CN109701997A - 一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统，包括：热解炉、二燃室、换热器、螺杆膨胀发电机组、烟气净化系统、分布式光伏发电机组、并网逆变器、储能系统、炉渣磁化机、破碎机和砖机；本发明对乡镇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；本发明减少了乡镇生活垃圾处置过程中对环境的污染，还充分利用了垃圾的热值，给居民供电；本发明采用分布式光伏发电，充分利用良好的太阳能资源，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、分布式光伏发电的电能，保证了系统的稳定性，给居民提供了稳定的电源。
Description
技术领域
本发明涉及村镇生活垃圾资源化处理技术领域，具体涉及一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统及方法。
背景技术
目前，国内乡镇居民生活垃圾处置主要是填埋的方式，还有部分地区采用小型焚烧炉对生活垃圾进行焚烧，这种方式对环境造成了很大的污染，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。
分布式光伏发电系统一般多用于大型工矿企业厂房屋顶，利用厂房屋顶面积大，对应屋顶的光照资源多，且工况企业一般都是用电大户，在不影响厂区生产主业的基础上，在厂房屋顶铺盖光伏组件、汇流箱、逆变器等。把屋顶的太阳能资源转化为电能，对厂区生产供电。而对于乡镇、农村地区，太阳能一般在每户人家屋顶用来生产热水，与家里的电热水互补利用，大部分光照资源都没形成合理的利用。
综上所述，若能够有效地利用乡镇生活垃圾热值、太阳能并合理的协同好储能系统，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，尤其是我国西北地区的村镇、太阳能资源丰富，利用以上方法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方法，因此，我们亟需一种太阳能协同的生活垃圾处理系统和垃圾处理方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统及方法，在对乡镇生活垃圾资源化处置的同时，利用了太阳能资源，提出了一种协同利用的方法，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：
一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统，包括：热解炉、二燃室、换热器、螺杆膨胀发电机组、烟气净化系统、分布式光伏发电机组、并网逆变器、储能系统、炉渣磁化机、破碎机和砖机；
所述热解炉包括进料口和炉膛，所述进料口位于热解炉上部，所述炉膛设有炉门和排渣口，所述炉门连接所述进料口，所述炉膛下部通过管道连接所述二燃室；所述换热器通过管道分别连接所述二燃室、螺杆膨胀发电机组和烟气净化系统；所述螺杆膨胀发电机组设有母线，通过所述母线电连接所述储能系统；所述分布式光伏发电机组通过所述并网逆变器电连接所述储能系统；
所述排渣口连接所述炉渣磁化机，所述破碎机通过传送装置分别连接炉渣磁化机和砖机。
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热解炉进料口前部，所述垃圾储坑与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，所述热解炉为下吸式生活垃圾热解炉。
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磷酸铁锂电池。
进一步地，所述系统包括飞灰固化系统和填埋池，所述飞灰固化系统通过管道连接所述烟气净化系统，飞灰固化系统通过传送装置连接所述填埋池。
一种太阳能协同利用的生活垃圾处理方法，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热解炉的进料口，打开炉门输送进入炉膛；
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，灰渣经排渣口通过传送装置依次输送至炉渣磁化机、破碎机和砖机，压制成砖；
步骤六、可燃气体通过热解炉下部经管道排出，进入二燃室燃烧，燃烧后烟气进入换热器；
步骤七、气体燃烧后，经烟气净化系统进行净化，同时从换热器产生蒸汽通入螺杆膨胀发电机组，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：分布式光伏发电机组将太阳能转化为电能，通过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：
本发明对乡镇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，本发明减少了乡镇生活垃圾处置过程中对环境的污染，还充分利用了垃圾的热值，给居民供电；本发明采用分布式光伏发电，充分利用良好的太阳能资源，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、分布式光伏发电的电能，保证了系统的稳定性，给居民提供稳定的电源；同时，本发明通过设置的炉渣制砖部分，有效地将生活垃圾焚烧产生的废渣通过磁化、破碎和压制制砖，合理地实现了资源的再利用，保护环境的同时节约了资源，实现了乡镇村生活的极大化发展。
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。
本发明提供了一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统，包括：热解炉4、二燃室5、换热器6、螺杆膨胀发电机组7、烟气净化系统8、分布式光伏发电机组9、并网逆变器10、储能系统11、炉渣磁化机13、破碎机14和砖机15；
热解炉4包括进料口和炉膛，进料口位于热解炉4上部，炉膛设有炉门和排渣口，炉门连接进料口，炉膛下部通过管道连接二燃室5；换热器6通过管道分别连接二燃室5、螺杆膨胀发电机组7和烟气净化系统8；螺杆膨胀发电机组7设有母线，通过母线电连接储能系统11；分布式光伏发电机组9通过并网逆变器10电连接储能系统11；
排渣口连接炉渣磁化机13，破碎机14通过传送装置分别连接炉渣磁化机13和砖机15。
具体地，系统包括智能交流配电柜12；储能系统11包括输出端，通过输出端电连接智能交流配电柜12。
具体地，本系统包括垃圾储坑1、抓斗2和输送机3；垃圾储坑1设于热解炉4进料口前部，垃圾储坑1与热解炉4之间设有输送机3，输送机3前端设有进料框；垃圾储坑1与输送机3上部活动设有抓斗2。
