CN110895097A - 利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，将高湿度的可燃垃圾装入裂解气化炉中进行裂解气化反应，生成炉渣和气态可燃气，可燃气经过净化后分别输送至燃烧室燃烧和/或发电机组进行发电，燃烧室燃烧后的高温烟气和/或发电机组产生的高温烟气按照预定的比例均进入混合室，并向混合室输送冷风进行混合配风，配风后的气体经过变频风机控制按照预定的流量输送至烘干滚筒将垃圾烘干。本发明不仅实现了能源的充分循环利用，而且换热效率高，可以通过调节变频风机的频率，以及调节进入混合室的高温烟气和冷风的比例来控制进入烘干滚筒的气流温度，从而有效地控制垃圾烘干的温度，达到有效烘干的目的，并实现处置自循环。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处置领域，尤其涉及一种利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法。
背景技术
在现有的垃圾处置系统中，利用垃圾焚烧发电的发电机组产生的高温烟气尾气一般和蒸汽进行换热，虽然一定程度上实现尾气热量的利用，但是换热效率较低。
由于陈腐垃圾、存量垃圾、混合垃圾处置等项目不仅处置量要求巨大，而且垃圾成分复杂，含水率高，不同情况下垃圾燃爆点不同且难以确定，在垃圾烘干处置过程中，需要每日根据处置垃圾的具体情况实时调整整个烘干系统的工作状态，而目前普遍采用单一换热形式，间接换热效率较低，难以有效实现控制烘干温度，达到有效烘干的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，解决现有技术中采用换热效率低难以控制垃圾烘干温度，发电机组尾气利用效率低的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，包括以下步骤：
裂解气化步骤，在裂解气化炉中对垃圾进行裂解气化反应，生成炉渣和气态可燃气；
可燃气燃烧或发电步骤，可燃气经过净化后分别输送至燃烧室燃烧和/或发电机组进行发电；
混合配风步骤，燃烧室燃烧后的高温烟气和/或发电机组产生的高温烟气按照预定的比例均进入混合室，并向混合室输送冷风进行混合配风；
垃圾烘干步骤，在混合室混合配风后的气体经过变频风机控制按照预定的流量输送至烘干滚筒将垃圾烘干。
根据本发明一实施例，所述利用裂解可燃气燃烧和发电机组余热控制烘干垃圾的方法包括：
物料暂存步骤，将烘干后的垃圾转移至暂存仓暂存，并通过设置于暂存仓底部的地板加热机构将物料烘干后送入裂解气化炉中。
根据本发明一实施例，在物料暂存步骤中，采用对裂解气化炉进行冷却而被升温的冷却循环水加热所述暂存仓的地板加热机构。
根据本发明一实施例，在混合配风步骤中，将所述暂存仓的换气臭气和/或其他来源臭气输送至所述混合室，并向所述混合室输送新鲜空气，臭气和新鲜空气共同作为冷风进入混合室进行混合配风。
根据本发明一实施例，在可燃气燃烧或发电步骤中，将所述暂存仓的换气臭气和/或其他来源臭气分别输送至燃烧室燃烧和发电机组进行发电。
根据本发明一实施例，所述利用裂解可燃气燃烧和发电机组余热控制烘干垃圾的方法包括：
除臭步骤，将烘干滚筒中的烘干臭气输送至除臭系统进行除臭达标后排放。
根据本发明一实施例，发电机组的数量为一个或多个，每一发电机组的尾气排放管路上设有阀门以控制分别排放到大气中和进入混合室中的尾气量。
根据本发明一实施例，在所述变频风机通往所述烘干滚筒的路径上设置温度计，将所述温度计检测的实际温度反馈给烘干滚筒的主控制程序，主控制程序将反馈的实际温度和设定温度进行比对；当实际温度低于设定温度时，调节阀门以关小进入混合室的冷风流量；当实际温度高于设定温度时，调节阀门以关小从发电机组和/或燃烧室进入混合室内的高温烟气流量。
根据本发明一实施例，在所述变频风机通往所述烘干滚筒的路径上设置风阀，当通过调节进入混合室的冷风流量或高温烟气流量均不能使得实际温度符合设定温度时，将通过风阀的实际工作风量反馈给烘干滚筒的主控制程序，主控制程序将反馈的工作风量和设定风量进行比对，并通过加大或减小变频风机的工作频率以调节进入烘干滚筒的风量。
根据本发明一实施例，烘干滚筒的数量为多个并采用并联或串联的方式连接，高温烟气和冷风在混合室内混合配风之后的温度为130℃-150℃。
与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
