一种生活垃圾热解系统的制作方法

文档序号:15650404发布日期:2018-10-12 23:05阅读:149来源:国知局

本实用新型总地涉及垃圾处理领域,具体涉及一种生活垃圾热解系统。



背景技术:

随着社会经济发展和居民生活水平提高,生活垃圾产量逐年上涨,生活垃圾无害化处理方式主要包括堆肥、填埋和热处理三大类。其中堆肥适合处理餐厨垃圾,对生活垃圾中占比较高的塑料橡胶等无能为力;填埋需要占用大量的土地资源;热处理因其无害化、减量化、资源化的优势逐步成为主要的处理方式。

垃圾热处理可分为燃烧、热解、气化等方法。燃烧法在燃烧过程中会产生二噁英,形成二次污染;采用绝氧反应的热解工艺可以从原理上杜绝二噁英的产生,且热解产品(热解气、热解油、热解炭)可作为化工原料,具有极高的潜在经济价值。目前制约热解技术发展的瓶颈之一是热解产品(热解气、热解油、热解炭)的品位不高、性质不稳定,无法有效满足下游需求,导致整个热解工艺的经济性大幅下滑。

导致热解产品的品位不高、性质不稳定的主要原因在于,现在的热解法在将生活垃圾进行热解的时候,只是初步进行了粗略分选,剔除渣土、金属、玻璃等大件垃圾,之后就将筛分后垃圾通过传送带投入热解炉进行热解。投入热解炉的垃圾,生物质和有机物混合在一起且水汽含量高,导致热解后的产品品位不高、性质不稳定,无法满足需求,这个热解工艺的经济性不高。

因此,在生活垃圾处理中采用热解工艺,提高热解产品品位、稳定热解产品性质极具经济价值。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于将生活垃圾进行分类,分类后的垃圾进入热解炉进行热解,得到性质稳定、高品位的热解产品。

为达到上述目的,本实用新型提供了一种生活垃圾热解系统,包括分选单元和热解炉,所述分选单元用于对生活垃圾进行分选,所述热解炉用于对分选后的垃圾进行热解;

所述分选单元设有图像识别装置,所述图像识别装置包括图像采集单元、中央控制单元和执行机构;所述图像采集单元通过数据线连接所述中央控制单元,所述中央控制单元通过数据线连接所述执行机构;

所述图像采集单元用于所述垃圾的图像采集和传输;

所述中央控制单元根据所述垃圾的图像识别所述垃圾的种类,并向所述执行机构发送指令;

所述执行机构根据所述指令执行垃圾分拣任务,将所述垃圾分为填埋垃圾、回收垃圾和热解垃圾;

所述热解垃圾包括生物质垃圾和有机物垃圾。

进一步地,所述中央控制单元采用深度学习技术,通过样本训练使所述中央控制单元的神经网络模型能够识别所述垃圾的种类。

进一步地,所述系统还包括分类提质单元,所述分类提质单元用于对所述热解垃圾进行提质。

进一步地,所述分类提质单元包含第一分类提质单元和第二分类提质单元;

所述第一分类提质单元用于对所述生物质垃圾进行提质,所述生物质垃圾在所述第一分类体质单元内依次经过堆滤、一次干燥、一次破碎、二次干燥后完成提质;

所述第二分类提质单元用于对所述有机物垃圾进行提质;所述有机物垃圾在所述第二分类提质单元内依次经过堆存、第一破碎、第一干燥后完成提质。

进一步地,所述热解炉设有辐射管,所述辐射管为所述一次干燥、所述二次干燥和所述第一干燥提供热源。

进一步地,还包括第一控制阀和第二控制阀;

所述第一控制阀用于控制提质后的所述生物质垃圾进入所述热解炉;

所述第二控制阀用于控制提质后的所述有机物垃圾进入所述热解炉;

所述第一控制阀和所述第二控制阀在同一时段只有一个处于打开状态。

进一步地,还包括油气分离及贮存单元,所述油气分离及贮存单元用于对所述生活垃圾热解后得到的不同品类的热解油和热解气进行分离并贮存。

进一步地,所述油气分离及贮存单元包括油气分离装置、油阀、气阀、油罐和气罐;

所述油阀包括第一油阀和第二油阀;所述气阀包括第一气阀和第二气阀;所述油罐包括第一油罐和第二油罐;所述气罐包括第一气罐和第二气罐;

