處理生活垃圾的系統和方法與流程
2023-09-15 15:39:40
本發明涉及能源化工領域，具體而言，本發明涉及處理生活垃圾的系統和方法。
背景技術：
：隨著經濟的迅速發展、人口的不斷增長以及人民生活水平的日益提高，我國生活垃圾的產生量也急劇增加，目前中國城市生活垃圾年產生量約2億噸，且每年還在以10％左右的速度增長，給環境造成了很大的負擔，全國大城市中有2/3面臨「垃圾圍城」的困境。目前垃圾處理常用的填埋、堆肥方式已陷入佔用大量用地、堆肥產品無銷路的困境，而垃圾焚燒處理的方式始終無法擺脫二噁英汙染的問題，並且產生大量的飛灰，飛灰的處理遠不如人意，成為生活垃圾焚燒全過程汙染控制和風險管理中最為薄弱的環節。隨著經濟的發展，碳減排已成為關注的課題。作為生活垃圾熱解處理技術，在實現生活垃圾資源化的同時也產生了大量的CO2。CO2既是導致全球氣候變暖的溫室氣體的主要成分之一，對溫室效應的貢獻達到55％，又是一種寶貴的資源。目前，CO2被廣泛應用於食品保鮮、採油行業、氣體保護焊及化工合成等領域，且取得了良好的經濟效益。但與CO2增長的產能相比，每年用於生產消耗的CO2量僅佔總產量的一少部分，大量的CO2無法得到充分利用而排放到大氣中，加劇溫室效應，制約企業可持續發展的關鍵因素。不論從資源還是能源的角度來說，開發更多的CO2利用技術都是勢在必行的。因而，現有的處理生活垃圾的手段仍有待改進。技術實現要素：本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出處理生活垃圾的系統和方法。採用該系統可以實現生活垃圾的減量化、資源化處理，同時可以將溫室氣體CO2資源化利用，特別適用於技術推廣和規模化生產。在本發明的第一方面，本發明提出了一種處理生活垃圾的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：預處理單元，所述預處理單元具有生活垃圾入口、有機垃圾出口和無機垃圾出口；熱解裝置，所述熱解裝置具有有機垃圾入口、高溫熱解油氣出口、熱解炭出口和熱解尾氣出口，所述有機垃圾入口與所述有機垃圾出口相連；破碎裝置，所述破碎裝置具有熱解炭入口和熱解炭顆粒出口，所述熱解炭入口與所述熱解炭出口相連；氣化裝置，所述氣化裝置具有熱解炭顆粒入口、水蒸氣入口、氣化氣出口和氣化殘渣出口，所述熱解炭顆粒入口與所述熱解炭顆粒出口相連；節能脫酸裝置，所述節能脫酸裝置具有氣化氣入口和降溫脫酸後氣化氣出口，所述氣化氣入口與所述氣化氣出口相連；氣化氣淨化單元，所述氣化氣淨化單元具有降溫脫酸後氣化氣入口和淨化氣化氣出口，所述降溫脫酸後氣化氣入口與所述降溫脫酸後氣化氣出口相連；氣化氣轉化裝置，所述氣化氣轉化裝置具有淨化氣化氣入口和轉化氣出口，所述淨化氣化氣入口與所述淨化氣化氣出口相連；甲醇合成單元，所述甲醇合成單元具有轉化氣入口和甲醇出口，所述轉化氣入口與所述轉化氣出口相連。由此，根據本發明實施例的處理生活垃圾的系統通過將生活垃圾預處理後供給至熱解裝置進行熱解處理，以便得到高溫熱解油氣、熱解炭和熱解尾氣；其中，熱解炭經破碎後可以供給至氣化裝置進行氣化處理，得到氣化氣；進而通過節能脫酸裝置，可以對得到的氣化氣進行換熱和脫酸處理，經降溫脫酸後的氣化氣進一步在氣化氣淨化單元進行淨化處理，進而，通過氣化氣轉化裝置將氣化氣中的甲烷和少量多碳烴類化合物轉化為適於合成甲醇的以一氧化碳和氫氣為主要成分的轉化氣，以便進一步用於在甲醇合成單元中製備甲醇。由此，根據本發明的實施例，該系統通過將生活垃圾熱解得到的熱解炭氣化得到氣化煤氣，從而實現了對低熱值熱解炭的資源化利用，並以氣化煤氣為原料製備得到高附加值的甲醇，特別適用於技術推廣和規模化生產。另外，根據本發明上述實施例的處理生活垃圾的系統還可以具有如下附加的技術特徵：在本發明的一些實施例中，所述處理生活垃圾的系統進一步包括：二氧化碳捕集單元，所述二氧化碳捕集單元具有尾氣入口和二氧化碳氣體出口，所述尾氣入口與所述熱解尾氣出口相連，所述二氧化碳氣體出口與所述節能脫酸裝置相連；碳材料合成裝置，所述碳材料合成裝置與所述節能脫酸裝置相連。由此，可以將生活垃圾熱解得到的熱解尾氣中的二氧化碳用於製備碳材料，同時顯著降低二氧化碳的排放量。