垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统
技术领域
本实用新型涉及垃圾处置领域，尤其涉及一种垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统。
背景技术
在垃圾的治理过程中，特别是存量垃圾中含量较大的轻质可燃物和筛分土比较难处理，尤其是轻质可燃物的去除一直难以解决。一般轻质可燃物需要政府协调焚烧厂或填埋场处置，而一般治理存量垃圾的项目地又很难同时有焚烧厂或填埋场进行协调处置，因此在大量存量垃圾治理工程中轻质可燃物的处置是难点，甚至是影响整个工程能否持续开展的关键。
将垃圾进行高温裂解气化的过程中，产生的炉渣一般直接采用冷却水进行冷却，而冷却水升温后再自然散热并循环利用，高温裂解气化过程的可燃气采用急冷的方法冷却并净化后再使用。在这个过程中，炉渣的热能、循环冷却水的热能以及可燃气的热能实际上被白白损失掉，能源浪费较大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统，以同时解决垃圾中的轻质可燃物和筛分土处置的难点，以及高温裂解过程中能量浪费的问题。
为解决上述问题，本实用新型提供一种垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统，包括第一储存装置、第二储存装置、裂解气化设备、第三储存装置、除尘装置以及除臭装置。第一储存装置用于储存垃圾分选后的轻质可燃物，第一储存装置内部具有换气系统和用于干化垃圾的干化系统。第二储存装置用于储存垃圾分选后的筛分土，第二储存装置内部具有换气系统和用于干化垃圾的干化系统。第一储存装置和第二储存装置均与裂解气化设备连通，使得轻质可燃物和筛分土按照预定的比例进入裂解气化设备。第三储存装置和裂解气化设备连通，使得裂解气化后产生的固体炉渣进入第三储存装置，第一储存装置的换气系统和第二储存装置的换气系统均与第三储存装置连接，使得换气系统的臭气与炉渣进行换热，被升温后的臭气经管道连接至所述换气系统以再次进行换热，从而回收臭气中的热能用于烘干垃圾。
根据本实用新型一实施例，所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括除尘装置和除臭装置，除尘装置的一端和第三储存装置连通，使得被升温后的臭气进入除尘装置除尘，除尘后的固体返回第三储存装置作为炉渣。除尘装置的另一端通过管道经由换气系统连接于除臭装置，使得除尘后的臭气先与换气系统进行换热再经除臭后排放。
根据本实用新型一实施例，所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括冷水池、热水池以及循环泵，裂解气化设备内部具有循环冷却管路，循环泵连通于冷水池和裂解气化设备的循环冷却管路之间，以输送冷却水用于和裂解气化炉内部进行换热冷却，冷却水被升温后流至热水池。
根据本实用新型一实施例，第一储存装置和第二储存装置各自的干化系统均分别与热水池和冷水池连通，热水池中的热水分别进入两个干化系统进行干化换热后回流至冷水池。
根据本实用新型一实施例，所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括换热器，换热器连接于裂解气化设备的循环冷却管路和热水池之间，裂解气化设备产生的裂解气体进入换热器进行换热降温。
根据本实用新型一实施例，所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括水冷却装置和净化装置，水冷却装置和换热器连通，净化装置和水冷却装置连通，降温后的裂解气体依次进入水冷却装置和净化装置分别进行冷却和净化。
根据本实用新型一实施例，所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括发电系统，发电系统和净化装置连通，使得净化后的可燃气体用于发电。
根据本实用新型一实施例，所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括能量利用系统，能量利用系统和发电系统连接，以使发电系统的电量输送至能量利用系统。
根据本实用新型一实施例，热能利用系统或净化装置连接于热水池，以直接利用净化后的可燃气或者热能利用系统的热能对热水池中的热水进行加热。
根据本实用新型一实施例，所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括依次连接的破碎装置和分选装置，破碎装置对垃圾进行破碎，破碎后的垃圾进入分选装置，分选装置分选出来的轻质可燃物进入第一储存装置，分选装置分选出来的筛分土进入第二储存装置。
根据本实用新型一实施例，第一储存装置、第二储存装置以及第三储存装置均为料仓或储罐中的一种。
