CN110028068A - 一种生物质电厂资源化综合利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物质电厂资源化综合利用的方法，所述方法包括：步骤S1：获取生物质垃圾；步骤S2：焚烧所述生物质垃圾以进行发电工艺，其中所述发电工艺包括生物质垃圾焚烧步骤和发电步骤，所述生物质垃圾焚烧步骤产生高温烟气和炉渣，所述发电步骤利用所述高温烟气发电；步骤S3：进行活化工艺，以将至少一部分所述炉渣转化为活性炭。根据本发明的生物质电厂资源化综合利用的方法，将生物质焚烧发电和活性炭制备结合，将生物质焚烧发电产生灰渣用于活性炭的制备，避免了灰渣对环境的污染，提高了资源利用率，解决了填埋灰渣需要土地资源的问题，同时，两者之间可以实现基础设施共享，节约了占地，节省了投资，进一步减少了生产成本。

Description

一种生物质电厂资源化综合利用的方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理领域，具体而言涉及一种生物质电厂资源化综合利用的方法。

背景技术

日益突出的资源短缺和环境污染问题使得大力开发清洁能源成为紧迫的课题，我国生物质能源丰富，生物质焚烧发电有着广阔的发展前景。同时，近年来随着国家对环保问题的日益重视，电厂排放标准趋于严格，焚烧生物质垃圾产生的炉渣和飞灰，通常采用运输填埋的方式处理，随着土地资源的紧张，传统的处理方式不仅占用土地资源，破坏环境，且无法从源头解决灰渣问题。

为此，有必要提出一种新的生物质电厂资源化综合利用的方法，用以解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种生物质电厂资源化综合利用的方法，包括：

步骤S1：获取生物质垃圾；

步骤S2：焚烧所述生物质垃圾以进行发电工艺，其中所述发电工艺包括生物质垃圾焚烧步骤和发电步骤，所述生物质垃圾焚烧步骤产生高温烟气和炉渣，所述发电步骤利用所述高温烟气发电；

步骤S3：进行活化工艺，以将至少一部分所述炉渣转化为活性炭。

示例性地，在进行所述步骤S3之前还包括：对所述炉渣进行分选获得第一炉渣和第二炉渣，其中所述第一炉渣的尺寸大于所述第二炉渣的尺寸，所述步骤S3中将所述第一炉渣转化为活性炭。

示例性地，还包括步骤S4：利用所述第二炉渣制备砖料。

示例性地，在所述步骤S2中，在所述焚烧步骤中还生成飞灰，其中，步骤S3中以至少一部分所述飞灰作为催化剂对所述炉渣进行活化。

示例性地，在所述步骤S4中利用所述第二炉渣和至少一部分所述飞灰制备砖料。

示例性地，所述发电步骤利用所述高温烟气的热量进行发电后产生乏汽，在所述步骤S3中利用所述乏汽进行活化。

示例性地，所述步骤S2还包括：

步骤S21：对所述生物质垃圾进行炭化工艺，以将所述生物质垃圾转化为炭化料；

所述步骤S3还包括：对所述炭化料进行活化以制备所述活性炭。

示例性地，在所述步骤S21中利用所述高温烟气的热量进行炭化。

示例性地，所述步骤S2中还包括：步骤S22：利用所述活性炭对所述高温烟气进行净化处理。

示例性地，在所述步骤S21进行炭化处理和/或所述步骤S3进行活化处理后获得的气体进一步用于所述生物质垃圾焚烧步骤以获得所述高温烟气。

根据本发明的生物质电厂资源化综合利用的方法，将生物质焚烧发电和活性炭制备结合，将生物质焚烧发电产生灰渣用于活性炭的制备，避免了灰渣对环境的污染，提高了资源利用率，解决了填埋灰渣需要土地资源的问题，同时，两者之间可以实现基础设施共享，节约了占地，节省了投资，进一步减少了生产成本。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的一个实施例的生物质电厂资源化综合利用的方法的流程图；

图2为根据本发明的一个实施例的生物质电厂资源化综合利用的方法中资源流转示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明生物质电厂资源化综合利用的方法。显然，本发明的施行并不限于垃圾处理领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

日益突出的资源短缺和环境污染问题使得大力开发清洁能源成为紧迫的课题，我国生物质能源丰富，生物质发电有着广阔的发展前景。同时，近年来随着国家对环保问题的日益重视，电厂排放标准趋于严格，生物质直燃产生的炉渣和飞灰，通常采用运输填埋的方式处理，随着土地资源的紧张，传统的处理方式不仅占用土地资源，且无法从源头解决灰渣问题。

