CN111895424A - 一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于能源利用技术领域，公开了一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统，包括：垃圾处理系统，垃圾处理系统包括相连通的垃圾焚烧炉和除尘器；火力发电系统，火力发电系统包括锅炉、第一空预器以及第一换热器，第一换热器置于锅炉的转向室内且与垃圾焚烧炉连通，第一空预器连通第一换热器，除尘器连通锅炉，除尘器除尘后的烟气进入锅炉燃烧，空气经第一空预器进入第一换热器，并由锅炉内燃烧产生的热量加热后进入垃圾焚烧炉。本发明的垃圾处理与发电机组耦合发电系统相比常规垃圾焚烧电站，垃圾分解产生的热量可直接由锅炉系统吸收，且锅炉对垃圾焚烧烟气高温处理后，垃圾燃烧烟气中二噁英等废气可达到污染物排放标准。

Description

一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统。

背景技术

现阶段垃圾处理技术主要有焚烧、填埋及生物处理，其中垃圾焚烧为公认的垃圾资源化处理的重要方法之一。常规垃圾焚烧技术系统复杂、投资成本高、运行费用高、能量利用效率低，同时需要对垃圾热值有一定的要求，垃圾需要预先进行分选、发酵并储存一定时间后才能用于焚烧。垃圾焚烧厂在进行垃圾焚烧处理过程中针对产生的二噁英、氯化物、二氧化硫、氮氧化物等污染物，需要单独配置复杂的烟气净化系统，该烟气净化系统投资大、能耗高、净化效率低，对垃圾焚烧电厂的经济运行造成不利影响。

除此之外，现阶段传统的火力发电机组仅依靠不可再生能源进行发电，发成本高，且对不可再生能源消耗巨大，但是传统的发电系统较为成熟和完备，配有锅炉、烟气处理装置等一系列设备。因此，如何将现有的火力发电机组与垃圾处理系统进行集成，实现垃圾处理系统的能源有效利用和废气废物的有效处理是当前需要解决的课题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统，在保证对垃圾“高效、清洁”处理的同时与火力发电机组系统相互耦合，降低垃圾处理系统投资，提高垃圾能量利用率，减少垃圾处理污染物排放以及增强传统火力发电机组生存能力，从而带来显著的经济效益。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，包括：垃圾处理系统，所述垃圾处理系统包括相连通的垃圾焚烧炉和除尘器；火力发电系统，所述火力发电系统包括锅炉、第一空预器以及第一换热器，所述第一换热器置于所述锅炉的转向室内且与所述垃圾焚烧炉连通，所述第一空预器设置有第一通道，所述第一空预器的第一通道两端分别连通外界和所述第一换热器，所述除尘器连通所述锅炉，所述除尘器除尘后的烟气进入所述锅炉燃烧，空气经所述第一空预器进入所述第一换热器，并由所述锅炉内燃烧产生的热量加热后，进入所述垃圾焚烧炉。

作为优选，所述锅炉还包括炉内受热面，所述垃圾焚烧炉和所述除尘器之间还连接有第二换热器，所述第二换热器与所述炉内受热面连接，所述第二换热器和所述炉内受热面还分别连接有给水管，所述给水管的水分别进入第二换热器及部分所述炉内受热面受热后混合，并经过剩余所述炉内受热面继续加热后变为过热蒸汽。

作为优选，所述垃圾焚烧炉和所述除尘器之间还连接有第二空预器，所述第二空预器与所述第一空预器的第一通道入口连接，进入所述第二空预器的空气与所述垃圾焚烧炉的烟气换热，换热后的所述空气流入所述第一空预器的第一通道入口。

作为优选，所述除尘器还连接有活性炭喷射装置，所述活性炭喷射装置用于向所述除尘器内喷射活性炭，以吸附所述除尘器内的烟气中的重金属。

作为优选，所述除尘器还连接有飞灰处理装置，所述飞灰处理装置用于处理所述除尘器内的飞灰以及吸附有重金属的活性炭。

作为优选，所述锅炉还连接有脱硝系统。

作为优选，所述垃圾处理与发电机组耦合发电系统还包括烟气处理系统，所述烟气处理系统包括依次连通的除尘系统、引风机、脱硫系统、烟囱，所述除尘系统与所述脱硝系统相连通。

