本實用新型涉及能源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種干燥垃圾的系統(tǒng)，更具體地，涉及一種利用煙氣余熱干燥垃圾的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，我國城市固體廢棄物的產(chǎn)量以每年8％～10％的速率增長，固廢的成分也趨于多樣化和復(fù)雜化，因此在處理這些固體廢棄物時需考慮無害化、減量化和資源化。傳統(tǒng)的填埋處理和堆肥方法又存在諸多不足，如資源化利用水平低，會給土壤和地下水帶來二次污染等。焚燒技術(shù)目前被認為是實現(xiàn)城市垃圾無害化、減量化和資源化的最有效手段之一。最近發(fā)展起來的生活垃圾熱解新技術(shù)也具有處理清潔徹底、能源利用率高等特點。

然而，我國生活垃圾含水率一般在50％以上，熱值較低，垃圾中的水分處理，使其焚燒和熱解過程能耗增加，從而增加了垃圾處理的運行成本。因此在垃圾焚燒或熱解過程中，重要的前處理就是降低含水率。

目前垃圾焚燒項目降低原生垃圾含水率的方法有通過外界熱源在干燥器內(nèi)對垃圾進行干燥、生物干化法、堆肥工藝等。生物干化法即利用微生物高溫好氧發(fā)酵過程中有機物降解所產(chǎn)生的生物熱能，通過過程調(diào)控手段促進水分蒸發(fā)，從而快速去除水分。

如果利用外界熱源對垃圾進行高溫干燥，無疑會增加垃圾處理的投資和成本。

因此，現(xiàn)有技術(shù)公開了一種適用于垃圾焚燒處理工序中的垃圾干燥方法，該方法的特征在于垃圾在進入焚燒爐爐膛之前預(yù)先經(jīng)過干燥器，垃圾焚燒爐爐膛出口的高溫?zé)煔馔ㄟ^布置在干燥器上方的管道，垃圾與高溫?zé)煔庠诟稍锲鲀?nèi)接觸，完成換熱干燥過程，被干燥后的垃圾被送入垃圾焚燒爐爐膛內(nèi)與空氣混合完成燃燒過程，焚燒產(chǎn)生的部分煙氣再進入干燥器干燥下一批垃圾。當(dāng)垃圾熱值較低時，無法滿足整個焚燒工藝要求時，則在干燥器中添加熱值較高的輔料，使垃圾與輔料混合均勻后，再送入垃圾焚燒爐爐膛內(nèi)燃燒。

但是，該技術(shù)的缺點在于高溫?zé)煔馕唇?jīng)處理直接與垃圾接觸換熱，垃圾在干燥器內(nèi)易發(fā)生熱解或燃燒，不利于干燥器運行的穩(wěn)定性；另外，煙氣在干燥器內(nèi)直接與垃圾接觸換熱，易產(chǎn)生大量煙塵，后續(xù)煙塵的處理使工藝流程過長，設(shè)備投資維護費用增加，經(jīng)濟型較差；此外煙氣中的飛灰、爐渣等會對干燥器產(chǎn)生腐蝕磨損，因此干燥器的材料要求性較高，煙氣管路易發(fā)生腐蝕、阻塞等問題，設(shè)備檢修頻繁，很難實現(xiàn)工業(yè)化。

綜上，現(xiàn)有技術(shù)裝置要求性較高，經(jīng)濟型較差，很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

除上述的垃圾焚燒和熱解技術(shù)之外，針對垃圾處理還提出了生物干燥技術(shù)，生物干燥也是對城市垃圾的一種預(yù)處理技術(shù)。它是利用生物反應(yīng)放熱來干燥城市垃圾，以改善其燃燒特性。經(jīng)常用于在機械生物處理工廠干燥城市垃圾。生物干燥技術(shù)與堆肥工藝不同，它旨在干燥和保留垃圾基質(zhì)中的生物質(zhì)含量。在生物干燥反應(yīng)器中主要干燥機制為空氣對流蒸發(fā)，而物料的物理特性對干燥效果也有一定影響。反應(yīng)器通風(fēng)系統(tǒng)的類型的選擇也是生物干燥的一個重要的影響因素。它是利用堆肥的原理對垃圾進行干燥脫水的過程,即在強制通風(fēng)的情況下,堆肥微生物利用混合垃圾中的有機物發(fā)酵產(chǎn)熱,高溫下通風(fēng)加速水分揮發(fā),使混合垃圾的水分顯著下降,從而實現(xiàn)生物干燥的效果。

