一种车载垃圾净化系统及净化方法与流程

本发明涉及垃圾处理技术领域。

背景技术：

固体生活垃圾的无害化处理是城市运营中涉及民生的重要环节，其处理技术水平及效率关系到市容市貌、环境保护、疾病防控等诸多环节。目前，固体生活垃圾处理均采用“人工定点丢弃→垃圾收集车逐点收集→垃圾收集车运送至处理厂→处理厂集中无害化处理”的“分散收集-集中处理”的净化方式，该净化方式已成为主要的城市垃圾处理方式。

作为目前垃圾净化方式中的主要组成部分，垃圾收集车承担着主要的运输环节。我国的垃圾收集车主要采用柴油、汽油卡车作为承载平台，并在卡车上设置垃圾收集箱。由于受到道路交通、车辆承载、城市管理等诸多方面因素的限制，单车承载能力较为有限。因此，满载后的垃圾收集车需要不断往返于垃圾收集点与垃圾处理厂之间。垃圾收集车的多次往返，不仅增加了使用成本，还会导致有害气体排放、污染环境。因此，有必要减少垃圾收集车对应单位重量或单位体积待收集垃圾的行驶里程。

研究表明，生活垃圾在净化处理后，最大可减量90％以上。因此，若将垃圾净化技术与运载设备结合，实现车载净化，不仅能够极大地减少垃圾在运输车上所占用的空间(相当于增大了运输车的运载能力)，还能够减少车辆行驶里程、从而降低总体的污染物排放水平。可见，移动式垃圾处理车能够在很大程度上缓解车辆承载能力与垃圾总量之间的矛盾问题。

图1提供了一种应急移动多功能净化车(专利申请号：cn201920725675.0)，该装置由1、运输车；2、净化箱；3、渗透液过滤机构；31、过滤槽；32、过滤板；33、储水腔；34、第一通孔；35、出水管；36、阀门；4、垃圾收纳机构；41、收纳槽；42、第二通孔；43、收纳桶；5、抽水机构；51、抽水泵；52、输水管；53、橡胶软管；54、过滤套筒；6、底座；7、封盖机构；71、盖板；72、第一密封块；73、第二密封块等部件构成。

图2提供了一种车载移动式垃圾无氧裂解处理装置(专利申请号：cn201920148164.7)，如图所示，该装置由1、翻斗上料机；2、料斗；3、定量给料机；4、下溜槽；5、回转裂解炉；6、水冷排渣机；7、收集箱；8、旋风除尘器；9、高温过滤器；10、燃气引风机；11、燃烧热风炉；12、燃烧机；13、空气换热器；14、喷淋塔；15、烟气引风机；16、烟囱；17、控制柜；18、框架；1801、支座；19、助燃风机等部件构成。

从结构及原理角度分析，上述专利所提供方案的缺点在于：(1)上述装置无法迅速建立起垃圾焚烧净化所需的初始温度、初始压力等条件，这将导致垃圾净化车在初始运转时净化效率低下、有毒污染物排放升高；(2)上述装置采用的技术无法降低垃圾处理车在行驶时的废气排放，导致环境污染。

技术实现要素：

为了解决现有车载式垃圾处理装置存在的上述问题，本发明提供了一种车载垃圾净化系统及净化方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种车载垃圾净化系统，包括垃圾收集车1和车载式净化系统2，车载式净化系统2安装于垃圾收集车1上，车载式净化系统2上部为垃圾进料口4，车载式净化系统2内部由上至下设置干燥层5、气化层6和燃烧层7，燃烧层7安装连接燃料箱3的燃料喷射器9和点火器10。

所述车载式净化系统2底部为灰烬层8。

所述点火器10为等离子体点火器。

一种车载垃圾净化系统及净化方法，包括以下步骤：

①点火预热：位于燃烧层7的点火器10点燃被喷入到燃烧层7中的车载燃料，产生热量和携带热量的烟气，高温烟气向上运动将位于系统顶部的干燥层5温度升高，实现干燥层预热；干燥层中5的多点温度传感器检测温度信号，并将信号传给中央处理器，处理器根据预设温度进行判断，若实测温度超过预设温度，则保持车载燃料喷射量不变；若实测温度小于预设温度，则增加燃料喷射量，直到实测温度不小于预设温度为止；

