本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化處理領(lǐng)域，具體涉及一種熱解與厭氧消化耦合處理垃圾的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

垃圾熱解處理是目前公認(rèn)的相對于垃圾焚燒更好的處理方式，不僅能夠清潔實(shí)現(xiàn)垃圾的減量化處理，環(huán)境友好性強(qiáng)，而且可獲得價(jià)值更高的油、氣和固體炭，從原理上避免了二噁英的生成，同時(shí)大部分的重金屬在熱解過程中融入灰渣，減少了排放量。

飛灰熔融處理能夠?qū)崿F(xiàn)飛灰的清潔、減量化處理，將飛灰變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)的玻璃體，減少了飛灰對環(huán)境的污染，一些飛灰氣化熔融工藝，溫度較低，飛灰中仍有少量重金屬殘余，無害化水平不高，在應(yīng)用中受到很多制約。

厭氧消化是利用兼性菌和厭氧細(xì)菌將垃圾中的可生物降解的有機(jī)物分解成二氧化碳、甲烷和水等。具有二次污染小、資源化水平高等特點(diǎn)。而現(xiàn)有的一些單獨(dú)的厭氧消化工藝，雖然沼氣產(chǎn)量較高，但由于成分復(fù)雜，難以作為產(chǎn)品出售，經(jīng)濟(jì)性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對垃圾原料中有機(jī)物量大、含水率高、難以解決等問題，提供一種清潔、高效的垃圾無害化處理的工藝。

本發(fā)明首先提供了一種熱解與厭氧消化耦合處理垃圾的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

分選裝置，具有分選垃圾入口、可燃物出口、不可燃有機(jī)物出口；

熱解裝置，具有可燃物入口、固體炭出口、高溫油氣出口，所述可燃物入口與所述分選裝置的可燃物出口相連；

循環(huán)流化床，具有固體炭入口、空氣入口、水入口、煙氣出口、水蒸氣出口，所述固體炭入口與所述熱解裝置的固體炭出口相連，

除塵裝置，具有煙氣入口、凈化氣出口、飛灰出口，所述煙氣入口與所述循環(huán)流化床的煙氣出口相連；

蓄熱式熔融爐，具有飛灰入口、燃料氣入口、玻璃體出口、廢氣出口，所述飛灰入口與所述除塵裝置的飛灰出口相連；

厭氧消化裝置，具有不可燃有機(jī)物入口和沼氣出口，所述不可燃有機(jī)物入口與所述分選裝置的不可燃有機(jī)物出口相連。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括分離凈化裝置，所述分離凈化裝置具有高溫油氣入口、水入口、熱解氣出口、熱解油出口、水蒸氣出口，所述高溫油氣入口與所述熱解裝置的高溫油氣出口相連。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置具有水蒸氣入口和電能出口，所述水蒸氣入口與所述循環(huán)流化床的水蒸氣出口相連。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述發(fā)電裝置還具有乏汽出口，所述厭氧消化裝置還具有乏汽入口和冷凝水出口，所述乏汽出口與所述乏汽入口相連；所述冷凝水出口與所述循環(huán)流化床的水入口相連。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述熱解裝置還具有燃料氣入口，所述厭氧消化裝置的沼氣出口與所述蓄熱式熔融爐的燃料氣入口和/或所述熱解裝置的燃料氣入口相連。

