CN107816726A - 一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及于生活垃圾处理系统技术领域，具体涉及一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾系统，包括垃圾处理系统、烟气处理系统、汽轮机拖动系统以及垃圾灰渣处置系统,充分利用回转窖和分解炉的高温环境，将有毒气体或有机物彻底分解，垃圾焚毁去除率可达99.99％；垃圾焚烧后的炉渣及飞灰参与原料配料，经过水泥回转窑系统煅烧工艺处理后；可将垃圾中的绝大部分重金属离子固化在熟料中，避免其再度渗透和扩散污染水质和土壤；将垃圾焚烧炉产生的过热蒸汽送入汽轮机拖动系统进行发电，节省成本，经济效益显著；还提供一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾方法。

Description

一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾系统及方法

技术领域

本发明涉及于生活垃圾处理系统技术领域，具体涉及一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾系统及方法。

背景技术

目前，城市生活垃圾最典型的三种处理方式是：焚烧、填埋和堆肥。其中焚烧处理方式在“减量化、无害化、资源化”方面效果较佳，应用较为广泛，但是焚烧同时会有重金属、二噁英、氯化氢、硫化物以及氮氧化物和氟化物等同烟尘或灰渣一起排出，若处理不当，会造成严重的环境污染。

水泥窑协同处置生活垃圾技术在国外已经得到了30年的广泛应用，达到了较高的水平，取得了良好的社会、环境和经济效应。利用水泥窑协同处置生活垃圾，既为水泥工业发展循环经济、打造水泥绿色环保产业开辟了一种新的途径，也解决了当地的垃圾“围城”困扰，该技术路线符合国情倡导的“三化”的综合处理原则，同时还有效的控制了烟气中二噁英的排放。

目前我国利用水泥窑协同处置生活垃圾的工艺方法主要分为两种技术路线：分选、气化/焚烧，其中分选技术路线是将垃圾分选为衍生燃料和适应于水泥生产的替代原料，然后在生产水泥的同时，把这些垃圾衍生原、燃料一并消纳，该技术路线具有垃圾处量大，燃料替代率高等优点，但是该技术路线占地面积大、投资高、经济效益一般；气化/焚烧是利用专业的垃圾气化焚烧炉将垃圾气化焚烧，然后将焚烧后产生的高温烟气引入分解炉为水泥生料分解提供热量，该技术能够充分利用现有水泥厂的设施和场地，具有节约用地，投资省等优点，但是该技术路线将大量烟气直接引入分解炉，会对窑线稳定生产造成一定影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾方法，步骤如下：步骤A：将垃圾送至垃圾储库中发酵，抽取垃圾储库产生的臭气加热至～℃后，臭气作为助燃风送入垃圾焚烧炉中，维持垃圾焚烧炉负压状态；步骤B：将垃圾送入垃圾焚烧炉中焚烧产生～℃的高温烟气和残渣，高温烟气与垃圾焚烧炉内的水冷壁进行换热产生过热蒸汽和℃的低温烟气，产生的过热蒸汽送至汽轮机拖动系统的两个汽轮机进行发电；产生的低温烟气一次除尘后产生飞灰，低温烟气再输送至回转窖和分解炉进行焚烧消除有毒气体，消除有毒气体的低温烟气经过高温风机输送并进行二次除尘后排出至大气；步骤C：将垃圾焚烧炉排出的残渣和余热锅炉排出的飞灰送至水泥窑生料库，作为水泥原料使用；步骤D：将垃圾储库发酵产生的垃圾渗滤液喷入垃圾焚烧炉或分解炉中焚烧；步骤E：过热蒸汽经汽轮机做功后转变为乏汽，将乏汽凝结成水进行除氧，除氧后的水再输送至垃圾焚烧炉用于水汽换热。

作为优选的，步骤B中，产生的低温烟气一次除尘后，经冷却风机送入篦冷机的高温段与熟料进行换热后，再进入回转窑和分解炉中。

作为优选的，步骤B中，消除有毒气体的低温烟气依次经过预热器、SP锅炉、高温风机和增湿塔加热增湿后，再进行二次除尘。

作为优选的，当垃圾焚烧炉所产生的过热蒸汽不足以供汽轮机拖动系统的两个汽轮机进行发电时，将第一电动机和第二电动机投入使用，分别和第一汽轮机和第二汽轮机共同维持系统的供电。

