城市生活垃圾無害化處理設(shè)備研究

韓文勇

摘 要：本文對城市生活垃圾無害化處理方法進行對比分析，根據(jù)負壓無氧熱裂解原理，設(shè)計出可用于城市生活垃圾無害化處理的設(shè)備。該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、易操作、減量化高、機動性強等優(yōu)點，適用于居民小區(qū)生活垃圾的無害化處理，處理后的產(chǎn)物可實現(xiàn)資源化，具有較高的實用性。

關(guān)鍵詞：無氧裂解；超高頻加熱；垃圾處理設(shè)備；炭化

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）19-0146-02

Study on Harmless Treatment Equipment for Municipal Solid Waste

HAN Wenyong

（Shangqiu Ruixin General Equipment Manufacturing Limited by Share Ltd，Shangqiu Henan 476000）

Abstract： In this paper， the harmless treatment methods of municipal solid waste were compared and analyzed. According to the principle of negative pressure oxygen free thermal cracking， the equipment which could be used for the harmless treatment of municipal solid waste was designed. The equipment had the advantages of simple structure， easy operation， high reduction， high mobility and so on. It was suitable for the harmless treatment of living garbage in residential district. The products after treatment could be resource-based and have high practicability.

Keywords： anaerobic decomposition；ultra high frequency heating；garbage processing equipment；carbonizde

近年來，綠色發(fā)展觀逐漸地受到人們的重視，生活垃圾處理作為城市環(huán)境保護工作的重要組成部分，在城市發(fā)展過程中其地位也越來越突出。在城市快速擴張過程中，城市基礎(chǔ)設(shè)施不完善的問題逐漸暴露出來，因此，如何實現(xiàn)垃圾處理的無害化、資源化就成為當(dāng)前處理方式的主要發(fā)展方向。本文對常用垃圾處理方式進行對比和研究，在原有熱裂解處理工藝的基礎(chǔ)上，設(shè)計了用于生活垃圾處理的小型化設(shè)備機組。

1 城市生活垃圾處理現(xiàn)狀

近年來，隨著城市規(guī)模不斷擴大，垃圾圍城的現(xiàn)象日益突出，生活垃圾數(shù)量不斷增多，垃圾所占據(jù)的空間也越來越大。部分城市在垃圾堆放方面已經(jīng)逐漸飽和，城市垃圾堆放逐漸向外擴展，部分城市城鄉(xiāng)結(jié)合部的垃圾逐漸呈現(xiàn)出包圍城市的現(xiàn)象[1]。

2 城市生活垃圾處理方式對比

目前，在城市生活垃圾處理過程中，常用的處理技術(shù)有填埋、焚燒、高溫堆肥和熱裂解等工藝。

垃圾填埋是一種成熟的垃圾處理技術(shù)。該技術(shù)方法需要占用較多的用地，對重金屬及其他有害物質(zhì)不經(jīng)過分揀就填埋，若處理不當(dāng)，就會產(chǎn)生惡臭氣體及滲瀝液導(dǎo)排不暢等問題，從而導(dǎo)致土壤和地下水產(chǎn)生污染，在改造過程中存在技術(shù)難度高、投入大等問題，難以滿足現(xiàn)代城市垃圾無害化處理的要求。

近年來，垃圾焚燒處理技術(shù)在一些城市中得到了廣泛應(yīng)用，而且在垃圾分類分揀的情況下，能實現(xiàn)垃圾發(fā)電、供熱等，具有良好的經(jīng)濟效益。但是，垃圾焚燒技術(shù)的要求較高，且垃圾在焚燒過程中會產(chǎn)生大量的二次污染物（如二噁英等），在處理過程中成本比較高，而且需要完善煙塵凈化配套設(shè)施等，這增加了垃圾處理中心的負荷。部分城市垃圾焚燒站在建立過程中受到民眾的抵制，在一定程度上限制了垃圾焚燒技術(shù)的推廣和使用[2]。

高溫堆肥處理技術(shù)由于其最終產(chǎn)物是有機肥料，資源化利用率較高，但由于其工藝限制，占地面積大、設(shè)備投資大，且對垃圾組成成分有較高要求，設(shè)備故障率高，容易產(chǎn)生惡臭氣體，形成二次污染，故該處理方法多用于農(nóng)村或偏遠山區(qū)。

3 城市生活垃圾處理設(shè)備研究

在城市生活垃圾處理技術(shù)研究過程中，我國目前正在努力打破外國技術(shù)的封鎖，向國外先進技術(shù)看齊，且在部分核心技術(shù)設(shè)備方面已經(jīng)達到先進水平。在現(xiàn)有的裂解設(shè)備中，多以煤碳、重質(zhì)油等為燃料進行處理，耗能高，尾氣處理難度大。本文針對現(xiàn)有裂解工藝設(shè)計出了超高頻加熱負壓無氧裂解碳化機組。

