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Patent Searching and Data


Title:
MUNICIPAL SOLID WASTE TREATMENT AND UTILIZATION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/143450
Kind Code:
A1
Abstract:
A municipal solid waste treatment and utilization system is formed by eight subsystems: a stacking subsystem A, a smashing and screening subsystem B, a pyrolysis gasification subsystem C, a combustion subsystem D, a hot electron subsystem E, a waste heat recycling and utilization subsystem F, a flue gas treatment and reutilization subsystem G, and a solid slag recycling and reutilization subsystem H. In the process of the system, waste does not need to be treated separately according to classification, and the problems that a large quantity of land is occupied in existing landfill processes and various released noxious and harmful greenhouse gases are emitted into the atmosphere during waste decomposition are solved, and the problem that a large quantity of noxious and harmful substances and smoke like dioxin are emitted to the atmosphere in existing waste incineration processes or existing pyrolysis gasification processes is also solved.

Inventors:
ZHANG ZHIBING (CN)
CHEN JINMING (CN)
XIONG YONGSHENG (CN)
Application Number:
CN2013/073217
Publication Date:
October 03, 2013
Filing Date:
March 26, 2013
Export Citation:
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Assignee:
HANGZHOU HENGMING ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO LTD (CN)
International Classes:
F23G5/033; B01D50/00; C10J3/20; F23G5/027
Foreign References:
CN102607035A2012-07-25
CN1396244A2003-02-12
CN101955388A2011-01-26
CN101016991A2007-08-15
JP2002301368A2002-10-15
CN201120135026U2011-04-24
CN200720106695U2007-02-15
CN201210058184A2012-03-07
Other References:
See also references of EP 2833062A4
Attorney, Agent or Firm:
ZHISHI LAW FIRM OF INTELLECTUAL PROPERTY (CN)
南京知识律师事务所 (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1. 一种城市生活垃圾处理和利用系统工艺, 其特征是: 它是由堆放子系统 (A)、 粉碎与筛选子系统 (B)、 热解气化子系统 (C)、 燃烧子系统 (D)、 热电 子系统 (E)、 余热回收与利用子系统 (F)、 烟道气处理与资源化子系统 (G)、 固渣回收与资源化子系统 (H) 8个子系统所组成, 它们的具体操作和技术功能 如下:

( 1 ) 通过垃圾集中收运将城市生活垃圾堆放于垃圾堆放系统 A中, 堆放子系统 (A)是一个依据该套处理装置每天的处理量设计的封闭型仓储设施, 主要由垃 圾储存库 (J) 和垃圾渗滤液容器 (I) 组成, 其地面部分的垃圾渗滤液将通过带 倾角的地面和沟渠设计集中由渗滤液管道 (15 ) 流入渗滤液容器 (I) 中, 渗滤 液通过输送泵 (P1 ) 经管道 (17) 输送至燃烧子系统 (D), 经喷嘴雾化后完全 燃烧, 其垃圾散发出的臭气也将通过堆放子系统(A)顶部的排气管道(13和 14) 送至燃烧子系统 (D) 完全燃烧, 而垃圾本身则通过自动提升输送装置 (1 ) 送 至粉碎与筛选子系统 (B) 进行粉碎和筛选, 筛下的垃圾将被输送带 (2) 运送 至热解气化子系统 (C) 顶部的进料箱内, 再由进料箱机构的自动进料机构实施 自动进料操作。

在垃圾储存库 (J) 的地面设置热水加热盘管, 加热的热水来自于余热回收 与利用子系统 (F) 输出的热水。

堆放子系统 (A) 的操作温度为常温, 压力为绝压 0.08- 0.0999 MPa之间,

(2) 粉碎与筛选子系统 (B) 主要由粉碎机和筛分机组成, 用于对堆放子系统 (A) 运送来的垃圾进行粉碎和筛分处理, 以便垃圾进入气化子系统 (C) 后更 容易被快速升温至预定高温, 从而热解气化, 同时由于该子系统设有筛分设备, 所以难以被粉碎的垃圾如金属块、金属丝, 塑料薄膜等将在此得以分离和另行处 理, 而不进入热解气化子系统 (C) 内, 粉碎后的垃圾尺寸为 lmm-30mm, 符合 此尺寸的垃圾将被输送带 (2) 运送至热解气化子系统 (C) 顶部的进料箱内,

( 3 ) 热解气化子系统 (C) 主要由热解气化炉、 进料箱及其自动进料机构、 压 力与进气控制单元、 温控仪器和气相组成检测仪器等组成,

热解气化炉为直立型, 设计成炉体固定、 上顶盖旋转; 或上顶盖固定而炉体 旋转型,这样可通过温控仪器对热解气化炉内不同点温度的连续检测,得知其内 不同时刻点垃圾气化的程度和垃圾层上表面的温度分布变化情况,然后通过温控 仪器将信号发送至垃圾进料箱自动进料机构, 实施自动进料作业, 为了保证热解 气化炉在基本恒定的高温下工作, ,

压力与进气控制单元通过不间断检测热解气化炉 (C) 内的压力值, 同时及 时调整通过热解气化炉底部向炉内供给的空气流量, 从而既保持炉内的操作温 度, 又能维持炉内热解气化操作在乏氧条件下进行, 以抑制二噁英等有毒有害物 质的生成,

