有机固体废弃物处理装置的制作方法

本实用新型涉及废弃物处理技术领域，具体涉及一种有机固体废弃物处理装置。

背景技术：

有机固体废弃物是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态有机废弃物质产品，其包括生活垃圾、餐厨垃圾、工业废弃物和医疗废弃物等。目前对于有机固体废弃物，一般的处理方法有填埋、堆肥、焚烧、和热解。其中，热解技术不仅能实现垃圾无害化、减量化和资源化，而且还能有效克服垃圾焚烧产生的二噁英污染问题，因而成为一种具有较大发展前景的垃圾处理技术。

目前普遍采用的热解方式都是在一燃室直接燃烧有机固体废弃物，利用燃烧消耗氧气的缺氧热气流热解后续有机固体废弃物，所生成的炭被当作燃料继续燃烧产生缺氧热气流，烟气(含可燃气体和汽态油类物质)进入二燃室高温燃烧净化。直接燃烧有机固体废弃物的烟尘中极易裹挟硫氮氧化物、二噁英以及重金属和其他有害物质，因此，在排气尾段需增加许多分离、吸附措施。此方式将热解产物全部燃烧干净，将产生大量的碳排放。

也有利用过热蒸汽处理有机固体废弃物资源的其他方法和装置(详见申请公布号为cn106381164a的中国实用新型申请)，但其处理的目的为油分的回收利用。由于该方法的油分蒸汽在冷凝之后是油和其他液体的混合物，且其他液体中含有原有机固体废弃物资源中挟带的多种有害物质，需要经过多种方法才能实现无害排放。因此，精炼出可利用的油脂的成本将高于油脂本身的价值，得不偿失。而且，该装置在处理处理过程中需要对有机固体废弃物资源进行搅拌，导致烟气中灰分较高，必须进行除尘处理，从而处理成本也较高。

另外，现有的热解技术装置，都需要将有机固体废弃物在处理前打碎，不仅处理成本较高，而且在处理有传染性的被密封包装的医疗废弃物时，拆包粉碎是具有很大传染性风险的。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种有机固体废弃物处理装置，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种有机固体废弃物处理装置，包括：

加热室；

热解室，其设置在所述加热室内，其用于保持一个高温和无氧的环境，并且通过间接加热和直接加热而连续热解所述有机固体废弃物；

过热蒸汽供给管，其进气口与过热蒸汽源连通，其出气口伸入到所述热解室内，其用于向所述热解室内提供用于直接加热所述有机固体废弃物的过热蒸汽；

燃烧室，其设置在所述加热室的下方，其包括一级燃烧室、节流装置和二级燃烧室，所述一级燃烧室用于燃烧所述有机固体废弃物热解过程中所产生的热解气体与所述过热蒸汽所形成的混合气体和/或由外部提供的辅助燃料，所述一级燃烧室的容积小于所述二级燃烧室的容积，所述节流装置将所述一级燃烧室和所述二级燃烧室连通、并且使所述一级燃烧室中的燃烧热气加速流向所述二级燃烧室中，所述二级燃烧室用于使所述燃烧热气中的可燃成分完全燃烧，所述二级燃烧室与所述加热室连通；

排气管，其进气口与所述热解室的出气口连通，其出气口与所述一级燃烧室连通，其用于将所述热解室内产生的热解气体和所述过热蒸汽所形成的混合气体导入到所述一级燃烧室中进行燃烧；

