分段式垃圾处理系统及方法与流程

本发明属于垃圾处理，特别涉及一种分段式垃圾处理系统及方法。

背景技术：

1、随着居民生活水平的不断提高，城市生活垃圾的处理面临着巨大挑战，倘若不能妥善处理，就会污染环境、浪费资源。

2、垃圾热解是目前垃圾无害化热处理的主要方式，结合相关处理技术可实现减量处理、灭菌、无污染、资源化的目标，在近年来应用日渐广泛。生活垃圾热解气化是指将生活垃圾在缺氧的条件下加热，使有机物的化学键断裂，产生小分子物质及固体残渣的过程，在此过程中二噁英排放量几乎为零，但热解需要外界提供能量，会增加能耗。

3、现有技术中的生活垃圾热解气化是先将垃圾在回转窑的燃烧室中热解气化后再将可燃气体通入二燃室进行燃烧并为热解过程提供能量，可以实现热解过程系统能量的自利用。但是对于某些特殊垃圾时，具体如塑料垃圾，由于其受到自身性质影响，在受热后会发生软化，从而会粘黏在燃烧室的窑壁中，这样就会导致燃烧室的导热性能变差，严重者会使得燃烧室窑壁温度过高发生脱落危险，极大的降低了回转窑的使用寿命。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种分段式垃圾处理系统及方法，其有效的解决了塑料垃圾在加热后会粘黏在燃烧室的窑壁上的问题，使得燃烧室的导热性能能够持久且稳定的保持。

2、本发明的技术方案是：一种分段式垃圾处理系统，包括热解回转窑和燃烧回转窑，所述热解回转窑用于对待处理的垃圾进行热解处理得到可燃气体，所述燃烧回转窑与所述热解回转窑连接，且用于对所述可燃气体进行燃烧处理并产生高温烟气；还包括：

3、固体载体，用于承载待处理的垃圾，并随着待处理的垃圾在热解回转窑进行热解处理后在燃烧回转窑中进行燃烧处理；

4、所述固体载体采用石英砂、陶瓷球、钢球的任意一种。

5、进一步地，所述固体载体的颗粒粒径为1～4mm。

6、进一步地，所述固体载体投入热解回转窑的填充率与垃圾供给量满足以下公式：

7、

8、其中，f表示热解回转窑中固体载体填充率，％；v固表示固体载体床层的体积，m3；v回表示热解回转窑总体积，m3；f为垃圾相对固体载体床层的添加率，％；m垃表示垃圾的添入量，kg；m固表示固体载体床层的质量，kg。

9、进一步地，还包括：

10、热交换器，与所述燃烧回转窑连接，并用于将所述高温烟气与固体载体进行热交换；所述热交换器与热解回转窑、燃烧回转窑构成热处理系统；

11、输料设备，用于对固体载体进行输送，使固体载体在所述热处理系统中循环使用

12、更进一步地，所述热交换器包括：

13、滚筒组件，倾斜设置，且能够绕筒轴进行自转；所述滚筒组件通过所述输料设备与所述燃烧回转窑连接，且用于将燃烧回转窑内处理后的固体载体输送至滚筒组件内；滚筒组件还通过输料设备与所述热解回转窑连接，用于将固体载体输送至热解回转窑至完成循环；

14、换热管，沿所述滚筒组件筒轴设置，且贯穿滚筒组件；所述换热管通过导气管与所述燃烧回转窑连接，且用于将所述高温烟气输送至所述换热管内。

15、更进一步地，所述滚筒组件通过对输送至其内部的固体载体的旋转流动与所述换热管中的高温烟气进行换热，整个过程取决于旋转流动颗粒与管道接触时的流动特征，特征参数满足：

16、

17、其中，fr表示弗劳德数；rd表示热交换器滚筒的半径，m；ω表示滚筒的旋转角速度，r/s；g表示重力加速度，m/s2；β定义为量化固体载体物料的无量纲参数；h0表示为固体载体物料的填充高度，m；rp表示换热管的半径，m；r表示为滚筒半径与换热半径之比。

18、一种分段式垃圾处理方法，利用所述处理系统进行处理。

19、进一步地，一种分段式垃圾处理方法，包括：

20、将固体载体投入所述热解回转窑进行预热处理；将待处理的垃圾投入热解回转窑中，利用与热处理后的固体载体对热解回转窑内的垃圾进行热解处理，得到换热后固体载体和可燃气体；