在本發明的一些實施例中，所述處理生活垃圾的系統進一步包括：發電單元，所述發電單元具有高溫熱解油氣入口、水蒸氣出口和燃燒尾氣出口，所述高溫熱解油氣入口與所述高溫熱解油氣出口相連，所述水蒸氣出口與所述水蒸氣入口相連，所述燃燒尾氣出口與所述尾氣入口相連。由此，可以將生活垃圾熱解得到的高溫熱解油氣用於發電，從而顯著提高生活垃圾的資源利用率。在本發明的一些實施例中，所述轉化氣出口與所述發電單元和熱解裝置中的至少之一相連。由此，可以將轉化氣用作發電單元和/或熱解裝置的燃料氣進行燃燒，從而顯著降低發電單元和/或熱解裝置的能耗。在本發明的一些實施例中，所述預處理單元包括依次相連的破袋機構、滾篩機構、分選機構和破碎機構。由此，可以有效地將生活垃圾中的無機物、金屬等分離並將生活垃圾破碎至適於熱解裝置處理的粒徑。在本發明的第二方面，本發明提出了一種採用根據本發明上述實施例的處理生活垃圾的系統進行生活垃圾處理的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：(1)將生活垃圾供給至所述預處理單元中進行預處理，以便得到有機垃圾和無機垃圾；(2)將所述有機垃圾供給至所述熱解裝置中進行熱解處理，以便得到高溫熱解油氣、熱解炭和熱解尾氣；(3)將所述熱解炭供給至所述破碎裝置中進行破碎處理，以便得到熱解炭顆粒；(4)將所述熱解炭顆粒和水蒸氣供給至所述氣化裝置中進行氣化處理，以便得到氣化氣和氣化殘渣；(5)將所述氣化氣供給至所述節能脫酸裝置中進行換熱和脫酸處理，以便得到降溫脫酸後氣化氣；(6)將所述降溫脫酸後氣化氣供給至所述氣化氣淨化單元中進行淨化處理，以便得到淨化氣化氣；(7)將所述淨化氣化氣供給至所述氣化氣轉化裝置中進行轉化處理，以便得到轉化氣；(8)將所述轉化氣的一部分供給至所述甲醇合成單元，以便得到甲醇。由此，根據本發明實施例的處理生活垃圾的方法通過將生活垃圾預處理，以便得到有機垃圾和無機垃圾，將有機垃圾供給至熱解裝置進行熱解處理，以便得到高溫熱解油氣、熱解炭和熱解尾氣；其中，將熱解炭破碎為熱解炭顆粒後，與水蒸氣一同供給至氣化裝置進行氣化處理，得到氣化氣；進而通過節能脫酸裝置，可以對得到的氣化氣進行換熱和脫酸處理，經降溫脫酸後的氣化氣進一步在氣化氣淨化單元進行淨化處理，得到淨化氣化氣，進而，通過氣化氣轉化裝置將淨化氣化氣中的甲烷和少量多碳烴類化合物轉化為適於合成甲醇的以一氧化碳和氫氣為主要成分的轉化氣，以便進一步用於在甲醇合成單元中製備甲醇。由此，根據本發明的實施例，該方法通過將生活垃圾熱解得到的熱解炭氣化得到氣化煤氣，從而實現了對低熱值熱解炭的資源化利用，並以氣化煤氣為原料製備得到高附加值的甲醇，特別適用於技術推廣和規模化生產。另外，根據本發明實施例的處理生活垃圾的方法還可以具有如下附加的技術特徵：在本發明的一些實施例中，所述處理生活垃圾的方法進一步包括：(9)將所述熱解尾氣供給至所述二氧化碳捕集單元中，以便得到二氧化碳氣體，並將所述二氧化碳氣體供給至步驟(5)中的所述節能脫酸裝置中進行換熱處理，以便得到預熱後的二氧化碳氣體；(10)將所述預熱後的二氧化碳氣體供給至所述碳材料合成裝置中製備碳材料。由此，可以將生活垃圾熱解得到的熱解尾氣中的二氧化碳用於製備碳材料，同時顯著降低二氧化碳的排放量。在本發明的一些實施例中，所述處理生活垃圾的方法進一步包括：(11)將所述高溫熱解油氣供給至發電單元中進行燃燒發電，以便得到水蒸氣和燃燒尾氣，並將所述水蒸氣供給至步驟(4)中的氣化裝置，將所述燃燒尾氣供給至步驟(9)中的所述二氧化碳捕集單元。由此，可以顯著降低所述氣化裝置的能耗，並顯著降低所述燃燒尾氣中二氧化碳的排放。在本發明的一些實施例中，所述處理生活垃圾的方法進一步包括：(12)將所述轉化氣的另一部分供給至步驟(11)中的所述發電單元和步驟(2)中的所述熱解裝置中的至少之一作為燃料使用。由此，可以顯著降低所述發電單元和所述熱解裝置的能耗。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。