一种针对生活垃圾及禽畜粪便的废弃物减量处理系统
阅读说明：本技术 一种针对生活垃圾及禽畜粪便的废弃物减量处理系统 (Waste reduction treatment system for household garbage and livestock manure ) 是由 陈雷 王保怀 刘桂铭 曾文 于 2021-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种针对生活垃圾及禽畜粪便的废弃物减量处理系统,包括固液分离器、进料系统、干燥粉碎仓、分布式热解炉、可变容积焚烧炉,所述固液分离器的固态产物出口与进料系统的进料口相连,所述进料系统的出料口连接至干燥粉碎仓的进口,该干燥粉碎仓的出口连接至分布式热解炉的入口,所述分布式热解炉的热解残渣运输通道与可变容积焚烧炉的固体燃料进口相连。本发明采用“固液分离→潮湿固体烘干→高温热解→高温焚烧→灰渣熔融→尾气处理→污水净化”的技术路线,实现针对生活垃圾及禽畜粪便的一站式减量处理。(The invention discloses a waste reduction treatment system for household garbage and livestock manure, which comprises a solid-liquid separator, a feeding system, a drying and crushing bin, a distributed pyrolysis furnace and a variable-volume incinerator, wherein a solid product outlet of the solid-liquid separator is connected with a feeding hole of the feeding system, a discharging hole of the feeding system is connected to an inlet of the drying and crushing bin, an outlet of the drying and crushing bin is connected to an inlet of the distributed pyrolysis furnace, and a pyrolysis residue transport channel of the distributed pyrolysis furnace is connected with a solid fuel inlet of the variable-volume incinerator. The invention adopts the technical route of 'solid-liquid separation → wet solid drying → high-temperature pyrolysis → high-temperature incineration → ash melting → tail gas treatment → sewage purification' to realize one-stop decrement treatment of domestic garbage and livestock manure.)
技术领域
本发明涉及废弃物处理领域，具体涉及一种针对生活垃圾及禽畜粪便的废弃物减量处理系统。
背景技术
随着我国科技发展的不断进步，人们对生活环境的要求日益提高，城市及农村生活环境的治理及环保要求也日益苛刻。在城市，生活垃圾的无害化处理是城市环境的重要环节，以往的填埋式处理方法容易导致土壤的严重污染及对土地的占用，而现有的垃圾焚烧则往往会对空气造成污染；在农村，畜牧业飞速发展的同时也带来了粪便处理的问题，禽畜粪便的现行处理方法不仅占用大量土地，也对地下水及土壤造成严重污染，同时会产生刺鼻气味，影响周边居民生活。可见，需要开发针对城市、农村的生活垃圾及禽畜粪便等废弃物的无害化减量处理系统，以满足废弃物处理过程中的环保要求。