然而，作為一種新興技術(shù)，研究表明，生物干燥法需對過程控制中的不同變量進行處理，才能得到有效的結(jié)果。處理工藝較復(fù)雜，各項參數(shù)控制較為嚴格，機械通風(fēng)對流換熱單元增加了處理的運行能耗，經(jīng)濟性較差，在處理城市垃圾方面仍需進一步研究和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)利用焚燒和熱解處理生活垃圾過程中，能耗增加、經(jīng)濟性差、干燥效果差、干燥速率低等缺點，本實用新型提供一種利用煙氣余熱干燥垃圾的系統(tǒng)。

本實用新型提供一種利用煙氣余熱干燥垃圾的系統(tǒng)。其包括高溫?zé)煔饨禍仡A(yù)處理單元、中溫?zé)煔廨斔蛦卧透稍飭卧?。其中，高溫?zé)煔饨?jīng)過所述高溫?zé)煔饨禍仡A(yù)處理單元得到中溫?zé)煔?，然后?jīng)過所述中溫?zé)煔廨斔蛦卧斎胨龈稍飭卧?，對所述干燥單元中的垃圾進行干燥。

所述干燥單元包括上料皮帶密封艙以及在所述上料皮帶密封艙中的上料皮帶，垃圾布置在所述上料皮帶上，所述上料皮帶傳送方向與所述中溫?zé)煔饬鲃臃较驗槟嫦颉?/p>

所述系統(tǒng)還包括低溫廢氣處理系統(tǒng)，用于處理干燥垃圾后殘留的低溫廢氣(或簡稱“廢煙氣”)，所述通過管理與所述中溫?zé)煔馀c垃圾直接接觸干燥單元相連。

所述低溫廢氣處理系統(tǒng)包括第二引風(fēng)機、低溫廢氣管路和生物除臭塔，所述第二引風(fēng)機設(shè)置在所述干燥單元的煙氣出口，將低溫廢氣引入所述低溫廢氣管路，再經(jīng)過所述生物除臭塔進行處理。

所述高溫?zé)煔饨禍仡A(yù)處理單元包括煙氣緩沖罐、第一引風(fēng)機和換熱器，其中，將高溫?zé)煔饨?jīng)過所述煙氣緩沖罐，由所述第一引風(fēng)機將其通入所述換熱器中，產(chǎn)生中溫?zé)煔狻?/p>

所述中溫?zé)煔廨斔蛦卧ㄖ袦責(zé)煔夤苈泛凸娘L(fēng)機，所述中溫?zé)煔夤苈方邮账龈邷責(zé)煔饨禍仡A(yù)處理單元產(chǎn)生的中溫?zé)煔猓⑼ㄟ^所述鼓風(fēng)機的協(xié)助作用將所述中溫?zé)煔廨斔椭了龈稍飭卧?/p>

所述中溫?zé)煔夤苈吠庠O(shè)置有管道保溫層，用于保持所述中溫?zé)煔夤苈穬?nèi)的溫度。

所述上料皮帶密封艙外罩采用不銹鋼材料，所述上料皮帶密封艙外層設(shè)置有密封艙保溫層，用于保持所述皮帶密封艙內(nèi)的溫度。

所述密封艙保溫層采用巖棉作為保溫材料。

通過本實用新型提供的利用煙氣余熱干燥垃圾的系統(tǒng)，回收了煙氣余熱，通過降低入爐垃圾含水率，改善了垃圾處理爐運行參數(shù)。另外，本實用新型不同于以往在料倉中對垃圾進行干燥，本實用新型采取在上料皮帶上干燥垃圾，增大了垃圾的表面積，減小了垃圾厚度，可有效提高垃圾干燥速率。此外，本實用新型無需額外熱源，無需對原有機構(gòu)進行大的改造變更，實際運行過程中，靈活性高，可操作性強。最后，本實用新型提高了原生垃圾干燥工序的整體經(jīng)濟性，對降低垃圾處理爐的能耗也起到一定作用。

附圖說明

圖1是本實用新型干燥垃圾的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是利用本實用新型的系統(tǒng)干燥垃圾的工藝流程圖。

附圖標記說明：

1：發(fā)動機

2：煙氣緩沖罐

3：換熱器

4：上料皮帶密封艙

5：上料皮帶

6：密封艙保溫層

7：垃圾處理爐

8：中溫?zé)煔夤苈?/p>

9：低溫廢氣管路

10：生物除臭塔

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。

首先，本實用新型提供一種利用煙氣余熱干燥垃圾的系統(tǒng)。其包括高溫?zé)煔饨禍仡A(yù)處理單元、中溫?zé)煔廨斔蛦卧透稍飭卧?。其中，高溫?zé)煔饨?jīng)過所述高溫?zé)煔饨禍仡A(yù)處理單元得到中溫?zé)煔?，然后?jīng)過所述中溫?zé)煔廨斔蛦卧斎胨龈稍飭卧瑢λ龈稍飭卧械睦M行干燥。

