CN109268837A - 一种垃圾资源化处置和风储耦合系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，所述系统包括：碳化热解炉、二燃室、余热锅炉、汽轮发电机组、烟气净化系统、风力发电机组、风能并网逆变器和储能系统。本发明对海岛生活垃圾进行了减量化、无害化、资源化处置，而不是原有填埋或焚烧技术的简单减量化，本发明减少了海岛生活垃圾处置过程中对环境的污染，还利用了垃圾的热值，给海岛居民供电；本发明采用风力发电，充分利用海岛上的风能，降低居民用电成本；本发明采用储能系统，存储生活垃圾资源化处置发电、风力发电的电能，保证了系统的稳定性，给居民提供稳定的电源。

Description

一种垃圾资源化处置和风储耦合系统及方法
技术领域
本发明涉及海岛风力发电及储能技术领域，具体涉及一种垃圾资源化处置和风储耦合系统及方法。
背景技术
目前，国内海岛居民生活垃圾处置主要是填埋，还有部分采用小型焚烧炉焚烧，对环境造成了较大的污染，且生活垃圾只是初步的减量化处理，并没有做到无害化及资源化，没有利用其热值，造成较大的能源浪费。
专利CN206925139U公布了一种利用太阳能的海岛污水垃圾治理系统，其主要特征在于：包括太阳能光伏板、蓄电池、污水处理设备和垃圾热解炉，太阳能光伏板通过光伏充电控制器与蓄电池电连接，蓄电池通过逆变器分别与污水处理设备和垃圾热解炉电连接，污水处理设备上设置有用于传动的电机、排水口与脱水仓，电机通过螺钉安装固定于污水处理设备底部，电机通过逆变器与蓄电池电连接，排水口开设于污水处理设备底部，脱水仓开设于污水处理设备上方，脱水仓内部通过转轴连接有筛筒，筛筒内部下方通过螺栓连接有储料盘，储料盘上设置有坡型边沿与提环，坡型边沿一体成型连接于储料盘四周，提环焊接于储料盘内部两侧。本发明利用太阳能对污水垃圾进行有效处理。但是没有对垃圾进行资源化处置，造成了能源的浪费。
专利CN207835074U公布了一种适合孤岛居民用电的微电网系统，其主要特征在于光伏发电设备，其吸收光能转换为直流电源；储能系统，其连接光伏发电设备输出端，存储直流电源；储能逆变器，其连接储能系统输出端，接收储能系统输出的直流电源转换为交流电源；智能交流配电柜，其连接储能逆变器输出端，接收交流电源分配输送至居民用电。该系统利用了海岛风光资源，有些海岛风力资源很好，但光资源不一定很好，且没有解决生活垃圾处置问题，也没有利用生活垃圾的热值，会导致环境污染及能源浪费。
综上所述，若能够有效地利用海岛上生活垃圾热值、风能并合理的耦合好储能系统，既能够减量化、无害化、资源化地处置了生活垃圾，还利用了其热值，耦合海岛风力资源丰富的优势，给居民提供了生活所需的电能，是一种很好的资源综合利用系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种垃圾资源化处置和风储耦合系统及方法，在对海岛生活垃圾资源化处置的同时，利用了海岛风力资源的优势，耦合出一个资源综合利用系统，输出稳定的电能，且解决了生活垃圾处置难题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，所述系统包括：碳化热解炉、二燃室、余热锅炉、汽轮发电机组、烟气净化系统、风力发电机组、风能并网逆变器和储能系统；
所述碳化热解炉包括炉膛，所述炉膛设有炉门和排渣口，所述炉膛通过管道连接所述二燃室；所述余热锅炉通过管道分别连接所述二燃室、汽轮发电机组和烟气净化系统；所述汽轮发电机组设有母线，通过所述母线电连接所述储能系统；所述风力发电机组通过所述风能并网逆变器电连接所述储能系统。
进一步地，所述系统包括智能交流配电柜；所述储能系统包括输出端，通过输出端电连接所述智能交流配电柜。
进一步地，所述系统包括垃圾储坑、抓斗和输送机；所述垃圾储坑设于所述碳化热解炉炉门前部，所述垃圾储坑与碳化热解炉之间设有所述输送机，所述输送机前端设有进料框；所述垃圾储坑与输送机上部活动设有所述抓斗。
进一步地，所述碳化热解炉具体为上吸式固定床热解炉。
进一步地，所述二燃室为具有可调节机构的立式二燃室；所述余热锅炉为立式余热锅炉，余热锅炉设有双压余热利用系统。
进一步地，所述的汽轮发电机组包括蒸汽轮机。
进一步地，所述储能系统设有储能电池，所述储能电池具体为铅炭电池。
