[发明专利]一种生活垃圾高温高压蒸汽脱水系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生活垃圾高温高压蒸汽脱水系统及方法，用来实现城市生活垃圾水分减量，属于生活垃圾处理领域。

背景技术

焚烧处理是实现垃圾减量化快捷、有效的技术方法，而中国生活垃圾含水率较高、热值低，混合垃圾进料导致在焚烧过程中燃烧速度和燃烧时间不易控制，严重影响焚烧效率，而且不易控制二氧化硫、一氧化碳、氯化氢等有害物质的排放，尤其在燃烧不充分时生成的不完全燃烧产物、有机基团与氯化氢等含氯物质在金属盐及其氧化物的催化下会合成剧毒二噁英类物质。因此如何降低生活垃圾含水率、提高并稳定入炉垃圾焚烧热值、控制环境污染，是垃圾焚烧处理的关键。

中国一些城市也在摸索解决这些难题的方法和手段，一是采用源头分类的方法分选出可燃物质，但由于国内的垃圾分类后端处理处置设施不匹配等原因，效果并不理想；二是采用焚烧预处理工艺，国内一些焚烧厂基本采用在厂内简单堆放和直接筛分的方式降低含水率，虽然一定程度上能够提高热值，但没有从根本上解决垃圾热值不稳定、燃烧不完全的问题，且易造成环境的二次污染。

生活垃圾的高温高压蒸汽脱水方法是一种水热处理技术。水热处理技术早在19世纪初就引起了广泛的关注，并作为分离木质纤维类废物用作化工产品的一项专用技术。生活垃圾高温高压蒸汽脱水方法是水热处理技术引入在垃圾处理领域的一项新型垃圾处理技术。其原理是将生活垃圾置于密闭反应釜内，同时通入一定压力和温度的水蒸气，使其中的可降解有机物发生复杂的化学反应消除有害物质和异味，切断有机物质的长链，形成类似土壤腐殖质的物质，并采取突然释放的出料方式，破坏大分子聚合物的结构。国内研究者早已对该技术进行了研究探索，选用草坪、杂草等木质纤维素废物，分析了在不同工况下其主要组分的化学变化及其变化机理，研究了反应过程中的参数对杂草高温高压蒸汽处理后固体、气体和液体比例的影响，以及反应参数对固体成分中有机质、黄腐酸、胡敏酸和大量营养元素的影响，为该技术的推广提供进一步的理论依据。日本IHI公司同中国科学院工程热物理研究所合作，对经高温高压蒸汽处理和未经处理的松树枝、桃树枝和草坪草等对土壤特性的影响进行研究。结果表明，高温高压蒸汽处理产物对土壤pH值的影响不明显，对土壤微生物碳氮比有显著的影响，但随培养时间的增加而下降。

利用高温高压蒸汽处理高含水率、高有机物含量的生活垃圾，能够显著降解有机物，降低垃圾含水率，提高垃圾热值，改善筛分效率，便于后续处理和资源化利用，具有大规模生产的优势和良好的环境效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用高温高压蒸汽降低垃圾含水率的系统和方法，可以提高垃圾热值，稳定垃圾燃烧炉膛温度在850℃以上，减少二噁英类物质生成量，提高垃圾处理经济效益和环境效益。

本发明提供的一种生活垃圾高温高压蒸汽脱水系统包括承载平台，承载平台的上部设有至少一个入料装置，承载平台的中部设有至少一个反应釜，反应釜的数量与入料装置的数量相同，每个入料装置均通过一个第一液压阀门连接反应釜，承载平台的下部设有处理室，每个反应釜的下端均通过第二液压阀门与处理室上的垃圾入口相连，处理室内设有垃圾输送排出装置，处理室上设有臭气排出装置，处理室的侧面设有液压垂直升降门，承载平台上设有液压动力控制系统，液压动力控制系统分别连接第一液压阀门、第二液压阀门、液压垂直升降门。

所述的入料装置优选为小于60度锥角的锥形结构。

所述的垃圾输送排出装置可以为液压输送设备，液压输送设备与液压动力控制系统相连。

本发明提供的一种生活垃圾高温高压蒸汽脱水方法含有以下步骤：

将生活垃圾通过入料装置投入反应釜中，向反应釜中通入高温高压蒸汽，并使反应釜内保持一定的温度和压力持续一定时间，使垃圾在反应釜内发生反应，垃圾中的有机质充分降解、垃圾腐熟，垃圾个体中的大量游离水分离出来；

在升温和保压过程中将反应釜中产生的污水排出，集中收集后进行处理；

保压过程结束后，采用瞬间带压排放的方式将垃圾排出，通过瞬间带压排料，造成物料瞬间被破碎，垃圾中的游离水被进一步分离；

排料过程中，随压力的瞬间变化，垃圾中储存的热能得到释放，垃圾个体组织中的自由水利用该热能得到汽化，变成蒸汽排放出来。

还可以含有以下步骤：

收集高温高压蒸汽脱水之后的废液，通过泵送入调浆池，调节浓度和pH值，加入到厌氧消化反应罐中进行产沼；

厌氧发酵产生的沼气经脱硫、脱水后，经过锅炉产生补充蒸汽；

厌氧发酵的出水进行脱氨处理，视排放标准直接排放或者进行好氧处理。