本发明涉及垃圾处理领域，且更具体地涉及一种生活垃圾处理系统和生活垃圾处理方法。
背景技术
由于我国城市生活垃圾采用混合收集的方式，垃圾组成成分复杂，包括厨余物、塑料、橡胶、纸类、木竹、织物、玻璃、金属等，各个成分粒度、硬度、含水率等特性不同，如厨余物含水率高，轻质塑料难以破碎等，导致其处理难度的增加。
目前，国内生活垃圾的主要处理方式有：(1)填埋法，该方法产生的渗滤液和臭气污染严重，填埋区易造成土壤和地下水污染；(2)焚烧法，该方法处理过程中会产生大量有害气体，焚烧产生的飞灰未作妥善处置，会对环境造成污染和空气污染。上述技术中，对生活垃圾不能实现无害化处理，对部分生活垃圾不能再回收利用，而且会造成环境污染和空气污染。
因此，需要一种生活垃圾处理系统和一种生活垃圾处理方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
技术实现要素：
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种生活垃圾处理系统，其包括：
预处理装置，所述预处理装置包括生活垃圾进口和预处理垃圾出口；
焚烧炉，所述焚烧炉包括预处理垃圾进口，高温烟气出口和第一固体残渣出口，所述预处理垃圾进口与所述预处理垃圾出口相连；
烟气分离装置，所述烟气分离装置包括气固分离器，所述气固分离器包括烟气进口、飞灰出口和第一废气出口，所述烟气进口和所述高温烟气出口相连；
烟气净化装置，所述烟气净化装置包括第一废气入口和气体排放物出口，所述第一废气入口和所述第一废气出口相连；以及
等离子体气化裂解熔融装置，所述等离子体气化裂解熔融装置包括相互连通的等离子体气化裂解熔融炉和液态熔渣排放急冷装置，所述等离子体气化裂解熔融炉包括等离子体炉固废进料口，所述等离子体炉固废进料口与所述飞灰出口以及所述第一固体残渣出口连通，所述液态熔渣排放急冷装置连接至熔渣收集器。
根据本发明的生活垃圾处理系统对生活垃圾处理后，一方面，生成的气体排放物的成分清洁，排放后不会对大气造成二次污染；另一方面，生成的固体产物体积更小、更安全，能够被二次利用，真正实现了“无害化、减量化、资源化”。
可选地，所述烟气分离装置还包括空气预热器，所述空气预热器包括：
高温烟气入口，所述高温烟气入口与所述高温烟气出口相连；
低温烟气出口，所述低温烟气出口与所述烟气进口相连；
第一冷空气入口，所述第一冷空气入口用于向所述空气预热器中通入冷空气；以及
热空气出口。
可选地，所述等离子体气化裂解熔融炉还包括还原性气体出口，所述焚烧炉包括还原性气体入口，所述还原性气体出口与所述还原性气体入口连通。
可选地，所述预处理装置包括破碎机和干燥装置，所述破碎机包括生活垃圾进口和粉碎生活垃圾出口，所述干燥装置包括粉碎生活垃圾进口和预处理垃圾出口，所述粉碎生活垃圾出口与所述粉碎生活垃圾进口相连。
可选地，所述干燥装置包括第一热空气入口，所述等离子体气化裂解熔融炉包括第二热空气入口，所述第一热空气入口和所述第二热空气入口均与所述热空气出口连通。
可选地，所述干燥装置还包括第二冷空气出口，所述焚烧炉包括第二冷空气入口，所述第二冷空气出口与所述第二冷空气入口连通。
可选地，所述等离子体气化裂解熔融炉与所述气固分离器以及所述焚烧炉之间设置固体产物收集器，所述固体产物收集器包括第二固废进料口和第二固废出料口，所述第二固废进料口与所述飞灰出口以及所述第一固体残渣出口相连，所述第二固废出料口与所述等离子体炉固废进料口相连。
根据本发明的另一方面，提供了一种生活垃圾处理方法，包括以下步骤：
将生活垃圾送入预处理装置进行预处理步骤，得到预处理垃圾；
将所述预处理垃圾送入焚烧炉焚烧，得到高温烟气和第一固体残渣；
将所述高温烟气送入气固分离器，获得第一废气和飞灰；
将所述第一废气送入烟气净化装置，得到能够直接排放的气体排放物；以及
将所述第一固体残渣和所述飞灰送入等离子体气化裂解熔融炉，得到熔融产物，将所述熔融产物送入液态熔渣排放急冷装置进行急冷处理，得到玻璃态颗粒。
根据本发明的生活垃圾处理方法处理生活垃圾时，一方面，生成的气体排放物的成分清洁，排放后不会对大气造成二次污染；另一方面，生成的固体产物体积更小、更安全，能够被二次利用，真正实现了“无害化、减量化、资源化”。