排放装置，其进气口与所述加热室和/或所述二级燃烧室的热气排放口连通，其用于将所述加热室和/或所述二级燃烧室中的热气排放至大气中；

热解气体燃烧机，其用于使从所述排气管的出气口中流出的气体在所述一级燃烧室内燃烧；以及

辅助燃料燃烧机，其用于使辅助燃料在所述一级燃烧室内燃烧。

进一步地，所述排放装置包括：

第一排放管，其进气口与所述加热室的热气排放口连通；

第一阀门，其设置在所述第一排放管内，其用于控制所述第一排放管中的气体的流量；

第二排放管，其进气口与所述二级燃烧室的热气排放口连通；

第二阀门，其设置在所述第二排放管内，其用于控制所述第二排放管中的气体的流量；以及

总热气排放管，其进气口与所述第一排放管的出气口和所述第二排放管的出气口都连通。

进一步地，还包括设置在所述过热蒸汽供给管上的第一过热器和第二过热器；所述第一过热器设置在所述总热气排放管内，其用于吸收所述总热气排放管内的热气的热量、并对从其内部流过的过热蒸汽进行第一次加热；所述第二过热器设置在所述加热室的热气排放口处或所述第一排放管的进气口处，其用于吸收所述加热室的热气排放口处或所述第一排放管的进气口处的热气的热量、并对从其内部流过的过热蒸汽进行第二次加热。

进一步地，所述节流装置为隔栅。

进一步地，还包括旁通管、第三阀门和第四阀门，所述旁通管与所述第二过热器并联设置在所述热蒸汽供给管上，所述第三阀门用于实现过热蒸汽在所述旁通管内的截断和流通，所述第四阀门用于实现过热蒸汽在所述第二过热器内的截断和流通。

进一步地，还包括穿过所述加热室的前置有害气体输入管，所述前置有害气体输入管的进气口与有害气体源连接、出气口与所述排气管连通。

进一步地，所述辅助燃料为液化石油气或重油。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提供的有机固体废弃物处理装置，利用有机固体废弃物热解气体(初始阶段需辅助燃料)的燃烧热间接加热，以及利用燃烧余热在过热器中产生的过热蒸汽直接加热，同时利用过热蒸汽排除空气的作用使有机固体废弃物废弃物实现无氧持续热解。同时二次利用混合在热解气体中的过热蒸汽与未充分燃烧的烟气和油分在1100℃以上的高温燃烧中发生热化学反应，以生成一氧化碳和大量的氢气。经燃烧后只有二氧化碳和大量的水蒸气排放，并且在1100℃以上的燃烧中将有机固体废弃物热解气体所含有的挥发性有害物质全部分解燃烧干净，从而了实现无害化排放。有机固体废弃物废弃物热解后的固体残留物为生物质炭的化合物，由于有机固体废弃物废弃物中的重金属和有害物质能够锁在炭黑中无法浸出，可以实现无害化和资源化利用。

2、本实用新型提供的有机固体废弃物处理装置，由于装置采用无搅动、固定床、批次处理模式，对所需处理的有机固体废弃物的尺寸大小无要求，可以整体处理已经封包的传染性医疗废弃物。有机固体废弃物中的有害物质不会随热解气体排出，因此燃烧末端无需配套复杂的有害物质和粉尘的处理设施；整个装置结构简单、易维护。

3、本实用新型提供的有机固体废弃物处理装置，通过利用充分燃烧热解气体产生的热能，本实用新型和装置能够在无害化和资源化处理有机固体废弃物的同时降低处理成本。

4、本实用新型提供的有机固体废弃物处理装置，可以从工业废弃物中回收原尺寸的高价值资源，比如从废弃电路板中回收铜箔，从碳纤维复合材料中回收碳纤维。又比如对拆车零件的表面油漆和油污的清除翻新；喷漆挂件的除漆处理和废旧电线处理等。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一实施例提供的有机固体废弃物处理装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的有机固体废弃物处理装置的结构示意图。

附图标记：

11-加热室、12-一级燃烧室、13-二级燃烧室、14-隔栅、21-热解室、30-排放装置、31-第一排放管、32-第一阀门、33-第二排放管、34-第二阀门、35-总热气排放管、40-过热蒸汽供给管、41-蒸汽喷口、42-旁通管、43-第三阀门、50-排气管、60-热解气体燃烧机、70-辅助燃料燃烧机、81-第一过热器、82-第二过热器、83-第四阀门、90-前置有害气体输入管。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-2所示，在本实用新型的一个实施例中，提供一种有机固体废弃物处理装置，包括加热室11、热解室21、过热蒸汽供给管40、燃烧室、排气管50、排放装置30、热解气体燃烧机60和辅助燃料燃烧机70。

