专利名称：城市生活垃圾处理方法及其处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将固体废弃物转变为有用东西的方法及装置，特别是一种城市生活垃圾处理方法及其处理装置。该装置包括一种炉。
发明构成本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，而提供一种无需分捡垃圾，环境污染少，投资成本和运行成本较低，能量回收率较高的城市生活垃圾处理方法及其处理装置。
本发明的目的是通过以下途径来实现的。
城市生活垃圾处理方法，包括以下步骤，
1提供一种炉，其中，1.1炉室具有进料口，排渣口和出气口，1.2炉室与炉的加热装置隔离，2提供一种气体回收装置并将其与出气口连接，3将城市生活垃圾经进料口装入炉室中并作为炉料，4密闭该炉室，保持炉室处于贫氧状态，5开动加热装置，使炉室温度保持在200℃～1000℃之间，6从排气口和排渣口分别收集气体和固体物。
城市生活垃圾大致由50％～60％水分、10％无机物以及30％～40％有机物组成。有机物中多为碳氢化合物，例如在有机物中大部分的三大合成材料塑料、橡胶、合成纤维以及竹木垃圾和厨余垃圾也属于碳氢化合物。
炉室中的碳氢化合物在贫氧状态下高温烘烤先是被液化，随着反应进程的深入以及炉室温度的升高，液态烃类混合物分解成饱和及不饱和气态烃，例如
并且，长链的气态烃将继续分解，直至完全裂解成分子链短、分子量小的混合可燃气，例如
其中最短分子链的气态烃可能是甲烷、丁烷和丁烯等。这些可燃气又可分为可液化的和难以液化的，除甲烷和乙烯难以液化外，混合可燃气中的大部分气体都可以液化。
而竹木和厨余类(厨房剩余材料)物质在炉室高温、贫氧的烘烤下，脱水而成焦碳与不参加裂化反应的无机物(细砂、混土等)一起从排渣口排出到炉室外。
由于焦碳重量较轻，经常规水选，轻质焦碳浮在水面即可与无机物分离。
必须再次强调的，这种裂化反应必须在贫氧状态下进行，否则气体产生后易被燃烧。
本发明方法所对应的城市生活垃圾处理装置为
城市生活垃圾处理装置，包括一种炉，该炉具有第一炉室以及加热装置，第一炉室具有进料口和排渣口，其结构要点为可以密闭的第一炉室还具有出气口，一种气体回收装置与出气口连接，加热装置与第一炉室之间隔离有第一炉壁。
加热装置必须与第一炉室隔绝，确保明火不会进入第一炉室中。
本发明的目的还可以通过以下途径来实现。
从进料口开始沿炉室轴向炉室中的温度呈梯度递增。
这样可以让炉室中的温度分布与整个裂化反应过程中每个程序所需要的温度相对应，从而即有利于裂化反应高效进行，同时又可节省能源。
相对应的结构设计可以是从进料口所处的那一端开始，加热装置的火焰出口的分布量呈梯度递增。
构成第一炉室的第一炉体呈筒状，进料口和排渣口、出气口分别位于该筒体的两端和上部。
炉室压力为-0.05～0.10Mpa。
控制炉室压力主要是为了确保裂化过程的安全进行，相应的结构设计可以是第一炉室还具有卸压口；或者第一炉室具有卸压口，卸压口出口端与一种抽气装置连接。
所述的城市生活垃圾处理方法包括以下步骤，1提供一种炉料运动装置，运动执行件安装在炉室中，2开动加热装置的同时开动运动执行件。
炉料运动装置的轴向移动速度可以进一步选择为1～10米/分钟。
炉料运动装置既可以是推动炉料移动的装置，也可以是翻动炉料的装置，还可以是翻动和移动复合的装置。
这种炉料运动装置可以让炉料受热均匀也有利于炉室中温度梯度的形成，因为刚进入炉室中的炉料需要消耗较多的热量，但随着炉料在炉室中的移动，其温度消耗量是呈梯度递减的，这样即使加热装置中的火焰分布点是均匀分布的，在炉室中仍可以形成温度梯度。因此这种炉料运动装置支持了裂化反应的效率，并且当它与进料器和排渣器共同使用时，可以让炉室在连续进料、连续排渣的情况下，连续进行裂化反应。
相对应的结构设计是还包括有炉料运动装置，该装置的运动执行件安装在第一炉室中。
