生活垃圾热解的能量梯级利用设备和生活垃圾热解设备的制作方法

本实用新型涉及固废资源化技术领域，尤其涉及一种生活垃圾热解的能量梯级利用设备和生活垃圾热解设备。

背景技术：

随着人口的增多和大众生活水平的明显改善，生活垃圾的产出越来越多，垃圾的堆存量巨大。垃圾无害化是最迫切、最基本的要求，而垃圾资源化是更高层面的要求，必须成为垃圾处理产业发展的最终目标。虽然近年来生活垃圾处理方法及基础设施方面取得了一定成效，但生活垃圾无害化处理能力与产生量相比，处理方式与人民对其要求还存在严重不足，使得巨量的生活垃圾堆积，侵占了大面积土地。而部分偏远、经济水平落后地区，存在交通不发达、运距较长和垃圾产生量零散等情况，建立大型垃圾处理设施并不实际，所以采用填埋或直接焚烧的方式进行处理，极易对周边环境及人身健康造成影响。

目前生活垃圾的主要处理方法有焚烧发电、热解气化、生物法等。焚烧发电主要是集中处理城市垃圾，在处理过程中产生的热量可以用来发电；但是焚烧发电往往存在投资规模大、运行成本高、资源利用率低等问题。生物法主要以堆肥法为主，堆肥法主要利用细菌发酵等方式，将生活垃圾中的有机成分转化为无机成分；但是生物法存在产品无销路、堆肥过程中容易产生二次污染等问题。热解技术是在无氧条件下，把生活垃圾中的有机物分子结构改变，把大分子物质转化成小分子物质；通过热解可以实现生活垃圾的资源化，但是其能源利用率有待进一步提高。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本实用新型提供一种生活垃圾热解的能量梯级利用设备和生活垃圾热解设备，该连续性和小型化的生活垃圾热解设备适用于交通不发达、偏远和垃圾产生量零散地区的生活垃圾的无害化和资源化，并具有提高能源利用率的优点。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本实用新型提供一种生活垃圾热解的能量梯级利用设备，包括依次相连的热解炭化系统、二燃室、尾气热交换系统，以及干燥系统和空气通道、出气通道，所述干燥系统的出口与热解炭化系统的进口相接，所述二燃室包围热解炭化系统，所述尾气热交换系统包围干燥系统，所述空气通道紧贴或穿过尾气热交换系统、以套管形式穿过干燥系统、并与二燃室相连通，所述尾气热交换系统通过出气通道与外部连通；

所述二燃室用于燃烧热解炭化系统无氧热解炭化生成的热解气；所述尾气热交换系统中的尾气为二燃室中燃烧产生的尾气。

优选地，所述二燃室的温度保持在1100℃以上，所述热解炭化系统的温度保持在500-700℃。

优选地，所述干燥系统的温度保持在150～200℃。

在另外一个方面，本实用新型还提供了一种包含上述任一项所述的生活垃圾热解的能量梯级利用设备的生活垃圾热解设备，包括进料系统、搅拌装置、出渣系统、以及所述能量梯级利用设备，进料系统、所述干燥系统、所述热解炭化系统、所述搅拌装置、出渣系统依次相接，所述热解炭化系统、二燃室、尾气热交换系统依次通过管道相连。

优选地，所述热解炭化系统中包括一级筛分系统和二级筛分系统。

优选地，所述干燥系统与热解炭化系统的截面形状相同，热解炭化系统的尺寸大于干燥系统的尺寸，所述搅拌装置的截面形状及尺寸与热解炭化系统的相同。

优选地，所述出渣系统的侧面倾斜向内，底部为尺寸较小的能打开或闭合的平面，所述出渣系统的进口尺寸等于搅拌装置的出口尺寸。

优选地，所述生活垃圾热解设备集成在一个集装箱内。

优选地，所述依次相接的进料系统、干燥系统、热解炭化系统、搅拌装置、出渣系统为直立式从上之下相接。

优选地，所述搅拌装置包含固定好的点火装置，用于防止所述生活垃圾热解设备爆炸。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

(1)本实用新型所述的生活垃圾热解设备具有连续式、小型化的特征适用于交通不发达、偏远、垃圾产生量零散地区，使得这些地方的生活垃圾也具有进行无害化、资源化处理的可能，且直立式结构更节约占地面积；

