一種耦合於水泥窯協同處置的生活垃圾預處置系統的製作方法

2023-10-23 23:37:42 1

本實用新型涉及生活垃圾處置，具體涉及一種耦合於水泥窯協同處置的生活垃圾預處置系統。

背景技術：

中國生活垃圾產生量大，約為1.9億t/a，佔世界垃圾產生量的29%。目前我國城市生活垃圾無害化處理方式包括填埋、堆肥、焚燒，其中以填埋為主(佔比80%以上)，但焚燒比例上升很快。從短期趨勢來看，由於 「減量化」的要求，垃圾焚燒技術頗受青睞。根據北京市關於全面推進生活垃圾處理工作的若干意見，2012年北京市生活垃圾焚燒、生化處理和填埋的比例為2:3:5，實現城區原生垃圾零填埋，2015年的比例為4:3:3,基本滿足不同成分垃圾處理的需求，實現全市生活垃圾的零填埋，可見以焚燒處理為主的垃圾綜合處理方式將成為未來垃圾處理的主航標。

但由於我國大部分地區的生活垃圾採用混合收集的方式，其成分複雜，且常隨著地域和季節而變化，這就使得垃圾的熱值很不穩定，焚燒給發電或供熱系統帶來了許多問題，往往達不到預期的設計目的。為了維護系統的正常運轉，大多數垃圾焚燒廠常採用添加大量輔助燃料的方式進行補燃，使得運行成本大幅度提高，嚴重影響其經濟效益；此外垃圾焚燒處理會產生2部分固體副產物，一部分是焚燒殘渣，約佔垃圾焚燒量的20-30％，最終採用填埋方式進行處置，另一部分是焚燒飛灰，約佔垃圾焚燒量的2-4%，由於這部分物質含有重金屬和二噁英等風險汙染物，一般採用水泥固化後進行深度填埋處置，可見焚燒處理需要配合填埋處置的最終消納場所才能實現廢棄物的處理，這樣在焚燒廠建設時要充分考慮填埋場的配套問題；最後垃圾焚燒廠的二噁英排放問題一直是大眾關注的熱點，社會輿論壓力很大，焚燒廠建設阻力很大。

隨著垃圾焚燒問題的日益凸顯，以及可持續發展理念的不斷深入，在對城市生活垃圾的處理問題上，已不再僅僅停留在如何控制和銷毀這一傳統的老觀念上。而是採取積極態度和有力措施，進行最大限度的回收和綜合利用，以創建具有良好經濟效益的「垃圾產業」。歐盟在處理城市生活垃圾方面，要求不再新建可燃廢物焚燒廠和城市生活垃圾填埋場，今後所有新產生的可燃廢物和垃圾都要採取其他的更安全更經濟的方法，儘可能地全部即時處置，一步到位，全量消納，不留後患，儘量少用或不用填埋場和焚燒爐；同時對水泥工業消納可燃廢物與城市生活垃圾的前景也頗為看好。

水泥窯協同處置危險固廢的安全性已得到了世界範圍內的認可，協同處置生活垃圾等城市固廢的安全性無可置疑。但由於原生生活垃圾中的水分含量高，形狀尺寸不規則、熱值低等因素，直接用於水泥窯處置，有處置量低、對水泥窯運行影響大的缺點。因此，需要對生活垃圾進行預處理，以降低水分、提高熱值、增加處理量。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提出一種耦合於水泥窯協同處置的生活垃圾預處置系統，針對水泥窯處置生活垃圾的技術特點，結合預處理過程中的需要解決的關鍵問題，提出了一種全新的耦合於水泥窯的生活垃圾預處置系統，實現生活垃圾的處理和水泥窯的無縫對接，達到生活垃圾直接預處理過程中固、液、氣的近零排放。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是：

