一种垃圾与污泥混合燃料的制备方法和制备系统与流程

本发明涉及固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种垃圾与污泥混合燃料的制备方法和制备系统。
背景技术：
：随着城市的扩张和人们对环境保护的关注，如何有效应对日益增长的生活垃圾和污水污泥已经成为一个至关重要的问题。目前，我国生活垃圾年产量大约有2.5亿吨，污水污泥年产量达3000万吨，垃圾、污泥等在自然存放或运输过程中极易泄露并产生污水、臭气等污染物，若不进行妥善处理将对周围环境造成二次污染。但是垃圾和污泥的处理能力有限，导致我国有2/3的城市被垃圾、污泥等固体废弃物包围。城市垃圾及其引发的环境污染已成为当前城市建设与发展中迫切需要解决的重大问题之一。目前，国内外污泥的处理方法主要有填埋、农用、焚烧等。但是，这些处置方法或多或少都存在一些问题。填埋法存在处置效率低、占地面积大、处理成本高、易产生二次污染等问题，且无法从根本上实现垃圾和污泥的减量化和无害化。焚烧法处理垃圾和污泥时虽然可以实现减量化和无害化，但是设备投入大，经济性差，并且飞灰与二噁英污染难以监测与控制，存在落地难和“邻避”等问题。近年来，国内研究提出，垃圾、污泥等有机固体废弃物中含有丰富的有机质，具有可观的热值，可将垃圾或污泥单独压制成型烘干，进行碳化处理或作为燃料，实现有机固体废弃物的资源化。例如，垃圾衍生燃料(refusederivedfuel，简称rdf)具有热值高、燃烧稳定、易于运输、易于储存、二次污染低和二噁英类物质排放量低等特点，已广泛应用于干燥工程、水泥制造、供热工程和发电工程等领域。现有技术中，将垃圾和污泥混合制备燃料产品的技术及案例较少，由垃圾或污泥制备燃料产品的技术工艺过于简单，制备的燃料产品稳定性差，使用效果不佳，应用于燃烧时，仅仅是降低了二次污染物的产量，并不能从根本上避免二次污染。技术实现要素：本发明采用与现有技术不同的处理思路，将垃圾与污泥混合后制备燃料产品，不仅实现了固体废弃物的资源化利用，而且相比于单独将垃圾制备成燃料产品，本发明的燃料产品热值更高、稳定性更强，减少了有害物质的排放。本发明首先提出了一种制备垃圾与污泥混合燃料的方法，所述方法包括步骤：对垃圾进行干燥、破碎、筛分预处理，得到预处理后垃圾。将污泥干燥至含水率为50～60wt％，得到干燥污泥。将所述预处理后垃圾和所述干燥污泥混合均匀，得到混合料。所述混合料经成型处理，得到型料。将所述型料烘干得到混合燃料。作为本发明的其中一种实施方案，所述垃圾的预处理过程包括步骤：(1)干燥：将垃圾干燥至含水率＜15％。(2)筛分：干燥后的垃圾进行筛分处理，将无机物筛分出来。(3)破碎：将经筛分处理的垃圾破碎至粒径≤10mm，得到所述预处理后垃圾。作为本发明的其中一种实施方案，所述垃圾的预处理过程包括步骤：(1)粗破碎：将垃圾粗破碎至粒径≤100mm。(2)筛分：经粗破碎的垃圾进行筛分处理，将无机物筛分出来。(3)磁选：经筛分处理的垃圾进行磁选，将铁质金属磁选出来。(4)干燥：将经磁选处理的垃圾干燥至含水率＜15wt％。(5)细破碎：将干燥后的垃圾进行细破碎至粒径≤10mm，得到所述预处理后垃圾。进一步地，所述混合料中，所述预处理后垃圾和所述干燥污泥的质量比为：(1:1)～(1:3)。进一步地，向所述混合料中加入添加剂并混合均匀，所述添加剂为红土镍矿粉料，所述添加剂的质量占所述混合料质量的10％～20％。本发明还提出了一种用于上述方法的制备垃圾与污泥混合燃料的系统，所述系统包括垃圾预处理单元、污泥干燥装置、混合装置、成型装置、烘干装置。所述垃圾预处理单元用于对垃圾进行干燥、筛分、磁选、破碎处理，所述垃圾预处理单元具有垃圾入口和预处理后垃圾出口。所述污泥干燥装置具有污泥入口、干燥污泥出口。