CN106391666A - 一种城市生活垃圾处理和发电利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及城市生活垃圾处理利用技术，特别是涉及一种城市生活垃圾处理和发电利用系统。其特征在于它还设有可燃气冷却净化压缩处理子系统、燃气发电机组子系统，其中：所述可燃气冷却净化压缩处理子系统主要由可燃气冷却净化系统和可燃气加压机组成；所述热解气化子系统的可燃气出口与所述可燃气冷却净化系统的气体入口相联接，所述可燃气冷却净化系统的气体出口通过所述可燃气加压机与所述燃气发电机组子系统的进气口相联接。其目的是为了设计一种能够提高城市生活垃圾能源化发电效率的城市生活垃圾处理和发电利用系统。与现有技术相比，具有发电量多，资源化利用率高，无害化处理和生态化效果好，垃圾处理总体能耗低，垃圾处理速度快等优点。

Description

一种城市生活垃圾处理和发电利用系统
技术领域
本发明涉及城市生活垃圾处理利用技术，特别是涉及一种城市生活垃圾处理和发电利用系统。
背景技术
国家知识产权局于2014年6月18日授权公告一件专利号为201210089261.6，发明名称为“一种城市生活垃圾处理和利用系统工艺”的发明专利，该项专利由堆放子系统、粉碎与筛选子系统、热解气化子系统、燃烧子系统、热电子系统、余热回收与利用子系统、烟道气处理与资源化子系统、固渣回收与资源化子系统8个子系统所组成，该系统集生活垃圾高温热解气化-延时富氧燃烧-发电-低品位热利用-烟气资源化处理和利用-残渣资源化处理和利用等技术于一身，其目的是为了实现城市生活垃圾处理全过程的能源化、资源化、无害化和生态化。虽然该项专利在城市生活垃圾处理和利用中取得一定技术突破，但其仍然存在许多不足：
1、垃圾热值低，热解效率慢，可燃气热值不高。由于城市生活垃圾处理经过粉碎与筛选后直接送入热解气化子系统，垃圾含水量高，造成垃圾热值低，热解效率慢，产生可燃气热值不高，从而使城市生活垃圾处理速度大打折扣。
2、发电效率低。生活垃圾高温热解气化产生的可燃气通过燃烧子系统进行延时富氧燃烧产生高温气体再进入热电子系统的蒸汽锅炉，加热锅炉水产生高压蒸汽，驱动发电机组发电，能量在转换过程损耗大，发电效率低。
3、烟气处理成本高，总体能耗大。燃烧子系统在延时富氧燃烧过程排出的烟道气被输送至烟道气处理与资源化子系统，进行烟尘、SO3和HCl等水溶性酸性成份脱除以及脱硝，烟气处理成本高，总体能耗大。
发明内容
本发明的目的是设计一种能够提高城市生活垃圾能源化发电效率的城市生活垃圾处理和发电利用系统。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术解决方案：一种城市生活垃圾处理和发电利用系统，它包含堆放子系统、预处理子系统、热解气化子系统、固渣回收与资源化子系统，其特征在于它还设有可燃气冷却净化压缩处理子系统、燃气发电机组子系统，其中：
所述可燃气冷却净化压缩处理子系统主要由可燃气冷却净化系统和可燃气加压机组成；
所述热解气化子系统的可燃气出口与所述可燃气冷却净化系统的气体入口相联接，所述可燃气冷却净化系统的气体出口通过所述可燃气加压机与所述燃气发电机组子系统的进气口相联接。
本发明为了降低制造成本，对所述技术方案进行进一步设置：所述可燃气冷却净化系统采用煤气冷却净化装置。