如圖1所示，所述高溫?zé)煔饨禍仡A(yù)處理單元包括煙氣緩沖罐2、第一引風(fēng)機(未示出)和換熱器3，其中，將高溫?zé)煔饨?jīng)過所述煙氣緩沖罐2，由所述第一引風(fēng)機將其通入所述換熱器3中，產(chǎn)生中溫?zé)煔狻?/p>

如圖1所示，所述高溫?zé)煔馔ǔ碜园l(fā)動機1，此處發(fā)動機1并不是狹義的發(fā)動機，主要指在工作過程中可以產(chǎn)生高溫?zé)煔獾臋C械裝置，如內(nèi)燃機、燃氣輪機或燃氣鍋爐等。通常所述高溫?zé)煔獾臏囟葹?00～500℃，不能直接用于垃圾干燥，該溫度過高，容易造成垃圾在干燥過程中被熱解，其產(chǎn)物很難收集，造成資源的浪費。

為減小排氣背壓變化對發(fā)動機1性能的影響，本實用新型在發(fā)動機1的高溫?zé)煔獬隹谔幵O(shè)置一個煙氣緩沖罐2，并在換熱器煙氣出口處設(shè)置一臺第一引風(fēng)機，第一引風(fēng)機風(fēng)量隨緩沖罐壓力改變而改變，從而保證發(fā)動機1排氣背壓不會過高或過低對發(fā)動機性能造成影響。

如圖1所示，所述換熱器3通常采用間壁式換熱器或采用自然風(fēng)冷裝置等，換熱器還可設(shè)置冷卻循環(huán)水流量計，可靈活調(diào)節(jié)改變煙氣量和溫度等參數(shù)。所述高溫?zé)煔饨?jīng)過所述第一引風(fēng)機引入所述換熱器3進行高溫?zé)煔饨禍仡A(yù)處理，產(chǎn)生中溫?zé)煔?，中溫?zé)煔獾臏囟韧ǔ?00～200℃，該溫度為適合干燥垃圾的溫度，既滿足垃圾干燥的要求，又不會造成垃圾提前熱解。間壁式換熱器采用水為冷凝介質(zhì)，水流方向與煙氣流向相反，從而提高換熱效率，產(chǎn)生的熱水可供廠區(qū)或熱水用戶使用。

如圖1所示，所述中溫?zé)煔廨斔蛦卧ㄖ袦責(zé)煔夤苈?和鼓風(fēng)機(未示出)，所述中溫?zé)煔夤苈?接收所述高溫?zé)煔饨禍仡A(yù)處理單元產(chǎn)生的中溫?zé)煔猓⑼ㄟ^所述鼓風(fēng)機的協(xié)助作用將所述中溫?zé)煔廨斔椭了龈稍飭卧?。所述鼓風(fēng)機通常采用增壓鼓風(fēng)機，其設(shè)置在所述干燥單元的入口處，

另外，所述中溫?zé)煔夤苈吠庠O(shè)置有管道保溫層(未示出)，用于保持所述中溫?zé)煔夤苈穬?nèi)的溫度，避免中溫?zé)煔庠谳斔椭辽狭掀局械哪芰繐p失。所述管道保溫層一般采用在中溫?zé)煔夤苈?的外壁包裹保溫材料的方式。

如圖1所示，所述干燥單元包括上料皮帶密封艙4以及在所述上料皮帶密封艙4中的上料皮帶5，垃圾布置在所述上料皮帶5上，所述上料皮帶5的傳送方向與所述中溫?zé)煔饬鲃臃较驗槟嫦?。所述上料皮帶密封?外罩采用不銹鋼材料，所述上料皮帶密封艙4外層設(shè)置有密封艙保溫層6，所述密封艙保溫層6通常采用在所述上料皮帶密封艙4的外層包裹巖棉等保溫材料的方式，用于保持所述上料皮帶密封艙4內(nèi)的溫度，減少熱量損失。

