CN106287740B - 一种垃圾储坑加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾储坑加热系统，包括一次风进风系统、上部加热装置、底部加热装置和储坑内加热装置，上部加装置用于对一次风进风系统的空气进行加热，所述一次风进风系统用于将加热装置加热后的空气送入垃圾储坑，所述底部加热装置围绕垃圾储坑底部设置，用于对垃圾储坑的底部进行加热；所述储坑内加热装置，用于对储坑内的垃圾进行加热。在垃圾堆积面顶部和底部同时加热，有效提高垃圾储坑的温度，促进垃圾的发酵脱水，提高入炉垃圾热值，使焚烧炉燃烧更稳定。另外，由于充分利用了焚烧跨上部热空气和工业循环水余热利用系统产生的热水来提高垃圾储坑内的温度，有利于提高一次风进风温度和焚烧炉的热效率。

Description

一种垃圾储坑加热系统

技术领域

本发明涉及一种垃圾储坑加热系统，具体涉及一种工业环保领域一种垃圾储坑加热系统，适用于垃圾焚烧发电厂的垃圾储坑加热。

背景技术

随着经济发展、人们生活水平的提高，产生了越来越多的城市生活垃圾，垃圾焚烧发电厂应运而生。垃圾焚烧发电可以有效的将城市生活垃圾资源化、减量化、无害化，不但充分利用了垃圾的热值，又能对燃烧产生的有害成份通过烟气处理系统进行统一处理，减少对环境的污染。

但由于垃圾含水高、热值低，不易燃烧，易造成焚烧炉着火困难、燃烧不稳定。因此城市生活垃圾运至垃圾焚烧发电厂后，需在垃圾储坑内发酵3至5天脱去水分，同时使得垃圾热值得到提高，再进入焚烧炉。垃圾发酵过程主要受垃圾储坑内的温度影响，而储坑内的温度主要受室外气温和垃圾自身发酵程度的影响。

生活垃圾在储坑中堆存发酵过程属于厌氧发酵，是将垃圾中的有机物在无氧条件下利用厌氧微生物等降解生成N、P等无机化合物和甲烷、二氧化碳等气体的过程。其主要有三个阶段：第一阶段为水解发酵阶段，是指有机物利用水解产酸细菌在水解酶的作用下进行水解和发酵，将大分子物质转化成小分子物质的阶段；第二阶段为产氢、产乙酸阶段，是利用产氢产乙酸细菌在胞内酶作用下分解上一阶段产生的小分子物质，生成乙酸和氢，这一阶段产酸速率很快，使物料散发腐烂气味，该阶段也是渗沥液大量析出的阶段；第三阶段为产甲烷阶段，是产甲烷细菌利用H2、CO2、乙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷。垃圾在发酵过程中也是一个放热过程，一旦环境温度适宜，发酵过程正常后，垃圾堆积过程逐渐发热，进一步促进发酵。

当室外气温降低时，由于焚烧炉一次风机持续抽出垃圾储坑内的气体作为一次风，室外冷空气不断补充进来，使垃圾储坑内的温度逐渐降低。特别是在北方地区秋冬季节，当气温低于10℃时，垃圾中的微生物活性降低使得发酵速度降低，当气温低于5℃时，垃圾完全停止发酵。由于气温低，造成垃圾发酵速度慢甚至停止发酵，垃圾中的水分无法以渗滤液的形式脱出，使得入炉垃圾含水高、燃烧燃尽困难，不能有效利用垃圾中的热值造成焚烧炉燃烧不稳定、发电效率降低；而且炉渣中的残余垃圾较多，不利于垃圾的减量化、无害化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种垃圾储坑加热系统，其解决了背景技术中北方低温地区或冬季气温较低地区垃圾焚烧发电厂的垃圾储坑内温度过低，垃圾发酵困难、进而使得入炉垃圾含水高、不易燃烧、焚烧炉燃烧不稳定效率低等技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种垃圾储坑加热系统，包括一次风进风系统、上部加热装置、底部加热装置和储坑内加热装置，上部加装置用于对一次风进风系统的空气进行加热，所述一次风进风系统用于将加热装置加热后的空气送入垃圾储坑，所述底部加热装置围绕垃圾储坑底部设置，用于对垃圾储坑的底部进行加热；所述储坑内加热装置，用于对储坑内的垃圾进行加热。

进一步，所述一次风进风系统包括焚烧跨侧进风调节阀1、储坑侧进风调节阀2、三通风管3和风机6，储坑侧的进风口、焚烧跨的进风口和上部加热装置5通过三通风管连接，上部加热装置与风机连接。