同时, 通过气相组成检测仪器, 得知热解气化炉 (C) 上部的可燃气体组成 变化, 尤其是其中有害物质含量的变化, 并据此调节操作温度、 操作压力、 垃圾 水含量和氧含量等参数,以破坏热解气化过程中二噁英等高毒性物质的化学生成 条件, 实现对热解气化过程不同垃圾原料的气化产物的有效调控, 使该过程所产 生的二噁英等高毒性物质控制在尽可能低的水平, 热解气化炉 (C) 内的操作温 度为 750-1000 °C, 操作压力在 0.06 - 0.0999 MPa之间,

(4) 垃圾在热解气化炉 (C) 中气化后, 得到的可燃气体将通过热解气化炉顶 部的管道 (3 ) 被负压源源不断引至燃烧子系统 (D) 的底部, 进行高温燃烧, 燃烧子系统 (D) 是由一级燃烧炉、 二级燃烧炉和三级燃烧炉以及富氧供给系统 组成的一个延时高温燃烧体系, 三个炉体之间为串联关系,

每一台燃烧炉是由一个圆筒形容器和气相进出通道组成的气体燃烧设备, 其 内下部设有气体分布板,气体分布板下方设有可燃气入口管道和空气或富氧空气 入口管道, 上部设有高温气体出口管道,

一级燃烧炉为可燃气体的预燃烧, 气体在炉内平均停留时间控制在 3-6s, 燃 烧温度为 900°C-1000°C ; 二级燃烧炉为可燃气体的深度燃烧, 或称高温主燃烧, 气体在炉内平均停留时间控制在 4-6s, 燃烧温度为 950°C-1200°C ; 三级燃烧炉为 可燃气体尾气的保温延时燃烧, 气体在炉内平均停留时间控制在 5-8s, 燃烧温度 为 1000°C - 1200°C, 通过上述三级燃烧, 确保可燃气体 100%得以充分燃烧, 三个燃烧炉均为富氧燃烧操作, 富氧通过一套膜分离装置提供, 在富氧燃烧 过程中, 富氧空气的总供给量仅相当于传统自然空气燃烧总供应量的 50-70%, 在燃烧炉 (D) 工作时, 通过分别连接于堆放子系统 (A) 顶部的排气管道 ( 13和 14) 和连接于堆放子系统 (A) 的渗滤液容器 (I) 与燃烧炉 (D) 之间的 管道(15、 16和 17), 可连续不断将垃圾释放气和垃圾渗滤液输送至燃烧炉(D) 内一并燃烧, 以实现垃圾废气废液的无害化和热能化,

在垃圾释放气与空气的混合气进入燃烧炉之前, 先通过余热回收与利用子系 统 (F) 的一台换热器 (F1 ) 与从蒸汽锅炉输出的温度降至 180- 250°C的烟道气 进行换热, 将混合气温度提高至 80-90°C后再进入燃烧炉(D), 以利用烟道气的 热能和保持燃烧炉的温度, 燃烧炉的操作压力为 0.08 - 0.0999 MPa之间,

( 5 )燃烧子系统(D)顶部排出的高温气体, 经管道(5 )进入热能发电系统(E) 的蒸汽锅炉, 加热锅炉水产生高压蒸汽, 从而驱动发电机组发电, 并向当地电网 提供电力,

(6)经换热器(F1 )换热降温后的烟道气, 温度为 105-150°C, 将被引至余热回 收与利用子系统 F中的热水锅炉 F2中, 加热其中的水至 65-90°C后输出, 此时的烟 道气温度将降至 70-90 V之间,

余热回收与利用子系统(F)主要由一台换热器(F1 )和一台热水锅炉 (F2) 及若干热水终端用户组成, 热水锅炉(F2)通过烟道气不断加热, 连续不断产生 热水, 供终端用户使用,

(7)温度为 70-90°C的烟道气通过烟气压缩机 (P2) 和管道 (9) 被输送至烟道 气处理与资源化子系统 (G) , 该子系统主要由洗涤单元、 脱硝单元、 脱碳单元 和酸性物质资源化单元等所组成,

在洗涤单元中, 烟道气将通过水洗操作, 脱除其中的绝大部分烟尘、 S03和 HC1等水溶性酸性成分, 而洗涤液将被收集至废液池通过碱液中和处理, 使其呈 现中性或弱碱性, 并同时得到无机沉淀物, 硫酸钙、 氯化钙、 碳酸钙, 这些物质 将作为道路铺设材料和制砖材料等建材之用,而弱碱性水则作为洗涤用水循环使 用,

在脱硝单元中, 通过一台烟气压缩机(P2)将洗涤后的烟气压缩至给定压力, 输 送至脱硝塔, 在脱硝塔中 N02将与水进行选择性反应生成稀硝酸, 稀硝酸经浓 缩后则作为化学品销售,

脱硝之后的烟气再进入脱碳单元中脱去占总量 90%的 C02, 脱碳工艺将采取 下列几种工艺之一: 无机碱水溶液喷淋、有机胺法或热钾碱法, 捕集后再生得到 的 C02将通过管道输送至本装置周边的现代农业设施, 用于种植业,

( 8) 热解汽化炉 (C) 中垃圾被热解气化后, 剩下的固渣将从热解汽化炉底部 排出, 进入固渣回收与资源化子系统 H, 固渣回收与资源化子系统 H是由一个充 有水的固渣收集槽和若干深度资源化加工终端所组成,

固渣收集槽中冷却固渣的水成为碱性水, 它被送至烟道气处理系统作为洗涤 水循环使用。

2. 根据权利要求 1所述的城市生活垃圾处理和利用系统工艺, 其特征是: 所 述的粉碎与筛选子系统 (B) 粉碎和筛选后的垃圾尺寸为 3-15mm。

3. 根据权利要求 1所述的城市生活垃圾处理和利用系统工艺, 其特征是: 所 述的热解气化炉(C)内的操作温度为 780- 1050 °C,操作压力为 0.08 -0.0995 MPa。

