处理生活垃圾的系统和方法与流程

本发明属于固体废弃物资源化处理领域，具体而言，本发明涉及处理生活垃圾的系统和方法。

背景技术：

我国正面临环境和能源的双重压力，随着经济和城市化进展的加速，全国能源消耗巨大，大城市中2/3面临垃圾围城的困境。通过技术手段将生活垃圾变为可利用资源，在一定程度上可以缓解我国能源和环境的危机。生活垃圾热解技术以其资源化利用率高，环境污染小的优点越来越被人们所青睐。热解的主要产物有以下几种：第一，热解油；一部分热解油通过精制可作为燃料油使用；第二，热解气；热解气包括一些低分子碳氢化合物，如氢气、甲烷、一氧化碳等，可作为燃料气使用；第三，热解炭；热解炭大部分以炭黑形式存在，但存在重金属等有毒有害物质，热值低，市场销路差，如果作为固体燃料使用时，燃烧效果较差，且燃烧过程中会产生大量的二次污染物，环保效益较差，因此大多数热解炭最终只能作为热解残渣进行填埋处理，占用了大量土地资源且造成能源的浪费。

目前，随着经济的发展，碳减排已成为关注的课题。作为生活垃圾热解处理技术，在实现生活垃圾资源化的同时产生了大量的CO₂，CO₂既是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，对温室效应的贡献达到55％，又是一种宝贵的资源。目前，CO₂被广泛应用于食品保鲜、采油行业、气体保护焊及化工合成等领域，且取得了良好的经济效益。但每年用于生产消耗的量仅占所排放的CO₂总产量的一少部分，大量的CO₂无法得到充分利用而排放到大气中，加剧了温室效应，是制约企业可持续发展的关键因素。

因此，现有处理生活垃圾的技术有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理生活垃圾的系统和方法。采用该系统可以实现生活垃圾的减量化处理，同时通过将热解尾气中的CO₂作为制备甲醇的原料利用，从而在实现生活垃圾资源化利用的同时降低温室气体CO₂排放，特别适用于技术推广和规模化生产。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理生活垃圾的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

预处理单元，所述预处理单元具有生活垃圾入口、有机垃圾出口和无机垃圾出口；

热解装置，所述热解装置具有有机垃圾入口、高温热解油气出口、热解炭出口和热解尾气出口，所述有机垃圾入口与所述有机垃圾出口相连；

二氧化碳捕集单元，所述二氧化碳捕集单元具有尾气入口和二氧化碳气体出口，所述尾气入口与所述热解尾气出口相连；

第一节能脱酸装置，所述第一节能脱酸装置具有高温热解油气入口、二氧化碳气体入口、降温脱酸后热解油气出口和预热后二氧化碳气体出口，所述二氧化碳气体入口与所述二氧化碳气体出口相连，所述高温热解油气入口与所述高温热解油气出口相连；

甲醇合成单元，所述甲醇合成单元具有氢气入口、预热后二氧化碳气体入口和甲醇出口，所述预热后二氧化碳气体入口与所述预热后二氧化碳气体出口相连。

根据本发明实施例的处理生活垃圾的系统通过将生活垃圾预处理后供给至热解装置进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；其中，热解尾气进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集，进而将捕集得到的二氧化碳气体供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便将二氧化碳气体预热，预热后的二氧化碳气体进入甲醇合成单元，用于合成甲醇。由此，本申请的系统通过从生活垃圾热解得到的热解尾气中提取二氧化碳作为合成甲醇的原料，实现了生活垃圾的资源化利用，同时显著降低二氧化碳气体的排放，具有显著的经济效益和环境效益，特别适用于技术推广和规模化生产。

另外，根据本发明上述实施例的处理生活垃圾的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述处理生活垃圾的系统进一步包括：热解油气净化单元，所述热解油气净化单元具有降温脱酸后热解油气入口、热解油出口和热解气出口，所述降温脱酸后热解油气入口与所述降温脱酸后热解油气出口相连；氢气捕集单元，所述氢气捕集单元具有热解气入口、氢气出口和可燃气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连，所述氢气出口与所述氢气入口相连；发电单元，所述发电单元具有燃料入口、水蒸汽出口和燃烧尾气出口，所述燃料入口分别与所述热解油出口和所述可燃气出口相连，所述燃烧尾气出口与所述尾气入口相连。由此，可以利用从生活垃圾热解得到的热解油气中分离得到的热解油和热解气中分离得到的可燃气作为燃料进行发电，从而进一步提高生活垃圾的资源利用率。