进一步，所述储坑内加热装置包括与风机连通的水平母管7和与水平母管连通的垂直花管8，所述水平母管沿垃圾储坑坑壁四周布置，高于垃圾最大堆积高度；所述垂直花管从水平母管竖直向下延伸至储坑底部，垂直花管的管壁上分布有若干小孔。

进一步，所述底部加热装置包括沿垃圾储坑底部四周并联布置的若干个加热单元14，每个加热单元的进水口通过进水母管17连接，每个加热单元的回水口通过回水母管18连接。

进一步，所述加热单元包括外壳23和热水盘管24，热水盘管的进水口设置有进水切断阀15，热水盘管的回水口设置有回水切断阀16，进水切断阀和回水切断阀设置于垃圾储坑外，所述加热单元靠储坑侧的外壳直接与储坑内的空气或垃圾接触。

进一步，所述底部加热装置还包括安装法兰27，所述安装法兰通过螺栓固定在垃圾储坑外侧的侧壁上，所述进水母管和回水母管穿过安装法兰。

进一步，在安装法兰与外壳之间设置有保温层26。

进一步，所述外壳的两端分别设置有一个固定挡板28。

进一步，该加热系统还包括PLC控制系统、温度检测系统和甲烷检测系统，所述温度检测系统和甲烷检测系统风别与PLC控制系统连接。

进一步，所述温度检测系统包括分布在垃圾储坑内的多个温度传感器，多个温度传感器分别与PLC控制系统连接；所述温度传感器为热电阻温度传感器或热电偶温温度传感器；所述甲烷检测系统包括布置在垃圾储坑内的一个或多个甲烷气体检测仪，甲烷气体检测仪与PLC控制系统连接。

有益技术效果：

1、系统简单、维护量小、投资少。其系统中的一次进风系统、上部加热装置、底部加热装置等各部件均结构简单，运行可靠。其中，甲烷浓度测点和温度测点利用原垃圾接收系统中已有的甲烷检测装置和温度检测装置，

2、自适应性好。可根据垃圾储坑内的温度和甲烷浓度，灵活调节储坑侧和焚烧跨侧的进风量；对于储坑不同的垃圾堆积量，垂直花管均能调整储坑内的热风分布，有效的促进垃圾发酵，而且无需人工干预。

3、节能效果好。在垃圾堆积面顶部和底部同时加热，有效提高垃圾储坑的温度，促进垃圾的发酵脱水，提高入炉垃圾热值，使焚烧炉燃烧更稳定。另外，由于充分利用了焚烧跨上部热空气和工业循环水余热利用系统产生的热水来提高垃圾储坑内的温度，有利于提高一次风进风温度和焚烧炉的热效率。

4、环保效果好。由于使垃圾能够更好的发酵脱水，使其更易燃尽，炉渣产生量更少，充分利用垃圾的热值并有利于垃圾的减量化、无害化。同时，有效降低了焚烧跨的环境温度，改善了焚烧跨内设备的运行工况及运行维护人员的工作环境。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的结构简图；

图2为图1中A-A视图；

图3为图1中B-B视图；

图4为垂直花管的示意图；

图5为加热单元示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1、2、3所示，一种垃圾发酵系统包括：垃圾储坑22、垃圾接收及预处理区域、吊车控制室19、吊车、料斗、焚烧炉21，吊车控制室控制吊车，将发酵好的垃圾送入到焚烧炉中进行焚烧，在焚烧炉上方设置余热锅炉23进行余热回收。为了促进垃圾储坑内的垃圾发酵，设置有垃圾储坑加热系统对垃圾储坑内的垃圾进行加热并设置了检测控制装置，控制垃圾发酵的温度。

一种垃圾储坑加热系统，包括一次风进风系统、上部加热装置5、底部加热装置和储坑内加热装置，上部加热装置用于对一次风进风系统的空气进行加热，所述一次风进风系统用于将加热装置加热后的空气送入垃圾储坑，所述底部加热装置围绕垃圾储坑底部设置，用于对垃圾储坑的底部进行加热；所述储坑内加热装置，用于对储坑内的垃圾进行加热。

所述一次风进风系统包括焚烧跨侧进风调节阀1、储坑侧进风调节阀2、三通风管3和风机6，储坑侧的进风口、焚烧跨的进风口和上部加热装置5通过三通风管连接，上部加热装置与风机连接。所述风机为离心风机，布置于焚烧炉进料口下方的溜槽平台上。

所述上部加热装置为高效板式或管式换热器，其热源为工业循环水余热利用系统中热泵产生的75℃左右的热水；进、出水管路上配置电动切断阀。

所述垃圾储坑侧进风调节阀及焚烧跨侧进风调节阀，采用电动矩形百叶调节阀(或其他具有调节功能的进风阀)，其主要由阀体、阀板、轴、传动装置、比例调节装置、驱动装置等组成，采用比例调节方式，开度调节范围0～100％；调节阀采用多轴、多叶式，使气流均匀进入、降低流阻，能有效地调节和控制气体流量，同时垃圾储坑侧进风调节阀的阀体、阀板等直接接触储坑内空气的部件需进行防腐、耐磨处理。