作为优选，所述第一空预器设有能与所述第一通道热交换的第二通道，所述第二通道的两端分别连通于所述脱硝系统以及所述除尘系统。

作为优选，所述第一空预器的第一通道连接有第一风机，所述第二空预器连接有第二风机。

作为优选，所述垃圾焚烧炉还连接有除渣系统，所述除渣系统用于排出所述垃圾焚烧炉内热解、气化及焚烧后形成的残渣。

作为优选，所述垃圾焚烧炉还连接有垃圾料斗，所述垃圾料斗设有配合使用的垃圾车。

本发明的有益效果：

1、通过第一换热器连通垃圾焚烧炉，空气经第一空预器进入第一换热器后流入垃圾焚烧炉进行助燃，高温热风进入垃圾焚烧炉有利于垃圾高效处理，处理后的残渣热灼减率更低，垃圾处理效果更好。

2、垃圾焚烧之后能量利用效率高，相比于常规垃圾焚烧电站，垃圾分解产生的热量直接由锅炉系统吸收，其循环效率远高于常规垃圾焚烧电站，并且垃圾污染物排放量少，更加环保，可以达到电站锅炉污染物排放水平，远低于常规垃圾焚烧电站；采用锅炉对垃圾焚烧烟气高温处理后，垃圾燃烧烟气中二噁英等污染物将被彻底摧毁，污染物排放浓度更低。

3、垃圾处理系统与火力发电系统耦合无需重新建设汽轮发电机组、供配电系统以及部分烟气净化系统，系统投资费用大大降低。

附图说明

图1是本发明提供的一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统的结构示意图。

图中：

1、垃圾车；2、垃圾料斗；3、垃圾焚烧炉；4、第二换热器；5、第二风机；6、第二空预器；7、活性炭喷射装置；8、除尘器；9、飞灰处理装置；10、锅炉；11、第一换热器；12、炉内受热面；13、脱硝系统；14、第一空预器；15、第一风机；16、除尘系统；17、引风机；18、脱硫系统；19、烟囱；20、给水管；21、除渣系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统，包括垃圾处理系统、火力发电系统，其中，垃圾处理系统包括垃圾焚烧炉3和除尘器8，垃圾焚烧炉3和除尘器8之间连通；火力发电系统包括锅炉10、第一空预器14以及第一换热器11，第一换热器11设置于锅炉10的转向室内且与垃圾焚烧炉3连通，第一空预器14设置有第一通道，第一空预器14的第一通道两端分别连通外界和第一换热器11，除尘器8连通锅炉10，垃圾经过垃圾焚烧炉3焚烧后产生烟气，烟气流入除尘器8并被除尘器8除尘，经除尘器8除尘后的烟气进入锅炉10内参与燃烧，锅炉10内燃烧产生的烟气进入第一空预器14，并且与进入第一空预器14的第一通道的空气进行热量交换，以实现对空气的加热，空气经过第一空预器14被加热后进入第一换热器11，锅炉10内的热量通过第一换热器11热交换给空气，经过第一换热器11热交换的空气进入垃圾焚烧炉3作为助燃空气参与垃圾焚烧炉3内垃圾的燃烧。进一步地，锅炉10可以但不限于是燃煤锅炉或燃气锅炉。进一步地，垃圾焚烧炉3可以但不限于是炉排焚烧炉或回转窑焚烧炉。进一步地，除尘器8可以但不限于是布袋除尘器。

本实施例中，垃圾焚烧炉3还连接有除渣系统21，垃圾在垃圾焚烧炉3内热解、气化及焚烧后变为残渣进入除渣系统21排出。进一步地，垃圾焚烧炉3连接有垃圾料斗2，垃圾料斗2设有配合使用的垃圾车1，垃圾经垃圾车1运输至电厂后进入垃圾料斗2储藏，后通过垃圾料斗2进入垃圾焚烧炉3内焚烧释放热量并产生高温烟气。

