一种垃圾碳化热解方法及水、气热量交换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种垃圾碳化热解方法及水、气热量交换装置，步骤为将垃圾依次进行干燥、在绝氧、温度为800℃‑‑900℃、负压、间接外加热环境下碳化热解、热量交换、气体净化，本发明专利技术还公开一种用于上述垃圾碳化热解方法中的水、气热量交换装置，包括立式换热筒、换热槽、供水组件、供气管、出水管、气换热组件，本发明专利技术的效果为：垃圾碳化热解方法能够阻断二噁英等有害物质产生的必要条件，产生的可燃气燃值较高，更加清洁而且排放也有明显的优势；热量交换装置能够同时通过水和空气作为热传递介质对烟气和可燃气进行热量交换，使得能够充分利用碳化热解过程中产生的热量，有效提高了资源利用率，使得资源全面化利用，降低了生产成本，提高了经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾碳化热解方法及水、气热量交换装置
本专利技术是一种垃圾碳化热解方法及水、气热量交换装置，属于垃圾处理

技术介绍
随着我国城市化的加快，城市生活所产生的垃圾问题也成为现阶段环境治理的一项重要内容。生活垃圾是人类日常生活中产生的固液废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性、资源性和社会性，如不能妥善处理，就会污染环境，影响环境卫生，浪费资源，破坏生产生活安全，破坏社会和谐。在国家环保政策支持力度加强的背景下，垃圾治理已成为不可逆转的全球趋势，垃圾总量越大，行业面临的机会越多，目前我国垃圾处理产业尚处于初级阶段，市场化改革也还处于局部试点阶段，相关政策法规、技术标准体系，健全的市场化运作体系都需要在实践中形成，检验和不断完善，根据近年国内外环境保护的重视程度推断未来5-10年，我国垃圾处理行业面临重大发展机遇，市场化程度和行业技术水平都有望取得实质性进展。目前，生活垃圾的处理方式主要包括卫生填埋、高温堆肥和焚烧。卫生填埋即把生活垃圾直接倾倒到现有的沙坑或低洼地带，是小城镇和农村的生活垃圾的主要处理方式，占用有限的土地资源，同时也难以避免向空气、地表水、地下水以及土壤环境中排放污染物，许多国家和地区对这一处置方式的二次污染防治要求日趋严格，处理成本也随之增加；高温堆肥法处理生活垃圾得到的堆肥的养分较少，且需要额外添加氮或磷或钾肥后才能达到商品肥料的国家标准，且无机物和重金属离子超标，水溶性养分含量不足，植物不易吸收，肥效较差，存在资源利用率低和处理成本高的缺点；焚烧法处理生活垃圾后排出的尾气不可避免的会产生二恶英和大量的高温烟气或热量，一方面严重污染大气环境，另一方面会造成能量的巨大浪费，而这些气体的有效清除和净化又需要大量的设施投入和较高的运行费用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种垃圾碳化热解方法及水、气热量交换装置，解决了目前生活垃圾处理方式中，生活垃圾处理资源利用率低，处理成本高，易出现二次污染，热能不能充分利用，热能大量的流失、浪费的问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种垃圾碳化热解方法，包括以下步骤：S1:将分选破碎后的垃圾物料进行预热、干燥，垃圾物料的含水率降至20%以下，得到干燥垃圾物料，其中，垃圾预热、干燥过程中启动热介质为水蒸气；S2:将S1得到干燥垃圾物料通过全封闭上料机送入碳化热解设备中，干燥垃圾物料在绝氧、温度为800℃--900℃、负压、间接外加热环境条件下进行碳化热解处理，其中，碳化热解设备的启动燃料为天热气，得到燃料燃烧生产的烟气、碳化热解产生可燃气（主要成分甲烷、一氧化碳、氢气）和炭黑；S3:将S2得到的30%的可燃气和炭黑为碳化热解设备中提供燃料，其中，先将炭黑进行制棒，制棒后的炭黑为碳化热解设备提供燃料，可燃气和炭黑为碳化热解设备中提供燃料后，停止使用天然气加热；S4:将S2得到的烟气和剩余70%可燃气通过同一热量交换装置同时与空气和冷水进行换热处理，得到热空气、热水、高温水蒸气、换热后的烟气和可燃气；S5:将S4得到的40%的热空气通入碳化热解设备中与可燃气混合后为碳化热解设备中提供燃料；将剩余60%的热空气和高温水蒸气导入S1中提供热量进行预热、干燥，此时，停止使用S1中的热介质；剩余70%可燃气通过净化系统进行净化，净化后的可燃气可进行储存、发电等；换热后的烟气通过净化除尘系统进行净化，净化达标后进行排放。优选的，所述S2中：干燥垃圾碳化热解的温度环境为850℃。优选的，所述S4中：热水用于提供生活热水或供暖。