所述储坑内加热装置包括与风机连通的水平母管7和与水平母管连通的垂直花管8，所述水平母管沿垃圾储坑坑壁四周布置，高于垃圾最大堆积高度；所述垂直花管从水平母管竖直向下延伸至储坑底部，垂直花管的管壁上分布有若干小孔。

垂直花管的数量可以根据垃圾储坑的大小进行设置，垂直花管采用钢板卷管，若干φ5-10mm的小孔从储坑底至垃圾最大堆积高度以上1.0-2.0米之间的管壁四周均布。

所述底部加热装置包括沿垃圾储坑底部四周并联布置的若干个加热单元14，每个加热单元的进水口通过进水母管17连接，每个加热单元的回水口通过回水母管18连接。所述加热单元包括外壳23和热水盘管24，热水盘管的进水口设置有进水切断阀15，热水盘管的回水口设置有回水切断阀16，进水切断阀和回水切断阀设置于垃圾储坑外，所述加热单元靠储坑侧的外壳直接与储坑内的空气或垃圾接触。所述底部加热装置还包括安装法兰27，所述安装法兰通过螺栓固定在垃圾储坑外侧的侧壁上，所述进水母管和回水母管穿过安装法兰，所述安装法兰用于固定、密封加热装置，防止垃圾储坑内的臭气外溢。在安装法兰与外壳之间设置有保温层26，可以减少加热装置向垃圾储坑外侧散热。所述外壳的两端分别设置有一个固定挡板28，固定挡板采用不锈钢板制作，由垃圾储坑土建施工时预埋，用于加热装置靠垃圾储坑内侧的固定。

加热单元沿垃圾储坑壁底部四周并联布置；加热单元靠储坑侧的铸铁外壳直接与储坑内空气或垃圾接触，对其进行加热；循环热水进、回水母管沿垃圾储坑环形布置，通过支管与每个换热装置相连；进、回水支管上均设置切断阀，可单独切断每个换热装置进行检修维护。

加热系统还包括PLC控制系统11、温度检测系统和甲烷检测系统，所述温度检测系统和甲烷检测系统风别与PLC控制系统连接。

所述温度检测系统包括分布在垃圾储坑内的多个温度传感器10，多个温度传感器分别与PLC控制系统连接；所述温度传感器为热电阻温度传感器或热电偶温温度传感器；所述甲烷检测系统包括布置在垃圾储坑内的一个或多个甲烷气体检测仪9，甲烷气体检测仪与PLC控制系统连接。

温度传感器具有防爆防腐功能，可测量垃圾储坑内各点的温度。甲烷气体检测仪具有防爆防腐功能，可连续检测垃圾储坑内多个位置的甲烷浓度；甲烷浓度测点和温度测点利用原垃圾接收系统中已有的甲烷检测装置和温度检测装置，其数量可根据焚烧线数量和垃圾储坑大小确定。

在本发明中，加热单元和上部加热装置可以用同样的热源进行加热，即工业循环水余热。

本发明具有以下检测功能：

1、温度检测

分布在垃圾储坑内的温度传感器为防腐、防爆型高精度热电阻或热电偶温度传感器，连续监测垃圾储坑内各点温度。

2、甲烷浓度检测

甲烷气体检测仪采用自然扩散方式、实时、连续检测垃圾储坑内的甲烷气体浓度；由于甲烷爆炸极限为4.9％～16％，因此在自动控制系统中设置：垃圾储坑内任一测点的甲烷浓度达到3％时，垃圾的厌氧发酵已经到达第三阶段即产甲烷阶段，且垃圾的发酵较活跃，储坑内的温度已能满足垃圾发酵的温度要求，垃圾能够连续发酵放热并释放甲烷气体，此时将焚烧跨侧进风调节阀开度调节至0％，不需再进入焚烧跨侧的热空气。

3、进风调节

即通过进风调节阀分别控制垃圾储坑侧和焚烧跨侧的进风量。在垃圾储坑内甲烷浓度达到3％前，主要根据垃圾储坑内各测点空气温度的平均值进行调节。

进风调节阀开度从0～100％调节：储坑内温度低于8℃时，将垃圾储坑侧调节阀全关，同时将焚烧跨侧调节阀全开，防止室外冷空气继续进入垃圾储坑。

储坑内温度高于15℃时，若储坑内甲烷浓度未达到3％，为了在保证储坑内的负压、防止臭气外溢同时充分利用焚烧跨的热量提高热效率，可将焚烧跨侧调节阀保持一定的开度并逐渐调至50％以下，直至甲烷浓度达到3％时该调节阀全关。

