本实用新型涉及废弃物处理
技术领域：
，具体涉及一种处理生活垃圾和污水污泥的系统。
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，生活垃圾与污水污泥中含有大量的重金属(如As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni)、病毒、致病菌、虫卵和难降解有毒有机物，若不及时处理，很容易对环境造成严重的二次污染。关于生活垃圾和污水污泥的处置问题，各国政府都明确要求遵循减量化、稳定化、资源化、无害化的原则。目前，常用的废弃物处理方法有填埋、焚烧等。填埋法的优点是方法简单、处理量大、管理运行费用低；缺点是占地面积大，易造成渗漏液污染土壤和水资源。焚烧法是一种高温热化学处理技术，可以有效实现城市中废弃物的减容、减量，并进行资源化利用；但是该方法对生活垃圾原料有较高的要求，通常需要对垃圾进行前处理，掺入一些热值较高的燃料，而且焚烧厂的一次性投资巨大，运行成本高，容易产生二次污染，就限制了焚烧法的发展。废弃物热解技术是一种环境友好、效率较高的处理方法。目前，热解技术已成为废弃物资源化利用所提倡的重要方法之一，尤其是在生活垃圾与污水污泥处置及资源化利用方面，热解技术是国家政策重点鼓励的创新技术之一，由于其潜在的工业化前景很受人们关注。污泥与生活垃圾中都含有高含量的挥发分，热解特性较好，利用热解技术不仅可以实现污泥的安全、经济、合理处置，而且还能得到有利用价值的能源产物，如吸附性能良好的裂解炭、高热值的生物油和危害性较低的热解气体。所以，对污水污泥和生活垃圾的共热解技术进行深入的研究，对废弃物的资源化利用和生物质能的开发都具有深远的意义。我国中小城镇中的生活垃圾和污水污泥普遍存在产量小、分布分散等问题，现有技术难以实现生活垃圾与污水污泥的协同处置，且无法达到所需的处理规模。由于热解技术具有处理规模灵活，清洁性高的优点，通过生活垃圾和污水污泥的协同热解处理可有效解决上述存在的难题。技术实现要素：本实用新型旨在提供一种新的处理生活垃圾和污水污泥的系统，利用垃圾与污泥热解过程中存在的协同作用，降低热解难度，得到的热解油气产率高、品质优，将污水进行蒸发、气化处理，充分回收利用余热，降低了处理能耗，节约了成本。本实用新型提供了一种处理生活垃圾和污水污泥的系统，所述系统包括热解单元、热解油气处理单元、热解炭处理单元。所述热解单元包括热解装置，所述热解装置具有进料口、热解油气出口、热解炭出口。所述热解油气处理单元包括油气分离装置、油水分离装置、蒸发装置。所述油气分离装置具有热解油气入口、热解气出口、热解油出口，所述热解油气入口与所述热解装置的热解油气出口连接。所述油水分离装置具有热解油入口、焦油出口、污水出口，所述热解油入口与所述油气分离装置的热解油出口连接。所述蒸发装置具有污水入口、水蒸气出口、污水浓缩液出口，所述污水入口与所述油水分离装置的污水出口连接。所述热解炭处理单元包括冷却装置，所述冷却装置具有热解炭入口、水蒸气入口、降温热解炭出口、水蒸气出口，所述热解炭入口与所述热解装置的热解炭出口连接，所述水蒸气入口与所述蒸发装置的水蒸气出口连接。进一步地，所述热解炭处理单元包括气化装置，所述气化装置具有降温热解炭入口、污水浓缩液入口、煤炭入口、气化气出口，并且，所述蒸发装置还设置有气化气入口。所述气化装置的降温热解炭入口与所述冷却装置的降温热解炭出口连接，所述气化装置的污水浓缩液入口与所述蒸发装置的污水浓缩液出口连接，所述气化装置的气化气出口与所述蒸发装置的气化气入口连接。进一步地，所述热解炭处理单元包括余热利用装置，所述余热利用装置具有水蒸气入口、空气入口、热态空气出口、冷凝水出口，所述余热利用装置的水蒸气入口与所述冷却装置的水蒸气出口连接，并且，所述冷凝水出口为自然敞开式。作为本实用新型的其中一种实施方案，上述系统还包括原料预处理单元，所述原料预处理单元包括生活垃圾烘干装置、污泥烘干装置，所述生活垃圾烘干装置和所述污泥烘干装置均具有进气口、出料口，所述进气口均与所述余热利用装置的热态空气出口连接，所述出料口均与所述热解装置的进料口连接，并且，所述出料口处均设置有给料称。