渗滤液滴加装置17，干燥桶16包括桶体及搅拌电机和搅拌棒。
本实施例生活垃圾破碎装置和立式旋转垃圾干燥装置分别设有中转桶及输送机构，生活垃圾破碎装置的的输送机构包括输送至立式旋转垃圾干燥装置的第一输送轨道和输送至焚烧系统的第二输送轨道；立式旋转垃圾干燥装置的输送机构包括输送至焚烧系统的第三输送轨道。
本实施例焚烧系统包括第三垃圾自装卸装置19、焚烧炉炉体2、设置在焚烧炉炉体2内的一燃室21、炉排23、点火器、排灰口24、二燃室22、设置在二燃室22炉壁上的二燃室烟气排出口。
本实施例烟气余热利用装置包括长方体容体或圆柱体容体31及设置在长方体容体或圆柱体容体31内的热交换管道32，长方体容体或圆柱体容体31的上部与二燃室22连通，长方体容体或圆柱体容体31的内壁安装耐火砖，热交换管道32为蛇形或弹簧形。热交换管道32不可使用铜管，一是因为铜管不耐高温，二是铜会促进二噁英产生。热交换管道32内部通新鲜空气，外部与烟气接触，热交换管道32的下端伸出长方体容体或圆柱体容体31并与干燥桶16连通并向干燥桶16送热气对垃圾干燥。热交换管道32可根据长方体容体或圆柱体容体31的内部空间与热空气需求量设置数量。长方体容体的高与长或圆柱体容体31的高与直径，可根据焚烧炉的高度与宽度设计。立式旋转垃圾干燥装置上部设有排气口18，排气口18与一燃室21的上半段管连通并向一燃室21上半段的炉排23供气。
本实施例第一气液热交换装置4包括第一进气口41、第一出气口42、第一冷却水入口43及第一冷却水出口44；第一气液热交换装置4的第一进气口41与烟气余热利用装置4连通，第一气液热交换装置4的第一出气口42在第一引风机50的作用下给余碱灰利用塔5供风。
本实施例余碱灰利用塔5的出风口与半干法脱酸塔6的进风口连通。
本实施例第二气液热交换装置7包括第二进气口71、第二出气口72、第二冷却水入口73及第二冷却水出口74；第二气液热交换装置7的第二进气口71与半干法脱酸塔6的出气口连通，第二气液热交换装置7的第二出气口72与旋风除尘器81连通。
本实施例冷却水塔9设有冷却水出口91和冷却水入口92，冷却水出口91与第一气液热交换装置4的第一冷却水入口43连通；第一气液热交换装置4的第一冷却水出口44与第二气液热交换装置7的第二冷却水入口73连通，第二气液热交换装置7的第二冷却水出口74与冷却水塔9的冷却水入口92形成循环，实现冷却水的循环利用。
本实施例余碱灰利用塔5包括塔体及设置在塔体内的螺杆进灰装置51、设置在塔体上的进灰入口、第一引风机50及第一引风机入口52以及余碱灰利用塔出风口53；半干法脱酸塔6包括塔体、设置在塔体下部的半干法脱酸塔入风口61和石灰乳入口62及设置在塔体内的两层淋洗层，半干法脱酸塔入风口61与余碱灰利用塔出风口53连通，第一淋洗层安装的喷射角度为120°的喷头63为三个，第二淋洗层在塔高一半左右的地方安装一个喷头64，喷射角度为90°。
本实施例第一垃圾自装卸装置12、第二垃圾自装卸装置15以及第三垃圾自装卸装置19采用升降式输送或链板式输送或螺杆式输送的提升输送方式，装料斗带有电动盖子，进料时打开，进料完成后关闭，可防臭气扩散。在进料斗下端，设置液压进料装置，使垃圾缓缓进入垃圾焚烧炉排炉23内。
本实施例烟气处理系统包括旋风除尘器81、袋式除尘器82、第二引风机83及烟囱84；第二气液热交换装置7的出口与旋风除尘器81入口连通，旋风除尘器81出口与袋式除尘器82入口连通，袋式除尘器82出口与第二引风机83入风口连通，第二引风机83出风口与烟囱19的入口连通；半干法脱酸塔6、旋风除尘器81及袋式除尘器82底部各设有废灰排灰口，排灰口都设有阀门且所述排灰口出口都与余碱灰利用塔5的塔体上的进灰入口连通。
本实施例焚烧炉的下半段25供气由风机从垃圾堆放与破碎的上方吸取。
本实施例垃圾第一垃圾自装卸装置12、第二垃圾自装卸装置15和第三垃圾自装卸装置19，采用可类似于挂桶式垃圾车的自装卸装置。生活垃圾破碎机装置13，为剪切式生活垃圾破碎机，一般采用双轴式，其装料斗的容积不小于2个垃圾桶容积。装料斗设计了电动盖子，出料端设计出料阀。垃圾渗滤液滴加装置17，使垃圾渗滤液慢慢滴加入待干燥的垃圾中，滴入量根据被干燥后的垃圾含水率来定，若干燥后的垃圾含水率较高，则减少滴入量，反之则增加滴入量。立式旋转垃圾干燥装置，其装料斗带有盖子，进料时打开，进料完成后关闭，可防臭气扩散。在进料斗下端，设置液压进料装置，使垃圾缓缓进入立式旋转垃圾干燥装置内。在立式旋转垃圾干燥装置内有由电机带动旋转的横杆（分多层错位设计），使垃圾从上到下，慢慢掉下，最后进入出料端。出料端设计出料阀。热空气从立式旋转垃圾干燥装置下部进入，然后经过横杆层，从装置的顶部流出。为了避免横杆残留一些垃圾，如塑料膜，可使电机在液压进料装置送入垃圾时慢速转动，液压进料箱送完垃圾，推杆回缩时，快速加大电机转速，使挂在横杆上的垃圾被甩掉，从而避免横杆上残留垃圾。
本实施例在进料斗下端，设置液压进料装置，使垃圾缓缓进入垃圾焚烧炉排炉23内。垃圾进入焚烧炉后，会在一燃室的炉排23上依次通过干燥段、焚烧段和燃烬段，最后的灰渣会从排灰口排出，产生的烟气会经过烟道进入二燃室22。液压进料装置设置了液压推门装置和液压进料推进装置，可提高焚烧炉的气密性，并使进料不被压缩。
本实施例第一气液热交换装置4和第二气液热交换装置7可使用常规的气液热交换器，气体在内部管道通过，液体的管外通过。第一引风机50和第二引风机83，可以选用常规的高压离心风机。余碱灰利用塔5可采用常规的淋洗塔改造而成，在塔的中上部位设置螺杆进灰装置。半干法脱酸塔6为常规的淋洗塔，在塔内设计了二层淋洗层，喷头为螺旋喷头，淋洗液为石灰乳。旋风除尘器81可以选用通用型旋风除尘器，不需要耐高温、耐磨蚀和腐蚀。袋式除尘器82可以选用脉冲袋式除尘器。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。