所述第一油阀用于控制生物质热解油进入所述第一油罐,所述第一油罐用于贮存所述生物质热解油;

所述第二油阀用于控制有机物热解油进入所述第二油罐,所述第二油罐用于贮存所述有机物热解油;

所述第一气阀用于控制生物质热解气进入所述第一气罐,所述第一气罐用于贮存所述生物质热解气;

所述第二气阀用于控制有机物热解气进入所述第二气罐,所述第二气罐用于贮存所述有机物热解气。

进一步地,所述第二气罐管道连接所述辐射管的燃气进口,为所述辐射管提供燃料。

利用本实用新型提供的生活垃圾热解系统,能够对不同种类的生活垃圾进行分类归集,然后将不同种类的生活垃圾在热解炉中进行热解,能够得到性质稳定、高品位的热解产品;同时,热解后得到的部分热解产品(热解气)还可以作为本系统对垃圾进行热解时的燃料,提高了热解产品的利用率。

附图说明

图1所示为生活垃圾的分类图。

图2为本实用新型的系统框图。

图3所示为本实用新型分类提质单元系统框图。

图4所示为本实用新型油气分离及贮存单元系统框图。

图5所示为本实用新型的一具体实施例。

附图标记说明:

10-生活垃圾;

101-渣土类垃圾;

102;金属和玻璃类垃圾;

103-生物质垃圾;

104-有机物垃圾;

20-分选单元;

30-分类提质单元;

301-第一分类提质单元;

302-第二分类提质单元;

303-第一控制阀;

304-第二控制阀;

40-热解炉;

50-油气分离及贮存单元;

501-油气分离装置;

502-第一油阀;

503-第一油罐;

503-第二油阀;

504-第二油阀;

505-第二油罐;

506-第一气阀;

507-第一气罐;

508-第二气阀;

509-第二气罐;

60-烟气处理装置;

70-炭填埋场。

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以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。

如图1所示,在日常生活中的生活垃圾10可大致分为四大类:渣土类垃圾101、金属和玻璃类垃圾102、生物质垃圾103和有机物垃圾 104。其中渣土类垃圾101直接填埋处理,金属和玻璃类垃圾102直接回收。而生物质垃圾103(如厨余垃圾、木竹垃圾等)和有机物垃圾104 (如纸张、塑料和橡胶等)在热解后能够产生热解产品(热解油、热解气、热解炭)作为化工原料,具备极高的潜在经济价值。本实用新型的生活垃圾热解系统主要就是对这部分能够进行热解的垃圾进行处理,得到性质稳定、高品位的热解产品。

本实用新型的生活垃圾热解系统,包括分选单元20和热解炉40。分选单元20用于对生活垃圾10进行分选,热解炉40用于对分选后的垃圾进行热解,得到热解产品。分选单元20设有图像识别装置,图像识别装置包括图像采集单元、中央控制单元和执行机构。图像采集单元通过数据线连接中央控制单元,中央控制单元通过数据线连接执行机构。图像采集单元用于垃圾的图像采集和传输,图像采集单元将采集到的垃圾的图像传送给中央控制单元。中央控制单元根据图像采集单元采集到的垃圾的图像,识别垃圾的种类,并且向执行机构发送指令。执行机构根据中央控制单元发送的指令执行垃圾分拣任务,将垃圾分为填埋垃圾、回收垃圾和热解垃圾。填埋垃圾主要为渣土类垃圾101;回收垃圾主要为金属和玻璃类垃圾102;而热解垃圾则为生物质垃圾103和有机物垃圾104。

生活垃圾10进入卸料坑后,通过抓斗上料,生活垃圾10经传送带依次通过大件垃圾分选、破袋、筛分和图像识别装置,以对生活垃圾进行分类。其中,大件垃圾分选一般是通过人工的方式从生活垃圾10中剔除体积较大的垃圾,防止其影响后续装置的运行;破袋一般是通过机械的方式使袋装垃圾分散平铺到传送带上,便于后续分选;之后,通过滚筒剔除生活垃圾10中的渣土类垃圾101,剩余的部分平铺在传送带上送入图像识别装置。

图像采集单元通过对垃圾的图像进行采集、识别将传送带上剩下的垃圾分为金属和玻璃类垃圾102、生物质垃圾103和有机物垃圾104。图像采集单元将采集到的信息发送给中央控制单元,中央控制单元对垃圾的图像信息进行处理,向执行机构(机械臂)发送指令,执行机构按照指令分拣垃圾。