热解室21内是容纳有机固体废弃物进行连续热解反应的空间，该空间的保持一个高温和无氧的环境。对热解室21内的有机固体废弃物进行加热的途径有两条，一条是通过过热蒸汽直接加热，另一条是通过外部热源间接加热。

直接加热的过热蒸汽是由一根过热蒸汽供给管40提供的，过热蒸汽供给管40的进气口与过热蒸汽源连通，出气口则直接伸入到热解室21内，且位于热解室21的顶部。在过热蒸汽供给管40的出气端上，开有一个或一个以上的出气口，每个出气口就是一个蒸汽喷口41。过热蒸汽供给管40的出气端可以由多根水平且平行布置的支管构成，每根支管上都开有朝下的蒸汽喷口41，还可以是以螺旋方式布置在热解室21上部的单根管的一部分。

选择过热蒸汽来直接加热有机固体废弃物，除了过热蒸汽具有热容量大、加热速率高的功能外，另外，过热蒸汽还能排出热解室21内的空气实现无氧热解。

间接加热的外部热源则包括燃烧热解气体和过热蒸汽的混合气体所产生的热量、以及燃烧辅助燃料所产生的热量。

为了实现间接加热，将热解室21设置在加热室11的内部，通过加热室11内的热量从热解室21的外部对热解室21进行加热。在加热室11的下方设置有燃烧室，通过燃烧室向加热室11提供间接加热热解室21的上述热量。燃烧室和加热室11之间是相互连通的，以保证两者之间热量的有效传递。

热解室21的侧面或者顶面开有用于投放和取出物料的窗口，窗口上安装有可开闭的炉门，当炉门关闭后，热解室21是保持密闭的。优选该窗口开设在热解室21的一个侧面上，并且操作者可以从加热室11外将上述炉门打开，从而实现投料和取出热解产物的操作。

燃烧室包括一级燃烧室12、节流装置和二级燃烧室13。一级燃烧室12的容积小于二级燃烧室13的容积，一级燃烧室12和二级燃烧室13之间通过节流装置连通，二级燃烧室13又与加热室11连通。有机固体废弃物热解过程中所产生的热解气体与过热蒸汽所形成的混合气体和外部提供的辅助燃料都在一级燃烧室12被点燃和燃烧，同时，过热蒸汽在一级燃烧室12也被预热到600-800℃。

燃烧所产生的热气通过节流装置进入到二级燃烧室13内，在二级燃烧室13进行完全燃烧，过热蒸汽也在二级燃烧室13被二次利用。过热蒸汽在二级燃烧室13与未能充分燃烧的烟气和油分在1100℃以上的气氛中发生如下反应：

置换反应：

气化反应：

改质反应：cnhm nh20(g)＝c0 (n 1/2m)h2，其中(n＞4)。

通过上述反应，生成的大量h2的助燃能提高升温速率，而且h2燃烧后排出的是大量水蒸气，c0燃烧后是二氧化碳，从而实现了净化排放的目的。

节流装置优选为隔栅14，一级燃烧室12中的热气通过隔栅14的过程中，流速变快，流出隔栅14并进入到二级燃烧室13之后，流速又变慢，同时体积跟着膨胀，以填充二级燃烧室13的空间，在这个过程中，过热蒸汽与烟气和油分进行充分混合，从而加快了上述置换、气化和改质反应的进程。

排气管50的进气口与热解室21的出气口连通，排气管50的出气口与一级燃烧室12连通。排气管50用于将热解室21内产生的热解气体和过热蒸汽所形成的混合气体导入到一级燃烧室12中进行燃烧。

