一种综合利用垃圾与油页岩的系统的制作方法

本实用新型涉及化工技术领域，尤其涉及一种综合利用垃圾与油页岩的系统。

背景技术：

随着经济高速发展，城市化进程的不断加快，我国日产垃圾量约为400万吨，随之而来的生活垃圾问题也日趋严重。垃圾处理问题将会成为我国即将面对的最重要的问题以及亟待解决的问题之一。垃圾热解可将垃圾中蕴藏的有机质转化为油气产品提出出来，产生巨大的经济效益。但是，目前的垃圾热解技术基本处于基础研发或中试阶段，且普遍存在热解效率低的问题。同时，热解所得的热解固体中灰分含量高、热值低，若将其直接燃烧依然会带来二噁英问题，若进一步气化则存在效率低的问题，因此，提高垃圾热解的效率，并为热解后固体提供一种高效的利用方式是目前垃圾热解亟待解决的问题。

技术实现要素：

面临上述技术问题，本实用新型旨在利用绝氧密闭热解装置对垃圾进行热解，并将热解固体进行冶炼后制成高性能建筑材料，以提高垃圾热解效率，实现热解炭的高效综合利用，且避免热解固体中富集的重金属影响建筑材料的安全性。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种综合利用垃圾与油页岩的系统，其特征在于，所述系统包括垃圾热解单元、油页岩热解单元以及高温冶炼单元；其中，

所述垃圾热解单元包括垃圾物料入口、热解油气出口和高温垃圾热解固体出口；

所述油页岩热解单元包括高温垃圾热解固体入口、油页岩入口、荒煤气出口以及混合热解固体出口，所述高温垃圾热解固体入口和所述高温垃圾热解固体出口相连；

所述高温冶炼单元包括混合热解固体入口、不凝气出口以及熔炼后物料出口，所述混合热解固体入口和所述混合热解固体出口相连。

进一步地，所述系统还包括垃圾预处理单元，所述垃圾预处理单元由破袋机构、滚筛机构、分选机构以及破碎机构依次连接构成，所述破碎机构连接所述垃圾热解单元。

具体地，所述垃圾热解单元使用的装置为由预热区、热解一区和热解二区构成的绝氧热解炉，所述绝氧热解炉的加热装置为内置外热式的蓄热式辐射管。

进一步地，所述系统还包括与所述热解油气出口连接的油气分离单元。

具体地，所述油页岩热解单元使用的装置为内部设置有蓄热式辐射管的下行床反应器。

采用本实用新型的技术方案有如下优点：

(1)实现城市生活垃圾的资源化、无害化、减量化处理；

(2)采用绝氧热解炉处理垃圾，杜绝二噁英产生；蓄热式辐射管加热装置的使用提高了热解油气的品质，提高了系统热效率；

(3)垃圾热解所得的高温热解固体直接与油页岩混合，实现油页岩热解，实现了垃圾热解固体显热的充分利用；

(4)垃圾热解固体与油页岩渣进行混合冶炼制备建筑材料，油页岩渣中富含的氧化钙等矿物质具有较好的重金属固化作用，降低了建筑材料中重金属带来的安全问题，实现了热解固体的无害化高效利用。

(5)热解获得的热解油气附加值高，热解气热值在4169kcal/Nm³以上，产焦率在35.87％以上。建筑材料中重金属含量低，其中，汞浸出量在0.093g/L以下，铅浸出量在0.052mg/L以下，铬浸出量在0.037mg/L以下。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型的综合利用垃圾与油页岩的系统示意图；

1-垃圾预处理单元，2-垃圾热解单元，3-油页岩热解单元，4-高温冶炼单元；

21-垃圾物料入口，22-热解油气出口，23-高温垃圾热解固体出口；

31-高温垃圾热解固体入口，32-油页岩入口，33-荒煤气出口，34-混合热解固体出口；

41-混合热解固体入口，42-不凝气出口，43-熔炼后物料出口。

图2为本实用新型的综合利用垃圾与油页岩的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

为实现垃圾的高效热解，获取高附加值的油气产品和热解固体，且利用热解固体的余热实现油页岩的热解，并将热解所得的混合固体焦进行共同冶炼制备成建筑材料，最终实现垃圾热解固体和油页岩焦的综合利用，以及垃圾处理的“资源化、无害化、减量化”。本实用新型提出了一种综合利用垃圾与油页岩的系统，如图1，所述系统包括垃圾热解单元2、油页岩热解单元3以及高温冶炼单元4；其中，

