专利名称：等离子垃圾处理系统及方法
技术领域：
本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及等离子垃圾处理系统及方法。
背景技术：
“垃圾围城”现象已经进入公众视野。许多城市都面临着垃圾成山的麻烦。在日益攀升的城市垃圾产生量面前，单纯靠填埋处理已经捉襟见肘。普通焚烧处理虽能解决占地问题，却因为污染问题备受争议。现有垃圾处理设施长期处于超负荷运转。如果按照现在的填埋量和填埋速度，在不久的将来，现有的垃圾填埋场将被填满。等离子体垃圾处理技术，其主要内容是利用大功率等离子体矩处理危险有害的废弃物，等离子体炬的中心温度可高达摄氏上万度。炬边缘温度也可达到3千度左右。等离子体垃圾处理过程为废料分解和再重组过程，使得这类废物无害化，减容化和资源再生化， 并达到污染“零排放”标准，为解决危险或有害垃圾的处理问题提供一个科学、有效、经济的技术手段。等离子垃圾处理技术具有多功能、性能卓越、超高环保指标、资源循环、减容比高等特点，具有技术先进性和不可替代性，市场前景宽广等优势。目前全球范围内采用该项技术建成并投入运行的等离子垃圾处理发电厂约有二十多个个，其技术路线各有千秋，但它们的共性是将利用等离子体的高温特性将其作为辅助热源来进行气体重整或熔渣处理，举一例如图1所示，其处理过程包括生活垃圾和轮胎碎片经过混合后通过进料设备进入等离子气化炉，经热解气化后产生大量的氢气、一氧化碳和二氧化碳等气体的混合气，然后进入燃烧室点火燃烧，高温烟气进入余热锅炉经过换热产生高温高压的蒸汽，进入汽轮机，带动发电机发电。换热后的烟气进入脱酸系统和除尘系统进行净化，最后经引风机送入烟 排至大气。但是，现有技术的等离子垃圾处理技术余热利用率和热效率不高。
发明内容
本发明实施例提供一种等离子垃圾处理系统，用以提高垃圾处理余热利用率和热效率，该系统包括过热蒸汽干燥器，将垃圾进行干燥；等离子气化炉，与所述过热蒸汽干燥器相连，在等离子火炬高温作用下，将所述过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾进行热解，产生包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气；高温换热器，与所述等离子气化炉相连，将所述等离子气化炉产生的混合气进行换热降温；氧气发生器，产生氧气；氧气换热器，分别与所述高温换热器和所述氧气发生器相连，用所述高温换热器换热降温后的混合气对所述氧气发生器产生的氧气进行加热，输出烟气；碱液制备装置，制备碱液；
骤冷塔，分别与所述氧气换热器和所述碱液制备装置相连，用所述碱液制备装置制备的碱液对所述氧气换热器输出的烟气进行降温和脱酸处理；第一除尘器，与所述骤冷塔相连，对所述骤冷塔降温和脱酸处理后的烟气进行除尘。
引风机，与所述第一除尘器相连，传送所述第一除尘器除尘后的烟气；发电机，发电；燃气内燃机，分别与所述发电机和所述引风机相连，用所述引风机传送的烟气带动所述发电机发电，并输出烟气；余热锅炉，与所述燃气内燃机相连，将所述燃气内燃机输出的烟气进行降温处理；第二除尘器，与所述余热锅炉相连，将所述余热锅炉降温处理后的烟气进行除尘， 送入烟囱排放。本发明实施例还提供一种等离子垃圾处理方法，用以提高垃圾处理余热利用率和热效率，该方法包括过热蒸汽干燥器将垃圾进行干燥；等离子气化炉在等离子火炬高温作用下，将所述过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾进行热解，产生包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气；高温换热器将所述等离子气化炉产生的混合气进行换热降温；氧气换热器用所述高温换热器换热降温后的混合气对氧气发生器产生的氧气进行加热，输出烟气；骤冷塔用碱液制备装置制备的碱液对所述氧气换热器输出的烟气进行降温和脱酸处理；第一除尘器对所述骤冷塔降温和脱酸处理后的烟气进行除尘；引风机传送所述第一除尘器除尘后的烟气；燃气内燃机用所述引风机传送的烟气带动发电机发电，并输出烟气；余热锅炉将所述燃气内燃机输出的烟气进行降温处理；第二除尘器将所述余热锅炉降温处理后的烟气进行除尘，送入烟囱排放。