可选地，垃圾焚烧炉3和除尘器8之间连接有第二换热器4，锅炉10包括炉内受热面12，第二换热器4与炉内受热面12连接，第二换热器4和炉内受热面12还分别连接有给水管20，给水管20的一部分水进入第二换热器4内与垃圾焚烧炉3燃烧后的烟气进行热交换加热，另一部分水进入部分所述炉内受热面12受热，然后进入第二换热器4的水和进入部分所述炉内受热面12受热的水混合，并经过剩余炉内受热面12继续加热后变为过热蒸汽用于膨胀发电。进一步地，给水管20中的水可以取自膨胀发电后的凝结水，也可以取自自来水。

可选地，垃圾焚烧炉3和除尘器8之间还连接有第二空预器6，第二空预器6与第一空预器14的第一通道入口连接，进入第二空预器6的空气与垃圾焚烧炉3的烟气进行换热，经第二空预器6换热后的空气流入第一空预器14的第一通道入口与第一空预器14的第一通道入口中的空气混合，提高进入第一空预器14的风温，从而降低第一空预器14的低温腐蚀。进一步地，第一空预器14的第一通道连接有第一风机15，第二空预器6连接有第二风机5，其中，第一风机15可以是一次风机或者二次风机，优选为一次风机。

可选地，除尘器8连接有活性炭喷射装置7，活性炭喷射装置7用于向除尘器8内喷射活性炭，以吸附除尘器8内的烟气中的重金属，防止烟气中的重金属进入锅炉10造成锅炉10飞灰污染。进一步地，除尘器8还连接有飞灰处理装置9，飞灰处理装置9可以处理烟气中的飞灰以及吸附重金属的活性炭，实现飞灰的处理，将危废飞灰变为普通固废。

可选地，锅炉10还连接有脱硝系统13，脱硝系统13用于脱除燃烧烟气中氮氧化物。进一步地，垃圾处理与发电机组耦合发电系统还包括烟气处理系统，烟气处理系统包括除尘系统16、引风机17、脱硫系统18以及烟囱19，除尘系统16与脱硝系统13连接，其中，除尘系统16、引风机17、脱硫系统18以及烟囱19串联连接，从而实现燃烧烟气中粉尘的脱除以及硫氧化物的脱除。进一步地，第一空预器14设有能与第一通道热交换的第二通道，第二通道的两端分别连通于脱硝系统13以及除尘系统16，锅炉10的燃烧烟气经过脱硝系统13流入第二通道，流经第二通道的烟气将热量交换给第一通道内的空气，随后流入除尘系统16。

本发明的具体工作过程如下：

垃圾经垃圾车1运输至电厂后进入垃圾料斗2储藏，后通过垃圾料斗2进入垃圾焚烧炉3内焚烧释放热量并产生高温烟气，垃圾焚烧炉3焚烧垃圾产生的残渣由除渣系统21排出，高温烟气在第二换热器4的作用下，温度逐渐降低，随后进入第二空预器6，高温烟气与空气换热后温度再次降低后，进入除尘器8；在除尘器8作用下，烟气中的飞灰被捕集，为了防止烟气中的重金属进入锅炉10造成锅炉10飞灰污染，活性炭喷射装置7通过向烟气中添加活性炭来吸附烟气中的重金属；被除尘器8捕集的飞灰及吸附有重金属的活性炭共同进入飞灰处理装置9，实现飞灰的处理，将危废飞灰变为普通固废；经除尘后的烟气被输送至锅炉10炉膛内，给水管20的一部分水进入第二换热器4内与垃圾焚烧炉3燃烧后的烟气进行热交换加热，另一部分水进入部分所述炉内受热面12受热，然后进入第二换热器4的水和进入部分所述炉内受热面12受热的水混合，并经过剩余所述炉内受热面12继续加热后变为过热蒸汽用于膨胀发电，在锅炉10炉膛高温作用下，垃圾焚烧烟气中的二噁英等污染物被彻底分解转化为二氧化碳、水等物质，实现二噁英的完全脱除；随后烟气经过锅炉10内布置炉内受热面12吸热后进入脱硝系统13，实现氮氧化物的脱除，随后烟气依次进入除尘系统16实现粉尘的脱除，进入脱硫系统18实现硫氧化物的脱除，最后通过烟囱19排出。

