城市生活垃圾无害化处理设备研究

韩文勇

摘 要：本文对城市生活垃圾无害化处理方法进行对比分析，根据负压无氧热裂解原理，设计出可用于城市生活垃圾无害化处理的设备。该设备具有结构简单、易操作、减量化高、机动性强等优点，适用于居民小区生活垃圾的无害化处理，处理后的产物可实现资源化，具有较高的实用性。

关键词：无氧裂解；超高频加热；垃圾处理设备；炭化

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：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，绿色发展观逐渐地受到人们的重视，生活垃圾处理作为城市环境保护工作的重要组成部分，在城市发展过程中其地位也越来越突出。在城市快速扩张过程中，城市基础设施不完善的问题逐渐暴露出来，因此，如何实现垃圾处理的无害化、资源化就成为当前处理方式的主要发展方向。本文对常用垃圾处理方式进行对比和研究，在原有热裂解处理工艺的基础上，设计了用于生活垃圾处理的小型化设备机组。

1 城市生活垃圾处理现状

近年来，随着城市规模不断扩大，垃圾围城的现象日益突出，生活垃圾数量不断增多，垃圾所占据的空间也越来越大。部分城市在垃圾堆放方面已经逐渐饱和，城市垃圾堆放逐渐向外扩展，部分城市城乡结合部的垃圾逐渐呈现出包围城市的现象[1]。

2 城市生活垃圾处理方式对比

目前，在城市生活垃圾处理过程中，常用的处理技术有填埋、焚烧、高温堆肥和热裂解等工艺。

垃圾填埋是一种成熟的垃圾处理技术。该技术方法需要占用较多的用地，对重金属及其他有害物质不经过分拣就填埋，若处理不当，就会产生恶臭气体及渗沥液导排不畅等问题，从而导致土壤和地下水产生污染，在改造过程中存在技术难度高、投入大等问题，难以满足现代城市垃圾无害化处理的要求。

近年来，垃圾焚烧处理技术在一些城市中得到了广泛应用，而且在垃圾分类分拣的情况下，能实现垃圾发电、供热等，具有良好的经济效益。但是，垃圾焚烧技术的要求较高，且垃圾在焚烧过程中会产生大量的二次污染物（如二噁英等），在处理过程中成本比较高，而且需要完善烟尘净化配套设施等，这增加了垃圾处理中心的负荷。部分城市垃圾焚烧站在建立过程中受到民众的抵制，在一定程度上限制了垃圾焚烧技术的推广和使用[2]。

高温堆肥处理技术由于其最终产物是有机肥料，资源化利用率较高，但由于其工艺限制，占地面积大、设备投资大，且对垃圾组成成分有较高要求，设备故障率高，容易产生恶臭气体，形成二次污染，故该处理方法多用于农村或偏远山区。

3 城市生活垃圾处理设备研究

在城市生活垃圾处理技术研究过程中，我国目前正在努力打破外国技术的封锁，向国外先进技术看齐，且在部分核心技术设备方面已经达到先进水平。在现有的裂解设备中，多以煤碳、重质油等为燃料进行处理，耗能高，尾气处理难度大。本文针对现有裂解工艺设计出了超高频加热负压无氧裂解碳化机组。

3.1 基本技术原理

热解在工业上也成为“干馏”，其是将有机物或无机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为：①以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体；②在常温下为液态的包括乙酸、丙酮、甲醇等化合物在内的可燃油；③纯碳与金属、陶瓷、土砂混合形成的炭黑[3]。

3.2 设备的组成

本套装置包含：垃圾预处理（分拣、破碎、挤压脱水）、进料机、裂解炉、超高频加热线圈、分汽包、渣油罐、冷凝器、油罐、油水分离器、一级水封、二级水封、阻火器、（不凝裂解气）燃烧发电机、小型脱硫脱硝机组、双级雾化塔、UV光解器、冷凝水机组和小型陶瓷膜水处理机组等。

3.3 设备运行的工艺流程

该装置主要处理分类的生活垃圾，经破碎、挤压脱水等预处理工序，通过螺旋输送机进料到旋转裂解炉内，旋转裂解炉内部（无氧状态）在半小时内通过超高频线圈加热快速升温至100～200℃。此时，旋转裂解炉内大量水蒸气开始排出，在接下来的2～3h内，温度快速提升至400～500℃，在此期间，裂解气开始处于快速稳定生成状态，最后1h内，温度缓慢爬升，直至充分裂解碳化。裂解过程中不断产生大量“烟”气，其成分主要包含重油（液态）、轻油（气态）、不凝裂解气和水蒸气等，“烟”气经管道流入分汽包。在分汽包内，重油（约占垃圾质量的1%）下沉至重油罐，后续通过油泵储存到专用储油罐内；气态成分经管道进入冷却系统。经冷却后的烟气分为液体和气体，其中气体为不凝裂解气，液体为轻油和水的混合物。液体流入油水分离器，分离出的轻质油分经油泵进入油罐储存，少量含油废水经小型陶瓷膜水处理机组处理后可直接排进市政污水；不凝裂解气经管道输送至燃烧发电机，点燃发电使用，燃烧产生的废气经脱硫脱硝装置后，进入双级雾化塔后排放。排放后的烟尘、SOx、NOx排放质量浓度均满足国家规定的排放限值要求。油罐中储存的重油及轻油，通过真空减压蒸馏装置可将油品净化至国标柴油标准，作为能源使用。裂解过程中，炉体不停转动，由于裂解釜内壁带有推料螺旋，使炉内物料持续向前推进，当温度达到450～500℃时，已几乎裂解完成。降温后打开封闭式水冷螺旋出渣机，将裂解炉内的炭黑输送至打包机打包，炭黑可销于制砖厂作为原料。

3.4 设备的处理参数

利用超高频加热无氧裂解碳化设备机组实现垃圾处理技术的参数。

工艺参数：含水率50%～60%，C/N=35～50，主炉转速0.25r/min，处理周期8H。

技术参数：外形尺寸9 000mm×2 000mm×4 000mm，电压380V，装机总功率60kW，日处理量500kg～1 000kg，最大容积2 000L，使用环境温度-10～40℃，本体材料为Q345和Q235。

3.5 处理后的产品特征

处理后的产品特征为：①垃圾经热解碳化后，垃圾减量率达50%，C/N=35，含水率越10%；②固态产物的外观呈深黑色，液态产物外观呈黄清色，均无臭味，产品基本达到无害化。

4 结语

随着城市生活垃圾的多样性，人们急需一种绿色环保的处理工艺及设备。基于此，本文设计的超高频加热负压无氧裂解碳化机组，以其在无害化、资源化、机动性和处理效率等各方面的综合考量，能满足现阶段对城市生活垃圾的处理需求，从而进一步提高我国城市生活垃圾无害化处理的运行水平。

参考文献：

[1]卜永广，范荣桂，于文静.关于城市生活垃圾处理与处置的几点思考[J].环境与可持续发展，2017（5）：61-64.

[2]谢小兵，欧阳小琴，唐本义.固体废弃物的热裂解技术[J].江西能源，2004（1）：27-29.

[3]杨双全，连宾.居民小区生活垃圾处理设备研究[J].贵州科学，2003（4）：29-31.