具体实施方式

本发明的目的是提供一种生活垃圾热解系统和热解方法，通过以下技术方案实现：

一种生活垃圾热解系统，包括大件破碎机1和热解炉2，大件破碎机1上端设置有抓斗3，大件破碎机1通过皮带上料机4连接磁选机5，磁选机5的侧面出口连接金属料仓6，磁选机5的底部设置有非金属下料口8，非金属下料口8下端设置粉碎机9，粉碎机9连接风选机10，风选机10的底部设置无机物下料口11，风选机10的侧面出口连接细碎机12；

所述热解炉2包括热解室21，热解室21与燃烧室22连接，燃烧室22内设置两排烧嘴23，烧嘴23上有燃气进气口和氧气进气口，氧气进气口与空气风机13连接，热解室21侧壁为加热壁24，加热壁24上通过风机14连接烟尘处理器15，烟尘处理器15的另一端连接烟囱16；热解室21上方设置焦油催化器17，焦油催化器17通过出气管道与储气柜18连接，出气管道上设置第一防爆风机191；所述焦油催化器17内装有焦油裂解催化剂。

进一步的，储气柜18的另一侧通过第二防爆风机192连接烧嘴的燃气进气口，这样本发明产生的热解气可以在燃烧室22中燃烧，为热解室21提供热量。

优选的，焦油裂解催化剂为煅烧白云石、生物质炭和镍基γ-Al₂O₃催化剂按照质量比5～7：2～4：1组成；进一步优选的，焦油裂解催化剂为煅烧白云石、生物质炭和镍基γ-Al₂O₃催化剂按照质量比6：3：1组成。

本发明还包括一种生活垃圾热解方法，热解时的温度控制为：

升温阶段：在3～4小时内，将炉温均匀升至750～850℃；

保温阶段：在750～850℃下保温2～3小时；

降温阶段：在2～3小时内将炉温由750～850℃均匀降至160～200℃。

本发明热解温度设置，适合热解各种有机垃圾，包括塑料垃圾，并且通过控制炉温升降速度，避免炉体因升温太快温差过大造成炉体的热应力破坏；开始阶段升温缓慢，可以将物料中的残余水分蒸发干净，提高中段热解气的品质；由于垃圾中有机物成分复杂，分子结构差别很大，热解快慢不一样，另外不同有机物的热容比不一样，吸热快慢有差别，有的在低温已经热解，有的高温才能热解，甚至某些有机物在低温段首先热解成大分子有机气体或者焦油，在高温段在进一步催化热解成小分子可燃气体；本发明热解温度的设置，根据垃圾有机物成分的复杂性，形成一定的热解温度梯度，可以提高热解效率。

高温热解相较于现有的中温热解，高温热解更彻底，更容易产生小分子的有机气体，产生的焦油量小，热解效率高，减少热解时间。低温下垃圾中的含氯有机物在金属和灰分的催化作用下容易产生二噁英，高温热解，可以大大避免二噁英的产生。所以高温热解比中温热解更环保，也减轻了后续设备处理热解气和尾气的压力。

优选的，将生活垃圾筛选出有机物垃圾，粉碎至1～5mm，加热烘干，压制成型后再进行热解；原有机物垃圾的密度为160～190kg/m³，压制成型后有机物垃圾的密度为1010～1200kg/m³，压缩比例为5.3～7.5，一般成型压力为3.5～4.1MPa；

压制成型是压制成型是筛分破碎后的生活垃圾进入滚筒烘干机烘干处理，通过上料机进入油压机的料仓，给油压机自动上料进入模具，然后油压机在一定压力下压制成体积4～25立方厘米的球状、棒状或块状；

生活垃圾比较松散、不均匀，经过压制成型提高单位体积的能量密度，便于运输、储存和在热解炉中的码制；具体的，压制成型增加了垃圾的密度，单位窑炉体积装填的垃圾量大大增加，便于集约化处理；2.成型炭的密度在1吨/立方米左右，在热解过程中不会产生飞灰，减轻后续烟尘处理难度和降低污染；3.垃圾中的塑料等成分，热解熔融时不容易跟炉壁结构粘连，提高窑炉的使用寿命；4.热机残余炭尚有一定硬度，便于出炉、运输，二次利用。

优选的，一种生活垃圾热解方法，包括以下步骤：

①将生活垃圾通过抓斗3运送至大件破碎机1破碎成小块垃圾，通过皮带上料机4运送至磁选机5磁选，其中的金属垃圾通过磁选机5的侧面出口连接金属料仓6去除，将其余垃圾进入非金属下料口8下端设置粉碎机9，经粉碎机9粉碎，然后输送至风选机10中，除去无机物垃圾，只保留有机物垃圾；