所述垃圾热解单元2包括垃圾物料入口21、热解油气出口22和高温垃圾热解固体出口23；

所述油页岩热解单元3包括高温垃圾热解固体入口31、油页岩入口32、荒煤气出口33以及混合热解固体出口34，所述高温垃圾热解固体入口31和所述高温垃圾热解固体出口23相连；

所述高温冶炼单元4的装置为高温冶炼炉，其包括混合热解固体入口41、不凝气出口42以及熔炼后物料出口43，所述混合热解固体入口41和所述混合热解固体出口34相连。

进一步地，所述系统还包括垃圾预处理单元1，所述垃圾预处理单元1由破袋机构、滚筛机构、分选机构以及破碎机构依次连接构成，所述破碎机构连接所述垃圾热解单元2。

具体地，所述垃圾热解单元2使用的装置为由预热区、热解一区和热解二区构成的绝氧热解炉，所述绝氧热解炉的加热装置为内置外热式的蓄热式辐射管，该蓄热式辐射管可以在所述预热区、所述热解一区、所述热解二区灵活安装，从而实现各区间分区精确控温。

进一步地，所述系统还包括与所述热解油气出口22连接的油气分离单元，能够将热解油气分离为热解油和热解气。

具体地，所述油页岩热解单元3使用的装置为内部设置有蓄热式辐射管的下行床反应器，蓄热式辐射管能保证充足的热源。

本实用新型还提出了上述任一所述系统综合利用垃圾与油页岩的方法，工艺流程参见图2，该方法包括：

A.垃圾热解：将垃圾物料送入垃圾热解单元热解后得到热解油气和高温垃圾热解固体；

B.油页岩热解：将所述高温垃圾热解固体直接输送至油页岩热解单元，与入炉的油页岩直接接触，利用高温垃圾热解固体的余热对油页岩的热解，获取荒煤气及混合热解固体；利用余热进行热解能够实现显热的充分利用，从而提高系统热效率；

C.高温冶炼：将上述混合热解固体直接输送至高温冶炼单元，该混合热解固体中富含氧化钙等重金属稳化剂的油页岩渣与垃圾热解炭进行混合冶炼后，能获取不同性能的建筑材料；该重金属稳化剂可与重金属阳离子作用，转化为溶解度极低的氢氧化物或碳化物，因而实现了矿物质及焦渣对重金属的固化，减少建筑材料中重金属引起的安全问题。

进一步地，所述方法还包括在所述垃圾物料热解之前，对其进行预处理的步骤，该步骤包括：对原始垃圾依次进行破袋、滚筛、分选和破碎处理，得到所述垃圾物料。

所述分选是指将垃圾中的大块无机物、金属等分出；

所述破碎是指将垃圾中的大块进行破碎，以满足垃圾原料的充分热解，其中，所述垃圾物料的粒径被控制在≤15mm；优选地，该垃圾物料含水量控制在30-50％。

优选地，步骤A中，所述垃圾物料送入所述垃圾热解单元后依次经过预热区、热解一区、热解二区完成热解；其中，所述预热区温度350-500℃；所述热解一区温度700-800℃；所述热解二区温度750-850℃；进一步地，热解时间共为60-90min，炉膛内氧气含量控制在≤0.3％。

具体地，所述步骤B中，所述油页岩的粒度控制在≤5mm；热解温度优选为600-700℃；热解时间优选为6s-12s。

进一步地，所述步骤C中，冶炼温度为1200-1400℃。

下面结合具体实施例对本实用新型综合利用垃圾与油页岩的工艺作进一步地具体详细描述，但本实用新型的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例1

将空干基垃圾(3t/h)依次经过破袋处理、滚筛处理后再经过分选和破碎，使垃圾的粒度≤15mm，含水量为30％；将该垃圾原料均匀的布置到绝氧热解炉绝氧热解炉的料床上，布料厚度为80mm；垃圾在炉内依次经过预热区、热解一区和热解二区完成热解，获得高附加值(热解气热值>4235kcal/Nm³)的热解油气和高温垃圾热解固体(产焦率为51.3％)；其中预热区温度为400℃，热解一区温度为750℃；热解二区温度为800℃；热解时间为90min；将高温垃圾热解固体直接输送至快速热解炉，与入炉的(1t/h)油页岩(粒度≤5mm)直接接触，实现油页岩的热解，获取荒煤气及混合热解固体，充分利用高温垃圾热解固体的显热，热解的温度为600℃，热解时间为9s；最后，将快速热解炉获取的高温混合固体直接输送至高温冶炼炉内，在1400℃下进行冶炼，实现热解固体中矿物质及和焦渣对重金属的固化，将固化后的产物制作建筑材料，所得材料的汞浸出量为0.087g/L，铅浸出量为0.038mg/L，铬浸出量为0.027mg/L。

