《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》是江蘇鵬飛集團股份有限公司於2015年1月14日申請的專利，該專利的公布號為CN104550201A，授權公布日為2015年4月29日，發明人是賁道春、查文煒、王復光、王家安、曹衛、倪文龍。
《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》包括烘乾設備、垃圾庫、熱解爐、殘渣冷卻設備和水泥窯系統；烘乾設備與垃圾庫連通；烘乾設備的氣體入口與水泥窯系統的篦冷機的氣體出口連通；烘乾設備的氣體出口與篦冷機的氣體入口連通；垃圾庫與熱解爐和篦冷機的空氣入口均連通；熱解爐的氣體出口與水泥窯分解爐的空氣入口連通；熱解爐的殘渣出口與殘渣冷卻設備連通。該發明在垃圾熱解之前先進行烘乾，熱解時耗熱少，節約能源，熱解氣熱值高，放熱快；烘乾設備和篦冷機之間氣體循環利用，節約能源；熱解爐和篦冷機的空氣來自垃圾庫，形成負壓，有效防止有害氣體外溢；熱解爐的部分產物在爐內循環，減少熱量損失，提高熱解爐的熱效率。
2017年12月11日，《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法
- 申請人：江蘇鵬飛集團股份有限公司
- 申請日：2015年1月14日
- 申請號：2015100177631
- 公布號：CN104550201A
- 公布日：2015年4月29日
- 發明人：賁道春、查文煒、王復光、王家安、曹衛、倪文龍
- 地址：江蘇省南通市海安縣北郊城北工業園賁家集
- Int.Cl.：B09B3/00(2006.01)I、B09B5/00(2006.01)I、C04B7/24(2006.01)I
- 代理機構：北京同輝智慧財產權代理事務所
- 代理人：劉洪勛
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2015年1月之前的生活垃圾處理方法主要有：填埋法、直接焚燒法、焚燒發電法和水泥窯協同處理法。其中水泥窯協同處理法基本原理為燃燒垃圾，通過垃圾燃燒產生的熱量產生熱解氣，將熱解氣作為燃料送入水泥窯分解爐使用，將燃燒後的殘渣作為水泥原料送入水泥原料磨。
2015年1月之前的水泥窯協同處理法為從垃圾庫直接抓取垃圾送入熱解爐。在處理過程中有以下不足：
1、垃圾庫中的垃圾含水量較高，水的比熱容較大，因而垃圾熱解過程中需要消耗大量熱能，並且由於水分過多，熱解爐內溫度不易升高，熱解速度慢，熱解氣的熱值很低；
2、庫內空氣除了含有氧、氮等常規空氣組分還含有較多生活垃圾產生的有害氣體，由於垃圾庫並非完全封閉，有害氣體容易外溢，影響周圍環境；
3、熱解爐出爐的殘渣顆粒空隙率較大，使得出料端鎖風能力差，危險性大；
4、熱解爐產生的固體全部出爐冷卻，帶走較多熱量，垃圾進入熱解爐後需要從較低溫度開始加熱，熱效率低。
發明內容
專利目的
《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》要解決的主要技術問題是，提供一種水泥窯協同處理生活垃圾方法和水泥窯協同處理生活垃圾系統。
技術方案
《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》的技術方案通過以下方式實現：
一種水泥窯協同處理生活垃圾方法，包括以下步驟：
