專利名稱：城市垃圾的熱解炭化方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于環保技術領域，特別涉及一種城市垃圾的熱解炭化方法及裝置。
背景技術：
城市垃圾中含有很多容易發酵的有機物質，不經過處理，放置則會產生臭味和污染性滲濾液，影響環境，并且垃圾的體積大，占用場地，所以，必須及時處理使其無害化，減量化和資源化。所以，經過熱解處理后，可以以較小的體積，長時間的儲存，以便各種場合使用。
另一方面，在我國使用煤炭的場所很多，如一般鍋爐、大型廠礦的動力和熱力車間或產熱裝置，水泥行業等，要消耗大量的煤炭等燃料。如果要在這些裝置中以城市垃圾做燃料，則會由于垃圾中存在著有害物質，直接燃燒時需要增設各種凈化裝置。并且直接使垃圾燃燒，熱值低，原有裝置很難適應要求。所以，經過垃圾的熱解去除氯等有害物質，并使其熱能增加，使其性能接近煤炭，則可在各種現有裝置中直接應用。特別是我國南方缺煤地區，經濟又比較發達，產生垃圾較多，如將其進行低成本熱解處理制成固體燃料代替煤炭，則既可以部分解決能源問題，又可以達到垃圾的處理目的。同時，我國北方地區冬天氣溫低，需要供應暖氣，供暖也需要耗用大量的燃料。如能將垃圾用于冬天供暖，則可既節省煤炭等燃料，又能達到處理城市垃圾的目的。
因此，城市垃圾的熱解炭化是城市垃圾的無害化、減量化和資源化的有效途徑，但是要使其真正的實用化則必須對垃圾進行提高熱值、去除有害物質且能夠長時間儲存的熱解炭化處理。而熱解炭化過程又要涉及到熱解氣體的處理與利用，熱量的有效利用，炭化爐的結構優化等具體的技術問題。因此，要實現低成本，無污染，穩定操作的熱解炭化，就必須找到解決這些具體的技術問題的方法和設備。

發明內容
本發明的目的在于提供一種城市垃圾的熱解炭化方法及裝置。其中，城市垃圾的熱解炭化方法，至少包括以下過程垃圾的熱解炭化過程，熱解炭化過程中產生的熱解氣的除酸性氣體過程，熱解氣燃燒過程，燃燒后的高溫氣體在熱解爐中向垃圾傳遞熱量的過程。熱解在250℃至650℃之間的任意溫度下進行。
另外，從熱解炭化爐導出的熱解氣不經降溫直接進入燃燒器燃燒，并通過熱解炭化爐出口至進入燃燒器前的熱解氣管道或裝置進行保溫或加溫的措施來實現，以確保焦油類物質的不凝結，避免了焦油凝結帶來的堵塞等問題。即進入燃燒器的熱解氣溫度要大于等于熱解炭化爐出口的氣體溫度。垃圾的熱解炭化過程產生的熱解氣中可能含有HCl等，如直接進入燃燒器和夾套會腐蝕設備，因此必須在進入這些設備前將其去除。且該去除過程是在熱解氣不降溫的條件下進行，由此同樣避免了降溫過程中焦油類物質的凝結所帶來的諸多操作問題。當熱解溫度較高，在熱解爐中傳熱后的熱源氣體溫度仍較高的操作條件下，可以在熱解爐夾套的出口處直接設置除酸性氣體的裝置，除酸性氣體后導入干燥裝置，對垃圾進行干燥。
熱解爐是實現垃圾熱解炭化的核心裝置，本發明的熱解爐結構，如圖4所示為橫向設置的圓筒，圓筒內裝有螺旋推進機構推進垃圾移動，圓筒外壁為加熱夾套22，在夾套內沿軸向或沿圓周方向設有隔板，將加熱夾套分割成若干個室；圓筒上分別設有垃圾入口24和炭化物出口25及熱解氣導出口23，加熱夾套上分別設有氣體進口26和出口27。螺旋推進機構的推進漿由固定在旋轉軸19上的短翼21和長翼20組成，長翼緊貼桶壁，短翼與桶壁保持一定的距離；長短翼形狀均為產生向前推進力的結構形狀，旋轉翼的短翼和長翼均可采用連續或不連續型。一般最佳組合為短翼呈連續，長翼呈非連續結構，或短翼呈非連續，長翼呈連續結構。這樣就保證了實際操作中，由電動機18帶動旋轉軸19轉動推動垃圾移動時，垃圾在熱解爐中的傳熱效率和順暢的移動。
另外，為提高熱解爐中由熱介質向垃圾的熱量傳遞速度，將熱解氣燃燒的部分高溫煙氣導入熱解炭化爐中，與垃圾接觸直接向垃圾傳遞熱量進行直接加熱，即直接加熱和間接加熱的同時進行。
