一种厨余垃圾资源化制取能源的处理系统
技术领域
本实用新型涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种厨余垃圾资源化制取能源的处理系统。
背景技术
厨余垃圾作为一种废弃物，对其处理可采用多种方法。严格意义上讲，卫生填埋、焚烧以及生物转化等都可以成为处置厨余垃圾的有效手段。但从可持续发展的角度出发，对其处理应兼顾环境保护和资源利用的原则。厨余垃圾易腐烂、热值低且有机质含量较高，生物转化是实现厨余垃圾稳定化、无害化同时资源回收利用的有效途径。厨余垃圾中的有机质可通过厌氧发酵制取沼气，将其作为燃料或发电利用，厨余垃圾中的油脂则可用于制备生物柴油。随着人民生活水平的提高以及快餐盒外卖行业的快速发展，厨余垃圾中的废塑料制品逐年增长，但废塑料具有体积大、难降解等特性，严重影响厨余垃圾中有机质的厌氧发酵。废塑料是石油基产品，且厨余垃圾中废塑料的主要成分为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，可通过高温裂解的方法将其“还原”为液体燃料油，缓解日趋枯竭的石油压力。因此，对厨余垃圾中废塑料和有机质的分选对厨余垃圾的资源能源化利用具有重要意义。
实用新型内容
针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种厨余垃圾资源化制取能源的处理系统，该处理系统安全可靠、科学合理、能源化利用率高。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种厨余垃圾资源化制取能源的处理系统，包括用于接收来料的给料机、衔接设置在所述给料机的出料口处的破袋撕碎机以及衔接设置在所述破袋撕碎机出料口处的滚筒筛，滚筒筛的筛下出口衔接设置有有机质分选系统，滚筒筛的筛上出口衔接设置有废塑料分选系统；所述有机质分选系统包括依次衔接设置的第一磁选机、三角筛盘、第一风选机和有机质回收装置，第一磁选机衔接滚筒筛的筛下出口，第一磁选机用于筛选出有机质中的铁质金属，三角筛盘的入料口位于第一磁选机的出料端下方，三角筛盘的筛下出口衔接第一风选机的入料口，第一风选机的筛上出料口连接至有机质回收装置；所述废塑料分选系统包括依次衔接设置的第二磁选机、第二风选机、光电分选机以及清理打包机，第二磁选机用于筛选出废塑料中的铁质金属且与滚筒筛的筛上物出料口衔接设置；所述第二风选机的入料口位于第二风选机的顶部，且入料口位于第二磁选机的出料口下方；第二风选机的筛上物出料口与光电分选机衔接设置，光电分选机的出料口连接至清理打包机；还包括有用于处理有机质回收装置中有机质的有机质处理系统和用于处理清理打包机中废塑料的废塑料处理系统。
在本实用新型使用时，厨余垃圾经过给料机，将厨余垃圾输送到给料机的出料口处的破袋撕碎机对厨余垃圾进行破袋处理，并对体积较大的物料进行粗破，粗破后的厨余垃圾粒径在250-300mm。粗破后的厨余垃圾输送至衔接在破袋撕碎机出口处的滚筒筛内后，厨余垃圾经过滚筒筛筛网的孔径进行筛分，小于筛网孔径的物料为筛下物，大于筛网孔径的物料为筛上物；粒径较大的粗物料从滚筒筛的筛上出口落到第二磁选机上，第二磁选机将粗物料中的铁质金属筛选去除，之后再经过第二风选机，比重相对较轻的废塑料和纸片等被风选出来，被风选出来的废塑料和纸片等经过光电分选机分选后，厨余垃圾中的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等废塑料被分选出，采用高分辨率近红外、颜色和金属光谱技术获取高精度光谱特征，经光谱分析后可实现对塑料、金属、纸张和电子废弃物的识别，采用先进的数字信号处理技术和软件算法对各种混合物料进行分选，实现对识别物料的分离操作，对物料中的塑料（PET和塑料薄片）的具有很好的分离效果，被分选出的废塑料进入到清理打包机中等待后续废塑料处理系统处理。粒径较小的细物料从滚筒筛的筛下出口输送到第一磁选机上进行铁质金属筛选，之后筛选完成后的细物料被送至三角筛盘上，三角筛盘的筛下物被送入至第一风选机内，通过第一风选机就能够将细物料内比重相对较轻的物质分选出来，未被分选处的细物料内比重相对较重的物质通常是有机物质含量最高的物质，将细物料内比重相对较重的物质输送到有机质回收装置中等待后续有机质处理。采用上述结构，根据厨余垃圾内各物质的特点进行分选，就可以实现对分选后的物质进行针对性的处理，既降低了填埋处理的占地需求，又提高了垃圾的回收利用率，还能够降低后续有机质和废塑料处理的处理量和难度。