如圖1所示，通常情況下，上料皮帶5根據(jù)現(xiàn)場實際條件可水平或傾斜放置，上料皮帶5長度10～20m，寬度0.5～1.5m。上料皮帶5上垃圾平鋪后的平均厚度為20～30mm，上料皮帶密封艙4的外罩距離上料皮帶5上的垃圾外表面30～40mm，從而在垃圾與外罩之間形成一條中溫?zé)煔饬魍ǖ溃c平鋪在上料皮帶5上的垃圾逆向?qū)α髦苯咏佑|換熱，在持續(xù)穩(wěn)定工況條件下，上料皮帶5上源源不斷的垃圾被熱流持續(xù)吹掃，垃圾中的水分在中溫?zé)煔庾饔孟聯(lián)]發(fā)并隨著低溫廢氣排出上料皮帶密封艙4，經(jīng)干燥后的低含水率垃圾進入垃圾處理爐7進行下一步工藝，與上料皮帶5上的垃圾換熱后的低溫廢氣的溫度一般為50～100℃。

值得注意的是，上料皮帶5上垃圾平鋪的厚度以及中溫?zé)煔馀c垃圾的接觸時間、接觸面積等參數(shù)對干燥效果起到至關(guān)重要的作用，厚度越小，接觸時間越長、接觸面積(換熱面積)越大，干燥的效果越好。通常接觸面積由上料皮帶5的長度與寬度決定，接觸時間與上料皮帶5的傳送速度有關(guān)。

換熱面積為S＝D×L，其中D為上料皮帶5寬度，L為上料皮帶5長度。煙氣與垃圾換熱接觸時間為T＝L/V，其中V為皮帶進料速率，可通過改變皮帶電機頻率來調(diào)整。在煙氣對垃圾干燥過程中，煙氣與垃圾的換熱為：Q＝Sα(Ta-T)，Q為單位時間內(nèi)換熱量，α為對流換熱系數(shù)，Ta為煙氣溫度，T為垃圾表面溫度。在S，α和T不變的情況下，Ta的增大使傳入的熱量Q增大，蒸發(fā)也就越快，水分逸出垃圾表面也就越容易。垃圾的干燥速率為：v＝(M₀-M_e)/M₀t，M₀為垃圾初始質(zhì)量，M_e為垃圾干燥后質(zhì)量，t為中溫?zé)煔馀c垃圾接觸時間。通過改變改變中溫?zé)煔鉁囟萒a(120～180℃)、上料皮帶5的速率V等參數(shù)可以改變煙氣與垃圾的換熱量Q和垃圾的干燥速率v。從而調(diào)至一個煙氣干燥垃圾的最佳工況。

此外，所述中溫?zé)煔廨斔蛦卧墓娘L(fēng)機可提高中溫?zé)煔鉄犸L(fēng)與上料皮帶5上平鋪的垃圾間的傳熱效率。

所述系統(tǒng)還包括低溫廢氣處理系統(tǒng)，用于處理干燥垃圾后殘留的低溫廢氣，所述通過管理與所述中溫?zé)煔馀c垃圾直接接觸干燥單元相連。

所述低溫廢氣處理系統(tǒng)包括第二引風(fēng)機(未示出)、低溫廢氣管路9和生物除臭塔10，所述第二引風(fēng)機設(shè)置在所述干燥單元的煙氣出口，將低溫廢氣引入所述低溫廢氣管路9，再經(jīng)過所述生物除臭塔10進行處理，減少空氣污染。采用其他方式處理低溫廢氣仍可完成本實用新型目的。

另外，本實用新型還提供了一種利用上述系統(tǒng)干燥垃圾的方法，所述方法包括以下步驟：

高溫?zé)煔鈸Q熱：將發(fā)動機1排出的高溫?zé)煔饨?jīng)過所述高溫?zé)煔饨禍仡A(yù)處理單元的換熱器2，得到溫度100～200℃的中溫?zé)煔猓?/p>

中溫?zé)煔廨斔停和ㄟ^所述中溫?zé)煔廨斔蛦卧械闹袦責(zé)煔夤苈?將所述中溫?zé)煔廨斔椭了鲋袦責(zé)煔馀c垃圾直接接觸的干燥單元；

垃圾干燥：在所述中溫?zé)煔馀c垃圾直接接觸的干燥單元中利用所述中溫?zé)煔獾臒崃繉M行干燥。

所述方法還包括以下步驟：

低溫廢氣處理：用所述低溫廢氣處理系對干燥垃圾后產(chǎn)生的低溫廢氣進行處理。

此外，對垃圾進行簡單的預(yù)處理，如篩分出大塊無機物、金屬等。篩分完的垃圾隨后進行破碎，也可大大提高干燥效果。

實施例1：

某垃圾熱解廠，產(chǎn)生的熱解氣用于發(fā)電，發(fā)電設(shè)備采用的是燃氣內(nèi)燃機。內(nèi)燃機產(chǎn)生的煙氣余熱可作為垃圾干燥的熱源。進場原生垃圾含水率為40％。垃圾成分組成為：

