一种垃圾处理余热回收利用系统及方法与流程

本发明涉及环境保护和垃圾处理技术领域，具体为一种垃圾处理余热回收利用系统及方法。

背景技术：

在垃圾处理过程中会有一些低位热能(如焚烧炉烟气、烘干尾气中的余热、粉碎机机械能转化的热能等)难以回收利用，只能用循环冷却水吸收然后释放到大气中去，造成浪费。同时，在垃圾处理过程中，塑料的清洗、废纸化浆等过程还需要使用热水，目前都是采用清洁的热水，成本较高。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种垃圾处理余热回收利用系统。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种垃圾处理余热回收利用方法，包括如下步骤：：

以垃圾处理产生的泥浆作为洗涤液，对含有低位热能的废气进行湿式除尘，得回收低位热能的泥浆；

将所述回收低位热能的泥浆与垃圾混合，并对所得混合物进行球磨处理，得回收球磨机械热能的泥浆；

利用所述回收球磨机械热能的泥浆携带的热能进行发电；

回收所述发电后输出的泥浆，并将其漂浮物部分、沉淀物部分去除，所得悬浮液部分继续作为洗涤液用于湿式除尘。

作为实施例中的一种情形，所述回收球磨机械热能的泥浆的制备步骤中，将所述回收低位热能的泥浆与垃圾混合需确保所得回收球磨机械热能的泥浆中的含水量不低于90％。

作为实施例中的一种情形，所述回收球磨机械热能的泥浆的制备步骤中，所述球磨处理采用的研磨球材质为钢材；所述球磨处理采用的研磨球是不同直径研磨球的混合。

作为实施例中的一种情形，所述回收球磨机械热能的泥浆的制备步骤中，还包括将所述回收球磨机械热能的泥浆中的柔韧材料去除的步骤。

作为实施例中的一种情形，所述回收球磨机械热能的泥浆的制备步骤中，还包括对所述回收球磨机械热能的泥浆进行除砂、细筛的步骤。

第二方面，本发明提供一种垃圾处理余热回收系统，包括：湿式除尘系统、球磨处理系统、发电系统、循环连接系统；

所述湿式除尘系统，用于以垃圾处理产生的泥浆为洗涤液，对通过所述泥浆的废气中的低位热能进行回收，并将含有低位热能的泥浆输入至球磨处理系统；

所述球磨处理系统，用于接收湿式除尘系统输出的含有低位热能的泥浆，对所述泥浆和垃圾的混合物进行球磨获得吸收球磨机械热能的泥浆，并将获得的吸收球磨机械热能的泥浆输入发电系统；

所述发电系统，用于接收所述吸收球磨机械热能的泥浆并利用其热能进行发电，然后将发电后输出的泥浆输入循环连接系统，输出电力；

所述循环连接系统，用于回收发电后输出的泥浆，并将其漂浮物、沉淀物去除，所得悬浮液继续作为洗涤液输入湿式除尘系统。

作为实施例中的一种情形，所述湿式除尘系统，包括湿式除尘器，其侧壁顶部设有第一泥浆入口，底壁设有第一泥浆出口，侧壁底部设有废气入口，顶壁设有废气出口,第一泥浆出口与球磨处理系统连接。

作为实施例中的一种情形，所述球磨处理系统，包括球磨机，其设有第二泥浆入口、第二泥浆出口、第一杂质出口；所述第二泥浆入口与湿式除尘系统的第一泥浆出口连接，连接之处还设有垃圾入口；所述第二泥浆出口与所述发电系统连接，用于将吸收机械热能的泥浆输入发电系统用于发电。

