一种生活垃圾热解处理制作建材的系统的制作方法

本发明属于废弃物处理领域，具体涉及固体垃圾废弃物资源化处理，特别涉及一种生活垃圾热解处理制作建材的系统。

背景技术：

随着经济和城市化进展的加速、人口不断增长以及生活水平的不断提高，我国能源消耗巨大，同时生活垃圾产生量也在快速增加，目前大城市中2/3面临垃圾围城困境，通过技术手段将生活垃圾变为可利用资源，缓解我国能源和环境危机是非常重要的课题。城市生活垃圾来源广泛、成分复杂，给垃圾处理带来很大的困难。

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。通过热解主要产物有热解油、热解气和热解炭，可以作为能源再次利用。热解过程中生活垃圾中部分无机渣土、玻璃、陶瓷、金属等进入到垃圾炭中，使垃圾炭成分复杂且高灰分，不适合于燃烧或者气化等资利用。

目前，现有技术技术推广难度高，热解产生的热解炭没有得到有效的处置，难以出售，减量化效果差，资源化水平较低，热解过程产生的高温油气混合物经油气分离后得到焦油和干馏气，高温油气混合物具有大量的显热无法回收，造成极大的浪费。

因此，如何设计一种能够实现垃圾热解后的物质的再利用成为本领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种生活垃圾热解处理制作建材的系统，充分利用垃圾产生的热解油气，高温热解油气在厂区内直接进行燃烧利用，节能且资源化水平高，并巧妙的利用热解炭本身的特性将此部分制备建筑材料，不仅实现了垃圾彻底的资源化，而且能减少陶粒这样的建筑材料生产前的破碎、磨矿等步骤，可以减少无机渣土的填埋量，并生产出可以广泛利用的建材用品，社会效益好。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种生活垃圾热解处理制作建材的系统，其特征在于，包括：预处理装置、热解装置、二次筛分装置、热解炭处理装置、烧结炉，其中，

所述预处理装置将所述生活垃圾分类；

所述热解装置的进料口与所述预处理装置的出料口a连接，用于将破碎分离后的有机物进行热解，生成高温热解油气和热解炭；

所述二次筛分装置与所述热解装置的热解炭出口连接；

所述热解炭处理装置的进料口与所述二次筛分装置的出料口连接，将筛分出的细颗粒热解炭进行造型处理；

所述烧结炉的进料口与所述热解炭处理装置的出料口连接，用于制备所述建材。

进一步的，所述热解装置的出热解油气口与热解气收集系统连接，所述烧结炉的燃烧室进燃气口与热解气收集系统连接。

进一步的，所述预处理装置包括破袋机、滚筒筛分机、分选机和破碎机，所述破袋机的出料口与所述滚筒筛分机的入料口连接，所述滚筒筛分机的出料口与所述分选机的入料口连接，所述分选机的出料口与所述破碎机的入料口连接。

进一步的，所述热解装置包括旋转床热解炉、辐射管燃烧器、布料器、出料器，其中，所述热解炉底为可转动的环形炉底，所述辐射管燃烧器布置于环形炉壁，所述辐射管与热解气收集系统连接，通过燃烧热解气以热辐射的方式提供反应所需热量，所述辐射管内的烟气与旋转床内的气氛隔绝，所述热解炉炉底的料板选用穿孔板，用于使物料受热均匀。

进一步的，还包括螺旋出料机，所述螺旋出料机分别与热解装置和二次筛分状装置连接，热解炭经所述螺旋出料机进行降温和粗破碎后进入二次筛分状装置。

进一步的，所述二次筛分装置包括：磁选机和振动筛，所述磁选机用于筛选出热解炭中的无机物，并将其经二次筛分装置的排料口排出；所述振动筛筛选出的细颗粒热解炭通过振动筛筛下出料口进入热解炭处理装置。