其生活垃圾及禽畜粪便无害化处理面临的主要问题包括以下几方面：(1)含水量高：生活垃圾的含水量较高，而禽畜粪便的含水量最高可超过80％。因此，生活垃圾及禽畜粪便中所含有的有机物相对较少。而且，若采用焚烧等处理方式，过高的含水量会导致燃烧不充分、乃至方案失效的后果。因此，针对过高的含水量必须采取预先干燥或者固液分离的处理措施，而分离出的污水含有大量细菌、病毒、有毒物质等，若不治理则会污染环境。(2)处理能力不可调：现有焚烧设备的容积均为固定式。在实际的垃圾焚烧及禽畜粪便处理环节中，生活垃圾日产量可能有较大差别，而禽畜粪便在养殖的不同阶段差别更是巨大。这导致若原料量过多，则容易影响燃烧或者处理的效率，造成能源损失及排放恶化；若原料量过少，则会导致处理的能耗过高。因此，围绕节能减排的国家产业政策，有必要以“建设宜居生活环境，杜绝环境污染、经济有效、无害化处理城乡垃圾”为目标，开发基于生活垃圾及禽畜粪便的废弃物无害化处理的高效处理技术及设备，确保各排放指标均符合国家标准。
现有技术中，名称为一种等离子体焚烧垃圾处理设备，公开号为CN201331065Y的实用新型专利，由等离子体焚烧垃圾炉、垃圾进料口、垃圾预热装置、出料口、进料口、破碎装置、排气管路、蒸汽锅炉、发电机、冷却水管、供水管、灰渣泄流通道、金属回流池等机构构成。名称为一种鸡养殖用生活垃圾或禽畜粪便处理装置，公开号为CN213193835U的实用新型专利，包括粉碎箱、燃烧箱、第一供气室、第二供气室、第一输送带、围挡、进料口、废气收集管、电机组成。上述方案存在以下问题：(1)未设置固液分离或干燥装置。生活垃圾及禽畜粪便含水量很高，若不进行固液分离及充分干燥，大量的水分势必影响燃烧过程，从而影响整个设备的净化效率；(2)无法保证排放水平。
发明内容
针对上述问题，本申请提供一种针对生活垃圾及禽畜粪便的废弃物减量处理系统，实现废弃物快速、环保的减量净化，并减少处理过程对环境的污染。
为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种针对生活垃圾及禽畜粪便的废弃物减量处理系统，包括固液分离器、进料系统、干燥粉碎仓、分布式热解炉、可变容积焚烧炉，所述固液分离器的固态产物出口与进料系统的进料口相连，所述进料系统的出料口连接至干燥粉碎仓的进口，该干燥粉碎仓的出口连接至分布式热解炉的入口，所述分布式热解炉的热解残渣运输通道与可变容积焚烧炉的固体燃料进口相连。
进一步的，所述可变容积焚烧炉的燃烧废气出口与排气管一端相连，该排气管另一端依次通过冷却器、布袋除尘器连接至净化器。
进一步的，所述固液分离器将含水量高的生活垃圾或新鲜粪便中液体与固体物质进行分离，在固液分离器中设有渐缩螺旋叶片，所述渐缩螺旋叶片一端上方设有废物入口，另一端下方设有固态产物出口，所述渐缩螺旋叶片位于沥水板上面，该沥水板与固液分离器壳体底部构成排水腔，所述排水腔中设有毛刷且与沥水板接触，所述毛刷、渐缩螺旋叶片均与电机相连，排水腔的污水出口连接至净水系统。
进一步的，所述进料系统包括进料壳体，在进料壳体中设有螺旋叶片。
进一步的，所述干燥粉碎仓顶部分别设有高温废气进口、高温废气出口，粉碎叶片设置在干燥粉碎仓中，该干燥粉碎仓的壁体内设有电热丝，过滤网位于干燥粉碎仓的出口处。
更进一步的，所述分布式热解炉的入口通过多个进料支路与对应的热解仓相连，所述热解仓顶部连接有高温废气输入管路，热解仓下部连接有高温废气输出管路，该高温废气输出管路的出气口连接至排气管，所述进料支路分别与热解气态产物管路、氮气管路相连，所述热解气态产物管路的出口通过抽气泵、稳压仓分别与可变容积焚烧炉的上层热解气进口、下层热解气进口相连，氮气管路的进口、炉体中部的氮气进口均连接至空气分离机，所述炉体中部的出气口也连接至上层热解气进口、下层热解气进口。
更进一步的，所述可变容积焚烧炉包括变容积燃烧室，所述变容积燃烧室被防火层分为上层燃烧室、下层燃烧室，在所述上层燃烧室、下层燃烧室一侧设有对应的上层热解气进口、下层热解气进口，另一侧设有对应的上层高温燃气出口、下层高温燃气出口，所述上层热解气进口、下层热解气进口处均设有回火防止网；所述下层燃烧室底部连通燃料管路，该燃料管路上设有固体燃料进口，灰渣仓位于燃料管路底部，所述燃料管路上连接有等离子体点火装置。