一种垃圾资源化处置和风储耦合的方法，所述方法包括步骤：
步骤一、将垃圾投入垃圾储坑中；
步骤二、当垃圾储存超过预设容量时，通过抓斗抓取待处理垃圾，投放至进料框中并落入输送机前端；
步骤三、待处理垃圾通过输送机输送至碳化热解炉的炉膛内；
步骤四、输送结束后，关闭炉门；
步骤五、待处理垃圾在炉膛内依次经过烘干、热解、碳化和燃烬，最终产生少量的灰渣在炉膛底部持续氧化，最后排出炉膛；
步骤六、可燃气体通过碳化热解炉经管道排出，进入二燃室燃烧，延时进入余热锅炉；
步骤七、气体燃烧后，经烟气净化系统进行净化，同时从余热锅炉产生蒸汽通入汽轮发电机组，转换为电能通往储能系统进行储能。
进一步地，所述方法包括步骤：风力发电机组将海岛风力资源转化为电能，通过风能并网逆变器输入储能系统进行储能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明对海岛生活垃圾进行了减量化、无害化、资源化处置，而不是原有填埋或焚烧技术的简单减量化，本发明减少了海岛生活垃圾处置过程中对环境的污染，还利用了垃圾的热值，给海岛居民供电；本发明采用风力发电，充分利用海岛上的风能，降低居民用电成本；本发明采用储能系统，存储生活垃圾资源化处置发电、风力发电的电能，保证了系统的稳定性，给居民提供稳定的电源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中系统结构框图；
图2为本发明中方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，所述系统包括：碳化热解炉4、二燃室5、余热锅炉6、汽轮发电机组7、烟气净化系统8、风力发电机组9、风能并网逆变器10和储能系统11；
所述碳化热解炉4包括炉膛，所述炉膛设有炉门和排渣口，所述炉膛通过管道连接所述二燃室5；所述余热锅炉6通过管道分别连接所述二燃室5、汽轮发电机组7和烟气净化系统8；所述汽轮发电机组7设有母线，通过所述母线电连接所述储能系统11；所述风力发电机组9通过所述风能并网逆变器10电连接所述储能系统11。
具体地，所述系统包括智能交流配电柜12；所述储能系统11包括输出端，通过输出端电连接所述智能交流配电柜12。
具体地，所述系统包括垃圾储坑1、抓斗2和输送机3；所述垃圾储坑1设于所述碳化热解炉4炉门前部，所述垃圾储坑1与碳化热解炉4之间设有所述输送机3，所述输送机3前端设有进料框；所述垃圾储坑1与输送机3上部活动设有所述抓斗2。
具体地，所述碳化热解炉4具体为上吸式固定床热解炉。
具体地，所述二燃室5为具有可调节机构的立式二燃室；所述余热锅炉6为立式余热锅炉，余热锅炉6设有双压余热利用系统。
具体地，所述的汽轮发电机组7包括蒸汽轮机。
具体地，所述储能系统11设有储能电池，所述储能电池具体为铅炭电池。
具体地，所述风力发电机组9设置于海岛的陆地上或环绕海岛预设范围内的海面上。
本发明还提供了一种垃圾资源化处置和风储耦合的方法，包括步骤：
S1、将垃圾投入垃圾储坑中；
S2、当垃圾储存超过预设容量时，通过抓斗抓取待处理垃圾，投放至进料框中并落入输送机前端；
S3、待处理垃圾通过输送机输送至碳化热解炉的炉膛内；
S4、输送结束后，关闭炉门；
S5、待处理垃圾在炉膛内依次经过烘干、热解、碳化和燃烬，最终产生少量的灰渣在炉膛底部持续氧化，最后排出炉膛；
S6、可燃气体通过碳化热解炉经管道排出，进入二燃室燃烧，延时进入余热锅炉；
S7、气体燃烧后，经烟气净化系统进行净化，同时从余热锅炉产生蒸汽通入汽轮发电机组，转换为电能通往储能系统进行储能。
具体地，风力发电机组9利用海岛风力资源，转化为电能，通过风能并网逆变器10输入储能系统11。
碳化热解炉4用来减量化、无害化、资源化处置海岛生活垃圾，垃圾在炉内依次经过烘干、热解、碳化和燃烬四个连续过程，最终产生少量的灰渣排出炉外。烘干主要是为干燥阶段，将垃圾中的水分去除。垃圾中的某些有机物质，比如纸张和橡胶，在200℃左右便开始热解，释放出小分子气体，如CH4，CO等；但对含水率很高的有机物，如动植物残渣等，物料的原始分子结构仅受到有限的热作用，主要完成脱水反应，这一过程进行得非常缓慢。热分解阶段，以解聚和分解反应为主，经过脱水后的有机物在这阶段被大部分分解掉，由于是在低氧的条件下反应，生成不完全的氧化物，主要是CO，同时产生大量的碳颗粒。在碳化层，供入适量的空气，将热解后的产物充分氧化分解，达到900～1200℃高温，产生少量的灰渣。燃烬阶段主要针对碳化过程中产生的灰烬(炉渣)而言，灰渣在炉膛底部继续氧化，其中的碳含量会逐渐减少到最低，最后排出炉膛。由于燃烬过程较长，灰渣里面的残碳基本完全燃尽，炉渣热灼减率≤3.0％。从碳化热解炉出来的可燃气体进入二燃室5燃烧，焚烧烟气温度必须达到850℃以上，并停留时间达到2S以上，有效低抑制了二噁英的产生，从二燃室5处理的高温烟气进入余热锅炉6，经换热后烟气通入烟气净化系统8，从余热锅炉6出来的蒸汽通入汽轮发电机组7，输出电能通过母线通往储能系统11。
