等離子垃圾處理系統及方法
2023-06-03 15:51:01
專利名稱：等離子垃圾處理系統及方法
技術領域：
本發明涉及垃圾處理技術領域，尤其涉及等離子垃圾處理系統及方法。
背景技術：
「垃圾圍城」現象已經進入公眾視野。許多城市都面臨著垃圾成山的麻煩。在日益攀升的城市垃圾產生量面前，單純靠填埋處理已經捉襟見肘。普通焚燒處理雖能解決佔地問題，卻因為汙染問題備受爭議。現有垃圾處理設施長期處於超負荷運轉。如果按照現在的填埋量和填埋速度，在不久的將來，現有的垃圾填埋場將被填滿。等離子體垃圾處理技術，其主要內容是利用大功率等離子體矩處理危險有害的廢棄物，等離子體炬的中心溫度可高達攝氏上萬度。炬邊緣溫度也可達到3千度左右。等離子體垃圾處理過程為廢料分解和再重組過程，使得這類廢物無害化，減容化和資源再生化， 並達到汙染「零排放」標準，為解決危險或有害垃圾的處理問題提供一個科學、有效、經濟的技術手段。等離子垃圾處理技術具有多功能、性能卓越、超高環保指標、資源循環、減容比高等特點，具有技術先進性和不可替代性，市場前景寬廣等優勢。目前全球範圍內採用該項技術建成並投入運行的等離子垃圾處理髮電廠約有二十多個個，其技術路線各有千秋，但它們的共性是將利用等離子體的高溫特性將其作為輔助熱源來進行氣體重整或熔渣處理，舉一例如圖1所示，其處理過程包括生活垃圾和輪胎碎片經過混合後通過進料設備進入等離子氣化爐，經熱解氣化後產生大量的氫氣、一氧化碳和二氧化碳等氣體的混合氣，然後進入燃燒室點火燃燒，高溫煙氣進入餘熱鍋爐經過換熱產生高溫高壓的蒸汽，進入汽輪機，帶動發電機發電。換熱後的煙氣進入脫酸系統和除塵系統進行淨化，最後經引風機送入煙 排至大氣。但是，現有技術的等離子垃圾處理技術餘熱利用率和熱效率不高。
發明內容
本發明實施例提供一種等離子垃圾處理系統，用以提高垃圾處理餘熱利用率和熱效率，該系統包括過熱蒸汽乾燥器，將垃圾進行乾燥；等離子氣化爐，與所述過熱蒸汽乾燥器相連，在等離子火炬高溫作用下，將所述過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾進行熱解，產生包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣；高溫換熱器，與所述等離子氣化爐相連，將所述等離子氣化爐產生的混合氣進行換熱降溫；氧氣發生器，產生氧氣；氧氣換熱器，分別與所述高溫換熱器和所述氧氣發生器相連，用所述高溫換熱器換熱降溫後的混合氣對所述氧氣發生器產生的氧氣進行加熱，輸出煙氣；鹼液製備裝置，製備鹼液；
驟冷塔，分別與所述氧氣換熱器和所述鹼液製備裝置相連，用所述鹼液製備裝置製備的鹼液對所述氧氣換熱器輸出的煙氣進行降溫和脫酸處理；第一除塵器，與所述驟冷塔相連，對所述驟冷塔降溫和脫酸處理後的煙氣進行除塵。
引風機，與所述第一除塵器相連，傳送所述第一除塵器除塵後的煙氣；發電機，發電；燃氣內燃機，分別與所述發電機和所述引風機相連，用所述引風機傳送的煙氣帶動所述發電機發電，並輸出煙氣；餘熱鍋爐，與所述燃氣內燃機相連，將所述燃氣內燃機輸出的煙氣進行降溫處理；第二除塵器，與所述餘熱鍋爐相連，將所述餘熱鍋爐降溫處理後的煙氣進行除塵， 送入煙囪排放。