更进一步的，所述上层高温燃气出口、下层高温燃气出口通过旋流除尘器、抽气泵连接至干燥粉碎仓的高温废气进口和分布式热解炉的高温废气输入管路进口，所述干燥粉碎仓的高温废气出口连接至排气管。
作为更进一步的，所述燃料管路下部连接有气体供给管路，该气体供给管路通过氮气输送管路、氧气输送管路连接至空气分离机。
作为更进一步的，所述变容积燃烧室外部设有空气加热室，该空气加热室顶部设有冷空气入口，下部通过热空气出口连接至气体供给管路。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：
(1)采用“固液分离→潮湿固体烘干→高温热解→高温焚烧→灰渣熔融→尾气处理→污水净化”的技术路线，实现针对生活垃圾及禽畜粪便的一站式减量处理；
(2)采用包含有多个热解仓的分布式热解炉，可根据原料量来调节热解仓使用数量，避免了单一大容量热解炉在原料多时热解效率下降、在原料少时能耗过高的问题；
(3)采用可变容积焚烧炉，在原料少时用小容积燃烧炉、原料多时用大容积燃烧炉，根据原料量灵活调整，提高原料多工况时的燃烧效率，降低原料少工况时的能耗。
附图说明
图1为一种针对生活垃圾及禽畜粪便的废弃物减量处理系统原理图；
图2为固液分离器结构图；
图3为进料系统结构图；
图4为干燥粉碎仓结构图；
图5为分布式热解炉结构图；
图6为可变容积焚烧炉结构图。
图中序号说明：1、固液分离器，11、废物入口，12、污水出口，13、渐缩螺旋叶片，14、固态产物出口；2、进料系统，21、进料口，22、螺旋叶片，23、出料口；3、干燥粉碎仓，31、干燥粉碎仓的进口，32、粉碎叶片，33、干燥粉碎仓的出口，34、过滤网，35、电热丝，36、高温废气进口，37、高温废气出口；4、分布式热解炉，41、分布式热解炉的入口，411、热解仓出口，42、热解仓，43、热解残渣运输通道，44、高温废气输出管路，45、高温废气输入管路，46、热解气态产物管路，47、氮气管路；5、可变容积焚烧炉，51、变容积燃烧室，511、上层燃烧室，512、下层燃烧室，513、上层热解气进口，514、下层热解气进口，515、上层高温燃气出口，516、下层高温燃气出口，517、回火防止网，518、固体燃料进口，52、空气加热室，521、冷空气入口，522、热空气出口，53、灰渣仓，54、气体供给管路，55、等离子体点火装置，56、防火层，57、燃烧废气出口。
具体实施方式
本发明的实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施的，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种针对生活垃圾及禽畜粪便的废弃物减量处理系统，包括固液分离器、进料系统、干燥粉碎仓、分布式热解炉、可变容积焚烧炉，所述固液分离器的固态产物出口与进料系统的进料口相连，所述进料系统的出料口连接至干燥粉碎仓的进口，该干燥粉碎仓的出口连接至分布式热解炉的入口，所述分布式热解炉的热解残渣运输通道与可变容积焚烧炉的固体燃料进口相连，所述可变容积焚烧炉的燃烧废气出口与排气管一端相连，该排气管另一端依次通过冷却器、布袋除尘器连接至净化器。
如图2所示，所述固液分离器将含水量高的生活垃圾或新鲜粪便中液体与固体物质进行分离，在固液分离器中设有渐缩螺旋叶片，所述渐缩螺旋叶片一端上方设有废物入口，另一端下方设有固态产物出口，所述渐缩螺旋叶片位于沥水板上面，该沥水板与固液分离器壳体底部构成排水腔，所述排水腔中设有毛刷且与沥水板接触，所述毛刷、渐缩螺旋叶片均与电机相连，排水腔的污水出口连接至净水系统。
如图3所示，所述进料系统包括进料壳体，在进料壳体中设有螺旋叶片。
如图4所示，所述干燥粉碎仓顶部分别设有高温废气进口、高温废气出口，粉碎叶片设置在干燥粉碎仓中，该干燥粉碎仓的壁体内设有电热丝，过滤网位于干燥粉碎仓的出口处。