在本发明的一些实施例中，上述处理生活垃圾的系统进一步包括：破碎装置，所述破碎装置具有热解炭入口和热解炭颗粒出口，所述热解炭入口与所述热解炭出口相连；气化装置，所述气化装置具有热解炭颗粒入口、水蒸汽入口、气化气出口和气化残渣出口，所述热解炭颗粒入口与所述热解炭颗粒出口相连，所述水蒸汽入口与所述水蒸汽出口相连；第二节能脱酸装置，所述第二节能脱酸装置具有气化气入口和降温脱酸后气化气出口，所述气化气入口与所述气化气出口相连；气化气净化单元，所述气化气净化单元具有降温脱酸后气化气入口和净化气化气出口，所述降温脱酸后气化气入口与所述降温脱酸后气化气出口相连，所述净化气化气出口与所述热解装置相连。由此，可以通过破碎装置将热解炭破碎得到热解炭颗粒，进而将热解炭颗粒供给至气化装置，并利用发电单元中得到的水蒸气将热解炭颗粒气化为以一氧化碳和氢气为主要成分的气化气，气化气进入第二节能脱酸装置与助燃气经过换热和脱酸处理后，得到的降温脱酸后气化气和预热后助燃气，降温脱酸后气化气进入气化气净化单元中进行净化处理，得到净化气化气，后续可以用于热解装置中的燃料使用，由此实现了对低热值热解炭的资源化利用。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述处理生活垃圾的系统处理生活垃圾的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将生活垃圾供给至所述预处理单元中进行预处理，以便得到有机垃圾和无机垃圾；

(2)将所述有机垃圾供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；

(3)将所述热解尾气供给至所述二氧化碳捕集单元中，以便得到二氧化碳气体；

(4)将所述二氧化碳气体和所述高温热解油气供给至所述第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便得到预热后二氧化碳气体和降温脱酸后热解油气；

(5)将所述预热后二氧化碳气体和氢气供给至所述甲醇合成单元中，以便得到甲醇。

根据本发明上述实施例的处理生活垃圾的方法通过将生活垃圾预处理后供给至热解装置进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；其中，热解尾气进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集，进而将捕集得到的二氧化碳气体供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便将二氧化碳气体预热，预热后的二氧化碳气体进入甲醇合成单元，用于合成甲醇。由此，本申请的方法通过从生活垃圾热解得到的热解尾气中提取二氧化碳作为合成甲醇的原料，实现了生活垃圾的资源化利用，同时显著降低二氧化碳气体的排放，具有显著的经济效益和环境效益，特别适用于技术推广和规模化生产。

另外，根据本发明上述实施例的处理生活垃圾的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述处理生活垃圾的方法进一步包括：(6)将步骤(4)得到的所述降温脱酸后热解油气供给至所述热解油气净化单元中进行净化处理，以便得到热解油和热解气；(7)将所述热解气供给至所述氢气捕集单元中，以便得到氢气和可燃气，并将所述氢气供给至步骤(5)中的所述甲醇合成单元；(8)将步骤(6)得到的所述热解油和步骤(7)得到的所述可燃气供给至所述发电单元中燃烧发电，以便得到水蒸汽和燃烧尾气，并将所述燃烧尾气供给至步骤(3)中的所述二氧化碳捕集单元。由此，可以利用从生活垃圾热解得到的热解油气中分离得到的热解油和热解气中分离得到的可燃气作为燃料进行发电，从而进一步提高生活垃圾的资源利用率。

在本发明的一些实施例中，所述处理生活垃圾的方法进一步包括：(9)将所述热解炭供给至所述破碎装置中进行破碎处理，以便得到热解炭颗粒；(10)将所述热解炭颗粒和步骤(8)得到的所述水蒸汽供给至所述气化装置中进行气化处理，以便得到气化气和气化残渣；(11)将所述气化气供给至所述第二节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便得到降温脱酸后气化气；(12)将所述降温脱酸后气化气供给至所述气化气净化单元中进行净化处理，以便得到净化气化气，并将所述净化气化气返回至步骤(2)中的所述热解装置。由此，可以通过破碎装置将热解炭破碎得到热解炭颗粒，进而将热解炭颗粒供给至气化装置，并利用发电单元中得到的水蒸气将热解炭颗粒气化为以一氧化碳和氢气为主要成分的气化气，气化气进入第二节能脱酸装置与助燃气经过换热和脱酸处理后，得到的降温脱酸后气化气和预热后助燃气，降温脱酸后气化气进入气化气净化单元中进行净化处理，得到净化气化气，后续可以用于热解装置中的燃料使用，由此实现了对低热值热解炭的资源化利用。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理生活垃圾的系统结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的处理生活垃圾的系统结构示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的处理生活垃圾的系统结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的处理生活垃圾的方法流程示意图；

图5是根据本发明再一个实施例的处理生活垃圾的方法流程示意图；

图6是根据本发明又一个实施例的处理生活垃圾的方法流程示意图；

图7是根据本发明又一个实施例的处理生活垃圾的系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理生活垃圾的系统，根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：预处理单元100、热解装置200、二氧化碳捕集单元300、第一节能脱酸装置400和甲醇合成单元500。

根据本发明的实施例，预处理单元100具有生活垃圾入口101、有机垃圾出口102和无机垃圾出口103，且适于将生活垃圾进行预处理，以便得到有机垃圾和无机垃圾。具体的，通过将生活垃圾进行预处理，可以将生活垃圾中的大块无机物和金属等无机垃圾除去，得到下一步热解所需的有机垃圾。需要说明的是预处理单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括依次相连的破袋机、滚筒筛分机、分选机和破碎机。具体地，可以通过破袋机构、滚筛机构以及分选机构处理除去生活垃圾中的金属、玻璃、砖块等无机物，进而通过破碎机构将生活垃圾进行破碎。根据本发明的一个具体实施例，经上述预处理单元处理后，可得到满足旋转床热解炉入料要求的粒径小于20mm的有机垃圾，且有机垃圾的含水率为20wt％-60wt％。

