CN1241622A - 垃圾焚化利用热能的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾焚化利用热能的工艺流程简称垃化热工程,主要是垃圾燃料的选制方法。把生活垃圾经专用设备垃圾破袋机、垃圾水选槽和垃圾滚压机等一条生产线处理,进行水选有机可燃物,排除下沉的无机物,榨干多余水份,把垃圾选制成能适应普通燃煤锅炉及其他鼓风炉的通用块状燃料,烧取高压蒸气,供气、发电。并实现当日消化当日垃圾,彻底消灭垃圾公害。提供较高的社会效益和经济效益,以造福人民。

Description

垃圾焚化利用热能的工艺方法

本发明属于环保设施，主要是垃圾燃料的制造方法。

垃圾公害白色污染已为全球所重视，现大型处理垃圾的方法有：(1)集中填埋法：集中远郊埋存，容量大是其优点，但还存在运输量大，人工费用高，塑料不能分解利用。(2)垃圾生烧法：彻底干净消化垃圾并利用热能是其优点，但目前国内外所生产的垃圾专用焚化炉，都是以改造炉膛使之适应垃圾的生烧，其适应力有一定范围，当垃圾中含水份与无机物过量时，常引起炉温下降，由于结构复杂造价昂贵将影响其普及使用。

本发明的宗旨是从国情出发，从改造垃圾入手，设计出投资少、效率高、运行费用省的、便于普及使用的新工艺、新设备，以实现当日消化当日垃圾，彻底消灭垃圾公害，并充分利用垃圾燃烧热能制高压蒸气，为工业供气供电，提供较高的社会效益与经济效益，以造福人民。

本发明的技术方案是依据国情的垃圾状况及其影响垃圾燃烧的因素而提出的：(1)国情垃圾一无包装、二无分档，露天的收集，受人、时、地各种因素的影响，成份混杂、干湿不一，遇雨季、雨天及西瓜上市等情其含水量变化甚大，如纸、布、棉等纤维素其干态含水量在10％以下，而湿态可达80％左右，煤渣座几乎无水，一经沾水其含水量达40--50％。(2)国情垃圾回收利用较多，废弃物有人捡，被捡走的多是有机物和少量金属，余下的有机可燃物一般在20--30％，可燃物提供热量与炉温成正比，而无机物和水占70--80％，是常温入炉高温出炉，带走大量热能，还会增加炉膛气压，又会阻塞风道，影响氧化燃烧，它的含量与炉温成反比，这就是主要矛盾。(3)生活垃圾数量多、腐臭快、垃圾发酵分解出大量甲烷(沼气)是可燃性能源，若无法利用任其散失，释放的沼气及少量一氧化碳、一氧化氮、硫化氢、氨……等有毒气体，加上致病菌的繁殖，蚊、蝇的孳生传播病菌，构成了对环境对大气的污染，所以消灭垃圾公害和利用垃圾热能都要与细菌抢时间，愈快愈好，因此处理垃圾要大容量高速度。总之，处理垃圾的难度在于垃圾的数量大、成份杂、腐臭快、可燃物有限、含水量多变、加工困难、燃烧不易，还要求大容量、高速度、低消耗、高效益，为解决这一难题，本发明采用改造垃圾为主，进行水选可燃物、排除无机物、榨干水份，把垃圾制成适应普通燃煤锅炉及其他鼓风炉的通用块状燃料。

本发明的技术方案的可行性依据是：(1)根据各种无机物其比重都大于1能在水中下沉，所有有机可燃物其比重都小于1，都会浮悬于水，通过一定流压、旋流、落差流速的推送，落入筛网输送带便可收集所有的有机可燃物。(2)无机物沉于倾斜的池底，落于一侧出口，经带斗传送带连续排出。(3)水源：用部分自来水，主要是收集榨干下水循环使用，最后污水经空载运行由筛网不断过滤和沉淀能达到排放标准。(4)分选出来的可燃物，适应机械榨干压块的加工。(5)成块的垃圾其硬度、干度、厚度相对均匀、通风良好，鼓风不飞，同时硬块能减缓塑料脂质遇高温产生的爆发性气化，使其氧化充分，不冒黑烟。(6)充分燃烧的有机物，其终端排气成分是二氧化碳和水，不含过量的有害物质，能达到排放标准。