本發明實施例還提供一種等離子垃圾處理方法，用以提高垃圾處理餘熱利用率和熱效率，該方法包括過熱蒸汽乾燥器將垃圾進行乾燥；等離子氣化爐在等離子火炬高溫作用下，將所述過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾進行熱解，產生包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣；高溫換熱器將所述等離子氣化爐產生的混合氣進行換熱降溫；氧氣換熱器用所述高溫換熱器換熱降溫後的混合氣對氧氣發生器產生的氧氣進行加熱，輸出煙氣；驟冷塔用鹼液製備裝置製備的鹼液對所述氧氣換熱器輸出的煙氣進行降溫和脫酸處理；第一除塵器對所述驟冷塔降溫和脫酸處理後的煙氣進行除塵；引風機傳送所述第一除塵器除塵後的煙氣；燃氣內燃機用所述引風機傳送的煙氣帶動發電機發電，並輸出煙氣；餘熱鍋爐將所述燃氣內燃機輸出的煙氣進行降溫處理；第二除塵器將所述餘熱鍋爐降溫處理後的煙氣進行除塵，送入煙囪排放。本發明實施例中的等離子垃圾處理裝置及方法，相對於現有技術而言，可以提高垃圾處理餘熱利用率和熱效率。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中圖1為現有技術中等離子垃圾處理的過程示意圖；圖2為本發明實施例中等離子垃圾處理系統的結構示意圖；圖3為本發明實施例中等離子垃圾處理方法的處理流程圖；圖4為等離子垃圾處理方法的一個具體實例的過程示意圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合附圖對本發明實施例做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。如圖2所示，本發明實施例中的等離子垃圾處理系統可以包括過熱蒸汽乾燥器，將垃圾進行乾燥；等離子氣化爐，與所述過熱蒸汽乾燥器相連，在等離子火炬高溫作用下，將所述過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾進行熱解，產生包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣；高溫換熱器，與所述等離子氣化爐相連，將所述等離子氣化爐產生的混合氣進行換熱降溫；氧氣發生器，產生氧氣；氧氣換熱器，分別與所述高溫換熱器和所述氧氣發生器相連，用所述高溫換熱器換熱降溫後的混合氣對所述氧氣發生器產生的氧氣進行加熱，輸出煙氣；鹼液製備裝置，製備鹼液；驟冷塔，分別與所述氧氣換熱器和所述鹼液製備裝置相連，用所述鹼液製備裝置製備的鹼液對所述氧氣換熱器輸出的煙氣進行降溫和脫酸處理；第一除塵器，與所述驟冷塔相連，對所述驟冷塔降溫和脫酸處理後的煙氣進行除
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土 ；引風機，與所述第一除塵器相連，傳送所述第一除塵器除塵後的煙氣；發電機，發電；燃氣內燃機，分別與所述發電機和所述引風機相連，用所述引風機傳送的煙氣帶動所述發電機發電，並輸出煙氣；餘熱鍋爐，與所述燃氣內燃機相連，將所述燃氣內燃機輸出的煙氣進行降溫處理；第二除塵器，與所述餘熱鍋爐相連，將所述餘熱鍋爐降溫處理後的煙氣進行除塵， 送入煙囪排放。具體實施時，垃圾經輸送車輛進入場區，初步預處理後進入料坑，通過輸送系統進入過熱蒸汽乾燥器，在這裡進行乾燥脫水，減少垃圾裡面的游離水分，提高其熱值。過熱蒸汽乾燥技術是一種新興的節能幹燥方法，它是利用過熱蒸汽直接與溼物料接觸而去除水分的一種乾燥方式。經過過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾的溫度約140°C。經過過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾可以通過進料設備進入等離子氣化爐，在等離子火炬高溫作用下熱解產生包含大量氫氣、一氧化碳和二氧化碳等氣體的混合氣。