还提供一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾方法，包括垃圾处理系统、烟气处理系统、汽轮机拖动系统以及垃圾灰渣处置系统，其特征在于：垃圾处理系统包括垃圾储库、抓斗、行车、喂料系统、垃圾焚烧炉、鼓风机、一次风机和渗滤液处理装置；行车和抓斗设置在喂料系统的上方并将垃圾储库中的垃圾抓取至喂料系统，喂料系统与垃圾焚烧炉连通；焚烧产生的高温烟气依次经水冷壁c、过热器b、省煤器e以及空预器f换热降温后排出至烟气处理系统；水冷壁c与汽包a闭环连通，汽包a内的过热蒸汽经过过热器b后与汽轮机拖动系统的两个汽轮机连通；垃圾储库中的臭气经鼓风机抽取并送入空预器f加热后，再经一次风机鼓入垃圾焚烧炉的炉排d下部作为助燃风；烟气处理系统包括烟气阀门、第一除尘器、SP锅炉、预热器、分解炉、水泥回转窑、第一冷却风机、第二冷却风机、篦冷机、增湿塔、第二除尘器、窑尾风机、烟囱和高温风机；垃圾焚烧炉出口与烟气阀门相连，烟气阀门与第一除尘器进口相连，第一除尘器出口与第一冷却风机、第二冷却风机的进口相连，第一冷却风机、第二冷却风机的出口与篦冷机高温段相连，篦冷机与水泥回转窑、分解炉及预热器依次相连，预热器与SP锅炉进口相连，SP锅炉出口与高温风机进口相连，高温风机出口与增湿塔进口相连，增湿塔出口与第二除尘器进口相连，第二除尘器出口与窑尾风机进口相连，窑尾风机出口与烟囱相连；汽轮机拖动系统包括第一电动机、第一减速器、第一离合器、第一汽轮机、空压机、第二电动机、第二减速器、第二离合器、第二汽轮机、冷却塔、循环冷却水泵、除氧器和给水泵；第一汽轮机的主汽门与蒸汽母管相连，第一汽轮机与第一离合器、第一减速器、第一电动机和高温风机依次相连；第一汽轮机的乏汽出口与第一凝汽器a、第一凝结水泵b和第一轴封加热器c依次相连，第一轴封加热器c的出口与凝结水母管相连；第二汽轮机的主汽门与蒸汽母管连接，第二汽轮机与第二离合器、第二减速器、第二电动机和空压机依次相连；第二汽轮机的乏汽出口与第二凝汽器a、第二凝结水泵b和第二轴封加热器c依次相连，第二轴封加热器c的出口与凝结水母管连接；上述凝结水母管与除氧器的入口相连，除氧器的出口与给水泵的入口相连，给水泵的出口经过垃圾焚烧炉的省煤器e后与汽包a相连通；冷却塔的水池与循环冷却水泵相连；循环冷却水泵通过冷却水母管分别与第一凝汽器a、第二凝汽器a的冷却水入口相连，第一凝汽器a、第二凝汽器a的冷却水出口通过冷却水母管与冷却塔的上部相连；垃圾灰渣处置系统包括输送装置，垃圾焚烧炉排出的垃圾炉渣和第一除尘器收集的飞灰通过输送装置送至水泥厂原料库。

本发明的有益效果：与常规的生活垃圾系统技术相比，本申请的生活垃圾系统具有以下优势：(1)充分利用回转窖和分解炉的高温环境，将有毒气体或有机物彻底分解，垃圾焚毁去除率可达99.99％；(2)垃圾焚烧后的炉渣及飞灰参与原料配料，经过水泥回转窑系统煅烧工艺处理后；可将垃圾中的绝大部分重金属离子固化在熟料中，避免其再度渗透和扩散污染水质和土壤；(3)将垃圾焚烧炉产生的过热蒸汽送入汽轮机拖动系统进行发电，节省成本，经济效益显著；另外，(4)垃圾焚烧产生的高温烟气，经换热降温后，直接送入篦冷机高温段与熟料进行热交换，对水泥窑系统配风影响小；

本申请的一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾方法，简化了以往生活垃圾处理的方式，减少了垃圾所造成的污染并且最大限度提高发电量，实现企业生产效益最大化，实现水资源回收利用，同时也减少了进入水泥窑的水分。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾系统的结构示意图。