②干燥脱水：垃圾收集车1将垃圾经垃圾进料口4倒入垃圾净化系统2内部，置于干燥层5中干燥脱水；

③绝氧裂解：脱水后的垃圾进入热解气化层6，由于燃烧产生的高温烟气持续经过热解气化层，导致热解气化层中的垃圾在获得热量后温度不断提高，当温度达到250℃以上时，垃圾开始进入热裂解；此过程中，位于气化层的温度传感器不断测量环境温度，若环境温度高于250℃，则保持现有工况；若环境温度低于250℃，则增大车载燃料喷射量、并加大等离子体点火器的点火电压，直至环境温度高于250℃为止；

④残留物燃烧：垃圾热解气化后，残留的可燃物进入燃烧层燃烧；此过程中不断减小车载燃料的喷射量，并检测环境温度，若环境温度低于250℃，则增加车载燃料喷射量；若环境温度高于250℃，则持续减小车载燃料喷射量，直至完全停止车载燃料的喷射。

本发明的车载垃圾净化系统及净化方法，具有以下方面的优势：(1)采用车用燃料，迅速建立垃圾焚烧、干燥、热解所需的温度及压力条件，提高移动式垃圾净化效率，降低排放；(2)采取了可移动的车载式垃圾净化方法，可解决现有的不可移动式垃圾净化方法导致的影响周边环境、增加使用成本等问题；(3)采用了高温等离子体点火技术，使得点火温度高达5000℃以上、燃烧温度超过1000℃，避开了二噁英产生的400℃的温度区间，降低了二噁英产生的可能性；(4)由于采用缺氧/绝氧的热解工况，避免了氧气参与反应，进一步降低了二噁英产生的可能性。

附图说明

图1是一种现有应急移动多功能净化车结构图。

图中：1、运输车；2、净化箱；31、过滤槽；32、过滤板；33、储水腔；34、第一通孔；35、出水管；36、阀门；41、收纳槽；42、第二通孔；43、收纳桶；51、抽水泵；52、输水管；53、橡胶软管；54、过滤套筒；6、底座；71、盖板；72、第一密封块；73、第二密封块。

图2是一种现有车载移动式垃圾无氧裂解处理装置结构图。

图中：2、料斗；5、回转裂解炉；8、旋风除尘器；9、高温过滤器；10、燃气引风机；11、燃烧热风炉；12、燃烧机；13、空气换热器；14、喷淋塔；15、烟气引风机；16、烟囱；17、控制柜；18、框架；1801、支座；19、助燃风机。

图3是本发明车载垃圾净化系统原理图。

图4是本发明车载垃圾净化系统的净化系统结构原理图。

图5是本发明车载垃圾净化方法流程图。

图中：1、垃圾收集车，2、车载式净化系统，3、燃料箱，4、垃圾进料口，5、干燥层，6、气化层，7、燃烧层，8、灰烬层，9、燃料喷射器，10、点火器。

具体实施方式

本发明的车载垃圾净化系统，如图1、图2所示，车载式净化系统由垃圾收集车和净化系统组成，其中净化系统分为垃圾进料口、干燥层、气化层、燃烧层、灰烬层等主要组成部分，其中在燃烧层中设置有燃料喷射器和等离子体点火器。燃料喷射器与垃圾收集车自带的燃料箱连接，用于将车载燃料喷射入燃烧层中；等离子体点火器与等离子体电源连接，用于点燃喷入燃烧层的燃料(此燃料可以是车载燃料，也可以是垃圾裂解产生的燃料)。

