本發(fā)明屬于生活垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統(tǒng)及處置方法，尤其涉及一種利用熱解氣化焚燒發(fā)電工藝對(duì)以堆肥為處理工藝的城市生活垃圾處理廠篩上物的處置系統(tǒng)及處置方法。
背景技術(shù)：
城市生活垃圾是我國(guó)城市當(dāng)前面臨的最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一，如何對(duì)它進(jìn)行有效的處理，已成為政府和民眾關(guān)注的焦點(diǎn)。作為城市生活垃圾處理方法之一，堆肥利用微生物對(duì)其中有機(jī)物的分解作用，產(chǎn)生一種穩(wěn)定、衛(wèi)生、有一定使用價(jià)值的農(nóng)業(yè)肥料或土壤改良劑，對(duì)解決城市環(huán)境污染及實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾無害化、減量化、資源化和產(chǎn)業(yè)化具有重要的意義。
在垃圾堆肥工藝的第一階段，即預(yù)處理過程中，以塑料為主的難以被微生物分解的有機(jī)物被分選出來成為篩上物。這部分篩上物通常被就近運(yùn)送至垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處理。近年來由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人民生活水平也不斷提升，城市生活垃圾的成分也有了顯著變化，其中以塑料為主的難以用堆肥工藝處理的有機(jī)物比例增高，從而使得城市生活垃圾處理廠的篩上物數(shù)量上升。由于垃圾填埋處理方法的局限性，使得篩上物的處置成為很多城市生活垃圾處理廠在生產(chǎn)運(yùn)行過程中的難點(diǎn)。若采用垃圾焚燒發(fā)電處理，則由于篩上物數(shù)量較少，建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠不經(jīng)濟(jì)，且由于規(guī)模較小項(xiàng)目難以獲批。
使用垃圾衛(wèi)生填埋法處置城市生活垃圾處理廠篩上物有如下缺點(diǎn)：
1.填埋場(chǎng)所需占地面積較大，且服務(wù)周期有限，生產(chǎn)管理成本較高。由于國(guó)家城鎮(zhèn)化步伐的不斷推進(jìn)，土地這一不可再生資源的稀缺性越來越明顯，以衛(wèi)生填埋為主的垃圾處置方式已不可持續(xù)；
2.垃圾經(jīng)衛(wèi)生填埋處理后，如管理不當(dāng)仍存在污染土壤和地下水的風(fēng)險(xiǎn)；
3.篩上物需經(jīng)車輛運(yùn)輸后送至就近的垃圾填埋場(chǎng)，如運(yùn)距較遠(yuǎn)，在運(yùn)輸過程中難免對(duì)沿途環(huán)境產(chǎn)生二次污染，且運(yùn)輸費(fèi)用也較高。
熱解是指在無氧或缺氧氣氛下，利用高溫使固體廢物有機(jī)成分發(fā)生裂解，從而脫出揮發(fā)性物質(zhì)并形成固體焦炭的過程，熱解工藝主要產(chǎn)物有熱解油和固體炭，氣體產(chǎn)率相對(duì)較低。氣化是指反應(yīng)物在還原性氣氛下與氣化劑發(fā)生反應(yīng)，生成以可燃?xì)鉃橹鞯臒徂D(zhuǎn)化過程，在這里氣化劑主要包括空氣、富氧氣體、水蒸氣、二氧化碳等。在實(shí)際過程中，熱解、氣化往往同時(shí)存在于反應(yīng)過程中。篩上物在熱解氣化爐內(nèi)同時(shí)發(fā)生熱解和氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w主要成分為：CO、CO2、H2、CmHn（主要為甲烷）、O2、N2、HCl、H2S等?？扇?xì)怏w在二燃室中完全燃燒以釋放出熱量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統(tǒng)及處置方法。該處置系統(tǒng)占地面積小，篩上物無需長(zhǎng)距離運(yùn)輸，通過熱解氣化的方法處置，可實(shí)現(xiàn)無害化、減量化、資源化和產(chǎn)業(yè)化。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統(tǒng)，包括垃圾熱解氣化爐、二燃室、余熱鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、冷卻塔、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、除氧器、給水泵、半干式除酸塔、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)和煙囪；
垃圾熱解氣化爐的可燃?xì)怏w出口與二燃室的氣體入口相連；二燃室的煙氣出口與余熱鍋爐的煙氣入口相連；余熱鍋爐的過熱蒸汽出口與汽輪機(jī)的蒸汽入口相連；
汽輪機(jī)的乏汽出口與凝汽器的乏汽入口相連；凝汽器的凝結(jié)水出口依次通過凝結(jié)水泵、除氧器和給水泵，最后與余熱鍋爐的鍋爐給水口相連；