根据本发明的实施例，热解装置200具有有机垃圾入口201、高温热解油气出口202、热解炭出口203和热解尾气出口204，有机垃圾入口201与有机垃圾出口102相连，且适于将有机垃圾进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气。需要说明的是热解装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为无热载体蓄热式旋转床热解炉。具体的，需要说明的是热解装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为无热载体蓄热式旋转床热解炉。具体的，将上述所得的有机垃圾均匀送至旋转床热解炉，铺料厚度50-250mm，在炉内经过阶段升温，完成干燥、热解和活化的反应，旋转床热解炉旋转一周的时间为1h。其中，旋转床热解炉为实现该过程的主体设备，它包括旋转床热解腔室、环形炉底和分别位于环形炉底上下的蓄热式燃气辐射管燃烧器以及布料、出料等机构，蓄热式燃气辐射管燃烧器布置于环形炉壁，以热辐射的方式提供垃圾热解所需的热量。旋转床热解炉沿转动的方向依次设置有干燥区、热解反应一区、热解反应二区和热解反应三区，待处理有机垃圾从干燥区进入旋转床热解炉，在旋转床热解炉各个区域的炉顶均设置有高温热解油气出口，用于收集高温热解油气，在热解反应三区的末端热解炭出口处设置有出料装置，用于收集热解炭，另外，为了使待处理有机垃圾受热均匀，炉底料板可以选用穿孔板。

根据本发明的实施例，二氧化碳捕集单元300具有尾气入口301和二氧化碳气体出口302，尾气入口301与热解尾气出口204相连，且适于将热解尾气进行处理，以便得到二氧化碳气体。需要说明的是二氧化碳捕集单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括依次相连的吸收塔、富液泵、解吸塔、再沸器、气液分离器、贫液泵及贫液冷却器。具体的，来自热解装置的热解尾气经风机加压给入吸收塔，在吸收塔内与吸收剂逆流接触，热解尾气中的CO₂被吸收剂吸收，变为富液，富液经富液泵给入解吸塔，解吸生成CO₂气体、蒸汽及雾沫的混合气体和贫液，解吸后的CO₂经冷却器进行冷却降温，蒸汽和雾沫变成水和泡沫，冷却后的混合气体进入气液分离器，除去混合气体内的水和泡沫，得到CO₂气体。其中，吸收剂的具体类型并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为醇胺溶液。

根据本发明的实施例，第一节能脱酸装置400具有高温热解油气入口401、二氧化碳气体入口402、降温脱酸后热解油气出口403和预热后二氧化碳气体出口404，二氧化碳气体入口402与二氧化碳气体出口302相连，高温热解油气入口401与高温热解油气出口202相连，且适于将二氧化碳气体和高温热解油气进行换热和脱酸处理，以便得到预热后二氧化碳气体和降温脱酸后热解油气。需要说明的是，第一节能脱酸装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括惰性气体管道、热解气管道、两个四通换向阀、脱酸-蓄热复合体，并且该步骤中的脱酸方式可以为现有技术中能够除去高温热解油气中酸性物质的任何方法，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。具体的，来自热解装置的高温热解油气经管道进入第一节能脱酸装置完成余热回收和脱酸，高温热解油气的温度降至200摄氏度，酸性气体浓度降至0.02％。第一节能脱酸装置可对捕集到的高纯度CO₂气体进行预热，预热后的CO₂气体的温度可达100-500摄氏度。

根据本发明的实施例，甲醇合成单元500具有氢气入口501、预热后二氧化碳气体入口502和甲醇出口503，预热后二氧化碳气体入口502与预热后二氧化碳气体出口404相连，且适于将预热后二氧化碳气体和氢气进行处理，以便得到甲醇。需要说明的是甲醇合成单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括甲醇合成装置和甲醇精馏装置。其中甲醇合成装置和甲醇精馏装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，甲醇合成装置可以包括气化气转化炉和甲醇合成塔，甲醇精馏装置可以采用双塔流程，由预塔和主塔组成。具体的，预热后的CO₂气体与氢气经合成气压缩机压缩至5-7MPa，然后一起进入甲醇合成装置，甲醇合成采用铜、锌和铝的氧化物中的一种或几种作为催化剂，反应压力为6-9MPa，反应温度为200-300摄氏度，合成后的粗甲醇经过甲醇精馏塔精馏制得甲醇。

根据本发明上述实施例的处理生活垃圾的系统通过将生活垃圾预处理后供给至热解装置进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；其中，热解尾气进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集，进而将捕集得到的二氧化碳气体供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便将二氧化碳气体预热，预热后的二氧化碳气体进入甲醇合成单元，用于合成甲醇。由此，本申请的系统通过从生活垃圾热解得到的热解尾气中提取二氧化碳作为合成甲醇的原料，实现了生活垃圾的资源化利用，同时显著降低二氧化碳气体的排放，具有显著的经济效益和环境效益，特别适用于技术推广和规模化生产。