4. 根据权利要求 1所述的城市生活垃圾处理和利用系统工艺, 其特征是: 所 述的热解气化炉体内安装有陶瓷基耐高温蓄热材料。

5. 根据权利要求 1所述的城市生活垃圾处理和利用系统工艺, 其特征是: 为 了保证三级燃烧过程在设定的高温下进行,所述的燃烧炉体内安装有耐高温蓄热 材料, 燃烧炉的操作压力为 0.09 -0.099MPa。

6. 根据权利要求 1所述的城市生活垃圾处理和利用系统工艺, 其特征是: 所 述的脱碳工艺为热钾碱法脱二氧化碳工艺。

Description:
一种城市生活垃圾处理和利用系统工艺 技术领域

本发明涉及一种城市生活垃圾处理利用新工艺 系统。

背景技术

城巿生活垃圾已经成为当今世界各大中型城市 的一大公害, 为了解决城 m生 活垃圾的妥善处理问题,市政府不得不动 ffl大量人力财力和土 J4资源。尽管如此, 随着中国和世界经济、 社会的发展 城市居民消费能力不断上升, 国际范围内尤 其在新兴经济体国家各大城市的生活垃圾均呈 现大幅增长的趋势。因此, 如何科 学处理城市生活垃圾已成为不容回避的共性问 题。

以中国首都北京为例, 因经济快速发展和城市人口的急剧膨胀, 北京市生活 垃圾每年以 8%以上的速度增长, 每天产生的生活垃圾量达 1.8万吨以上。 现有 的 13个垃圾处理填埋场将在 2015年全部填满。 预计到 2015年后, 年产生垃圾 总量将近 1000万吨。 由于北京目前绝大多数生活垃圾主要采用填埋 方式 (占总 量的 94.1 % ), 这必然消耗大量的土地资源和财政资金。 北京市也尝试发展大规 模的垃圾焚烧设施,但由于工艺技术落后而进 展缓慢。其主要原因是在垃圾焚烧 过程中会产生大量的二噁英、 酸性气体和烟尘等有毒有害物质, 污染大气环境, 因此难以得到市民的支持。

据中国建设部的官方调查表明, 全国 600多座城市的垃圾已侵占土地 5亿平 方米, 而且这种趋势正在加剧, 这种状况必须得到改变。 因此, 发展更为先进的 城市生活垃圾处理技术极有必要。

从化学角度看,城市生活垃圾以有机物质为主 ,本身是一种资源。研究表明, 每公斤中国城市生活垃圾的热值远远高于 4200千焦耳, 大多数垃圾的热值达到 6500千焦耳以上, 即意味着它完全可以用来发电。

但遗憾的是, 目前已有的垃圾焚烧发电技术所排放的烟气中 , 二噁英、 酸性 气体和烟尘等有毒有害物质的浓度远远超标, 严重污染了周边大气环境和威胁到 当地居民的健康, 故难以得到大规模推广。 为此, 急需要研发新的垃圾处理利用 技术, 以取代传统的垃圾填埋技术和垃圾焚烧技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种更为先进的城市生活 垃圾处理利用新工艺系统, 该 系统集生活垃圾高温热解气化 -延时富氧燃烧-发电-低品位热利用-烟气资源 处 理和利用-残渣资源化处理和利用于一身的新 术, 实现城市生活垃圾处理全过 程的能源化、 资源化、 无害化和生态化。

为实现上述目标, 本发明的技术方案如下:

一种城市生活垃圾处理和利用系统工艺, 其流程如附图 1所示, 它是由堆放 子系统 A、 粉碎与筛选子系统 B、 热解气化子系统。、 燃烧子系统 D、 热电子系统 E、 余热回收与利用子系 ¾F、 烟道气处理与资源化子系统 G、 固渣回收与资源化 子系统 H等 8个子系统所组成, 它们的工作原理、 具体操作和技术功能如下:

( 1 )通过垃圾集中收运将城市生活垃圾堆放于垃 堆放系统 A中, 堆放子系统 A 是一个依据该套处理装置每天的处理量专门设 计的封闭型仓储设施,主要由垃圾 储存库 J和垃圾渗滤液容器 I组成, 其地面部分的垃圾渗滤液将通过带倾角的地面 和沟渠设计集中由渗滤液管道 15流入专设的渗滤液容器 I中, 渗滤液通过输送泵 P1经管道 17输送至燃烧子系统 D经喷嘴雾化后完全燃烧, 其垃圾散发出的臭气也 将通过堆放子系统 A顶部的排气管道 13和 14送至燃烧子系统 D完全燃烧, 而垃圾 本身则通过自动提升输送装置 1送至粉碎与筛选子系统 B进行粉碎和筛选, 筛下 的垃圾将被输送带 2运送至热解气化子系统 C顶部的进料箱内, 再由进料箱机构 的自动进料机构实施自动进料操作,

为了加速垃圾在储存期间的降解, 在垃圾储存库 J的地面可以设置热水加热 盘管, 以便为垃圾加热, 加速其分解, 从而可降低热解气化炉的处理负荷, 而加 热的热水来自于余热回收与利用子系统 F输出的热水,

