一种城市生活垃圾处理和利用系统工艺

摘要

一种城市生活垃圾处理和利用系统工艺，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等8个子系统所组成，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。

主权项

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1mm‑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℃，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℃‑1000℃；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℃‑1200℃；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℃ ‑ 1200℃，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℃的烟道气进行换热，将混合气温度提高至80‑90℃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℃，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℃后输出，此时的烟道气温度将降至70‑90℃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℃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、SO3和HCl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NO2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CO2，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CO2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。