混合氣出口溫度約1300°C，混合氣進入高溫換熱器進行初步換熱溫度降到約600度，再進入氧氣換熱器，在這裡給氧氣發生器產生的助燃的氧氣加熱，煙氣出來的溫度大概在540°C左右。出來後的煙氣進入驟冷塔，在這裡進行快速降溫和脫酸處理，處理時將鹼液製備裝置製備的鹼液由霧化噴頭噴出與煙氣進行直接換熱，出口溫度控制在130°C左右，然後進入第一除塵器。該第一除塵器可以包括布袋除塵器和/或旋風除塵器，如果包括有布袋除塵器，將進入的煙氣溫度控制在130°C左右是考慮到如果煙氣溫度過低容易造成糊袋。經除塵後的煙氣由弓丨風機送入燃氣內燃機帶動發電機發電。經過燃氣內燃機的煙氣進入餘熱鍋爐，降低排煙溫度後，經過第二除塵器後送入煙囪排放，該第二除塵器也可以包括布袋除塵器和/或旋風除塵器。高溫換熱器可以將餘熱鍋爐降溫後的煙氣進行換熱降溫；並且，在換熱降溫後將獲得的煙氣送回所述過熱蒸汽乾燥器，或，經氧氣換熱器送回所述等離子氣化爐，從而充分利用餘熱。基於同一發明構思，本發明實施例中還提供了一種等離子垃圾處理方法，如下面的實施例所述。由於該等離子垃圾處理方法解決問題的原理與等離子垃圾處理系統相似， 因此該方法的實施可以參見等離子垃圾處理系統的實施，重複之處不再贅述。如圖3所示，本發明實施例中的等離子垃圾處理方法的處理流程可以包括步驟301、過熱蒸汽乾燥器將垃圾進行乾燥；步驟302、等離子氣化爐在等離子火炬高溫作用下，將所述過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾進行熱解，產生包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣；步驟303、高溫換熱器將所述等離子氣化爐產生的混合氣進行換熱降溫；步驟304、氧氣換熱器用所述高溫換熱器換熱降溫後的混合氣對氧氣發生器產生的氧氣進行加熱，輸出煙氣；步驟305、驟冷塔用鹼液製備裝置製備的鹼液對所述氧氣換熱器輸出的煙氣進行降溫和脫酸處理；步驟306、第一除塵器對所述驟冷塔降溫和脫酸處理後的煙氣進行除塵；步驟307、引風機傳送所述第一除塵器除塵後的煙氣；步驟308、燃氣內燃機用所述引風機傳送的煙氣帶動發電機發電，並輸出煙氣；步驟309、餘熱鍋爐將所述燃氣內燃機輸出的煙氣進行降溫處理；步驟310、第二除塵器將所述餘熱鍋爐降溫處理後的煙氣進行除塵，送入煙囪排放。具體實施時，所述過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾的溫度約為140°C ；所述等離子氣化爐產生的混合氣的溫度約為1300°C ；所述高溫換熱器換熱降溫後的混合氣的溫度約為 6000C ；所述氧氣換熱器輸出的煙氣的溫度約為540°C ；所述驟冷塔降溫和脫酸處理後的煙氣的溫度約為130°C。具體實施時，在步驟305中，所述驟冷塔可以將所述鹼液製備裝置製備的鹼液由霧化噴頭噴出，與所述氧氣換熱器輸出的煙氣進行換熱，輸出降溫和脫酸處理後的煙氣。具體實施時，所述第一除塵器可以包括布袋除塵器和/或旋風除塵器。具體實施時，所述第二除塵器可以包括布袋除塵器和/或旋風除塵器。圖4為本發明實施例中等離子垃圾處理方法的一個具體例子。等離子體垃圾處理技術可用於處理包括有機溶劑廢物、廢礦物油、含多氯聯苯廢物、醫院廢藥物及其它廢物、農藥廢物、有機樹脂類廢物、爆炸性廢物、含金屬羰基化合物廢物、含有色金屬及重金屬的廢物、石棉廢物、放射性廢物在內的數千種有毒有害廢物，圖4 僅以生活垃圾為例加以說明。