所述混合装置具有预处理后垃圾入口、干燥污泥入口、混合料出口。所述预处理后垃圾入口与所述垃圾预处理单元的预处理后垃圾出口连接，所述干燥污泥入口与所述污泥干燥装置的干燥污泥出口连接。所述成型装置具有混合料入口、型料出口；所述混合料入口与所述混合装置的混合料出口连接。所述烘干装置具有型料入口、混合燃料出口；所述型料入口与所述成型装置的型料出口连接。作为本发明的其中一种实施方案，所述垃圾预处理单元包括依次连接的干燥装置、筛分装置、破碎装置，依次对垃圾进行干燥、筛分、破碎，所述干燥装置具有所述垃圾入口，所述破碎装置具有所述预处理后垃圾出口，所述破碎装置的预处理后垃圾出口与所述混合装置的预处理后垃圾入口连接。进一步地，所述破碎装置包括粗破碎装置和细破碎装置，所述粗破碎装置对垃圾进行粗破碎处理，所述细破碎装置对经粗破碎处理后的垃圾进行细破碎处理，所述粗破碎装置的粗破碎料出口与所述细破碎装置的粗破碎料入口连接。作为本发明的其中一种实施方案，所述垃圾预处理单元包括依次连接的粗破碎装置、筛分装置、磁选装置、干燥装置、细破碎装置，依次对垃圾进行粗破碎、筛分、磁选、干燥、细破碎，所述粗破碎装置具有所述垃圾入口，所述细破碎装置具有所述预处理后垃圾出口，所述细破碎装置的预处理后垃圾出口与所述混合装置的预处理后垃圾入口连接。进一步地，所述混合装置具有添加剂入口，所述混合装置的添加剂入口处、预处理后垃圾入口处、干燥污泥入口处均设置有重量计量仪。本发明为多种固体废弃物的综合处理提供了一种新的思路和方法，通过将垃圾与污泥混合制备成燃料产品，将燃料产品焚烧或进行绝氧热解处理时，可以有效减少二噁英和大量飞灰的产生，并实现重金属的稳定化。并且，本发明的处理方法能够有效降低垃圾与污泥在存储或运输过程中产生的臭气、污水等污染物。将含水率高于50wt％的干燥污泥和低含水率的预处理后垃圾混合后再进行烘干处理，可以使污泥直接跨过“粘滞”“结壳”水分点(污泥的含水量为45～50wt％时)，易于污泥烘干，并降低对烘干装置的要求，节约成本。本发明的方法中在垃圾与污泥的混合料中加入具有一定粘结性的廉价添加剂，提高了燃料产品的强度和稳定性。附图说明图1为一种实施方式中垃圾与污泥混合燃料的制备系统示意图。图2为制备垃圾与污泥混合燃料的方法流程示意图。图3为一种实施方式中垃圾与污泥混合燃料的制备系统示意图。图4为制备垃圾与污泥混合燃料的方法流程示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本发明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发明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，而不是对本发明的限制。一方面，本发明提出了一种垃圾与污泥混合燃料的制备系统，包括垃圾预处理单元、污泥干燥装置、混合装置、成型装置、烘干装置。由图1所示，垃圾预处理单元包括依次连接的干燥装置21、筛分装置22、破碎装置23，依次对垃圾进行干燥、筛分、破碎处理。其中，干燥装置21上设置有垃圾入口，接收由垃圾储仓1送入的垃圾原料，破碎装置23上设置有预处理后垃圾出口。优选的，垃圾原料通过传送机送至干燥装置21中。优选的，破碎装置23包括粗破碎装置和细破碎装置(图中未示出)，粗破碎装置用于对垃圾进行粗破碎处理，细破碎装置用于对经粗破碎处理后的垃圾进行细破碎处理。其中，粗破碎装置的粗破碎料出口连接细破碎装置的粗破碎料入口连接，细破碎装置上设置有预处理后垃圾出口。由图3所示，在本发明的另一种实施方式中，垃圾预处理单元包括依次连接的粗破碎装置24、筛分装置25、磁选装置26、干燥装置27、细破碎装置28，依次对垃圾进行粗破碎、筛分、磁选、干燥、细破碎。