附圖說明本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是根據本發明一個實施例的處理生活垃圾的系統結構示意圖；圖2是根據本發明再一個實施例的處理生活垃圾的系統結構示意圖；圖3是根據本發明又一個實施例的處理生活垃圾的系統結構示意圖；圖4是根據本發明一個實施例的處理生活垃圾的方法流程示意圖；圖5是根據本發明再一個實施例的處理生活垃圾的方法流程示意圖。具體實施方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要理解的是，術語「相連」應做廣義理解，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，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。在本發明的第一方面，本發明提出了一種處理生活垃圾的系統。下面對根據本發明實施例的處理生活垃圾的系統進行詳細描述，參考圖1～3，該系統包括：預處理單元100、熱解裝置200、破碎裝置300、氣化裝置400、節能脫酸裝置500、氣化氣淨化單元600、氣化氣轉化裝置700和甲醇合成單元800。其中，預處理單元100具有生活垃圾入口101、有機垃圾出口102和無機垃圾出口103；熱解裝置200具有有機垃圾入口201、高溫熱解油氣出口202、熱解炭出口203和熱解尾氣出口204，有機垃圾入口201與有機垃圾出口相連102；破碎裝置300具有熱解炭入口301和熱解炭顆粒出口302，熱解炭入口301與熱解炭出口203相連；氣化裝置400具有熱解炭顆粒入口401、水蒸氣入口402、氣化氣出口403和氣化殘渣出口404，熱解炭顆粒入口401與熱解炭顆粒出口302相連；節能脫酸裝置500具有氣化氣入口501和降溫脫酸後氣化氣出口502，氣化氣入口501與氣化氣出口403相連；氣化氣淨化單元600具有降溫脫酸後氣化氣入口601和淨化氣化氣出口602，降溫脫酸後氣化氣入口601與降溫脫酸後氣化氣出口502相連；氣化氣轉化裝置700具有淨化氣化氣入口701和轉化氣出口702，淨化氣化氣入口701與淨化氣化氣出口602相連；甲醇合成單元800具有轉化氣入口801和甲醇出口802，轉化氣入口801與轉化氣出口702相連。根據本發明的實施例，預處理單元100具有生活垃圾入口101、有機垃圾出口102和無機垃圾出口103，預處理單元100適於將生活垃圾進行預處理，以便得到有機垃圾和無機垃圾。具體地，生活垃圾中含有部分金屬、玻璃、磚塊等無機物，這類無機物無法在後續熱解處理中生成熱解炭或熱解油氣等資源，且將混有無機物的生活垃圾進行熱解處理還會增大熱解處理的能耗並降低熱解處理的效率。由此，在將生活垃圾進行熱解處理之前，預先將生活垃圾中的無機物除去，可以有效地提高後續熱解處理的效率並降低能耗。根據本發明的一個具體實施例，預處理單元100包括依次相連的破袋機構110、滾篩機構120、分選機構130和破碎機構140。具體地，可以通過破袋機構110、滾篩機構120以及分選機構130處理以便除去生活垃圾中的金屬、玻璃、磚塊等無機物，進而通過破碎機構140將生活垃圾進行破碎。根據本發明的具體實施例，可以將生活垃圾破碎至粒徑不高於20mm，由此可以顯著提高後續熱解處理的效率。根據本發明的實施例，熱解裝置200具有有機垃圾入口201、高溫熱解油氣出口202、熱解炭出口203和熱解尾氣出口204，有機垃圾入口201與有機垃圾出口相連102，熱解裝置200適於將有機垃圾進行熱解處理，以便得到高溫熱解油氣、熱解炭和熱解尾氣。根據本發明的一個具體實施例，熱解裝置200可以為旋轉床熱解爐，旋轉床熱解爐可以採用無熱載體蓄熱式旋轉床，無熱載體蓄熱式旋轉床包括旋轉床熱解腔室、環形爐底和分別位於環形爐底上下的蓄熱式燃氣輻射管燃燒器以及布料、出料等機構，蓄熱式燃氣輻射管燃燒器布置於環形爐壁，以熱輻射的方式提供垃圾熱解所需的熱量。旋轉床熱解爐沿轉動的方向依次設置有乾燥區、熱解反應一區、熱解反應二區和熱解反應三區，待處理有機垃圾從乾燥區進入旋轉床熱解爐，在旋轉床熱解爐各個區域的爐頂均設置有高溫熱解油氣出口，用於收集高溫熱解油氣，在熱解反應三區的末端熱解炭出口處設置有出料裝置，用於收集熱解炭，另外，為了使待處理有機垃圾受熱均勻，爐底料板可以選用穿孔板。具體的，經過預處理的有機垃圾含水率約為20～60wt％，將其均勻給入旋轉床熱解爐，鋪料厚度50-250mm，在爐內經過階段升溫，完成乾燥、熱解和活化的反應，旋轉一周的時間為1h。