垃圾储存库 J的操作温度为常温, 压力为絶压 0.08-0.0999MPa之间,

(2)粉碎与筛选子系统 B主要由粉碎机和筛分机组成, 用于对堆放子系统 A运送 来的垃圾进行粉碎和筛分处理, 并使其达到一定的尺寸, 以便垃圾进入气化子系 统 C后更容易被快速升温至预定高温, 从而热解气化, 同时由于该子系统设有筛 分设备, 所以难以被粉碎的垃圾如金属块、金属丝, 塑料薄膜等将在此得以分离 和另行处理, 而不进入热解气化子系统 C内, 粉碎后的垃圾尺寸一般为 lmm-30mm, 以 3-15mm为佳, 符合此尺寸的垃圾将被输送带 2运送至热解气化子 系统 C顶部的进料箱内,

(3 ) 热解气化子系统 C主要由热解气化炉、 进料箱及其自动进料机构、 压力与 进气控制单元、 温控仪器和气相组成检测仪器等组成,

热解气化炉一般为直立型, 可以设计成炉体固定、 上顶盖旋转, 或上顶盖固 定而炉体旋转型, 这样可通过温控仪器对热解气化炉内不同点温 度的连续检测, 得知其内不同时刻点垃圾气化的程度和垃圾层 上表面的温度分布变化情况,然后 通过温控仪器将信号发送至垃圾进料箱自动进 料机构, 实施自动进料作业,其具 体结构可以参照中国专利 CN201120135026. 9或中国专利 ZL200720106695. 7。

为了保证热解气化炉在基本恒定的高温下工作 , 热解气化炉体内安装有陶瓷 基耐高温蓄热材料, 如多孔陶瓷, 氧化镁陶瓷等。

压力与进气控制单元通过不间断检测热解气化 炉 C内的压力值, 同时及时调 整通过热解气化炉底部向炉内供给的空气流量 , 从而既保持炉内的操作温度, 又 能维持炉内热解气化操作在乏氧条件下进行, 以抑制二噁英等有毒有害物质的生 成,

同时, 通过气相组成检测仪器, 可以得知热解气化炉 C上部的可燃气体组成 变化, 尤其是其中有害物质含量的变化, 并据此调节操作温度、 操作压力、 垃圾 水含量和氧含量等参数,以破坏热解气化过程 中二噁英等高毒性物质的化学生成 条件, 实现对热解气化过程不同垃圾原料的气化产物 的有效调控, 使该过程所产 生的二噁英等高毒性物质控制在尽可能低的水 平,

热解气化炉 C内的操作温度一般为 750-1000°C, 优选的为 780- 1050 °C。 操作 压力在 0.06 - 0.0999 MPa之间, 优选压力为 0.08 -0.0995 MPa,

(4)垃圾在热解气化炉 C中气化后, 得到的可燃气体将通过热解气化炉 C顶部的 管道 3被负压源源不断引至燃烧子系统 D的底部, 进行高温燃烧, 燃烧子系统 D是 由一级燃烧炉、二级燃烧炉和三级燃烧炉以及 富氧供给系统组成的一个延时高温 燃烧体系, 三个炉体之间为串联关系。

每一台燃烧炉是由一个圆筒形容器和气相进出 通道组成的气体燃烧设备, 其 内下部设有气体分布板。气体分布板下方设有 可燃气入口管道和空气(富氧空气) 入口管道, 上部设有高温气体出口管道。

一级燃烧炉为可燃气体的预燃烧, 气体在炉内平均停留时间控制在 3-6s, 燃 烧温度为 900°C-1000°C ; 二级燃烧炉为可燃气体的深度燃烧, 或称高温主燃烧, 气体在炉内平均停留时间控制在 4-6s, 燃烧温度为 950°C-1200°C ; 三级燃烧炉为 可燃气体尾气的保温延时燃烧, 或称完全燃烧,气体在炉内平均停留时间控制 在 5-8s, 燃烧温度为 1000°C - 1200°C, 通过上述三级燃烧, 确保可燃气体 100%得以 充分燃烧,

三个燃烧炉均为富氧燃烧操作, 富氧通过一套膜分离装置提供, 实施富氧燃 烧可以大幅减少提供给燃烧炉内的空气总量, 这样有三方面好处: 一是有利于升 高燃烧炉的燃烧温度, 从而提高下游发电蒸汽的品位, 使发电量增加; 二是有利 于减少烟气总量, 为下游烟气进一步处理降低了负荷; 三是由于燃烧温度的大幅 提高,可彻底分解摧毁有毒有机物,尤其是热 解气化过程产生的二噁英等高毒性 物质,

在富氧燃烧过程中, 富氧空气的总供给量仅相当于传统自然空气燃 烧总供应 量的 50-70%。

由于采用三级延时高温燃烧, 使可燃气体中高毒性有机物在高温燃烧炉中的 停留时间长到足以使它们被彻底热分解摧毁, 而转化为 C0 2 和 H 2 0等常规气体, 从而从工艺和装备本身确保了最终烟道气中二 噁英等有毒有害物质的超低水平, 据监测, 本工艺装置排放烟气中的二噁英的含量; ^O.OOlTEQ ng/m 3 , 远远低于德 国或欧盟的限排标准 0.1 TEQ ng/m 3

为了保证三级燃烧过程在设定的高温下进行, 燃烧炉体内安装有耐高温蓄热 材料。

在燃烧炉 D工作时, 通过分别连接于堆放子系统 A顶部的排气管道 13,14和连 接于堆放子系统 A的渗滤液容器 I与燃烧炉 D之间的管道 15, 16, 17, 可连续不断 将垃圾释放气和垃圾渗滤液输送至燃烧炉 D内一并燃烧, 以实现垃圾废气废液的 无害化和热能化,