a、對垃圾庫內的生活垃圾進行烘乾處理；
b、將經過步驟a烘乾後的生活垃圾進行熱解；
c、步驟b產生的熱解氣和殘渣進行再利用；
上述步驟a中的烘乾設備的熱源部分/全部為篦冷機產生的熱尾氣，所述篦冷機內用於冷卻的氣體包括所述烘乾設備的冷尾氣和垃圾庫內的氣體。
上述水泥窯協同處理生活垃圾方法，步驟b中，熱解補熱所需的氧氣部分或全部來自垃圾庫內的氣體；
上述水泥窯協同處理生活垃圾方法，步驟b中，進行熱解的原料為生活垃圾與細渣的混合物；上述生活垃圾已經過步驟a烘乾；上述細渣為步驟b熱解後的部分產物。
上述水泥窯協同處理生活垃圾方法，步驟c中，熱解氣作為燃料利用，所述殘渣冷卻篩選後分類回收使用。
上述水泥窯協同處理生活垃圾方法，步驟a中的生活垃圾在烘乾前進行破碎工序。
一種水泥窯協同處理生活垃圾系統，包括烘乾設備、垃圾庫、熱解爐、殘渣冷卻設備和水泥窯；上述烘乾設備與垃圾庫連通；上述烘乾設備的氣體入口與水泥窯的篦冷機的氣體出口連通；上述烘乾設備的氣體出口與上述篦冷機的氣體入口連通；上述熱解爐的空氣入口與垃圾庫連通；上述篦冷機的空氣入口與垃圾庫連通；上述熱解爐的氣體出口與水泥窯分解爐的空氣入口連通；上述熱解爐的殘渣出口與殘渣冷卻設備連通。
上述水泥窯協同處理生活垃圾系統，上述熱解爐內還設有迴轉篩，所述迴轉篩入口與所述熱解爐的熱解筒出口連線；迴轉篩設有與熱解筒入口相通的第一出口和與殘渣冷卻設備相通的第二出口。
上述水泥窯協同處理生活垃圾系統，上述殘渣冷卻設備包括振動篩、細砂和冷卻器；上述細砂通過提升機在振動篩與冷卻器內實現循環流動。
上述水泥窯協同處理生活垃圾系統，垃圾庫與烘乾設備之間還設有破碎機。
上述水泥窯協同處理生活垃圾系統，垃圾庫包括與烘乾設備入口相通的濕垃圾庫和與烘乾設備出口相通的乾垃圾庫；所述濕垃圾庫與熱解爐的空氣入口和所述篦冷機的空氣入口均連通；所述乾垃圾庫與熱解爐的入料口連通。
有益效果
《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》的有益效果如下：
1、垃圾熱解之前先進行烘乾脫水，熱解時消耗熱量少，節約能源，熱解時產生的熱解氣熱值高，放熱快；
2、烘乾設備和篦冷機之間氣體循環利用，節約能源；
3、熱解爐和篦冷機的空氣來自垃圾庫，使垃圾庫形成負壓，有效防止垃圾庫內的有害氣體外溢；
4、熱解爐的部分產物在爐內循環，減少熱量損失，提高熱解爐的熱效率；
5、以細砂與熱殘渣進行混合從而對其冷卻，減少熱解爐出渣空隙，起到鎖風作用。
附圖說明
圖1是《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》的水泥窯協同處理生活垃圾方法的流程框圖；
圖2是該申請的熱解爐內部結構示意框圖；
圖3是該申請的水泥窯協同處理生活垃圾系統的結構示意圖。
上述圖1和圖2中，粗實線代表固體的走向，帶箭頭的虛線代表氣體的走向。
上述附圖1-3中，1風機；2烘乾設備；3螺旋鉸刀；4氣體管道；5板餵機；6垃圾庫；7抓鬥；8料倉；9破碎機；10料倉；11板餵機；12螺旋鉸刀；13熱解氣管道；14熱解爐；15氣體管道；16水泥窯分解爐；17水泥窯，18篦冷機；19風機；20熱空氣管道；21尾氣管道；22除鐵器；23廢鐵庫；24廢渣庫；25拉鏈機；26振動篩；27風機；28下料管；29提升機；30溢流管；31冷卻器；32螺旋鉸刀；33提升機；34、迴轉篩；35、熱解筒。
技術領域