此外，本發(fā)明還提供了一種利用上述系統(tǒng)處理垃圾的方法，所述方法包括：

將垃圾送入所述分選裝置進(jìn)行分選，選出可燃物和不可燃有機(jī)物；

將所述可燃物送入所述熱解裝置進(jìn)行熱解，得到高溫油氣和固體炭；

將所述固體炭送入所述循環(huán)流化床，先燃燒再與水進(jìn)行換熱，得到水蒸氣和煙氣；

將所述煙氣送入所述除塵裝置進(jìn)行除塵，得到飛灰；

將所述灰飛送入所述蓄熱式熔融爐，在1200℃-1400℃的溫度下對所述灰飛進(jìn)行熔融處理；

將所述不可燃有機(jī)物送入所述厭氧消化裝置，在40℃-60℃的溫度下對所述不可燃有機(jī)物進(jìn)行厭氧消化，制備沼氣。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，將所述高溫油氣進(jìn)行分離和凈化，得到熱解氣和熱解油。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，用所述水蒸氣進(jìn)行發(fā)電。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述水水蒸氣在發(fā)電后還會(huì)剩余乏汽；將所述乏汽送入所述厭氧消化裝置，為所述不可燃有機(jī)物的厭氧消化提供能量；所述乏汽在所述厭氧消化裝置變?yōu)槔淠瑢⑺隼淠腿胨鲅h(huán)流化床，與所述固體炭燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，制備所述水蒸氣。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，將所述沼氣送入所述蓄熱式熔融爐和/或所述循環(huán)流化床中作為燃料使用。

本發(fā)明采用熱解技術(shù)對分選后的可燃物進(jìn)行熱解，將高溫油氣混合物進(jìn)行分離凈化處理，最終獲得熱解油氣產(chǎn)品及固體炭；將固體炭通過循環(huán)流化床鍋爐燃燒換熱產(chǎn)水蒸氣，然后利用水蒸氣進(jìn)行發(fā)電，并將分選后的有機(jī)物進(jìn)行厭氧消化處理，制備沼氣。固體炭燃燒后形成的飛灰采用熔融的方式進(jìn)行處理。

本發(fā)明整個(gè)工藝無危險(xiǎn)廢棄物飛灰產(chǎn)生，環(huán)保效益好，獲得的沼氣品質(zhì)高，可作為燃料供工藝自身使用，解決了垃圾處理問題及飛灰污染等問題。

此外，本發(fā)明的工藝簡單、工藝成本低、環(huán)保效益好、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益好，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)模化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的一種處理垃圾的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的一種利用上述處理垃圾工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

參見圖1，本發(fā)明提供的垃圾處理的系統(tǒng)包括：分選裝置1、熱解裝置2、分離凈化裝置3、循環(huán)流化床4、發(fā)電裝置5、除塵裝置6、厭氧消化裝置7、蓄熱式熔融爐8。

分選裝置1具有分選垃圾入口、可燃物出口、不可燃有機(jī)物出口，分選裝置1包括磁選、篩分等設(shè)備，用于分選出垃圾中的可燃物和不可燃有機(jī)物。

熱解裝置2具有可燃物入口、固體炭出口、高溫油氣出口，可燃物入口與分選裝置1的可燃物出口相連。熱解裝置2用以熱解垃圾中的可燃物。

分離凈化裝置3具有高溫油氣入口、水入口、熱解氣出口、熱解油出口、水蒸氣出口，高溫油氣入口與熱解裝置2的高溫油氣出口相連。分離凈化裝置3用于冷卻高溫油氣，將其分離為熱解油和熱解氣，以提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。熱解產(chǎn)生的高溫油氣也可不經(jīng)過處理直接作為燃料燃燒，因此分離凈化裝置3不是本系統(tǒng)所必須的裝置。

循環(huán)流化床4具有固體炭入口、空氣入口、燃料氣入口、水入口、煙氣出口、水蒸氣出口，固體炭入口與熱解裝置2的固體炭出口相連。循環(huán)流化床4采用燃燒的方式處理垃圾中的可燃物熱解得到的固體炭，并將燃燒產(chǎn)生的熱量制備水蒸氣。

發(fā)電裝置5具有水蒸氣入口、電能出口、乏汽出口，水蒸氣入口與循環(huán)流化床4的水蒸氣出口相連。發(fā)電裝置5利用水蒸氣發(fā)電，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，水蒸氣也可以另作他用。

除塵裝置6具有煙氣入口、凈化氣出口、飛灰出口，煙氣入口與循環(huán)流化床4的煙氣出口相連。除塵裝置6用于吸收煙氣中的飛灰，使煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