进一步地，所述原料预处理单元包括混合装置，所述混合装置具有原料入口、混合料出口，所述原料入口与所述生活垃圾烘干装置、污泥烘干装置的出料口连接，所述混合料出口与所述热解装置的进料口连接。进一步地，所述热解油气处理单元包括气体净化装置，所述气体净化装置具有热解气入口、净化热解气出口，并且，所述热解装置还设置有净化热解气入口。所述气体净化装置的热解气入口与所述油气分离装置的热解气出口连接，所述气体净化装置的净化热解气出口与所述热解装置的净化热解气入口连接。利用本实用新型的系统，不仅能够实现多种废弃物的混合热解处理，同时会产生高热值的热解气、焦油、热解炭等人造能源。其中，热解过程利用了垃圾与污泥热解时的协同作用，通过优化垃圾与污泥的配比，提高了热解气的产率和品质。本实用新型的系统中，对污水的处理采用蒸发浓缩和气化的方法，实现了污水的清洁排放。并且，在本实用新型的处理过程中，热解装置和蒸发装置分别采用净化热解气和气化气作为燃料气，通过将余热进行回收，降低了系统的运行成本和系统能耗。附图说明图1为本实用新型处理生活垃圾和污水污泥的系统示意图。图2为利用本实用新型的系统处理生活垃圾和污水污泥的方法流程示意图。附图中的附图标记为：1-生活垃圾烘干装置；2-污泥烘干装置；3-混合装置；4-热解装置；5-油气分离装置；6-冷却装置；7-油水分离装置；8-焦油存储装置；9-蒸发装置；10-气化装置；11-余热利用装置；12-气体净化装置。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，本实用新型首先提供了一种处理生活垃圾、污水污泥的系统，包括热解单元、热解油气处理单元、热解炭处理单元。作为本实用新型优选的实施方式，本系统还包括原料预处理单元。热解单元包括热解装置4，用于生活垃圾和污泥的热解，其具有进料口、热解油气出口、热解炭出口。热解装置4上还设置有净化热解气入口。本实用新型中，热解装置4优选旋转床热解装置。热解装置4的炉膛中设置有蓄热式辐射管，通过向蓄热式辐射管中通入热解气进行燃烧，并以辐射的形式为热解过程提供热量。采用蓄热式辐射管的加热方式，可以保证蓄热式辐射管内的供热物料与热解装置4中的物料之间不会发生接触，保证热解气氛不受干扰。本实用新型中不限制蓄热式辐射管的数量和布置方式，以实现加热目的为主。热解油气处理单元包括油气分离装置5、油水分离装置7、蒸发装置9。油气分离装置5用于接收由热解装置4送入的热解油气进行油气混合物的分离，其具有热解油气入口、热解气出口、热解油出口。并且，油气分离装置5的热解油气入口与热解装置4的热解油气出口连接。油水分离装置7用于接收由油气分离装置5送入的热解油进行进一步的分离，其具有热解油入口、焦油出口、污水出口。并且，油水分离装置7的热解油入口与油气分离装置5的热解油出口连接。蒸发装置9用于蒸发浓缩污水，污水来源可为待处理污水或是由油水分离装置7排出的污水，其具有污水入口、水蒸气出口、污水浓缩液出口。蒸发装置9上还设置有气化气入口。并且，蒸发装置9的污水入口与油水分离装置7的污水出口连接。蒸发装置9优选燃气蒸发装置。作为本实用新型优选的实施方案，热解油气处理单元还包括气体净化装置12，用于热解气的净化，其具有热解气入口、净化热解气出口。气体净化装置12的热解气入口与油气分离装置5的热解气出口连接。气体净化装置12的净化热解气出口与热解装置4的净化热解气入口连接。进一步地，热解油气处理单元还包括焦油存储装置8，用于存储焦油，其具有焦油入口。焦油存储装置8的焦油入口与油水分离装置7的焦油出口连接。热解炭处理单元包括冷却装置6，具有热解炭入口、水蒸气入口、降温热解炭出口、水蒸气出口。并且，冷却装置6的热解炭入口与热解装置4的热解炭出口连接，水蒸气入口与蒸发装置9的水蒸气出口连接。作为本实用新型优选的实施方案，热解炭处理单元还包括气化装置10，用于将热解炭和污水浓缩液进行气化处理，其具有降温热解炭入口、污水浓缩液入口、煤炭入口、气化气出口。