冷卻塔的出水口通過循環(huán)水泵與凝汽器的進(jìn)水口相連；凝汽器的出水口與冷卻塔的循環(huán)水進(jìn)水口相連；
余熱鍋爐的煙氣出口與半干式除酸塔的煙氣入口相連；半干式除酸塔的煙氣出口與布袋除塵器的煙氣入口相連；布袋除塵器的煙氣出口通過引風(fēng)機(jī)與煙囪相連。
進(jìn)一步，優(yōu)選的是，還包括發(fā)電機(jī)，汽輪機(jī)（4）的輸出軸與發(fā)電機(jī)（5）的輸入軸相連。
本發(fā)明還提供一種城市生活垃圾處理廠篩上物的處置方法，采用上述城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統(tǒng)，包括如下步驟：
步驟S1，熱解氣化：篩上物放入垃圾熱解氣化爐內(nèi)，在500℃~700℃高溫條件下，并在不向爐內(nèi)供風(fēng)的缺氧的條件下進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)使其中的大分子態(tài)有機(jī)物裂解成小分子態(tài)可燃?xì)怏w；
步驟S2，完全燃燒：可燃?xì)怏w進(jìn)入二燃室中完全燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔猓?/p>
步驟S3，余熱回收：余熱鍋爐回收高溫?zé)煔庵械臒崃?，產(chǎn)生蒸汽直接對(duì)外供熱或者供汽輪機(jī)轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功；
步驟S4，煙氣凈化：經(jīng)余熱鍋爐回收的煙氣溫度降低后，通過半干式除酸塔進(jìn)行半干法除酸，之后煙氣再通過布袋除塵器除去飛灰后可達(dá)標(biāo)排放；
步驟S5，凝結(jié)水處理：汽輪機(jī)出來的凝結(jié)水經(jīng)除氧器除氧后回到余熱鍋爐循環(huán)使用。
進(jìn)一步，優(yōu)選的是，步驟S3中產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)供發(fā)電機(jī)發(fā)電。
進(jìn)一步，優(yōu)選的是，垃圾熱解氣化爐內(nèi)熱解氣化產(chǎn)生的爐渣經(jīng)檢測(cè)合格后可直接填埋，或用作建筑材料進(jìn)行綜合利用。
進(jìn)一步，優(yōu)選的是，布袋除塵器除塵得到的飛灰經(jīng)螯合劑穩(wěn)定化后添加水泥固化成磚塊，經(jīng)檢測(cè)合格后可安全填埋。
本發(fā)明所涉及的技術(shù)特點(diǎn)如下
1.熱解反應(yīng)在缺氧環(huán)境下進(jìn)行，有效抑制了二噁英的生成；
2.余熱鍋爐排煙溫度控制在220℃左右，避免尾部煙道受熱面遭受酸腐蝕；
3.采用凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，技術(shù)成熟，發(fā)電效率高；
4.由于篩上物已經(jīng)過分選含水率很低，沒有滲瀝液處理的問題；
5.熱解反應(yīng)產(chǎn)生的飛灰量較小，可根據(jù)實(shí)際情況在布袋除塵器前噴射活性炭以保證煙氣中二噁英的含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
6.通過熱解氣化的方法處置城市生活垃圾處理廠篩上物，可實(shí)現(xiàn)無害化、減量化、資源化和產(chǎn)業(yè)化；
7.配置余熱回收系統(tǒng)，將垃圾中蘊(yùn)含的熱能回收利用，通過發(fā)電上網(wǎng)或直接供熱可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益；
8.熱解氣化法本身就能抑制二噁英的生成，在使用半干式除酸塔和布袋除塵器，保證煙氣可達(dá)標(biāo)排放；
9.熱解氣化爐底部排出的爐渣不含有毒成分，經(jīng)檢測(cè)合格后可直接填埋或作為建筑材料等綜合利用，少量的飛灰因含重金屬，需經(jīng)鰲合固化后做安全填埋處理。
本發(fā)明中所述利用熱解氣化焚燒發(fā)電工藝對(duì)以堆肥為處理工藝的城市生活垃圾處理廠篩上物的處置方法，相對(duì)填埋處置方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.設(shè)備占地面積小，可在現(xiàn)有城市生活垃圾處理廠內(nèi)空地或就近選址建設(shè)；
2.篩上物無需長(zhǎng)距離運(yùn)輸，避免了二次污染；
3.篩上物成分主要為塑料等難以被微生物分解的有機(jī)物，適合采用熱解汽化法處理，熱解氣化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w經(jīng)燃燒后通過余熱鍋爐回收熱量，產(chǎn)生蒸汽供汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，發(fā)出的電可上網(wǎng)出售，如有穩(wěn)定的熱負(fù)荷也可直接供熱，均能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益；