一種耦合於水泥窯的生活垃圾協同預處置系統，其中，所述系統包括相互連接的第一破碎機和第一篩分機，第一篩分機的篩下灰土垃圾通過傳送帶連接一個氣化熱分離裝置，氣化熱分離裝置分離灰土垃圾中的有機物和無機物，氣化熱分離裝置連接的一個與水泥窯分解爐連接的氣化管道，氣化管道用於輸送有機物氣化後的氣體，氣化熱分離裝置還連接一個輸送帶，氣化熱分離裝置分離的無機物氣化爐渣通過輸送帶送入水泥原料配料系統；第一篩分機的篩上物通過皮帶連接到一個緩衝槽，緩衝槽上設置有帶行車的液壓多瓣抓斗機，緩衝槽中的篩上物垃圾通過抓斗將垃圾物料均勻的布置在生物幹化處理槽中進行幹化處理，垃圾生物幹化結束後，再通過抓斗將幹化產物輸送到一個含料倉的給料機，給料機連接第二篩分機；第二篩分機連接兩個分選裝置，第一分選裝置中設置有磁選機用於處理第二篩分機篩下物，第一分選裝置出口連接所述氣化熱分離裝置，對第二篩分機篩下物進行氣化分解處理；第二分選裝置中設置有磁選機和羅茨風機、用於處理第二篩分機篩上物，第二分選裝置連接兩條輸送帶，一條輸送帶將風選出的輕物料作為高熱值替代燃料送入第二破碎機進一步破碎到粒徑50mm以下，然後通過皮帶連接輸送到含料倉的鏈板機直接送入到水泥窯的分解爐；另一條輸送帶將風選出的重物料輸送到第三破碎機破碎後送入水泥原料配料系統。

方案進一步是：所述輕物料是由羅茨風機吹出的物料，所述重物料是羅茨風機吹剩的物料。

方案進一步是：所述緩衝槽包括多個幹化處理槽，幹化處理槽高出地面2.5m至3.5m，伸入地下0.5m至0.8m，在幹化處理槽地下底部設有滲濾液的收集槽，在幹化處理槽地下中部設有通風管道；幹化處理槽地下和地上部分通過鋪設曝氣板進行間隔，在曝氣板之上設置有多個通風孔，幹化處理槽所處幹化區外設置與通風風管連接的離心風機。

方案進一步是：所述滲濾液的收集槽設置有滲濾液抽取泵，抽取泵的抽出管道直接連接至水泥窯的窯頭、窯尾或者氣化爐；所述滲濾液的收集槽設置有溢流口，溢流口連接一個或多個發酵槽，發酵槽中堆放有被發酵物；發酵槽連接給料機，給料機連接所述氣化爐。

方案進一步是：所述被發酵物是樹葉、秸稈、稻草或它們的混合物。

本實用新型解決了基於水泥窯處置的垃圾預處理過程中的2個技術難題，灰土含量高的篩下物以及滲濾液的處置問題，通過先破碎再篩分充分實現了灰土垃圾的分離，避免了對生物幹化過程的影響，灰土垃圾經過氣化形式的熱分離，將其中的有機物轉化為氣體燃料送入分解爐，無機物作為氣化爐渣一起運往水泥原料配料車間進行配料，這與現有的灰土篩下物直接進行水泥配料的工程技術完全不同。

本實用新型通過較少的工藝環節和簡單的操作在水泥窯上實現了生活垃圾固、液、氣的綜合處理與利用。

本實用新型實現了滲濾液實現零排放，臭氣通過氣化燃燒和起停性好、運行成本低且無人值守的SQU除臭機實現多重治理。

本實用新型工藝環節少，關鍵設備少，技術操作簡單，佔地面積小，投資和運行運行成本低。

下面結合附圖和實施例對本實用新型作一詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型系統結構示意框圖。