本发明的具体措施由工艺流程图(图7)给出。

以下结合视图顺序说明：

图1、是垃圾破袋机主顶视示意图

图2、是垃圾水选槽三视示意图

图3、是外圆切式垃圾滚压机主侧视示意图

图4、是内圆切式垃圾滚压机主视示意图

图5、是活闸式垃圾滚压机主视示意图

图6、A是活节链片组合形式图    B是活节链片主侧视图

图7、是工艺流程图

1、生活垃圾车运入斗：应具有相应的车运场地，便于倒车、翻斗、多方位进料，鱼贯进出，要有妥善的安全设施，储料斗容量20T，底倾斜大于40°，下开口0.36--0.42M²端面水平，下口接垃圾破袋机。

2、垃圾破袋机(图1)由齿轮箱(1)和其二条输出轴快速轴(2)和慢速轴(3)所组成，两轴上每隔8公分装一片4齿渐开线形牙刃口的园盘刀片(4)，刀片靠垫套(5)和螺母(6)紧固于轴，两轴相对内旋，两轴差速是1∶2，慢速轴刀端线速为2.5--3.5M/S，外壳安全罩(7)上有方形开口与垃圾储料斗下口相接，罩与径向刀片应有较大空间，让被渐开线弹出的金属容器可从空间落水，垃圾破袋机静止时能阻止储料斗垃圾泻下，工作时能撕破袋装垃圾的塑料袋，击破玻璃瓶，打断长条物，让垃圾以相对匀速落入水选槽中，刀片刃口是渐开线式的，其作用是不让长纤维物缠刀和硬物卡刀，设两轴差速是使刀片形成剪切，易于撕破塑料袋。

3、垃圾水选槽(图2)，水选槽壳体(1)由薄中板焊接制成，正对垃圾落入区(2)安有低压水泵喷口(3)，对着垃圾灌水，垃圾随水压旋流翻腾，无机物随即下沉，集中从漏斗孔(4)滑出，落入带浅斗式传送带(6)排出，有机物浮悬顺流而下自溢水口(7)排出，落入筛网传送带，送至垃圾滚压机料斗，在溢水口(7)的一侧安装一台锥面耙(5)不断耙出垃圾以克服卡堵，锥面耙(5)其锥度120°--140°装4排垂直于斜面的耙钉，其中心轴与蜗轮轴相接，倾斜安装以只让耙钉入水，耙堵一瞬要使斜面与水面平行，由于锥角大有较大旋角保持耙钉向下使垃圾易于脱落，在水选槽下部设有排水阀(8)和后封盖(9)，以便排空与维修。