根據本發明的實施例，破碎裝置300具有熱解炭入口301和熱解炭顆粒出口303，熱解炭入口301與熱解炭出口203相連，破碎裝置300適於將有機垃圾熱解得到的熱解炭進行破碎處理，以便得到熱解炭顆粒。根據本發明的實施例，熱解炭顆粒的粒徑可以不高於10mm。發明人發現，通過在將熱解炭進行氣化處理之前，預先將熱解炭進行破碎處理至該粒徑，可以顯著提高氣化處理的效率並降低氣化處理的能耗。根據本發明的實施例，氣化裝置400具有熱解炭顆粒入口401、水蒸氣入口402、氣化氣出口403和氣化殘渣出口404，熱解炭顆粒入口401與熱解炭顆粒出口302相連，氣化裝置400適於將熱解炭顆粒和水蒸氣接觸並進行氣化處理，以便得到氣化氣和氣化殘渣。具體地，由垃圾熱解得到的熱解炭具有一定的燃燒熱，屬於低熱值的能源產物，通過將熱解炭在氣化裝置內進行氣化處理，可以使熱解炭轉化為熱值較高的氣化氣，而氣化殘渣的利用價值較低，可用作建築材料或進行填埋處理。根據本發明的具體實施例，氣化處理的溫度可以為1000℃左右，由此可以有效地將熱解炭轉化為氣化氣。根據本發明的實施例，節能脫酸裝置500具有氣化氣入口501和降溫脫酸後氣化氣出口502，氣化氣入口501與氣化氣出口403相連，節能脫酸裝置500適於將氣化氣進行換熱和脫酸處理，以便得到降溫脫酸後氣化氣。根據本發明的實施例，通過採用節能脫酸裝置500，可以將氣化氣溫度降至350℃，並將其中的酸性氣體濃度降至0.05v％；此外，節能脫酸裝置500兼具蓄熱功能，蓄熱得到的熱量可以用於對後續二氧化碳捕集單元中收集得到的二氧化碳進行加熱。根據本發明的實施例，氣化氣淨化單元600具有降溫脫酸後氣化氣入口601和淨化氣化氣出口602，降溫脫酸後氣化氣入口601與降溫脫酸後氣化氣出口502相連，氣化氣淨化單元600適於將降溫脫酸後氣化氣進行淨化處理，以便得到淨化氣化氣。根據本發明的一個具體實施例，氣化氣淨化單元600包括依次相連的溼式除塵塔610、電捕焦油器620和脫硫脫硝塔630，由此，可以有效地對降溫脫酸後氣化氣進行除塵、除焦油、脫硫以及脫硝。具體地，降溫脫酸後氣化氣首先在溼式除塵塔610中完成除塵，通過採用激冷循環水進行噴灑，可以將降溫脫酸後氣化氣的粉塵除去，進而將降溫脫酸後氣化氣送入橫管初冷器，採用32℃循環水和16℃製冷水的兩段冷卻水將降溫脫酸後氣化氣冷卻至21℃左右，隨後通過兩臺並聯同時操作的電捕焦油器620，將氣體中夾帶的焦油除去，然後採用羅茨鼓風機將降溫脫酸後氣化氣送至脫硫脫硝塔630，完成脫硫脫硝，以便得到淨化氣化氣。根據本發明的實施例，氣化氣轉化裝置700具有淨化氣化氣入口701和轉化氣出口702，淨化氣化氣入口701與淨化氣化氣出口602相連，氣化氣轉化裝置700適於將淨化氣化氣進行轉化處理，以便得到轉化氣。根據本發明的實施例，發明人通過大量實驗意外地發現，可以通過氣化氣轉化裝置700將氣化氣中的甲烷及少量多碳烴類化合物轉化為一氧化碳和氫氣，由此可以使後續利用轉化氣製備甲醇的效率最佳。根據本發明的實施例，甲醇合成單元800具有轉化氣入口801和甲醇出口802，轉化氣入口801與轉化氣出口702相連，甲醇合成單元800適於利用轉化氣製備得到甲醇。根據本發明的實施例，甲醇合成單元800包括依次相連的甲醇轉化裝置810和甲醇精餾塔820。根據本發明的實施例，甲醇轉化裝置810適於利用轉化氣製備得到粗甲醇產品，進而在甲醇精餾塔820中對粗甲醇產品進行精餾，以便得到純度較高的甲醇。參考圖2和圖3，根據本發明實施例的處理生活垃圾的系統進一步包括：二氧化碳捕集單元900和碳材料合成裝置1000。根據本發明的實施例，二氧化碳捕集單元900具有尾氣入口901和二氧化碳氣體出口902，尾氣入口901與熱解尾氣出口204相連，二氧化碳氣體出口902與節能脫酸裝置500相連，二氧化碳捕集單元900適於對熱解尾氣中的二氧化碳進行捕集，以便得到二氧化碳氣體，並將得到的二氧化碳供給至節能脫酸裝置中進行預熱。熱解尾氣主要是熱解裝置中蓄熱式輻射管燃燒產生的尾氣，其主要成分是二氧化碳。