具體實施方式

一種耦合於水泥窯的生活垃圾協同預處置系統，如圖1所示，所述系統包括相互連接的第一破碎機1和第一篩分機2（滾筒篩），第一篩分機的篩下灰土垃圾通過傳送帶連接一個氣化熱分離裝置3，氣化熱分離裝置分離灰土垃圾中的有機物和無機物，氣化熱分離裝置連接的一個與水泥窯4分解爐連接的氣化管道5，氣化管道用於輸送有機物氣化後的氣體，氣化熱分離裝置還連接一個輸送帶6，氣化熱分離裝置分離的無機物氣化爐渣通過輸送帶送入水泥原料配料系統7；第一篩分機的篩上物通過皮帶連接到一個緩衝槽8作幹化處理，緩衝槽包括多個幹化處理槽801，幹化處理槽地上高2.5m至3.5m，地下0.5m至0.8，在幹化處理槽地下部分的底部設置有滲濾液的收集槽9，在幹化處理槽地下部分的中部設有通風管道；幹化處理槽地下和地上部分通過鋪設曝氣板進行間隔，曝氣板上布置有多個通風孔，幹化處理槽所處幹化區外設置與通風風管連接的離心風機，生物幹化所需要的氧氣通過布風管道和通風孔輸送給曝氣板上的垃圾物料，幹化處理槽所處幹化區外還設置有抽風機，抽風機將幹化車間產生的廢氣集中收集後直接輸送到氣化爐、分解爐或窯頭；緩衝槽上設置有帶行車的液壓多瓣抓斗機10，緩衝槽中的篩上物垃圾通過抓斗將垃圾物料均勻的布置在生物幹化處理槽中進行幹化處理，垃圾生物幹化結束後，再通過抓斗將幹化產物輸送到一個含料倉的給料機11，給料機連接第二篩分機12，第二篩分機連接兩個分選裝置，第一分選裝置13中設置有磁選機用於處理第二篩分機篩下物，第一分選裝置出口連接所述氣化熱分離裝置，對第二篩分機篩下物進行氣化分解處理；第二分選裝置14中設置有磁選機和羅茨風機、用於處理第二篩分機篩上物，第二分選裝置連接兩條輸送帶，一條輸送帶15將風選出的輕物料作為高熱值替代燃料送入第二破碎機16進一步破碎到粒徑50mm以下，然後通過皮帶連接輸送到含料倉的鏈板機17直接送入到水泥窯的分解爐；另一條輸送帶18將風選出的重物料輸送到第三破碎機19破碎後送入水泥原料配料系統。

其中：所述輕物料是由羅茨風機吹出的物料，所述重物料是羅茨風機吹剩的物料。

實施例中：所述滲濾液的收集槽設置有滲濾液抽取泵20，抽取泵的抽出管道直接連接至水泥窯的窯頭、窯尾或者氣化爐；所述滲濾液的收集槽設置有溢流口，溢流口連接一個或多個發酵槽21，發酵槽中堆放有被發酵物；發酵槽連接給料機22，給料機連接所述氣化爐。

其中：所述被發酵物是樹葉、秸稈、稻草或它們的混合物。

實施例中：所述發酵物與滲濾液的重量混合比例是1:6.1至1:6.5，在所述多個發酵槽分別通過截止閥與溢流口連接，當達到所述混合比例後，截止閥關閉並發出信號通知。

實施例中：所述給料機是雙螺旋給料機。

下面是基於所述耦合於水泥窯的生活垃圾協同預處置系統的處置方法，所述系統包括相互連接的第一破碎機和第一篩分機，第一篩分機的篩下灰土垃圾通過傳送帶連接一個氣化熱分離裝置，氣化熱分離裝置分離灰土垃圾中的有機物和無機物，氣化熱分離裝置連接的一個與水泥窯分解爐連接的氣化管道，氣化管道用於輸送有機物氣化後的氣體，氣化熱分離裝置還連接一個輸送帶，氣化熱分離裝置分離的無機物氣化爐渣通過皮帶送入水泥原料配料系統；第一篩分機的篩上物通過皮帶輸送到一個緩衝槽後作為幹化處理的原料，所述緩衝槽包括多個幹化處理槽，幹化處理槽高出地面2.5m至3.5m，伸入地下0.5m至0.8m，在幹化處理槽地下部分的中部設置通風管道，幹化處理槽地下部分和地上部分通過曝氣板進行間隔，曝氣板上布置有多個通氣孔，生物幹化所需要的氧氣通過通風管道和通氣孔輸送給曝氣板上的垃圾物料，幹化處理槽所處幹化區外設置有抽風機，抽風機將幹化區產生的廢氣集中收集後直接輸送到氣化爐、分解爐或窯頭；緩衝槽上設置有液壓多瓣抓斗機，抓斗機連接一個含料倉的給料機，給料機連接第二篩分機，第二篩分機連接兩個分選裝置，第一分選裝置中設置有磁選機用於處理第二篩分機篩下物，第一分選裝置出口連接所述氣化熱分離裝置，對第二篩分機篩下物進行氣化分解處理；第二分選裝置中設置有磁選機和羅茨風機、用於處理第二篩分機篩上物，第二分選裝置連接兩條輸送帶，一條輸送帶將風選出的輕物料作為高熱值替代燃料送入第二破碎機進一步破碎到粒徑50mm以下，然後通過皮帶連接輸送到含料倉的鏈板機直接送入到水泥窯的分解爐；另一條輸送帶將風選出的重物料輸送到第三破碎機破碎後送入水泥原料配料系統，所述方法包括：