4、垃圾滚压机：为中试设计的滚压机有三种机型：

A外圆切式垃圾滚压机(图3)，图3中(1)是机架，(2)是固定在机架(1)上的电动机，(3)是固定在机架(1)上的减速机，(2)与(3)可用摩擦式离合器联轴，(4)是安在减速机(3)主轴上的主动齿轮，(5)是吞料轮齿轮，(6)是吞料轮，(5)与(6)同心紧固连体，(7)是固定在机架上(1)上的吞料轮刮刀，其刀体尾部随大压轮(12)的突缘弧度延长至主压轮(9)，(8)是主压轮齿轮，(9)是主压轮，(8)与(9)同心紧固连体，齿轮(5)与(8)同时与主动齿轮(4)相啮合，运行时吞料轮(6)与主压轮(9)作同方向(逆时针)、同线速滚动，(10)是固定在机架(1)上的主压轮刮刀，(11)是进料斗，(12)是大压轮，其两端有加大外径的突缘，起止推与防料溢作用，其驱动力靠弹簧力紧压于(6)(9)两轮径的摩擦力带动，作顺时针被动旋转。(13)是大压轮刮刀，它的支臂一端作孔套于大压轮中心固定轴(14)的轴颈上，随轮上下前后游移的变动而变动，保持其刮刀切角与支臂半径不变，而刮刀所需的力，则由近刮刀的支臂上选一力点与机架(1)适当点抵触而取得，(14)是大压轮中心的固定轴，它与大压轮(12)的内径靠滚锥轴承配合，(15)是固定轴滑座，它与固定轴(14)是紧配合，它以径向中心距80MM的长孔套在调压螺杆(18)上滑动，以适应两道滚压不同厚度时所产生的前后倾斜变位而自动调整，(16)是压缩弹簧，其可调总压力是以轮宽公分×1.5吨计算，(17)是上下弹簧座，应有固定弹簧内径的阶限，它与调压螺杆(18)是孔轴动配合。(18)是调压螺杆，其上端螺母以调整弹簧总压力，其下端螺母紧固于机架(1)，以上结构特点是三大轮两道滚，当动力传动驱动三大轮，进料斗垃圾随进第一道吞料轮滚压，吞料轮刮刀(7)刮下粘在吞料轮上的垃圾，顺大压轮突缘内导入第二道主压轮滚压，压后成块在刮刀(10)与(13)刮下即成垃圾燃料。这时按垃圾块状态，调整压力，以求质与量的最佳效果。(19)是分力角调整螺栓，由于垃圾成份繁杂，无法准确推算两个分力角∠A与∠B的比例，暂定正位∠B＝1.5∠A，可能不准，为此中试机特以轴心为圆心的同心弧，将机架(1)上部截成弧面贴合的两体，可以在同心条件下，游移弧的贴合位置，就可以按需要改变弹簧压力重心垂线的摆向，以调整分力角的比例调整范围是±6°，两弧面作长孔微调，靠分力调整螺栓(19)紧固。在不同地区、不同季节的垃圾状况不同时，也要重新调整分力角的比例的，分力角的比例是由轮径、垃圾和压力三者内在的物理力学关系所决定的，两轮相切动向相对，以磨擦力夹带垃圾入滚(以下称入滚力)；两轮相切有一个渐开的切角，将垃圾向后排挤(称挤出力)双个矛盾的力同时作用于垃圾，滚压时让摩擦系数大的固态垃圾入滚，让摩擦系数小的水被挤出，问题是介于长纤维和水之间的浆状物，可随长纤维入滚又可随水挤出(称浆水流)，为要尽可能增加入滚摩擦力，减少浆水流，一是加大轮径，轮径愈大，其切角愈小，入滚力愈大，但轮径受加工能力限制是有极限的，中试机大压轮(9)与主压轮(6)其半径相加应不小于2.8M最好能大于3.5M。二是适当压力，压力愈大其挤出力也愈大，压得愈干，但过大压力又使其浆水流增加，吞料量减少，当总压力调到吞料量适合时，这时若出料含水量偏多，就要增加主压轮(9)的压力又不能增加吞料纶(6)的压力，就只有靠增压同时改变分力角的比例，即重心移向主压轮，使∠A减少∠B加大，依理类推可知，总压力要适当量，分压力的比例还要适当，才算最佳压力状态。除加大轮径外在轮面上开槽也能增加入滚力，主吞料轮(6)是一定要开槽的，开径向平行槽，槽距30--4，槽角50--60°，槽峰宽2--3，槽深10--15，槽底平，槽的作用是初压时大量水份从槽底排出，减少对垃圾的挤出力，槽峰压强大容易压碎硬物，槽谷空间增加入滚容量，其斜面增加摩擦力。至于大压轮(12)，要先试平光轮，平光轮成块物在刮刀作用下成块率较高。如入滚摩擦力不足时，再开细齿槽，槽距是吞料轮槽距的五分之一，为了提高成块率，主压轮(9)不要开槽，而且特别要安装好刮刀的角度，刮刀板是轮径的切线而不是弦的延长线。特别是后出料的主压轮刮刀(10)与大压轮刮刀(13)，刀口要利要紧贴，角度要准，以提高垃圾成块率。此外吞料轮齿轮(5)主压轮齿轮(8)，它们不是渐开线齿轮，而是新型的圆销轴齿轮，即用板钢作分度圆上钻孔，装上销轴，制成圆销轴齿轮，而主动齿轮(4)其齿形同标准链轮，制造简单，损坏可换。