优选的，将垃圾干燥过程产生的污水送入污水收集池8中进行进一步的处理。粗破碎装置24上设置有垃圾入口，接收由垃圾储仓1送入的垃圾原料，细破碎装置28上设置有预处理后垃圾出口。优选的，垃圾原料通过传送机运送至粗破碎装置24中。由图1和图3所示，污泥干燥装置4具有污泥入口、干燥污泥出口，接收由污泥储仓3送入的污泥原料进行干燥处理。混合装置5具有预处理后垃圾入口、干燥污泥入口、混合料出口，用于将物料均匀混合。其中，预处理后垃圾入口与破碎装置23的预处理后垃圾出口连接，或者，预处理后垃圾入口与细破碎装置28的预处理后垃圾出口连接，干燥污泥入口与污泥干燥装置4的干燥污泥出口连接。优选的，预处理后垃圾通过传送机送至混合装置5中。优选的，混合装置5上还设置有添加剂入口。并且，混合装置5的添加剂入口处、预处理后垃圾入口处、干燥污泥入口处均设置有重量计量仪，用于控制各物料混合的比例。成型装置6具有混合料入口、型料出口，用于混合料的压制成型。其中，成型装置6的混合料入口与混合装置5的混合料出口连接。烘干装置7具有型料入口、混合燃料出口，用于型料烘干。其中，烘干装置7的型料入口与成型装置6的型料出口连接。由图2和图4所示，本发明还提出了一种制备垃圾与污泥混合燃料的方法，包括步骤：(1)垃圾预处理本发明中，根据垃圾性质的差异，垃圾预处理过程可包括以下两种：a、将垃圾经由垃圾储仓1通过传送机送入干燥装置21中干燥至含水率＜15wt％(wt％为质量含量)。干燥后的垃圾送入筛分装置22中，将垃圾中的无机渣土、金属等无机物筛分出来，提高垃圾中有机质的含量和热值，并有利于后续进行破碎处理。将经筛分处理的垃圾送入破碎装置23中破碎至粒径≤10mm，得到预处理后垃圾。作为本发明优选的实施方式，该破碎过程包括粗破碎和细破碎。先将经筛分处理的垃圾粗破碎至粒径≤100mm，然后进行细破碎至粒径≤10mm。b、将垃圾经由垃圾储仓1通过传送机送入粗破碎装置24中，进行粗破碎至粒径≤100mm。垃圾经粗破碎处理后，粒径减小，堆密度降低，孔隙率增大，然后在再传送至筛分装置25中。筛分装置25能够将垃圾中的无机渣土等无机物筛分出来，筛分效率为80～90％。筛分过程能够提高垃圾中有机物的含量，并提高热值，并且，能够降低后续烘干过程的负荷，节约系统的运行成本。筛分得到的无机渣土进行外运处理。经筛分后的垃圾送入磁选装置26中，将垃圾中的铁质金属筛分出来，进一步提高了垃圾中的有机物含量。磁选出的铁质金属外运销售，剩余的垃圾送入干燥装置27中进行干燥脱水。经干燥后，垃圾的含水量＜15wt％。并且，将干燥过程产生的污水送入污水收集池8中进行进一步的处理。将干燥后的垃圾送入细破碎装置28中进行细破碎至粒径为≤10mm。细破碎过程能够使得垃圾颗粒化，便于后续与干燥污泥的充分混合，保证最终得到燃料产品的性质均一且稳定。本发明的垃圾预处理过程中，干燥过程中将垃圾干燥至含水率＜15wt％，相比于传统处理过程中将垃圾干燥至绝干基，能耗降低了30％～50％，并且对后续细破碎过程的影响较小。(2)污泥干燥将污泥经由污泥储仓3送至污泥干燥装置4中，干燥至含水率为50～60wt％，得到干燥污泥。污泥干燥前的含水率为70～80wt％。本步骤中，将污泥干燥至含水率为50～60wt％，在后续与垃圾的混合过程中，高含水率的污泥更有利于与垃圾及添加剂进行粘结，不再需要额外添加水分。(3)物料的混合将步骤(1)得到的预处理后垃圾和步骤(2)得到的干燥污泥送入混合装置5中，均匀混合后得到混合料。其中，混合料中，预处理后垃圾和干燥污泥的质量比为：(1:1)～(1:3)。根据物料性质的差异，还需要向混合装置5中加入添加剂。该步骤中优选红土镍矿粉料作为添加剂，加入的质量占混合料质量的10％～20％。