无机物垃圾包括砖头、石块、玻璃、陶瓷、金属、渣土等；

有机物垃圾包括塑料袋、纸壳纸板、废纸、塑料、皮革、织物、树枝等；

②步骤①保留的有机物垃圾通过风选机10的侧面出口进入细碎机12，在细碎机12中粉碎至1～5mm，加热烘干，压制成型，装进热解炉进行无氧热解处理，在高温作用下，生活垃圾热解，生成可燃热解气、焦油和热解炭；(在高温状态下，焦油以气体状态存在，只有预冷到室温时才冷凝成液态)。在高温下，焦油和热解气一起通过焦油催化器后，其中焦油被焦油催化器17内的焦油裂解催化剂进一步裂解为小分子可燃气体(即热解气)，热解室21上留有排气口，所得热解气由排气口排出，通过排气管道后由第一防爆风机191抽吸到储气柜18中；

所述焦油裂解催化剂为煅烧白云石、生物质炭和镍基γ-Al₂O₃催化剂按照质量比5～7：2～4：1组成；进一步优选的焦油裂解催化剂为煅烧白云石、生物质炭和镍基γ-Al₂O₃催化剂按照质量比6：3：1组成；

其中热解时的温度控制如下：

升温阶段：在3～4小时内，将炉温均匀升至750～850℃；

保温阶段：在750～850℃下保温2～3小时；

降温阶段：在2～3小时内将炉温由750～850℃均匀降至160～200℃。

由于热解炉内的热解物料是实体的，温度较高，物料内部热量很难在短时间内散发出来，为了提高从160～200℃降到室温的效率，减短降温时间，本技术采用温度降低至160～200℃时将热解炭出炉，热解炭出炉后如果燃烧通过喷淋水浇灭。

优选的，压制成型是将粉碎烘干后的垃圾在油压机内压制成体积4～25立方厘米的球状、棒状或块状；

优选的，储气柜18内的热解气通过第二防爆风机192抽吸到烧嘴的燃气进气口，与氧气进气口的氧气混合，在燃烧室内燃烧，为热解室21提供热解热量。

经过统计，本发明的生活垃圾热解气体的主要成分及百分比例为CO(15～20％)、C₄H₈(10～15％)、C₅H₁₁Cl(10～15％)、C₆H₁₂(2～5％)、H₂(40～50％)。一吨有机物垃圾一般能得到可燃气体300～400kg，热解炭500kg～600kg，其余为水分，水分在有机物垃圾中的含量一般为10％左右。

实施例1

一种生活垃圾热解系统，包括大件破碎机1和热解炉2，如图1所示，大件破碎机1上端设置有抓斗3，大件破碎机1通过皮带上料机4连接磁选机5，磁选机5的侧面出口连接金属料仓6，磁选机5的底部设置有非金属下料口8，非金属下料口8下端设置粉碎机9，粉碎机9连接风选机10，风选机10的底部设置无机物下料口11，风选机10的侧面出口连接细碎机12；

如图2所示，所述热解炉2包括热解室21，热解室21与燃烧室22连接，燃烧室22内设置两排烧嘴23，烧嘴23上有燃气进气口和氧气进气口，氧气进气口与空气风机13连接，热解室21侧壁为加热壁24，加热壁24上通过风机14连接烟尘处理器15，烟尘处理器15的另一端连接烟囱16；热解室21上方设置焦油催化器17，焦油催化器17通过出气管道与储气柜18连接，出气管道上设置第一防爆风机191所述焦油催化器(17)内装有焦油裂解催化剂；

所述焦油裂解催化剂可以为市场上的焦油裂解催化剂或采用以下配比制备的专用催化剂：煅烧白云石、生物质炭和镍基γ-Al₂O₃催化剂按照质量比5～7：2～4：1混合得到。

实施例2

在实施例1设备的基础上，储气柜18的另一侧通过第二防爆风机192连接烧嘴的燃气进气口，这样设计，储气柜18内的热解气通过第二防爆风机192抽吸到烧嘴的燃气进气口，与氧气进气口的氧气混合，在燃烧室内燃烧，为热解室21提供热解热量。

实施例3

采用实施例1的生活垃圾热解系统进行生活垃圾热解方法，焦油裂解催化剂由煅烧白云石、生物质炭和镍基γ-Al₂O₃催化剂按照质量比5：2：1混合得到；

生活垃圾热解方法包括以下步骤：

①将生活垃圾通过抓斗3抓送至大件破碎机1中，破碎成小块垃圾，通过皮带上料机4运送至磁选机5磁选，其中的金属垃圾通过磁选机5的侧面出口连接金属料仓6去除，将其余垃圾进入非金属下料口8下端设置粉碎机9，经粉碎机9粉碎，然后输送至风选机10中，除去无机物垃圾，只保留有机物垃圾；

②步骤①保留的有机物垃圾通过风选机10的侧面出口进入细碎机12，在细碎机12中粉碎至1～5mm，加热烘干，进入滚筒烘干机烘干处理，通过上料机进入油压机的料仓，给油压机自动上料进入模具，然后油压机在一定压力下压制成体积4～25立方厘米的球状、棒状或块状，码进热解炉2中的热解室21内进行无氧热解和焦油催化热解处理，得到热解气和热解炭处理，得到热解气，热解室21上留有排气口，所得热解气由排气口排出，通过排气管道后由排气风机抽吸到储气柜18中；