炉料运动装置是一种可翻动并且移动炉料的运动装置。
它的具体选择可以是炉料运动装置是一种搅拌器，它包括驱动装置和由搅拌叶作为的运动执行件，搅拌叶呈螺旋形并固接在轴上，轴的一端与安装在第一炉体外的驱动装置传动连接。
而搅拌叶的具体形式也有多种，以下是其中两种搅拌叶是一种连续的螺旋面并如螺纹般螺旋攀附在轴上；复数个搅拌叶沿轴向间断分布，相邻两搅拌叶沿圆周方向相互错位。
搅拌叶呈间断分布，可以减轻自重，但同时又具有翻动以及移动炉料的效果。
这种间断分布的搅拌叶的单体结构形状可以是搅拌叶由桨叶和桨杆组成，桨杆两端头分别与轴以及桨叶对应固接，桨叶长度方向倾斜于轴的轴线而空间交叉，所有桨叶相对轴线的倾斜方向以及倾斜角均一致。
搅拌叶与第一炉室同轴并且搅拌叶回转直径小于第一炉室内径2毫米～10毫米。
可以让炉料在炉室中充分翻动的另外一种结构设计可以是包括一种驱动装置，第一炉体是一种旋转炉，它以可转动方式支承在支架上，并与驱动装置转动连接。
这种旋转炉同时有利于炉料的均匀加热。
同样，为便于炉料在炉室中移动，可以这样设计第一炉体呈自进料口端往排渣口端向下倾斜的分布。
进一步的选择是第一炉体倾斜角度为3°～8°。
这种倾斜设计无疑便于炉料的移动。
还包括以下步骤，1提供一种进料口与排渣口、出气口分置在炉室两端的炉，2提供一种进料器、排渣器以及炉料运动装置，并将各自的运动执行件分别对应安装在连接进料口的进料通道、连接排渣口的排渣通道和炉室中，3密闭排渣口，4开动进料器和炉料运动装置，开动加热装置，5待炉料灰渣堆积并密闭该排渣口时，开动排渣器排渣。
以堆积在排渣口的炉料灰渣形成一种排渣口的密封设置。在排渣过程中始终保持具有足够量的灰渣堆积在排渣口的方法不是本发明的一种必要技术特征，但却是一种极其方便且有效的密封方法。
为了确保这种密封方法得以实现，可以让排渣器单位时间排渣量小于进料口单位时间内的进料量。
还可以选装一种压力传感器，例如压力传感器的压敏元件安装在排渣口，压力传感器的电信号输出端与排渣器驱动装置的控制端电连接。只有当炉渣在排渣口堆积到足够的量、其重压达到压力传感器的工作临界点时，压力传感器才会发出电信号并经过一系列必要的常规前置处理(例如信号放大)后送入驱动装置的控制端，此时，排渣器被许可开始工作，而排渣工作过程中，压力传感器始终处于工作状态并随时监测炉渣重压，当炉渣重压不够时，压力传感器不再发出电信号，驱动装置停止工作而不再排渣。
上述压力传感器以及信号处理及控制电路均属常规技术，这里不予赘述。
当然，除此以外，还可以选择其他的密封方法，例如运动执行件与排渣通道之间安装有一种密封装置。
进料器可以是一种螺旋输料器；也可以是一种推移式进料器，它的其中一种具体选择是进料器由进料箱、推料器和第三驱动装置组成，进料箱具有炉料进口，进料箱出口端与第一炉室连通，推料器安装在进料箱内腔中，其一端与第三驱动装置传动连接。
这样，以后面的炉料推动前面的炉料进入炉室，从而确保始终有炉料堆积在进料箱出口端，而形成封闭。
如果进一步将进料箱出口端设计成横截面积渐缩的锥形段，可以让炉料在此锥形段被压缩而具有相对高的密实度，从而使密封更彻底。
对于第三驱动装置的具体选择也有多种，其中一种是第三驱动装置由动力机和连杆曲柄机构组成，动力机通过连杆曲柄机构与推料器传动连接。
动力机构可以是柴油机，也可以是电机。
进料箱进口可以选择位于进料箱上部。而进料箱出口端则可以通过一种斜管与炉室连通。
而排渣器则可以是一种螺旋卸料器。
当然，炉室也可以通过一种斜管而与位于斜管下方的排渣器入口端连通。
对收集后的气体进行处理的方法和装置，常规技术中有很多成熟的方案。除此以外，申请人还特别提供了一种如下方案1提供一种冷凝装置，一种液化装置，一种气液分离装置和一种气体燃烧器，并利用管道分别依序连接上述四种装置，同时，将冷凝装置与气体回收装置连接，将气体燃烧器安装在加热装置中，2将从炉室收集的气体送入冷凝装置，去除水蒸气并获得可燃气体，3将可燃气体送入液化装置获得气液混合体，4将气液混合体送入气液分离装置，分别收集液化气和难液化气体，5将难液化气体送入气体燃烧器中。