本发明实施例中的等离子垃圾处理装置及方法，相对于现有技术而言，可以提高垃圾处理余热利用率和热效率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中图1为现有技术中等离子垃圾处理的过程示意图；图2为本发明实施例中等离子垃圾处理系统的结构示意图；图3为本发明实施例中等离子垃圾处理方法的处理流程图；图4为等离子垃圾处理方法的一个具体实例的过程示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。如图2所示，本发明实施例中的等离子垃圾处理系统可以包括过热蒸汽干燥器，将垃圾进行干燥；等离子气化炉，与所述过热蒸汽干燥器相连，在等离子火炬高温作用下，将所述过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾进行热解，产生包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气；高温换热器，与所述等离子气化炉相连，将所述等离子气化炉产生的混合气进行换热降温；氧气发生器，产生氧气；氧气换热器，分别与所述高温换热器和所述氧气发生器相连，用所述高温换热器换热降温后的混合气对所述氧气发生器产生的氧气进行加热，输出烟气；碱液制备装置，制备碱液；骤冷塔，分别与所述氧气换热器和所述碱液制备装置相连，用所述碱液制备装置制备的碱液对所述氧气换热器输出的烟气进行降温和脱酸处理；第一除尘器，与所述骤冷塔相连，对所述骤冷塔降温和脱酸处理后的烟气进行除
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土 ；引风机，与所述第一除尘器相连，传送所述第一除尘器除尘后的烟气；发电机，发电；燃气内燃机，分别与所述发电机和所述引风机相连，用所述引风机传送的烟气带动所述发电机发电，并输出烟气；余热锅炉，与所述燃气内燃机相连，将所述燃气内燃机输出的烟气进行降温处理；第二除尘器，与所述余热锅炉相连，将所述余热锅炉降温处理后的烟气进行除尘， 送入烟囱排放。具体实施时，垃圾经输送车辆进入场区，初步预处理后进入料坑，通过输送系统进入过热蒸汽干燥器，在这里进行干燥脱水，减少垃圾里面的游离水分，提高其热值。过热蒸汽干燥技术是一种新兴的节能干燥方法，它是利用过热蒸汽直接与湿物料接触而去除水分的一种干燥方式。经过过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾的温度约140°C。经过过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾可以通过进料设备进入等离子气化炉，在等离子火炬高温作用下热解产生包含大量氢气、一氧化碳和二氧化碳等气体的混合气。混合气出口温度约1300°C，混合气进入高温换热器进行初步换热温度降到约600度，再进入氧气换热器，在这里给氧气发生器产生的助燃的氧气加热，烟气出来的温度大概在540°C左右。出来后的烟气进入骤冷塔，在这里进行快速降温和脱酸处理，处理时将碱液制备装置制备的碱液由雾化喷头喷出与烟气进行直接换热，出口温度控制在130°C左右，然后进入第一除尘器。该第一除尘器可以包括布袋除尘器和/或旋风除尘器，如果包括有布袋除尘器，将进入的烟气温度控制在130°C左右是考虑到如果烟气温度过低容易造成糊袋。经除尘后的烟气由弓丨风机送入燃气内燃机带动发电机发电。经过燃气内燃机的烟气进入余热锅炉，降低排烟温度后，经过第二除尘器后送入烟囱排放，该第二除尘器也可以包括布袋除尘器和/或旋风除尘器。高温换热器可以将余热锅炉降温后的烟气进行换热降温；并且，在换热降温后将获得的烟气送回所述过热蒸汽干燥器，或，经氧气换热器送回所述等离子气化炉，从而充分利用余热。基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种等离子垃圾处理方法，如下面的实施例所述。由于该等离子垃圾处理方法解决问题的原理与等离子垃圾处理系统相似， 因此该方法的实施可以参见等离子垃圾处理系统的实施，重复之处不再赘述。