根据本发明的实施例，参考图2，上述处理生活垃圾的系统进一步包括：热解油气净化单元600、氢气捕集单元700和发电单元800。

根据本发明的实施例，热解油气净化单元600具有降温脱酸后热解油气入口601、热解油出口602和热解气出口603，降温脱酸后热解油气入口601与降温脱酸后热解油气出口403相连，且适于将第一节能脱酸装置得到的降温脱酸后热解油气进行净化处理，以便得到热解油和热解气。需要说明的是热解油气净化单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括依次相连的除尘塔、初冷器、电捕焦油器和干式脱硫塔。根据本发明的一个具体实施例，来自第一节能脱酸装置的降温脱酸后热解油气，进入热解油气净化单元可实现对降温脱酸后热解油气的除尘、脱硫和脱硝等，使得H₂S的含量不大于0.01g/Nm³，粉尘的含量不大于50mg/Nm³，苯的含量不大于20mg/Nm³，HCl的含量不大于10mg/Nm³。具体的，降温脱酸后热解油气首先采用激冷循环水喷洒降温，分离成待净化的热解气和热解油水，热解油水经过管路输送至油水分离槽，分离成热解油和废水；待净化的热解气经过湿式除尘塔完成除尘，将其中的粉尘除掉后进入横管初冷器，初冷器用32摄氏度的循环水和16摄氏度的制冷水的两段冷却水将除尘后的热解气冷却至21摄氏度左右，由初冷器下部排出的热解气进入两台并联同时操作的电捕焦油器，除去热解气中夹带的焦油，得到焦油和待脱硫脱硝的热解气，最后再由罗茨鼓风机将热解气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，得到纯净的热解气。

根据本发明的实施例，氢气捕集单元700具有热解气入口701、氢气出口702和可燃气出口703，热解气入口701与热解气出口603相连，氢气出口702与氢气入口501相连，且适于将热解气进行处理，以便得到氢气和可燃气，并将氢气供给至甲醇合成单元。需要说明的是，氢气捕集单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为氢气吸附塔。具体的，氢气变压吸附塔利用吸附剂在不同分压下对吸附质有不同的吸附容量，并且在一定的吸附压力下，对被分离的气体混合物的各组份有选择吸附的特性来提纯氢气。变压吸附塔内由4个吸附床并联组成，吸附压力范围为1～3MPa，吸附剂采用活性炭，氢气回收率在92％以上，所捕集到的氢气可送至甲醇合成单元与预热后的二氧化碳气体反应以制备甲醇，由此，可显著降低整个系统的原料成本，提高整个系统的经济效益。

根据本发明的实施例，发电单元800具有燃料入口801、水蒸汽出口802和燃烧尾气出口803，燃料入口801分别与热解油出口602和可燃气出口703相连，燃烧尾气出口803与尾气入口301相连，且适于将热解油气净化单元得到的热解油和氢气捕集单元得到的可燃气燃烧发电，以便得到水蒸汽和燃烧尾气，并将燃烧尾气供给至二氧化碳捕集单元。具体地，可以将热解油和可燃气供给至发电单元的余热锅炉，在余热锅炉内与水换热或通过燃烧产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机驱动发电机进行发电，产生的电能并入电网，而发电单元产生的燃烧尾气可以进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集利用。

根据本发明的实施例，参考图3，上述处理生活垃圾的系统进一步包括：破碎装置900、气化装置1000、第二节能脱酸装置1100和气化气净化单元1200。

根据本发明的实施例，破碎装置900具有热解炭入口901和热解炭颗粒出口902，热解炭入口901与热解炭出口203相连，且适于将热解炭进行破碎处理，以便得到热解炭颗粒。具体的，热解装置所得的垃圾炭经破碎装置破碎后，得到粒径不大于10mm的垃圾炭颗粒。发明人发现，通过在将热解炭进行气化处理之前，预先将热解炭破碎至该粒径，可以显著提高气化处理的效率并降低气化处理的能耗。

根据本发明的实施例，气化装置1000具有热解炭颗粒入口1001、水蒸汽入口1002、气化气出口1003和气化残渣出口1004，热解炭颗粒入口1001与热解炭颗粒出口902相连，水蒸汽入口1002与水蒸汽出口802相连，且适于将热解炭颗粒和发电单元得到的水蒸汽进行气化处理，以便得到气化气和气化残渣。需要说明的是，气化装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为循环流化床气化炉。具体的，将破碎至粒径不大于10mm的热解炭颗粒作为气化原料通过压力设备和管道输送至循环流化床气化炉，水蒸气与热解炭颗粒共同进入循环流化床气化炉气化，气化温度为1000摄氏度左右，得到气化气，气化残渣由于利用价值较低，可做建筑材料或填埋处理。

根据本发明的实施例，第二节能脱酸装置1100具有气化气入口1101和降温脱酸后气化气出口1102，气化气入口1101与气化气出口1003相连，且适于将气化气进行换热和脱酸处理，以便得到降温脱酸后气化气。需要说明的是，第二节能脱酸装置可以同于上述描述的第一节能脱酸装置结构。具体的，来自气化装置的气化气经管道进入第二节能脱酸装置完成余热回收和脱酸，得到降温脱酸后气化气，降温脱酸后气化气的温度降至200-350摄氏度，酸性气体浓度降至0.02％-0.05％。