这样，经冷凝后水蒸气从回收气体中脱除并获得洁净的蒸馏水；而可燃气体将通过脱硫提纯(合成氨厂常规技术)压缩处理和冷却后分离出液化气送入液化气罐；而难液化气体(例如甲烷)可以通过送回加热装置作为加热燃料，也可以与空气适当混合后送入城市生活煤气管道，还可以提纯制造甲醇。
如果城市生活垃圾在送入炉室中作为炉料之前，先经过如下处理，将会更好包括以下步骤，1提供一种磁选装置和一种铝选装置，
2将城市生活垃圾送入磁选装置和铝选装置中去除金属材料后再送入进料装置，3将生活垃圾作为炉料往进料口送入炉室中。
综上所述，本发明相比现有技术具有如下优点1、可以处理多种成分的城市生活垃圾，无须分捡分类，无废气、废水排放。
2、垃圾裂化成可燃气体及焦碳等。除部分气体供本系统加热用外，相当大比例(10％左右)可液化后出售(质量符合国家有关标准)，具有良好的经济效益。
3、高温加热而非燃烧，避免了产生“二恶英”气体的可能性。
4、与焚烧法相比，工艺操作简便易行，设备投资省，运行费用低。
5、能量回收率高，可达资源物的(城市生活垃圾)60％-80％。
6、选址方便，处理规模可大可小，适应性强，易形成产业化推广。
下面结合附图
对本发明进行更详尽的描述。
具体实施方式
最佳实施例参照附图，城市生活垃圾处理装置，包括一种炉、进料器、排渣器、气体回收装置4，冷凝装置5、液化装置6、气液分离装置7和液化气罐8。炉具有第一炉体和第二炉体，第一炉体呈一种筒形，其内腔为第一炉室11；第二炉体环围在第一炉体外围，二者之间的环形空腔即为第二炉室13，一种加热装置安装在此第二炉室13中。第一炉室11前端上方具有进料口111，其后端下方具有排渣口112，出气口113位于第一炉室11的后端上方。一种卸压口114则位于第一炉室11的中部，该卸压口114外接一卸压管，卸压管上具有阀门。进料器通过一种斜管与进料口111连通，同样，排渣器通过一种斜管与排渣口112连通。一种炉料运动装置的运动执行件安装在第一炉室11中；第一炉体呈自进料口端往排渣口端向下倾斜的分布，倾斜角度为4°。
第一炉体内有一种炉料运动装置，可翻动并移动炉料，它是一种搅拌器，包括驱动装置142和由搅拌叶作为的运动执行件，复数个搅拌叶沿轴向间断分布，相邻两搅拌叶沿圆周方向相互错位，轴的一端与安装在第一炉体外的驱动装置142传动连接。搅拌叶由桨叶144和桨杆143组成，桨杆143两端头分别与轴以及桨叶144对应固接，桨叶144长度方向倾斜于轴的轴线而空间交叉，所有桨叶144相对轴线的倾斜方向以及倾角均一致。搅拌叶与第一炉室11同轴并且搅拌叶回转直径小于第一炉室11内径5毫米。
进料器包括下料斗21、进料箱22、连杆曲柄机构23和推料器24。下料斗21位于进料箱22上方，进料箱22安装在与进料口111连通的进料通道上，推料器24位于进料箱22中，其前端与连杆曲柄机构23铰接，连杆曲柄机构23另一端则与由电动机作为的第三驱动装置传动连接。
进料箱22出口端具有一个横截面积渐缩的锥形段25；推料器24在进料箱22中移动的最远点与进料箱22出口端面26之间具有一段距离差A，此距离差A的长度为800毫米。
排渣器是一种螺旋卸料器。其运动执行件31是一中螺杆，它安装在一种筒形的排渣通道上，第一炉室排渣口112经由一种斜管与排渣通道连通，螺杆后端与一种电机传动连接。一种压力传感器的压敏元件安装在排渣口112，而压力传感器的电信号输出端经由一种电信号放大电路后与驱动电路电连接，驱动电路信号输出端则与电机控制端电连接。运动执行件31与排渣通道之间安装有一种密封装置。
加热装置包括位于第二炉室13中的炉篦121和气体燃烧器122，炉篦可用于盛装固体燃料，当该垃圾处理装置刚开始工作时，可以采用固体燃料的燃烧以加热第一炉室。气体燃烧器122与气液分离装置7中的难液化气体出口端连通，当垃圾处理装置开始产生燃烧气体后，可以不再燃烧固体燃料，而仅仅采用燃烧难液化气体以加热第一炉室。