在垃圾释放气与空气的混合气进入燃烧炉之前 , 先通过余热回收与利用子系 统的一台换热器 F1与从蒸汽锅炉输出的温度降至 180- 250°C的烟道气进行换热, 将混合气温度提高至 80-90°C后再进入燃烧炉 D,以利用烟道气的热能和保持燃烧 炉的温度,

燃烧炉的操作压力一般为 0.08 - 0.0999 MPa之间, 优选压力为 0.09

-0.099MPa。

( 5 ) 燃烧炉 D顶部排出的高温气相, 经管道 5进入热能发电系统 E的蒸汽锅炉, 加热锅炉水产生高压蒸汽, 从而驱动发电机组发电, 并向当地电网提供电力,

( 6)经 F1换热降温后的烟道气, 温度一般为 105-150°C, 将被引至余热回收与利 用子系统 F中的热水锅炉 F2中, 加热其中的水至 65-90°C后输出, 此时的烟道气温 度将降至 70-90 °C之间。

余热回收与利用子系统 F主要由一台换热器 F1和一台热水锅炉 F2及若干热水 终端用户组成, 热水终端用户一般为温水泳池, 温水养殖, 热法海水淡化装置、 宾馆热水供应等, 热水锅炉 F2通过烟道气不断加热, 连续不断产生热水, 供终端 用户使用,

(7)温度为 70-90°C的烟道气通过烟气压缩机 P2和管道 9被输送至烟道气处理与资 源化子系统 G。 该子系统主要由洗涤单元、 脱硝单元、 脱碳单元和酸性物质资源 化单元等所组成,

在洗涤单元中, 烟道气将通过水洗操作, 脱除其中的绝大部分烟尘、 S0 3 和 HC1等水溶性酸性成分。 而洗涤液将被收集至废液池通过碱液 (如石灰液) 中和 处理, 使其呈现中性或弱碱性, 并同时得到无机沉淀物, 如硫酸钙、 氯化钙、 碳 酸钙等,这些物质将作为道路铺设材料和制砖 材料等建材之用, 而弱碱性水则可 作为洗涤用水循环使用。

在脱硝单元中, 通过一台烟气压缩机将洗涤后的烟气压缩至给 定压力, 输送 至脱硝塔, 在脱硝塔中 N0 2 (充分燃烧后的烟气不含有 NO)将与适量的水进行选 择性反应生成稀硝酸, 稀硝酸经适当浓缩后则可作为化学品销售(参 见: 专利申 请 201210058184.8 "—种高效低成本烟道气的净化工艺。)

脱硝之后的烟气再进入脱碳单元中脱去占总量 90%左右的 C0 2 , 脱碳工艺将 采取下列几种工艺之一: 无机碱水溶液 (如氢氧化钙水溶液, 或氢氧化钙 +氢氧 化钠水溶液) 喷淋和有机胺法(MDEA)、 热钾碱法 (K 2 C0 3 ), 在条件允许时, 优 选的为热钾碱法 (K 2 C0 3 ), 捕集后再生得到的 C0 2 将通过管道输送至本装置周边 的现代农业设施, 用于种植业,

经烟道气处理与资源化子系统 G处理过的烟道气,已完全实现了无毒无害化 将可直接放空, 各类有毒有害物质的含量分别可控制在 SOx≤5 mg/m 3 , NOx<50 mg/m 3 , HC 5 mg/m 3 , C0 2 <1% , 二噁英 (DOX) <0.001TEQ ng/m 3 , 固体颗粒 物≤3 mg/m 3 。 ( 8) 热解汽化炉 C中垃圾被热解气化后, 剩下的固渣将从热解汽化炉底部排出, 进入固渣回收与资源化子系统 H, 固渣回收与资源化子系统 H是由一个充有一定 水的固渣收集槽和若干深度资源化加工终端所 组成, 固渣中含有 60%以上的 Si0 2 和其它多种金属与非金属成分, 固渣排入固渣收集槽 H经水冷后, 送至深度资源 化加工终端分别处理, 以回收其中的各种有用金属成分,之后可作为 高等级玻璃 原料用作玻璃制作, 玻璃加工后的残渣可作为制砖、 水泥等建材的添加剂。

冷却固渣的水成为一种碱性水, 它可被送至烟道气处理系统作为洗涤水循环 使用。

通过上述 8个子系统组成的域市生活垃圾 :理和利用系统工艺, 即可以实现 生活垃圾的能源化、 资源化、 无害化和生态化处理。

该系统工艺不需要对垃圾进行分级处理, 不像垃圾填埋工艺那样占用大量土 地和向大气排放垃圾降解过程释放的各种有毒 有害和温室气体,也不像目前垃圾 焚烧工艺或现有热解气化那样向大气排放大量 二噁英等有毒有害物质及烟尘。

与其它垃圾热解气化工艺相比, 该系统工艺的废气、 废液、 废渣、 余热均得 到科学处理和资源化、 能源化、 生态化利用, 做到烟气排放完全无害化, 因此, 该系统工艺不 ί适合在任何城市的任何地方建设和运行,而 能产生可观的经济 效益。

附图说明

图 1为本发明的一种城市生活垃圾处理和利用系 工艺示意图, 其中: Α为 堆放子系统; B为粉碎与筛选子系统; C为热解气化子系统; D为燃烧子系统; E为热电子系统; F为余热回收与利用子系统 (F1为换热器; F2为热水锅炉); G为烟道气处理与资源化子系统; H固渣回收与资源化子系统; I为渗滤液容器; J为垃圾储存库; P1为泵; P2为压缩机; 1为输送装置; 2为输送带; 3-19为管 道。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述,但不 能理解为对本发明专利保护范 围的限制。