根据本发明的实施例，气化气净化单元1200具有降温脱酸后气化气入口1201和净化气化气出口1202，降温脱酸后气化气入口1201与降温脱酸后气化气出口1102相连，净化气化气出口1202与热解装置200相连，且适于将降温脱酸后气化气进行净化处理，以便得到净化气化气，并将净化气化气返回至热解装置。需要说明的是气化气净化单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括依次相连的除尘塔、初冷器和干式脱硫塔。来自第二节能脱酸装置的降温脱酸后气化气，进入气化气净化单元可实现对降温脱酸后气化气的除尘、脱硫和脱硝等，使得其中H₂S的含量不大于0.01g/Nm³，粉尘的含量不大于50mg/Nm³，苯的含量不大于20mg/Nm³，HCl的含量不大于10mg/Nm³。降温脱酸后气化气首先采用激冷循环水喷洒，分离成待净化的气化气和焦油，焦油经过管路输送至油水分离槽，分离成焦油和废水；待净化的气化气经过湿式除尘塔完成除尘，将其中的粉尘除掉后进入横管初冷器，初冷器用32摄氏度的循环水和16摄氏度的制冷水的两段冷却水将除尘后的气化气冷却至21摄氏度左右，由初冷器下部排出的气化气进入两台并联同时操作的电捕焦油器，除去气化气中夹带的焦油，得到焦油和待脱硫脱硝的气化气，最后再由罗茨鼓风机将气化气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，得到纯净的气化气。

如上所述，本发明所提出的处理生活垃圾的系统具有下列优点的至少之一：

根据本发明实施例的处理生活垃圾的系统通过采用旋转床热解炉作为有机垃圾热解制油、气和炭的设备，在同一个炉内完成了干燥，热解的过程，流程短，能源利用率高，同时易于放大，实现规模化；

根据本发明实施例的处理生活垃圾的系统，高温热解油气和气化气分别独立的经过节能脱酸装置实现了余热回收和酸性气体的脱除，提高了能量利用效率，并且可减轻酸性气体对设备的腐蚀；

根据本发明实施例的处理生活垃圾的系统，通过采用热解炭为气化原料，发电单元产生的水蒸汽作为气化剂，采用循环流化床气化热解炭，解决了热解炭热值低、市场销路不畅和经济效益差的问题；

根据本发明实施例的处理生活垃圾的系统，通过采用热解气中捕集的高纯H₂和捕集的高纯CO₂作为原料制备甲醇，解决了垃圾处理工艺过程中碳排放量高的问题；

根据本发明实施例的处理生活垃圾的系统，CO₂的回收率可达90％以上，纯度可达98％以上，通过将CO₂预热至100-600摄氏度再送至甲醇合成单元，可降低甲醇合成的能耗，实现节能10％-20％，且解决了现有技术中CO₂排放量大，热解炭热值低，市场销路不畅，经济效益差、资源利用率低的问题。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述处理生活垃圾的系统处理生活垃圾的方法，根据本发明的实施例，参考图4，该方法包括：

S100：将生活垃圾供给至预处理单元中进行预处理

该步骤中，将生活垃圾供给至预处理单元中进行预处理，以便得到有机垃圾和无机垃圾。具体的，通过将生活垃圾进行预处理，可以将生活垃圾中的大块无机物和金属等无机垃圾除去，得到下一步热解所需的有机垃圾。需要说明的是预处理单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括依次相连的破袋机、滚筒筛分机、分选机和破碎机。具体地，可以通过破袋机构、滚筛机构以及分选机构处理除去生活垃圾中的金属、玻璃、砖块等无机物，进而通过破碎机构将生活垃圾进行破碎。根据本发明的一个具体实施例，经上述预处理单元处理后，可得到满足旋转床热解炉入料要求的粒径小于20mm的有机垃圾，且有机垃圾的含水率为20wt％-60wt％。

S200：将有机垃圾供给至热解装置中进行热解处理

该步骤中，将有机垃圾供给至热解装置中进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气。需要说明的是热解装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为无热载体蓄热式旋转床热解炉。具体的，需要说明的是热解装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为无热载体蓄热式旋转床热解炉。具体的，将上述所得的有机垃圾均匀送至旋转床热解炉，铺料厚度50-250mm，在炉内经过阶段升温，完成干燥、热解和活化的反应，旋转床热解炉旋转一周的时间为1h。其中，旋转床热解炉为实现该过程的主体设备，它包括旋转床热解腔室、环形炉底和分别位于环形炉底上下的蓄热式燃气辐射管燃烧器以及布料、出料等机构，蓄热式燃气辐射管燃烧器布置于环形炉壁，以热辐射的方式提供垃圾热解所需的热量。旋转床热解炉沿转动的方向依次设置有干燥区、热解反应一区、热解反应二区和热解反应三区，待处理有机垃圾从干燥区进入旋转床热解炉，在旋转床热解炉各个区域的炉顶均设置有高温热解油气出口，用于收集高温热解油气，在热解反应三区的末端热解炭出口处设置有出料装置，用于收集热解炭，另外，为了使待处理有机垃圾受热均匀，炉底料板可以选用穿孔板。