第二炉体外炉壁具有保温层，一种排烟管131与该第二炉室13连通。第一炉体壁由不锈钢材料制成，这样，第二炉室与第一炉室之间被完全隔离。
出气口113通过一种管道而依序与气体回收装置4、冷凝装置5、液化装置6以及气液分离装置7连接，气液分离装置7的液化气体出口与液化气罐8连通。被回收的燃烧气体经冷凝装置5后水蒸气被冷凝成蒸馏水而被脱除，燃烧气体再经提纯脱硫后在常温、15公斤压力下进行液化后送入气液分离装置7中。液化气体进入液化气罐，难液化气体则可以送入气体燃烧器122燃烧。
城市生活垃圾处理方法，包括以下步骤1、提供本实施例所述的城市生活垃圾处理装置；2、将城市生活垃圾送入磁选装置和铝选装置去除金属材料后作为炉料；3、将炉料送入炉体；4、进料的同时开动加热装置，使炉室的温度保持在200℃～1000℃之间；5、炉料进入炉体后，密闭炉室，保持炉室处于贫氧状态，炉室压力为-0.05-0.10Mpa；6、加热炉料。城市生活垃圾里有30％～40％的有机物，其大部分是碳氢化合物，碳氢化合物在贫氧状态下高温烘烤，先被液化，随反应进程的深入以及炉室温度的升高，液态烃类混合物开始裂解，直至完全裂解成分子链短、分子量小的混合可燃气。其余部分则在高温贫氧的烘烤下脱水，形成焦碳和不参加裂解的无机物等固体。
7、从排气口和排渣口分别收集气体和固体物质。
7.1气体先经过冷凝装置去除水蒸气，获得可燃气体后送入液化装置，获得气液混合体，再由气液分离装置分别收集液化气和难液化气，难液化气送入气体燃烧器燃烧。
7.2当炉渣堆积并密闭排渣口，通过排渣装置开始排渣。固体物中含有焦碳和其他无机物，经过常规水选可分离出焦碳。
本实施例未述部分与现有技术相同。
权利要求
1.城市生活垃圾处理方法，其特征在于，包括以下步骤，1.1提供一种炉，其中，1.1.1炉室具有进料口，排渣口和出气口，1.1.2炉室与炉的加热装置隔离，1.2提供一种气体回收装置并将其与出气口连接，1.3将城市生活垃圾经进料口装入炉室中并作为炉料，1.4密闭该炉室，保持炉室处于贫氧状态，1.5开动加热装置，使炉室温度保持在200℃～1000℃之间，1.6从排气口和排渣口分别收集气体和固体物。
2.根据权利要求1所述的城市生活垃圾处理方法，其特征在于，从进料口开始沿炉室轴向炉室中的温度呈梯度递增。
3.根据权利要求1所述的城市生活垃圾处理方法，其特征在于，炉室压力为-0.05～0.10Mpa。
4.根据权利要求1所述的城市垃圾处理方法，其特征在于，还包括以下步骤，4.1提供一种炉料运动装置，运动执行件安装在炉室中，4.2开动加热装置的同时开动运动执行件。
5.根据权利要求4所述的城市生活垃圾处理方法，其特征在于，炉料运动装置的轴向移动速度为1～10米/分钟。
6.根据权利要求1所述的城市生活垃圾处理方法，其特征在于，还包括以下步骤，6.1提供一种进料口与排渣口、出气口分置在炉室两端的炉，6.2提供一种进料器，排渣器以及炉料运动装置，并将各自的运动执行件分别对应安装在连接进料口的进料通道，连接排渣口的排渣通道和炉室中，6.3密闭排渣口，6.4开动进料器和炉料运动装置，开动加热装置，6.5待炉料灰渣堆积并密闭该排渣口时，开动排渣器排渣。
7.根据权利要求1所述的城市生活垃圾处理方法，其特征在于，还包括以下步骤，7.1提供一种冷凝装置，一种液化装置，一种气液分离装置和一种气体燃烧器，并利用管道分别依序连接上述四种装置，同时，将冷凝装置与气体回收装置连接，将气体燃烧器安装在加热装置中，7.2将从炉室收集的气体送入冷凝装置，去除水蒸气并获得可燃气体，7.3将可燃气体送入液化装置获得气液混合体，7.4将气液混合体送入气液分离装置，分别收集液化气和难液化气体，7.5将难液化气体送入气体燃烧器中。
