CN110715303A - 一种城市生活垃圾热解气化发电系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市生活垃圾热解气化发电系统及方法，该系统包括热解气化炉、旋风分离器、喷淋塔、沉降槽、燃气锅炉、冷渣器和发电系统，热解气化炉的外部有夹套，热解气化炉上部的气体出口与旋风分离器的入口相连通，热解气化炉下部的固体出口与冷渣器相连通，旋风分离器的气体出口与喷淋塔的气体入口相连通，旋风分离器的固体出口与冷渣器相连通，喷淋塔的气体出口与燃气锅炉相连通，燃气锅炉的出口与烟气处理系统相连通；本发明可以将城市生活垃圾先热解后气化，生成少量的灰渣和飞灰，实现垃圾的减量化，在热解气化过程中，气化温度很高，反应后氧的含量很低，可以降低二噁英的生成。
Description
技术领域
本发明涉及城市生活垃圾处理技术领域，尤其是涉及一种城市生活垃圾热解气化发电系统及方法。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展，城市化进程加快和人民生活水平的提高，城市生活过程中产生的垃圾也迅速增加，城市生活垃圾处理引起社会各界广泛关注。目前城市生活垃圾的处理方法主要有堆肥、填埋和焚烧三种。其中，填埋和焚烧是最主要的处理方式，填埋需要占用大量的土地，大多数垃圾填埋没有经过无害化处理，在垃圾填埋之后，会产生沼气和垃圾渗滤液等，其中的有害成分对大气、土壤、地表水体和地下水造成严重污染，破坏生态环境甚至危害人体健康。垃圾焚烧技术对垃圾进行焚烧处理减容、减量及无害化程度都很高，焚烧过程产生的热量用来发电，可以实现垃圾的能源化，是一种较好的垃圾处理方法，但存在利用效率低，环境污染较严重等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种城市生活垃圾热解气化发电系统及方法，可以实现垃圾的减量化，同时降低二噁英的排放。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种城市生活垃圾热解气化发电系统，包括热解气化炉1、旋风分离器3、喷淋塔4、沉降槽5、燃气锅炉6、冷渣器8和发电系统9，所述的热解气化炉1的外部有夹套2，热解气化炉1上部的气体出口与旋风分离器3的入口相连通，热解气化炉1下部的固体出口与冷渣器8相连通，旋风分离器3的气体出口与喷淋塔4的气体入口相连通，旋风分离器3的固体出口与冷渣器8相连通，喷淋塔4的气体出口与燃气锅炉6的气体入口相连通，喷淋塔4的液体出口与沉降槽5相连通，沉降槽5的上部出口与燃气锅炉6相连通，沉降槽5的下部出口与喷淋塔4的液体入口相连通，发电系统9的水出口与冷渣器8的给水入口相连通，冷渣器8的水出口与夹套2的给水入口相连通，夹套2的蒸汽出口与燃气锅炉6的蒸汽入口和热解气化炉1下部蒸汽入口相连通，燃气锅炉6的蒸汽出口与发电系统9的蒸汽入口相连通。
燃气锅炉6的出口与烟气处理系统7相连通，烟气处理系统7的出口与大气相连通，尾气直接放空。
所述的热解气化炉1下部采用流化床方式运行，上部采用提升管方式运行，底部设置有风室和布风板。
所述的热解气化炉1的下部加入石英砂或碳化硅颗粒作为床料，在床料减少时，需要补充部分床料，或将部分灰渣返回热解气化炉中作为床料。
所述的热解气化炉1和燃气锅炉6所需的空气可以来自垃圾储存库空间内的空气。
一种城市生活垃圾热解气化发电方法，包括以下步骤；
经过破碎后的城市生活垃圾进入热解气化炉1，与热解气化炉1中的高温床料混合后发生热解反应，热解生成半焦和热解气；热解气化炉1下部通入的蒸汽和空气经过风室和布风板后，与垃圾热解形成的半焦接触，半焦与蒸汽和空气反应，生成灰渣和气化气，灰渣从热解气化炉1下部的固体出口排出进入冷渣器8，气化气和热解气从热解气化炉1上部的气体入口排出，进入旋风分离器3，气化气和热解气夹带的飞灰被旋风分离器3捕集，飞灰从旋风分离器3下部的固体出口排出进入冷渣器8，灰渣和飞灰在冷渣器8中冷却后排出；
气体从旋风分离器3顶部的气体出口排出进入喷淋塔4，气体经过喷淋塔4喷淋的水洗涤冷却，气体中的水蒸气冷凝成水，与过量的喷淋水一同从喷淋塔4的底部进入沉降槽5，经过喷淋后的气体进入燃气锅炉6。抽取沉降槽5下层的水送入喷淋塔4的顶部用于喷淋气体，抽取沉降槽5上层的水送入燃气锅炉6；
送入燃气锅炉6的气体中的一氧化碳和甲烷等可燃组分与空气混合后燃烧，并将来自沉降槽5中的水中的有害物质完全燃烧，产生的烟气进入烟气处理系统7，经过脱硝、脱硫和除尘等处理后，烟气排放入大气；