与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
本实用新型通过裂解气化设备将预定比例混合的轻质可燃物和筛分土进行裂解气化，并利用第一储存装置和第二储存装置的换气系统的臭气和裂解后的炉渣进行换热，从而给炉渣进行降温，而升温后的臭气经过除尘后又再次和换气系统进行换热，使得臭气中热能又再次被换气系统回收。这样一方面通过裂解气化的方式将轻质可燃物和筛分土变成了固体炉渣和裂解可燃气，解决了垃圾中轻质可燃物和筛分土难以处置的问题，另一方面又将炉渣的热能回收于换气系统中，而不是像传统的方式那样采用水冷之后自然散热从而导致能量白白浪费，解决了高温裂解过程中能量浪费的问题。
本实用新型将干化系统分别与冷水池和热水池连通，冷水池中储存的冷水可用于对裂解气化设备进行冷却，冷却水吸收了裂解气化设备内的热能之后进入热水池并可输送至干化系统用于对第一储存装置和第二储存装置内的垃圾进行加热干化，实现能量的回收利用，避免能量的浪费。
本实用新型利用换热器和裂解气化产生的可燃气体进行换热，一方面实现了对可燃气体进行降温，另一方面对和裂解气化设备进行换热后的冷却水进一步升温，从而提高热水池中的水温。
本实用新型设计了发电系统和能量利用系统，裂解气化后的可燃气可直接用于发电或其他用途，实现能源的综合利用。另外，也可以利用发电系统或能量利用系统对加热池进行加热，以提高加热池的水温，从而进一步加快第一储存装置和第二储存装置的干化系统对垃圾的干化速度。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统的结构示意图。
具体实施方式
以下描述只用于揭露本实用新型以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本实用新型精神和范围的其他方案。
如图1所示，本实用新型提供一种垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统，既实现了对垃圾特别是存量垃圾中轻质可燃物或筛分土的处理，又实现了炉渣的热能、循环冷却水的热能以及可燃气的热能回收，避免了能量的浪费。具体地，所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括第一储存装置10、第二储存装置20、裂解气化设备30、第三储存装置40。
第一储存装置10用于储存垃圾分选后的轻质可燃物，第一储存装置10内部具有换气系统和用于干化垃圾的干化系统。可选地，第一储存装置10为料仓或储罐中的一种。
第二储存装置10用于储存垃圾分选后的筛分土，第二储存装置10内部具有换气系统和用于干化垃圾的干化系统。可选地，第二储存装置20为料仓或储罐中的一种。
所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统还包括依次连接的破碎装置50和分选装置60，垃圾物料首先进入破碎装置50进行破碎，将物料粒径破碎至裂解气化工序需求进料粒度以下，优选200mm。破碎后的垃圾进入分选装置60进行综合分选。破碎后的物料经综合分选主要分选为金属类物质、重质不可燃物、轻质可燃物、筛分土四类物质，其中重质不可燃物可作为建材原料或回填料使用，金属类物质可直接回收利用，而分选出来的轻质可燃物进入第一储存装置10，分选出来的筛分土进入第二储存装置20。
第一储存装置10和第二储存装置20均与裂解气化设备30连通，使得第一储存装置10内烘干后的轻质可燃物和第二储存装置20内烘干后的筛分土按照预定的比例调配均匀后进入裂解气化设备30。裂解气化设备30进入的物料进行裂解气化，得到固定和气体，其中固体主要为炉渣，气体主要为裂解可燃气。在裂解气化的过程中，从裂解气化设备30的底部鼓入预定量的空气用于燃烧底部垃圾物料，燃烧产生的热量提供给自身裂解系统；此外，鼓入的空气可将气化后的固体炉渣进行降温，固体炉渣至炉体底部出料端的温度约为120-150℃，空气给炉渣降温而带走的热量则随着空气转移到裂解气化设备30得到燃烧层和裂解层，最终变成可燃气的热能。裂解气化设备30内部具有循环冷却管路31。
第三储存装置40和裂解气化设备30连通，使得裂解气化后产生的固体炉渣降温后进入第三储存装置40，第三储存装置40为料仓或储罐中的一种，第三储存装置40内的固体炉渣温度约为120-150℃。而且，由于炉渣本身需要降温，第一储存装置10的换气系统和第二储存装置20的换气系统均与第三储存装置40连接，使得换气系统的换风臭气进入第三储存装置40内与炉渣进行换热，换热方式优选直接接触换热，这样可利用换风臭气给炉渣降温。而换热后被升温的臭气经管道连接至换气系统以再次进行换热，从而回收臭气中的热能。这其实相当于将炉渣的热能最终转移至换热系统中。