4.熱解氣化過程中產(chǎn)生的爐渣經(jīng)檢測(cè)合格后可直接填埋或綜合利用，少量飛灰經(jīng)鰲合固化處理后也可直接填埋；
5.熱解氣化過程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)除酸、除去飛灰后可直接達(dá)標(biāo)排放，滿足《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）。
附圖說明
圖1是本發(fā)明城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1、垃圾熱解氣化爐；2、二燃室；3、余熱鍋爐；4、汽輪機(jī)；5、發(fā)電機(jī)；6、凝汽器；7、冷卻塔；8、循環(huán)水泵；9、凝結(jié)水泵；10、除氧器；11、給水泵；12、半干式除酸塔；13、布袋除塵器；14、引風(fēng)機(jī)；15、煙囪。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用材料或裝置未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
本發(fā)明系統(tǒng)中各裝置的連接方式均采用常規(guī)方法，如通過管道連接等。
篩上物：以堆肥為處理工藝的城市垃圾處理廠，在預(yù)處理過程中分選出的難以被微生物分解的有機(jī)物。
垃圾熱解氣化爐：在高溫缺氧條件下利用熱解反應(yīng)處理生活垃圾的設(shè)備。
如圖1所示，一種城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統(tǒng)，包括垃圾熱解氣化爐1、二燃室2、余熱鍋爐3、汽輪機(jī)4、凝汽器6、冷卻塔7、循環(huán)水泵8、凝結(jié)水泵9、除氧器10、給水泵11、半干式除酸塔12、布袋除塵器13、引風(fēng)機(jī)14和煙囪15；
垃圾熱解氣化爐1的可燃?xì)怏w出口與二燃室2的氣體入口相連；二燃室2的煙氣出口與余熱鍋爐3的煙氣入口相連；余熱鍋爐3的過熱蒸汽出口與汽輪機(jī)4的蒸汽入口相連；
汽輪機(jī)4的乏汽出口與凝汽器6的乏汽入口相連；凝汽器6的凝結(jié)水出口依次通過凝結(jié)水泵9、除氧器10和給水泵11，最后與余熱鍋爐3的鍋爐給水口相連；
冷卻塔7的出水口通過循環(huán)水泵8與凝汽器6的進(jìn)水口相連；凝汽器6的循環(huán)水出水口與冷卻塔7的進(jìn)水口相連；
余熱鍋爐3的煙氣出口與半干式除酸塔12的煙氣入口相連；半干式除酸塔12的煙氣出口與布袋除塵器13的煙氣入口相連；布袋除塵器13的煙氣出口通過引風(fēng)機(jī)14與煙囪15相連。
優(yōu)選方案，還包括發(fā)電機(jī)5，汽輪機(jī)4的輸出軸與發(fā)電機(jī)5的輸入軸相連。
一種城市生活垃圾處理廠篩上物的處置方法，采用上述城市生活垃圾處理廠篩上物處置系統(tǒng)，包括如下步驟：
步驟S1，熱解氣化：篩上物放入垃圾熱解氣化爐內(nèi)，在500℃~700℃高溫條件下，并在不向爐內(nèi)供風(fēng)的缺氧的條件下進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)使其中的大分子態(tài)有機(jī)物裂解成小分子態(tài)可燃?xì)怏w；
步驟S2，完全燃燒：可燃?xì)怏w進(jìn)入二燃室中完全燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔猓?/p>
步驟S3，余熱回收：余熱鍋爐回收高溫?zé)煔庵械臒崃?，產(chǎn)生蒸汽直接對(duì)外供熱或者供汽輪機(jī)轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功；
步驟S4，煙氣凈化：經(jīng)余熱鍋爐回收的煙氣溫度降低后，通過半干式除酸塔進(jìn)行半干法除酸，之后煙氣再通過布袋除塵器除去飛灰后可達(dá)標(biāo)排放；
步驟S5，凝結(jié)水處理：汽輪機(jī)出來的凝結(jié)水經(jīng)除氧器除氧后回到余熱鍋爐循環(huán)使用。
優(yōu)選步驟S3中產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)供發(fā)電機(jī)發(fā)電。
優(yōu)選垃圾熱解氣化爐內(nèi)熱解氣化產(chǎn)生的爐渣經(jīng)檢測(cè)合格后可直接填埋，或用作建筑材料進(jìn)行綜合利用。
優(yōu)選布袋除塵器除塵得到的飛灰經(jīng)螯合劑穩(wěn)定化后添加水泥固化成磚塊，經(jīng)檢測(cè)合格后可安全填埋。本發(fā)明中所指的螯合劑是用于固化飛灰中重金屬的化學(xué)藥劑；制磚方法：飛灰按一定比例加入螯合劑、水泥及水?dāng)嚢杈鶆蚝笠黄疬M(jìn)入制磚機(jī)成型，按照本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)方法和常規(guī)技術(shù)即可，沒有特殊要求。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。