可选地，所述生活垃圾处理方法还包括以下步骤：
将所述高温烟气和冷空气送入空气预热器，使得所述高温烟气和所述冷空气在所述空气预热器中进行换热，得到低温烟气和热空气；以及
将所述低温烟气送入所述气固分离器，将所述热空气送入所述预处理装置和所述等离子体气化裂解熔融炉。
可选地，所述生活垃圾处理方法还包括以下步骤：
所述热空气在所述预处理装置中进行换热，得到第二冷空气，将所述第二冷空气送入所述焚烧炉。
可选地，将所述飞灰和所述第一固体残渣送入固体产物收集器，所述飞灰和所述第一固体残渣在所述固体产物收集器中聚集后送入所述等离子体气化裂解熔融炉。
可选地，所述等离子体气化裂解熔融炉中生成有还原性气体，将所述还原性气体送入所述焚烧炉。
可选地，所述预处理步骤包括：
将所述生活垃圾送入破碎机破碎，得到破碎生活垃圾；以及
将所述破碎生活垃圾送入所述干燥装置干燥，得到预处理垃圾。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
图1为根据本发明的一个实施方式的生活垃圾处理系统的结构示意图。
附图标记说明：
110：生活垃圾121：干燥装置
122：破碎机130：焚烧炉
141：气固分离器142：空气预热器
143：烟气净化装置144：鼓风机
145：烟囱146：固体产物收集器
151：等离子体气化裂解熔融炉152：液态熔渣排放急冷装置
153：熔渣收集器160：建筑材料
q1：高温烟气q2：冷空气
q3：热空气q4：低温烟气
q5：第二冷空气q6：还原性气体
q7:第一废气
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明。显然，本发明的施行并不限定于该技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式，不应当解释为局限于这里提出的实施例。
本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
以下，将参照附图对本发明的具体实施例进行更详细地说明，附图中示出了本发明的代表实施例，并不是限定本发明。
根据本发明的一个方面，提供了一种生活垃圾处理系统。如图1所示，该生活垃圾处理系统100主要包括预处理装置、焚烧炉130、烟气分离装置、烟气净化装置143和等离子体气化裂解熔融装置。下面将详细描述根据本发明的生活垃圾处理系统100的各个部分。
预处理装置包括生活垃圾进口和预处理垃圾出口。生活垃圾110通过生活垃圾进口送入预处理装置，以进行例如干燥的预处理操作，在对生活垃圾进行预处理之后通过预处理垃圾出口排出。如图1所示，预处理装置可以包括破碎机122和干燥装置121。
破碎机122可以包括上述的生活垃圾进口和粉碎生活垃圾出口。干燥装置121包括粉碎生活垃圾进口和上述的预处理垃圾出口，粉碎生活垃圾出口与所述粉碎生活垃圾进口相连。例如，收集到的土石、玻璃、电池、金属等生活垃圾110可以在破碎机122中被破碎，随后可以通过皮带等工具输送至干燥装置121，经过充分干燥后的干燥垃圾从预处理垃圾出口排出干燥装置121。干燥装置121中的干燥温度可以为约300℃。
焚烧炉130包括预处理垃圾进口，高温烟气出口和第一固体残渣出口。焚烧炉130的预处理垃圾进口与干燥装置121的预处理垃圾出口相连。经干燥装置121干燥后的干燥垃圾从预处理垃圾进口进入焚烧炉130，以进行焚烧处理。焚烧炉130中的焚烧温度可以为900-1000℃。其中，在干燥垃圾被投入焚烧炉130之前，焚烧炉300可以采用燃烧器131预热至600℃。可选地，干燥垃圾可以经由进料器(未示出)投放至焚烧炉130中。干燥垃圾在焚烧炉130中焚烧，得到高温烟气q1和第一固体产物。其中，高温烟气q1的温度为约800℃；第一固体产物可以是生化垃圾中的金属及其氧化物、焦炭、玻璃等不可燃烧物质。
烟气分离装置包括气固分离器141。气固分离器141包括烟气进口、飞灰出口和第一废气出口。其中，气固分离器141的烟气进口和焚烧炉130的高温烟气出口相连。干燥垃圾被焚烧后得到的高温烟气q1能够通过烟气进口进入气固分离器141，以分离高温烟气q1中的第一废气q7和飞灰。