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种生物质电厂资源化综合利用的方法，包括：

步骤S1：获取生物质垃圾；

步骤S2：焚烧所述生物质垃圾以进行发电工艺，其中所述发电工艺包括生物质垃圾焚烧步骤和发电步骤，所述生物质垃圾焚烧步骤产生高温烟气和炉渣，所述发电步骤利用所述高温烟气发电；

步骤S3：进行活化工艺，以将至少一部分所述炉渣转化为活性炭。

下面参考图1和图2对本发明的生物质电厂资源化综合利用的方法进行示意性说明，其中图1为根据本发明的一个实施例的生物质电厂资源化综合利用的方法的流程图；图2为根据本发明的一个实施例的生物质电厂资源化综合利用的方法中资源流转示意图。

首先参看图1，执行步骤S1：获取生物质垃圾。

生物质垃圾包括原生餐厨垃圾，如已刮油餐厨垃圾、果蔬垃圾、米饭；农田农作物废弃物，如麦秆、秸秆等。为了对生物质垃圾进行处理，往往将生物质垃圾进行如厌氧、沉淀、干燥等工艺后获得干燥燃料以进行焚烧处理。

根据本发明的一个实施例，生物质垃圾经过干燥处理后由垃圾车运送至焚烧发电厂进行焚烧以供发电。

接着，继续参看图1，执行步骤S2：焚烧所述生物质垃圾以进行发电工艺，其中所述发电工艺包括生物质垃圾焚烧步骤和发电步骤，所述生物质垃圾焚烧步骤产生高温烟气和炉渣，所述发电步骤利用所述高温烟气发电。

示例性地，在焚烧生物质垃圾以进行发电工艺之前，还对所述生物质垃圾进行破碎处理，以使生物质垃圾转变为小尺寸垃圾，从而有利于提升后续焚烧处理的效率。

进一步，示例性地，将生物质垃圾进行破碎后输入除铁机以除去不含碳物质，使剩余的含碳物质进入炭化炉或焚烧炉充分炭化和燃烧，提升生物质垃圾的处理效率。

焚烧生物质的过程中往往产生炉渣和飞灰。炉渣是生物质原料通过生物质炉膛直燃产生的未燃尽的混合物，飞灰是生物质直燃燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物。焚烧炉在焚烧生物质垃圾后产生的飞灰和炉渣通常采用运输填埋的方式处理，随着土地资源的紧张，传统的处理方式不仅占用土地资源，且无法从源头解决灰渣问题。

接着，继续参看图1，执行步骤S3：进行活化工艺，以将至少一部分所述炉渣转化为活性炭。

随着活性炭需求量剧增，供不应求。活性炭的原料可分为两大类：植物类和矿物类。植物类有木材、锯屑、椰壳等；矿物类有煤、石油加工产品的等。植物类原料资源丰富，制得的活性炭品质较高，因此，利用各种工农业废弃物制备活性炭得到了广泛重视。

根据本发明，采用活化工艺对生物质垃圾焚烧后产生的炉渣进行利用以制备活性炭，制备的活性炭可以用于生物质焚烧发电中产生的烟气的进化处理也可用于售卖，一方面充分利用了生物质垃圾焚烧发电中的资源，提高经济效益，另一方面从而从源头上解决了炉渣和飞灰的后处理问题，有效避免了环境污染，避免浪费土地资源。

同时，本发明将活性炭的制备和生物质垃圾焚烧发电进行结合将生物质焚烧发电产生的飞灰和灰渣用于活性炭的制备，使两者之间可以实现基础设施共享，节约了占地，节省了投资，进一步减少了生产成本。

示例性地，在进行所述步骤S3之前还包括：对所述炉渣进行分选，以获得第一炉渣和第二炉渣，其中所述第一炉渣的尺寸大于第二炉渣的尺寸，所述步骤S3中将所述第一炉渣转化为活性炭。

焚烧炉焚烧生物质垃圾之后产生的炉渣往往具有不同的尺寸，其中，尺寸较小的炉渣往往难以经过活性炭制备装置制备的高品质的活性炭。为此，根据本实施例，对所述炉渣进行分选，以分选出具有不同尺寸的炉渣。将具有较大尺寸的第一炉渣转化为活性炭，从而进一步提升制备的活性炭的品质。

进一步，示例性地，根据本发明的一种生物质电厂资源化综合利用的方法还包括步骤S4：利用所述第二炉渣制备砖料。将具有较小尺寸的第二炉渣用于制备砖料，其中砖料可以用以铺路等，进一步提升了炉渣利用的效率，使焚烧生物质垃圾产生的炉渣得到全部利用。