如图3所示，本发明实施例中的等离子垃圾处理方法的处理流程可以包括步骤301、过热蒸汽干燥器将垃圾进行干燥；步骤302、等离子气化炉在等离子火炬高温作用下，将所述过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾进行热解，产生包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气；步骤303、高温换热器将所述等离子气化炉产生的混合气进行换热降温；步骤304、氧气换热器用所述高温换热器换热降温后的混合气对氧气发生器产生的氧气进行加热，输出烟气；步骤305、骤冷塔用碱液制备装置制备的碱液对所述氧气换热器输出的烟气进行降温和脱酸处理；步骤306、第一除尘器对所述骤冷塔降温和脱酸处理后的烟气进行除尘；步骤307、引风机传送所述第一除尘器除尘后的烟气；步骤308、燃气内燃机用所述引风机传送的烟气带动发电机发电，并输出烟气；步骤309、余热锅炉将所述燃气内燃机输出的烟气进行降温处理；步骤310、第二除尘器将所述余热锅炉降温处理后的烟气进行除尘，送入烟囱排放。具体实施时，所述过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾的温度约为140°C ；所述等离子气化炉产生的混合气的温度约为1300°C ；所述高温换热器换热降温后的混合气的温度约为 6000C ；所述氧气换热器输出的烟气的温度约为540°C ；所述骤冷塔降温和脱酸处理后的烟气的温度约为130°C。具体实施时，在步骤305中，所述骤冷塔可以将所述碱液制备装置制备的碱液由雾化喷头喷出，与所述氧气换热器输出的烟气进行换热，输出降温和脱酸处理后的烟气。具体实施时，所述第一除尘器可以包括布袋除尘器和/或旋风除尘器。具体实施时，所述第二除尘器可以包括布袋除尘器和/或旋风除尘器。图4为本发明实施例中等离子垃圾处理方法的一个具体例子。等离子体垃圾处理技术可用于处理包括有机溶剂废物、废矿物油、含多氯联苯废物、医院废药物及其它废物、农药废物、有机树脂类废物、爆炸性废物、含金属羰基化合物废物、含有色金属及重金属的废物、石棉废物、放射性废物在内的数千种有毒有害废物，图4 仅以生活垃圾为例加以说明。如图4所示，生活垃圾进入过热蒸汽干燥器，在这里进行干燥脱水，减少垃圾里面的游离水分，提高其热值。经过过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾进入等离子气化炉，在等离子火炬高温作用下热解产生包含大量氢气、一氧化碳和二氧化碳等气体的混合气。混合气进入高温换热器进行初步换热降温。降温后的混合气进入氧气换热器，在这里给氧气发生器产生的助燃的氧气加热。出来后的烟气进入骤冷塔，在这里进行快速降温和脱酸处理，处理时将碱液制备装置制备的碱液由雾化喷头喷出与烟气进行直接换热，然后进入旋风除尘器和布袋除尘器除尘。经除尘后的烟气由引风机送入燃气内燃机带动发电机发电。经过燃气内燃机的烟气进入余热锅炉，降低排烟温度后，经过布袋除尘器后送入烟 排放。余热锅炉降温后的烟气可以回送至高温换热器进行换热降温；并且，在换热降温后将获得的烟气送回所述过热蒸汽干燥器，或，经氧气换热器送回所述等离子气化炉，从而充分利用余热。下表以日处理量100t/d为例，比较说明本发明实施例的等离子垃圾处理与现有技术的等离子垃圾处理(以图1为例)的特点其中，本发明实施例的等离子垃圾处理对象是生活垃圾，现有技术的等离子垃圾处理对象是垃圾中45%是生活垃圾，55%为轮胎碎片。
权利要求
1.一种等离子垃圾处理系统，其特征在于，包括 过热蒸汽干燥器，将垃圾进行干燥；等离子气化炉，与所述过热蒸汽干燥器相连，在等离子火炬高温作用下，将所述过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾进行热解，产生包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气；高温换热器，与所述等离子气化炉相连，将所述等离子气化炉产生的混合气进行换热降温；氧气发生器，产生氧气；氧气换热器，分别与所述高温换热器和所述氧气发生器相连，用所述高温换热器换热降温后的混合气对所述氧气发生器产生的氧气进行加热，输出烟气； 碱液制备装置，制备碱液；骤冷塔，分别与所述氧气换热器和所述碱液制备装置相连，用所述碱液制备装置制备的碱液对所述氧气换热器输出的烟气进行降温和脱酸处理；第一除尘器，与所述骤冷塔相连，对所述骤冷塔降温和脱酸处理后的烟气进行除尘； 引风机，与所述第一除尘器相连，传送所述第一除尘器除尘后的烟气； 发电机，发电；燃气内燃机，分别与所述发电机和所述引风机相连，用所述引风机传送的烟气带动所述发电机发电，并输出烟气；余热锅炉，与所述燃气内燃机相连，将所述燃气内燃机输出的烟气进行降温处理； 第二除尘器，与所述余热锅炉相连，将所述余热锅炉降温处理后的烟气进行除尘，送入烟囱排放。