具體的，節能脫酸裝置內部可以包括彼此隔絕的內部通道和外部通道，外部通道環繞內部通道布置，並且內部通道中由具有脫酸功能的蓄熱體構成，氣化裝置得到的高溫的氣化氣通過內部通道進入節能脫酸裝置可以實現對蓄熱體的蓄熱以及自身的脫酸，從而得到降溫脫酸後氣化氣，而二氧化碳捕集單元得到的二氧化碳通過進入外部通道進入節能脫酸裝置被預熱，得到預熱後的二氧化碳。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對具有脫酸功能的蓄熱體進行選擇。根據本發明的實施例，二氧化碳捕集單元900包括依次相連的吸收塔910、解吸塔920、冷卻器930和氣液分離器940。根據本發明的實施例，來自熱解裝置的熱解尾氣經風機加壓給入吸收塔910，在吸收塔910內與吸收劑醇胺溶液逆流接觸，熱解尾氣中的二氧化碳被吸收劑吸收，得到富液，富液經富液泵給入解吸塔，解吸生成二氧化碳氣體、蒸汽和霧沫的混合氣體和貧液，解吸後的二氧化碳氣體經冷卻器930降溫冷卻，使得蒸汽和霧沫變為水和泡沫，進而通過氣液分離器940除去混合氣體內的水和泡沫，得到純度較高的二氧化碳氣體。根據本發明的實施例，碳材料合成裝置1000與節能脫酸裝置500相連，且適於利用二氧化碳氣體合成碳材料。根據本發明的實施例，二氧化碳捕集單元900中得到的二氧化碳氣體溫度較低，可以利用節能脫酸裝置500由氣化氣中回收的熱量對二氧化碳氣體加熱至300℃後，再將二氧化碳氣體送入碳材料合成裝置1000用於製備碳材料，由此可以顯著提高製備碳材料的效率。具體地，可以按照下列步驟製備碳材料：將金屬(鎂、鋁、鈣、鉀)或金屬氧化物(氫化鎂、氫化鈣、氫化鉀、氫化鋁、氫化鋇、氫化鈦、氫化鈉)中的至少之一置於碳材料合成裝置1000中，在保護氣(氬氣、氮氣、氦氣中的至少之一)氣氛下，以5～15/min的升溫速率升溫至100～600℃，再通過風機將100～600℃的高濃度二氧化碳氣體通入碳材料合成裝置中至氣體壓力為1～15MPa，二氧化碳氣體與保護氣氣流量比為1:3-6:1，反應5s～60min後關閉二氧化碳氣流，在保護氣氣氛中冷卻至室溫，得到黑色粉末。將得到的黑色粉末與濃度為2～10mol/L的酸溶液反應5～48h，然後用去離子水充分洗滌至中性，烘乾，即得到碳材料。參考圖2和圖3，根據本發明實施例的處理生活垃圾的系統進一步包括：發電單元1100。根據本發明的實施例，發電單元1100具有高溫熱解油氣入口1101、水蒸氣出口1102和燃燒尾氣出口1103，高溫熱解油氣入口1101與高溫熱解油氣出口202相連，水蒸氣出口1102與水蒸氣入口402相連，燃燒尾氣出口1103與尾氣入口901相連，發電單元1100適於利用有機垃圾熱解得到的高溫熱解油氣進行發電。具體地，有機垃圾熱解得到的高溫熱解油氣可以不經過氣液分離處理，直接供給至發電單元1100的餘熱鍋爐，高溫熱解油氣在餘熱鍋爐內與水換熱產生過熱蒸汽，過熱蒸汽進入汽輪機驅動發電機進行發電，產生的電能併入電網；經過換熱後的水蒸氣可以作為氣化劑進入氣化裝置400用於將熱解炭顆粒轉化為氣化氣，而發電單元1100產生的燃燒尾氣進入二氧化碳捕集單元900進行二氧化碳捕集，得到的二氧化碳氣體進一步用於製備碳材料。根據本發明的具體實施例，氣化氣轉化裝置700中的轉化氣出口702可以與發電單元1100和熱解裝置200中的至少之一相連，由此，可以將氣化氣轉化裝置700中製備得到的轉化氣作為燃料氣用於發電單元1100燃燒發電，或用於熱解裝置200中蓄熱式輻射管燃燒對有機垃圾進行熱解。由此，根據本發明實施例的處理生活垃圾的系統通過將生活垃圾預處理除去其中的無機物，並將有機垃圾供給至熱解裝置進行熱解處理，以便得到高溫熱解油氣、熱解炭和熱解尾氣；其中，熱解炭經破碎後可以供給至氣化裝置進行氣化處理，得到氣化氣；進而通過節能脫酸裝置，對得到的氣化氣進行換熱和脫酸處理，經降溫脫酸後的氣化氣進一步在氣化氣淨化單元進行淨化處理，進而，通過氣化氣轉化裝置將氣化氣中的甲烷和少量多碳烴類化合物轉化為適於合成甲醇的以一氧化碳和氫氣為主要成分的轉化氣，以便進一步用於在甲醇合成單元中製備甲醇；同時，有機垃圾熱解產生的熱解尾氣進入二氧化碳捕集單元，捕集得到的二氧化碳氣體進入節能脫酸裝置與氣化裝置產生的氣化氣進行換熱，經預熱的二氧化碳氣體進入碳材料合成裝置用於製備碳材料；有機垃圾熱解產生的高溫熱解油氣可以不經氣液分離直接進入發電單元用於發電，發電單元中產生的水蒸氣可以作為氣化劑通入氣化裝置對熱解炭進行氣化處理，發電單元中產生的燃燒尾氣進入二氧化碳捕集單元，得到二氧化碳氣體用於製備碳材料；另外，氣化氣轉化裝置中製備得到的轉化氣可以作為燃料氣供給至熱解裝置和/或發電單元，從而進一步降低系統的能耗。