根据本发明的一个实施例，焚烧生物质垃圾产生炉渣和飞灰，步骤S3中以所述飞灰作为催化剂对所述炉渣进行活化，利用飞灰作为催化剂对炉渣料进行活化，一方面使焚烧产生的炉渣和飞灰充分得到利用，进一步解决了飞灰填埋处理的问题，进一步提升了资源利用率，另一方面飞灰中有促进活性炭活化过程造孔的元素K、Ca等，利用飞灰作为活性炭活性过程中的催化剂提高了形成的活性炭的品质。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S4中利用所述第二炉渣和所述飞灰制备砖料。实现炉渣和飞灰的全回收利用，提高了产值，节约了土地资源。

根据本发明的一个实施例，焚烧生物质垃圾进行发电工艺的步骤包括焚烧步骤和发电步骤，其中所述生物质垃圾焚烧步骤产生高温烟气，所述发电步骤利用所述高温烟气的热量进行发电并产生乏汽，所述步骤S3中利用所述乏汽进行活化。

乏汽中含有大量水蒸气，采用水蒸气对炭化料进行活化，高温下水蒸气与炭化料发生反应，使炭化料中无序炭部分氧化刻蚀成孔，在炭化料内部形成发达的微孔结构，从而生产出比表面积巨大、孔隙发达的活性炭产品。这一过程中，一方面使生物质焚烧发电装置中产生的乏汽得到充分利用，充分利用生物质焚烧发电过程中产生的过程热，节约了资源和能源，避免了乏汽对环境的污染；同时，另一方面，采用水蒸气进行炭化料的活化，提高了制备的活性炭的品质。

根据本发明的一个实施例，利用所述活性炭对所述高温烟气进行净化处理。将制备来的活性炭直接用于高温烟气的净化处理，实现资源的循环利用，减少了生产成本，提升了经济效益。

为了提升生物质垃圾的处理效率，根据本发明的一个实施例，在步骤S2中还包括：步骤S21：对所述生物质垃圾进行炭化工艺，以将所述生物质垃圾转化为炭化料。从而使所述步骤S3中的活化工艺还对所述炭化料进行活化以制备所述活性炭。将对生物质垃圾的处理一部分采用焚烧工艺进行处理，一部分采用炭化直接炭化成炭化料，有效提升了生物质垃圾的处理效率。炭化料在后续进一步进行活化处理转化为活性炭，可以进一步提升活性炭的产率，提高了生物质垃圾的资源利用率。

根据本发明的一个实施例，在对生物质垃圾进行炭化的或城中利用焚烧生物质垃圾产生的高温烟气的热量进行。从而进一步使高温烟气的热量得到充分利用，进一步提升能量和资源的利用率。

根据本发明的一个实施例，所述炭化处理和/或所述活化处理后获得的气体进一步用于所述生物质垃圾焚烧步骤以获得所述高温烟气。在活化和炭化过程中产生的焦油和可燃气进入二燃室燃烧形成高温烟气，将活化和炭化过程产生的气体进一步输入焚烧炉的二燃室进行燃烧，进一步避免了活化炉和炭化炉在活化和炭化过程中产生的产物对环境的污染，使活化和炭化过程中产生的中间产物进一步充分利用，节约了资源。

下面参看图2对根据本发明的一个实施例的生物质电厂资源化综合利用的方法中物质的流动传输过程进行示例性说明，需要理解的是，图2中示出的各种装置仅仅是示例性地，本领域技术人员应当理解，在任何具有生物质焚烧发电装置和活性炭制备装置的情况下，均能实现本发明的效果。

参看图2，生物质电厂资源化综合利用的方法在生物质电厂资源化综合利用中进行，其包括生物质焚烧发电装置1、活性炭制备装置2和制砖装置3。所述生物质垃圾焚烧发电装置1用以焚烧生物质垃圾进行发电，其中，包括焚烧炉，所述焚烧炉焚烧所述生物质垃圾后生成炉渣。活性炭制备装置2，所述活性炭制备装置包括活化炉，所述活化炉对所述炉渣进行活化以制备活性炭。制砖装置3利用炉渣制备砖料。