进一步的，所述热解炭处理装置包括混料仓和圆盘造球机，所述混料仓的入口与二次筛分装置的振动筛筛下出料口通过输送带相连，出口与所述圆盘造球机相连，所述圆盘造球机的出口通过输送带与所述烧结炉入料口相连；所述二次筛分装置的振动筛为0.3mm振动筛，所述振动筛筛下的细颗粒添加18％的水混料送入圆盘造球机滚球5分钟，形成直径10mm左右的炭球。

进一步的，所述烧结炉的油气燃烧室与所述热解气收集系统相连，所述油气燃烧室的助燃空气入口与空气鼓风机相连，所述燃烧室的烟气出口与除尘净化系统连接。

同时,本发明提供了一种的生活垃圾热解处理制作建材的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)生活垃圾预处理：将生活垃圾进行破碎、分选；

(2)经预处理后垃圾热解：经预处理分选后的垃圾入旋转床热解炉进行热解，生成高温热解油气和热解炭，热解炭经降温和粗破碎；高温热解油气排到热解气收集系统作为燃料使用；

(3)热解炭分选造球和焙烧：经过降温和粗破碎后的热解炭经过二次筛分装置筛分，细颗粒通过热解炭处理装置制备炭球或碳砖，炭球送入烧结炉进行焙烧，得到所述建材。

进一步的，所述步骤(1)中：分选出的无机杂质进行填埋；分出的金属进行外运销售；分出可燃物、有机质和未分选出的无机物进行破碎后进旋转床热解；

所述步骤(2)中：入料的含水率约为20％-60％，将其均匀给入旋转床热解炉，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，其中干燥温度为200～600℃，热解活化的温度为700～900℃，旋转一周的时间为1h；

所述步骤(3)具体包括：

热解炭分选造球：热解产生的热解炭经过降温和初步破碎后进入0.3mm振动筛，筛上设有磁选机回收金属，剩余的无机物直接作为无机渣土填埋，筛下细颗粒掺入水进行混料，送入圆盘造球机进行滚球，制备好的炭球送入陶粒焙烧炉；

陶粒焙烧：炭球置于具有多孔结构的平台上，平台底部设有油气燃烧室、喷入热解油气燃烧，对炭球进行焙烧，以2～3℃/min的速率加热至最大温度900～1100℃，最大温度保持时间为40～70min，然后再以2～3℃/min的速率降温，最终形成具有多孔状的陶粒。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明巧妙的利用热解炭本身的特性将此部分制备建筑材料，不仅实现了垃圾彻底的资源化，而且能减少陶粒这样的建筑材料生产前的破碎、磨矿等步骤，可以减少无机渣土的填埋量，并生产出可以广泛利用的建材用品，社会效益好；

(2)采用旋转床热解炉作为有机可燃物热解制油、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；因入料热值高、成分较相似，产生的热解油气热值高、稳定性高，能进行有效利用；

(3)减少了常规建材烧制过程中的磨矿工艺，生产成本低；

(4)解决了现有技术中投资高、产品市场销路不畅、经济效益差的问题；

(5)充分利用垃圾产生的热解油气，高温热解油气在厂区内直接进行燃烧利用，节能且资源化水平高，厂区工艺简单，设备可靠。

附图说明

图1为本发明生活垃圾热解处理制作建材的系统示意图。

图2为本发明生活垃圾热解处理制作建材的系统装置图。

其中，1、预处理装置2、二次筛分装置3、混料仓4、圆盘造球机5、烧结炉6、引风机7、空气引风机8、烟气净化排出装置9、螺旋出料机b、垃圾c、金属d、大块渣土。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种生活垃圾热解处理制作建材的系统，图1为本发明生活垃圾热解处理制作建材的系统示意图，如图1所示,包括：预处理装置1、热解装置、二次筛分装置2、热解炭处理装置、烧结炉5，其中，其中，所述预处理装置1将所述生活垃圾分类；所述热解装置的进料口与所述预处理装置的出料口a连接，用于将破碎分离后的有机物进行热解，生成高温热解油气和热解炭；所述二次筛分装置2与所述热解装置的热解炭出口连接；所述热解炭处理装置的进料口与所述二次筛分装置的出料口连接，将筛分出的细颗粒热解炭进行造型处理；所述烧结炉5的进料口与所述热解炭处理装置的出料口连接，用于制备所述建材。