《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》涉及垃圾處理領域，尤其涉及水泥窯協同處理生活垃圾領域。
權利要求
1.一種水泥窯協同處理生活垃圾方法，其特徵在於，包括以下步驟：
a、對垃圾庫內的生活垃圾進行烘乾處理；
b、將經過步驟a烘乾後的生活垃圾進行熱解；
c、步驟b產生的熱解氣和殘渣進行再利用；
上述步驟a中的烘乾設備的熱源部分/全部為篦冷機產生的熱尾氣，所述篦冷機內用於冷卻的氣體包括所述烘乾設備的冷尾氣和垃圾庫內的氣體。
2.根據權利要求1所述的水泥窯協同處理生活垃圾方法，其特徵在於，所述步驟b中，熱解補熱所需的氧氣部分或全部來自垃圾庫內的氣體。
3.根據權利要求1所述的水泥窯協同處理生活垃圾方法，其特徵在於，所述步驟b中，進行熱解的原料為生活垃圾與細渣的混合物；所述生活垃圾已經過步驟a烘乾；所述細渣為步驟b熱解後的部分產物。
4.根據權利要求1所述的水泥窯協同處理生活垃圾方法，其特徵在於，所述步驟c中，所述熱解氣作為燃料利用，所述殘渣冷卻篩選後分類回收使用。
5.根據權利要求1所述的水泥窯協同處理生活垃圾方法，其特徵在於，所述步驟a中的生活垃圾在烘乾前進行破碎工序。
6.一種利用權利要求1所述水泥窯協同處理生活垃圾方法的水泥窯協同處理生活垃圾系統，其特徵在於，包括烘乾設備、垃圾庫、熱解爐、殘渣冷卻設備和水泥窯系統；所述烘乾設備與垃圾庫連通；所述烘乾設備的氣體入口與水泥窯系統的篦冷機的氣體出口連通；所述烘乾設備的氣體出口與所述篦冷機的氣體入口連通；所述熱解爐的空氣入口與垃圾庫連通；所述篦冷機的空氣入口與所述垃圾庫連通；所述熱解爐的氣體出口與水泥窯分解爐的空氣入口連通；所述熱解爐的殘渣出口與殘渣冷卻設備連通。
7.根據權利要求6所述的水泥窯協同處理生活垃圾系統，其特徵在於，所述熱解爐內還設有迴轉篩，所述迴轉篩入口與所述熱解爐的熱解筒出口連線；所述迴轉篩設有與熱解筒入口相通的第一出口和與殘渣冷卻設備相通的第二出口。
8.根據權利要求6所述的水泥窯協同處理生活垃圾系統，其特徵在於，所述殘渣冷卻設備包括振動篩、細砂和冷卻器；所述細砂通過提升機在振動篩與冷卻器內實現循環流動。
9.根據權利要求6所述的水泥窯協同處理生活垃圾系統，其特徵在於，所述垃圾庫與烘乾設備之間還設有破碎機。
10.根據權利要求6所述的水泥窯協同處理生活垃圾系統，其特徵在於，所述垃圾庫包括與烘乾設備入口相通的濕垃圾庫和與烘乾設備出口相通的乾垃圾庫；所述濕垃圾庫與熱解爐的空氣入口和所述篦冷機的空氣入口均連通；所述乾垃圾庫與熱解爐的入料口連通。
實施方式
如圖3所示，《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》的水泥窯協同處理生活垃圾系統，包括烘乾設備2、垃圾庫6、熱解爐14、殘渣冷卻設備和水泥窯系統；垃圾庫6包括濕垃圾庫和乾垃圾庫（圖3未示出，參見圖1），濕垃圾庫與烘乾設備2入口相通，乾垃圾庫與經過和與烘乾設備2出口相通，且二者之間設有便於控制物料進出的螺旋鉸刀3；乾垃圾庫和濕垃圾庫兩者相互獨立，以保證乾垃圾庫中烘乾後的垃圾不會再次變濕。乾垃圾庫與熱解爐14通過板餵機11相連並通過螺旋鉸刀12控制熱解爐14的進料量。殘渣冷卻設備包括振動篩26和以細砂為冷卻介質的冷卻器31，細砂通過提升機29、提升機33和螺旋鉸刀32實現在振動篩26與冷卻器31之間實現循環。熱解爐14的殘渣出口即為下料管28，下料管28與振動篩26連通。振動篩26通過拉鏈機25與除鐵器22連通，除鐵器22的出口分別連著廢鐵庫23和廢渣庫24。振動篩26篩選後的殘渣通過除鐵器22分離出的鐵渣進入廢鐵庫23被回收，廢渣則進入廢渣庫24備用，待送水泥原料磨機作為水泥原料。