從熱解炭化爐排出的固體燃料溫度高，如果自然冷卻則速度慢，不僅會引起固體燃料的氧化損失，而且還會損失熱量，而用水冷會污染環境。本發明采用空氣冷卻，熱空氣用于垃圾干燥和燃燒用空氣，不僅能較快速度地冷卻而且還可回收熱量。在此所述的用空氣冷卻是指人為地用機械將空氣通入從熱解炭化爐排出的炭化物，對炭化物實施冷卻的過程，而非與空氣的自然接觸的自然冷卻。
經過分選得到的城市生活垃圾熱解炭化后并經冷卻的炭化物其熱值與劣質煤接近，其物理特性也與煤相近，因此即可作為替代劣質煤的固體燃料使用。
由于垃圾中含有較多的水分，在熱解過程中會蒸發變為水蒸氣，消耗熱量和影響熱解，所以，在進入熱解爐之前對垃圾進行干燥是提高熱解效率的有效方法。但干燥是耗能很大的單元過程。因此，所用熱源和方法又是非常重要的。本發明采用熱源為熱解氣燃燒后的尾氣或熱解炭化的固體燃料的冷卻氣體，且干燥后的垃圾不經冷卻過程，由專門設置的冷卻裝置，或不是為了順暢的連續操作而設置的儲存罐直接進入熱解爐，這樣就達到盡可能的節能，為降低處理成本創造條件。
經過上述熱解炭化工藝的處理，可實現垃圾的資源化，減量化，無害化，做到垃圾的資源利用，同時又盡可能的節能，還避免了焦油類物質的凝結帶來的操作問題以及對熱解爐的腐蝕。能夠低成本熱解炭化城市垃圾，所得熱解炭化物作為煤炭的替代物利用，節省不可再生的化石燃料，具有良好的社會和環境效益。
說明書附1實施例1附圖；
圖2實施例2附圖；圖3實施例3附圖。
圖4熱解炭化爐的結構示意圖。
其中生活垃圾1、分選機械2、破碎機3、干燥器4、熱解炭化爐5、廢煙氣6、廢氣7、熱解氣加熱器8、除酸器9、燃燒器10、高溫氣體11、固體燃料儲存罐12、空氣13，固體燃料14、熱氣體15、壓榨機16、電動機18、攪拌軸19、長翼20、短翼21、夾套22、熱解氣出口23、垃圾入口24、炭化物出口25、加熱熱源進口26、熱源廢氣出口27。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細論述實例1如

圖1所示，將城市生活垃圾1收集到處理場后，使用分選機械2分選，分選出垃圾的可燃組分，然后用破碎機3將其破碎至10mm，并送入干燥器4。將熱解炭化爐5的夾套排出的廢煙氣6通入干燥裝置4中與垃圾直接接觸進行加熱，從干燥裝置排出的廢氣7的溫度控制在80-120℃之間，并經簡單的脫臭(脫臭裝置未表示)后放空。干燥后的垃圾進入熱解炭化爐5，先在第一段250℃對垃圾進行熱解，然后進入熱解炭化爐的第二段在350℃脫氯及熱解。從熱解炭化爐5排出的熱解氣進入熱解氣加熱器8被燃燒器排出的部分高溫氣體加熱，提高溫度10-50℃后進入裝有氧化鈣和碳酸鈣顆粒的除酸器9除去氣體中的酸性氣體后導入燃燒器10與空氣混合進行燃燒，燃燒產生的高溫氣體11進入熱解爐的夾套，對垃圾進行間接加熱使垃圾熱解炭化。熱解炭化產生的固體燃料進入固體燃料儲存罐12，被導入的空氣13冷卻到90℃以下后排出，作為固體燃料14使用。從固體燃料儲存罐排出的被加熱的空氣導入燃燒器10，作為燃燒的熱空氣使用。從熱解氣加熱器8排出的熱氣體15與從熱解爐夾套排出的廢煙氣6匯合后送入干燥裝置4，對垃圾進行干燥。從熱解爐出口到進入燃燒器前的管道及除酸器均實施保溫。
實例2如圖2所示，將城市生活垃圾收集到處理場后，使用分選機械分選，分選出垃圾的可燃組分，然后用破碎機3將其破碎將其破碎至10mm。進一步將其用壓榨機16壓榨除去其中的水分后，輸入干燥裝置4與熱解爐5夾套排出的廢煙氣6及炭化后的固體燃料儲存罐排出的熱空氣直接接觸進行干燥，從干燥裝置4排出的廢氣7的溫度控制在80-140℃之間并排放。干燥后的垃圾進入熱解炭化爐5，在480℃脫氯及熱解，熱解氣進入除酸器9除去氣體中的酸性氣體后導入燃燒器10與空氣17混合進行燃燒，燃燒產生的高溫氣體11進入熱解炭化爐5的夾套，對垃圾進行間接加熱，同時一部分高溫氣體直接通入熱解爐中進行直接加熱熱解。熱解炭化產生的固體燃料進入固體燃料儲存罐12，被導入的空氣13冷卻到100℃以下后排出，作為固體燃料14使用。從固體燃料儲存罐排出的被加熱的空氣導入垃圾干燥裝置4，作為垃圾的干燥熱源使用。從熱解炭化爐5出口到進入燃燒器10前的管道及除酸器9均使用燃燒器排出的熱氣體進行加溫，使熱解氣溫度高于熱解爐出口20℃以上。