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾的温度为 140 0C ；所述等离子气化炉产生的混合气的温度为1300°C ； 所述高温换热器换热降温后的混合气的温度为600°C ； 所述氧气换热器输出的烟气的温度为540°C ； 所述骤冷塔降温和脱酸处理后的烟气的温度为130°C。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述骤冷塔将所述碱液制备装置制备的碱液由雾化喷头喷出，与所述氧气换热器输出的烟气进行换热，输出降温和脱酸处理后的烟气。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一除尘器包括布袋除尘器和/或旋风除尘器；所述第二除尘器包括布袋除尘器和/或旋风除尘器。
5.如权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述高温换热器将所述余热锅炉降温处理后的烟气进行换热降温；并且，在换热降温后将获得的烟气送回所述过热蒸汽干燥器，或，经氧气换热器送回所述等离子气化炉。
6.一种等离子垃圾处理方法，其特征在于，该方法包括 过热蒸汽干燥器将垃圾进行干燥；等离子气化炉在等离子火炬高温作用下，将所述过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾进行热解，产生包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气；高温换热器将所述等离子气化炉产生的混合气进行换热降温； 氧气换热器用所述高温换热器换热降温后的混合气对氧气发生器产生的氧气进行加热，输出烟气；骤冷塔用碱液制备装置制备的碱液对所述氧气换热器输出的烟气进行降温和脱酸处理；第一除尘器对所述骤冷塔降温和脱酸处理后的烟气进行除尘；引风机传送所述第一除尘器除尘后的烟气；燃气内燃机用所述引风机传送的烟气带动发电机发电，并输出烟气；余热锅炉将所述燃气内燃机输出的烟气进行降温处理；第二除尘器将所述余热锅炉降温处理后的烟气进行除尘，送入烟囱排放。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述过热蒸汽干燥器干燥后的垃圾的温度为 140 0C ；所述等离子气化炉产生的混合气的温度为1300°C ； 所述高温换热器换热降温后的混合气的温度为600°C ； 所述氧气换热器输出的烟气的温度为540°C ； 所述骤冷塔降温和脱酸处理后的烟气的温度为130°C。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述骤冷塔将所述碱液制备装置制备的碱液由雾化喷头喷出，与所述氧气换热器输出的烟气进行换热，输出降温和脱酸处理后的烟气。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一除尘器包括布袋除尘器和/或旋风除尘器；所述第二除尘器包括布袋除尘器和/或旋风除尘器。
10.如权利要求6至9任一项所述的方法，其特征在于，还包括将所述余热锅炉降温处理后的烟气送入所述高温换热器进行换热降温； 并且，在换热降温后将获得的烟气送回所述过热蒸汽干燥器，或，经氧气换热器送回所述等离子气化炉。
全文摘要
本发明公开一种等离子垃圾处理系统及方法，包括过热蒸汽干燥器将垃圾进行干燥；等离子气化炉在等离子火炬高温作用下，将干燥后的垃圾热解，产生包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气；高温换热器将混合气进行换热降温；氧气换热器用换热降温后的混合气对助燃的氧气进行加热，输出烟气；骤冷塔用碱液对氧气换热器输出的烟气进行降温和脱酸处理；第一除尘器对骤冷塔处理后的烟气进行除尘；引风机传送第一除尘器除尘后的烟气；燃气内燃机用引风机传送的烟气带动发电机发电，输出烟气；余热锅炉将燃气内燃机输出的烟气进行降温；第二除尘器将余热锅炉降温后的烟气进行除尘，送入烟囱排放。采用本发明可以提高垃圾处理余热利用率和热效率。
文档编号B09B3/00GK102284467SQ20111012754
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者关天罡, 梅东升, 胡耀宇, 郭明星, 陆海军 申请人:北京能源投资(集团)有限公司