圖3中，水泥窯協同處理生活垃圾系統還包括與垃圾庫6相連的破碎機9，烘乾設備2入口設有板餵機5，抓鬥7可在垃圾庫6、板餵機5、破碎機9的料倉8和熱解爐14的料倉10之間移動工作。抓鬥7的工作模式：a、抓取垃圾庫6的濕垃圾庫內的垃圾放入料倉8，進而進入破碎機9內被破碎，最後返回垃圾庫6待用或者進入板餵機5。b、抓取垃圾庫6內的破碎後的濕垃圾放入板餵機5，濕垃圾經由板餵機5進入烘乾設備2烘乾後經由螺旋鉸刀3返回垃圾庫6的乾垃圾庫。c、抓取乾垃圾庫內的乾垃圾放入料倉10，乾垃圾在板餵機11和螺旋鉸刀12的作用下進入熱解爐14熱解。
如圖3所示，振動篩26與拉鏈機25之間還設有溢流管30。冷卻器31內的細砂通過螺旋鉸刀32和提升機33進入下料管28，進而進入振動篩26。如此，細砂一方面與分解爐14出口的熱殘渣混合充分使其冷卻，另一方面起到鎖風的作用，避免熱解氣逸散污染。振動篩26篩分後細砂通過提升機29返回冷卻器31完成循環。細砂在冷卻器31的作用下被冷卻以便再次使用。由於分解爐14出口的熱殘渣會摻雜部分細渣（可作為細砂使用），當冷卻器31內細砂過多，多餘的細砂便形成溢流砂，通過溢流管30進入拉鏈機25。
如圖2所示，熱解爐14內還設有迴轉篩34，迴轉篩34入口與熱解爐14的熱解筒35的出口連線。迴轉篩34設有與熱解筒35入口相通的第一出口和與殘渣冷卻設備相通的第二出口。第二出口通過下料管28與振動篩26相連。工作時，通過板餵機11和螺旋鉸刀12送入熱解爐14的乾垃圾進入熱解筒35進行熱解工序。熱解筒35出口排出的殘渣進入迴轉篩34進行篩分。根據迴轉篩34的設定，殘渣經過篩分後形成顆粒較為細緻的細渣和顆粒較大的熱殘渣兩部分。細渣通過迴轉篩34的第一出口返回熱解筒35入口，與乾垃圾混合後重新進入熱解筒進行熱解；顆粒較大的熱殘渣則通過迴轉篩34的第二出口進入下料管28排出熱解爐14。細渣作為固體熱載體與進爐垃圾混合，一則可使垃圾快速升溫，提升加熱效率；二則由於同等體積的細渣較熱殘渣比熱容大，優先排出熱殘渣可以有效減少爐內熱量散失，節約能源。
如圖3所示，系統內的氣體循環利用過程如下：
1、垃圾庫6與熱解爐14通過氣體管道15連通，垃圾庫6中的氣體在風機27驅動下進入熱解爐14，熱解爐14中氣流的方向與熱解爐14中垃圾的走向相逆。這樣一來，一則能夠保證氣體先接觸溫度較高的垃圾，儘快受熱，提高熱效率；二則使單位體積的氣體儘可能多的接觸垃圾，保證氧氣充足使垃圾充分燃燒；三則可避免未能有害氣體隨熱解殘渣衝出熱解爐，造成環境污染。
2、垃圾庫6和篦冷機18通過尾氣管道21連通；尾氣管道21內有來著垃圾庫6和烘乾設備2的較冷氣體，上述氣體在風機19的驅動下進入篦冷機18，為篦冷機18提供冷源。
3、風機1設定於烘乾設備2出氣端，能夠防止阻止來自垃圾庫6的氣體逆向進入烘乾設備2。
4、烘乾設備2與水泥窯系統的篦冷機18通過熱空氣管道20連通。篦冷機18工作產生熱尾氣通過熱空氣管道20進入烘乾設備2，為烘乾設備2工作提供熱空氣來源。
5、熱解爐14排出的氣體（主要是熱解氣和來自垃圾庫6且經過熱解爐14高溫處理後的氣體）熱解氣管道13進入水泥窯分解爐16作為燃料。