生物质垃圾103和有机物垃圾104分别进入热解炉40进行热解,会得到热解产品(热解油、热解气、热解炭)。由于生物质垃圾103相对于有机物垃圾104含有较多的水分,通过分选单元20将生物质垃圾 103和有机物垃圾104分开堆存,有机物垃圾104不会吸收生物质垃圾 103的水分,从而保持较低的含水率。将生物质垃圾103和有机物垃圾 104分开放入热解炉40热解,能够保证有机物垃圾104的热解产品维持较高的品位。

本实用新型的生活垃圾热解系统的分选单元20采用深度学习技术,通过样本训练使中央控制单元的神经网络模型能够快速准确识别垃圾的种类。深度学习是机器学习中一种基于对数据进行表征学习的方法,观测值(例如一幅图像)可以使用多种方式来表示,其动机在于建立、模拟人脑进行分析学习的神经网络,它模仿人脑的机制来解释数据,例如图像,声音和文本。本实用新型的生活垃圾热解系统,通过在分选单元20中采用深度学习技术,使分选单元20具有智能化,提高生活垃圾10的分析能力。

由于热解垃圾中均或多或少的含有一定的水分,为了提高对热解垃圾热解时产生的热解产品品位,本实用新型的生活垃圾热解系统中还设置了分类提质单元30。从分选单元20中出来的热解垃圾进入分类提质单元30,经分类提质单元30的提质,热解垃圾中的含水率大幅度降低,然后再将热解垃圾送入热解炉40进行热解。

热解垃圾中的含水率降低一方面在热解时能够提高热解产品的品位,产生稳定的热解产品;另一方面降低了热解垃圾热解时粘附在热解炉40炉壁上的概率。

热解垃圾分为生物质垃圾103和有机物垃圾104,二者的含水率是不相同的,为了使二者在热解时不相互影响,本实用新型的生活垃圾热解系统设置了第一分类提质单元301和第二分类提质单元302,如图3 所示。第一分类提质单元301主要用于对生物质垃圾103进行提质,第二分类提质单元302主要用于对有机物垃圾104进行提质。

生物质垃圾103在第一分类提质单元301中提质后,经第一控制阀303送入热解炉40进行热解。有机物垃圾104在第二分类提质单元302 中提质后,经第二控制阀304送入热解炉40进行热解。同一时间内,第一控制阀303和第二控制阀304只有一个开启,这样可以保证同一时间进入热解炉40进行热解的垃圾只有一种,有助于提高热解产品的稳定性和品位。

生物质垃圾103在第一分类提质单元301中进行提质,依次经过堆滤、一次干燥、一次破碎和二次干燥步骤后完成。步骤堆滤、一次干燥和二次干燥均是为了将生物质垃圾103中的水分散发,降低生物质垃圾 103中的含水率。破碎生物质垃圾103一方面较小体积的垃圾在进行二次干燥时有助于水分的进一步散发,另一方面在进入热解炉40热解时更加充分快速。

有机物垃圾104在第二分类提质单元302中进行提质,依次经过堆存、第一破碎和第一干燥步骤后完成。其中堆存和第一干燥均是为了降低有机物垃圾104中的含水率,步骤第一破碎的目的和步骤一次破碎的目的相同。

步骤一次干燥、二次干燥和第一干燥所需要的热量由热解炉40中的辐射管提供。热解垃圾在热解炉40中进行热解需要燃料燃烧产生的热量,而燃料在辐射管中燃烧后产生的高温烟气则通入第一分离提质单元301和第二分类提质单元302,作为一次干燥、二次干燥和第一干燥的热源。高温烟气经过第一分离提质单元301和第二分类提质单元302 利用后再排出。这样使燃料燃烧得以充分利用,提高了燃料利用率。

为了将热解炉40对热解垃圾进行热解后产生的热解产品(热解油、热解气)分开贮存,本实用新型的生活垃圾热解系统中还设置了油气分离及贮存单元50,用以对不同品类的热解油和热解气进行分离贮存。