混合料的含水率为30～45wt％。优选的，混合料的含水率为30～40wt％。现有技术中对垃圾和污泥进行干化处理的过程中，随着含水率的降低，污泥会发生表面干化结壳的现象，当含水率降至40～50wt％时，在后续的烘干过程中，污泥会粘滞在烘干装置上，增大处理难度，不仅会影响工作效率，严重时还会损坏装置。而本步骤中，将含水率高于50wt％的干燥污泥和低含水率(＜15wt％)的预处理后垃圾混合后再进行烘干处理，可以使污泥直接跨过“粘滞”“结壳”水分点(污泥的含水量为45～50wt％时)，易于污泥烘干，并降低对烘干装置的要求，节约成本。(4)压制成型将混合料送入成型装置6中，利用高压将其压制成型，得到型料。(5)烘干将型料送入烘干装置7中，进行进一步的烘干脱水，得到具有一定冷热强度和抗跌落强度的混合燃料。本发明得到的混合燃料，粒径为5～100mm，冷强度为40～60kg/球，热强度为15～20kg/球，两米自然下落破碎率为5％～8％。实施例1生活垃圾和市政污泥分别置于垃圾储仓和污泥储仓短暂存放，然后通过传送机分别输送至粗破碎装置和污泥干燥装置中。其中，生活垃圾含水率为45～55wt％，市政污泥含水率为70～80wt％。粗破碎装置将生活垃圾破碎至粒径为80～100mm，然后通过传送带输送至筛分装置中进一步处理。筛分装置选用滚筒式筛分机。筛分过程将破碎后的垃圾中的无机渣土等无机物筛分出，筛分效率为80％～90％。筛下无机渣土外运处理，筛上垃圾输送至磁选装置进一步处理。磁选装置将生活垃圾中的铁制金属选出，磁选出的铁制金属可外运销售，剩余垃圾输送至垃圾干燥装置进一步处理。垃圾干燥装置将生活垃圾烘干脱水至含水率为10～15wt％，然后送至细破碎装置处理，干燥产生的污水送至污水收集池进一步处理。细破碎装置可将生活垃圾破碎至粒径为5～10mm，然后输送至混合装置中与干燥污泥混合处理。混合装置选用自动配料机。污泥干燥装置采用滚筒式烘干机，可将市政污泥快速烘干脱水，处理后的干燥污泥含水率降低至50～60wt％，然后输送至自动配料机中与预处理后垃圾混合。自动配料机的预处理后垃圾进料器、干燥污泥进料器、红土镍矿干粉进料器处分别安装有重量计量仪，可计量物料的添加质量。预处理后垃圾与干燥污泥按质量比1：1.5在混合搅拌仓混合，红土镍矿干粉添加量为干燥污泥和预处理后垃圾总质量的10％，在混合搅拌仓中混合均匀后通过螺旋输送机送至成型装置中。由于预处理后垃圾与干燥污泥并非绝干基，不需要额外补充水分。采用红土镍矿干粉作为添加剂，既可以提高混合料的粘结性，又可以提高最终燃料产品的强度。红土镍矿干粉的组分如表1所示：表1红土镍矿干粉的组分成分sio2caoal2o3fenimgo质量含量18％～41％0.01％～0.7％5％～10％15％～50％0.6％～2％0.5％～24％混合料在成型装置中通过高压挤压成型后得到含水率为30wt％的燃料棒。燃料棒送至烘干装置中进一步干燥脱水。最终得到的燃料产品(燃料棒)的粒径为8mm，长度为30mm，冷强度为50kg/球，热强度为18kg/球，两米自然下落破碎率为8％。实施例2实施例2与实施例1的不同之处在于，制备混合料的过程中，预处理后垃圾与干燥污泥的质量比为1：3，红土镍矿干粉添加量为干燥污泥和预处理后垃圾总质量的15％，混合料在成型装置中通过高压挤压成型后得到圆球状的燃料产品，经烘干后，燃料产品的含水率为28wt％，粒径为12mm，冷强度为55kg/球，热强度为20kg/球，两米自然下落破碎率为5％。最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，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发明的保护范围之中。当前第1页12