优选的，所述S5中：剩余60%的热空气和高温水蒸气通过间接加热方式对垃圾物料进行预热、干燥，间接加热方式不会携带空气，被空气带走热量，避免热量流失，提高热量的利用率。进一步，高温水蒸气对垃圾加热后，在通过冷凝器进行冷凝，水蒸气冷凝后形成的水再次通过热量交换装置进行换热。本专利技术实施例还提供了一种用于上述垃圾碳化热解方法中的水、气热量交换装置，包括立式换热筒，所述立式换热筒为圆环形且为上端开口的空腔结构，立式换热筒的空腔内安装有与立式换热筒的内侧壁贴合的换热槽，所述换热槽呈螺旋结构，换热槽上方设有为换热槽提供冷水的供水组件，其中，供水组件安装在立式换热筒的开口位置且与立式换热筒的开口密封连接，所述立式换热筒的上部安装有与立式换热筒的空腔连通的供气管，立式换热筒的底部安装有与立式换热筒的空腔连通的出水管。所述立式换热筒的内部安装有气换热组件，所述气换热组件包括安装板，所述安装板的上端中部位置镶嵌密封安装有密闭的进气腔，所述进气腔连接有与其连通的进气管，安装板的下端中部位置镶嵌密封安装有密闭的出气腔，所述出气腔连接有与其连通的出气管，所述进气腔与出气腔之间连接有多个与其连通的换热腔，所述安装板的上端面密封固定有与进气腔密封套接的密封盖，其中，密封盖与立式换热筒密封连接，密封盖安装有两个与立式换热筒的内部连通的排气管，且两个排气管对称分布在安装板两侧，安装板的下端面密封固定有两个对称且半圆形密闭空腔结构的均气腔，其中，均气腔与立式换热筒密封连接，均气腔与出气腔密封套接连接，均气腔的上端面开有多个进气孔，均气腔的下端面安装有两个与其内部连通的输气管，且输气管对称分布在安装板两侧。其中，立式换热筒的内壁、安装板、密封板、两个均气腔共同构成两个密闭的气体换热空间。优选的，所述换热槽的数量为两个，其中，两个换热槽的最高部对称分布，且两个换热槽的旋向相同。优选的，所述换热槽的底部开有多个渗水孔，其中，渗水孔靠近立式换热筒的内侧壁。优选的，所述供水组件包括圆环形密闭空腔的供水箱，所述供水箱与立式换热筒的开口适配且密封开口，其中供水箱上端与立式换热筒的上端齐平，供水箱的底部安装有延伸入换热槽内且与供水箱连通的进水管，供水箱的侧端安装有与其连通的供水管，其中，供水管延伸出立式换热筒并与立式换热筒密封连接。优选的，所述换热腔的横断面为平坦螺旋结构，且换热腔等量对称分布在安装板两侧，换热腔的上端和下端分别设有与其密封连通且为弧形结构的连接通道，所述连接通道分别与进气腔和出气腔密封连通连接。优选的，所述进气管连接有抽气装置，所述抽气装置连接有空气过滤器，其中，抽气装置为抽风机。本专利技术的有益效果在于：本专利技术将干燥后的垃圾在绝氧、温度为800℃--900℃、负压、间接外加热环境条件下还原成高热值的可燃气和能够作为燃料的炭黑，相比垃圾填埋、垃圾焚烧和气化处理，在绝氧和800℃--900℃的温度环境下将垃圾碳化热解，能够阻断二噁英等有害物质产生的必要条件；在绝氧、负压环境下，高分子化合物和一般有机物收到外部的热传导和热辐射，分子链发生反应，还原成低分子和单一分子的可燃气，整个碳化热解过程为还原反应，并不是焚烧的氧化反应，因此，产生的可燃气燃值较高，且不会产生二氧化碳等氧化产生的有害气体；在间接外加热的环境下，垃圾始终不与明火接触，相对比气化技术，热解产生的可燃气更加清洁、热值高，而且排放也有明显的优势。本专利技术通过热量交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垃圾碳化热解方法，其特征是：包括以下步骤：/nS1:将分选破碎后的垃圾物料进行预热、干燥，垃圾物料的含水率降至20%以下，得到干燥垃圾物料，其中，垃圾预热、干燥过程中启动热介质为水蒸气；/nS2:将S1得到干燥垃圾物料在绝氧、温度为800℃--900℃、负压、间接外加热环境条件下进行碳化热解处理，其中，碳化热解设备的启动燃料为天热气，得到燃料燃烧生产的烟气、碳化热解产生可燃气（主要成分甲烷、一氧化碳、氢气）和炭黑；/nS3:将S2得到的30%的可燃气和炭黑为碳化热解设备中提供燃料，其中，先将炭黑进行制棒，制棒后的炭黑为碳化热解设备提供燃料，可燃气和炭黑为碳化热解设备中提供燃料后，停止使用天然气加热；/nS4:将S2得到的烟气和剩余70%可燃气通过同一热量交换装置同时与空气和冷水进行换热处理，得到热空气、热水、高温水蒸气、换热后的烟气和可燃气；/nS5:将S4得到的40%的热空气通入碳化热解设备中与可燃气混合后为碳化热解设备提供燃料；将剩余60%的热空气和高温水蒸气导入S1中提供热量进行预热、干燥，此时，停止使用S1中的热介质；剩余70%可燃气通过净化系统进行净化，净化后的可燃气可进行储存、发电等；换热后的烟气通过净化除尘系统进行净化，净化达标后进行排放。/n...