通過如此的氣體循環，篦冷機18與烘乾設備2之間實現部分能源互相再利用，大大降低了對於額外能源的需求，又減少了高溫氣體的排放，真正做到節能環保；同時系統中篦冷機18和熱解爐14所需的氧氣又是通過抽取垃圾庫6中空氣實現的，使垃圾庫6保證一定負壓，避免了垃圾庫6內的有害氣體外溢，降低了人身安全。
該發明提供的水泥窯協同處理生活垃圾方法，包括烘乾、熱解和回收再利用三個步驟。具體的處理步驟如圖1所示：a、濕垃圾庫內的原始垃圾（由垃圾車等垃圾收集工具收集而來）通過抓鬥7進入破碎機9破碎，而後經過板餵機5進入烘乾設備2進行烘乾；烘乾後的乾垃圾通過螺旋鉸刀3（鎖風螺旋）進入乾垃圾庫待用。b、乾垃圾庫內的乾垃圾依次通過抓鬥7、板餵機11、螺旋鉸刀12和推料螺旋進入熱解爐14進行熱解。c、熱解後的熱殘渣進入振動篩26進行冷卻和篩分後通過拉鏈機25進入除鐵器22；除鐵器22產生的廢鐵進入廢鐵庫23進行回收再利用，除鐵器22產生的廢渣則進入廢渣庫24暫存；而後廢渣作為水泥原料和水泥生料一起進入水泥原料磨機進行生產。經水泥原料磨機處理後的水泥原料經水泥窯分解爐16處理進入水泥窯17處理，水泥窯17的產物再進入篦冷機18冷卻。
根據圖1所示的氣體循環，步驟a中的烘乾設備2的熱源為篦冷機18產生的熱尾氣，篦冷機18內用於冷卻的氣體包括烘乾設備2的冷尾氣和垃圾庫6內的氣體。步驟b中，熱解爐14所需的氣體也來自垃圾庫6。步驟c中，熱解爐14產生的熱解氣作為燃料進入水泥窯分解爐16利用。如此，篦冷機18與烘乾設備2之間實現部分能源互相再利用，大大降低了對於額外能源的需求，又減少了高溫氣體的排放，真正做到節能環保；同時系統中篦冷機18和熱解爐14所需的氧氣又是通過抽取垃圾庫6中空氣實現的，使垃圾庫6保證一定負壓，避免了垃圾庫6內的有害氣體外溢，降低了人身安全。
如圖2所示，熱解爐14內的熱解按照如下流程進行：待熱解物料（乾垃圾和細渣的混合物）進入熱解爐14，在熱解筒35內熱解後經過迴轉篩34篩分顆粒較為細緻的細渣和顆粒較大的熱殘渣兩種。細渣返回熱解爐14入口與乾垃圾混合，熱殘渣則排出熱解爐14。步驟b中，進行熱解的原料為生活垃圾與細渣的混合物；上述生活垃圾已經過步驟a烘乾；上述細渣為步驟b熱解後的部分產物。熱解爐14的部分熱解產物爐內循環，提升爐內升溫速度，避免熱量損失。
圖1中還示出了對熱殘渣冷卻處理的詳細步驟：來自熱解爐14的熱殘渣與經提升機33提升的冷細砂混合，利用冷細砂對熱殘渣進行冷卻，並在振動篩26內篩分，篩分後的熱細砂通過提升機29返回冷卻器31，利用冷卻器31對熱細砂冷卻；冷卻後的細砂再次進入提升機33完成循環。冷卻器31內多餘的細砂形成溢流砂，排入拉鏈機。以細砂作為冷卻介質，在熱解爐14出口便與熱殘渣進行混合，能夠有效起到鎖風的作用。
綜上，該發明在垃圾熱解之前先進行烘乾脫水，熱解時消耗熱量少，節約能源，熱解時產生的熱解氣熱值高，放熱快；烘乾設備和篦冷機之間氣體循環利用，節約能源；熱解爐和篦冷機的空氣來自垃圾庫，使垃圾庫形成負壓，有效防止垃圾庫內的有害氣體外溢；熱解爐的部分產物在爐內循環，減少熱量損失，提高熱解爐的熱效率；以細砂作為冷卻介質，減少熱解爐出渣空隙，起到鎖風作用。
榮譽表彰
2017年12月11日，《一種水泥窯協同處理生活垃圾系統及其方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