S300：将热解尾气供给至二氧化碳捕集单元中

该步骤中，将热解尾气供给至二氧化碳捕集单元中，以便得到二氧化碳气体。需要说明的是二氧化碳捕集单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括依次相连的吸收塔、富液泵、解吸塔、再沸器、气液分离器、贫液泵及贫液冷却器。具体的，来自热解装置的热解尾气经风机加压给入吸收塔，在吸收塔内与吸收剂逆流接触，热解尾气中的CO₂被吸收剂吸收，变为富液，富液经富液泵给入解吸塔，解吸生成CO₂气体、蒸汽及雾沫的混合气体和贫液，解吸后的CO₂经冷却器进行冷却降温，蒸汽和雾沫变成水和泡沫，冷却后的混合气体进入气液分离器，除去混合气体内的水和泡沫，得到CO₂气体。其中，吸收剂的具体类型并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为醇胺溶液。

S400：将二氧化碳气体和高温热解油气供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理

该步骤中，将二氧化碳气体和高温热解油气供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便得到预热后二氧化碳气体和降温脱酸后热解油气。需要说明的是，第一节能脱酸装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括惰性气体管道、热解气管道、两个四通换向阀、脱酸-蓄热复合体，并且该步骤中的脱酸方式可以为现有技术中能够除去高温热解油气中酸性物质的任何方法，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。具体的，来自热解装置的高温热解油气经管道进入第一节能脱酸装置完成余热回收和脱酸，高温热解油气的温度降至200摄氏度，酸性气体浓度降至0.02％。第一节能脱酸装置可对捕集到的高纯度CO₂气体进行预热，预热后的CO₂气体的温度可达100-500摄氏度。

S500：将预热后二氧化碳气体和氢气供给至甲醇合成单元中

该步骤中，将预热后二氧化碳气体和氢气供给至甲醇合成单元中，以便得到甲醇。需要说明的是甲醇合成单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括甲醇合成装置和甲醇精馏装置。其中甲醇合成装置和甲醇精馏装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，甲醇合成装置可以包括气化气转化炉和甲醇合成塔，甲醇精馏装置可以采用双塔流程，由预塔和主塔组成。具体的，预热后的CO₂气体与氢气经合成气压缩机压缩至5-7MPa，然后一起进入甲醇合成装置，甲醇合成采用铜、锌和铝的氧化物中的一种或几种作为催化剂，反应压力为6-9MPa，反应温度为200-300摄氏度，合成后的粗甲醇经过甲醇精馏塔精馏制得甲醇。

根据本发明上述实施例的处理生活垃圾的方法通过将生活垃圾预处理后供给至热解装置进行热解处理，以便得到高温热解油气、热解炭和热解尾气；其中，热解尾气进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集，进而将捕集得到的二氧化碳气体供给至第一节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便将二氧化碳气体预热，预热后的二氧化碳气体进入甲醇合成单元，用于合成甲醇。由此，本申请的方法通过从生活垃圾热解得到的热解尾气中提取二氧化碳作为合成甲醇的原料，实现了生活垃圾的资源化利用，同时显著降低二氧化碳气体的排放，具有显著的经济效益和环境效益，特别适用于技术推广和规模化生产。

根据本发明的实施例，参考图5，上述处理生活垃圾的方法进一步包括：

S600：将S400得到的降温脱酸后热解油气供给至热解油气净化单元中进行净化处理

该步骤中，将S400得到的降温脱酸后热解油气供给至热解油气净化单元中进行净化处理，以便得到热解油和热解气。需要说明的是热解油气净化单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括依次相连的除尘塔、初冷器、电捕焦油器和干式脱硫塔。根据本发明的一个具体实施例，来自第一节能脱酸装置的降温脱酸后热解油气，进入热解油气净化单元可实现对降温脱酸后热解油气的除尘、脱硫和脱硝等，使得H₂S的含量不大于0.01g/Nm³，粉尘的含量不大于50mg/Nm³，苯的含量不大于20mg/Nm³，HCl的含量不大于10mg/Nm³。具体的，降温脱酸后热解油气首先采用激冷循环水喷洒降温，分离成待净化的热解气和热解油水，热解油水经过管路输送至油水分离槽，分离成热解油和废水；待净化的热解气经过湿式除尘塔完成除尘，将其中的粉尘除掉后进入横管初冷器，初冷器用32摄氏度的循环水和16摄氏度的制冷水的两段冷却水将除尘后的热解气冷却至21摄氏度左右，由初冷器下部排出的热解气进入两台并联同时操作的电捕焦油器，除去热解气中夹带的焦油，得到焦油和待脱硫脱硝的热解气，最后再由罗茨鼓风机将热解气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，得到纯净的热解气。