如圖4所示，生活垃圾進入過熱蒸汽乾燥器，在這裡進行乾燥脫水，減少垃圾裡面的游離水分，提高其熱值。經過過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾進入等離子氣化爐，在等離子火炬高溫作用下熱解產生包含大量氫氣、一氧化碳和二氧化碳等氣體的混合氣。混合氣進入高溫換熱器進行初步換熱降溫。降溫後的混合氣進入氧氣換熱器，在這裡給氧氣發生器產生的助燃的氧氣加熱。出來後的煙氣進入驟冷塔，在這裡進行快速降溫和脫酸處理，處理時將鹼液製備裝置製備的鹼液由霧化噴頭噴出與煙氣進行直接換熱，然後進入旋風除塵器和布袋除塵器除塵。經除塵後的煙氣由引風機送入燃氣內燃機帶動發電機發電。經過燃氣內燃機的煙氣進入餘熱鍋爐，降低排煙溫度後，經過布袋除塵器後送入煙 排放。餘熱鍋爐降溫後的煙氣可以回送至高溫換熱器進行換熱降溫；並且，在換熱降溫後將獲得的煙氣送回所述過熱蒸汽乾燥器，或，經氧氣換熱器送回所述等離子氣化爐，從而充分利用餘熱。下表以日處理量100t/d為例，比較說明本發明實施例的等離子垃圾處理與現有技術的等離子垃圾處理(以圖1為例)的特點其中，本發明實施例的等離子垃圾處理對象是生活垃圾，現有技術的等離子垃圾處理對象是垃圾中45%是生活垃圾，55%為輪胎碎片。
權利要求
1.一種等離子垃圾處理系統，其特徵在於，包括 過熱蒸汽乾燥器，將垃圾進行乾燥；等離子氣化爐，與所述過熱蒸汽乾燥器相連，在等離子火炬高溫作用下，將所述過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾進行熱解，產生包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣；高溫換熱器，與所述等離子氣化爐相連，將所述等離子氣化爐產生的混合氣進行換熱降溫；氧氣發生器，產生氧氣；氧氣換熱器，分別與所述高溫換熱器和所述氧氣發生器相連，用所述高溫換熱器換熱降溫後的混合氣對所述氧氣發生器產生的氧氣進行加熱，輸出煙氣； 鹼液製備裝置，製備鹼液；驟冷塔，分別與所述氧氣換熱器和所述鹼液製備裝置相連，用所述鹼液製備裝置製備的鹼液對所述氧氣換熱器輸出的煙氣進行降溫和脫酸處理；第一除塵器，與所述驟冷塔相連，對所述驟冷塔降溫和脫酸處理後的煙氣進行除塵； 引風機，與所述第一除塵器相連，傳送所述第一除塵器除塵後的煙氣； 發電機，發電；燃氣內燃機，分別與所述發電機和所述引風機相連，用所述引風機傳送的煙氣帶動所述發電機發電，並輸出煙氣；餘熱鍋爐，與所述燃氣內燃機相連，將所述燃氣內燃機輸出的煙氣進行降溫處理； 第二除塵器，與所述餘熱鍋爐相連，將所述餘熱鍋爐降溫處理後的煙氣進行除塵，送入煙囪排放。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾的溫度為 140 0C ；所述等離子氣化爐產生的混合氣的溫度為1300°C ； 所述高溫換熱器換熱降溫後的混合氣的溫度為600°C ； 所述氧氣換熱器輸出的煙氣的溫度為540°C ； 所述驟冷塔降溫和脫酸處理後的煙氣的溫度為130°C。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述驟冷塔將所述鹼液製備裝置製備的鹼液由霧化噴頭噴出，與所述氧氣換熱器輸出的煙氣進行換熱，輸出降溫和脫酸處理後的煙氣。
4.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述第一除塵器包括布袋除塵器和/或旋風除塵器；所述第二除塵器包括布袋除塵器和/或旋風除塵器。