實例3如圖3所示，將城市生活垃圾1收集到處理場后，使用分選機械分選，分選出垃圾的可燃組分，然后用破碎機3將其破碎至5mm。然后輸入干燥裝置4，與熱解炭化爐5的夾套排出的廢煙氣6經除酸器9除去氣體中的酸性物質后作為干燥用熱源氣體直接接觸進行干燥，從加熱器排出的廢氣7的溫度控制在80-150℃之間。干燥后的垃圾進入熱解炭化爐5，在450℃脫氯及熱解。從熱解炭化爐5排出的熱解氣通過保溫的管道進入燃燒器10與固體燃料儲存罐排出的被加熱的空氣混合進行燃燒。燃燒產生的高溫氣體11進入熱解炭化爐5的夾套，對垃圾進行間接加熱，同時一部分高溫氣體直接通入熱解爐中進行直接加熱熱解。熱解炭化產生的固體燃料進入固體燃料儲存罐12，被導入的空氣13冷卻到100℃以下后排出，作為固體燃料14使用。從固體燃料儲存罐排出的被加熱的空氣導入垃圾干燥裝置，作為垃圾的干燥熱源。熱解氣燃燒后的高溫煙氣導入燃燒器10供燃燒用。從熱解炭化爐5的夾套排出的廢煙氣6導入除酸器9除去氣體中的酸性氣體后作為干燥用熱源導入干燥裝置4，對垃圾進行干燥。
權利要求
1.一種城市垃圾的熱解炭化方法，其特征是垃圾的炭化工藝至少包括以下過程，垃圾的熱解炭化過程，熱解炭化過程中產生的熱解氣的除酸性氣體過程，熱解氣的燃燒過程，熱解氣燃燒后的高溫氣在熱解爐中向垃圾傳遞熱量的過程；且熱解在250℃至650℃之間的任意溫度進行。
2.如權利要求1所述的垃圾熱解炭化方法，其特征是所述的熱解炭化過程的熱解氣不經降溫直接進入燃燒器燃燒，并由熱解炭化爐出口至進入燃燒器前的熱解氣管道或裝置進行保溫或加溫來實現。
3.如權利要求2所述的垃圾熱解炭化方法，其特征是所述的熱解氣的燃燒煙氣的一部分導入熱解器中進行直接加熱。
4.如權利要求1所述的垃圾熱解炭化方法，其特征是所述的熱解氣的除酸性氣體過程是除酸性氣體在熱解氣不降溫的條件下進行，或熱解氣燃燒，并經向垃圾傳熱后不進行專門的冷卻，而直接進入除酸性氣體的裝置。
5.如權利要求1所述的垃圾熱解炭化方法，其特征是所述的熱解炭化爐中排出的熱解炭化物用人為通入的空氣進行冷卻。
6.一種實現權利要求1所述的垃圾熱解炭化的熱解爐，其特征是所述的熱解爐為橫向設置的圓筒，圓筒內裝有螺旋推進機構推進垃圾移動，圓筒外壁為加熱夾套，在夾套內沿軸向或沿圓周方向設有隔板，將加熱夾套分割成若干個室；圓筒上分別設有垃圾進口和出口及氣體導出口，加熱夾套上分別設有氣體進口和出口。
7.如權利要求6所述的垃圾熱解炭化的熱解爐，其特征是所述的螺旋推進機構推進漿由短翼和長翼組成，長翼緊貼桶壁，短翼與桶壁保持一定的距離；長短翼形狀均為產生向前推進力的結構形狀，旋轉翼的短翼和長翼均采用連續或不連續型。
8.如權利要求1所述的垃圾熱解炭化方法，其特征是所述的垃圾在進入熱解炭化爐之前進行干燥，其干燥所用熱源為熱解氣燃燒后的尾氣，或對熱解炭化爐排出的碳化物進行冷卻過程中被加熱的氣體。
9.如權利要求8所述的垃圾熱解炭化方法，其特征是所述的干燥后的垃圾不經冷卻過程直接進入熱解炭化爐進行熱解炭化。
全文摘要
本發明屬于環保技術領域，特別涉及一種城市垃圾的熱解炭化方法及裝置。城市垃圾的熱解炭化方法，至少包括以下過程垃圾的熱解炭化過程，熱解炭化過程中產生的熱解氣的除酸性氣體過程，熱解氣燃燒過程，燃燒后的高溫氣體在熱解爐中向垃圾傳遞熱量的過程。熱解在250℃至650℃之間的任意溫度下進行。經過上述熱解炭化工藝的處理，可實現垃圾的資源化，減量化，無害化，做到垃圾的資源利用，同時又盡可能的節能，還避免了焦油類物質的凝結帶來的操作問題以及對熱解爐的腐蝕。能夠低成本熱解炭化城市垃圾，所得熱解炭化物作為煤炭的替代物利用，節省不可再生的化石燃料，具有良好的社會和環境效益。
文檔編號B09B3/00GK1903457SQ200610014998
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月28日 優先權日2006年7月28日
發明者張書廷 申請人:天津大學