B内切式垃圾滚压机(图4)，图4中(21)是主动带链轮，(22)是从动带链轮，起扶正张紧作用，(23)是活节链带，其基本结构单位是由活节链片(图6)与长销轴组合而成，活节链片可用铸钢、模锻成型或特扎型钢进行切削加工，要求组合工作面弧的半径R’等于大压轮(12)的半径R×1.45其背面的弧度是同心弧R’+活节链片的高度的弧，其片间隙对排气排水有利，但不能有1MM以上的漏缝漏孔以免漏料，链片组合是交错互衔所以每两排中就有一排的两边是半片的，半片的活节链片，没有凹槽，可用方钢制造，(24)是链带刮刀，(25)是压力器，安于两侧，可用液压或压缩弹簧组制，总压力＝轮宽公分×2T，(26)是弧形桥，其一端以孔轴动配合支于机架，另一端在弧圆相切处有伸长两侧的横梁，同时靠于两侧压力器(25)上，其工作面弧度都是以内切弧R’同心扩大的弧度，其弧形面上纵向每50MM铣--8MM槽，深4，每隔50MM钻1个Ф8通孔，反面用Ф10扩孔，余2MM厚度为止，小槽与孔用以排水排污，(24)是滚柱链，用铬钢制成的长轴作为滚子，两端用链板相接，置于活节链带(23)与弧形桥(26)之间起滚动作用，(11)是料斗，工作时由传动***接主动带链轮(21)作逆时针旋转，链带以0.6--1M/S线速牵动，由压力器(25)的弹簧力作用，产生强摩擦力带动大压轮(12)旋转，料斗内的垃圾即被入滚力夹带入滚，随之逐步被压缩脱水成块，经刮刀刮起，即成干度适当的无定型结块的垃圾燃料。内切式滚压机是以半径R的圆与R’的内弧相切，其切角小于同半径的外圆切的四分之一，因此入滚力大为增加，浆水流减少，吞料量增加，效率提高，同时成型厚度增加，相对成块率也会提高。

C活闸式滚压机(图5)是在B内切滚压机的结构上，增加活动闸板，在大压轮(12)的轮径上作24等分，开与轮径同宽的活闸板槽孔(30)在两端鼓上开对中相应的长孔(31)，(32)是插在活闸板槽孔(30)上的活闸板，(33)是固定在活闸板上行程长孔(31)上的活闸横杆，其两端延伸出轮鼓端面外以与导板相切，(34)是固定在机架(1)上两侧相对的关闸导板，(35)是固定在机架(1)上两侧相对的开闸导板，工作时传动运行同B内切式滚压机(从略)，当活闸横杆(33)的端颈旋进关闸导板(34)随导板的斜面作用把活闸板(32)导至关态，并保持关态至导板终端。这时从正上方所填的料至旋进入链带就逐渐被压缩，当旋进高压区关态活闸板(32)便与链带相碰，关往垃圾阻止单向济出力，因此增加吞料量，关态活闸板(32)在继续被压缩过程，自动随料缩短，旋过轮弧切点，活闸横杆便进入开闸导板(35)随导板的斜面作用进行开闸，把活闸板(32)导至开态，平于轮径，便于刮刀把成块的垃圾燃料刮起。其工作形式可算是滚压中的半模压。能有效地克服单向挤压力，其效果将更提高一步，以上三型从简到繁，其成功率也随之提高，中试必须三种都试在比较中择优选用，组合定型，因为垃圾燃料价值很低，必须粗加工，基本合用能简则简，减少制造与运行费用，简单的设备不行才不得不用复杂的设备。