作为实施例中的一种情形，所述球磨处理系统还包括用于去除吸收球磨机械热能的泥浆中的砂、粗杂质的除杂装置。

作为实施例中的一种情形，所述除杂装置为砂水分离器、旋振筛中的一种或者两种；

所述砂水分离器，其设有第三泥浆入口、第二杂质出口和第三泥浆出口，泥浆从第三泥浆入口进入砂水分离器，砂被去除后从第二杂质出口排出，其余泥浆从第三泥浆出口输出；

所述旋振筛，其设有第四泥浆入口、第四泥浆出口、第三杂质出口，泥浆从第四泥浆入口输入旋振筛，粗杂质去除后从第三杂质出口排出，其余泥浆从第四泥浆出口输出；

当除杂装置为砂水分离器，所述第三泥浆入口与所述球磨机的第二泥浆出口连接，所述第三泥浆出口与所述发电系统连接；

当除杂装置为旋振筛，所述第四泥浆入口与所述球磨机的第二泥浆出口连接，所述第四泥浆出口与所述发电系统连接；

当除杂装置为依次连接的砂水分离器、旋振筛，所述第三泥浆入口与所述球磨机的第二泥浆出口连接，所述第三泥浆出口与所述第四泥浆入口连接，所述第四泥浆出口与所述发电系统连接。

作为实施例中的一种情形，所述球磨处理系统还包括用于收集球磨处理系统所得球磨机械热能的泥浆的第一泥浆池，其底部设有用于将泥浆从第一泥浆池输入电系统的第一泥浆泵。

作为实施例中的一种情形，所述第一泥浆池，其底面呈倾斜状，一侧高于另一侧，较低的一侧凹陷形成第一底槽，所述底槽的大小与所述第一泥浆泵的大小匹配，用于放置第一泥浆泵。

作为实施例中的一种情形，所述发电系统，包括电机组，其设有第五泥浆入口、第五泥浆出口、电力输出端，吸收球磨机械热能的泥浆从第五泥浆入口输入发电系统后，发电系统利用泥浆携带的热能进行发电，随后泥浆从第五泥浆出口排出，电力从电力输出端输出。

作为实施例中的一种情形，所述循环连接系统，包括第二泥浆池，设置于所述第二泥浆池底部、用于排出沉淀物部分的第三泥浆泵，设置于所述第三泥浆泵上方的用于将所述第二泥浆池中悬浮液部分输入所述湿式除尘系统的第二泥浆泵，及设置于所述第二泥浆池内部上方用于将从发电系统输入的泥浆中的漂浮物部分去除的隔板。

作为实施例中的一种情形，所述第二泥浆池，其底面呈倾斜状，一侧高于另一侧，较低的一侧凹陷形成第二底槽，所述底槽的大小与所述第三泥浆泵的大小匹配，用于放置第三泥浆泵。

与现有技术相比，本发明存在如下有益效果：

本发明实施例将垃圾处理产生的泥浆作为洗涤液，对含有低位热能的废气进行处理，不仅对废气起到净化作用，还对废气的低位热能进行回收，吸收了低位热能的泥浆再与垃圾混合，粉碎后用于发电，不仅实现了垃圾粉碎，还对粉碎垃圾的机械能转化成热能，在上述过程中，泥浆相继吸收了废气的低位热能、垃圾粉碎产生的热能，温度可上升至85℃(这是有机朗肯循环(ORC)发电机组经济运行的最低温度)以上，利用该热能进行发电，输出电力，并将产生的低温泥浆循环利用，回收了能源，降低了垃圾处理的成本。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请一个实施例所提供的系统结构图；

图2为本申请另一实施例所提供的系统结构图；

其中，10-湿式除尘系统，11-湿式除尘器，12-第一泥浆入口，13-第一泥浆出口，14-废气入口，15-废气出口，20-球磨处理系统，21-球磨机，211-第二泥浆入口，212-第二泥浆出口，213-第一杂质出口，214-垃圾入口，22-砂水分离装置，221-第三泥浆入口，222-第二杂质出口，223-第三泥浆出口，23-细筛装置，231-第四泥浆入口，232-第四泥浆出口，233-第三杂质出口，24-第一泥浆池，241-第一泥浆泵，30-发电系统，31-第五泥浆入口、32-第五泥浆出口，33-电机组，34-电力输出端，35-除垢装置，40-循环连接系统，41-第二泥浆池，42-第二泥浆泵，43-第三泥浆泵，44-隔板。