作为优化，所述废塑料处理系统包括依次衔接设置的预处理装置、进料装置、三级裂解反应器、催化改质反应塔、三级冷凝装置以及相应的燃料油储存油罐；预处理装置与塑料清理打包机的出口连通，用于将废塑料进行脱水和破碎预处理；进料装置与预处理装置的出口连通，在进料装置中还设有用于添加催化剂的催化剂添加装置。
这样，从清理打包机中的废塑料进入进料装置前，通过预处理装置，对废塑料进行脱水和破碎预处理，对废塑料充分破碎后将其变成废塑料碎片，破碎后的废塑料碎片可均匀受热，同时更容易与催化剂充分接触，使其在三级裂解反应中更容易被裂解，加快后续裂解过程中的催化效率；同时将废塑料进行脱水预处理，可以避免在后续过程中废塑料碎片中夹带的水气化为水蒸气时增加废塑料裂解过程的能耗。作为优化，所述三级裂解反应器包括依次串联的第一级裂解反应器、第二级裂解反应器与第三级裂解反应器，其中第一级裂解反应器、第二级裂解反应器与第三级裂解反应器的反应温度分别设为常温~250℃、250-370℃、370-430℃，且第一级裂解反应器连接进料装置，所述第三级裂解反应器底部连接有炭渣排出装置，其上部与催化改质反应塔相连通。
这样，通过将第一级裂解反应器、第二级裂解反应器与第三级裂解反应器的反应温度分别设为常温~250℃、250-370℃、370-430℃，经过预处理的废塑料碎片在催化剂的作用下，可在相对较低温度下裂解为具有一定聚合度的分子片段，并在不同的裂解反应器中对应的温度区段进行裂解，废塑料碎片经三级裂解反应器后生成的高温油气通过催化改质反应塔，使裂解生成的分子片段发生异构、氢转移、环化脱氢等反应，改善油品质量；废塑料碎片中不能裂解的渣滓通过炭渣排出装置排出。
作为优化，所述燃料油储存油罐包括重油储罐、柴油储罐和汽油储罐，三级冷凝装置包括侧壁依次相串联的第一级冷凝装置、第二级冷凝装置、第三级冷凝装置和用于去除不凝气中杂质的不凝气净化装置，所述第一级冷凝装置、第二级冷凝装置、第三级冷凝装置的冷凝温度分别为280℃、200℃和85℃；所述三级冷凝装置通过第一级冷凝装置与催化改质塔的出料口相连通，所述第一级冷凝装置底部的出口端经换热器后与重油储罐连通，第二级冷凝装置的底部的出口端经换热器后与柴油储罐连通；第三级冷凝装置底部的出口端经换热器后与汽油储罐相连通；所述三级冷凝装置中的不凝气与不凝气收集装置相连通。
这样，通过三级冷凝装置可以将经催化改质塔改质后的气体依次通过三级冷凝装置分别冷凝，将第一级冷凝装置、第二级冷凝装置、第三级冷凝装置的冷凝温度分别为280℃、200℃和85℃，顺利将气体冷凝液化后成为重油、柴油和汽油，并分别储存在重油储罐、柴油储罐和汽油储罐中，作为储备能源使用。
作为优化，所述重油储罐还衔接设置有用于对重油储罐中的重油进行二次裂解的二次裂解装置，所述二次裂解装置中的裂解温度为380-420℃，且二次裂解装置的出料口连接有相应的柴油储罐和汽油储罐。
这样，储存在重油储罐的重油还不能直接被利用，因此通过二次裂解装置将重油裂解为柴油和汽油，并储存在柴油气罐和汽油气罐中，使重油得到能源最大利用化。