在垃圾焚烧的烟气于锅炉10内燃烧的过程中，空气经第一风机15进入第一空预器14的第一通道，在第一空预器14内升温后输送至布置于锅炉10转向室内的第一换热器11，经第一换热器11换热升温然后输送至垃圾焚烧炉3作为助燃空气参与垃圾焚烧炉3内垃圾的燃烧。第二空预器6将空气加热后输送至第一空预器14的第一通道入口与第一空预器14的第一通道入口中空气混合，提高进入第一空预器14的风温，降低第一空预器14的低温腐蚀。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，包括：

垃圾处理系统，所述垃圾处理系统包括相连通的垃圾焚烧炉(3)和除尘器(8)；

火力发电系统，所述火力发电系统包括锅炉(10)、第一空预器(14)以及第一换热器(11)，所述第一换热器(11)置于所述锅炉(10)的转向室内且与所述垃圾焚烧炉(3)连通，所述第一空预器(14)设置有第一通道，所述第一空预器(14)的第一通道两端分别连通外界和所述第一换热器(11)，所述除尘器(8)连通所述锅炉(10)，所述除尘器(8)除尘后的烟气进入所述锅炉(10)燃烧，空气经所述第一空预器(14)进入所述第一换热器(11)，并由所述锅炉(10)内燃烧产生的热量加热后，进入所述垃圾焚烧炉(3)。

2.根据权利要求1所述的垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，所述锅炉(10)还包括炉内受热面(12)，所述垃圾焚烧炉(3)和所述除尘器(8)之间还连接有第二换热器(4)，所述第二换热器(4)与所述炉内受热面(12)连接，所述第二换热器(4)和所述炉内受热面(12)还分别连接有给水管(20)，所述给水管(20)的水分别进入第二换热器(4)及部分所述炉内受热面(12)受热后混合，并经过剩余所述炉内受热面(12)继续加热后变为过热蒸汽。

3.根据权利要求1所述的垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，所述垃圾焚烧炉(3)和所述除尘器(8)之间还连接有第二空预器(6)，所述第二空预器(6)与所述第一空预器(14)的第一通道入口连接，进入所述第二空预器(6)的空气与所述垃圾焚烧炉(3)的烟气换热，换热后的所述空气流入所述第一空预器(14)的第一通道入口。

4.根据权利要求1所述的垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，所述除尘器(8)还连接有活性炭喷射装置(7)，所述活性炭喷射装置(7)用于向所述除尘器(8)内喷射活性炭，以吸附所述除尘器(8)内的烟气中的重金属。

5.根据权利要求4所述的垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，所述除尘器(8)还连接有飞灰处理装置(9)，所述飞灰处理装置(9)用于处理所述除尘器(8)内的飞灰以及吸附有重金属的活性炭。

6.根据权利要求1所述的垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，所述锅炉(10)还连接有脱硝系统(13)。

7.根据权利要求6所述的垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，还包括烟气处理系统，所述烟气处理系统包括依次连通的除尘系统(16)、引风机(17)、脱硫系统(18)、烟囱(19)，所述除尘系统(16)与所述脱硝系统(13)相连通。

8.根据权利要求7所述的垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，所述第一空预器(14)设有能与所述第一通道热交换的第二通道，所述第二通道的两端分别连通于所述脱硝系统(13)以及所述除尘系统(16)。

9.根据权利要求3所述的垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，所述第一空预器(14)的第一通道连接有第一风机(15)，所述第二空预器(6)连接有第二风机(5)。

10.根据权利要求1-9所述的垃圾处理与发电机组耦合发电系统，其特征在于，所述垃圾焚烧炉(3)还连接有除渣系统(21)，所述除渣系统(21)用于排出所述垃圾焚烧炉(3)内热解、气化及焚烧后形成的残渣。

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