(2)本实用新型所包含的能量梯级利用设备具有燃烧产量热量的利用和尾气余热的利用，燃烧为热解炭化系统供热，尾气余热为干燥系统和冷空气供热，并降低尾气温度，有效提高了能量利用率；

(3)本实用新型对干燥系统、热解炭化系统和二燃室的温度控制，有利于生活垃圾中二噁英的去除和杜绝二噁英的产生，有利于无害化的处理，且热解炭化系统的温度控制和筛分系统，有利于提高无氧热解炭化的质量，使得该设备稳定运行；

(4)本实用新型中二燃室和尾气热交换系统分隔并连通，提高热量利用率的同时，更有利于分别对热解炭化系统和干燥系统进行温度控制。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为本实用新型实施例一种能量梯级利用设备的结构剖面示意图；

图2为本实用新型实施例一种生活垃圾热解设备的结构剖面示意图；

图中：1：进料系统；2：干燥系统；3：热解炭化系统；4：二燃室；5：一级筛分系统；6：二级筛分系统；7：搅拌装置；8：出渣系统；9：尾气热交换系统；10：出气通道；11：空气通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型公开了一种生活垃圾热解的能量梯级利用设备，如图1所示，包括依次相连的热解炭化系统3、二燃室4、尾气热交换系统9，以及干燥系统2和空气通道、出气通道，所述干燥系统2的出口与热解炭化系统3的进口相接，所述二燃室4包围热解炭化系统3，所述尾气热交换系统9包围干燥系统2，所述空气通道紧贴或穿过尾气热交换系统9、以套管形式穿过干燥系统2、并与二燃室4相连通，所述尾气热交换系统9通过出气通道与外部连通。

生活垃圾热解的能量梯级利用设备并不仅仅局限于连续式、小型化的生活垃圾热解设备，也能适用于非连续式、小型化的热解设备，其能量的梯级利用包括燃烧产生热量的利用和尾气余热的利用，具体表现在：

燃烧产生热量的利用：

二燃室4中热解气的燃烧使二燃室4的温度保持在1100℃以上；

二燃室4中热解气的燃烧为热解炭化系统3提供热量，使热解炭化系统3的温度保持在500-700℃；

二燃室4中热解气的燃烧产生的尾气带有余热进入，尾气热交换系统9中，尾气余热的利用：

尾气热交换系统9中的带余热的尾气，为干燥系统2提供热量，使干燥系统2的温度保持在150-200℃；

尾气热交换系统9中的带余热的尾气，为空气通道11中的冷空气提供热量，使空气进入二燃室4前已升温；

尾气热交换系统9中的尾气因热交换降温后从出气管道排出，便于后续的尾气处理。

本实用新型也公开了一种包含所述的生活垃圾热解的能量梯级利用设备的生活垃圾热解设备，如图2所示，包括进料系统1、出渣系统8、以及所述能量梯级利用设备，进料系统1、所述干燥系统2、所述热解炭化系统3、所述搅拌装置7、出渣系统8依次相接，所述热解炭化系统3、二燃室4、尾气热交换系统9依次通过管道相连。

如图2所示的生活垃圾热解设备的实施例，集成在一个集装箱内，进料系统1的出口与干燥系统2的进口相接，干燥系统2的出口与热解炭化系统3的进口相接，热解炭化系统3的一个出口与搅拌装置7的进口相接，搅拌装置7的出口与出渣系统8的进口相接，热解炭化系统3的另一个出口与二燃室4的进口通过管道相连，二燃室4的出口与尾气热交换系统9的进口通过管道相连，尾气热交换系统9通过出气通道10与外部连通，例如，连接外部的尾气处理系统，二燃室4通过空气通道11与空气连通，空气通道11紧贴或穿过尾气热交换系统9、以套管形式穿过干燥系统2与二燃室4相连通。

该实施例中，依次相接的进料系统1、干燥系统2、热解炭化系统3、搅拌装置7、出渣系统8为直立式从上之下相接，也可以是进料系统1、干燥系统2、热解炭化系统3、搅拌装置7横向相接。