实施例 1:

堆放于垃圾堆放子系统 A生活垃圾 60t, 其温度为常温, 压力为 0.095MPa。 其中垃圾渗滤液收集容器 I的溶积为 3M 3 。 渗滤液通过输送泵 PI输送至燃烧子系 统 D经喷嘴雾化后完全燃烧。 而堆放子系统 A顶部的排气管道 13散发出的垃圾释 放气则通过负压管道经计量后与余热回收与利 用子系统 F的一台换热器 F1换热 后送至燃烧子系统 D完全燃烧。 固体垃圾则以 3t/h 的流量通过自动提升输送装置 1送至粉碎与筛选子系统 B进行粉碎和筛选, 在筛分设备中除去少量难以被粉碎 的垃圾如金属块、金属丝,塑料薄膜,被粉碎 的垃圾尺寸保持在 2mm-15mm之间, 粉碎后的垃圾通过筛下的输送带 2运送至热解气化子系统 C顶部的进料箱内, 再 由进料箱机构的自动进料机构实施自动进料操 作。 热解气化子系统 C的热解气化 炉的直径为 2800mm, 总高度为 5080mm, 其具体结构可参见专利

CN201120135026. 9,热解气化炉的操作温度和压力分别为 820°C和 0.094MPa。在 热解气化炉的顶部, 得到的可燃气通过炉体上部的管道 3被负压源源不断引至进 行高温燃烧。燃烧子系统 D由三个燃烧炉组成,第一燃烧炉的直径为 2600mm, 总 高度为 8000 mm。 第二燃烧炉的直径为 2800mm, 总高度为 8000mm, 第三燃烧炉 的直径为 3000mm, 总高度为 8000mm, 三个燃烧炉的温度分别为 955 °C, 1080°C 和 1030°C, 气体在三个燃烧炉中的平均停留时间分别为 4.6s、 5.8siP6.2 S o 燃烧过 程由一台膜分离装置提供富氧空气(富阳市耀 顺空分设备有限公司生产, 型号为 YMO-50型), 富氧空气含氧量为 40%左右。

热解后的固渣从热解汽化炉底部排出, 进入固渣回收与资源化子系统 H, 经 水冷却后, 收集并进一步做资源化处理。 燃烧炉 D顶部排出的 1230°C高温气相, 进入热能发电系统 E的蒸汽锅炉, 加热锅炉中的水产生高压蒸汽, 驱动发电机组 发电, 发出约 720kWh电力。

经发电降温后的烟道气, 温度为 210°C左右, 将被引至换热器 F1中对垃圾释 放气和空气的混合气进行加热, 使其升温至 85 °C左右。换热后的烟道气温度将降 至 128°C左右, 再进入余热回收与利用子系统 F中的热水锅炉 F2中, 将水加热至 80°C, 可得约 48t/h左右 80°C的热水。热水可应用于温水泳池和宾馆热 供应。经 再次换热后的烟道气温度降至 108°C并通过管道 6被输送至烟道气处理与资源化 子系统 G。 烟道气处理与资源化子系统 G包含有综合洗涤塔和脱硝塔, 经综合洗 涤塔洗涤, 烟气中的硫氧化物和烟尘被清除, 经脱硝塔吸收, 烟气中的氮氧化物 被清除, 在烟道气处理与资源化子系统 G中, 烟气中的酸性气体硫氧化物、 氮氧 化物和二氧化碳、氯化物等进行资源化处理, 分别得到硫酸钙氯化钙碳酸钙固体 混合物可用作道铺设底料, 而脱硝塔得到的低浓度的硝酸, 经浓缩后浓度为 50% 的硝酸作为产品销售, 获得的 C0 2 将用作现代农业种植。

经对处理后待放空的烟道气检测, 各类有毒有害物质的含量分别可控制在 SOx^2.3 mg/m3 , NOx 42 mg/m3 , HC1^2.1 mg/m3 , CO2^0.9% , 二噁英 (DOX) ^0.0008TEQ ng/m3 , 固体颗粒物 2.1 mg/m3。

实施例 2:

垃圾堆放系统 A中储存生活垃圾 120t, 其温度为常温, 压力为 0.098MPa。 其 中垃圾渗滤液收集容器 I的溶积为 6M 3 。渗滤液通过输送泵 PI输送至燃烧子系统 D 经喷嘴雾化后完全燃烧。 而堆放子系统 A顶部的排气管道 13散发出的垃圾释放气 则通过负压管道经计量后与余热回收与利用子 系统 F的一台换热器 F1换热后送 至燃烧子系统 D完全燃烧。 固体垃圾则以 4t/h 的流量通过自动提升输送装置 1送 至粉碎与筛选子系统 B进行粉碎和筛选, 在筛分设备中除去少量难以被粉碎的垃 圾如金属块、 金属丝, 塑料薄膜, 被粉碎的垃圾尺寸保持在 2mm-15mm之间, 通 过筛下的输送带 2运送至热解气化子系统 C顶部的进料箱内, 再由进料箱机构的 自动进料机构实施自动进料操作。 (热解气化子系统 C的热解气化炉的直径为 2800mm, 总高度为 5080mm, 其具体结构可参见专利 CN201120135026. 9, 热解 气化炉的操作温度和压力分别为 825 °C和 0.097MPa。 在热解气化炉的顶部, 得到 的可燃气通过炉体上部的管道 3被负压源源不断引至燃烧子系统 D进行高温燃 烧。 燃烧子系统 D由三个燃烧炉组成, 第一燃烧炉的直径为 2600mm, 总高度为 8000mm。 第二燃烧炉的直径为 2800mm, 总高度为 8000mm, 第三燃烧炉的直径 为 3000mm, 总高度为 8000mm, 三个燃烧炉的温度分别为 1035 °C, 1150°C和 1110°C, 气体在三个燃烧炉中的平均停留时间分别为 4.4s、 5.6s和 6.1s。 燃烧过程 由一台膜分离装置 (富阳市耀顺空分设备有限公司生产, 型号为 YMO-50型) 提 供富氧空气, 富氧空气含氧量为 40%左右。