蓄熱式熔融爐7具有飛灰入口、燃料氣入口、玻璃體出口、廢氣出口，飛灰入口與除塵裝置6的飛灰出口相連。蓄熱式熔融爐7用以處理飛灰。

厭氧消化裝置8具有不可燃有機(jī)物入口和沼氣出口，不可燃有機(jī)物入口與分選裝置1的不可燃有機(jī)物出口相連。厭氧消化裝置8用于處理垃圾中的不可燃有機(jī)物。

圖1所示的系統(tǒng)中，厭氧消化裝置8還具有乏汽入口和冷凝水出口，乏汽入口與發(fā)電裝置5的乏汽出口相連，冷凝水出口與循環(huán)流化床4的水入口相連。水蒸氣發(fā)電后剩下的乏汽當(dāng)作熱源，為不可燃有機(jī)物的厭氧消化提供熱量。乏汽冷卻后變?yōu)榱死淠唤?jīng)處理即送入循環(huán)流化床4中制備水蒸氣。這樣布置能有效降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

此外，圖1所示的系統(tǒng)，厭氧消化裝置8的沼氣出口與蓄熱式熔融爐7的燃料氣入口相連。垃圾中的不可燃有機(jī)物厭氧消化后制得的沼氣不經(jīng)處理，直接用于熔融處理飛灰，減少了整個(gè)工藝對燃料氣的需求，有效降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。若制得的沼氣較多，還可將沼氣送入熱解裝置2中用以熱解垃圾中的可燃物，即，可根據(jù)工藝需求，在熱解裝置2設(shè)置燃料氣入口，并將厭氧消化裝置8的沼氣出口與熱解裝置2的燃料氣入口相連。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的一種處理垃圾的工藝流程圖，包括如下步驟：

準(zhǔn)備垃圾；

將垃圾送入分選裝置1進(jìn)行分選，選出可燃物和不可燃有機(jī)物；

將可燃物送入熱解裝置2進(jìn)行熱解，得到高溫油氣和固體炭；

將固體炭送入循環(huán)流化床4，先燃燒再與水進(jìn)行換熱，得到水蒸氣和煙氣；

將煙氣送入除塵裝置6進(jìn)行除塵，得到飛灰；

將灰飛送入蓄熱式熔融爐7，在1200℃-1400℃的溫度下對灰飛進(jìn)行熔融處理；

將不可燃有機(jī)物送入?yún)捬跸b置8，在40℃-60℃的溫度下對不可燃有機(jī)物進(jìn)行厭氧消化，制備沼氣。

同前所述，將高溫油氣進(jìn)行分離和凈化，制得熱解氣和熱解油。

同前所述，將水蒸氣用以發(fā)電。水蒸氣在發(fā)電后還會(huì)剩余乏汽，乏汽送入?yún)捬跸b置8，為不可燃有機(jī)物的厭氧消化提供能量。乏汽在厭氧消化裝置8中變?yōu)槔淠瑢⒗淠腿胙h(huán)流化床4，與固體炭燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，制備水蒸氣。

同前所述，將沼氣送入蓄熱式熔融爐7和/或熱解裝置2中作為燃料使用。

飛灰熔融處理后大部分為無機(jī)物殘?jiān)?jīng)過冷卻后，可直接送至填埋場進(jìn)行處理。

上述系統(tǒng)中各裝置的有益效果和上述利用該系統(tǒng)處理垃圾的方法的有益效果有部分重疊，為了更加簡潔，并未過多敘述。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了垃圾熱解、飛灰熔融處理及有機(jī)物厭氧消化等工藝的高效結(jié)合，不僅降低了運(yùn)行成本，提高了整個(gè)工藝的清潔性，還增加了經(jīng)濟(jì)效益，且易于工業(yè)化推廣。

下面參考具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行說明。下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。