如图5所示，所述分布式热解炉的入口通过多个进料支路与对应的热解仓相连，每个进料支路上设有进料阀；所述热解仓顶部连接有高温废气输入管路，热解仓下部连接有高温废气输出管路，该高温废气输出管路的出气口连接至排气管，所述进料支路分别与热解气态产物管路、氮气管路相连，所述热解气态产物管路的出口通过抽气泵、稳压仓分别与可变容积焚烧炉的上层热解气进口、下层热解气进口相连，氮气管路的进口、炉体中部的氮气进口均连接至空气分离机，所述炉体中部的出气口也连接至上层热解气进口、下层热解气进口。
如图6所示，所述可变容积焚烧炉包括变容积燃烧室，所述变容积燃烧室被防火层分为上层燃烧室、下层燃烧室，在所述上层燃烧室、下层燃烧室一侧设有对应的上层热解气进口、下层热解气进口，另一侧设有对应的上层高温燃气出口、下层高温燃气出口，所述上层热解气进口、下层热解气进口处均设有回火防止网；所述下层燃烧室底部连通燃料管路，该燃料管路上设有固体燃料进口，灰渣仓位于燃料管路底部，所述燃料管路上连接有等离子体点火装置。所述上层高温燃气出口、下层高温燃气出口通过旋流除尘器、抽气泵连接至干燥粉碎仓的高温废气进口和分布式热解炉的高温废气输入管路进口，所述干燥粉碎仓的高温废气出口连接至排气管。所述燃料管路下部连接有气体供给管路，该气体供给管路通过氮气输送管路、氧气输送管路连接至空气分离机。所述变容积燃烧室外部设有空气加热室，该空气加热室顶部设有冷空气入口，下部通过热空气出口连接至气体供给管路。
上述废弃物减量处理系统的工作方法为：
(1)含水量55％-85％的生活垃圾或禽畜粪便经废物入口11进入固液分离器1中，固液分离后，液体部分经污水出口12进入净水系统13，潮湿生活垃圾或禽畜粪便(含水量40％左右)经固态产物出口14、进料口21进入进料系统2中；在进料系统2的螺旋叶片22推动下，生活垃圾或禽畜粪便经出料口23、干燥粉碎仓的进口31进入干燥粉碎仓3中，有电热丝35和高温烟气两种方式加热，在刚启动时可选择电加热的方式干燥生活垃圾或禽畜粪便，当工况稳定时可用高温烟气来进行干燥；
(2)生活垃圾或禽畜粪便一方面在干燥粉碎仓的高温环境中不断脱水、形成干燥生活垃圾或禽畜粪便，另一方面在粉碎叶片32的切割作用下凝结在一起的大块生活垃圾或禽畜粪便聚合体形成干燥的颗粒；
(3)干燥且切割后的生活垃圾或禽畜粪便经过滤网34过滤，使得均匀颗粒经干燥粉碎仓的出口33、分布式热解炉的入口41进入到分布式热解炉4的热解仓42中；
(4)分布式热解炉可用电加热、也可以用燃烧室的烟气加热，在高温环境中，颗粒状的生活垃圾或禽畜粪便热解生成可燃气，并经由热解气态产物管路的出口46流出、进入可变容积焚烧炉5的变容积燃烧室51中；
(5)热解的固态残渣经热解仓出口411、热解残渣运输通道44进入可变容积焚烧炉5的灰渣仓52；当生活垃圾或禽畜粪便量较少时，变容积燃烧室51中部的防火层56关闭，仅下层燃烧室512工作，由下层热解气进口514通入的可燃气与气体供给管道54中通入的热空气混合并迅速燃烧；当生活垃圾或禽畜粪便量较多时，防火层56打开，下层燃烧室512与上层燃烧室511形成一个大燃烧室，并分别由下层热解气进口514和上层热解气进口513通入可燃气送入到燃烧室中；
(6)热解生成的可燃气体进入可变容积焚烧炉5后，等离子体点火装置55开始点火并迅速点燃可燃气；所述可燃气燃烧后，形成高温气态产物，一部分高温气态产物经过旋流除尘器进口管路61进入旋流除尘器6中，经过除尘后，在抽气泵62作用下流经旋流除尘器出口63，然后分为两个支路，其中一个支路通过高温废气进口36进入干燥粉碎仓3中，对潮湿生活垃圾或禽畜粪便干燥后经过高温废气出口37进入排气管58，另一个支路通过高温废气输入管路进入热解仓中，对颗粒状的生活垃圾或禽畜粪便进行热解后经过高温废气输出管路进入排气管58；另一部分高温气态产物经过燃烧废气出口57、排气管58先后进入冷却器10、布袋除尘器9、净化器8，对有害物质净化后排出系统外界。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
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