一種城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統的製作方法
2023-05-22 16:45:31
本實用新型屬於生活垃圾處理技術領域，具體涉及一種城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統，尤其涉及一種利用熱解氣化焚燒發電工藝對以堆肥為處理工藝的城市生活垃圾處理廠篩上物的處置系統。
背景技術：
城市生活垃圾是我國城市當前面臨的最嚴重的環境問題之一，如何對它進行有效的處理，已成為政府和民眾關注的焦點。作為城市生活垃圾處理方法之一，堆肥利用微生物對其中有機物的分解作用，產生一種穩定、衛生、有一定使用價值的農業肥料或土壤改良劑，對解決城市環境汙染及實現城市生活垃圾無害化、減量化、資源化和產業化具有重要的意義。
在垃圾堆肥工藝的第一階段，即預處理過程中，以塑料為主的難以被微生物分解的有機物被分選出來成為篩上物。這部分篩上物通常被就近運送至垃圾填埋場進行填埋處理。近年來由於國民經濟的持續發展，人民生活水平也不斷提升，城市生活垃圾的成分也有了顯著變化，其中以塑料為主的難以用堆肥工藝處理的有機物比例增高，從而使得城市生活垃圾處理廠的篩上物數量上升。由於垃圾填埋處理方法的局限性，使得篩上物的處置成為很多城市生活垃圾處理廠在生產運行過程中的難點。若採用垃圾焚燒發電處理，則由於篩上物數量較少，建設垃圾焚燒發電廠不經濟，且由於規模較小項目難以獲批。
使用垃圾衛生填埋法處置城市生活垃圾處理廠篩上物有如下缺點：
1.填埋場所需佔地面積較大，且服務周期有限，生產管理成本較高。由於國家城鎮化步伐的不斷推進，土地這一不可再生資源的稀缺性越來越明顯，以衛生填埋為主的垃圾處置方式已不可持續；
2.垃圾經衛生填埋處理後，如管理不當仍存在汙染土壤和地下水的風險；
3.篩上物需經車輛運輸後送至就近的垃圾填埋場，如運距較遠，在運輸過程中難免對沿途環境產生二次汙染，且運輸費用也較高。
熱解是指在無氧或缺氧氣氛下，利用高溫使固體廢物有機成分發生裂解，從而脫出揮發性物質並形成固體焦炭的過程，熱解工藝主要產物有熱解油和固體炭，氣體產率相對較低。氣化是指反應物在還原性氣氛下與氣化劑發生反應，生成以可燃氣為主的熱轉化過程，在這裡氣化劑主要包括空氣、富氧氣體、水蒸氣、二氧化碳等。在實際過程中，熱解、氣化往往同時存在於反應過程中。篩上物在熱解氣化爐內同時發生熱解和氣化反應，產生的可燃氣體主要成分為：CO、CO2、H2、CmHn（主要為甲烷）、O2、N2、HCl、H2S等。可燃氣體在二燃室中完全燃燒以釋放出熱量。
技術實現要素：
本實用新型的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統。該處置系統佔地面積小，篩上物無需長距離運輸，通過熱解氣化的方法處置，可實現無害化、減量化、資源化和產業化。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下：
一種城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統，包括垃圾熱解氣化爐、二燃室、餘熱鍋爐、汽輪機、凝汽器、冷卻塔、循環水泵、凝結水泵、除氧器、給水泵、半乾式除酸塔、布袋除塵器、引風機和煙囪；
垃圾熱解氣化爐的可燃氣體出口與二燃室的氣體入口相連；二燃室的煙氣出口與餘熱鍋爐的煙氣入口相連；餘熱鍋爐的過熱蒸汽出口與汽輪機的蒸汽入口相連；