對第一篩分機的篩下灰土垃圾在氣化熱分離裝置中以850℃-1100℃的溫度分離灰土垃圾中的有機物和無機物；

對第二篩分機篩下物在氣化熱分離裝置中以850℃-1100℃的溫度分離第二篩分機篩下物中的有機物和無機物；

對緩衝槽中的第一篩分機的篩上物作幹化處理：用抓斗行走對傳送來的第一篩分機的篩上物在幹化處理槽中進行布料，並在幹化處理槽曝氣板上鋪設一層帶縫隙的有機填料，幹化處理槽地下部分的底部還設有滲濾液的收集槽，通過在幹化區外設置的離心風機、幹化處理槽地下中部設置的通風管道以及間隔幹化處理槽地上和地下部分的曝氣板給垃圾物料輸送氧氣強化幹化，將幹化後的篩上物送入下一道工序。

其中：多個幹化處理槽的設置是根據工藝需要進行設置的，此結構設置可以分時對第一篩分機的篩上物作幹化處理，提高處理效率；幹化處理槽長寬主要根據生物幹化的垃圾量、生物幹化場地的布局等進行設置，幹化處理槽的總數量以及每天使用的數量根據垃圾的總量、發酵的周期、發酵產物目標含水率、以及生物幹化產物的最終用途等因素決定。

幹化處理槽底部0.5至0.8m的空間主要有兩個功能，一是布置整個幹化處理槽的布風管道，每個幹化處理槽對應一個風機，二是收集生物幹化的滲濾液。

目前生物幹化過程中出現的一個重要問題就是曝氣孔堵塞的問題，由於垃圾中含有一些顆粒非常小的灰土垃圾，或者垃圾生物幹化過程大粒徑有機物不斷分解，也會形成一些小顆粒的有機物，此外垃圾含水率較高，這些小顆粒的垃圾物料在垃圾中的游離水的作用下容易堵塞曝氣孔，從而影響曝氣，進一步影響垃圾生物幹化的效果。

本實用新型提出了一種防止曝氣孔堵塞的辦法，在進行垃圾布料之前，在幹化處理槽的曝氣板上鋪設一層有機填料，有機填料主要指玉米秸稈、稻草、穀物秸稈中的一種或者2種，其中優選玉米秸稈。有機填料的鋪設厚度為2-3cm,有機填料不需要刻意進行破碎。鋪設有機填料的作用主要體現在有機填料的格柵作用將垃圾物料和曝氣孔進行隔離，細小顆粒的垃圾被有機填料攔截，不直接進入曝氣孔；有機填料屬於易吸水的物料，能快速吸收垃圾中的游離水，防止垃圾中游離水和灰土或者小粒徑垃圾形成的泥膠作用堵塞曝氣孔；有機填料的一個重要特徵就是不需要像無機填料那樣進行定期的清理和清洗，有機填料可以在生物幹化結束後和幹化產物一併作為水泥窯的替代燃料，或者是根據有機填料的分解情況多次使用後再和幹化產物一併作為水泥窯的替代燃料，有機填料通過抓斗進行布置。

其中：所述有機填料是沒有破碎的玉米秸稈、稻草、穀物秸稈中的一種或者2種，鋪設的厚度是2cm至3cm。

所述方法進一步包括對收集槽中的滲濾液進行處理：首先由滲濾液泵抽取後直接泵送到水泥窯的窯頭、窯尾或者氣化爐內進行處置， 對收集槽中溢出的滲濾液連接一個或多個發酵槽，發酵槽中堆放有被發酵物；發酵槽連接給料機，給料機連接所述氣化爐。如果夏秋季節垃圾含水率高，導致預處理過程中滲濾液產生量大，或者是水泥窯檢修期間，水泥窯不能完全處置，剩餘滲濾液可與吸水性好的玉米秸稈、稻草等進行充分混合後作為水泥窯的替代燃料直接送入到氣化爐進行處置。具體操作方法是：將玉米秸稈或稻草粉碎至10-50mm，首先將粉碎好的玉米秸稈或者稻草鋪設至發酵收集槽中（粉碎秸稈或者稻草和滲濾液以1:6.1-6.5的比例混合），按照設計好的比例將滲濾液緩慢的噴灑入秸稈上，簡易堆置1-3d後直接採用生物幹化的雙螺旋給料設備輸送到氣化爐的儲料倉作為氣化爐的原料。