根据本发明的具体实施例，所述热解装置的出热解油气口与热解气收集系统连接，用于收集热解产生的热解油气，所述烧结炉5的燃烧室进燃气口与热解气收集系统连接，用于将收集来的热解油气作为烧结炉燃烧室的燃料。

根据本发明的具体实施例，本发明的预处理装置1的具体处理垃圾的方式不受特别限制，可根据垃圾成分不同自行选择处理装置，只要完成有机物和无机物的分离即可，在本发明的具体实施方式中，预处理装置包括破袋机、滚筒筛分机、分选机和破碎机，所述破袋机的出料口与所述滚筒筛分机的入料口连接，所述滚筒筛分机的出料口与所述分选机的入料口连接，所述分选机的出料口与所述破碎机的入料口连接，待处理的垃圾经破袋机、滚筒筛分机、分选机和破碎机处理为含水率为20％-60％,直径小于20mm的物料后均匀进入热解装置。

根据本发明的具体实施例，热解装置并无特定要求，在本发明的具体实施方式中，所述热解装置包括旋转床热解炉、辐射管燃烧器、布料器、出料器，其中，所述热解炉底为可转动的环形炉底，所述辐射管燃烧器布置于环形炉壁，所述辐射管与热解气收集系统连接，通过燃烧热解气以热辐射的方式提供反应所需热量，所述辐射管内的烟气与旋转床内的气氛隔绝，所述热解炉炉底的料板选用穿孔板，用于使物料受热均匀。

热解炉分为四个区域，分别是干燥区、热解反应一区、热解反应二区和热解反应三区，物料由干燥区前端给入，在四个区的炉顶处设置气体出口，用于收集高温热解气；在热解反应三区末端设置出料装置，收集热解炭，热解炉内铺料厚度50-250mm，在炉内经过阶段升温，完成干燥、热解和活化的反应，其中干燥温度为200～600℃，热解活化的温度为700～900℃，旋转一周的时间为1h。

根据本发明的具体实施例，热解炭经螺旋出料机9冷却粉碎后进入二次筛分装置2，也可采用其他装置实现此效果，优选的，本发明还包括螺旋出料机9，所述螺旋出料机与热解装置的出料口连接，热解炭经螺旋出料机进行降温和粗破碎后进入二次筛分状装置。

根据本发明的具体实施例，由于热解炭石块、玻璃、金属等无机残渣多为大块，热解后可燃物与无机物分离效果好，本发明采用磁选机将金属等物质进行二次筛选，也可采用其他方式实现此功能，在本发明的具体实施方式中，所述二次筛分装置上设置有磁选机，用于筛选预处理装置未筛选出的无机物，并将筛选出的无机物经二次筛分装置的排料口排出，所述二次筛分状装置的振动筛中筛选出的热解炭经通过出料口进入热解炭处理装置。

根据本发明的具体实施例，热解炭处理装置可以根据建筑材料的不同选择不同的装置，在本发明的具体实施例一中，所述热解炭处理装置包括混料仓3和圆盘造球机4，所述混料仓3的入口与二次筛分装置2的振动筛筛下的出料口通过输送带相连，出口与造球机相连，所述造球机出口通过输送带与烧结炉入料口相连。

根据本发明的具体实施例，振动筛的规格可根据选择制造的建筑材料不同自行选择，在本发明的具体实施例一中，二次筛分装置的振动筛为0.3mm振动筛，所述振动筛筛下的细颗粒添加18％的水混料送入圆盘造球机滚球5分钟，形成直径10mm左右的炭球。

