一种热解气化与熔融处理一体化装置及其垃圾处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保设备领域，具体涉及一种热解气化与熔融处理一体化装置及其垃圾处理方法。
【背景技术】
[0002]热解气化与熔融处理技术是世界各国特别是发达国家致力于面向21世纪的新一代生活垃圾处理工艺，被认为是垃圾处理无害化、减量化和资源化的一条新路。
[0003]该技术将生活垃圾中的有机物在450°C?600°C下进行热解气化和无机物在1300°(:以上实施熔融燃烧两个过程有机地结合起来。垃圾先在还原性气氛下热分解成可燃气体，垃圾中的有价金属未被氧化，有利于回收与利用，同时垃圾中的Cu、Fe等金属不易生成促进二噁英物质形成的催化剂。含炭灰渣在高达1300°C以上的高温下熔融燃烧，能抑制二噁英类毒性物质的形成。熔融燃烧过的灰渣被高温消毒可实现再生与利用，能实现减容达90%以上和减量达80%以上。热分解形成的可燃气体燃烧时空气过剩系数较低，能大大降低排烟量和提高能源利用率。热解气化与熔融处理技术可使二噁英和重金属等二次污染物排放值降至最低，具有无害化、减量化和广泛的物料适应性。
[0004]目前，能实现上述工艺的技术与设备都是分两部实施，且由两部分设备各自完成独立的工作，无法协同，实现工艺极其复杂，精准控制难度大，设备造价与运行费用高，操作过程复杂，使得各自产生的一些排放物不能相互利用，造成能源浪费。而且，垃圾处理效果也不理想。
[0005]对专业术语的解释如下:
裂解层、氧化层和还原层:人为的根据反应原理划分的无形的层，是现有技术的公知技术。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明旨在提供可精准控制，工艺简单，能源利用率高，能够热解气化与熔融处理一体进行的装置和垃圾处理方法。
[0007]本发明解决问题的技术方案是:一种热解气化与熔融处理一体化装置，包括炉体、炉体顶部的炉盖机构，炉体下部设有进风系统，炉体底部设有出渣机构，炉体从上往下分为干燥层、裂解层、还原层、氧化层；
在干燥层安装有湿度传感器和两端固定于炉体上部内壁的烟气烘干箱;在干燥层和裂解层交界区域的炉体内壁上设有第一微波发生器，在干燥层与裂解层交界区域设有第一温度传感器;在裂解层与还原层交界区域设有第二温度传感器;在还原层与氧化层交界区域的炉体内壁上设有第二微波发生器;在氧化层下部区域设有第三温度传感器；
所述炉体下部设有排烟口，该排烟口与烟气烘干箱输入端通过排烟管连通；
所述炉体顶部设有可燃气储气箱，该可燃气储气箱通过可燃气导管与炉体底部氧化层连通;炉体上部设有排气口，该排气口通过排气管连接有冷凝系统，冷凝系统输出端通过管道与可燃气储气箱连接；
所述烟气烘干箱输出端通过导出管连接有烟气水洗系统，烟气水洗系统连接有烟囱；还包括控制系统，所述控制系统包括上位机、控制器，所述湿度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器均与上位机电连接，所述第一微波发生器、第二微波发生器通过控制器与上位机电连接。
[0008]具体的，所述冷凝系统包括一级冷凝器、与一级冷凝器串联的二级冷凝器，二级冷凝器与可燃气储气箱之间设有引风机，引风机与控制器电连接。
[0009]具体的，所述烟气水洗系统包括一级烟气水洗塔、与一级烟气水洗塔串联的二级烟气水洗塔，两级烟气水洗塔之间通过水洗塔连接烟管连接；
所述二级烟气水洗塔输出端通过排放管与烟囱连接，二级烟气水洗塔与烟囱之间设有引风机;排放管上安装有一氧化碳检测传感器和二氧化碳检测传感器，引风机、一氧化碳检测传感器和二氧化碳检测传感器分别与控制器电连接。