方法中：所述被發酵物是樹葉、秸稈、稻草或它們的混合物。所述發酵物與滲濾液的重量混合比例是1:6.1至1:6.5，在所述多個發酵槽堆置1-3天後輸送到氣化爐的儲料倉作為氣化爐的原料。

方法中：破碎工藝一方面是實現垃圾破袋的目的，一方面是保證垃圾物料的粒徑在200mm以下，方便後續的幹化處理；所述機械分選包括II級篩分，I級篩分的目的是將無機成分含量高的灰土篩分出來，避免灰土的存在堵塞後續生物幹化的通風孔，這與現有的先幹化後破碎工藝完全不一致，也有效解決了現有生物幹化工藝對通風孔的嚴重堵塞問題，II級篩分主要是對生物幹化後的物料進行篩分，篩分的目的是將高低熱值的物料分開，目的是與現有生活垃圾直接和間接入窯技術的直接對接。

方法中：通過自動上料抓斗將垃圾物料輸送到破碎機中，垃圾經過破碎處理後通過皮帶輸送到I級篩分裝置，通過篩分處理後將灰土含量高的篩下垃圾物料篩分出來，灰土垃圾進一步通過熱分選實現垃圾中有機和無機物的分離，分離的有機物採用氣化形式作為水泥窯的替代燃料，無機物送到水泥廠原料庫進行配料；篩上垃圾物料進行生物幹化處理，生物幹化採用槽式幹化工藝，幹化處理槽配有離心風機和通風管道，幹化處理槽的底部設有滲濾液的收集槽，生物幹化過程中採用全自動抓斗布料。生物幹化結束後幹化物料進一步進行II級篩分處理，II級篩分的目的是實現高低熱值垃圾物料的分離。低熱值垃圾在經過磁選後進入氣化爐實現間接入窯處置；高熱值的垃圾經過磁選後進入風選裝置，風選的輕物料經過破碎處理後直接入分解爐實現直接入窯，分選後的重物料送到水泥廠原料庫進行配料。整個預處理過程中產生的滲濾液集中收集後，輸送到到廠內的水泥窯窯頭或者氣化爐處理，如果夏秋季節垃圾含水率高，導致預處理過程中滲濾液產生量大，水泥窯窯頭不能完全處置，剩餘滲濾液可與吸水性好的玉米秸稈、木屑等進行充分混合後直接送入到氣化爐進行處置。滲瀝液中的有機成分經高溫氧化分解及水泥窯的獨特的工藝流程，變成可達標排放的氣體；無機成分作為水泥的原料進入到水泥熟料。

上述實施例1系統和實施例2方法，解決了基於水泥窯處置的垃圾預處理過程中的2個技術難題，灰土含量高的篩下物以及滲濾液的處置問題，通過先破碎再篩分充分實現了灰土垃圾的分離，避免了對生物幹化過程的影響，灰土垃圾經過氣化形式的熱分離，將其中的有機物轉化為氣體燃料送入分解爐，無機物作為氣化爐渣一起運往水泥原料配料車間進行配料，這與現有的灰土篩下物直接進行水泥配料的工程技術完全不同，也符合HJ662－2013水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規範中的6.6.6條明確規定：在生料磨只能投加不含有機物和揮發半揮發性重金屬的固態廢物。

垃圾滲濾液具有BOD5和COD濃度高、金屬含量較高、氨氮的含量較高的特點。目前處理方法包括生物法和物理化學法，生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結合，物理化學法主要有活性炭吸附、混凝沉澱、膜處理、化學氧化及氣提等多種方法。但據目前國內滲濾液處理工程調研，生物法和物理化學法不是處理效果較差，就是實際運行費用高。在本方法中：對生物幹化過程垃圾過程中產生的垃圾滲濾液送入水泥窯窯頭進行高溫處理，替代燃料在儲存過程中產生的少量滲瀝液送入氣化爐高溫處理。滲瀝液中的有機成分經高溫氧化分解及水泥窯的獨特的工藝流程，變成可達標排放的氣體；無機成分作為水泥的原料進入到水泥熟料。針對夏秋季節垃圾含水率高，預處理過程滲濾液產生量大也提出了與水泥窯處置高度結合的處理技術。