汽輪機的乏汽出口與凝汽器的乏汽入口相連；凝汽器的凝結水出口依次通過凝結水泵、除氧器和給水泵，最後與餘熱鍋爐的鍋爐給水口相連；
冷卻塔的出水口通過循環水泵與凝汽器的進水口相連；凝汽器的出水口與冷卻塔的循環水進水口相連；
餘熱鍋爐的煙氣出口與半乾式除酸塔的煙氣入口相連；半乾式除酸塔的煙氣出口與布袋除塵器的煙氣入口相連；布袋除塵器的煙氣出口通過引風機與煙囪相連。
進一步，優選的是，還包括發電機，汽輪機（4）的輸出軸與發電機（5）的輸入軸相連。
採用本實用新型城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統的城市生活垃圾處理廠篩上物的處置方法，包括如下步驟：
步驟S1，熱解氣化：篩上物放入垃圾熱解氣化爐內，在500℃~700℃高溫條件下，並在不向爐內供風的缺氧的條件下進行熱解氣化反應使其中的大分子態有機物裂解成小分子態可燃氣體；
步驟S2，完全燃燒：可燃氣體進入二燃室中完全燃燒，產生高溫煙氣；
步驟S3，餘熱回收：餘熱鍋爐回收高溫煙氣中的熱量，產生蒸汽直接對外供熱或者供汽輪機轉換成為機械功；
步驟S4，煙氣淨化：經餘熱鍋爐回收的煙氣溫度降低後，通過半乾式除酸塔進行半乾法除酸，之後煙氣再通過布袋除塵器除去飛灰後可達標排放；
步驟S5，凝結水處理：汽輪機出來的凝結水經除氧器除氧後回到餘熱鍋爐循環使用。
優選的是，步驟S3中產生的蒸汽經汽輪機供發電機發電。
優選的是，垃圾熱解氣化爐內熱解氣化產生的爐渣經檢測合格後可直接填埋，或用作建築材料進行綜合利用。
優選的是，布袋除塵器除塵得到的飛灰經螯合劑穩定化後添加水泥固化成磚塊，經檢測合格後可安全填埋。
本實用新型所涉及的技術特點如下
1.熱解反應在缺氧環境下進行，有效抑制了二噁英的生成；
2.餘熱鍋爐排煙溫度控制在220℃左右，避免尾部煙道受熱面遭受酸腐蝕；
3.採用凝汽式汽輪發電機組，技術成熟，發電效率高；
4.由於篩上物已經過分選含水率很低，沒有滲瀝液處理的問題；
5.熱解反應產生的飛灰量較小，可根據實際情況在布袋除塵器前噴射活性炭以保證煙氣中二噁英的含量達到排放標準。
6.通過熱解氣化的方法處置城市生活垃圾處理廠篩上物，可實現無害化、減量化、資源化和產業化；
7.配置餘熱回收系統，將垃圾中蘊含的熱能回收利用，通過發電上網或直接供熱可產生較好的經濟效益；
8.熱解氣化法本身就能抑制二噁英的生成，在使用半乾式除酸塔和布袋除塵器，保證煙氣可達標排放；
9.熱解氣化爐底部排出的爐渣不含有毒成分，經檢測合格後可直接填埋或作為建築材料等綜合利用，少量的飛灰因含重金屬，需經鰲合固化後做安全填埋處理。
本實用新型中所述利用熱解氣化焚燒發電工藝對以堆肥為處理工藝的城市生活垃圾處理廠篩上物的處置方法，相對填埋處置方法具有以下優點：
1.設備佔地面積小，可在現有城市生活垃圾處理廠內空地或就近選址建設；
2.篩上物無需長距離運輸，避免了二次汙染；
3.篩上物成分主要為塑料等難以被微生物分解的有機物，適合採用熱解汽化法處理，熱解氣化產生的可燃氣體經燃燒後通過餘熱鍋爐回收熱量，產生蒸汽供汽輪發電機組發電，發出的電可上網出售，如有穩定的熱負荷也可直接供熱，均能產生一定的經濟效益；
4.熱解氣化過程中產生的爐渣經檢測合格後可直接填埋或綜合利用，少量飛灰經鰲合固化處理後也可直接填埋；
5.熱解氣化過程中產生的煙氣經除酸、除去飛灰後可直接達標排放，滿足《生活垃圾焚燒汙染控制標準》（GB18485-2014）。
附圖說明
圖1是本實用新型城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統的結構示意圖；