气化装置10的降温热解炭入口与冷却装置6的降温热解炭出口连接。气化装置10的污水浓缩液入口与蒸发装置9的污水浓缩液出口连接。气化装置10的气化气出口与蒸发装置9的气化气入口连接，蒸发装置9可利用气化气的余热来蒸发污水。进一步地，热解炭处理单元还包括余热利用装置11，用于充分利用冷却装置6的余热，其具有水蒸气入口、空气入口、热态空气出口、冷凝水出口。其中，冷凝水出口设置为自然敞开式。余热利用装置11的水蒸气入口与冷却装置6的水蒸气出口连接。原料预处理单元包括生活垃圾烘干装置1、污泥烘干装置2，分别用于生活垃圾原料和污泥原料的干燥。生活垃圾烘干装置1和污泥烘干装置2上均设置有进气口、出料口，其中，进气口均与余热利用装置11的热态空气出口连接，出料口均与热解装置4的进料口连接。即，生活垃圾烘干装置1和污泥烘干装置2可利用余热利用装置11排出的热态空气的余热进行生活垃圾和污泥的干燥，实现能量的回收。并且，在出料口处均设置有给料称，用于控制送入热解装置4中的生活垃圾和污泥的量，从而保证热解过程中生活垃圾和污泥协同作用的充分发挥。作为本实用新型优选的实施方案，原料预处理单元中还包括混合装置3，用于原料的充分混合。混合装置3具有原料入口、混合料出口。混合装置3的原料入口与生活垃圾烘干装置1、污泥烘干装置2的出料口连接。混合装置3的混合料出口与热解装置4的进料口连接。如图2所示，利用本实用新型的系统，还提出了一种处理生活垃圾和污水污泥的方法，包括如下步骤：A、将生活垃圾和污泥按照质量比为(1:3)～(2:1)混合均匀后，送入热解装置4中进行热解，得到热解油气的混合物和热解炭，其中，热解炭的温度为400～550℃。优选的，热解炭的温度为420～450℃。热解过程中，控制热解装置4内的温度为500～700℃，压力为0～1000Pa的微正压且绝氧的条件。优选的，控制热解装置4内的温度为550～600℃。生活垃圾和污泥在热解装置4中共热解的过程中存在协同作用，将生活垃圾和污泥的质量配比控制为(1:3)～(2:1)，使得共热解过程的动力学活化能降低，降低了热解难度，强化了生活垃圾与污泥的共热解效果，节约热解炉能耗，并提高了热解油气的产率和品质。B、将步骤A得到的热解油气的混合物送入油气分离装置5中进行油气分离，得到热解油和热解气。然后，将热解油送入油水分离装置7中经静置分层，得到焦油和污水。并且，将热解气送入气体净化装置12中将热解气进行干燥、脱焦等净化处理，得到的净化热解气进行回用，通入热解装置4中的蓄热式辐射管进行燃烧供热。其中净化热解气的热值为3000～4500kCal/Nm3。将焦油送入焦油存储装置8中储存。将待处理的污水和油水分离过程产生的污水送入蒸发装置9中进行蒸发浓缩，得到污水浓缩液和温度为150～300℃的过热的水蒸气。本步骤中，控制污水被蒸发浓缩10倍以上。C、将步骤A的热解炭和步骤B的水蒸气送入冷却装置6中进行半干法冷却熄焦，水蒸气将热解炭降温冷却至150℃，得到降温热解炭。本步骤中，水蒸气将热解炭冷却后不会冷凝为水，热解炭中的水分不至于过高。其中，降温热解炭的温度≤200℃。优选的，降温热解炭的温度为100～150℃。水蒸气将热解炭冷却后温度为100～200℃。D、将步骤B得到的污水浓缩液和步骤C得到的降温热解炭送入气化装置10中，并向气化装置10中加入一定量的煤炭进行气化反应，反应得到的气化气回用于蒸发装置9中，利用气化气的余热进行污水的蒸发浓缩。E、步骤C中，水蒸气将热解炭降温冷却后，送入余热利用装置11中将其中的空气加热至100℃以上，得到升温后的热态空气。然后，通过风机将热态空气分别送入生活垃圾烘干装置1和污泥烘干装置2中用于干燥生活垃圾和污泥，并将干燥过程产生的水蒸气送入蒸发装置9中进一步处理。实施例1将生活垃圾送入垃圾破碎烘干机中破碎至粒径为50mm以下，并利用余热回收器供应的余热将破碎后的垃圾烘干，使其含水率从48wt％将至40wt％(wt％为质量百分数)，产生的废水送至污水蒸发浓缩器中处理。