作为优化，所述不凝气收集装置的出料口依次衔接有用于不凝气净化的净化装置和用于对不凝气进行压缩的不凝气压缩装置。这样，净化后不凝气的主要成分为甲烷、乙烷等C5以下烷烃，不凝气通过不凝气压缩装置进行压缩后，不凝气可作为燃料直接作为三级裂解反应器的热源被高效合理利用。作为优化，所述有机质处理系统包括依次衔接的除杂制浆装置、多级除砂装置和除油装置，所述除杂制浆装置与有机质回收装置的出料口连通，用于对有机质进行除杂、破碎制成浆液，以使浆料颗粒直径保持在8-12mm；所述多级除砂装置与除杂制浆装置的出料口连通，用于去除浆液中的重物质；除油装置与多级除砂装置的出料口连通，用于对多级除砂后的浆液进行三相分离，并将浆液采用蒸汽直接或间接加热到60-90℃；所述除油装置的出料口分别连通有油脂储存罐和浆液均质罐，所述除油装置中浆液中的油脂分离后进入油脂储存罐，剩余的浆液进入浆液均质罐。
这样，通过除杂制浆装置，可对有机质回收装置中的细物料进行初步除杂，浆料颗粒直径保持在8-12mm，并将留下来的有机质破碎后制成浆液，通过多级除砂装置可以去除浆液中的重物质（一般为玻璃碎片、陶瓷碎片、砂石、小块金属等及未完全分选出的废塑料）；通过除油装置，对多级除砂后的浆液进行三相分离，浆液采用蒸汽直接或间接加热到60-90℃，浆液中分离出的油脂进入油脂储存罐，剩余的浆液进入浆液均质罐。
作为优化，所述除油装置中还设有换热装置，所述换热装置用于将除油装置中分离出的水相的温度传递给多级除砂装置和除杂制浆装置中浆液。
这样，利用除油装置中分离出的水相（温度80℃～85℃）具有较高温度，通过换热装置对多级除砂装置和除杂制浆装置中浆液换热，提高了多级除砂装置和除杂制浆装置中浆液的温度，降低粘滞系数，有利于提高浆液除砂效果，同时也减少了除油装置加热所需要的蒸汽用量，达到了节能的效果。
作为优化，所述油脂储存罐的出料口连接至生物柴油制取系统，所述浆液均质罐的出料口连接至厌氧发酵系统。
这样，通过将油脂储存罐连接生物柴油制取系统，可制得生物柴油，并将其作为燃料使用；通过浆液均质罐中浆液，进入厌氧发酵系统，可制取的沼气用于发电，使油脂和浆液被最大能源化利用。
综上所述，本实用新型的有益效果在于：本厨余垃圾资源化制取能源的处理系统将厨余垃圾分选出的废塑料和有机质进行分别处理，并将有机质和废塑料均通过处理系统后，高效实现厨余垃圾的“三化”处理和能源回收，将厨余垃圾经过本处理系统后制得柴油、汽油、生物柴油和沼气中的一种或多种，将厨余垃圾中的有机质和废塑料都能得到资源最大化利用，极大地减小了资源的浪费，使资源化利用程度高，产品经济效益好。
附图说明
为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
图1是本实用新型的示意图；
图2是本实用新型中的废塑料处理系统的示意图；
图3是本实用新型中的有机质处理系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
说明书附图中的附图标记包括：给料机1、破袋撕碎机2、滚筒筛3、第一磁选机31、第二磁选机32、三角筛盘4、第一风选机5、有机质回收装置6、除杂制浆装置61、多级除砂装置62、除油装置63、浆液均质罐631、油脂储存罐632、第二风选机7、光电分选机8、清理打包机9、预处理装置91、进料装置92、三级裂解反应器93、催化改质反应塔94、三级冷凝装置95、重油储罐951、柴油储罐952、汽油储罐953、不凝气收集装置954、不凝气净化装置9541、不凝气压缩装置9542、二次裂解装置9511。
本具体实施方式中的一种厨余垃圾资源化制取能源的处理系统，如图1所示，包括用于接收来料的给料机1和衔接设置在所述给料机1的出料口处的用于对厨余垃圾进行破袋处理并对体积较大的物料进行粗破的破袋撕碎机2（型号4000S-9），粗破后的厨余垃圾输送至衔接在破袋撕碎机2出口处的滚筒筛3，滚筒筛3的筛下出口衔接设置有有机质分选系统，滚筒筛3的筛上出口衔接设置有废塑料分选系统；所述有机质分选系统包括依次衔接设置的第一磁选机31、三角筛盘4（型号OMR5）、第一风选机5和有机质回收装置6，第一磁选机31衔接滚筒筛3的筛下物出口，第一磁选机31用于筛选出有机质中的铁质金属，三角筛盘4的入料口位于第一磁选机31的出料端下方，三角筛盘4的筛下出口衔接第一风选机5