来自发电系统9的水进入冷渣器8，利用灰渣和飞灰的热量加热后，进入夹套2，在热解气化炉1中，半焦与蒸汽和空气反应，释放出热量，一部分热量用于加热床料，供垃圾热解用，其余热量用于加热夹套2中的水，夹套2中的水经过加热后汽化产生蒸汽，蒸汽从夹套2上部的蒸汽出口排出，一部分蒸汽送入热解气化炉1下部，经过风室和布风板后送入炉内供垃圾热解气化用，其余的蒸汽送入燃气锅炉6的蒸汽入口，经过燃气锅炉6加热后的蒸汽从燃气锅炉6的蒸汽出口排出进入发电系统9的蒸汽入口，供发电系统9发电用。
和现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明可以将城市生活垃圾先热解后气化，生成少量的灰渣和飞灰，实现垃圾的减量化，在热解气化过程中，气化温度很高，反应后氧的含量很低，可以降低二噁英的生成，垃圾中的水送入燃气锅炉中，水中的有害物质完全燃烧实现无害化处理，无垃圾渗滤液排出系统外。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
其中，1为热解气化炉、2为夹套、3为旋风分离器、4为喷淋塔、5为沉降槽、6为燃气锅炉、7为烟气处理系统、8为冷渣器、9为发电系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参考图1，本发明所述的一种城市生活垃圾热解气化发电系统，包括热解气化炉1、旋风分离器3、喷淋塔4、沉降槽5、燃气锅炉6、冷渣器8和发电系统9，所述的热解气化炉1的外部有夹套2，热解气化炉1上部的气体出口与旋风分离器3的入口相连通，热解气化炉1下部的固体出口与冷渣器8相连通，旋风分离器3的气体出口与喷淋塔4的气体入口相连通，旋风分离器3的固体出口与冷渣器8相连通，喷淋塔4的气体出口与燃气锅炉6的气体入口相连通，喷淋塔4的液体出口与沉降槽5相连通，沉降槽5的上部出口与燃气锅炉6相连通，沉降槽5的下部出口与喷淋塔4的液体入口相连通，发电系统9的水出口与冷渣器8的给水入口相连通，冷渣器8的水出口与夹套2的给水入口相连通，夹套2的蒸汽出口与燃气锅炉6的蒸汽入口和热解气化炉1下部蒸汽入口相连通，燃气锅炉6的蒸汽出口与发电系统9的蒸汽入口相连通。
燃气锅炉6的出口与烟气处理系统7相连通，烟气处理系统7的出口与大气相连通，尾气直接放空。
作为本发明的优选实施方式，所述的热解气化炉1下部采用流化床方式运行，上部采用提升管方式运行，底部设置有风室和布风板。
作为本发明的优选实施方式，所述的热解气化炉1的下部加入石英砂或碳化硅颗粒作为床料，在床料减少时，需要补充部分床料，或将部分灰渣返回热解气化炉中作为床料。
作为本发明的优选实施方式，所述的热解气化炉1和燃气锅炉6所需的空气可以来自垃圾储存库空间内的空气。
如图1所示，本发明一种城市生活垃圾热解气化发电方法，经过破碎后的城市生活垃圾进入热解气化炉1下部的流化床中，与热解气化炉1中的高温的石英砂或碳化硅颗粒床料混合后发生热解反应，热解生成半焦和热解气。热解气化炉1下部通入的蒸汽和空气经过风室和布风板后，与垃圾热解形成的半焦接触，半焦与蒸汽和空气反应，生成灰渣和气化气，灰渣从热解气化炉1下部的固体出口排出进入冷渣器8，气化气和热解气从热解气化炉1上部的气体入口排出，进入旋风分离器3，气化气和热解气夹带的飞灰被旋风分离器3捕集，飞灰从旋风分离器3下部的固体出口排出进入冷渣器8，灰渣和飞灰在冷渣器8中冷却后排出。
气体从旋风分离器3顶部的气体出口排出进入喷淋塔4，气体经过喷淋塔4喷淋的水洗涤冷却，气体中的水蒸气冷凝成水，与过量的喷淋水一同从喷淋塔4的底部进入沉降槽5，经过喷淋后的气体进入燃气锅炉6。抽取沉降槽5下层的水送入喷淋塔4的顶部用于喷淋气体，抽取沉降槽5上层的水送入燃气锅炉6。送入燃气锅炉6的气体，其中的一氧化碳和甲烷等可燃组分与空气混合后燃烧，并将来自沉降槽5中的水中的有害物质完全燃烧，产生的烟气进入烟气处理系统7，经过脱硝、脱硫和除尘等处理后，烟气排放入大气。
来自发电系统9的水进入冷渣器8，利用灰渣和飞灰的热量加热后，进入夹套2，在热解气化炉1中，半焦与蒸汽和空气反应，释放出热量，一部分热量用于加热床料，供垃圾热解用，其余热量用于加热夹套2中的水，夹套2中的水经过加热后汽化产生蒸汽，蒸汽从夹套2上部的蒸汽出口排出，一部分蒸汽送入热解气化炉1下部，经过风室和布风板后送入炉内供垃圾热解气化用，其余的蒸汽送入燃气锅炉6的蒸汽入口，经过燃气锅炉6加热后的蒸汽从燃气锅炉6的蒸汽出口排出进入发电系统9的蒸汽入口，供发电系统9发电用。