进一步地，所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括除尘装置70和除臭装置80，除尘装置70的一端和第三储存装置40连通。和炉渣换热之后的臭气变成热风并带有一定的粉尘，将臭气引入除尘装置80，使得被升温后的臭气先进入除尘装置70除尘以去除粉尘和颗粒物，除尘后的粉尘和颗粒物等固体返回第三储存装置40作为炉渣。除尘装置70的另一端通过管道经由第一储存装置10和第二储存装置20的所述换气系统连接于除臭80装置，使得除尘后的臭气先与换气系统进行换热再经除臭后排放。
所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括冷水池90、热水池100以及循环泵110。循环泵110连通于冷水池90和裂解气化设备30的循环冷却管路31之间，以输送冷却水至裂解气化设备30，用于和裂解气化炉内部进行换热冷却。裂解可燃气的温度约为800～850℃，进入裂解气化设备30内部的循环冷却水进水温度优选60～65℃，出水温度优选67～72℃。循环冷却水和可燃气进行一次换热后气体温度降至400-450℃。
第一储存装置10和第二储存装置20各自的干化系统通过管路均分别与冷水池90和热水池100连通，热水池100中的热水按照需求分别进入第一储存装置10和第二储存装置20的干化系统进行干化换热后回流至冷水池90。在冷水池90和热水池100与干化系统连通的主干路和支路上设有多个开关，以控制第一储存装置10和第二储存装置20的热水进出流量。具体地，在热水池100中的热水进入干化系统的主路上设有第一开关Q1，流过主路后热水通过两个支路分别进入第一储存装置10和第二储存装置20的干化系统，两个支路上分别设有第二阀门Q2、第三阀门Q3。热水经过两个干化系统换热降温后回流至冷水池90的两个支路上分别设有第五开关Q5、第六开关Q6，两条支路上的水流汇合至主路进入冷水池90，回流至冷水池90的主路上设有第四开关Q4。冷水池90内储存水量满足第一储存装置10、第二储存装置20、裂解气化装备30的冷却循环水的所有需求。
所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括换热器120，换热器120连接于裂解气化设备30的循环冷却管路31和热水池100之间，裂解气化设备30产生的裂解气体进入换热器120进行换热降温，换热器120内水流升温至75-80℃后进入热水池100。
所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括水冷却装置130和净化装置140，水冷却装置130和换热器120连通，净化装置140和水冷却装置130连通。和换热器120进行换热降温后的裂解气体先进入水冷却装置130进行急冷，然后进入净化装置140进行净化，即可得到洁净的可燃气。
所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统包括发电系统150和能量利用系统160，发电系统150和净化装置140连通，使得净化后的可燃气体用于发电。能量利用系统160和发电系统150连接，以使发电系统150的电量输送至能量利用系统160。
此外，热能利用系统160或净化装置140连接于热水池100，以直接利用净化后的可燃气热能或热能利用系统160的热能对热水池100中的热水进行加热，使得热水池100的热水具有更高温度进入所述干化系统，此时可通过第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7的协调作用对第一储存装置10、第二储存装置20内的热水进行多次循环换热，更进一步提高能源的利用率和加快垃圾的干化速度。
所述垃圾裂解气化处理和能量循环利用系统可将存量垃圾最终变为金属、重质不可燃物、炉渣、洁净可燃气。其中金属可直接回收利用；重质不可燃物、炉渣可作为建材原料使用或回填料使用；洁净可燃气可以作为能源气体使用，也可最终发电产生效益。同时，裂解气化设备30中的循环冷却水的热量，固体炉渣中的热量和可燃气中的热量均得到了有效的回收利用，将回收的热量主要用于垃圾的烘干。此外，第一储存装置10和第二储存装置20的换风臭气用于第三储存装置30的热量交换后进一步烘干垃圾使用，热量和臭气均得到了有效的利用。
本实用新型具有以下优势：1、原地将存量垃圾转换为洁净能源和可回收利用的产物，资源化程度高；
2、存量垃圾治理过程中可燃物和筛分土含量大，去处难以解决，本实用新型可完美解决存量垃圾治理过程中的难点问题。
3.裂解气化过程中的炉渣冷却热量、循环水冷却热量及可燃气降温热量用于垃圾的干化，进一步提高了热能的利用率。而垃圾干化后再进行裂解气化，可有效提高裂解气化的效率，也解决了存量垃圾湿度大难以处置的难点。
本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例，并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本实用新型的实施方式可以有任何变形和修改。
