一种啮合辊式垃圾热解系统
技术领域
本实用新型属于垃圾资源化利用与无害化处理技术领域，特别是涉及一种啮合辊式垃圾热解系统。
背景技术
随着人口增多与经济的发展，越来越多城市面临着生活垃圾围城的现状，这已成为全球趋势。生活垃圾是城市发展的附属物，由于城市和人的运转的需要，每年会产生上亿吨的垃圾。一边是不断增长的垃圾体量，一边是逐渐严格的环保要求，如果没有高效清洁的处理手段，过多的垃圾将成为人们生活健康的首要威胁，是未来发展清洁城市必须解决的问题。
城市生活垃圾主要可分为三种类型：有机厨余垃圾、卫生纸、果壳等可降解垃圾，废纸、塑料、玻璃、金属等可回收垃圾与电池、灯管、过期药品等有毒有害垃圾。由于国内生活垃圾分类不到位，难以对各类垃圾采用合适的方法分类处理。目前，生活垃圾处理常用的方法有卫生填埋、堆肥和焚烧。当前生活垃圾大多采用填埋方式处理，它具有操作简单、适应性广的优点，但也容易造成地下水污染、土地资源紧张、温室气体排放等问题。堆肥处理是凭借微生物的生化作用，在人工控制条件下将生活垃圾中有机质分解、腐熟、转换成稳定的类似腐殖质土的方法，但目前的技术还难以生活处理垃圾中含有的氯、苯及重金属等有害物质，无法直接作为肥料使用。焚烧的方式可以杀灭生活垃圾中的病菌，减容减量效果好，可以利用生活垃圾本身焚烧的能量进行发电供热，但焚烧过程中会产生SOx、NOx、HCl、二噁英、多环芳烃等污染物而易造成二次污染。
针对生活垃圾围城的严峻形势，近年来，越来越多学者致力于垃圾新型处理方式的研究，例如生化处理或热解处理等。其中，采用热解技术来处理城市生活垃圾，具有原料适应广、处理周期短、转化效率高等优点，能遏制二噁英等有害物质的生成，同时可将生活垃圾组分转化为便于利用的气液燃料。目前以煤、生物质等原料为主的热解技术已较为成熟，但对于未经过筛选处理的原始垃圾还难以适用。使用原始生活垃圾热解具有很大的问题：(1)水分含量高且波动大，同时由于热解过程本身为吸热过程，需要不断灵活地向热解反应器提供大量热量；(2)垃圾组分复杂、波动大，且容易受季节、来源等因素影响，现有的热解反应器难以快速适应热解所需条件的变化；(3)垃圾中含有大量Cl、Hg等污染元素，处理过程中易造成二次污染。因此如何解决以上问题，是目前研制垃圾热解反应器的重点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供了一种啮合辊式垃圾热解系统，用以解决原始生活垃圾解热存在热量消耗大、难以适应复杂的垃圾成分以及容易造成二次污染的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种啮合辊式垃圾热解系统，包括：
啮合辊式热解反应器，所述啮合辊式热解反应器包含密闭容器，所述密闭容器上设置有进料口、第一固体出口和排气口，所述进料口依次连接有进料系统和预处理系统，密闭容器内转动设置有相互啮合的主动压辊和从动压辊，并且物料从进料口进入落在主动压辊与从动压辊的啮合处；所述主动压辊和所述从动压辊的辊轴均为空心结构，辊轴内部填充有导热材料，辊轴的端部设置有高温电热管，高温电热管与外部的电加热系统连接，主动压辊与外部的驱动装置连接；
气固分离器，所述气固分离器上设置有第一进气口、第一出气口和第二固体出口，所述第一进气口与所述排气口连接，所述第一固体出口和所述第二固体出口均与固体收集箱连接；
热解气冷凝系统，所述热解气冷凝系统包括第二进气口、第二出气口和排液口，所述第二进气口与第一出气口连接，所述第二出气口与可燃气储气罐连接，排液口与液体收集箱连接。
本实用新型的技术方案的特点还在于，
所述预处理系统包含电磁筛选机、离心机、破碎筛选机、脱水干燥机和加药装置。
所述进料系统为螺旋进料器或带式输送机。
所述热解气冷凝系统为喷雾冷凝器和/或降膜冷凝器。
所述导电材料为高温熔盐。
所述主动压辊和所述从动压辊并排设置，两者的辊径为200mm-600mm，两者表面轮齿的模数为3mm-14mm。
所述主动压辊和从动压辊的辊轴通过轴承转动设置在密闭容器内。
所述驱动装置为电机，所述主动压辊的辊轴通过减速机与所述电机的转轴连接。
所述主动压辊和从动压辊的辊轴上设置一对啮合的齿轮。