热解后的固渣从热解汽化炉底部排出, 进入固渣回收与资源化子系统 H, 经 水冷却后, 收集待进一步做资源化处理。 燃烧炉 D顶部排出的 1210°C高温气相, 进入热能发电系统 E的蒸汽锅炉, 加热锅炉中的水产生高压蒸汽, 驱动发电机组 发电, 发出约 960kWh电力。 经发电降温后的烟道气, 温度为 210°C左右, 将被引至换热器 F1中对垃圾释 放气和空气的混合气进行加热, 使其升温至 85 °C左右。换热后的烟道气温度将降 至 125 °C左右, 再进入余热回收与利用子系统 F中的热水锅炉 F2中, 将水加热至 78°C, 可得热水 64t/h左右。热水可应用于温水泳池和宾馆热水 应。经再次换热 后的烟道气温度降至 105 °C并通过管道 6被输送至烟道气处理与资源化子系统0。 烟道气处理与资源化子系统 G包含有综合洗涤塔和脱硝塔, 经综合洗涤塔洗涤, 烟气中的硫氧化物和烟尘被清除, 经脱硝塔吸收, 烟气中的氮氧化物被清除, 在 烟道气处理与资源化子系统 G中, 烟气中的酸性气体硫氧化物、 氮氧化物和二氧 化碳、氯化物等进行资源化处理, 分别得到硫酸钙氯化钙碳酸钙固体混合物可用 作道铺设底料, 而脱硝塔得到的低浓度的硝酸, 经浓缩后得到浓度约 48%的硝酸 则作为产品销售, 获得的 C0 2 将用作现代农业种植。

经对处理后待放空的烟道气检测, 各类有毒有害物质的含量分别可控制在 SOx^2.3 mg/m3 , NOx 46 mg/m3 , HC1^ 1.8 mg/m3 , CO2^0.8% , 二噁英 (DOX) ^0.0009TEQ ng/m3 , 固体颗粒物 1.9 mg/m3。 实施例 3:

垃圾堆放系统 A中储存生活垃圾 240t, 其温度为常温, 压力为 0.097MPa。 其 中垃圾渗滤液收集容器 I的溶剂为 5M 3 。渗滤液通过输送泵 PI输送至燃烧子系统 D 经喷嘴雾化后完全燃烧。 而堆放子系统 A顶部的排气管道 13散发出的垃圾释放气 则通过负压管道经计量后与余热回收与利用子 系统 F的一台换热器 F1换热后送 至燃烧子系统 D完全燃烧。 固体垃圾则以 5t/h 的流量通过自动提升输送装置 1送 至粉碎与筛选子系统 B进行粉碎和筛选, 在筛分设备中除去少量难以被粉碎的垃 圾如金属块、 金属丝, 塑料薄膜, 被粉碎的垃圾尺寸保持在 2mm-15mm之间, 通 过筛下的输送带 2运送至热解气化子系统 C顶部的进料箱内, 再由进料箱部分的 自动进料机构实施自动进料操作。 热解气化子系统 C的热解气化炉的直径为 3600mm, 总高度为 6000mm.其具体结构可参见专利 CN201120135026. 9, 热解气 化炉的操作温度和压力分别为 865 °C和 0.096MPa。 在热解气化炉的顶部, 得到的 可燃气通过炉体上部的管道 3被负压源源不断引至燃烧子系统 D进行高温燃烧。 燃烧子系统 D有三个燃烧炉组成, 第一燃烧炉的直径为 2600mm, 总高度为 8000mm。 第二燃烧炉的直径为 2800mm, 总高度为 8000mm, 第三燃烧炉的直径 为 3000mm, 总高度为 8000mm, 三个燃烧炉的温度分别为 915°C, 1105°C和 1073 °C , 气体在三个燃烧炉中的平均停留时间分别为 4.2s、 5.4s和 6.0s。 燃烧过程 由一台膜分离装置 (富阳市耀顺空分设备有限公司生产, 型号为 YMO-50型) 提 供富氧空气, 富氧空气含氧量为 40%左右。

热解后的固渣从热解汽化炉底部排出, 进入固渣回收与资源化子系统 H, 经 水冷却后, 收集待进一步做资源化处理, 首先提取其中的有用金属元素, 然后再 作为玻璃制作原料, 而其残渣则用作制砖等。 燃烧炉 D顶部排出的 1214°C高温气 相, 进入热能发电系统 E的蒸汽锅炉, 加热锅炉中的水产生高压蒸汽, 驱动发电 机组发电, 发出约 1200kWh电力。