3.1 基本技術(shù)原理

熱解在工業(yè)上也成為“干餾”，其是將有機物或無機物在無氧或缺氧狀態(tài)下加熱，使之分解為：①以氫氣、一氧化碳、甲烷等低分子碳氫化合物為主的可燃性氣體；②在常溫下為液態(tài)的包括乙酸、丙酮、甲醇等化合物在內(nèi)的可燃油；③純碳與金屬、陶瓷、土砂混合形成的炭黑[3]。

3.2 設(shè)備的組成

本套裝置包含：垃圾預(yù)處理（分揀、破碎、擠壓脫水）、進料機、裂解爐、超高頻加熱線圈、分汽包、渣油罐、冷凝器、油罐、油水分離器、一級水封、二級水封、阻火器、（不凝裂解氣）燃燒發(fā)電機、小型脫硫脫硝機組、雙級霧化塔、UV光解器、冷凝水機組和小型陶瓷膜水處理機組等。

3.3 設(shè)備運行的工藝流程

該裝置主要處理分類的生活垃圾，經(jīng)破碎、擠壓脫水等預(yù)處理工序，通過螺旋輸送機進料到旋轉(zhuǎn)裂解爐內(nèi)，旋轉(zhuǎn)裂解爐內(nèi)部（無氧狀態(tài)）在半小時內(nèi)通過超高頻線圈加熱快速升溫至100～200℃。此時，旋轉(zhuǎn)裂解爐內(nèi)大量水蒸氣開始排出，在接下來的2～3h內(nèi)，溫度快速提升至400～500℃，在此期間，裂解氣開始處于快速穩(wěn)定生成狀態(tài)，最后1h內(nèi)，溫度緩慢爬升，直至充分裂解碳化。裂解過程中不斷產(chǎn)生大量“煙”氣，其成分主要包含重油（液態(tài)）、輕油（氣態(tài)）、不凝裂解氣和水蒸氣等，“煙”氣經(jīng)管道流入分汽包。在分汽包內(nèi)，重油（約占垃圾質(zhì)量的1%）下沉至重油罐，后續(xù)通過油泵儲存到專用儲油罐內(nèi)；氣態(tài)成分經(jīng)管道進入冷卻系統(tǒng)。經(jīng)冷卻后的煙氣分為液體和氣體，其中氣體為不凝裂解氣，液體為輕油和水的混合物。液體流入油水分離器，分離出的輕質(zhì)油分經(jīng)油泵進入油罐儲存，少量含油廢水經(jīng)小型陶瓷膜水處理機組處理后可直接排進市政污水；不凝裂解氣經(jīng)管道輸送至燃燒發(fā)電機，點燃發(fā)電使用，燃燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)脫硫脫硝裝置后，進入雙級霧化塔后排放。排放后的煙塵、SOx、NOx排放質(zhì)量濃度均滿足國家規(guī)定的排放限值要求。油罐中儲存的重油及輕油，通過真空減壓蒸餾裝置可將油品凈化至國標柴油標準，作為能源使用。裂解過程中，爐體不停轉(zhuǎn)動，由于裂解釜內(nèi)壁帶有推料螺旋，使爐內(nèi)物料持續(xù)向前推進，當(dāng)溫度達到450～500℃時，已幾乎裂解完成。降溫后打開封閉式水冷螺旋出渣機，將裂解爐內(nèi)的炭黑輸送至打包機打包，炭黑可銷于制磚廠作為原料。

3.4 設(shè)備的處理參數(shù)

利用超高頻加熱無氧裂解碳化設(shè)備機組實現(xiàn)垃圾處理技術(shù)的參數(shù)。

工藝參數(shù)：含水率50%～60%，C/N=35～50，主爐轉(zhuǎn)速0.25r/min，處理周期8H。

技術(shù)參數(shù)：外形尺寸9 000mm×2 000mm×4 000mm，電壓380V，裝機總功率60kW，日處理量500kg～1 000kg，最大容積2 000L，使用環(huán)境溫度-10～40℃，本體材料為Q345和Q235。

3.5 處理后的產(chǎn)品特征

處理后的產(chǎn)品特征為：①垃圾經(jīng)熱解碳化后，垃圾減量率達50%，C/N=35，含水率越10%；②固態(tài)產(chǎn)物的外觀呈深黑色，液態(tài)產(chǎn)物外觀呈黃清色，均無臭味，產(chǎn)品基本達到無害化。

4 結(jié)語

隨著城市生活垃圾的多樣性，人們急需一種綠色環(huán)保的處理工藝及設(shè)備。基于此，本文設(shè)計的超高頻加熱負壓無氧裂解碳化機組，以其在無害化、資源化、機動性和處理效率等各方面的綜合考量，能滿足現(xiàn)階段對城市生活垃圾的處理需求，從而進一步提高我國城市生活垃圾無害化處理的運行水平。

參考文獻：

[1]卜永廣，范榮桂，于文靜.關(guān)于城市生活垃圾處理與處置的幾點思考[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017（5）：61-64.

[2]謝小兵，歐陽小琴，唐本義.固體廢棄物的熱裂解技術(shù)[J].江西能源，2004（1）：27-29.

[3]楊雙全，連賓.居民小區(qū)生活垃圾處理設(shè)備研究[J].貴州科學(xué)，2003（4）：29-31.