5、垃圾燃料基本要求指标：含水量17％以下无定形成块率70％以上，低中密度，厚度相对均匀。达标垃圾燃料，只要有鼓风条件任何炉膛都能充分燃烧。垃圾处理要求当日烧完当日垃圾，主要用以供气供电，现有制气锅炉、蒸气机、发电机等成套设备可以利用，不再赘述。

Claims (6)

1、一种垃圾焚化利用热能的工艺流程简称垃化热工程，其特征是以制造垃圾燃料为主法，把生活垃圾车运入斗，经垃圾破袋机破袋，匀速落入垃圾水选槽，经用水泵冲灌、下沉的无机物从带浅斗输送带排出，浮悬的有机物随流速而下配用锥形耙疏导，落入筛网输送带，输入垃圾滚压机，榨去过多的水份，把垃圾压制成适合普通燃煤锅炉及一般鼓风炉燃烧的通用的无定形块状燃料。用以制取高压蒸气，供气供电。

2、一种垃化热工程专用设备——垃圾破袋机(图一)其特征是一齿轮箱输出两条转向相反、速差1倍、同径同长的轴，轴上各固定一组4齿渐开线刃口的园盘刀片，交错等距安装，整机纳入上下开口护罩机壳里。

3、一种垃化热工程专用设备，——垃圾水选槽(图二)，其特征是，水箱是漏斗式，水路是回转式，正对垃圾落入区(2)、安有低压水泵喷口(3)、正托漏斗下口(4)、装有带浅斗式输送带(6)，在溢水口(7)一侧装有锥形耙(5)，底部有一排水阀(8)。

4、一种垃化热工程垃圾脱水成块专用设备——外园切式垃圾滚压机(图三)，其特征是三大轮两道压，在机架(1)上固定有电机(2)减速机(3)接主动齿轮(4)结构中的吞料轮(6)和主压轮(9)其连体齿轮各与位于其间的主动齿轮(4)相啮合，其径面各与其上的大压轮(12)相切。三个滚轮其切点前方各装有一把与其轮径相切合的刮刀，三个大轮中心固定轴都套有滚锥轴承与内径配合，大压轮(12)中心固定轴(15)，其两端与能在调整螺杆(18)上下前后滑动的固定轴滑座(14)紧配合，其上有弹簧座(17)与弹簧(16)，上下弹簧座(17)以对称孔与下端固定在机架(1)上的调压螺杆(18)动配合，调压螺杆(18)其上端有一调压螺母。

5、一种垃化热工程垃圾脱水压块专用设备，——内切式垃圾滚压机(图四)，其特征是(机架与传动从略)靠摩擦被动的大压轮(12)其下面是落入其两端突缘内的活节链带(23)，活节链带(23)绕过主动带链轮(21)和被动带链轮(22)，并与衬于其下的滚柱链(27)共同环绕于弧形桥(26)上下，弧形桥(26)一端靠孔轴动配合支于机架，一端在园弧相切处有伸出两侧的横梁，并触靠于两侧加压器(25)上。轮链相切点的前方各装有刮刀。

6、一种垃化热工程脱水压块专用设备——活闸式垃圾滚压机(图五)，其特征是在内切式滚压机的结构上，把大压轮(12)的轮径以24等分加开槽孔(30)，滑动在槽孔(30)中是与轮径同宽的活闸板(32)，其后部固定于活闸横杆(33)。活闸横杆(33)的两端从长孔(31)伸出轮鼓外，与其接触导其开关变位的有固定在机架(1)两侧上部的关闸导板(34)和固定在机架(1)下部两侧的开闸导板(35)。

Images