工作时，车载燃料箱中的部分燃料先喷入燃烧层中，随后等离子体点火器点火，点燃被喷入到燃烧层中的车载燃料，燃烧产生的高温烟气向上运动，气化层和干燥层的温度迅速升高，实现预热。随后，垃圾净化车将垃圾经垃圾进料口倒入垃圾净化系统，置于已预热的干燥层中，垃圾迅速被干燥脱水；脱水后的垃圾落入热解气化层，由于热解气化层在高温燃气的作用下已充分预热，并且处于贫氧/绝氧条件，因此预热后的垃圾开始发生热裂解反应，生成可燃气体；垃圾热解气化后，残留的可燃物落入燃烧层，这部分可燃残留物在燃烧层得到空气供给而燃烧；此过程中不断减小车载燃料的喷射量，并随时检测环境温度，若环境温度低于热解所需的最低温度条件，则增加车载燃料喷射量；若环境温度高于热解所需的最低温度条件，则持续减小车载燃料喷射量，直至完全停止车载燃料的喷射；由于燃烧层位于气化层下部，气化层能够持续获得大量热量，高温气流会向上部的干燥层不断传热，使得干燥层内的垃圾不断进行脱水、干燥。在整个过程中，随着燃烧层和热解气化层中燃料及热解反应的不断进行，垃圾在热解和燃烧过程中体积不断减量，炉体上层的垃圾受重力影响将不断下落，在定期添加垃圾入炉的情况下，垃圾热解气化炉将会长期维持稳定的运行工况。

使用方法包含以下步骤，图4所示为工作流程：

①预热准备：垃圾车正常行驶，当行驶将至垃圾收集点时，驾驶员启动预热系统(或系统自动启动)，车载燃料箱中的部分燃料被喷入燃烧层中；

②点火预热：位于燃烧层的等离子体点火器点火，点燃被喷入到燃烧层中的车载燃料，产生大量的热量和携带热量的烟气，这些高温烟气向上运动，将位于系统顶部的干燥层温度升高，实现干燥层预热；

③预热效果判定：干燥层中的多点温度传感器检测温度信号，并将信号传给中央处理器，处理器根据预设温度进行判断，若实测温度超过预设温度，则保持车载燃料喷射量不变；若实测温度小于预设温度，则增加燃料喷射量，直到实测温度不小于预设温度为止；

④垃圾收集：垃圾净化车行驶至生活垃圾收集点a；

⑤干燥脱水：垃圾净化车将垃圾收集点a的垃圾经垃圾进料口倒入垃圾净化系统内部，置于干燥层中，由于干燥层中的温度很高，垃圾迅速被干燥脱水；随后垃圾净化车驶向下一垃圾收集点b。

⑥裂解准备：脱水后的垃圾在重力作用下进入热解气化层，由于燃烧产生的高温烟气持续经过热解气化层，导致热解气化层中的垃圾在获得热量后温度不断提高，当温度达到250℃以上时，垃圾开始进入热裂解；此过程中，位于气化层的温度传感器不断测量环境温度，若环境温度高于250℃，则保持现有工况；若环境温度低于250℃，则增大车载燃料喷射量、并加大等离子体点火器的点火电压，直至环境温度高于250℃为止；

⑦绝氧裂解：底部燃烧层供氧方式是受控的，造成热解气化层处于少氧、欠氧状态，因此随着温度提高、热解气化层的大部分垃圾由于缺氧着火困难，此时发生热分解反应，反应后生成可燃气体，可燃气体通过设置在炉墙中的专用通道引出；

⑧残留物处置：垃圾热解气化后，残留的可燃物受重力驱动会向燃烧层跌落，这部分可燃残留物在燃烧层得到空气供给而燃烧，从而保证燃烧层长期具有供能能力；此过程中不断减小车载燃料的喷射量，并随时检测环境温度，若环境温度低于250℃，则增加车载燃料喷射量；若环境温度高于250℃，则持续减小车载燃料喷射量，直至完全停止车载燃料的喷射；

⑨循环加温及干燥：同样情况，热解气化层由于获得大量的热量，温度得到较大提高，这些高温的气流会向上一层(即干燥层)传热，使得进入干燥层内的垃圾获得热量而脱水、干燥。整个过程，随着燃烧层和热解气化层中燃料及热解反应的不断进行，垃圾在热解和燃烧过程中体积不断减量，炉体上层的垃圾受重力影响将不断下落，在定期添加垃圾入炉的情况下，垃圾热解气化炉将会长期维持稳定的运行工况。

⑩循环收集：垃圾净化车到达垃圾收集点b，开始收集垃圾。

本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

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