[0010]具体的，所述进风系统包括横向进风管、与横向进风管连通的纵向进风管、纵向进风管管口处布置的鼓风机；
所述出渣机构包括横向螺旋输送机、与横向螺旋输送机(42)输出端连接的纵向螺旋输送机；
所述鼓风机、横向螺旋输送机、纵向螺旋输送机均与控制器电连接。
[0011]进一步的，所述炉盖机构包括盖板、驱动盖板动作的液压缸及给液压缸供油的液压栗，盖板上安装有位置感应传感器，该位置感应传感器与上位机电连接，液压栗与控制器电连接。
[0012]该进一步改进的方案中，位置感应传感器发出感应信号并传送至上位机，上位机发出指令给控制器启动液压栗，液压栗驱动液压缸来控制盖板的开合。
[0013]进一步的，所述炉体上设有用于观察火焰和捣碎炉渣的观察口。氧化层火焰可通过观察口进行观看，同时，在非正常情况下打开观察口可人工捣碎炉内结渣。
[0014]进一步的，所述排烟口与烟气烘干箱输入端之间还设有余热锅炉，该余热锅炉为内腔、外腔隔离的结构;所述排烟管与外腔连通，排烟管中的烟气从外腔一端输入，并从外腔另一端输出；内腔中装有水；
余热锅炉内腔通过蒸汽导出管连接盘式污泥干燥机；
围绕炉体外壁设有密封水箱，该密封水箱上连接有进水管和出水管，进水管和出水管之间连接有板式换热器；
盘式污泥干燥机通过冷凝水管与板式换热器连接，板式换热器还与余热锅炉内腔连接;余热锅炉与盘式污泥干燥机之间还设有利用蒸汽发电的汽轮发电机。
[0015]该进一步改进的方案中，密封水箱的设置，并将其与余热锅炉产生联系，使得炉体散发的热量可以废物利用，相当于对进入余热锅炉中的水进行预加热，使得余热锅炉中的水能够更快的气化，节约了能源。冷凝水管出来的水还可循环应用到余热锅炉中。
[0016]相应的，本发明还提供一种应用上述热解气化与熔融处理一体化装置的垃圾处理方法，其特征在于包括如下步骤:
(a)将垃圾倒入炉内，进入干燥层，垃圾在炉体内受到炉壁、烟气烘干箱以及从裂解层向上移动的可燃气体传来的热量而被蒸发水分并烘干;垃圾中的水分被蒸发成水蒸气，该水蒸气从排气口排出，经过排气管进入到冷凝系统中；
(b)烘干过的垃圾在重力作用下进入到裂解层，裂解层温度控制在450°C-60(TC，垃圾中的有机物在该温度区间被热解而生成主要由CO、CH4、H2、碳氢化合物构成的可燃气体，这部分可燃气体和步骤(a)中的水蒸气一起从排气管排出，进入到冷凝系统，可燃气和水蒸气混合气体在冷凝系统中经过冷凝而淅出水蒸气；
脱除了水蒸气的可燃气体被导入到可燃气储气箱，再通过可燃气导管将可燃气导入到炉内氧化层进行燃烧和助燃，燃烧后放出大量热量以保持氧化层熔融温度和给还原层供执.JtW ，
该步骤中，通过干燥层的湿度传感器，以及干燥层和裂解层交界区的第一温度传感器所反馈到上位机的测量值，上位机发出指令给控制器以调节干燥层和裂解层交界区的第一微波发生器的开/闭或者功率大小，来控制裂解层上部的温度恒定大于或等于450°C;
通过裂解层和还原层交界区的第二温度传感器所反馈到上位机的测量值，上位机发出指令给控制器以调节还原层和氧化层交界区的第二微波发生器的开/闭或者功率大小，来控制裂解层下部的温度恒定小于或等于600°C ;
(c)经过热解之后的残炭和无机物混合物在重力作用下进入到还原层，混合物中的残炭在还原层与二氧化碳反应生成一氧化碳等可燃气体；
(d)步骤(C)中的混合物中剩余的无机物依靠自身重力向下进入到氧化层，氧化层温度控制在1300°C以上，所述无机物除铁器物质外绝大部分被熔化而形成熔融浆液，该熔融浆液沾铺在灼热的灰渣上，随着灼热灰渣缓慢向下移动并逐渐冷却而形成灰渣，