5.如權利要求1至4任一項所述的系統，其特徵在於，所述高溫換熱器將所述餘熱鍋爐降溫處理後的煙氣進行換熱降溫；並且，在換熱降溫後將獲得的煙氣送回所述過熱蒸汽乾燥器，或，經氧氣換熱器送回所述等離子氣化爐。
6.一種等離子垃圾處理方法，其特徵在於，該方法包括 過熱蒸汽乾燥器將垃圾進行乾燥；等離子氣化爐在等離子火炬高溫作用下，將所述過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾進行熱解，產生包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣；高溫換熱器將所述等離子氣化爐產生的混合氣進行換熱降溫； 氧氣換熱器用所述高溫換熱器換熱降溫後的混合氣對氧氣發生器產生的氧氣進行加熱，輸出煙氣；驟冷塔用鹼液製備裝置製備的鹼液對所述氧氣換熱器輸出的煙氣進行降溫和脫酸處理；第一除塵器對所述驟冷塔降溫和脫酸處理後的煙氣進行除塵；引風機傳送所述第一除塵器除塵後的煙氣；燃氣內燃機用所述引風機傳送的煙氣帶動發電機發電，並輸出煙氣；餘熱鍋爐將所述燃氣內燃機輸出的煙氣進行降溫處理；第二除塵器將所述餘熱鍋爐降溫處理後的煙氣進行除塵，送入煙囪排放。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述過熱蒸汽乾燥器乾燥後的垃圾的溫度為 140 0C ；所述等離子氣化爐產生的混合氣的溫度為1300°C ； 所述高溫換熱器換熱降溫後的混合氣的溫度為600°C ； 所述氧氣換熱器輸出的煙氣的溫度為540°C ； 所述驟冷塔降溫和脫酸處理後的煙氣的溫度為130°C。
8.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述驟冷塔將所述鹼液製備裝置製備的鹼液由霧化噴頭噴出，與所述氧氣換熱器輸出的煙氣進行換熱，輸出降溫和脫酸處理後的煙氣。
9.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述第一除塵器包括布袋除塵器和/或旋風除塵器；所述第二除塵器包括布袋除塵器和/或旋風除塵器。
10.如權利要求6至9任一項所述的方法，其特徵在於，還包括將所述餘熱鍋爐降溫處理後的煙氣送入所述高溫換熱器進行換熱降溫； 並且，在換熱降溫後將獲得的煙氣送回所述過熱蒸汽乾燥器，或，經氧氣換熱器送回所述等離子氣化爐。
全文摘要
本發明公開一種等離子垃圾處理系統及方法，包括過熱蒸汽乾燥器將垃圾進行乾燥；等離子氣化爐在等離子火炬高溫作用下，將乾燥後的垃圾熱解，產生包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣；高溫換熱器將混合氣進行換熱降溫；氧氣換熱器用換熱降溫後的混合氣對助燃的氧氣進行加熱，輸出煙氣；驟冷塔用鹼液對氧氣換熱器輸出的煙氣進行降溫和脫酸處理；第一除塵器對驟冷塔處理後的煙氣進行除塵；引風機傳送第一除塵器除塵後的煙氣；燃氣內燃機用引風機傳送的煙氣帶動發電機發電，輸出煙氣；餘熱鍋爐將燃氣內燃機輸出的煙氣進行降溫；第二除塵器將餘熱鍋爐降溫後的煙氣進行除塵，送入煙囪排放。採用本發明可以提高垃圾處理餘熱利用率和熱效率。
文檔編號B09B3/00GK102284467SQ20111012754
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月17日 優先權日2011年5月17日
發明者關天罡, 梅東升, 胡耀宇, 郭明星, 陸海軍 申請人:北京能源投資(集團)有限公司