具体实施例

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

本实施例提供一种垃圾处理预热回收利用方法，包括如下步骤：

以垃圾处理产生的泥浆作为洗涤液，对含有低位热能的废气进行湿式除尘，得回收低位热能的泥浆；

将所述回收低位热能的泥浆与垃圾混合，并对所得混合物进行球磨处理，得回收球磨机械热能的泥浆；

利用所述回收球磨机械热能的泥浆携带的热能进行发电；

回收所述发电后输出的泥浆，并将其漂浮物部分、沉淀物部分去除，所得悬浮液部分继续作为洗涤液用于湿式除尘。

上述方法中，以垃圾处理产生的泥浆作为洗涤液，对含有低位热能的废气进行湿式除尘，得回收低位热能的泥浆；更具体地，本步骤如下：以垃圾处理产生的泥浆作为洗涤液对含有低位热能的废气进行湿式除尘，该过程中，低温的垃圾处理产生的泥浆因吸收了含有低位热能的废气的热量而温度上升，含有低位热能的废气因热量散失而温度降低，热能从废气转移至泥浆中，实现废气预热的回收。

在一些实施例中，所述垃圾可以是生活垃圾或餐厨垃圾。

在一些实施例中，所述湿式除尘是在湿式除尘器(如水膜除尘器)中进行的。

上述方法中，将所述吸收低位热能的泥浆与垃圾混合，并对所得混合物进行球磨处理，得吸收球磨机械热能的泥浆；更具体地，本步骤如下：吸收低位热能的泥浆与垃圾混合，混合物在球磨处理的过程吸收了机械能转化而成的热能，该步骤不仅实现了垃圾的粉碎、清洗、筛分，还实现了对垃圾球磨粉碎、清洗中机械能转化而来的热能的回收，最终获得泥浆的温度可达85℃以上。

在一些实施例中，将所述回收低位热能的泥浆与垃圾混合需确保所得回收球磨机械热能的泥浆中的含水量不低于90％；本发明实施例之所以对含水量进行优选，目的是为了使泥浆具有流动性以保证其能从球磨机中顺利流出，以及满足柔性材料(如塑料)清洗、废纸化浆的要求；如果超出了本发明实施例的限定，那么本发明实施例的效果将会受到显著负面影响。

在一些实施例中，所述球磨处理所需球体采用钢球。

在一些实施例中，所述球磨处理采用的研磨球是不同直径研磨球的混合，混合的方式包括：直径120-90毫米的研磨球重量含量为80％，直径80-50毫米的研磨球重量含量为10％，直径小于等于40毫米的研磨球重量含量为10％。

需要说明的是，本发明实施例的上述步骤，在如下条件下均可实现：直径120-90毫米的研磨球重量含量为60-80％，直径80-50毫米的研磨球重量含量为10-20％，直径小于等于40毫米的研磨球重量含量为10％-20％。

本发明实施例之所以对研磨球的型号进行混合使用，主要是因为在该混合下不仅可以缩短球磨的时间、提高效率，更重要的是可以获得更加均匀的泥浆。

在一些实施例中，以上步骤还包括将所述回收球磨机械热能的泥浆中的柔韧材料(塑料等)去除的步骤；所述柔韧材料的去除是通过球磨机中自备的过滤筛进行的；所述过滤筛的孔径不大于20mm。如果筛孔过大，那么所得回收球磨机械热能的泥浆中含有的柔性材料碎片会较多，还降低柔性材料回收率，为后期杂质去除带来负担。

在一些实施例中，上述步骤还包括对所述回收球磨机械热能的泥浆进行除砂、细筛的步骤。该技术特征的目的在于除去泥浆中的砂粒、粗杂质，避免泥浆对后续步骤采用装置的磨损、堵塞。

在一些实施例中，所述除砂采用的装置为砂水分离器，细筛采用的装置为旋振筛。在实施本发明实施例的过程中，旋振筛的筛孔直径小于1mm。通过旋振筛的泥浆较粘，为了防止堵塞，故采该装置。该装置市售产品是一种高精度细粉筛分机械，其噪音低、效率高，快速换网只需3-5分钟，全封闭结构，适用于粒、粉、粘液等物料的筛分过滤，网孔不易堵塞。旋振筛是由直立式电机作激振源，电机上、下两端安装有偏心重锤，将电机的旋转运动转变为水平、垂直、倾斜的三次元运动，再把这个运动传递给筛面。调节上、下两端的相位角，可以改变物料在筛面上的运动轨迹。