烟气净化装置143包括第一废气入口和气体排放物出口。烟气净化装置143的第一废气入口和气固分离器141的第一废气出口相连。第一废气q7通过第一废气入口送入烟气净化装置143。烟气净化装置143对第一废气q7进行脱硫、脱硝等工序，得到对大气环境无污染的、能够直接排放的气体排放物。可选地，根据本发明的生活垃圾处理系统100还可以包括烟囱145。烟囱145构造为连通烟气净化装置143的气体排放物出口。气体排放物可以经由气体排放物出口进入烟囱145，并通过烟囱145排放至大气。
等离子体气化裂解熔融装置包括相互连通的等离子体气化裂解熔融炉151和液态熔渣排放急冷装置152。等离子体气化裂解熔融炉151包括等离子体炉固废进料口。等离子体炉固废进料口与气固分离器141的飞灰出口以及焚烧炉130的第一固体残渣出口连通。由此，干燥垃圾被焚烧后得到的第一固体产物和高温烟气q1中分离出的飞灰能够通过等离子体炉固废进料口送入等离子体气化裂解熔融炉151，以在等离子体气化裂解熔融炉151中被液化熔融。等离子体气化裂解熔融炉151中设置有等离子体枪154，等离子体枪154能够为等离子体气化裂解熔融炉151提供约1600℃的高温。
在约1400℃、高反应活性的等离子氛围以及低氧环境下的等离子体气化裂解熔融炉151中，固体废料中的可燃成分生成还原性气体q6，不可燃成分生成熔融产物。还原性气体q6可以为co、h2。例如，固体废料中的有机物被气化裂解生成co、h2等还原性气体；金属氧化物被还原生成金属单质；硅酸盐等无机盐生成二氧化硅等物质。可选地，等离子体气化裂解熔融炉151还可以包括还原性气体出口，焚烧炉130可以包括还原性气体入口，还原性气体出口与还原性气体入口连通。等离子体气化裂解熔融炉151中生成的还原性气体q6能够被送入焚烧炉130中，以作为干燥垃圾焚烧过程中的辅助燃料。由此，提高了生活垃圾处理系统100的能源利用率，实现了经济效益最大化。
等离子体气化裂解熔融炉151与气固分离器141以及焚烧炉130之间可以设置有固体产物收集器146。固体产物收集器146包括第二固废进料口和第二固废出料口。其中，第二固废进料口与气固分离器141的飞灰出口以及焚烧炉130的第一固体残渣出口相连。第二固废出料口与等离子体气化裂解熔融炉151的等离子体炉固废进料口相连。也就是说，来自焚烧炉130的第一固体残渣和来自气固分离器141的飞灰首先经由第二固废进料口进入固体产物收集器146，随后从第二固废出料口进入等离子体气化裂解熔融炉151。通过设置固体产物收集器146，可以收集来自焚烧炉130和气固分离器141的固体废料，以集中向等离子体气化裂解熔融炉151中投入物料。
进一步地，得到的熔融产物被送入液态熔渣排放急冷装置152中进行急冷处理，以形成安全的玻璃态颗粒。液态熔渣排放急冷装置152连接至熔渣收集器153，以收集玻璃态颗粒。玻璃态颗粒经检测安全后可以作为建筑材料160进行二次利用。
根据本发明的生活垃圾处理系统100对生活垃圾110处理后，一方面，生成的气体排放物的成分清洁，排放后不会对大气造成二次污染；另一方面，生成的固体产物体积更小、更安全，能够被二次利用，真正实现了“无害化、减量化、资源化”。
可选地，烟气分离装置还可以包括空气预热器142。空气预热器142可以包括高温烟气入口、低温烟气出口、第一冷空气入口和热空气出口。其中，高温烟气入口与焚烧炉130的高温烟气出口相连，低温烟气出口与气固分离器141的烟气进口相连。也就是说，空气预热器142可以设置在焚烧炉130与气固分离器141之间。进一步地，第一冷空气入口用于向空气预热器142中通入冷空气q2。例如，如图1所示，在图示实施方式中，冷空气q2可以通过鼓风机144被鼓入空气预热器142中。通过设置空气预热器142，可以使得来自焚烧炉130的高温烟气q1与冷空气q2进行热量交换，使得冷空气q2吸收高温烟气q1的余热变为热空气q3，同时使得高温烟气q1变为低温烟气q4。