表1生活垃圾成分組成(wt％)

首先，將新入廠垃圾進行篩分，篩分出大塊無機物、金屬等。篩分完的垃圾隨后進行破碎，再通過抓斗將破碎至一定粒度的垃圾送入上料皮帶，進入下一步干燥工序。

發(fā)電機為4臺，每臺發(fā)電機的額定功率為500kw，每臺內(nèi)燃機的排量為70L，排煙溫度為400～450℃。4臺內(nèi)燃機的煙氣匯總到一根總管后送至間壁式換熱器進行降溫處理。

接著，高溫?zé)煔?400～450℃)進入間壁式換熱器與換熱器盤管內(nèi)的循環(huán)水發(fā)生熱量交換。換熱器的進水口處安裝有水泵和流量計，可以改變循環(huán)水進入到換熱器的流量，從而可以調(diào)節(jié)換熱器出口煙氣的溫度。換熱器進水口水溫為15～25℃，出水口水溫為70～90℃。換熱器進口處煙氣溫度為350～400℃，換熱器出口處煙氣溫度為100～200℃。產(chǎn)生的熱水可供熱用戶使用，中溫?zé)煔?100～200℃)通過管路輸送至密封的上料皮帶對垃圾進行干燥。

然后，上料皮帶采取全密封方式，上料皮帶為斜坡斗提式，與水平面夾角為30度，上料皮帶長20m，寬度1m，上料皮帶上垃圾平均厚度為200mm。運行期間，上料皮帶保持勻速連續(xù)穩(wěn)定將垃圾送入垃圾處理爐。

值得注意的是，中溫?zé)煔?100～200℃)送至上料皮帶密封艙內(nèi)與垃圾逆流接觸換熱。干燥后的入爐垃圾含水率可降低5～15％。

由于煙氣與垃圾換熱后，低溫廢氣的溫度為60～80℃，氣體成分主要為二氧化碳、惡臭等氣體，故不能直接排放或用作助燃空氣等。低溫廢氣經(jīng)引風(fēng)機送至生物除臭塔處理后排放。內(nèi)燃機煙氣干燥垃圾的整個工序完成。

實施例2：

某垃圾熱解廠，產(chǎn)生的熱解氣用于發(fā)電，發(fā)電設(shè)備采用的是燃氣內(nèi)燃機。內(nèi)燃機產(chǎn)生的煙氣余熱可作為垃圾干燥的熱源。進場原生垃圾含水率為50％。垃圾成分組成為：

表2生活垃圾成分組成(wt％)

首先，將新入廠垃圾進行篩分，篩分出大塊無機物、金屬等。篩分完的垃圾隨后進行破碎，再通過抓斗將破碎至一定粒度的垃圾送入上料皮帶，進入下一步干燥工序。

運行期間，上料皮帶保持勻速連續(xù)穩(wěn)定將垃圾送入垃圾處理爐。發(fā)電機為5臺，每臺發(fā)電機的額定功率為800kw，每臺內(nèi)燃機的排量為90L，排煙溫度為450～500℃。5臺內(nèi)燃機的煙氣匯總到一根總管后送至間壁式換熱器進行降溫處理。

接著，高溫?zé)煔?450～500℃)進入間壁式換熱器與換熱器盤管內(nèi)的循環(huán)水發(fā)生熱量交換。換熱器的進水口處安裝有水泵和流量計，可以改變循環(huán)水進入到換熱器的流量，從而可以調(diào)節(jié)換熱器出口煙氣的溫度。換熱器進水口水溫為20～25℃，出水口水溫為60～80℃。換熱器進口處煙氣溫度為400～450℃，換熱器出口處煙氣溫度為120～180℃。產(chǎn)生的熱水可供熱用戶使用，中溫?zé)煔?120～180℃)通過管路輸送至密封的上料皮帶對垃圾進行干燥。

然后，上料皮帶采取全密封方式，上料皮帶為水平式，上料皮帶長30m，寬度2m，上料皮帶上垃圾平均厚度為150mm。

值得注意的是，中溫?zé)煔?120～180℃)送至上料皮帶密封艙內(nèi)與垃圾逆流接觸換熱。干燥后的入爐垃圾含水率可降低15～25％。

由于煙氣與垃圾換熱后，低溫廢氣的溫度為60～80℃，氣體成分主要為二氧化碳、惡臭等氣體，故不能直接排放或用作助燃空氣等。低溫廢氣經(jīng)引風(fēng)機送至生物除臭塔處理后排放。內(nèi)燃機煙氣干燥垃圾的整個工序完成。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本實用新型而非限制本實用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下對本實用新型進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。