所述密闭容器的底部和所述气固分离器的底部均为锥形结构，所述第一固体出口第二固体出口位于均锥形结构的最底端。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的啮合辊式垃圾热解装置，其核心是啮合辊式热解反应器，经过筛选、破碎、干燥预处理后的垃圾碎块通过高温对辊(主动压辊和从动压辊)的强制啮合碾压，进一步被撕裂，迅速升温热解；产生的热解气经气固分离后快速冷凝，获得生物油，其优点主要包括：(1)传热效率高：通过两个带齿高温压辊(主动压辊和从动压辊)对垃圾碎块的强制啮合碾压，实现了高温辊面与垃圾之间的充分接触，热交换强烈，使其迅速受热分解；(2)减轻装置的碰撞磨损：由于是依靠压辊的压力进行强制碾压传热，无需使用易产生磨损的热载固体，减轻了垃圾与装置金属构件之间的碰撞磨损；(3)热解反应条件调控方便：通过控制进料装置的速度、流经电加热管的电流、压辊的转速，更换不同模数与尺寸的齿轮压辊，即可方便地调整所需的热解反应温度、反应时间、传热面积等参数，从而根据来源不同的垃圾，迅速调整反应条件，以适合不同垃圾的热解反应，实现高效转化；(4)对垃圾来源的适应性广：由于对辊之间强制辊压产生较大的压力，并通过齿纹在热解过程中不断撕裂碾碎垃圾，使得垃圾碎块的尺寸无需太小，减小了粉碎机功耗，同时也能更好地适应不同种类的垃圾；(5)传动稳定：采用简支轴，传动稳定性高；同时由于是对辊碾压，而不是依靠物料与壁面高速接触的热量交换，转速无需过大，相对稳定性也更高；(6)控温便利、换热量大、换热效果好：使用电加热而非高温介质的换热器，能够更好地精确、快速地调控反应器内的温度；同时使用电流加热导热介质进而间接加热辊体，还具有温度分布均匀、蓄热量大、应对垃圾组分波动缓冲量大等特点，换热效果好；(7)结构紧凑，易扩大处理量：使用辊面换热，无需使用外部热载体，避免配备相关的辅助装置，空间利用率高。同时，容易通过增大反应器的长度，增大辊长，增加并联的热解反应器数量来提高装置的整体处理效率；(8)清洁、安全、便于普及：直接使用电加热，而非传统的供热方式，虽然从能量利用角度来说效率降低，但是采用电加热可以将热解反应器与装置庞大、污染严重、更加危险的燃烧反应过程相分离，便于热解反应装置的小型化、清洁化，更加安全，使其能够适用于环保要求更为严格的城市社区；(9)降低垃圾处理成本，提升垃圾利用效率：将固体残渣、生物油、不可冷凝的热解气体分别收集储存，运往指定地点进行燃烧发电等相应处理。能在城市社区就地对垃圾进行减重减量，仅需输送能量密度高、体积小的热解产物，免去垃圾的收集储存场地，降低垃圾的处理成本。同时，热解后收集的固体与气体产物燃烧发电，产生的电能供给高温电热管所需，进一步提升垃圾的整体利用效率。
附图说明
图1是本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统的结构示意图；
图2是本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中啮合辊式热解反应器的结构示意图；
图3是图2中主动压辊和从动压辊的啮合示意图；
图4是图2中主动压辊和从动压辊的结构示意图。
图中：1.预热处理系统，2.进料系统，3.电加热系统，4.固体收集箱，5.啮合辊式热解反应器，501.排气口，502.进料口，503.密闭容器，504.从动压辊，505.高温电热管，506.主动压辊，507.第一固体出口，508.减速机，509.齿轮，6.气固分离器，7.液体收集箱，8.可燃气储气罐，9.热解气冷凝系统。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。
如图1所示，本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统，包括：
