一种零排放垃圾处理系统及处理工艺的制作方法

本发明涉及生活垃圾处理，尤其涉及一种零排放垃圾处理系统及处理工艺。

背景技术：

1、随着人们环保意识的提高，可排放剧毒二噁英人垃圾焚烧处理技术已不能适应当前污染治理的需求。与传统垃圾处理技术相比，全新的等离子技术最大的优点就是二次污染排放几乎为零，仅为焚烧技术能达到的二次污染排放值的百分之一到千分之一，是一种非常环保的非焚烧技术，适用于热解生活垃圾、医疗垃圾、生物质废物以及各类危险品废弃物。

2、中国专利cn102553880a一种等离子气化垃圾处理方法和装置，包括 ：热解气化单元、骤冷塔、湍流塔。热解气化炉、膨胀反应室、骤冷塔、湍流塔由通道依次联接构成一个上下交替的曲线流形气体通道。热解气化炉的炉壁上安装两个以上的交流等离子炬，上面设有供风管。交流等离子炬的轴线与热解气化炉膛轴线为中心的同心圆相切，在膨胀反应室或膨胀反应室与骤冷塔的气体通道中，至少在其中的一处安装有小功率交流等离子炬进行二次热解。骤冷塔进行气体冷却，湍流塔进行气体脱硫净化。

3、上述专利利用等离子技术对城市生活垃圾进行工业化的气化处理，获得可以利用的燃气，并且其排放达到环保标准。但该专利中热解产生的气体需要经过膨胀反应室、骤冷塔、湍流塔进行净化处理，还需要在膨胀反应室或气体通道中安装小功率交流等离子炬，工艺复杂，耗能高。

技术实现思路

1、为解决上述现有生活垃圾等离子气化炉产生的气体净化工艺复杂，耗能高的问题，本发明提供了一种零排放垃圾处理系统及处理工艺，通过将炉体上端产生的混合气体由负压排气管通入降温裂解单元上端，利用靠近等离子气化单元下方的高温进行二次裂解，从而彻底去除了混合气体中的二噁英，二次裂解后的气体经过螺旋冷却水管降温处理，变为少量的酸性气体，大大简化了气体净化工艺，节省了膨胀反应室、骤冷塔及小功率交流等离子炬，节省了能耗。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种零排放垃圾处理系统，其特征在于，包括破碎机、燃烧气化炉、出渣室、净化水塔和电源控制系统；

3、所述破碎机设于燃烧气化炉上端外侧，用于对垃圾进行初步粉碎，破碎机出料口与燃烧气化炉进料口连接；

4、所述燃烧气化炉炉体设为圆柱形，顶部设有安全防爆阀，进料口设于燃烧气化炉炉体上端外侧壁上，燃烧气化炉包括从上往下依次连接的预热燃烧单元、等离子气化单元、降温裂解单元、粉碎单元和灰渣分离单元，所述预热燃烧单元用于对垃圾进行预热、烘干和初步燃烧，高度大于炉体整体高度的1/2，预热燃烧单元下端外侧壁上设有起始点火口，所述等离子气化单元下端外侧壁上设有多个呈圆周均布的交流等离子炬，交流等离子炬切向布置，交流等离子炬的轴线与燃烧气化炉轴线为中心的同心圆相切，所述同心圆直径为φ100～φ400mm，交流等离子炬上方设有多个呈圆周均布的供风管道，所述供风管道包括多个插入等离子气化单元内的供风管，所有供风管呈圆周均布且切向布置，供风管的轴线与燃烧气化炉轴线为中心的同心圆相切，旋向与交流等离子炬旋向一致，所述供风管道与外部第一鼓风机连接，所述降温裂解单元内侧壁上设有螺旋冷却水管，所述粉碎单元上端与降温裂解单元下端密封连接，粉碎单元中间设有旋转轴，旋转轴外侧设有螺旋粉碎刀，所述旋转轴与驱动电机输出轴通过圆锥齿轮传动连接，所述驱动电机设于燃烧气化炉外侧，所述灰渣分离单元上端与粉碎单元下端密封连接，灰渣分离单元一侧外侧壁上设有出渣管，所述出渣管中间设有隔板，隔板上方设有有机灰输出装置，隔板下方设有无机渣输出装置，出渣管另一端伸入燃烧气化炉外侧的出渣室内，灰渣分离单元另一侧外侧壁上设有进风管，所述进风管与外部第二鼓风机连接，用于将从粉碎单元粉碎后下来的熔渣进行有机灰和无机渣分离，并将轻质的有机灰吹送入有机灰输出装置上，将无机渣送入无机渣输出装置上，所述灰渣分离单元内出渣管端口设有可上下直线移动调节的调节挡板，所述调节挡板设于出渣管端口下部，上端面与出渣管上内侧壁之间留有间隙，该间隙用于有机灰在风力作用下进入有机灰输出装置上的通道，调节挡板中间与无机渣输出装置对应位置设有矩形通孔，用于无机渣在风力作用下进入无机渣输出装置上的通道；