上述方法中，利用所述回收球磨机械热能的泥浆携带的热能进行发电；具体地，本步骤如下：所述吸收球磨机械热能的泥浆被输入到发电系统，利用其携带的热能进行发电，发电之后，泥浆由于丧失热量温度降至55℃以下。

在一些实施例中，所述发电的装置选用有机朗肯循环(ORC)发电机组。

上述方法中，回收所述发电后输出的泥浆，并将其漂浮物部分、沉淀物部分去除，所得悬浮液部分继续作为洗涤液用于湿式除尘。

作为实施例中的一种情形，所述漂浮物部分的去除是通过设置于所述回收采用的装置上的隔板实现的；所述沉淀物部分是通过设置于所述回收采用的装置底部的泥浆泵实现的。

其次，请参见图1，本发明实施例还提供一种垃圾处理余热回收利用系统100，包括：湿式除尘系统10、球磨处理系统20、发电系统30、循环连接系统40；

所述湿式除尘系统10，用于以垃圾处理产生的泥浆为洗涤液，对通过所述泥浆的废气中的低位热能进行回收，并将含有低位热能的泥浆输入至球磨处理系统20；

所述球磨处理系统20，用于接收湿式除尘系统10输出的含有低位热能的泥浆，对所述泥浆和垃圾的混合物进行球磨获得吸收球磨机械热能的泥浆，并将获得的吸收球磨机械热能的泥浆输入发电系统30；

所述发电系统30，用于接收所述吸收球磨机械热能的泥浆并利用其热能进行发电，然后将发电后输出的泥浆输入循环连接系统40，输出电力；

所述循环连接系统40，用于回收发电后输出的泥浆，并将其漂浮物、沉淀物去除，所得悬浮液继续作为洗涤液输入湿式除尘系统10。

上述湿式除尘系统10，包括湿式除尘器11，其侧壁顶部设有第一泥浆入口12，底壁设有第一泥浆出口13，侧壁底部设有废气入口14，顶壁设有废气出口15,第一泥浆出口13与球磨处理系统20连接。

所述湿式除尘系统10在本发明实施例中的作业方式为：垃圾处理产生的泥浆从第一泥浆入口12输入湿式除尘器11，含有低位热能的废气从废气入口14进入湿式除尘器11，泥浆吸收后从废气出口15排出，吸收了低位热能的泥浆从第一泥浆出口13排出，输入球磨处理系统20。

在一些实施例中，所述湿式除尘器11为水膜除尘器。

上述球磨处理系统20，包括球磨机21，其设有第二泥浆入口211、第二泥浆出口212、第一杂质出口213；所述第二泥浆入口211与湿式除尘系统10的第一泥浆出口13连接，连接之处还设有垃圾入口214；所述第二泥浆出口212与所述发电系统30连接，用于将吸收机械热能的泥浆输入发电系统30用于发电。

所述球磨处理系统20在本发明实施例中的作业方式为：吸收了低位热能的泥浆从湿式除尘系统10的第一泥浆出口13排出，与从垃圾入口214输入的垃圾混合后通过第二泥浆入口211输入球磨机，经球磨机粉碎、清洗后，垃圾中大于筛孔的柔韧材料随后通过球磨机21自备的过滤筛滤出，并通过第一杂质出口213排出，剩余部分泥浆从第二泥浆出口212排出，输入发电系统30。

作为实施例中的一种情形，所述球磨处理系统20还包括用于去除吸收球磨机械热能的泥浆中的砂、粗杂质的除杂装置。本发明实施例所述的粗杂质具体是粒径大于等于1mm的碎粒。

作为实施例中的一种情形，所述除杂装置为砂水分离器22、旋振筛23中的一种或者两种；

所述砂水分离器22，其设有第三泥浆入口221、第二杂质出口222和第三泥浆出口223，泥浆从第三泥浆入口221进入砂水分离器22，砂被去除后从第二杂质出口222排出，其余泥浆从第三泥浆出口223输出；

所述旋振筛23，其设有第四泥浆入口231、第四泥浆出口232、第三杂质出口233，泥浆从第四泥浆入口231输入旋振筛23，粗杂质去除后从第三杂质出口233排出，其余泥浆从第四泥浆出口232输出；