经发电降温后的烟道气, 温度为 205°C左右, 将被引至换热器 F1中对垃圾释 放气和空气的混合气进行加热, 使其升温至 82°C左右。换热后的烟道气温度将降 至 122°C左右, 再进入余热回收与利用子系统 F中的热水锅炉 F2中, 将水加热至 ll'C , 可得热水 80t/h左右。热水可应用于温水泳池和宾馆热水 应。经再次换热 后的烟道气温度降至 103 °C并通过管道 6被输送至烟道气处理与资源化子系统0。 烟道气处理与资源化子系统 G包含有综合洗涤塔和脱硝塔, 经综合洗涤塔洗涤, 烟气中的硫氧化物和烟尘被清除, 经脱硝塔吸收, 烟气中的氮氧化物被清除, 在 烟道气处理与资源化子系统 G中, 烟气中的酸性气体硫氧化物、 氮氧化物和二氧 化碳、氯化物等进行资源化处理, 分别得到硫酸钙氯化钙碳酸钙固体混合物可用 作道铺设底料, 而脱硝塔得到的低浓度的硝酸, 经浓缩后得到浓度约 46%的硝酸 则作为产品销售, 获得的 C0 2 将用作现代农业种植。

经对处理后待放空的烟道气检测, 各类有毒有害物质的含量分别可控制在 SOx 1.89 mg/m3 , NOx 43 mg/m3 , HC1^ 1.9 mg/m3 , CO2^0.96% , 二噁英 (DOX) ^0.00083TEQ ng/m3 , 固体颗粒物 1.1 mg/m3。

实施例 4:

垃圾堆放系统 A中储存生活垃圾 20t, 其温度为常温, 压力为 0.0985MPa。 其 中垃圾渗滤液收集容器 I的溶积为 1M 3 。渗滤液通过输送泵 PI输送至燃烧子系统 D 经喷嘴雾化后完全燃烧。 而堆放子系统 A顶部的排气管道 13散发出的垃圾释放气 则通过负压管道经计量后与余热回收与利用子 系统 F的一台换热器 F1换热后送 至燃烧子系统 D完全燃烧。 固体垃圾则以 2t/h 的流量通过自动提升输送装置 1送 至粉碎与筛选子系统 B进行粉碎和筛选, 在筛分设备中除去少量难以被粉碎的垃 圾如金属块、 金属丝, 塑料薄膜, 被粉碎的垃圾尺寸保持在 2mm-15mm之间, 通 过筛下的输送带 2运送至热解气化子系统 C顶部的进料箱内, 再由进料箱机构的 自动进料机构实施自动进料操作。 热解气化子系统 C的热解气化炉的直径为 2800mm, 总高度为 5080mm, 其具体结构可参见专利 CN201120135026. 9, 热解 气化炉的操作温度和压力分别为 872°C和 0.0987MPa。 在热解气化炉的顶部, 得 到的可燃气通过炉体上部的管道 3被负压源源不断引至燃烧子系统 D进行高温燃 烧, 燃烧子系统 D由三个燃烧炉组成, 第一燃烧炉的直径为 2600mm, 总高度为 8000mm。 第二燃烧炉的直径为 2800mm, 总高度为 8000mm, 第三燃烧炉的直径 为 3000mm, 总高度为 8000mm, 三个燃烧炉的温度分别为 998 °C, 1017°C和 lOOrC , 气体在三个燃烧炉中的平均停留时间分别为 5.1s、 5.9s和 6.8s。 燃烧过程 由一台膜分离装置 (富阳市耀顺空分设备有限公司生产, 型号为 YMO-50型) 提 供富氧空气, 富氧空气含氧量为 40%左右。

热解后的固渣从热解汽化炉底部排出, 进入固渣回收与资源化子系统 H, 经 水冷却后, 收集待进一步做资源化处理, 首先提取其中的有用金属元素, 然后再 作为玻璃制作原料, 而其残渣则用作制砖等。 燃烧炉 D顶部排出的 1236°C高温气 相, 进入热能发电系统 E的蒸汽锅炉, 加热锅炉中的水产生高压蒸汽, 驱动发电 机组发电, 发出约 500kWh电力。

经发电降温后的烟道气, 温度为 198°C左右, 将被引至换热器 F1中对垃圾释 放气和空气的混合气进行加热, 使其升温至 79°C左右。换热后的烟道气温度将降 至 119°C左右, 再进入余热回收与利用子系统 F中的热水锅炉 F2中, 将水加热至 75 °C, 可得热水 31t/h左右。热水可应用于温水泳池和宾馆热水 应。经再次换热 后的烟道气温度降至 10rC并通过管道 6被输送至烟道气处理与资源化子系统0。 烟道气处理与资源化子系统 G包含有综合洗涤塔和脱硝塔, 经综合洗涤塔洗涤, 烟气中的硫氧化物和烟尘被清除, 经脱硝塔吸收, 烟气中的氮氧化物被清除, 在 烟道气处理与资源化子系统 G中, 烟气中的酸性气体硫氧化物、 氮氧化物和二氧 化碳、氯化物等进行资源化处理, 分别得到硫酸钙氯化钙碳酸钙固体混合物可用 作道铺设底料, 而脱硝塔得到的低浓度的硝酸, 经浓缩后得到浓度约 55%的硝酸 则作为产品销售, 获得的 C0 2 将用作现代农业种植。

经对处理后待放空的烟道气检测, 各类有毒有害物质的含量分别可控制在 SOx 1.96mg/m3, NOx^38 mg/m3, HC1^1.2 mg/m3 , CO2^0.96% , 二噁英 (DOX) ^0.00087TEQng/m3, 固体颗粒物 1.4 mg/m3。