附图标记：1-垃圾运输车，2-垃圾储库，3-抓斗，4-行车，5-喂料系统，6-垃圾焚烧炉，6a-汽包，6b-过热器，6c-水冷壁，6d-炉排，6e-省煤器，6f-空预器，7-鼓风机，8-烟气阀门，9-垃圾炉渣，10-一次风机，11-第一除尘器，12-飞灰，13-渗滤液处理装置，14-SP锅炉，15-预热器，16-分解炉，17-水泥回转窑，18-第一冷却风机，19-第二冷却风机，20-篦冷机，21-增湿塔，22-第二除尘器，23-窑尾风机，24-烟囱，25-高温风机，26-第一电动机，27-第一减速器，28-第一离合器，29-第一汽轮机，29a-第一凝汽器，29b-第一凝结水泵，29c-第一轴封加热器，30-空压机，31-第二电动机，32-第二减速器，33-第二离合器，34-第二汽轮机，34a-第二凝汽器，34b-第二凝结水泵，34c-第二轴封加热器，35-冷却塔，36-循环冷却水泵，37-除氧器，38-给水泵。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明的一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾系统的具体实施方式，如图1所示，系统包括垃圾处理系统、烟气处理系统、汽轮机拖动系统和垃圾灰渣处置系统。具体的，垃圾处理系统包括垃圾运输车1、垃圾储库2、抓斗3、行车4、喂料系统5、垃圾焚烧炉6、鼓风机7、一次风机10和渗滤液处理装置13；垃圾运输车1将垃圾送至垃圾储库2，行车4和抓斗3将垃圾储库2中的垃圾由喂料系统5送入垃圾焚烧炉6的炉排6d上焚烧；焚烧产生的烟气依次经水冷壁6c、过热器6b、省煤器6e以及空预器6f换热降温后排出；水冷壁6c与汽包6a闭环连通，汽包6a内的过热蒸汽经过过热器6b后与汽轮机拖动系统的两个汽轮机连通；垃圾储库2中的臭气经鼓风机7抽取并送入空预器6f加热后，再经一次风机10鼓入垃圾焚烧炉6的炉排6d下部作为助燃风。

具体的，烟气处理系统包括烟气阀门8、第一除尘器11、SP锅炉14、预热器15、分解炉16、水泥回转窑17、第一冷却风机18、第二冷却风机19、篦冷机20、增湿塔21、第二除尘器22、窑尾风机23、烟囱24和高温风机25；垃圾焚烧炉6出口与烟气阀门8相连，烟气阀门8与第一除尘器11进口相连，第一除尘器11出口与第一冷却风机18、第二冷却风机19的进口相连，第一冷却风机18、第二冷却风机19的出口与篦冷机20高温段相连，篦冷机20与水泥回转窑17、分解炉16及预热器15依次相连，预热器15与SP锅炉14进口相连，SP锅炉14出口与高温风机25进口相连，高温风机25出口与增湿塔21进口相连，增湿塔21出口与第二除尘器22进口相连，第二除尘器22出口与窑尾风机23进口相连，窑尾风机23出口与烟囱24相连。

具体的，汽轮机拖动系统包括第一电动机26、第一减速器27、第一离合器28、第一汽轮机29、空压机30、第二电动机31、第二减速器32、第二离合器33、第二汽轮机34、冷却塔35、循环冷却水泵36、除氧器37和给水泵38；第一汽轮机29的主汽门与蒸汽母管相连，第一汽轮机29与第一离合器28、第一减速器27、第一电动机26和高温风机25依次相连；第一汽轮机29的乏汽出口与第一凝汽器29a、第一凝结水泵29b和第一轴封加热器29c依次相连，第一轴封加热器29c的出口与凝结水母管相连；第二汽轮机34的主汽门与蒸汽母管连接，第二汽轮机34与第二离合器33、第二减速器32、第二电动机31和空压机30依次相连；第二汽轮机34的乏汽出口与第二凝汽器34a、第二凝结水泵34b和第二轴封加热器34c依次相连，第二轴封加热器34c的出口与凝结水母管连接；上述凝结水母管与除氧器37的入口相连，除氧器37的出口与给水泵38的入口相连，给水泵38的出口经过垃圾焚烧炉6的省煤器6e后与汽包6a相连通；冷却塔35的水池与循环冷却水泵36相连；循环冷却水泵36通过冷却水母管分别与第一凝汽器29a、第二凝汽器34a的冷却水入口相连，第一凝汽器29a、第二凝汽器34a的冷却水出口通过冷却水母管与冷却塔35的上部相连。

与常规的生活垃圾系统技术相比，本申请的生活垃圾系统具有以下优势：充分利用回转窖和分解炉16的高温环境，将有毒气体或有机物彻底分解，垃圾焚毁去除率可达99.99％；垃圾焚烧后的炉渣及飞灰12参与原料配料，经过水泥回转窑17系统煅烧工艺处理后；可将垃圾中的绝大部分重金属离子固化在熟料中，避免其再度渗透和扩散污染水质和土壤；将垃圾焚烧炉6产生的过热蒸汽送入汽轮机拖动系统进行发电，节省成本，经济效益显著；另外，垃圾焚烧产生的高温烟气，经换热降温后，直接送入篦冷机20高温段与熟料进行热交换，对水泥窑系统配风影响小。