进一步地，干燥装置121可以包括第一热空气入口，等离子体气化裂解熔融炉151包括第二热空气入口。第一热空气入口和第二热空气入口均与空气预热器142的热空气出口连通。具体地，来自空气预热器142的热空气q3中的一部分可以输送至干燥装置121，以为干燥装置121干燥生活垃圾110提供热量；另一部分可以输送至等离子体气化裂解熔融炉151，以提供等离子体气化裂解熔融炉151进行熔融裂解所需要的少量空气。由此，可以有效地提高生活垃圾处理系统100的系统热利用率，降低运行成本。
可选地，干燥装置121可以包括第二冷空气出口，焚烧炉130可以包括第二冷空气入口，第二冷空气出口与第二冷空气入口连通。干燥装置121中的热空气q3经过干燥生活垃圾110后得到第二冷空气q5，第二冷空气q5能够经由第二冷空气入口进入焚烧炉130，以成为焚烧炉130的助燃空气。由此，可以有效降低生活垃圾处理系统100的运行成本，提高能源的利用率。
根据发明的另一方面，还提供了一种生活垃圾处理方法，具体包括以下步骤：
将生活垃圾110送入预处理装置进行预处理步骤，得到预处理垃圾；
将预处理垃圾送入焚烧炉130焚烧，得到高温烟气q1和第一固体残渣；
将高温烟气q1送入气固分离器141，获得第一废气q7和飞灰；
将第一废气q7送入烟气净化装置143，得到能够直接排放的气体排放物；以及
将第一固体残渣和飞灰送入等离子体气化裂解熔融炉151，得到熔融产物，将熔融产物送入液态熔渣排放急冷装置152进行急冷处理，得到玻璃态颗粒。
采用根据本发明的生活垃圾处理方法处理生活垃圾110时，一方面，生成的气体排放物的成分清洁，排放后不会对大气造成二次污染；另一方面，生成的固体产物体积更小、更安全，能够被二次利用，真正实现了“无害化、减量化、资源化”。
可选地，根据本发明的生活垃圾处理方法还可以包括以下步骤：
将生活垃圾110送入破碎机122破碎，得到破碎生活垃圾；以及
将破碎生活垃圾送入干燥装置121干燥，得到预处理垃圾。
由此，生活垃圾110能够在破碎机122中被破碎，得到多个体积更小的破碎生活垃圾。破碎生活垃圾相比于生活垃圾110具有更大的比表面积，由此，能够增大破碎生活垃圾在诸如干燥步骤、焚烧步骤等后续处理步骤中的可接触面积，节省了工艺的处理时间，提高了处理效率，改善了处理效果。
为了进一步提高根据本发明的生活垃圾处理系统100的能源利用率，降低运行成本，该生活垃圾处理方法还可以包括以下步骤：
将高温烟气q1和冷空气q2送入空气预热器142，使得高温烟气q1和冷空气q2在空气预热器142中进行换热，得到低温烟气q4和热空气q3；以及
将低温烟气q4送入气固分离器141，将热空气q3送入预处理装置和等离子体气化裂解熔融炉151。
也就是说，焚烧炉130中焚烧产生的高温烟气q1在进入气固分离器141之前，可以被送入空气预热器142。在空气预热器142中，高温烟气q1与冷空气q2发生能量交换，使得高温烟气q1的热量传递给冷空气q2，得到低温烟气q4和热空气q3。进一步地，热空气q3在干燥装置121中用于干燥生活垃圾110；热空气q3在等离子体气化裂解熔融炉151中用于提供固体废料发生反应所需的少量空气。
进一步可选地，生活垃圾处理方法还可以包括以下步骤：热空气q3在预处理装置中进行换热，得到第二冷空气q5，将第二冷空气q5送入焚烧炉130。也就是说，在干燥装置121中进行完热交换，热空气q3成为第二冷空气q5，第二冷空气q5可以进一步用作焚烧炉130中的助燃空气。
可选地，等离子体气化裂解熔融炉151中生成有还原性气体，将还原性气体送入焚烧炉130。由此，还原性气体可以用作焚烧炉130中的助燃气体，提高了能源的利用率。
为了进一步提高工作效率，可以将飞灰和第一固体残渣送入固体产物收集器146，飞灰和第一固体残渣在固体产物收集器146中聚集后送入等离子体气化裂解熔融炉151。由此，可以向等离子体气化裂解熔融炉151中集中投入物料。可选地，可以将液态熔渣排放急冷装置152中排出的玻璃态颗粒送入熔渣收集器153。由此，使得玻璃态颗粒能够被集中收集后作为建筑材料160进行二次利用。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部”、“件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其他特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。