8.根据权利要求5所述的城市生活垃圾处理方法，其特征在于，排渣器单位时间内排渣量小于进料器单位时间内的进料量。
9.根据权利要求1所述的城市生活垃圾处理方法，其特征在于，炉室温度为200℃～1000℃。
10.城市生活垃圾处理装置，包括一种炉，该炉具有第一炉室(11)以及加热装置(12)，第一炉室(11)具有进料口(111)和排渣口(112)，其特征在于，可以密闭的第一炉室(11)还具有出气口(113)，一种气体回收装置(4)与出气口(113)连接，加热装置(12)与第一炉室(11)之间隔离有第一炉壁。
11.根据权利要求10所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，构成第一炉室(11)的第一炉体呈筒状，进料口(111)和排渣口(112)、出气口(113)分别位于该筒体的两端。
12.根据权利要求11所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，第一炉体呈自进料口端往排渣口端向下倾斜的分布。
13.根据权利要求12所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，第一炉体倾斜角度为3°～8°。
14.根据权利要求12所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，第一炉室(11)还具有卸压口(114)，卸压口(114)安装有一阀门。
15.根据权利要求10所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，还包括有构成第二炉室(13)的第二炉体，加热装置(12)位于第二炉室(13)中，第二炉体包覆在第一炉体外围。
16.根据权利要求10或15所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，加热装置(12)包括气体燃料燃烧器(122)，气体燃料燃烧器(122)与气体回收装置(4)连通。
17.根据权利要求10所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，还包括一种驱动装置，第一炉体是一种旋转炉，它以可转动方式支承在支架上，并与驱动装置传动连接。
18.根据权利要求10所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，还包括有炉料运动装置，该装置的运动执行件安装在第一炉室(11)中。
19.根据权利要求18所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，炉料运动装置是一种可翻动并且移动炉料的运动装置。
20.根据权利要求18所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，炉料运动装置是一种搅拌器，它包括驱动装置(142)和由搅拌叶作为的运动执行件，搅拌叶呈螺旋形并固接在轴上，轴的一端与安装在第一炉体外的驱动装置(142)传动连接。
21.根据权利要求20所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，复数个搅拌叶沿轴向间断分布，相邻两搅拌叶沿圆周方向相互错位。
22.根据权利要求20或21所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，搅拌叶由桨叶(144)和桨杆(143)组成，桨杆(143)两端头分别与轴以及桨叶(144)对应固接，桨叶(144)长度方向倾斜于轴的轴线而空间交叉，所有桨叶(144)相对轴线的倾斜方向以及倾斜角均一致。