本实施例还给出一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾方法，简化了以往生活垃圾处理的方式，减少了垃圾所造成的污染并且最大限度提高发电量，实现企业生产效益最大化，实现水资源回收利用，同时也减少了进入水泥窑的水分。

一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾系统的方法具体如下：步骤A，垃圾通过垃圾运输车1送至垃圾储库2中发酵，产生的臭气经鼓风机7抽取并送入空预器6f加热至200至220℃，再经一次风机10鼓入垃圾焚烧炉6的炉排6d下部作为助燃风。

步骤B，垃圾通过行车4和抓斗3将垃圾由喂料系统5送入垃圾焚烧炉6中焚烧产生850℃～950℃的高温烟气，该烟气经受热面换热降温至200℃左右排出；垃圾焚烧炉6排出的烟气经第一除尘器11除去烟气中飞灰12后，经第一冷却风机18、第二冷却风机19送入篦冷机20高温段与熟料进行热交换，然后再进入回转窑和分解炉16中进行高温焚烧处理产生的二噁英等有害气体，然后依次经预热器15、SP锅炉14、高温风机25和增湿塔21，再然后经第二除尘器22除尘后，最后通过窑尾风机23送入烟囱24排入大气。

步骤C：垃圾焚烧炉6排出的垃圾炉渣9和第一除尘器11收集的飞灰12通过输送装置一起送到水泥厂原料库，作为水泥原料使用，参与生料配料。

步骤D：垃圾储库2底部收集的垃圾渗滤液可以经渗滤液处理装置13处理后达标排放，或将垃圾渗滤液直接喷入垃圾焚烧炉6或分解炉16中焚烧处理。

步骤E：过热蒸汽经汽轮机做功后转变为乏汽，乏汽排至两个凝汽器并被凝结成水，然后分别流经各自的凝结水泵、轴封加热器，最终由凝结水母管送往除氧器37，再经给水泵38泵入垃圾焚烧炉6的省煤器6e循环使用；循环冷却水泵36将水池中冷却水通过冷却水母管泵入两个凝汽器后，再通过冷却水母管排往冷却塔35进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用；当垃圾焚烧炉6蒸汽产量不足或垃圾处理系统停运检修时，将第一电动机26和第二电动机31投入使用，分别和第一汽轮机29和第二汽轮机34共同驱动高温风机25和空压机30；当第一汽轮机29或第二汽轮机34出现故障检修时，垃圾焚烧炉6应减负荷继续运行，产生的多余蒸汽经过减压后并入水泥窑余热发电系统，在水泥窑余热发电系统余量不足时，经蒸汽旁路进入凝汽器冷凝后，回收凝结水重复使用。

上述方法简化了以往生活垃圾处理的方式，减少了垃圾所造成的污染并且最大限度提高发电量，实现企业生产效益最大化，实现水资源回收利用，同时也减少了进入水泥窑的水分。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾方法，特征在于，步骤如下：

步骤A：将垃圾送至垃圾储库中发酵，抽取垃圾储库产生的臭气加热至200～220℃后，臭气作为助燃风送入垃圾焚烧炉中，维持垃圾焚烧炉负压状态；

步骤B：将垃圾送入垃圾焚烧炉中焚烧产生850～950℃的高温烟气和残渣，高温烟气与垃圾焚烧炉内的水冷壁进行换热产生过热蒸汽和200℃的低温烟气，产生的过热蒸汽送至汽轮机拖动系统的两个汽轮机进行发电；产生的低温烟气一次除尘后产生飞灰，低温烟气再输送至回转窖和分解炉进行焚烧消除有毒气体，消除有毒气体的低温烟气经过高温风机输送并进行二次除尘后排出至大气；

步骤C：将垃圾焚烧炉排出的残渣和余热锅炉排出的飞灰送至水泥窑生料库，作为水泥原料使用；

步骤D：将垃圾储库发酵产生的垃圾渗滤液喷入垃圾焚烧炉或分解炉中焚烧；

步骤E：过热蒸汽经汽轮机做功后转变为乏汽，将乏汽凝结成水进行除氧，除氧后的水再输送至垃圾焚烧炉用于水汽换热。

2.根据权利要求1所述的带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾方法，其特征在于：所述步骤B中，产生的低温烟气一次除尘后，经冷却风机送入篦冷机的高温段与熟料进行换热后，再进入回转窑和分解炉中。

3.根据权利要求1所述的带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾方法，其特征在于：所述步骤B中，消除有毒气体的低温烟气依次经过预热器、SP锅炉、高温风机和增湿塔加热增湿后，再进行二次除尘。