本发明为了进一步提高垃圾处理的废水回收利用，避免废水污染，同时节约可燃气冷却净化过程的水资源消耗，对所述技术方案进行进一步设置：还设有无害化水处理子系统，所述无害化水处理子系统的废水输入口分别通过第一渗滤液管道、第三管道与所述堆放子系统的废水出口及所述可燃气冷却净化压缩处理子系统的废水出水口相联接，所述无害化水处理子系统的水出口通过第六管道与所述可燃气冷却净化压缩处理子系统的进水口相联接。
本发明为了进一步提高垃圾处理生态化效果，减少臭气、废水对环境的污染，对所述技术方案进行进一步设置：所述堆放子系统是一个依据该套处理和发电利用系统每天的处理量设计的封闭型仓储设施，它包含第一封闭型仓储库、垃圾自动提升输送装置和第二封闭型仓储库，
所述第一封闭型仓储库用于城市生活垃圾集中收运后的堆放，在所述第一封闭型仓储库的倾角地面上设有沟渠，所述沟渠的废水出口通过第一渗滤液管道与所述无害化水处理子系统的废水输入口相联接，由所述无害水处理子系统对废水进行无害化处理；
所述第一封闭型仓储库的顶部出口通过排气管道与所述热解气化子系统中的配氧进气口相联接，将废气作为配氧给予完全燃烧；
所述垃圾自动提升输送装置的进料端设在所述第一封闭型仓储库内，所述垃圾自动提升输送装置的出料端与第一输送带进料端相联接，第一输送带出料端与所述预处理子系统中的破碎机进料端相连接。
本发明为了进一步提高垃圾热值，减少垃圾压滤后的含水量，加快垃圾热解气化效率，同时利用发电后的废气余热，对所述技术方案进行进一步设置：所述预处理子系统主要由预处理车间、破碎机、压滤机和烘干机组成，用于对所述第一封闭型仓储库运送来的垃圾进行破碎、压滤和烘干处理，以便垃圾进入所述热解气化子系统后更容易被快速升温至预定高温；
所述破碎机的出料口通过第二输送带与所述压滤机进料口相联接，所述压滤机的出料口通过第三输送带与所述烘干机进料口相联接，所述烘干机的出料口通过第四输送带与所述第二封闭型仓储库顶部进料口相联接，所述烘干机的热气进气口通过第五管道与所述燃气发电机组子系统的出气口相联接；
所述预处理车间的顶部出口通过第二排气管道与所述第一排气管道合并与所述热解气化子系统中的配氧进气口相联接，将废气作为配氧给予完全燃烧。
附图说明
图1为本发明的一种城市生活垃圾处理和发电利用系统原理示意图。
图中：堆放子系统-----Aa为第一封闭型仓储库，Ab为第二封闭型仓储；预处理子系统-------Ba为破碎机，Bb为压滤机，Bc为烘干机；C为热解气化子系统；D为可燃气冷却净化压缩处理子系统-------Da为可燃气冷却净化系统，Db为电捕焦油器，Dc为可燃气加压机；E为燃气发电子系统；F为无害化水处理子系统；G为固渣回收与资源化子系统；
1为垃圾自动提升输送装置，2为第一输送带，3为第二输送带，4为第三输送带，5为第四输送带；6为吊装输送装置；7为第一管道；8为第二管道；9为第三管道；10为第四管道，11为第五管道；12为第一排气管道；13为第六管道；14为第七管道；15为第一渗滤液管道；16为第二渗滤液管道；17为第二排气管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例包含堆放子系统(Aa、Ab)、预处理子系统(Ba、Bb、Bc)、热解气化子系统C、可燃气冷却净化压缩处理子系统D、燃气发电机组子系统(E)、无害化水处理子系统F、固渣回收与资源化子系统G，其中：
(1)所述堆放子系统(Aa、Ab)是一个依据该套处理和发电利用系统每天的处理量设计的封闭型仓储设施，它包含第一封闭型仓储库Aa、垃圾自动提升输送装置1和第二封闭型仓储库Ab，