啮合辊式热解反应器5，如图2所示，啮合辊式热解反应器5包含密闭容器503，密闭容器503上设置有进料口502、第一固体出口507和排气口501，进料口502依次连接有进料系统2和预处理系统1，密闭容器503内转动设置有相互啮合的主动压辊506和从动压辊504，并且物料从进料口502进入落在主动压辊506与从动压辊504的啮合处；主动压辊506和从动压辊504的辊轴均为空心结构，辊轴内部填充有导热材料，辊轴的端部设置有高温电热管505，高温电热管505与外部的电加热系统3连接，主动压辊506与外部的驱动装置连接；
气固分离器6，气固分离器6上设置有第一进气口、第一出气口和第二固体出口，第一进气口与排气口501连接，第一固体出口507和第二固体出口均与固体收集箱4连接；
热解气冷凝系统9，热解气冷凝系统9包括第二进气口、第二出气口和排液口，第二进气口与第一出气口连接，第二出气口与可燃气储气罐8连接，排液口与液体收集箱7连接。
其原理为：预热处理系统1用于除去垃圾中的金属垃圾和大块石砾，并对垃圾进行破碎、烘干，再加入添加剂混合后得到预处理后的垃圾；进料系统2用于控制垃圾的输入速度，防止输入过快导致在啮合辊式热解反应器5内不能得到及时分解；啮合辊式热解反应器5通过主动压辊506和从动压辊504上的多个啮合的牙齿对垃圾进行热分解，得到气体和固体物；气固分离器6用于对啮合辊式热解反应器5热解产生的气体(热解气)和粉末形式的固体进行分离；热解气冷凝系统9用于对气固分离器6得到的气体(热解气)进行气液分离，得到气体(可燃气)和液体；可燃气储气罐8用于收集气体(可燃气)，液体收集箱7用于收集液体，固体收集箱4用于收集固体物以及粉末形式的固体。
主动压辊506和从动压辊504的辊径为200mm-600mm，两者之间并排设置；主动压辊506和从动压辊504表面轮齿的模数为3mm-14mm；主动压辊506、从动压辊504或其他部件与密闭容器503接触的部分通过耐高温填料密封。
需要特别说明的是：本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中，啮合辊式热解反应器5的数量可以为一个，也可以为多个。
如图1所示，在本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中，预处理系统1包含电磁筛选机、离心机、破碎筛选机、脱水干燥机和加药装置。
其中：电磁筛选机用于去除金属垃圾，离心机用于去除大块石砾，破碎筛选机用于去除大块石砾，并对挑选后的垃圾进行破碎，脱水干燥机用于去除垃圾中的水分，加药装置向垃圾供给添加剂。
如图1所示，在本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中，作为一种优选的方式，进料系统2为螺旋进料器或带式输送机。
如图1所示，在本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中，作为一种优选的方式，热解气冷凝系统9为喷雾冷凝器和/或降膜冷凝器。
如图1所示，在本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中，作为一种优选的方式，导电材料为高温熔盐。
结合图3，在本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中，作为一种优选的方式，主动压辊506和从动压辊504的辊轴通过轴承转动设置在密闭容器503内。
如图4所述，在本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中，作为一种优选的方式，驱动装置为电机，主动压辊506的辊轴通过减速机508与电机的转轴连接。
如图4所述，在本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中，作为一种优选的方式，主动压辊506和从动压辊504的辊轴上设置一对啮合的齿轮509，通过该对齿轮509可更好地实现主动压辊506和从动压辊504之间的啮合运动。
如图1所示，在本实用新型的一种啮合辊式垃圾热解系统中，密闭容器503的底部和气固分离器6的底部均为锥形结构，第一固体出口507和第二固体出口位于均锥形结构的最底端，可确保固体物或者粉状的固体尽可能的完全流入固体收集箱4中。