储能系统11连接生活垃圾碳化热解余热发电系统的汽轮发电机组7及风力发电系统的风能并网逆变器10。因生活垃圾热解及风力发电输出的电能都不够稳定，通过储能系统11，可输出稳定的电源。储能系统11输出端连接至智能交流配电柜12。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，其特征在于，所述系统包括：碳化热解炉(4)、二燃室(5)、余热锅炉(6)、汽轮发电机组(7)、烟气净化系统(8)、风力发电机组(9)、风能并网逆变器(10)和储能系统(11)；
所述碳化热解炉(4)包括炉膛，所述炉膛设有炉门和排渣口，所述炉膛通过管道连接所述二燃室(5)；所述余热锅炉(6)通过管道分别连接所述二燃室(5)、汽轮发电机组(7)和烟气净化系统(8)；所述汽轮发电机组(7)设有母线，通过所述母线电连接所述储能系统(11)；所述风力发电机组(9)通过所述风能并网逆变器(10)电连接所述储能系统(11)。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，其特征在于：所述系统包括智能交流配电柜(12)；所述储能系统(11)包括输出端，通过输出端电连接所述智能交流配电柜(12)。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，其特征在于：所述系统包括垃圾储坑(1)、抓斗(2)和输送机(3)；所述垃圾储坑(1)设于所述碳化热解炉(4)炉门前部，所述垃圾储坑(1)与碳化热解炉(4)之间设有所述输送机(3)，所述输送机(3)前端设有进料框；所述垃圾储坑(1)与输送机(3)上部活动设有所述抓斗(2)。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，其特征在于：所述碳化热解炉(4)具体为上吸式固定床热解炉。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，其特征在于：所述二燃室(5)为具有可调节机构的立式二燃室；所述余热锅炉(6)为立式余热锅炉，余热锅炉(6)设有双压余热利用系统。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，其特征在于：所述的汽轮发电机组(7)包括蒸汽轮机。
7.根据权利要求1所述的一种垃圾资源化处置和风储耦合系统，其特征在于：所述储能系统(11)设有储能电池，所述储能电池具体为铅炭电池。
8.一种垃圾资源化处置和风储耦合的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
步骤一、将垃圾投入垃圾储坑中；
步骤二、当垃圾储存超过预设容量时，通过抓斗抓取待处理垃圾，投放至进料框中并落入输送机前端；
步骤三、待处理垃圾通过输送机输送至碳化热解炉的炉膛内；
步骤四、输送结束后，关闭炉门；
步骤五、待处理垃圾在炉膛内依次经过烘干、热解、碳化和燃烬，最终产生少量的灰渣在炉膛底部持续氧化，最后排出炉膛；
步骤六、可燃气体通过碳化热解炉经管道排出，进入二燃室燃烧，延时进入余热锅炉；
步骤七、气体燃烧后，经烟气净化系统进行净化，同时从余热锅炉产生蒸汽通入汽轮发电机组，转换为电能通往储能系统进行储能。
9.根据权利要求8所述的一种垃圾资源化处置和风储耦合的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：风力发电机组将海岛风力资源转化为电能，通过风能并网逆变器输入储能系统进行储能。
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