所述第一封闭型仓储库Aa用于城市生活垃圾集中收运后的堆放，在所述第一封闭型仓储库Aa的倾角地面上设有沟渠，所述沟渠的废水出口通过第一渗滤液管道15与所述无害化水处理子系统F的废水输入口相联接，由所述无害水处理子系统F对废水进行无害化处理；
所述第一封闭型仓储库Aa的顶部出口通过第一排气管道12与所述热解气化子系统C中的配氧进气口相联接，将废气作为配氧给予完全燃烧；
所述垃圾自动提升输送装置1的进料端设在所述第一封闭型仓储库Aa内，所述垃圾自动提升输送装置1的出料端与第一输送带2进料端相联接，第一输送带2出料端与所述预处理子系统B中的破碎机Ba进料端相连接。
(2)所述预处理子系统B主要由预处理车间、破碎机Ba、压滤机Bb和烘干机Bc组成，用于对所述第一封闭型仓储库Aa运送来的垃圾进行破碎、压滤和烘干处理，以便垃圾进入所述热解气化子系统C后更容易被快速升温至预定高温；
所述破碎机Ba的出料口通过第二输送带3与所述压滤机Bb进料口相联接，所述压滤机Bb的出料口通过第三输送带4与所述烘干机Bc进料口相联接，所述烘干机Bc的出料口通过第四输送带5与所述第二封闭型仓储库Ab顶部进料口相联接，所述烘干机Bc的热气进气口通过第五管道11与所述燃气发电机组子系统E的出气口相联接；
所述预处理车间的顶部出口通过第二排气管道17与所述第一排气管道12合并与所述热解气化子系统C中的配氧进气口相联接，将废气作为配氧给予完全燃烧。
(3)所述热解气化子系统C主要由热解气化炉Ca、进料箱Cb及其自动进料机构、压力与进气控制单元、温控仪器和气相组成检测仪器等组成。
所述热解气化子系统C中的热解气化炉Ca可燃气顶部出口通过第一管道7与所述可燃气冷却净化压缩处理子系统D中的所述可燃气冷却净化系统Da的气体入口相联接。
(4)所述可燃气冷却净化压缩处理子系统D主要由可燃气冷却净化系统Da和可燃气加压机Dc组成，其中，所述燃气冷却净化系统Da采用煤气冷却净化装置，它对热解气化炉Ca出来温度高达800-900度可燃气进行降温，同时进行除尘、除水、除油、去硫，使可燃气符合燃气发电机组的要求。
所述可燃气冷却净化系统Da的气体出口通过所述可燃气加压机Dc和第二管道8与所述燃气发电机组子系统E的进气口相联接，所述可燃气冷却净化系统Da中的电捕焦油器Db的焦油排出口连接焦油池，焦油池的废焦油出口通过第四管道10与所述热解气化炉Ca中的炉腔相连接。
(5)所述无害化水处理子系统F的废水输入口分别通过第一渗滤液管道15、第三管道9与所述堆放子系统(Aa、Ab)的废水出口及所述可燃气冷却净化压缩处理子系统D的废水出水口相联接，所述无害化水处理子系统F的水出口通过第六管道13与所述可燃气冷却净化压缩处理子系统D的进水口相联接。
(6)所述固渣回收与资源化子系统G由粉碎机、搅拌机、挤压成型机和蒸汽蒸箱组成，所述热解汽化炉Ca中的垃圾被热解气化后，剩下的固渣将从热解汽化炉底部管道14排出，进入所述固渣回收与资源化子系统G，固渣经过处理将被制成加气混凝土砖，实现资源化利用。
城市生活垃圾通过垃圾集中收运被堆放于第一封闭型仓储库Aa中，垃圾渗滤液通过带倾角的地面和沟渠集中由渗滤液管道15流入无害化水处理子系统F中，其垃圾散发出的臭气也将通过第一封闭型仓储库Aa顶部的排气管道12送至热解气化子系统C作为配氧完全燃烧，而垃圾本身则通过自动提升输送装置1送至预处理子系统B进行破碎、压滤、烘干，以便垃圾进入热解气化子系统C后更容易被快速升温至预定高温。
破碎机Ba、压滤机Bb和烘干机Bc在工作中散发出的臭气将通过预处理车间顶部的排气管道17与第二封闭型仓储库Ab顶部的排气管道12合并送至所述热解汽化炉Ca底部进入炉内作为配氧完全燃烧。