二级燃烧室13和/或加热室11内的热气则通过排放装置30排放至大气中，排放装置30的进气口与加热室11和/或二级燃烧室13的热气排放口连通。

热解气体燃烧机60用于使从排气管50的出气口中流出的气体在一级燃烧室12内燃烧。

辅助燃料燃烧机70则用于使辅助燃料在一级燃烧室12内燃烧，辅助燃料从外部单独供应，

在一个实施例中，上述排放装置30包括第一排放管31、第一阀门32、第二排放管33、第二阀门34和总热气排放管35。第一排放管31的进气口与加热室11的热气排放口连通，第二排放管33的进气口与二级燃烧室13的热气排放口连通。第一阀门32安装在在第一排放管31内，其用于控制第一排放管31中的气体的流量。第二阀门34安装在第二排放管33内，其用于控制第二排放管33中的气体的流量。第一阀门32和第二阀门34可以是闸阀、蝶阀或其他形式的阀门，并且可以通过气动、液动或电动等方式实现自动控制。总热气排放管35的进气口与第一排放管31的出气口和第二排放管33的出气口都连通，从而最终将热气汇集后排入大气中。

在本实施例中，通过控制第一排放管31和第二排放管33中的热气流量，来实现控制加热室11的温度。具体地，在初始加热阶段，第二阀门34处于关闭状态，以便其产生的热气流全部进入加热室11，热气排放全部通过第一排放管31排出；当加热室11温度达到热解要求时，适当打开第二阀门34，让二级燃烧室13的热气流分流一部分，以便使加热室11温度保持恒定。

在一个实施例中，有机固体废弃物处理装置还包括设置在过热蒸汽供给管40上的第一过热器81和第二过热器82。

第一过热器81安装在总热气排放管35内，其用于吸收总热气排放管35内的热气的热量、并对从其内部流过的过热蒸汽进行第一次加热。第一过热器81利用了烟气余热对过热蒸汽进行第一次加热。

第二过热器82安装在加热室11的热气排放口处或第一排放管31的进气口处，优选将第二过热器82安装在加热室11的热气排放口处。第二过热器82其用于吸收加热室11的热气排放口处的热气的热量、并对从其内部内流的过热蒸汽进行第二次加热。第二过热器82充分利用了加热室11内的余热来产生高温过热蒸汽。

通过第一过热器81和第二过热器82对过热蒸汽的两级加热，使得过热蒸汽源只要提供低温过热蒸汽(大于100℃)就满足处理装置工作的要求。为防止饱和蒸汽直接进入第一过热器81时产生爆盐，接入的蒸汽应该是微过热蒸汽。因此，在接入过热蒸汽源时，配套蒸汽发生器应有过热装置。

用于使蒸汽发生器产生水蒸气的水包括但不限于：纯水、地表水、地下水、中水以及为了防止锅炉结垢、爆盐、生锈等加入添加剂的各种水源。

有机固体废弃物在炭化过程中掺入少量磷酸盐能提高有机固体废弃物炭化后锁住重金属的能力，因此优选使用含有磷酸盐软化剂的水来制备过热蒸汽。

在本实施例中，由于过热蒸汽在低温(大于100℃)状态时，分子密度大、热容量大，需要较大面积的换热器才能使过热蒸汽快速升温。随过热蒸汽温度的升高，过热蒸汽的热容量将大幅度减少(非线性减少)，因此过热蒸汽温度超过600℃时，使用较小的换热器面积即可。因此，优选第一过热器81的换热面积大于第二过热器82的换热面积。

在一个实施例中，如图2所示，有机固体废弃物处理装置还包括旁通管42、第三阀门43和第四阀门83。旁通管42与第二过热器82并联设置在热蒸汽供给管上，第三阀门43装在旁通管42上，第四阀门83安装在第二过热器82的进气口处。第三阀门43用于实现过热蒸汽在旁通管42内的截断和流通，第四阀门83用于实现过热蒸汽在第二过热器82内的截断和流通。