需要指出的是，上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点，具体的实施方法，如热解气化炉1的操作形式，热解气化炉1中床料的类型、垃圾热解半焦焚烧锅炉6和冷渣机8的类型等等仍可进行修改和改进，但都不会由此而背离权利要求书中所规定的本发明的范围和基本精神。
Claims (6)
1.一种城市生活垃圾热解气化发电系统，其特征在于，包括热解气化炉(1)、旋风分离器(3)、喷淋塔(4)、沉降槽(5)、燃气锅炉(6)、冷渣器(8)和发电系统(9)，所述的热解气化炉(1)的外部有夹套(2)，热解气化炉(1)上部的气体出口与旋风分离器(3)的入口相连通，热解气化炉(1)下部的固体出口与冷渣器(8)相连通，所述的旋风分离器(3)的气体出口与喷淋塔(4)的气体入口相连通，旋风分离器(3)的固体出口与冷渣器(8)相连通，所述的喷淋塔(4)的气体出口与燃气锅炉(6)的气体入口相连通，喷淋塔(4)的液体出口与沉降槽(5)相连通，所述的沉降槽(5)的上部出口与燃气锅炉(6)相连通，沉降槽(5)的下部出口与喷淋塔(4)的液体入口相连通,所述发电系统(9)的水出口与冷渣器(8)的给水入口相连通，冷渣器(8)的水出口与夹套(2)的给水入口相连通，夹套(2)的蒸汽出口与燃气锅炉(6)的蒸汽入口和热解气化炉(1)下部蒸汽入口相连通，燃气锅炉(6)的蒸汽出口与发电系统(9)的蒸汽入口相连通。
2.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾热解气化发电系统，其特征在于，所述的燃气锅炉(6)的出口与烟气处理系统(7)相连通，所述的烟气处理系统(7)的出口与大气相连通，尾气直接放空。
3.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾热解气化发电系统，其特征在于，所述热解气化炉(1)下部采用流化床方式运行，上部采用提升管方式运行，底部设置有风室和布风板。
4.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾热解气化发电系统，其特征在于，所述热解气化炉(1)的下部加入石英砂或碳化硅颗粒作为床料，在床料减少时，需要补充部分床料，或将部分灰渣返回热解气化炉中作为床料。
5.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾热解气化发电系统，其特征在于，所述热解气化炉(1)和燃气锅炉(6)所需的空气来自垃圾储存库空间内的空气。
6.权利要求1至5任一项所述的城市生活垃圾热解气化发电系统的工作方法，其特征在于，
经过破碎后的城市生活垃圾进入热解气化炉(1)，与热解气化炉(1)中的高温床料混合后发生热解反应，热解生成半焦和热解气；热解气化炉(1)下部通入的蒸汽和空气经过风室和布风板后，与垃圾热解形成的半焦接触，半焦与蒸汽和空气反应，生成灰渣和气化气，灰渣从热解气化炉(1)下部的固体出口排出进入冷渣器(8)，气化气和热解气从热解气化炉(1)上部的气体入口排出，进入旋风分离器(3)，气化气和热解气夹带的飞灰被旋风分离器(3)捕集，飞灰从旋风分离器(3)下部的固体出口排出进入冷渣器(8)，灰渣和飞灰在冷渣器(8)中冷却后排出；
气体从旋风分离器(3)顶部的气体出口排出进入喷淋塔(4)，气体经过喷淋塔(4)喷淋的水洗涤冷却，气体中的水蒸气冷凝成水，与过量的喷淋水一同从喷淋塔(4)的底部进入沉降槽(5)，经过喷淋后的气体进入燃气锅炉(6)；抽取沉降槽(5)下层的水送入喷淋塔(4)的顶部用于喷淋气体，抽取沉降槽(5)上层的水送入燃气锅炉(6)；
送入燃气锅炉(6)的气体中的可燃组分与空气混合后燃烧，并将来自沉降槽(5)中的水中的有害物质完全燃烧，产生的烟气进入烟气处理系统(7)，经过脱硝、脱硫和除尘处理后，烟气排放入大气；
来自发电系统(9)的水进入冷渣器(8)，利用灰渣和飞灰的热量加热后，进入夹套(2)，在热解气化炉(1)中，半焦与蒸汽和空气反应，释放出热量，一部分热量用于加热床料，供垃圾热解用，其余热量用于加热夹套(2)中的水，夹套(2)中的水经过加热后汽化产生蒸汽，蒸汽从夹套(2)上部的蒸汽出口排出，一部分蒸汽送入热解气化炉(1)下部，经过风室和布风板后送入炉内供垃圾热解气化用，其余的蒸汽送入燃气锅炉(6)的蒸汽入口，经过燃气锅炉(6)加热后的蒸汽从燃气锅炉(6)的蒸汽出口排出进入发电系统(9)的蒸汽入口，供发电系统(9)发电用。
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