【技术特征摘要】
1.一种垃圾碳化热解方法，其特征是：包括以下步骤：
S1:将分选破碎后的垃圾物料进行预热、干燥，垃圾物料的含水率降至20%以下，得到干燥垃圾物料，其中，垃圾预热、干燥过程中启动热介质为水蒸气；
S2:将S1得到干燥垃圾物料在绝氧、温度为800℃--900℃、负压、间接外加热环境条件下进行碳化热解处理，其中，碳化热解设备的启动燃料为天热气，得到燃料燃烧生产的烟气、碳化热解产生可燃气（主要成分甲烷、一氧化碳、氢气）和炭黑；
S3:将S2得到的30%的可燃气和炭黑为碳化热解设备中提供燃料，其中，先将炭黑进行制棒，制棒后的炭黑为碳化热解设备提供燃料，可燃气和炭黑为碳化热解设备中提供燃料后，停止使用天然气加热；
S4:将S2得到的烟气和剩余70%可燃气通过同一热量交换装置同时与空气和冷水进行换热处理，得到热空气、热水、高温水蒸气、换热后的烟气和可燃气；
S5:将S4得到的40%的热空气通入碳化热解设备中与可燃气混合后为碳化热解设备提供燃料；将剩余60%的热空气和高温水蒸气导入S1中提供热量进行预热、干燥，此时，停止使用S1中的热介质；剩余70%可燃气通过净化系统进行净化，净化后的可燃气可进行储存、发电等；换热后的烟气通过净化除尘系统进行净化，净化达标后进行排放。


2.根据权利要求1所述的一种垃圾碳化热解方法，其特征在于：所述S2中：干燥垃圾碳化热解的温度环境为850℃。


3.根据权利要求1所述的一种垃圾碳化热解方法，其特征在于：所述S4中：热水用于提供生活热水或供暖。


4.根据权利要求1所述的一种垃圾碳化热解方法，其特征在于：所述S5中：剩余60%的热空气和高温水蒸气采用间接加热方式对垃圾物料进行预热、干燥，其中，高温水蒸气对垃圾加热后，在通过冷凝器进行冷凝，水蒸气冷凝后形成的水再次通过热量交换装置进行换热。


5.一种用于权利要求1所述的垃圾碳化热解方法中的水、气热量交换装置，包括立式换热筒，其特征在于：所述立式换热筒为圆环形且上端开口的空腔结构，立式换热筒的空腔内设有螺旋结构的换热槽，换热槽上方设有为换热槽提供冷水的供水组件，其中，供水组件安装在立式换热筒的开口位置且...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖远秀，杨学兵，
申请(专利权)人：内蒙古蒙投环境股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15