当除杂装置为砂水分离器22，所述第三泥浆入口221与所述球磨机21的第二泥浆出口212连接，所述第三泥浆出口223与所述发电系统30连接；

当除杂装置为旋振筛23，所述第四泥浆入口231与所述球磨机21的第二泥浆出口212连接，所述第四泥浆出口232与所述发电系统30连接；

当除杂装置为依次连接的砂水分离器22、旋振筛23，所述第三泥浆入口221与所述球磨机21的第二泥浆出口212连接，所述第三泥浆出口223与所述第四泥浆入口231连接，所述第四泥浆出口232与所述发电系统30连接。

通过上述实施例可知，本发明球磨处理系统20输出的回收球磨机械热能的泥浆先后经过了去除柔韧材料、去砂、去粗杂质，最终获得均匀的泥浆。

在一些实施例中，所述球磨处理系统20还包括用于收集球磨处理系统20所得球磨机械热能的泥浆的第一泥浆池24，其底部设有用于将泥浆从第一泥浆池24输入电系统30的第一泥浆泵241。

作为实施例中的一种情形，所述第一泥浆池24，其底面242呈倾斜状，一侧高于另一侧，较低的一侧凹陷形成第一底槽243，所述底槽243的大小与所述第一泥浆泵241的大小匹配，用于放置第一泥浆泵241。该技术特征有利于泥浆的收集、便于泥浆的泵出，提高泥浆输出的效率。

上述发电系统30，包括电机组33，其设有第五泥浆入口31、第五泥浆出口32、电力输出端34，吸收球磨机械热能的泥浆从第五泥浆入口31输入发电系统30后，发电系统30利用泥浆携带的热能进行发电，随后泥浆从第五泥浆出口32排出，电力从电力输出端34输出。

在一些实施例中，所述电机组33为有机朗肯循环发电机组。

在一些实施例中，请参见图2，所述第五泥浆入口31管道还设有除垢装置35，用于在泥浆进入发电机组33前对泥浆进行处理，防止其在发电机组内结垢。

在一些实施例中，所述除垢装置35可选用电子除垢仪。

上述循环连接系统40，包括第二泥浆池41，设置于所述第二泥浆池41底部、用于排出沉淀物部分的第三泥浆泵43，设置于所述第三泥浆泵43上方的用于将所述第二泥浆池41中悬浮液部分输入所述湿式除尘系统10的第二泥浆泵42，及设置于所述第二泥浆池41内部上方用于将从发电系统30输入的泥浆中的漂浮物部分去除的隔板44。

本系统所述的沉淀物不仅仅指已经沉淀于第二泥浆池41底部的部分，还包括悬浮液底部即将沉淀的过剩悬浮液部分。

本系统所述的用于将所述第二泥浆池41中悬浮液部分输入所述湿式除尘系统10具体是将第二泥浆池41中的一部分悬浮液输入湿式除尘系统10。

作为实施例中的一种情形，所述第二泥浆池41，其底面411呈倾斜状，一侧高于另一侧，较低的一侧凹陷形成第二底槽412，所述底槽412的大小与所述第三泥浆泵43的大小匹配，用于放置第三泥浆泵43。

综上所述，本发明实施例将垃圾处理产生的泥浆作为洗涤液，对含有低位热能的废气进行处理，不仅对废气起到净化作用，还对废气的低位热能进行回收，吸收了低位热能的泥浆再与垃圾混合，粉碎后用于发电，不仅实现了垃圾粉碎，还对粉碎垃圾的机械能转化成热能，在上述过程中，泥浆相继吸收了废气的低位热能、垃圾粉碎产生的热能，温度可上升至85℃(这是有机朗肯循环(ORC)发电机组经济运行的最低温度)以上，利用该热能进行发电，输出电力，并将产生的低温泥浆循环利用。具体地，采用接力加热法将泥浆加热至85℃以上；有机朗肯循环(ORC)发电机组以往都是采用清洁的高温热水进行发电，如将垃圾泥浆变成清洁的水，则成本很高，本发明实施例只是将泥浆进行除砂、细筛后(为防止其在发电机组内结垢，还可在其进入发电机之前进行防结垢处理)即将其送入该发电机发电并使泥浆降温至55℃以下(这是有机朗肯循环(ORC)发电机组经济运行时能降到的最低温度)回收热能，这样就大幅降低了成本。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。