具体地，热解炉4为下吸式生活垃圾热解炉，下吸式生活垃圾热解炉从上到下，依次为干燥层、热解层、燃烧层、燃烬层。垃圾首先在干燥层由炉膛壁面辐射，高温热解气化烟气对流以及热解气化层导热三方作用下干燥，其中的水分挥发。
具体地，储能系统11设有储能电池，储能电池具体为磷酸铁锂电池。
具体地，系统包括飞灰固化系统16和填埋池17，飞灰固化系统16通过管道连接烟气净化系统8，飞灰固化系统16通过传送装置连接填埋池17。
本发明还提供了一种太阳能协同利用的生活垃圾处理方法，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热解炉的进料口，打开炉门输送进入炉膛；
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，灰渣经排渣口通过传送装置依次输送至炉渣磁化机、破碎机和砖机，压制成砖；
S6、可燃气体通过热解炉下部经管道排出，进入二燃室燃烧，燃烧后烟气进入换热器；
S7、气体燃烧后，经烟气净化系统进行净化，同时从换热器产生蒸汽通入螺杆膨胀发电机组，转换为电能通往储能系统进行储能。
S8、分布式光伏发电机组将太阳能转化为电能，通过并网逆变器输入储能系统进行储能。
干燥后垃圾在热解层分解成一氧化碳、气态烃类等可燃物进入混合烟气中。热解气化后的残留物(液态焦油、较纯的碳素以及垃圾本身含有的无机灰土和惰性物质)进入燃烧层充分燃烧。燃烧层沿高度方向可分为氧化区和还原区。氧化区内发生碳、焦油和氧气发生剧烈的氧化反应，燃烧温度可达到850℃-1000℃，燃烧产生的热量用来提供还原区、热解气化层和干燥层所需的热量。还原区内CO2和H2O被炽热的C还原，产生CO，H2等可燃气体，进入混合烟气中。
燃烬层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％。从下吸式垃圾热解炉下部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换热器6，经换热后烟气通入烟气净化系统8，从换热器6出来的蒸汽通入螺杆膨胀发电机组7，输出电能通过母线通往储能系统11。
储能系统11连接螺杆膨胀发电机组7及分布式光伏发电系统的并网逆变器10。因生活垃圾热解及分布式光伏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。
本发明对乡镇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，本发明减少了乡镇生活垃圾处置过程中对环境的污染，还充分利用了垃圾的热值，给居民供电；本发明采用分布式光伏发电，充分利用良好的太阳能资源，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、分布式光伏发电的电能，保证了系统的稳定性，给居民提供稳定的电源；同时，本发明通过设置的炉渣制砖部分，有效地将生活垃圾焚烧产生的废渣通过磁化、破碎和压制制砖，合理地实现了资源的再利用，保护环境的同时节约了资源，实现了乡镇村生活的极大化发展。
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 (8)
1.一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统，其特征在于，所述系统包括：热解炉(4)、二燃室(5)、换热器(6)、螺杆膨胀发电机组(7)、烟气净化系统(8)、分布式光伏发电机组(9)、并网逆变器(10)、储能系统(11)、炉渣磁化机(13)、破碎机(14)和砖机(15)；
所述热解炉(4)包括进料口和炉膛，所述进料口位于热解炉(4)上部，所述炉膛设有炉门和排渣口，所述炉门连接所述进料口，所述炉膛下部通过管道连接所述二燃室(5)；所述换热器(6)通过管道分别连接所述二燃室(5)、螺杆膨胀发电机组(7)和烟气净化系统(8)；所述螺杆膨胀发电机组(7)设有母线，通过所述母线电连接所述储能系统(11)；所述分布式光伏发电机组(9)通过所述并网逆变器(10)电连接所述储能系统(11)；
所述排渣口连接所述炉渣磁化机(13)，所述破碎机(14)通过传送装置分别连接炉渣磁化机(13)和砖机(15)。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统，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2所述的一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统，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)设于所述热解炉(4)进料口前部，所述垃圾储坑(1)与热解炉(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3所述的一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统，其特征在于：所述热解炉(4)为下吸式生活垃圾热解炉。
5.根据权利要求3所述的一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统，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磷酸铁锂电池。
6.根据权利要求3所述的一种太阳能协同利用的生活垃圾处理系统，其特征在于：所述系统包括飞灰固化系统(16)和填埋池(17)，所述飞灰固化系统(16)通过管道连接所述烟气净化系统(8)，飞灰固化系统(16)通过传送装置连接所述填埋池(17)。
7.一种太阳能协同利用的生活垃圾处理方法，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热解炉的进料口，打开炉门输送进入炉膛；
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，灰渣经排渣口通过传送装置依次输送至炉渣磁化机、破碎机和砖机，压制成砖；
步骤六、可燃气体通过热解炉下部经管道排出，进入二燃室燃烧，燃烧后烟气进入换热器；
步骤七、气体燃烧后，经烟气净化系统进行净化，同时从换热器产生蒸汽通入螺杆膨胀发电机组，转换为电能通往储能系统进行储能。
8.根据权利要求7所述的一种太阳能协同利用的生活垃圾处理方法，其特征在于，所述方法包括步骤：分布式光伏发电机组将太阳能转化为电能，通过并网逆变器输入储能系统进行储能。
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