其中热解时的温度控制如下：

升温阶段：在3小时内，将炉温均匀升至750℃；

保温阶段：在750℃下保温2小时；

降温阶段：在2小时内将炉温由750℃均匀降至200℃；

降温至200℃后，热解炭从炉门卸出，热解炭出炉后如果燃烧通过喷淋水浇灭。

实施例4

采用实施例2的生活垃圾热解系统进行生活垃圾热解方法，焦油裂解催化剂由煅烧白云石、生物质炭和镍基γ-Al₂O₃催化剂按照质量比7：4：1混合得到；

生活垃圾热解方法包括以下步骤：

①将生活垃圾通过抓斗3抓送至大件破碎机1中，破碎成小块垃圾，通过皮带上料机4运送至磁选机5磁选，其中的金属垃圾通过磁选机5的侧面出口连接金属料仓6去除，将其余垃圾进入非金属下料口8下端设置粉碎机9，经粉碎机9粉碎，然后输送至风选机10中，除去无机物垃圾，只保留有机物垃圾；

②步骤①保留的有机物垃圾通过风选机10的侧面出口进入细碎机12，在细碎机12中粉碎至1～5mm，加热烘干，进入滚筒烘干机烘干处理，通过上料机进入油压机的料仓，给油压机自动上料进入模具，然后油压机在一定压力下压制成体积4～25立方厘米的球状、棒状或块状，码进热解炉2中的热解室21内进行无氧热解和焦油催化热解处理，得到热解气和热解炭处理，得到热解气，热解室21上留有排气口，所得热解气由排气口排出，通过排气管道后由排气风机抽吸到储气柜18中；

其中热解时的温度控制如下：

升温阶段：在4小时内，将炉温均匀升至850℃；

保温阶段：在850℃下保温3小时；

降温阶段：在3小时内将炉温由850℃均匀降至160℃；

降温至160℃后，热解炭从炉门卸出，热解炭出炉后如果燃烧通过喷淋水浇灭。

实施例5

采用实施例2的生活垃圾热解系统进行生活垃圾热解方法，焦油裂解催化剂由煅烧白云石、生物质炭和镍基γ-Al₂O₃催化剂按照质量比6：3：1混合得到；

生活垃圾热解方法包括以下步骤：

①将生活垃圾通过抓斗3抓送至大件破碎机1中，破碎成小块垃圾，通过皮带上料机4运送至磁选机5磁选，其中的金属垃圾通过磁选机5的侧面出口连接金属料仓6去除，将其余垃圾进入非金属下料口8下端设置粉碎机9，经粉碎机9粉碎，然后输送至风选机10中，除去无机物垃圾，只保留有机物垃圾；

②步骤①保留的有机物垃圾通过风选机10的侧面出口进入细碎机12，在细碎机12中粉碎至1～5mm，加热烘干，进入滚筒烘干机烘干处理，通过上料机进入油压机的料仓，给油压机自动上料进入模具，然后油压机在一定压力下压制成体积4～25立方厘米的球状、棒状或块状，压制成型后有机物垃圾的密度为1010～1200kg/m³，码进热解炉2中的热解室21内进行无氧热解和焦油催化热解处理，得到热解气和热解炭处理，得到热解气，热解室21上留有排气口，所得热解气由排气口排出，通过排气管道后由排气风机抽吸到储气柜18中；

其中热解时的温度控制如下：

升温阶段：在3.5小时内，将炉温均匀升至800℃；

保温阶段：在800℃下保温2.5小时；

降温阶段：在2.5小时内将炉温由800℃均匀降至180℃；

降温至180℃后，热解炭从炉门卸出，热解炭出炉后如果燃烧通过喷淋水浇灭。

对比例1

采用实施例5中的工艺，不同之处在于焦油催化器17内不添加焦油裂解催化剂。

对某市几天内的生活垃圾，经过相同的第①步处理，筛选出有机物垃圾，经过风选、细碎、烘干、压制后进行热解，热解时采用实施例3～实施例5和对比例1的热解温度和时间，一吨有机物垃圾所得热解气和热解炭的重量如表1所示：

表1

由表1的数据可以看出，除了有机物垃圾中10％左右的水分外，其余有机物都被热解为热解气和热解炭，但是由于对比例1中焦油催化器17内没有添加焦油裂解催化剂，因此，热解气中的焦油无法被继续裂解，在温度降低后成为粘稠的黑色油状附着在热解炭上，因此对比例1中的热解炭质量偏大，而热解气的质量小。

对实施例3～实施例5所得热解气的主要成分如表2所示：

表2

采用对比例1所得热解气的主要成分如表3所示：

表3

由表2和表3的结果可以看出，没有焦油裂解催化剂时，热解气中的焦油无法继续裂解，只能随着温度的降低粘附在热解炭上，也导致了热解气的主要成分与实施例3～5得到的热解气成分不同。