4、进风加热

垃圾储坑侧和焚烧跨侧的两路进风通过三通风管汇总后由风机驱动，经上部加热装置加热升温后送入垃圾储坑。储坑内温度低于8℃时，为防止室外冷空气进入，关闭储坑侧调节阀，焚烧跨侧调节阀全开，此时通过上部加热装置的全部为焚烧跨顶部的热空气；储坑内温度高于15℃，且甲烷浓度达到3％时，为保证储坑内的负压，防止臭气外溢和储坑内甲烷聚集，焚烧跨侧调节阀全关，储坑内的空气经风机驱动由上部加热装置进行循环加热。

5、储坑内的布风

经上部加热装置加热升温后的热空气进入储坑后分布，主要利用垂直花管进行自适应调节。

垃圾在堆积过程中，底部的垃圾由于有上部堆积垃圾的保温作用，发酵更充分，其发酵过程在堆积高度方向是自下而上的。

因此，垂直花管的作用主要是促进堆积在上部的垃圾发酵。

当垃圾堆积高度在垂直花管下端以下时，由于花管内热空气流速较高，动压力较管外的冷空气低，热空气不会通过花管外壁的小孔外溢，反而对管外的冷空气有抽吸作用，最终热空气在花管下端直接吹至垃圾顶部堆积面，对顶部垃圾加热，促进其发酵。

当垃圾堆积高度逐渐升高，将花管下端埋入时，由于花管下端热空气无法排出，管内动压升高；当管内动压高于周围空气压力时，热空气即从垃圾顶部堆积面附近花管管壁(包括垃圾顶部以下的较松散垃圾堆积区域和顶部以上一段距离的管段)的小孔排出，吹至顶部堆积面及顶部以下较松散区域的垃圾，促进其发酵。

6、底部垃圾的加热

底部加热装置沿垃圾储坑壁底部四周并联布置；换热装置靠储坑侧的铸铁外壳直接与储坑内空气或垃圾接触，对其进行加热；循环热水进、回水母管沿垃圾储坑环形布置，通过支管与每个换热装置相连；进、回水支管上均设置切断阀，可单独切断每个换热装置进行检修维护。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种垃圾储坑加热系统，其特征在于：包括一次风进风系统、上部加热装置、底部加热装置和储坑内加热装置，上部加装置用于对一次风进风系统的空气进行加热，所述一次风进风系统用于将加热装置加热后的空气送入垃圾储坑，所述底部加热装置围绕垃圾储坑底部设置，用于对垃圾储坑的底部进行加热；所述储坑内加热装置，用于对储坑内的垃圾进行加热；

所述一次风进风系统包括焚烧跨侧进风调节阀(1)、储坑侧进风调节阀(2)、三通风管(3)和风机(6)，储坑侧的进风口、焚烧跨的进风口和上部加热装置(5)通过三通风管连接，上部加热装置与风机连接；

所述储坑内加热装置包括与风机连通的水平母管(7)和与水平母管连通的垂直花管(8)，所述水平母管沿垃圾储坑坑壁四周布置，高于垃圾最大堆积高度；所述垂直花管从水平母管竖直向下延伸至储坑底部，垂直花管的管壁上分布有若干小孔；

所述底部加热装置包括沿垃圾储坑底部四周并联布置的若干个加热单元(14)，每个加热单元的进水口通过进水母管(17)连接，每个加热单元的回水口通过回水母管(18)连接；

所述加热单元包括外壳(23)和热水盘管(24)，热水盘管的进水口设置有进水切断阀(15)，热水盘管的回水口设置有回水切断阀(16)，进水切断阀和回水切断阀设置于垃圾储坑外，所述加热单元靠储坑侧的外壳直接与储坑内的空气或垃圾接触；

所述底部加热装置还包括安装法兰(27)，所述安装法兰通过螺栓固定在垃圾储坑外侧的侧壁上，所述进水母管和回水母管穿过安装法兰；

在安装法兰与外壳之间设置有保温层(26)；

所述外壳的两端分别设置有一个固定挡板(28)。

2.根据权利要求1所述的垃圾储坑加热系统，其特征在于：该加热系统还包括PLC控制系统、温度检测系统和甲烷检测系统，所述温度检测系统和甲烷检测系统风别与PLC控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的垃圾储坑加热系统，其特征在于：所述温度检测系统包括分布在垃圾储坑内的多个温度传感器，多个温度传感器分别与PLC控制系统连接；所述温度传感器为热电阻温度传感器或热电偶温温度传感器；所述甲烷检测系统包括布置在垃圾储坑内的一个或多个甲烷气体检测仪，甲烷气体检测仪与PLC控制系统连接。