进料系统1包括进料口，生活垃圾经推进或自然掉落等方式从进料口进入设备；

干燥系统2用于通过温度对生活垃圾进行干燥脱水，干燥系统2的温度由包围的尾气热交换系统9提供，保持在150～200℃；

热解炭化系统3与干燥系统2的内截面形状相同，所用材料为耐高温导热材料，如锅炉钢或耐高温不锈钢等，热解炭化系统3的尺寸大于且紧贴干燥系统2，热解炭化系统3为无氧装置，使生活垃圾进行无氧热解炭化，生成热解气和可燃固废，热解炭化系统3的温度由包围的二燃室4提供，保持在500-700℃，该中温热解能有效杜绝二噁英的生成；热解炭化系统3中还包括一级筛分系统5和二级筛分系统6，二级筛分系统6位于热解炭化系统3的底部，一级筛分系统5进行粗筛，二级筛分系统6进行细筛，使生活垃圾均匀炭化；

搅拌装置7用于将可燃固废处理生成废渣，包含从筛分系统上固定伸入的点火装置，点火装置为天然气长明火点火装置，用于防止热解设备爆炸，搅拌装置7的截面形状及尺寸与热解炭化系统3的相同；

二燃室4用于热解气的燃烧，通过空气通道11导入加热后的空气，二燃室4的燃烧温度保持在1100℃以上，高温燃烧能进一步有效杜绝二噁英的生成；

出渣系统8为侧面倾斜向内，底部为尺寸较小的能打开或闭合的平面的结构，如开关控制的挡片结构等，出渣系统8的进口尺寸等于搅拌装置7的出口尺寸，侧面倾斜向内能使可燃固废生成的废渣便于堆放在底部，废渣在出渣系统8中的量超过2/3时，底部打开，排出1/2废渣后关闭，将废渣堆放在出渣系统8中一定时间后再出渣，充分利用废渣中的余热，节约能源；

尾气热交换系统9用于为干燥系统2提供热量，为空气通道11中的进入二燃室4的冷空气升温，从而给带有余热的尾气降温，以便后续的尾气处理，尾气热交换系统9中的尾气为燃烧热解气产生的带有余热的尾气。

该生活垃圾热解设备的工作流程如下：

将生活垃圾从进料口进入设备，在干燥系统2中对生活垃圾进行干燥，干燥后的生活垃圾进入热解炭化系统3进行无氧炭化热解，经一级筛分系统5和二级筛分系统6使炭化热解更均匀；热解、筛分后得到的可燃固废在搅拌装置7中处理产生的废渣通过出渣系统8冷却后从该设备排出；热解得到的热解气进入二燃室4燃烧；热解气燃烧产生的尾气通过管道进入尾气热交换系统9降温后，从出气通道10排出该设备，进入外部的后续尾气处理系统。

该生活垃圾热解设备包含生活垃圾热解的能量梯级利用设备，也具有能量的梯级利用。

将二燃室4和尾气热交换系统9通过特殊结构，如热交换装置、管道等连接，有利于分别对热解炭化系统3和干燥系统2进行温度控制，干燥系统2所需温度要低很多，尾气余热温度较高，尾气在与干燥系统2热交换前，先与冷空气进行热交换，使尾气热量先热交换一部分，提高热量利用率的同时更有利于对温度的控制。

综上可知，通过上述的一种生活垃圾热解的能量梯级利用设备和生活垃圾热解设备，具有以下优点：

(1)本实用新型所述的生活垃圾热解设备具有连续式、小型化的特征适用于交通不发达、偏远、垃圾产生量零散地区，使得这些地方的生活垃圾也具有进行无害化、资源化处理的可能；

(2)本实用新型所包含的能量梯级利用设备具有燃烧产量热量的利用和尾气余热的利用，燃烧为热解炭化系统供热，尾气余热为干燥系统和冷空气供热，并降低尾气温度，有效提高了能量利用率；

(3)本实用新型对干燥系统、热解炭化系统和二燃室的温度控制，有利于生活垃圾中二噁英的去除和杜绝二噁英的产生，有利于无害化的处理，且热解炭化系统的温度控制和筛分系统，有利于提高无氧热解炭化的质量，使得该设备稳定运行；

(4)本实用新型中二燃室和尾气热交换系统分隔并连通，提高热量利用率的同时，更有利于分别对热解炭化系统和干燥系统进行温度控制；

(5)本实用新型为直立式集成在一个集装箱内，占地面积小，且集装箱能减少热量损耗，提高安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。