热解产品(热解油和热解气)从热解炉40中出来之后进入油气分离装置将热解油和热解气分开,然后分别将热解油通入油罐中进行贮存,将热解气通入气罐中进行贮存。

如图4所示,为了进一步将生物质垃圾103热解得到的热解油气与有机物垃圾104热解得到的热解油气分开进行贮存,在油气分离贮存单元50中设置第一油阀502、第一油罐503、第二油阀504、第二油罐505、第一气阀506、第一气罐507、第二气阀508和第二气罐509,由油气分离装置501出来的油气通过管道与各油阀、气阀连接,各油阀、气阀与相对应的油罐、气罐连接。如生物质垃圾103在热解炉40中热解时,产生的是生物质热解油气,生物质热解油气经过油气分离装置501后,生物质热解油和生物质热解气分离,生物质热解油经第一油阀502进入第一油罐503中进行贮存;生物质热解气经第一气阀506进入第一气罐 507中进行贮存。当有机物垃圾104在热解炉40中进行热解时,得到的是有机物热解油气,有机物热解油气经油气分离装置501分离后,有机物热解油经第二油阀504进入第二油罐505中贮存;有机物热解气经第二气阀508进入第二气罐509中贮存。将热解油气分别贮存在相对应的油罐、气罐中,以方便利用。

其中,第二气罐509中贮存的有机物热解气与热解炉40中的辐射管燃料口相连,在热解炉40对垃圾进行热解时,有机物热解气通入辐射管进行燃烧,产生热量,对垃圾进行热解。有机物热解气在辐射管中燃烧产生的高温烟气通入第一分类提质单元301和第二分类体质单元 302,为生物质垃圾103和有机物垃圾104分别在其中提质提供热源,然后再将高温烟气排除。

实施例

如图5所示,将生活垃圾10经过分选单元20进行分类,渣土类垃圾101可直接填埋,金属和玻璃类垃圾102直接回收。生物质垃圾103 送入第一分类提质单元301;有机物垃圾104送入第二分类提质单元 302。

生物质垃圾103在第一分类提质单元301中依次经过堆滤、一次干燥、一次破碎、二次干燥后完成提质;有机物垃圾104在第二分类提质单元302中依次经过堆存、第一破碎、第一干燥后完成提质。

如某地生活垃圾组分如表1所示:

表1某地生活垃圾组分

经分选后,渣土类垃圾101填埋,金属和玻璃类垃圾102回收,进入第一分类提质单元301的生物质垃圾103组分如表2所示(以原生垃圾干基总质量为100%);

表2第一分类提质单元301中生物质垃圾103组分

提质处理后的组分如表3所示:

表3第一分类提质单元301中生物质垃圾103组分(提质后)

进入第二分类提质单元302的有机物垃圾104组分如表4所示(以原生垃圾干基总质量为100%);

表4第二分类提质单元302中生物质垃圾103组分

提质处理后的组分如表5所示:

表5第二分类提质单元302中生物质垃圾103组分(提质后)

由于图像识别分选效率在85%左右,所以分选后归入生物质类的总质量比实际生物质多出约10%。

分选提质后的生物质垃圾103经过第一控制阀303后进入热解炉 40进行热解;分选提质后的有机物垃圾104经过第二控制阀304后进入热解炉40进行热解。在同一时间内,第一控制阀303和第二控制阀 304只有一个处于开启状态,即在同一时间内,生物质垃圾103和有机物垃圾104只有一种进入热解炉40。

生物质垃圾103在热解炉40中热解后产生生物质热解油气和热解炭。其中,生物质热解油气进入油气分离装置501进行分离后,生物质热解油经第一油阀502后进入第一油罐503进行贮存;生物质热解气经第一气阀506后进入第一气罐507进行贮存。

有机物垃圾104在热解炉40中热解后产生有机物热解油气和热解炭。其中,有机物热解油气进入油气分离装置501进行分离后,有机物热解油经第二油阀504后进入第二油罐505进行贮存;有机物热解气经第二气阀508后进入第二气罐509进行贮存。第二气罐509中贮存的有机物热解气作为热解炉40中辐射管的燃料,在热解炉40工作时,有机物热解气通入辐射管进行燃烧,为垃圾热解提供热量。

有机物热解气在辐射管中燃烧产生的高温烟气分别进入第一分类提质单元301和第二分类提质单元302作为垃圾提质的热源,在第一分类提质单元301和第二分类提质单元302中利用后再排出。为了环保,保护环境,烟气经过烟气处理装置60后再排出。垃圾热解产生的热解炭则直接进入炭填埋场70进行填埋。

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。

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