根据本发明的具体实施例，振动筛根据实际需要自行选择，并无特别要求，在本发明的具体实施例二中，所述热解炭处理装置将筛选后的热解炭颗粒添加5％的水后进行压块，送入烧结炉焙烧。

根据本发明的具体实施例，建筑材料的焙烧装置5并无特别限制，只要实现建筑材料的烧制即可，在本发明的具体实施方式中，所述烧结炉的油气燃烧室与热解气收集系统相连，用于提供燃料，所述油气燃烧室的助燃空气入口与空气鼓风机相连，所述燃烧室的烟气出口与除尘净化系统连接，本发明将热解垃圾产生的油气作为建筑材料焙烧的燃料，充分利用了垃圾热解产生的油气，实现了资源的最大化利用。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种生活垃圾热解处理制作建材的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)生活垃圾预处理：将生活垃圾进行破碎、分选；

(2)经预处理后垃圾热解：经预处理分选后的垃圾入旋转床热解炉进行热解，生成高温热解油气和热解炭，热解炭经降温和粗破碎；高温热解油气排到热解气收集系统作为燃料使用；

(3)热解炭分选造球和焙烧：经过降温和粗破碎后的热解炭经过二次筛分装置筛分，细颗粒通过热解炭处理装置制备炭球或碳砖，炭球送入烧结炉进行焙烧，得到所述建材。

根据本发明的具体实施例，所述步骤(1)中：分选出的无机杂质进行填埋；分出的金属进行外运销售；分出可燃物、有机质和未分选出的无机物进行破碎后进旋转床热解；所述步骤(2)中：入料的含水率约为20％-60％，将其均匀给入旋转床热解炉，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，其中干燥温度为200～600℃，热解活化的温度为700～900℃，旋转一周的时间为1h；所述步骤(3)具体包括：

热解炭分选造球：热解产生的热解炭经过降温和初步破碎后进入0.3mm振动筛，筛上设有磁选机回收金属，剩余的无机物直接作为无机渣土填埋，筛下细颗粒掺入水进行混料，送入圆盘造球机进行滚球，制备好的炭球送入陶粒焙烧炉；

陶粒焙烧：炭球置于具有多孔结构的平台上，平台底部设有油气燃烧室、喷入热解油气燃烧，对炭球进行焙烧，以2～3℃/min的速率加热至最大温度900～1100℃，最大温度保持时间为40～70min，然后再以2～3℃/min的速率降温，最终形成具有多孔状的陶粒。

由此，本发明的一种生活垃圾热解处理制作建材的系统，充分利用垃圾产生的热解油气，高温热解油气在厂区内直接进行燃烧利用，节能且资源化水平高，厂区工艺简单，设备可靠，采用旋转床热解炉作为有机可燃物热解制油、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，入料热值高、成分较相似，产生的热解油气热值高、稳定性高，能进行有效利用。

实施例一

首先搭建生活垃圾热解处理制作建材系统，所述热解装置的进料口与所述预处理装置的出料口a连接，用于将破碎分离后的有机物进行热解，生成高温热解油气和热解炭；所述二次筛分装置与所述热解装置的热解炭出口连接；所述热解炭处理装置的进料口与所述二次筛分装置的出料口连接，将筛分出的细颗粒热解炭进行处理；所述烧结炉的进料口与所述热解炭处理装置的出料口连接，用于制备所述建材，所述热解装置的出热解油气口与热解气收集系统连接，所述烧结炉的燃烧室进燃气口与热解气收集系统连接。

然后分步运行系统：

(1)生活垃圾预处理：主要目的是将原料分类并达到一定粒度，所以预处理工艺包括利用破袋系统、分级筛分系统、风选机、吸塑机、滚筒筛和破碎机进行相应处理，所述预处理根据处理工艺要求，其连接顺序为破袋-滚筛-分选-破碎，每个工序均具有一个进料口和一个出料口，将其中的大块无机物、金属等分出，分选后垃圾破碎至旋转床入料要求，直径＜20mm，含水率约为20％-60％。