由此，根據本發明的實施例，該系統通過將生活垃圾熱解得到的熱解炭氣化得到氣化氣，從而實現了對低熱值熱解炭的資源化利用，並以氣化氣為原料製備得到高附加值的甲醇，且系統中產生的尾氣可以用於製備碳材料，該系統可以實現生活垃圾的資源化處理，且資源利用較高，特別適用於技術推廣和規模化生產。在本發明的第二方面，本發明提出了一種採用根據本發明上述實施例的處理生活垃圾的系統進行生活垃圾處理的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：(1)將生活垃圾供給至所述預處理單元中進行預處理，以便得到有機垃圾和無機垃圾；(2)將所述有機垃圾供給至所述熱解裝置中進行熱解處理，以便得到高溫熱解油氣、熱解炭和熱解尾氣；(3)將所述熱解炭供給至所述破碎裝置中進行破碎處理，以便得到熱解炭顆粒；(4)將所述熱解炭顆粒和水蒸氣供給至所述氣化裝置中進行氣化處理，以便得到氣化氣和氣化殘渣；(5)將所述氣化氣供給至所述節能脫酸裝置中進行換熱和脫酸處理，以便得到降溫脫酸後氣化氣；(6)將所述降溫脫酸後氣化氣供給至所述氣化氣淨化單元中進行淨化處理，以便得到淨化氣化氣；(7)將所述淨化氣化氣供給至所述氣化氣轉化裝置中進行轉化處理，以便得到轉化氣；(8)將所述轉化氣的一部分供給至所述甲醇合成單元，以便得到甲醇。下面對根據本發明實施例的處理生活垃圾的方法進行詳細描述，參考圖4～5，該方法包括：S100：預處理該步驟中，將生活垃圾供給至預處理單元中進行預處理，以便得到有機垃圾和無機垃圾。具體地，可以依次通過破袋、滾篩以及分選處理除去生活垃圾中的金屬、玻璃、磚塊等無機物，進而將生活垃圾進行破碎，以便得到有機垃圾。根據本發明的具體實施例，可以將生活垃圾破碎至粒徑不高於20mm，由此可以顯著提高後續熱解處理的效率。S200：熱解處理該步驟中，將有機垃圾供給至熱解裝置中進行熱解處理，以便得到高溫熱解油氣、熱解炭和熱解尾氣。具體地，經過預處理單元100處理得到的有機垃圾含水率約為20～60wt％，將有機垃圾供給至熱解裝置，鋪料厚度為50～250mm，以便進行熱解處理。根據本發明的具體實施例，熱解裝置可以為旋轉床熱解爐，旋轉床熱解爐可以採用無熱載體蓄熱式旋轉床，無熱載體蓄熱式旋轉床包括旋轉床熱解腔室、環形爐底和分別位於環形爐底上下的蓄熱式燃氣輻射管燃燒器以及布料、出料等機構，蓄熱式燃氣輻射管燃燒器布置於環形爐壁，以熱輻射的方式提供垃圾熱解所需的熱量。旋轉床熱解爐沿轉動的方向依次設置有乾燥區、熱解反應一區、熱解反應二區和熱解反應三區，待處理有機垃圾從乾燥區進入旋轉床熱解爐，在旋轉床熱解爐各個區域的爐頂均設置有高溫熱解油氣出口，用於收集高溫熱解油氣，在熱解反應三區的末端熱解炭出口處設置有出料裝置，用於收集熱解炭，另外，為了使待處理有機垃圾受熱均勻，爐底料板可以選用穿孔板。S300：破碎處理該步驟中，將S200中得到的熱解炭供給至破碎裝置進行破碎處理，以便得到熱解炭顆粒。根據本發明的實施例，熱解炭顆粒的粒徑可以不高於10mm。發明人發現，通過在將熱解炭進行氣化處理之前，預先將熱解炭破碎至該粒徑，可以顯著提高氣化處理的效率並降低氣化處理的能耗。S400：氣化處理該步驟中，將熱解炭顆粒和水蒸氣供給至氣化裝置進行氣化處理，以便得到氣化氣和氣化殘渣。具體地，由垃圾熱解得到的熱解炭具有一定的燃燒熱，屬於低熱值的能源產物，通過將熱解炭在氣化裝置內進行氣化處理，可以使熱解炭轉化為熱值較高的氣化氣，而氣化殘渣的利用價值較低，可用作建築材料或進行填埋處理。根據本發明的具體實施例，氣化處理的溫度可以為1000℃左右，由此可以有效地將熱解炭轉化為氣化氣。S500：換熱和脫酸處理該步驟中，將氣化氣供給至節能脫酸裝置中進行換熱和脫酸處理，以便得到降溫脫酸後氣化氣。根據本發明的實施例，通過採用節能脫酸裝置，可以將氣化氣溫度降至350℃，並將其中的酸性氣體濃度降至0.05v％；此外，節能脫酸裝置兼具蓄熱功能，蓄熱得到的熱量可以用於對後續二氧化碳捕集單元中收集得到的二氧化碳進行加熱。