5、所述预热燃烧单元上端外侧壁上设有负压排气管，所述负压排气管下端插设于降温裂解单元上端外侧壁上，与降温裂解单元连通，预热燃烧单元上方的混合气体通过负压排气管进入降温裂解单元，进行二次裂解，裂解后气体变为少量的酸性气体，因负压向下移动，并通过出渣管排入出渣室内；

6、所述出渣室用于分别收集有机灰和无机渣，出渣室顶部设有排气管，所述排气管与净化水塔连接，从出渣管排出的酸性气化通过排气管进入净化水塔进行净化处理后对外排放；所述交流等离子炬、第一鼓风机、第二鼓风机、驱动电机、有机灰输出装置、无机渣输出装置均与电源控制系统联接。

7、作为本技术的进一步改进，所述进料口设有无轴螺旋送料机，所述破碎机出料口与无轴螺旋送料机进料口连接。

8、作为本技术的进一步改进，所述预热燃烧单元下端设有锥形炉排。

9、作为本技术的进一步改进，所述等离子气化单元下端设有上大下小的第一锥筒，第一锥筒上端外侧壁与燃烧气化炉炉体内侧壁密封固定连接，所述交流等离子炬设于第一锥筒上方；

10、所述供风管道还包括弧形供风管，每两件供风管连接一件弧形供风管，弧形供风管的外侧壁中间设有电动进风阀，所述电动进风阀与外部第一鼓风机连接，电动进风阀与电源控制系统联接，用于调节控制每个弧形供风管对应侧进风量。

11、作为本技术的进一步改进，所述降温裂解单元上端外侧壁上设有观察窗口，用于观察降温裂解单元上端燃烧火焰情况，所述观察窗口不工作时用螺堵密封，工作时拆下螺堵，换上透镜即可观察；

12、所述降温裂解单元下端设有上大下小的第二锥筒，所述第二锥筒上端外侧壁与燃烧气化炉炉体内侧壁密封固定连接，所述螺旋冷却水管设为上大下小的锥形螺旋冷却水管，设于第二锥筒内侧壁上，从等离子气化单元下来的熔渣进入降温裂解单元后，与螺旋冷却水管进行热交换，熔渣快速降温成玻璃体熔渣，螺旋冷却水管内的冷水吸热后变为水蒸汽；

13、所述螺旋冷却水管一端与外部自来水管连接，另一端与外部生产用蒸气管道连接或与外部发电机组连接；

14、所述螺旋冷却水管包括内管、与内管同轴相套接的套管，内管、套管之间的间隙设为30～60mm，所述内管、套管均采用耐高温、耐腐蚀的镍基合金材质。

15、作为本技术的进一步改进，所述粉碎单元外侧壁为上大下小的第三锥筒，第三锥筒同轴套设于燃烧气化炉炉体内，上端与第二锥筒下端密封固定连接；

16、所述螺旋粉碎刀设为上大下小的锥形螺旋粉碎刀，螺旋粉碎刀上设有多个沿轴向、呈圆周均布的通孔；

17、所述第三锥筒外侧壁与燃烧气化炉炉体内侧壁之间填充有金珠岩粉，用于隔温。

18、作为本技术的进一步改进，所述灰渣分离室外侧壁为圆柱筒，圆柱筒的上端与第三锥筒下端密封连接，圆柱筒下端封口；

19、所述出渣管依次穿过燃烧气化炉炉体壁、圆柱筒壁下端，伸入圆柱筒内；

20、所述调节挡板远出渣管侧面上设有螺母，所述螺母内螺纹连接有螺杆，螺杆另一端伸出圆柱筒下侧壁，螺杆外侧面上与圆柱筒下侧壁对应位置设有环形卡槽，该环形卡槽与圆柱筒下侧壁相卡接，使螺杆旋转时不会上、下移动，从而可以带动调节挡板上下直线移动，螺杆下端设有六角头，方便操作员从外侧用扳手旋转螺杆来调整调节挡板位置；

21、所述圆柱筒下方设有隔板，所述隔板外侧边与炉体内侧壁密封固定连接，所述旋转轴外侧套设有防护套管，所述防护套管上端与圆柱筒底面固定连接，下端与隔板上平面固定连接，所述隔板上方防护套管外侧壁、圆柱筒外侧壁与燃烧气化炉炉体内侧壁之间填充有金珠岩粉，用于隔温。

22、作为本技术的进一步改进，所述旋转轴下端外侧面上依次套设有轴承座和第一圆锥齿轮，所述第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮啮合传动，所述第二圆锥齿轮设于传动轴上，所述传动轴与驱动电机输出轴传动连接。

23、作为本技术的进一步改进，所述出渣室内有机灰输出装置伸出出渣管端口长度＞无机渣输出装置伸出出渣管端口长度，有机灰输出装置端头和无机渣输出装置端头下方分别设有有机灰斗和无机渣斗，有机灰斗和无机渣斗下方分别设有有机灰桶和无机渣桶，分别用于轻质有机灰收集和无机渣收集；