(2)预处理后垃圾的热解：将处理后的垃圾均匀给入旋转床热解炉，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，其中干燥温度为200～600℃，热解活化的温度为700～900℃，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，它包括旋转床热解炉，辐射管燃烧器，以及布料、出料等辅助机构。所述旋转床热解炉具有进料口，高温热解气出口，热解炭出口和燃料入口，所述进料口与预处理系统中的垃圾破碎出料口相连；所述高温油气出口通过管路与旋转床燃料入口、焙烧炉燃料入口相连；所述无热载体蓄热式旋转床设置的加热装置为燃气辐射管，其通过燃烧为所述旋转床供热，并且所述热解炭出口与振动筛相连。热解炉炉底为可转动的环形炉底，辐射管燃烧器布置于环形炉壁，通过燃烧热解气以热辐射的方式提供反应所需热量，辐射管内的烟气与旋转床内的气氛隔绝。将热解炉分为四个区域，分别是干燥区、热解反应一区、热解反应二区和热解反应三区，物料由干燥区前端给入，在四个区的炉顶处设置气体出口，用于收集高温热解气；在热解反应三区末端设置出料装置，收集热解炭，为了使物料受热均匀，炉底的料板选用穿孔板。热解油气送入旋转床、焙烧炉的作为燃料。

(3)热解炭分选造球：热解产生的热解炭经过降温和初步破碎后进入0.3mm振动筛。筛上设有磁选机回收金属，剩余的石块、玻璃等无机物直接作为无机渣土填埋。所述振动筛筛上出口连接输送带与预处理分选出的渣土混合，筛下出口送入圆盘造球机混料仓，圆盘造球机混料仓的入口与振动筛筛下输送带相连，出口与造球机相连，造球机出口通过输送带与陶粒焙烧炉入料口相连，然后送入圆盘造球机进行滚球。制备好的炭球送入陶粒焙烧炉。

(4)陶粒焙烧：陶粒焙烧炉设有入料口，油气燃烧室具有油气入口，助燃空气入口和烟气出口，所述燃烧室的油气入口与旋转床高温油气出口相连；所述燃烧室的助燃空气与空气鼓风机相连；所述燃烧室的烟气出口与除尘净化系统相连，将炭球置于具有多孔结构的平台上，平台底部设有油气燃烧室、喷入热解油气燃烧，对炭球进行焙烧，以2～3℃/min的速率加热至最大温度900～1100℃，最大温度保持时间为40～70min，然后再以2～3℃/min的速率降温，最终形成具有多孔状的陶粒。

采用某市生活垃圾为原料，成分组成如下表：

进厂的垃圾经过简单分选去除大块无机物和金属，送入旋转床进行热解。

产生的垃圾炭简单破碎后送入0.3mm振动筛。筛下细颗粒添加18％的水混料送入圆盘造球机滚球5分钟，形成直径10mm左右的陶粒，送入陶粒焙烧炉。最终陶粒产量占入场垃圾的15％。

以日处理100吨垃圾计算，能产生约15吨陶粒，该厂一吨陶粒的出厂价在500元，陶粒每天就能收入7500元，再加上每处理一吨垃圾政府补贴100多元，此两项每天就能收入1.75万元，即便没有政府补贴，处理厂也能盈利。

实施例二

实施例二与实施例一的不同之处在于热解炭处理装置为混料仓和压块机，将产生的垃圾炭简单破碎后送入2mm振动筛。筛下细颗粒添加5％的水，压块后送入砖窑，焙烧出保温砖。某城市垃圾原料，垃圾成分见下表：

以日处理200吨垃圾计算，能产生约30吨保温砖，该厂一吨保温砖的出厂价在600元，每天就能收入1.8万元，再加上每处理一吨垃圾政府补贴50多元，不仅此两项每天就能收入2.8万元，经济性好。

以上对本发明所提供的一种生活垃圾热解处理制作建材的系统进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。