S700：将热解气供给至氢气捕集单元中

该步骤中，将热解气供给至氢气捕集单元中，以便得到氢气和可燃气，并将氢气供给至S500中的甲醇合成单元。需要说明的是，氢气捕集单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为氢气吸附塔。具体的，氢气变压吸附塔利用吸附剂在不同分压下对吸附质有不同的吸附容量，并且在一定的吸附压力下，对被分离的气体混合物的各组份有选择吸附的特性来提纯氢气。变压吸附塔内由4个吸附床并联组成，吸附压力范围为1～3MPa，吸附剂采用活性炭，氢气回收率在92％以上，所捕集到的氢气可送至甲醇合成单元与预热后的二氧化碳气体反应以制备甲醇，由此，可显著降低整个系统的原料成本，提高整个系统的经济效益。

S800：将S600得到的热解油和S700得到的可燃气供给至发电单元中燃烧发电

该步骤中，将S600得到的热解油和S700得到的可燃气供给至发电单元中燃烧发电，以便得到水蒸汽和燃烧尾气，并将燃烧尾气供给至S300中的二氧化碳捕集单元。具体地，可以将热解油和可燃气供给至发电单元的余热锅炉，在余热锅炉内与水换热或通过燃烧产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机驱动发电机进行发电，产生的电能并入电网，而发电单元产生的燃烧尾气可以进入二氧化碳捕集单元进行二氧化碳捕集利用。

根据本发明的实施例，参考图6，上述处理生活垃圾的方法进一步包括：

S900：将热解炭供给至破碎装置中进行破碎处理

该步骤中，将热解炭供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到热解炭颗粒。具体的，热解装置所得的垃圾炭经破碎装置破碎后，得到粒径不大于10mm的垃圾炭颗粒。发明人发现，通过在将热解炭进行气化处理之前，预先将热解炭破碎至该粒径，可以显著提高气化处理的效率并降低气化处理的能耗。

S1000：将热解炭颗粒和S800得到的水蒸汽供给至气化装置中进行气化处理

该步骤中，将热解炭颗粒和S800得到的水蒸汽供给至气化装置中进行气化处理，以便得到气化气和气化残渣。需要说明的是，气化装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为循环流化床气化炉。具体的，将破碎至粒径不大于10mm的热解炭颗粒作为气化原料通过压力设备和管道输送至循环流化床气化炉，水蒸气与热解炭颗粒共同进入循环流化床气化炉气化，气化温度为1000摄氏度左右，得到气化气，气化残渣由于利用价值较低，可做建筑材料或填埋处理。

S1100：将气化气供给至第二节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理

该步骤中，将气化气供给至第二节能脱酸装置中进行换热和脱酸处理，以便得到降温脱酸后气化气。需要说明的是，第二节能脱酸装置可以同于上述描述的第一节能脱酸装置结构。具体的，来自气化装置的气化气经管道进入第二节能脱酸装置完成余热回收和脱酸，得到降温脱酸后气化气，降温脱酸后气化气的温度降至200-350摄氏度，酸性气体浓度降至0.02％-0.05％。

S1200：将降温脱酸后气化气供给至气化气净化单元中进行净化处理

该步骤中，将降温脱酸后气化气供给至气化气净化单元中进行净化处理，以便得到净化气化气，并将净化气化气返回至S200中的热解装置。需要说明的是气化气净化单元并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以包括依次相连的除尘塔、初冷器和干式脱硫塔。来自第二节能脱酸装置的降温脱酸后气化气，进入气化气净化单元可实现对降温脱酸后气化气的除尘、脱硫和脱硝等，使得其中H₂S的含量不大于0.01g/Nm³，粉尘的含量不大于50mg/Nm³，苯的含量不大于20mg/Nm³，HCl的含量不大于10mg/Nm³。降温脱酸后气化气首先采用激冷循环水喷洒，分离成待净化的气化气和焦油，焦油经过管路输送至油水分离槽，分离成焦油和废水；待净化的气化气经过湿式除尘塔完成除尘，将其中的粉尘除掉后进入横管初冷器，初冷器用32摄氏度的循环水和16摄氏度的制冷水的两段冷却水将除尘后的气化气冷却至21摄氏度左右，由初冷器下部排出的气化气进入两台并联同时操作的电捕焦油器，除去气化气中夹带的焦油，得到焦油和待脱硫脱硝的气化气，最后再由罗茨鼓风机将气化气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，得到纯净的气化气。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

采用某市生活垃圾为原料，其成分组成如表1所示。

表1生活垃圾成分组成(wt％)

参考图7，上述生活垃圾经过简单分选去除大块无机物和金属，然后进行破碎，破碎得到满足旋转床热解炉入料要求的粒径小于20mm、含水率为20wt％-60wt％的有机垃圾；有机垃圾被均匀给入旋转床热解炉，布料厚度约100mm，在炉内垃圾随炉底的转动经过干燥、热解、活化完成反应，其中干燥区温度为350摄氏度，热解区温度为800摄氏度，活化区温度为900摄氏度，反应时间1h，得到高温热解油气、热解炭和热解尾气。热解尾气的成分如表2所示。