将污泥送入污泥烘干机中，并利用余热回收器供应的余热使其含水率从75wt％降至40wt％，产生的废水送至污水蒸发浓缩器中处理。将经破碎、干燥处理的生活垃圾和污泥送入混合进料器中混合均匀，然后送入旋转床热解炉中热解。旋转床热解炉中采用蓄热式辐射管加热，辐射管所用燃气为热解气脱焦塔处理后的净化热解气。其中，生活垃圾与污泥混合的质量比为1：1。控制旋转床热解炉的热解温度为600℃，进行绝氧热解45min，热解产生的450℃的热解油气混合物通过炉顶出气口排出，送至油气冷却塔中通过水激冷迅速降温至80℃，得到的热解气通过管路输送至热解气脱焦塔进一步处理为净化热解气，热解气脱焦塔可脱除热解气中90％的焦油，使其能够回用于旋转床热解炉；得到的热解油水混合物通过管路输送至油水分离器进一步处理。热解产生的热解炭通过炉底出料口进入热解炭出料机中处理。经脱焦处理得到的净化热解气的组分如表1所示：表1净化热解气的组分组分H2CH4COCO2CnHm热值/(kcal/kg)质量含量39％12％25％22％2％3140油水分离器将油水混合物静置分离10h后分为3层：顶层为轻质油，中间为水，底部为重质油。顶部轻质油通过刮油板刮出进入集油槽，然后通过输油管道输送至焦油储罐中；将油水分离器内部汲水器调整至水和重质油分层位置，然后将水汲取至输水管路中，并输送至污水蒸发浓缩器中；底部重质油通过油泵抽送至焦油储罐中。热解炭出料机通过螺旋出料的方式将热解炭从旋转床热解炉炉底出料口排出，同时可将热解炭破碎至粒径为20mm以下。热解炭出料机能够利用污水蒸发浓缩器产生的200℃的过热水蒸气将热解炭冷却至180℃，并通过传料板传送至热解炭气化塔中进一步处理，冷却后的水蒸气进入余热回收器中回收余热。其中，降温热解炭的性质如表2所示：表2降温热解炭的性质热解炭气化塔从上到下依次为装料仓、干燥预热区、气化区、燃烧室、排渣室。其中，装料仓与热解炭出料机相连。另设有补煤机，热解炭与煤炭在装料仓中以5：1的质量比掺混后入炉。干燥预热区顶部侧壁设有气化气出口，通过管路与污水蒸发浓缩器相连。气化区是煤炭与热解炭发生气化反应的区域，该区的平均温度达1000℃，热解炭、煤炭与水蒸气反应产生以CO和H2为主的气化气。燃烧室侧壁设有浓缩液雾化器，通过管路与污水蒸发浓缩器相连，雾化器将污水浓缩液雾化后喷入燃烧室，通过燃烧作用将污水中的有机污染物彻底氧化为CO2和H2O，同时产生大量水蒸气进入气化区。污水蒸发浓缩器采用蓄热式燃气蒸发器，以气化气为能源将污水加热蒸发，污水蒸发浓缩倍数在10倍以上，产生的水蒸气通过蒸发器中的伴热器进一步加热至200℃，然后输送至冷却熄焦单元回用。蒸发产生的污水浓缩液汇集后输送至热解炭气化塔的燃烧室中进一步处理。将热解炭出料机排出的温度为180℃的水蒸气送入余热回收器中回收余热，并利用回收的余热将空气加热至100℃以上，然后通过风机将热态空气输送至垃圾破碎烘干机和污泥烘干机中利用。实施例2本实施例与实施例1的不同之处在于：烘干后的垃圾与污泥分别通过两个进料机进入旋转床热解炉中，且污泥进料机位于垃圾进料机前方，污泥进料速度为垃圾进料速度的2倍，垃圾与污泥的质量比为1：2，进入旋转床热解炉后，形成污泥与垃圾分层布料的效果。与实施例1相比，本实施例中热解气的产率提高了2.6％，热值提高了1.17倍，净化热解气的具体组分如表3所示。表3净化热解气的组分组分H2CH4COCO2CnHm热值/(kcal/kg)质量含量40％14％21％18％7％3700实施例3本实施例与实施例1、2的不同之处在于：烘干后的垃圾与污泥先通过混料机混合均匀，垃圾与污泥的混合比例为1：3，混合物料通过螺旋进料机进入旋转床热解炉中热解，产生的热解气产率达48.7％，热值达4400kcal/kg。具体的，净化热解气的组分如表4所示。表4净化热解气的组分组分H2CH4COCO2CnHm热值/(kcal/kg)质量含量38％12％22％20％8％4400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。当前第1页1 2 3