预处理子系统B中破碎机Ba、压滤机Bb和烘干机Bc在工作中产生的废水，经过第二渗滤液管道16收集到无害化水处理子系统F进行无害化处理。
在热解气化炉Ca工作时，通过连接于第一封闭型仓储库Aa顶部与预处理子系统B与热解气化炉Ca之间的管道，可连续不断将垃圾释放气输送至热解气化炉Ca内一并燃烧，以实现垃圾废气的无害化和热能化，
烘干处理后的垃圾通过输送带5运送至第二封闭型仓储库Ab进行中间过渡存放，然后由吊装输送装置6从第二封闭型仓储库Ab运送至热解气化子系统C顶部的进料箱内，再由进料箱机构的自动进料机构实施自动进料操作，
垃圾在热解气化炉Ca气化后，得到的可燃气体将通过热解气化炉顶部的第一管道7被负压源源不断引至所述可燃气冷却净化系统Da进行处理，其中，电捕焦油器Db捕捉所述可燃气冷却净化系统Da正在冷却净化的可燃气中的焦油，并将捕捉到的焦油收集到焦油池中，然后通过第四管道10送回热解气化炉Ca中重新进行热解气化。
可燃气冷却净化系统Da对可燃气冷却净化处理后的废水，通过第三管道9归集到无害化水处理子系统F，无害水处理子系统F处理后的水经过第六管道13送回可燃气冷却净化系统Da中，用作可燃气冷却净化水使用。
经过冷却净化后的可燃气通过可燃气加压机Db加压，使可燃气变成高压缩气体，进入燃气发电机组子系统E中，从而驱动发电机组发电，并向当地电网提供电力。燃气发电机组的尾气通过第五管道11进入预处理子系统B中的烘干机Bc，作为烘干用热能，最后安全排放。
可燃气经过加压，可燃气变成高压缩气体，使燃气发电机组的进气量加大，发电效率更高，而且经压缩的可燃气可储存在高压储气罐里，能使发电机组进气更加平稳。
无害化水处理子系统F对从第一封闭型仓储库Aa、预处理子系统B、可燃气冷却净化系统Da中通过第一渗滤液管道15、第二渗滤液管道16、第三管道9收集来的废水进行处理，处理后的水作为冷却净化水经过第六管道13送回可燃气冷却净化系统Da进行循环使用。
热解汽化炉Ca中的垃圾被热解气化后，剩下的固渣将从热解汽化炉底部第七管道14排出，进入固渣回收与资源化子系统G，固渣经过处理将被制成加气混凝土砖，实现资源化利用。
综上所述，本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1、能源化发电效率高，发电量多。生活垃圾高温热解气化产生的可燃气经冷却净化、压缩直接通过燃气发电机组直接发电，发电效率高。同时由于垃圾经过烘干再进行热解，垃圾热值增加，热解效率和可燃气热值大大提高，大大增加发电量，是原有技术发电量的两倍。
2、资源化利用率高。燃气发电机组发电后的余热被用于垃圾烘干；垃圾处理过程产生的废水经无害化处理被应用于可燃气冷却净化；固渣经过处理被制成混凝土砖，生活垃圾资源化利用率大大提高。
3、无害化处理和生态化效果好。垃圾处理过程产生的废水经无害化处理被重新再利用；臭气、废气被作为配氧给予完全燃烧；废焦油被热解气化子系统重新燃烧，避免对环境再次污染，无害化处理和生态化效果非常好。
4、垃圾处理总体能耗大大降低。垃圾处理过程所需水资源、烘干热能、电能都实现自给，大大降低垃圾处理总体能耗。