21、将换热后固体载体和可燃气体投入到所述燃烧回转窑中进行燃烧处理，得到升温的固体载体和高温烟气；

22、将升温的固体载体和高温烟气投入到所述热交换器中进行热交换，得到二次升温的固体载体和低温烟气；

23、将二次升温后的固体载体投入到热解回转窑中重复使用。

24、更进一步地，所述热解回转窑内投入待处理的垃圾前的固体载体温度为450℃～850℃。

25、更进一步地，所述燃烧回转窑中进行燃烧处理的温度为750℃～950℃。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

27、本发明基于固体载体，在热解回转窑和燃烧回转窑中始终与垃圾直接接触，会降低部分特殊生活垃圾的粘黏性，具体如塑料，避免回转窑窑壁结焦，提高了系统对生活垃圾的适应性。此外，在此过程中热解回转窑反应后产生的热解残渣会随着固体载体进入到燃烧回转窑中被高温焚烧去除。

28、并且，整个过程实现了固体载体在系统中的循环可控，固体载体首先在热解回转窑中与垃圾直接接触实现对垃圾的干燥和热解过程，区别于传统的外加热式热解垃圾，可以极大的提高热解回转窑的传热效率并降低能耗。随后固体载体在燃烧回转窑中实现燃烧放热的吸收和在热交换器中与高温烟气的换热后，经回料装置又返回到热解回转窑中进行供热热解。

29、在整个循环过程中，固体载体自身能量来源于系统中的燃烧放热和高温烟气的换热，实现了系统的热量自供应的同时还提高了系统对热量的回收利用率。

30、本发明通过热解回转窑、燃烧回转窑、热交换器，使垃圾分别经历干燥热解、燃烧的过程后，能够极大的降低烟气中的二噁英排放量，并通过热交换器装置，实现高温烟气的热量回收，提高热量利用率。

技术特征：

1.一种分段式垃圾处理系统，包括热解回转窑(1)和燃烧回转窑(2)，所述热解回转窑(1)用于对待处理的垃圾进行热解处理得到可燃气体，所述燃烧回转窑(2)与所述热解回转窑(1)连接，且用于对所述可燃气体进行燃烧处理并产生高温烟气；其特征在于，还包括：

2.如权利要求1所述的一种分段式垃圾处理系统，其特征在于，所述固体载体的颗粒粒径为1～4mm。

3.如权利要求1所述的一种分段式垃圾处理系统，其特征在于，所述固体载体投入热解回转窑(1)的填充率与垃圾供给量满足以下公式：

4.如权利要求1所述的一种分段式垃圾处理系统，其特征在于，还包括：热交换器(3)，与所述燃烧回转窑(2)连接，并用于将所述高温烟气与固体载体进行热交换；所述热交换器(3)与热解回转窑(1)、燃烧回转窑(2)构成热处理系统；

5.如权利要求4所述的一种分段式垃圾处理系统，其特征在于，所述热交换器(3)包括：

6.如权利要求5所述的一种分段式垃圾处理系统，其特征在于，所述滚筒组件(31)通过对输送至其内部的固体载体的旋转流动与所述换热管(32)中的高温烟气进行换热，整个过程取决于旋转流动颗粒与管道接触时的流动特征，特征参数满足：

7.一种分段式垃圾处理方法，其特征在于，利用权利要求1-6任一权利要求所述处理系统进行处理。

8.如权利要求7所述的一种分段式垃圾处理方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的一种分段式垃圾处理方法，其特征在于，所述热解回转窑(1)内投入待处理的垃圾前的固体载体温度为450℃～850℃。

10.如权利要求8所述的一种分段式垃圾处理方法，其特征在于，所述燃烧回转窑(2)中进行燃烧处理的温度为750℃～950℃。

技术总结本发明属于垃圾处理技术领域，具体公开了一种分段式垃圾处理系统及方法，处理系统包括热解回转窑、燃烧回转窑和固体载体，热解回转窑用于对待处理的垃圾进行热解处理得到可燃气体，燃烧回转窑用于对可燃气体进行燃烧处理并产生高温烟气，固体载体投用于承载待处理的垃圾，并随着待处理的垃圾在热解回转窑进行热解处理后在燃烧回转窑中进行燃烧处理，固体载体采用石英砂、陶瓷球、钢球的任意一种。方法为利用处理系统进行处理。本发明基于固体载体，在热解回转窑和燃烧回转窑中始终与垃圾直接接触，会降低部分特殊生活垃圾的粘黏性，避免回转窑窑壁结焦，提高了系统对生活垃圾的适应性。技术研发人员：高丽娟,李文涛,贾宝,高徐军,雷永智,杨富鑫,马勃,谭厚章,路延,陈伟受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9