其中，1、垃圾熱解氣化爐；2、二燃室；3、餘熱鍋爐；4、汽輪機；5、發電機；6、凝汽器；7、冷卻塔；8、循環水泵；9、凝結水泵；10、除氧器；11、給水泵；12、半乾式除酸塔；13、布袋除塵器；14、引風機；15、煙囪。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用於說明本實用新型，而不應視為限定本實用新型的範圍。實施例中未註明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用材料或裝置未註明生產廠商者，均為可以通過購買獲得的常規產品。
本實用新型系統中各裝置的連接方式均採用常規方法，如通過管道連接等。
篩上物：以堆肥為處理工藝的城市垃圾處理廠，在預處理過程中分選出的難以被微生物分解的有機物。
垃圾熱解氣化爐：在高溫缺氧條件下利用熱解反應處理生活垃圾的設備。
如圖1所示，一種城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統，包括垃圾熱解氣化爐1、二燃室2、餘熱鍋爐3、汽輪機4、凝汽器6、冷卻塔7、循環水泵8、凝結水泵9、除氧器10、給水泵11、半乾式除酸塔12、布袋除塵器13、引風機14和煙囪15；
垃圾熱解氣化爐1的可燃氣體出口與二燃室2的氣體入口相連；二燃室2的煙氣出口與餘熱鍋爐3的煙氣入口相連；餘熱鍋爐3的過熱蒸汽出口與汽輪機4的蒸汽入口相連；
汽輪機4的乏汽出口與凝汽器6的乏汽入口相連；凝汽器6的凝結水出口依次通過凝結水泵9、除氧器10和給水泵11，最後與餘熱鍋爐3的鍋爐給水口相連；
冷卻塔7的出水口通過循環水泵8與凝汽器6的進水口相連；凝汽器6的循環水出水口與冷卻塔7的進水口相連；
餘熱鍋爐3的煙氣出口與半乾式除酸塔12的煙氣入口相連；半乾式除酸塔12的煙氣出口與布袋除塵器13的煙氣入口相連；布袋除塵器13的煙氣出口通過引風機14與煙囪15相連。
優選方案，還包括發電機5，汽輪機4的輸出軸與發電機5的輸入軸相連。
一種城市生活垃圾處理廠篩上物的處置方法，採用上述城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統，包括如下步驟：
步驟S1，熱解氣化：篩上物放入垃圾熱解氣化爐內，在500℃~700℃高溫條件下，並在不向爐內供風的缺氧的條件下進行熱解氣化反應使其中的大分子態有機物裂解成小分子態可燃氣體；
步驟S2，完全燃燒：可燃氣體進入二燃室中完全燃燒，產生高溫煙氣；
步驟S3，餘熱回收：餘熱鍋爐回收高溫煙氣中的熱量，產生蒸汽直接對外供熱或者供汽輪機轉換成為機械功；
步驟S4，煙氣淨化：經餘熱鍋爐回收的煙氣溫度降低後，通過半乾式除酸塔進行半乾法除酸，之後煙氣再通過布袋除塵器除去飛灰後可達標排放；
步驟S5，凝結水處理：汽輪機出來的凝結水經除氧器除氧後回到餘熱鍋爐循環使用。
優選步驟S3中產生的蒸汽經汽輪機供發電機發電。
優選垃圾熱解氣化爐內熱解氣化產生的爐渣經檢測合格後可直接填埋，或用作建築材料進行綜合利用。
優選布袋除塵器除塵得到的飛灰經螯合劑穩定化後添加水泥固化成磚塊，經檢測合格後可安全填埋。本實用新型中所指的螯合劑是用於固化飛灰中重金屬的化學藥劑；制磚方法：飛灰按一定比例加入螯合劑、水泥及水攪拌均勻後一起進入制磚機成型，按照本領域內的常規方法和常規技術即可，沒有特殊要求。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。