23.根据权利要求20或21或22所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，搅拌叶与第一炉室(11)同轴并且搅拌叶回转直径小于第一炉室(11)内径2毫米～10毫米。
24.根据权利要求10所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，还包括一种进料器，进料器运动执行件安装在与进料口(111)连通的进料通道上。
25.根据权利要求24所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，进料器是一种推移式进料器。
26.根据权利要求24或25所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，进料器由进料箱，推料器和第三驱动装置组成，进料箱具有炉料进口，进料箱出口端与第一炉室(11)连通，推料器安装在进料箱内腔中，其一端与第三驱动装置传动连接。
27.根据权利要求26所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，进料箱出口端具有一个横截面积渐缩的锥形段。
28.根据权利要求26所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，推料器在进料箱中移动的最远点与进料箱出口端面之间具有一段距离差A。
29.根据权利要求28所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，距离差A的长度为300mm～1000mm。
30.根据权利要求26所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，第三驱动装置由动力机和连杆曲柄机构组成，动力机通过连杆曲柄机构与推料器传动连接。
31.根据权利要求10所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，还包括一种排渣器，排渣器运动执行件安装在与排渣口(112)连通的排渣通道上。
32.根据权利要求10所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，还包括一种排渣器和一种压力传感器，排渣器运动执行件安装在与排渣口(112)连通的排渣通道上，压力传感器的压敏元件安装在排渣口(112)，压力传感器的电信号输出端与排渣器驱动装置的控制端电连接。
33.根据权利要求31或32所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，运动执行件与排渣通道之间安装有一种密封装置。
34.根据权利要求10所述的城市生活垃圾处理装置，其特征在于，还包括有冷凝装置，液化装置和气液分离装置，上述三种装置依序用管道连接在一起，并且，冷凝装置与气体回收装置连接，而气液分离装置的气体出口则与加热装置中的气体燃烧器连通。
全文摘要
本发明涉及一种将固体废弃物转变为有用东西的方法及装置，特别是一种城市生活垃圾处理方法及其处理装置。提供一种炉，其中炉室具有进料口，排渣口和出气口；炉室与炉的加热装置隔离；提供一种气体回收装置并将其与出气口连接；将城市生活垃圾经进料口装入炉室中并作为炉料；密闭该炉室，保持炉室处于贫氧状态；开动加热装置，使炉室温度保持在200℃～1000℃之间；从排气口和排渣口分别收集气体和固体物。本发明的优点在于可以处理多种成分的城市生活垃圾，无须分捡分类，无废气、废水排放；高温加热而非燃烧，工艺操作简便易行，设备投资省，运行费用低；能量回收率高，选址方便，适应性强，易形成产业化推广。
文档编号C10G9/00GK1426855SQ0113801
公开日2003年7月2日 申请日期2001年12月17日 优先权日2001年12月17日
发明者陈明亮, 林文俊 申请人:福建华港城市环保(垃圾液化)开发有限公司