通过上述设置，第一过热器81和第二过热器82之间可以根据需要实现串联、并联和单独使用三种使用形式。比如，当最终用于加热有机固体废弃物的过热蒸汽的温度不需要那么高时，可以将第四阀门83关闭，将第三阀门43打开，从而过热蒸汽从旁通管42流过，并最终进入到热解室21内。

在一个实施例中，有机固体废弃物处理装置还包括穿过加热室11前置有害气体输入管90，前置有害气体输入管90的进气口与有害气体源连接、出气口与排气管50连通。上述前置有害气体为有机固体废弃物在堆放、干燥、分选和破碎过程中产生的包含有有毒害作用的、有难闻气味的挥发物和水蒸气的混合物。通过前置有害气体输入管90将前置有害气体先引入到加热，使使管道内的有机挥发物的混合气体产生热解生成可燃气体，再与热解室21中产生的热解气体一起，通过热解气体燃烧机60合并导入一级燃烧室12燃烧，并在二级燃烧室13的高达1100℃的高温燃烧中完全燃烧，最后排入大气中。

在一个实施例中，上述辅助燃料为液化石油气或重油。优选这两种燃料作为辅助燃料的原因如下：

①上述两种燃料的燃烧热值在一般燃烧条件下是天然气的3倍，燃烧热值高，而通过本实用新型提供的处理装置进行处理，在二级燃烧室13进行膨胀后发生置换、气化和改质反应，能使这两种燃料的充分燃烧后的热值达到天然气的4倍以上；

②因为过热蒸汽的存在，能够使液化石油气或重油燃烧干净，即将液化石油气或重油中的热值压榨干净，没有造成浪费。而且过热蒸汽也被充分利用，相辅相成，使用效果更好。

本实用新型提供的有机固体废弃物处理装置的工作原理如下：

点燃辅助燃料燃烧机70，关闭第二阀门34，打开第一阀门32，辅助燃料在一级燃烧室12燃烧，燃烧气体经隔栅14在二级燃烧室13气化燃烧，二级燃烧室13热气流上升至加热室11，当加热室11温度上升到400℃时，在第一过热器81接口通入低温过热蒸汽(大于100℃)，低温过热蒸汽经过第一过热器81和第二过热器82两级加热后由蒸汽喷口41对热解室21内直接加热，热解室21内的有机固体废弃物无氧热解产生的热解气体和过热蒸汽的混合气体经排气管50注入一级燃烧室12，并通过热解气体燃烧机60在热解室21内燃烧。热解初始阶段的热解气体基本都是小分子的可燃气体，在二级燃烧室13能被燃烧干净。当第二过热器82的温度大于400℃时，可减少辅助燃料的供给，直至停止辅助燃料的供给，完全依靠热解气体的燃烧，实现热能的自给自足，同时调整第一阀门32和第二阀门34，使第二排放管33的流量增加、第一排放管31的流量减小，以保持400-900℃之间的某一温度的过热蒸汽。此时热解出来的气体含有大量的不易完全燃烧的油类蒸汽。在二级燃烧室13，温度在600℃以上的过热蒸汽参与燃烧，发生置换、气化和改质反应，最终能实现充分燃烧并无害排放。另外，如果有前置有害气体需要进行处理，则在过热蒸汽达到400℃时接入前置有害气体输入管90，经排气管50与热解气体在热解气体燃烧机60中混合燃烧。

本实用新型提供的有机固体废弃物处理装置，在使用时，有机固体废弃物根据其理化类别、形状、尺寸选用不同的托盘或篮筐或吊架，将待处理的有机固体废弃物置于之中或之上，可以通过叉车层层码放在热解室21内，关闭炉门进行处理。待处理完成后，打开炉门，用叉车将盛有热解后得到的固体残渣的托盘或篮筐或吊架取出，作为无害资源或可回收资源加以利用。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。