24、所述出渣室前、后侧分别设有有机灰桶出入门和无机渣桶出入门，分别用于将装满的有机灰桶和无机渣桶拉出，替换空的有机灰桶和无机渣桶放入。

25、本发明还提供了上述零排放垃圾处理系统的垃圾处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

26、s1、初始投料时，将生活垃圾与生物质燃料按2.5～3.5：6.5～7.5质量配比放入破碎机中进行粉碎，得到混合垃圾a；后续投料将生活垃圾与生物质燃料按7～8:2～3质量配比放入破碎机中进行粉碎，得到混合垃圾b；

27、s2、将步骤s1粉碎后的混合垃圾a、混合垃圾b先后由无轴螺旋送料机输送入预热燃烧单元内，垃圾物料受到前后挤压力的作用呈密实状态，形成炉内外密封；

28、s3、从点火口放入点燃的棉球，将从无轴螺旋送料机输送入的混合垃圾a点燃，当混合垃圾a燃烧起来后，关闭点火口；打开第一鼓风机，从供风管输入空气；

29、s4、启动交流等离子炬，经过步骤s3初级燃烧后的物料向下移动，进入等离子气化单元，交流等离子炬产生高温等离子体，产生高达5000k热源，将气化炉保持在1300℃～1500℃高温，能使二噁英瞬间彻底裂解，将垃圾中的有机成分转化为合成气，而其他物质则被熔融形成无害的玻璃体熔渣液；

30、s5、混合垃圾b连续进入预热燃烧单元内，由步骤s4产生并上升的高温合成气预热，去除水分，干燥后在高温缺氧状态下裂解，裂解温度超过850℃，高温裂解不会产生二噁英，混合垃圾b中的生物质燃料裂解后产生可燃气体，可燃气体主要成分为一氧化碳co和氢气h2；

31、s6、步骤s4产生的玻璃体熔渣液继续向下移动，进入降温裂解单元继续裂解，同时与螺旋冷却水管内的冷水进行热交换，逐渐降温，变成玻璃体熔渣，螺旋冷却水管内的冷水吸热后变成水蒸汽，可用于发电或工业应用；

32、初级燃烧单元上方的混合气体（包括等离子气化炉产生的合成气、初级燃烧单元的裂解气体、裂解气体上升过程中有些链烃再度合成及新进入初级燃烧单元的垃圾挥发份）通过负压排气管通入降温裂解单元上端，降温裂解单元上端温度仍然可达1150～1250℃，能将混合气体中的二噁英瞬间彻底裂解，混合气体在降温裂解单元上方完全燃烧，转变为酸性气体；

33、定时通过降温裂解单元上端的观察窗口观察燃烧火焰颜色，当观察发现燃烧火焰颜色为不完全燃烧时，调高混合垃圾b中生物质质量占比，直至观察到的火焰颜色为完全燃烧颜色；

34、s7、步骤s6产生的玻璃体熔渣继续向下移动，进入粉碎单元，被螺旋粉碎刀切割、粉碎，玻璃体熔渣中轻质有机渣将被粉碎成120～180目颗粒有机灰；

35、s8、步骤s7粉碎后的玻璃体熔渣继续向下移动，进入灰渣分离单元，同时启动第二鼓风机，进风管出风口正对进入灰渣分离单元的玻璃体熔渣，将玻璃体熔渣吹向出渣管，玻璃体熔渣中120～180目颗粒的轻质有机灰将被吹入有机灰输出装置上，通过有机灰斗、有机灰桶收集，较重的无机渣将被吹入无机渣输出装置上，通过无机渣斗、无机渣桶收集，收集的有机灰可作为高钾碳基肥料出售，无机渣中含有多种烯有金属，可作为低含量烯有金属资源出售给下游客户；

36、s9、步骤s6产生的酸性气体因负压通过下端出渣管进入出渣室内，再通过排水管进入加有碱液的净化水塔中进行净化处理后向外排放。

37、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

38、1、本发明通过将炉体上端产生的混合气体由负压排气管通入降温裂解单元上端，利用靠近等离子气化单元下方的高温进行二次裂解，从而彻底去除了混合气体中的二噁英，二次裂解后的气体经过螺旋冷却水管降温处理，变为少量的酸性气体，酸性气体因负压通过下方的出渣管进入出渣室，再通过出渣室上方的排气管进入净化水塔进行净化处理后，即可向外排放，大大简化了气体净化工艺，节省了膨胀反应室、骤冷塔及小功率交流等离子炬，节省了能耗；

39、2、本发明通过设置螺旋冷却水管对垃圾熔渣进行冷却，冷却水吸热后变为水蒸汽，可用于发电或工业应用；

40、3、本发明通过设置螺旋粉碎刀对垃圾熔渣进行切割粉碎，可将垃圾熔渣中的有机渣粉碎成120～180目的颗粒有机灰，从而可以通过鼓风机进行分离，分离的有机灰可以作为高钾碳基肥出售，无机渣中含有多种烯有金属，可以作为砂轮制作原料出售，或作为低含量烯有金属资源出售给下游客户。