的入料口，第一风选机5的筛上出料口连接至有机质回收装置6；所述废塑料分选系统包括依次衔接设置的第二磁选机32、第二风选机7、光电分选机8（型号CMB-2800-2U）以及清理打包机9，第二磁选机32用于筛选出废塑料中的铁质金属且与滚筒筛3的筛上物出料口衔接设置；所述第二风选机7的入料口位于第二风选机7的顶部，且入料口位于第二磁选机32的出料口下方；第二风选机7的筛上物出料口与光电分选机8衔接设置，光电分选机8的出料口连接至清理打包机9；还包括有用于处理有机质回收装置6中有机质的有机质处理系统和用于处理清理打包机9中废塑料的废塑料处理系统。
实施过程：厨余垃圾经过给料机1被输送至衔接在给料机出口处的破袋撕碎机2，粗破后的厨余垃圾输送至衔接在破袋撕碎机2出料口处的滚筒筛3内后，厨余垃圾经过滚筒筛3的筛分，粒径较大的粗料物从滚筒筛3的筛上出料口落到第二磁选机32上，第二磁选机32将粗料物中的铁质金属筛选去除，之后再经过第二风选机7，比重相对较轻的废塑料和纸片等被风选出来，被风选出来的废塑料和纸片等在经过光电分选机8后，进入到清理打包机9中等待后续废塑料处理系统处理。粒径较小的细物料从滚筒筛3的筛下物输送到第一磁选机31上进行铁质金属筛选，之后筛选完成后的细物料被送至三角筛盘4上，三角筛盘4的筛下物被送入至第一风选机5内，通过第一风选机5就能够将细物料内比重相对较轻的物质分选出来，而剩余的细物料内比重相对较重的物质通常是有机物含量最高的物质，将细物料内比重相对较重的物质输送到有机质回收装置6中等待后续有机质处理。采用上述系统，根据厨余垃圾内各物质的特点进行分选，就可以实现对分选后的物质进行针对性处理，既降低了填埋处理的占地需求，又提高了垃圾的回收利用率，还能够降低后续有机质和废塑料处理的处理量和难度。
在具体实施方式中，如图2所示，所述废塑料处理系统包括依次衔接设置的预处理装置91、进料装置92、三级裂解反应器93、催化改质反应塔94、三级冷凝装置95以及相应的燃料油储存油罐；预处理装置91与清理打包机9的出口衔接，进料装置92与预处理装置91的出口连通；在进料装置92中还设有用于添加催化剂的催化剂添加装置，所述催化剂为金属改性的天然沸石。
这样，从清理打包机9中的废塑料等进入进料装置92前，还需要经过预处理装置91进行脱水和破碎，对废塑料充分破碎后将其变成废塑料碎片，使进入三级裂解反应器93的废塑料碎片受热更加均匀，碎片在三级裂解反应器93中更易与催化剂更易充分接触，加快后续裂解过程中的催化效率；同时将废塑料进行脱水预处理，可以避免在后续过程中废塑料碎片夹带的水气化为水蒸气时增加废塑料裂解过程的能耗。
在具体实施方式中，所述三级裂解反应器93包括依次串联的第一级裂解反应器、第二级裂解反应器与第三级裂解反应器，其中第一级裂解反应器、第二级裂解反应器与第三级裂解反应器的反应温度分别设为常温~250℃、250-370℃、370-430℃，且第一级裂解反应器连接进料装置92；所述第三级裂解反应器底部连接有炭渣排出装置，其上部与催化改质反应塔94相连通，催化改质反应塔94中的催化剂为硅铝酸盐。
这样，通过将第一级裂解反应器、第二级裂解反应器与第三级裂解反应器的反应温度分别设为常温~250℃、250-370℃、370-430℃，经过预处理91的废塑料碎片等在催化剂的作用下，可在相对较低温度下裂解为具有一定聚合度的分子片段，并在不同的裂解反应器中对应的温度区段进行裂解，之后通过催化改质反应塔94，使裂解生成的分子片段发生异构、氢转移、环化脱氢等反应，改善油品；废塑料碎片中所不能裂解的渣滓通过炭渣排出装置排出。
在具体实施方式中，所述燃料油储存油罐包括重油储罐951、柴油储罐952和汽油储罐953，三级冷凝装置95包括侧壁依次相串联的第一级冷凝装置、第二级冷凝装置、第三级冷凝装置和用于收集不凝气的不凝气收集装置954，所述的不凝气收集装置出口与用于去除不凝气中杂质的不凝气净化装置9541相连接，所述第一级冷凝装置、第二级冷凝装置、第三级冷凝装置的冷凝温度分别为280℃、200℃和85℃；所述三级冷凝装置95通过第一级冷凝装置与催化改质塔94的出料口相连通，所述第一级冷凝装置底部的出口端与重油储罐951连通，第二级冷凝装置的底部的出口端与柴油储罐952连通；第三级冷凝装置底部的出口端与汽油储罐953相连通；所述三级冷凝装置95中的不凝气与不凝气收集装置954相连通。