4.根据权利要求1所述的带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾方法，其特征在于：当垃圾焚烧炉所产生的过热蒸汽不足以供汽轮机拖动系统的两个汽轮机进行发电时，将第一电动机和第二电动机投入使用，分别和第一汽轮机和第二汽轮机共同维持系统的供电。

5.一种带有汽轮机拖动的水泥窑协同处置生活垃圾系统，包括垃圾处理系统、烟气处理系统、汽轮机拖动系统以及垃圾灰渣处置系统，其特征在于：垃圾处理系统包括垃圾储库(2)、抓斗(3)、行车(4)、喂料系统(5)、垃圾焚烧炉(6)、鼓风机(7)、一次风机(10)和渗滤液处理装置(13)；行车(4)和抓斗(3)设置在喂料系统(5)的上方并将垃圾储库(2)中的垃圾抓取至喂料系统(5)，喂料系统(5)与垃圾焚烧炉(6)连通；焚烧产生的高温烟气依次经水冷壁(6c)、过热器(6b)、省煤器(6e)以及空预器(6f)换热降温后排出至烟气处理系统；水冷壁(6c)与汽包(6a)闭环连通，汽包(6a)内的过热蒸汽经过过热器(6b)后与汽轮机拖动系统的两个汽轮机连通；垃圾储库(2)中的臭气经鼓风机(7)抽取并送入空预器(6f)加热后，再经一次风机(10)鼓入垃圾焚烧炉(6)的炉排(6d)下部作为垃圾焚烧一次风；

烟气处理系统包括烟气阀门(8)、第一除尘器(11)、SP锅炉(14)、预热器(15)、分解炉(16)、水泥回转窑(17)、第一冷却风机(18)、第二冷却风机(19)、篦冷机(20)、增湿塔(21)、第二除尘器(22)、窑尾风机(23)、烟囱(24)和高温风机(25)；垃圾焚烧炉(6)出口与烟气阀门(8)相连，烟气阀门(8)与第一除尘器(11)进口相连，第一除尘器(11)出口与第一冷却风机(18)、第二冷却风机(19)的进口相连，第一冷却风机(18)、第二冷却风机(19)的出口与篦冷机(20)高温段相连，篦冷机(20)与水泥回转窑(17)、分解炉及预热器(15)依次相连，预热器(15)与SP锅炉(14)进口相连，SP锅炉(14)出口与高温风机(25)进口相连，高温风机(25)出口与增湿塔(21)进口相连，增湿塔(21)出口与第二除尘器(22)进口相连，第二除尘器(22)出口与窑尾风机(23)进口相连，窑尾风机(23)出口与烟囱(24)相连；

汽轮机拖动系统包括第一电动机(26)、第一减速器(27)、第一离合器(28)、第一汽轮机(29)、空压机(30)、第二电动机(31)、第二减速器(32)、第二离合器(33)、第二汽轮机(34)、冷却塔(35)、循环冷却水泵(36)、除氧器(37)和给水泵(38)；第一汽轮机(29)的主汽门与所述蒸汽母管相连，第一汽轮机(29)与第一离合器(28)、第一减速器(27)、第一电动机(26)和高温风机(25)依次相连；第一汽轮机(29)的乏汽出口与第一凝汽器(29a)、第一凝结水泵(29b)和第一轴封加热器(29c)依次相连，第一轴封加热器(29c)的出口与凝结水母管相连；第二汽轮机(34)的主汽门与所述蒸汽母管连接，第二汽轮机(34)与第二离合器(33)、第二减速器(32)、第二电动机(31)和空压机(30)依次相连；第二汽轮机(34)的乏汽出口与第二凝汽器(34a)、第二凝结水泵(34b)和第二轴封加热器(34c)依次相连，第二轴封加热器(34c)的出口与所述凝结水母管连接；上述凝结水母管与除氧器(37)的入口相连，除氧器(37)的出口与给水泵(38)的入口相连，给水泵(38)的出口经过垃圾焚烧炉(6)的省煤器(6e)后与汽包(6a)相连通；冷却塔(35)的水池与循环冷却水泵(36)相连；循环冷却水泵(36)通过冷却水母管分别与第一凝汽器(29a)、第二凝汽器(34a)的冷却水入口相连，第一凝汽器(29a)、第二凝汽器(34a)的冷却水出口通过冷却水母管与冷却塔(35)的上部相连；

所述垃圾灰渣处置系统包括输送装置，垃圾焚烧炉(6)排出的垃圾炉渣(9)和第一除尘器(11)收集的飞灰(12)通过输送装置送至水泥厂原料库。