S600：淨化處理該步驟中，將降溫脫酸後氣化氣供給至氣化氣淨化單元中進行淨化處理，以便得到淨化氣化氣。根據本發明的實施例，氣化氣淨化單元包括依次相連的溼式除塵塔、電捕焦油器和脫硫脫硝塔，由此可以有效地對降溫脫酸後氣化氣進行除塵、除焦油、脫硫以及脫硝。具體地，降溫脫酸後氣化氣首先在溼式除塵塔中完成除塵，通過採用激冷循環水進行噴灑，可以將降溫脫酸後氣化氣的粉塵除去，進而將降溫脫酸後氣化氣送入橫管初冷器，採用32℃循環水和16℃製冷水的兩段冷卻水將降溫脫酸後氣化氣冷卻至21℃左右，隨後通過兩臺並聯同時操作的電捕焦油器，將氣體中夾帶的焦油除去，然後採用羅茨鼓風機將降溫脫酸後氣化氣送至脫硫脫硝塔，完成脫硫脫硝，以便得到淨化氣化氣。S700：轉化處理該步驟中，將淨化氣化氣供給至氣化氣轉化裝置中進行轉化處理，以便得到轉化氣。根據本發明的實施例，發明人通過大量實驗意外地發現，可以通過氣化氣轉化裝置將氣化氣中的甲烷及少量多碳烴類化合物轉化為一氧化碳和氫氣，由此可以使後續利用轉化氣製備甲醇的效率最佳。根據本發明的具體實施例，可以將氣化氣轉化裝置中製備得到的轉化氣的一部分作為燃料氣用於後續S1100中發電單元燃燒發電，或用於熱解裝置中蓄熱式輻射管燃燒對有機垃圾進行熱解出來，由此，可以顯著降低處理生活垃圾的能耗。S800：製備甲醇該步驟中，將轉化氣的一部分供給至甲醇合成單元，以便得到甲醇。根據本發明的實施例，甲醇合成單元包括依次相連的甲醇轉化裝置和甲醇精餾塔。根據本發明的實施例，甲醇轉化裝置適於利用轉化氣製備得到粗甲醇產品，進而在甲醇精餾塔中對粗甲醇產品進行精餾，以便得到純度較高的甲醇。根據本發明的具體實施例，甲醇合成裝置中的壓力為5～7MPa，由此可以顯著提高製備甲醇的效率。參考圖4和圖5，根據本發明實施例的處理生活垃圾的方法進一步包括：S900：二氧化碳捕集該步驟中，將S200中產生的熱解尾氣供給至二氧化碳捕集單元中，以便得到二氧化碳氣體，並將二氧化碳氣體供給至S500中的節能脫酸裝置進行換熱處理，以便得到預熱後的二氧化碳。具體地，熱解尾氣主要是熱解裝置中蓄熱式輻射管燃燒產生的尾氣，其主要成分是二氧化碳。根據本發明的實施例，二氧化碳捕集單元包括依次相連的吸收塔、解吸塔、冷卻器和氣液分離器。根據本發明的實施例，來自熱解裝置的熱解尾氣經風機加壓給入吸收塔，在吸收塔內與吸收劑醇胺溶液逆流接觸，熱解尾氣中的二氧化碳被吸收劑吸收，得到富液，富液經富液泵給入解吸塔，解吸生成二氧化碳氣體、蒸汽和霧沫的混合氣體和貧液，解吸後的二氧化碳氣體經冷卻器降溫冷卻，使得蒸汽和霧沫變為水和泡沫，進而通過氣液分離器除去混合氣體內的水和泡沫，得到純度較高的二氧化碳氣體。根據本發明的實施例，二氧化碳捕集單元中得到的二氧化碳氣體溫度較低，可以利用節能脫酸裝置採用氣化氣中回收的熱量對二氧化碳氣體加熱至300℃，由此可以顯著提高後續製備碳材料的效率。S1000：製備碳材料該步驟中，將預熱後的二氧化碳氣體供給至碳材料合成裝置中製備碳材料。具體地，可以按照下列步驟製備碳材料：將金屬(鎂、鋁、鈣、鉀)或金屬氧化物(氫化鎂、氫化鈣、氫化鉀、氫化鋁、氫化鋇、氫化鈦、氫化鈉)中的至少之一置於碳材料合成裝置1000中，在保護氣(氬氣、氮氣、氦氣中的至少之一)氣氛下，以5～15/min的升溫速率升溫至100～600℃，再通過風機將100～600℃的高濃度二氧化碳氣體通入碳材料合成裝置中至氣體壓力為1～15MPa，二氧化碳氣體與保護氣氣流量比為1:3-6:1，反應5s～60min後關閉二氧化碳氣流，在保護氣氣氛中冷卻至室溫，得到黑色粉末。將得到的黑色粉末與濃度為2～10mol/L的酸溶液反應5～48h，然後用去離子水充分洗滌至中性，烘乾，即得到碳材料。參考圖4和圖5，根據本發明實施例的處理生活垃圾的方法進一步包括：S1100：發電該步驟中，將S200中產生的高溫熱解油氣供給至發電單元中進行燃燒發電，以便得到水蒸氣和燃燒尾氣，並將水蒸氣供給至S400中的氣化裝置，將燃燒尾氣供給至S900中的二氧化碳捕集單元。