实施例2

本实施例综合利用垃圾与油页岩的工艺和实施例1步骤相同，但工艺参数不同，具体如下：

将空干基垃圾(5t/h)依次经过破袋处理、滚筛处理后再经过分选和破碎，使垃圾的粒度≤15mm，含水量为50％；将该垃圾原料均匀的布置到绝氧热解炉的料床上，布料厚度为70mm；垃圾在炉内依次经过预热区、热解一区和热解二区完成热解，获得高附加值的热解油气(热解气热值4169kcal/Nm³)和高温垃圾热解固体(产率35.87％)；其中预热区温度为350℃，热解一区温度为750℃；热解二区温度为800℃；热解时间为60min；将高温垃圾热解固体直接输送至快速热解炉，与入炉的油页岩(粒度≤5mm，加入量1.5t/h)直接接触，实现油页岩的热解，获取荒煤气及混合热解固体，充分利用高温垃圾热解固体的显热，热解的温度为700℃，热解时间为6s；最后，将快速热解炉获取的高温混合固体直接输送至高温冶炼炉内，在1400℃下进行冶炼，实现热解固体中矿物质和焦渣对重金属的固化，将固化后的产物制作建筑材料，所得材料的汞浸出量为0.063g/L，铅浸出量为0.049mg/L，铬浸出量为0.032mg/L。

实施例3

本实施例综合利用垃圾与油页岩的工艺和实施例1步骤相同，但工艺参数不同，具体如下：

将空干基垃圾(1t/h)依次经过破袋处理、滚筛处理后再经过分选和破碎，使垃圾的粒度≤15mm，含水量为40％；将该垃圾原料均匀的布置到绝氧热解炉的料床上，布料厚度为75mm；垃圾在炉内依次经过预热区、热解一区和热解二区完成热解，获得高附加值的热解油气(热解气热值4169kcal/Nm³)和高温垃圾热解固体(产率43.64％)；其中预热区温度为450℃，热解一区温度为800℃；热解二区温度为850℃；热解时间为80min；将高温垃圾热解固体直接输送至快速热解炉，与入炉的油页岩(粒度≤5mm，加入量300g/h)直接接触，实现油页岩的热解，获取荒煤气及混合热解固体，充分利用高温垃圾热解固体的显热，热解的温度为600℃，热解时间为12s；最后，将快速热解炉获取的高温混合固体直接输送至高温冶炼炉内，在1200℃下进行冶炼，实现热解固体中矿物质和焦渣对重金属的固化，将固化后的产物制作建筑材料，所得材料的汞浸出量为0.093g/L，铅浸出量为0.064mg/L，铬浸出量为0.037mg/L。

实施例4

本实施例综合利用垃圾与油页岩的工艺和实施例1步骤相同，但工艺参数不同，具体如下：

将空干基垃圾(3t/h)依次经过破袋处理、滚筛处理后再经过分选和破碎，使垃圾的粒度≤15mm，含水量为40％；将该垃圾原料均匀的布置到绝氧热解炉的料床上，布料厚度为80mm；垃圾在炉内依次经过预热区、热解一区和热解二区完成热解，获得高附加值的热解油气(热解气热值4328kcal/Nm³)和高温垃圾热解固体(产率45.64％)；其中预热区温度为500℃，热解一区温度为700℃；热解二区温度为750℃；热解时间为70min；将高温垃圾热解固体直接输送至快速热解炉，与入炉的油页岩(粒度≤5mm，加入量1.2t/h)直接接触，实现油页岩的热解，获取荒煤气及混合热解固体，充分利用高温垃圾热解固体的显热，热解的温度为700℃，热解时间为10s；最后，将快速热解炉获取的高温混合固体直接输送至高温冶炼炉内，在1300℃下进行冶炼，实现热解固体中矿物质和焦渣对重金属的固化，将固化后的产物制作建筑材料，所得材料的汞浸出量为0.079g/L，铅浸出量为0.052mg/L，铬浸出量为0.026mg/L。

上述实施例中，通过绝氧热解炉将垃圾进行高效热解，获取高附加值的油气产品和热解固体，然后利用热解固体的余热进入蓄热式下行床实现对油页岩的热解，并将热解所得的混合固体焦进行冶炼，制备成建筑材料，不仅充分利用热解固体的显热，提高系统热效率，还可以利用油页岩焦中富含的氧化钙等重金属稳化剂对垃圾热解固体中的重金属进行固化，从而减少建筑材料中重金属含量。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。