表2尾气成分组成

来自热解装置的热解尾气经风机加压给入吸收塔，在吸收塔内与吸收剂醇胺溶液逆流接触，热解尾气中的CO₂被吸收剂吸收，变为富液，富液经富液泵给入解吸塔，解吸生成CO₂气体、蒸汽及雾沫的混合气体和贫液，解吸后的CO₂经冷却器进行冷却降温，蒸汽和雾沫变成水和泡沫，冷却后的混合气体进入气液分离器，除去混合气体内的水和泡沫，得到CO₂气体。来自热解装置的高温热解油气经管道进入第一节能脱酸装置完成余热回收和脱酸，高温热解油气的温度降至200摄氏度，酸性气体浓度降至0.02％。第一节能脱酸装置可对捕集到的高纯度CO₂气体进行预热，预热后的CO₂气体的温度可达100-500摄氏度。预热后的CO₂气体与氢气经合成气压缩机压缩至5-7MPa，然后一起进入甲醇合成装置，甲醇合成采用铜、锌和铝的氧化物中的一种或几种作为催化剂，反应压力为8.1MPa，反应温度为280摄氏度，合成后的粗甲醇经过甲醇精馏塔精馏制得甲醇，产率为3t/h，甲醇经精馏后纯度可达97％。CO₂的回收率达90％以上，纯度可达98％以上，同时可降低甲醇合成的能耗，实现节能10％-20％，解决了现有技术中CO₂排放量大、经济效益差和资源利用率低的问题。

来自第一节能脱酸装置的降温脱酸后热解油气，进入热解油气净化单元可实现对降温脱酸后热解油气的除尘、脱硫和脱硝等，使得H₂S的含量不大于0.01g/Nm³，粉尘的含量不大于50mg/Nm³，苯的含量不大于20mg/Nm³，HCl的含量不大于10mg/Nm³。具体的，降温脱酸后热解油气首先采用激冷循环水喷洒降温，分离成待净化的热解气和焦油，焦油经过管路输送至油水分离槽，分离成焦油和废水；待净化的热解气然后在湿式除尘塔中完成除尘，将其中的粉尘除掉后进入横管初冷器，初冷器用32摄氏度的循环水和16摄氏度的制冷水的两段冷却水将降温脱酸后热解气冷却至21摄氏度左右，由初冷器下部排出的降温脱酸后热解气进入两台并联同时操作的电捕焦油器，除去降温脱酸后热解气中夹带的焦油，得到热解油和待脱硫脱硝的热解气，最后再由罗茨鼓风机将热解气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，得到清洁热解气。热解气的组成成分及热值如表3所示。

表3热解气组成及热值

热解气再经变压吸附塔吸附以捕集氢气，氢气变压吸附塔利用吸附剂在不同分压下对吸附质有不同的吸附容量，并且在一定的吸附压力下，对被分离的气体混合物的各组份有选择吸附的特性来提纯氢气。变压吸附塔内由4个吸附床并联组成，吸附压力范围为1～3MPa，吸附剂采用活性炭，氢气回收率在92％以上，纯度可达94％以上，所捕集到的氢气可送至甲醇合成单元与预热后的二氧化碳气体反应以制备甲醇。

将上述热解油和可燃气用于发电，可显著提高系统的经济效益，所得的燃烧尾气又可供给至二氧化碳捕集单元用于捕集二氧化碳，从而作为生产甲醇的原料。

热解装置所得的垃圾炭经破碎装置破碎后，得到粒径不大于10mm的垃圾炭颗粒。将破碎至粒径不大于10mm的热解炭颗粒作为气化原料通过压力设备和管道输送至循环流化床气化炉，水蒸气与热解炭颗粒共同进入循环流化床气化炉气化，气化温度为1000摄氏度左右，得到气化气，气化残渣由于利用价值较低，可做建筑材料或填埋处理。热解炭转化率达97％以上，气化气热值达2670Kcal/Nm³，气化气的组成成分和热值如表4所示。

表4气化气组成及热值

来自气化装置的气化气经管道进入第二节能脱酸装置完成余热回收和脱酸，得到降温脱酸后气化气，降温脱酸后气化气的温度降至200-350摄氏度，酸性气体浓度降至0.02％-0.05％。来自第二节能脱酸装置的降温脱酸后气化气，进入气化气净化单元可实现对降温脱酸后气化气的除尘、脱硫和脱硝等，使得其中H₂S的含量不大于0.01g/Nm³，粉尘的含量不大于50mg/Nm³，苯的含量不大于20mg/Nm³，HCl的含量不大于10mg/Nm³。降温脱酸后气化气首先采用激冷循环水喷洒降温，分离成待净化的气化气和焦油，焦油经过管路输送至油水分离槽，分离成焦油和废水；待净化的气化气然后在湿式除尘塔中完成除尘，将其中的粉尘除掉后进入横管初冷器，初冷器用32摄氏度的循环水和16摄氏度的制冷水的两段冷却水将降温脱酸后气化气冷却至21摄氏度左右，最后由初冷器下部排出的降温脱酸后气化气再由罗茨鼓风机将降温脱酸后气化气送至脱硫脱硝塔，完成脱硫脱硝，得到清洁气化气，净化气化气可返回至热解装置作为热解的燃料。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。