这样，通过三级冷凝装置95可以将催化改质塔中的裂解后的气体依次通过三级冷凝装置95分别冷凝，将第一级冷凝装置、第二级冷凝装置、第三级冷凝装置的冷凝温度分别为280℃、200℃和85℃，可以顺利将气体冷凝液化后成为重油、柴油和汽油，并分别储存在重油储罐951、柴油储罐952和汽油储罐953中，作为储备能源使用。
在具体实施方式中，所述重油储罐951还衔接设置有用于对重油储罐951中的重油进行二次裂解的二次裂解装置9511，所述二次裂解装置9511中的裂解温度为380-420℃，且二次裂解装置9511的出料口连接有相应的柴油储罐952和汽油储罐953。
这样，储存在重油储罐851的重油还不能直接被利用，因此通过二次裂解装置8510将重油裂解为柴油和汽油，并储存在柴油储罐952和汽油储罐953中，使重油得到能源最大利用化。在具体实施方式中，所述的不凝气收集装置954的出口依次衔接有用于对不凝气进行净化的不凝气净化装置9541和有用于对不凝气进行压缩的不凝气压缩装置9542。这样，不凝气的主要成分为甲烷、乙烷等C5以下烷烃，不凝气通过不凝气压缩装置9542进行压缩后，不凝气可作为燃料直接作为三级裂解反应器的热源被高效合理利用。
在具体实施方式中，如图3所示，所述有机质处理系统包括依次衔接的除杂制浆装置6、多级除砂装置62和除油装置63，所述除杂制浆装置61与有机质回收装置的出料口连通，用于对有机质进行除杂、破碎制成浆液，以使浆料颗粒直径保持在8-12mm；所述多级除砂装置62与除杂制浆装置61的出料口连通，用于去除浆液中的重物质；除油装置63与多级除砂装置62的出料口连通，用于对多级除砂后的浆液进行三相分离，并将浆液采用蒸汽直接或间接加热到60-90℃；所述除油装置63的出料口分别连通有油脂储存罐632和浆液均质罐631，所述除油装置63中浆液中的油脂分离后进入油脂储存罐632，剩余的浆液进入浆液均质罐631。
这样，通过除杂制浆装置61，可对有机质回收装置中的细物料内的物质进行初步除杂，浆料颗粒直径保持在8-12mm，并将留下来的有机质破碎后制成浆液，通过多级除砂装置62可以去除浆液中的重物质（一般为玻璃碎片、陶瓷碎片、砂石、小块金属等及未完全分选出的废塑料）；通过除油装置63，对多级除砂后的浆液进行三相分离，浆液采用蒸汽直接或间接加热到60-90℃，浆液中分离出的油脂进入油脂储存罐532，剩余的浆液进入浆液均质罐631。
在具体实施方式中，所述除油装置63中还设有换热装置，所述换热装置用于将除油装置63中分离出的水相的温度传递给多级除砂装置62和除杂制浆装置61中浆液。
这样，利用除油装置63中分离出的水相具有较高温度，通过换热装置对多级除砂装置62和除杂制浆装置61中浆液换热，提高了多级除砂装置62和除杂制浆装置61中浆液的温度，降低粘滞系数，有利于提高浆液除砂效果，同时也减少了除油装置63加热所需要的蒸汽用量，达到了节能的效果。
在具体实施过程中，所述油脂储存罐632的出料口连接至生物柴油制取系统，所述浆液均质罐631的出料口连接至厌氧发酵系统。
这样，通过将油脂储存罐632连接生物柴油制取系统，可制得生物柴油，并将其作为燃料使用；通过浆液均质罐631中浆液，进入厌氧发酵系统，可制取的沼气用于发电，使油脂和浆液被最大能源化使用。
经过第一磁选机31和第二磁选机32筛选出的铁质金属进行收集回收，三角筛盘4上的筛上物、风选机的筛下物和光电风选机8的筛选物均为其他可燃物和无机物，统一收集处理。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。