参看图2，生物质垃圾首先运送到生物质电厂原料储仓，生物质垃圾经过破碎筛分机破碎成较小尺寸，以提高生物质垃圾焚烧效率和炭化炉炭化效率。

在将生物质垃圾输入炭化炉炭化之前还将生物质垃圾输入除铁机以除去不含碳物质，使剩余的含碳物质进入炭化炉或焚烧炉充分炭化和燃烧，提升生物质垃圾的处理效率。生物质垃圾经过炭化炉炭化后形成炭化料，炭化料存储在炭化料(粗渣)暂存库以待活化炉进一步活化处理。

与此同时，生物质电厂中的生物质焚烧发电装置对生物质垃圾进行焚烧发电处理，其中焚烧炉对生物质垃圾进行焚烧产生炉渣和飞灰，炉渣经过路炉渣分选装置分选出尺寸较大的粗渣和尺寸较小的细渣，其中粗渣进入炭化料(粗渣)暂存库以待活化炉进一步活化处理，细渣经过制砖装置制备成转料。

炭化料(粗渣)暂存库中的炭化料和粗渣与焚烧炉产生的飞灰在飞灰添加剂混合仓中混合后进入活化炉活化，活化炉对炭化料和粗渣活化后生成活性炭，活性炭经过除石机除去非炭物质，再经过磨粉机加工进入活性炭储仓，一部分活性炭可以直接用作净化生物质焚烧发电装置中焚烧炉产生的高温烟气的原料，一部分活性炭制作成成品置于活性炭成品暂存库中等待出售，有效提升了经济效益。

在炭化炉对生物质垃圾进行炭化和活化炉对炭化料进行活化的过程中，产生的焦油、可燃气等气体进入焚烧炉中的二燃室以进一步燃烧形成高温烟气，其中高温烟气一部分进入炭化炉用以提供炭化的热源，另一部分进入生物质焚烧发电装置的发电部分，其热量被汽轮机利用发电，其中，高温烟气进入炭化炉利用后还可以进一步进入发电部分进行净化处理，发电部分利用高温烟气发电后产生的蒸汽可以用作活化炉对炭化料和粗渣进行活化的气体。

根据上述的生物质电厂资源化综合利用的方法，具有以下优点：

1、生物质电厂原料仓与活性炭制备原料仓共享，实现基础设施共享，节约占地，节省了投资；

2、活性炭制备过程中产生的烟气由生物质电厂烟气处理系统协同处理，炭化及活化过程中产生的焦油和可燃气燃烧利用，实现活性炭制备过程的能量自供给，提高能源利用效率；

3、活性炭制备过程中产生烟气进入生物质电厂烟气处理系统处理，减少了烟气净化设备的投入，实现环境零污染；

4、活化过程所需水蒸气取自生物质电厂汽轮机乏汽，节约了能源，减少了设备投入；

5、活性炭制备在生物质电厂厂房内负压运行，减少了活性炭制备过程的污染；

6、生物质电厂炉渣用于制备活性炭和造砖，飞灰用于活性炭活化过程中的添加剂，实现全回收利用，提高了产值，节约了土地资源。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种生物质电厂资源化综合利用的方法，其特征在于，包括：

步骤S1：获取生物质垃圾；

步骤S2：焚烧所述生物质垃圾以进行发电工艺，其中所述发电工艺包括生物质垃圾焚烧步骤和发电步骤，所述生物质垃圾焚烧步骤产生高温烟气和炉渣，所述发电步骤利用所述高温烟气发电；

步骤S3：进行活化工艺，以将至少一部分所述炉渣转化为活性炭。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述步骤S3之前还包括：对所述炉渣进行分选获得第一炉渣和第二炉渣，其中所述第一炉渣的尺寸大于所述第二炉渣的尺寸，所述步骤S3中将所述第一炉渣转化为活性炭。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤S4：利用所述第二炉渣制备砖料。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在所述焚烧步骤中还生成飞灰，其中，步骤S3中以至少一部分所述飞灰作为催化剂对所述炉渣进行活化。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中利用所述第二炉渣和至少一部分所述飞灰制备砖料。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电步骤利用所述高温烟气的热量进行发电后产生乏汽，在所述步骤S3中利用所述乏汽进行活化。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤S2还包括：

步骤S21：对所述生物质垃圾进行炭化工艺，以将所述生物质垃圾转化为炭化料；

所述步骤S3还包括：对所述炭化料进行活化以制备所述活性炭。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤S21中利用所述高温烟气的热量进行炭化。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括：步骤S22：利用所述活性炭对所述高温烟气进行净化处理。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤S21进行炭化处理和/或所述步骤S3进行活化处理后获得的气体进一步用于所述生物质垃圾焚烧步骤以获得所述高温烟气。