5、垃圾处理速度大大提高。由于垃圾经过烘干再进行热解，热解效率大大加快，从而提高垃圾处理速度，减轻垃圾堆积压力，提高垃圾仓储库的周转效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应视为属于发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种城市生活垃圾处理和发电利用系统，它包含堆放子系统(Aa、Ab)、预处理子系统(Ba、Bb、Bc)、热解气化子系统(C)、固渣回收与资源化子系统(G)，其特征在于它还设有可燃气冷却净化压缩处理子系统(D)、燃气发电机组子系统(E)，其中：
所述可燃气冷却净化压缩处理子系统(D)主要由可燃气冷却净化系统(Da)和可燃气加压机(Dc)组成；
所述热解气化子系统(C)的可燃气出口与所述可燃气冷却净化系统(Da)的气体入口相联接，所述可燃气冷却净化系统(Da)的气体出口通过所述可燃气加压机(Dc)与所述燃气发电机组子系统(E)的进气口相联接。
2.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾处理和发电利用系统，其特征在于所述可燃气冷却净化系统(Da)采用煤气冷却净化装置。
3.根据权利要求2所述的一种城市生活垃圾处理和发电利用系统，其特征在于还设有无害化水处理子系统(F)，所述无害化水处理子系统(F)的废水输入口分别通过第一渗滤液管道(15)、第三管道(9)与所述堆放子系统(Aa、Ab)的废水出口及所述可燃气冷却净化压缩处理子系统(D)的废水出水口相联接，所述无害化水处理子系统(F)的水出口通过第六管道(13)与所述可燃气冷却净化压缩处理子系统(D)的进水口相联接。
4.根据权利要求3所述的一种城市生活垃圾处理和发电利用系统，其特征在于所述堆放子系统(Aa、Ab)是一个依据该套处理和发电利用系统每天的处理量设计的封闭型仓储设施，它包含第一封闭型仓储库(Aa)、垃圾自动提升输送装置(1)和第二封闭型仓储库(Ab)；
所述第一封闭型仓储库(Aa)用于城市生活垃圾集中收运后的堆放，在所述第一封闭型仓储库(Aa)的倾角地面上设有沟渠，所述沟渠的废水出口通过第一渗滤液管道(15)与所述无害化水处理子系统(F)的废水输入口相联接，由所述无害水处理子系统(F)对废水进行无害化处理；
所述第一封闭型仓储库(Aa)的顶部出口通过排气管道(12)与所述热解气化子系统(C)中的配氧进气口相联接，将废气作为配氧给予完全燃烧；
所述垃圾自动提升输送装置(1)的进料端设在所述第一封闭型仓储库(Aa)内，所述垃圾自动提升输送装置(1)的出料端与第一输送带(2)进料端相联接，第一输送带(2)出料端与所述预处理子系统(B)中的破碎机(Ba)进料端相连接。
5.根据权利要求4所述的一种城市生活垃圾处理和发电利用系统，其特征在于所述预处理子系统(B)主要由预处理车间、破碎机(Ba)、压滤机(Bb)和烘干机(Bc)组成，用于对所述第一封闭型仓储库(Aa)运送来的垃圾进行破碎、压滤和烘干处理，以便垃圾进入所述热解气化子系统(C)后更容易被快速升温至预定高温，
所述破碎机(Ba)的出料口通过第二输送带(3)与所述压滤机(Bb)进料口相联接，所述压滤机(Bb)的出料口通过第三输送带(4)与所述烘干机(Bc)进料口相联接，所述烘干机(Bc)的出料口通过第四输送带(5)与所述第二封闭型仓储库(Ab)顶部进料口相联接，所述烘干机(Bc)的热气进气口通过第五管道(11)与所述燃气发电机组子系统(E)的出气口相联接，
所述预处理车间的顶部出口通过第二排气管道(17)与所述第一排气管道(12)合并与所述热解气化子系统(C)中的配氧进气口相联接，将废气作为配氧给予完全燃烧。
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