實(shí)施例1

本實(shí)施例采用圖1所示的系統(tǒng)及圖2所示的工藝路線對垃圾進(jìn)行處理。所用垃圾的含水率為40％，其具體成分如表1所示，具體處理流程如下：

將含水率40％的垃圾進(jìn)行分選，分選出金屬、渣土、可燃物及不可燃有機(jī)物；將經(jīng)過分選后的可燃物進(jìn)行熱解處理，得到30％的熱解油氣混合物(相對于入爐垃圾)及40％的固體炭(相對于入爐垃圾)，熱解溫度為800℃；將熱解油氣分離凈化，制得8％的熱解油(相對于入爐干垃圾)和36％的熱解氣(相對于入爐干垃圾)。將固體炭送入循環(huán)流化床4燃燒，得到高溫?zé)煔猓瑢⒏邷責(zé)煔馀c水換熱制備水蒸氣，得到的水蒸氣的溫度為400℃，將其用于發(fā)電；將換熱后的煙氣除塵，收集到4％的飛灰(相對于入爐干垃圾)；將飛灰在1400℃下進(jìn)行熔融處理，冷卻后填埋，有98％的飛灰最終被熔融成玻璃體。將經(jīng)過分選后的有機(jī)物進(jìn)行厭氧消化，厭氧消化的溫度為40℃，得到沼氣。將沼氣送入蓄熱式熔融爐7中熔融飛灰。

實(shí)施例2

本實(shí)施例采用圖1所示的系統(tǒng)及圖2所示的工藝路線對垃圾進(jìn)行處理。所用垃圾的含水率為45％，其具體成分如表1所示，具體處理流程如下：

將含水率45％的垃圾進(jìn)行分選，分選出金屬、渣土、可燃物及不可燃有機(jī)物；將經(jīng)過分選后的可燃物進(jìn)行熱解處理，得到32％的熱解油氣混合物(相對于入爐垃圾)及43％的固體炭(相對于入爐垃圾)，熱解溫度為850℃；將熱解油氣分離凈化，制得6％的熱解油(相對于入爐干垃圾)和40％的熱解氣(相對于入爐干垃圾)。將固體炭送入循環(huán)流化床4燃燒，得到高溫?zé)煔猓瑢⒏邷責(zé)煔馀c水換熱制備水蒸氣，得到的水蒸氣的溫度為390℃，將其用于發(fā)電；將換熱后的煙氣除塵，收集到3％的飛灰(相對于入爐干垃圾)；將飛灰在1200℃下進(jìn)行熔融處理，冷卻后填埋，有99％的飛灰最終被熔融成玻璃體。將經(jīng)過分選后的有機(jī)物進(jìn)行厭氧消化，厭氧消化的溫度為60℃，得到沼氣。將沼氣送入蓄熱式熔融爐7中熔融飛灰。

表1垃圾各組分百分含量(wt％)

從上述實(shí)施例可知，本發(fā)明提供的工藝能有效處理垃圾，且系統(tǒng)運(yùn)行所需的外用熱量少，工藝運(yùn)行成本低。

綜上，本發(fā)明采用熱解技術(shù)對分選后的可燃物進(jìn)行熱解，將高溫油氣混合物進(jìn)行分離凈化處理，最終獲得熱解油氣產(chǎn)品及固體炭；將固體炭通過循環(huán)流化床鍋爐燃燒換熱產(chǎn)水蒸氣，然后利用水蒸氣進(jìn)行發(fā)電，并將分選后的有機(jī)物進(jìn)行厭氧消化處理，制備沼氣。固體炭燃燒后形成的飛灰采用熔融的方式進(jìn)行處理。

本發(fā)明整個(gè)工藝無危險(xiǎn)廢棄物飛灰產(chǎn)生，環(huán)保效益好，獲得的沼氣品質(zhì)高，可作為燃料供工藝自身使用，解決了垃圾處理問題及飛灰污染等問題。

此外，本發(fā)明的工藝簡單、工藝成本低、環(huán)保效益好、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益好，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)模化。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。