具體地，有機垃圾熱解得到的高溫熱解油氣可以不經過氣液分離處理，直接供給至發電單元的餘熱鍋爐，高溫熱解油氣在餘熱鍋爐內與水換熱產生過熱蒸汽，過熱蒸汽進入汽輪機驅動發電機進行發電，產生的電能併入電網；經過換熱後的水蒸氣可以作為氣化劑進入S400中的氣化裝置用於將熱解炭顆粒轉化為氣化氣，而發電單元產生的燃燒尾氣進入二氧化碳捕集單元進行二氧化碳捕集，得到的二氧化碳氣體進一步用於製備碳材料。由此，根據本發明實施例的處理生活垃圾的方法通過將生活垃圾預處理除去其中的無機物，並將有機垃圾供給至熱解裝置進行熱解處理，以便得到高溫熱解油氣、熱解炭和熱解尾氣；其中，熱解炭經破碎後可以供給至氣化裝置進行氣化處理，得到氣化氣；進而通過節能脫酸裝置，對得到的氣化氣進行換熱和脫酸處理，經降溫脫酸後的氣化氣進一步在氣化氣淨化單元進行淨化處理，進而，通過氣化氣轉化裝置將氣化氣中的甲烷和少量多碳烴類化合物轉化為適於合成甲醇的以一氧化碳和氫氣為主要成分的轉化氣，以便進一步用於在甲醇合成單元中製備甲醇；同時，有機垃圾熱解產生的熱解尾氣進入二氧化碳捕集單元，捕集得到的二氧化碳氣體進入節能脫酸裝置與氣化裝置產生的氣化氣進行換熱，經預熱的二氧化碳氣體進入碳材料合成裝置用於製備碳材料；有機垃圾熱解產生的高溫熱解油氣可以不經氣液分離直接進入發電單元用於發電，發電單元中產生的水蒸氣可以作為氣化劑通入氣化裝置對熱解炭進行氣化處理，發電單元中產生的燃燒尾氣進入二氧化碳捕集單元，得到二氧化碳氣體用於製備碳材料；另外，氣化氣轉化裝置中製備得到的轉化氣可以作為燃料氣供給至熱解裝置和發電單元，從而進一步降低處理生活垃圾的能耗。由此，根據本發明的實施例，該方法通過將生活垃圾熱解得到的熱解炭氣化得到氣化煤氣，從而實現了對低熱值熱解炭的資源化利用，並以氣化煤氣為原料製備得到高附加值的甲醇，且過程中產生的尾氣可以用於製備碳材料，該方法可以實現生活垃圾的資源化處理，且資源利用較高，特別適用於技術推廣和規模化生產。下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。實施例待處理生活垃圾成分組成如表1：表1生活垃圾成分組成(wt％)名稱織物塑料紙木竹廚餘渣土玻璃、金屬總計溼基8.7118.0213.656.7815.1217.6720.05100生活垃圾依次通過破袋、滾篩以及分選處理除去生活垃圾中的金屬、玻璃、磚塊等無機物，進而將生活垃圾進行破碎粒徑不高於20mm，以便得到有機垃圾；將有機垃圾均勻布入旋轉床熱解爐，布料厚度100mm，在旋轉床熱解爐內，乾燥區溫度為350℃，熱解區溫度為800～900℃，熱解時間1h，以便得到熱解炭、高溫熱解油氣和熱解尾氣；將熱解得到的熱解炭破碎為粒徑不高於10mm的熱解炭顆粒，進而將熱解炭顆粒和水蒸氣供給至氣化裝置，在1000℃下進行氣化處理，以便得到氣化氣和氣化殘渣；將氣化氣供給至節能脫酸裝置中進行換熱和脫酸處理，以便得到降溫脫酸後氣化氣；將降溫脫酸後氣化氣供給至氣化氣淨化單元中進行淨化處理，以便得到淨化氣化氣；將淨化氣化氣供給至氣化氣轉化裝置中進行轉化處理，以便得到轉化氣；將轉化氣的一部分供給至甲醇合成單元，以便得到甲醇；將熱解處理中產生的高溫熱解油氣供給至發電單元進行燃燒發電，以便得到水蒸氣和燃燒尾氣；其中，水蒸氣可以作為氣化劑用於將熱解炭顆粒轉化為氣化氣，炭轉化率可達97％以上，得到的氣化氣熱值可達2679Kcal/Nm3，氣化氣的成分如表3所示：表3氣化氣組成、密度及熱值進而採用氣化氣經轉化處理後得到轉化氣，並採用轉化氣作為原料製備甲醇，反應壓力6.2MPa，反應溫度280℃，轉化氣流量5000m3/h，可製得甲醇2.3t/h甲醇經過精餾後純度可達99％。將熱解處理中產生的熱解尾氣和發電單元中產生的燃燒尾氣供給至二氧化碳捕集單元中，以便得到二氧化碳氣體，並將二氧化碳氣體供給至節能脫酸裝置進行換熱處理，以便得到預熱後的二氧化碳；採用二氧化碳不急單元回收二氧化碳氣體，二氧化碳的回收率可達90％以上，回收得到的二氧化碳氣體純度可達98％以上，可以達到製備碳材料的要求。其中，熱解尾氣和燃燒尾氣的成分如表2所示：表2熱解尾氣和燃燒尾氣的成分進一步地，將預熱後的二氧化碳氣體供給至碳材料合成裝置中製備碳材料。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。當前第1頁1 2 3