本发明将垃圾装入裂解气化炉中进行裂解气化反应，裂解生成的气态可燃气经过净化后输送至燃烧室和/或发电机组发电，燃烧室和/或发电机组产生的高温烟气配合冷风进入混合室内进行混合配风，使得混合室内的气体温度符合预定温度后通过变频风机输送至烘干滚筒，从而将烘干滚筒内的垃圾烘干，而烘干后的垃圾又可以装入裂解气化炉中进行下一次的裂解气化反应，开始下一个循环。本发明的这种通过裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法不仅实现了能源的充分循环利用，而且换热效率高，在实际工程应用中可以通过调节变频风机的频率，以及调节进入混合室的高温烟气和冷风的比例来控制进入烘干滚筒的气流温度，从而有效地控制垃圾烘干的温度，达到有效烘干的目的。
附图说明
图1是本发明实施例提供的所述利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法原理图。
具体实施方式
以下描述只用于揭露本发明以使得本领域技术人员能够实施本发明。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本发明精神和范围的其他方案。
如图1所示，本发明提供一种利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，包括以下步骤：
裂解气化步骤，在裂解气化炉3中对垃圾进行裂解气化反应，生成炉渣3a和气态可燃气；
可燃气燃烧或发电步骤，可燃气经过净化后分别输送至燃烧室5燃烧和/或发电机组6进行发电；
混合配风步骤，燃烧室5燃烧后的高温烟气和/或发电机组6产生的高温烟气按照预定的比例均进入混合室7，并向混合室输送冷风进行混合配风；
垃圾烘干步骤，在混合室7混合配风后的气体经过变频风机8控制按照预定的流量输送至烘干滚筒1将垃圾烘干。
具体而言，如图1所示，高湿度可燃垃圾100先送入烘干滚筒1进行烘干，烘干滚筒1的数量可以根据实际需求合理选择，本发明以采用两个烘干滚筒1进行说明。当烘干滚筒1的数量为多个时，烘干滚筒1之间可以选择并联或者串联的方式进行连接。当需要处置的存量垃圾、生活垃圾或者混合垃圾的湿度在55％以上时，采用多个烘干滚筒1串联的方式进行多级烘干，可以进一步加大垃圾烘干的程度，提高烘干的效率。
在烘干的垃圾装入裂解气化炉3进行裂解气化反应之前，所述利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法还包括暂存步骤：将烘干后的垃圾转移至暂存仓2暂存，并通过设置于暂存仓2底部的地板加热机构将物料烘干，然后物料送入裂解气化炉3中进行裂解气化反应，生成固态的炉渣3a和气态的裂解可燃气，其中固态的炉渣3a可以被排出。
特别地，在物料暂存步骤中，采用对裂解气化炉3进行冷却而被升温的冷却循环水加热暂存仓2的地板加热机构，以提供地板加热机构的热源。如图1所示，高温的裂解气化炉3运行过程中需要冷却水进行冷却，一般地，还设有储存循环冷却水的冷却水池10。本发明将冷却水池10、裂解气化炉3内部的冷却管道、暂存仓2的地板加热机构三者依次首尾连通形成一个冷却和加热循环系统。冷却水池10中的循环冷却水进入裂解气化炉3内部的冷却管道，以对裂解气化炉3进行换热冷却，裂解气化3的循环冷却水出水则被加热升温。升温后的循环冷却水进入暂存仓2底部的地板加热机构，以对暂存的垃圾进一步烘干，而循环冷却水则被降温后重新流入冷却水池10，可以用于下一次循环。
在可燃气燃烧或发电步骤中，经过裂解气化产生的可燃气经过净化系统4净化后分别输送至燃烧室5和/或发电机组6进行发电。裂解气化炉3和净化系统4连通，裂解产生的可燃气输送至净化系统4并被净化成为洁净的可燃气。洁净的可燃气优选输送至发电机组6进行发电，并产生高温烟气尾气；当发电机组6产生的高温烟气尾气不足时，洁净的可燃气同时输送至发电机组6和燃烧室5，这样发电机组6和燃烧室5燃烧均会产生高温烟气尾气。可燃气在燃烧室5燃烧产生高温烟气温度优选为500-600℃。发电机组6的发电烟气、燃烧室5的燃烧烟气或二者混合地烟气进入混合室7，二者混合的总烟气温度优选大于500℃。
根据可燃气的流量和热值的不同，发电机组6的数量可为一个或者多个，本发明以两个发电机组6进行说明，两个发电机组6均为内燃机发电机组，可燃气与相应比例空气混合后经发电机组6利用发电形成高温烟气尾气。在净化系统4通往燃烧室5和发电机组6的主路径上设有阀门25，例如本发明实施例采用电动三通阀，以控制分别进入发电机组6和燃烧室5内的洁净可燃气流量。在洁净可燃气通往两个发电机组6的支路上分别设有风阀18和风阀19，风阀18和风阀19均为开关型阀门并分别控制进入两个发电机组6的可燃气流量。
发电机组6的尾气排放管路和混合室7连通，以使发电机组6发电产生的高温烟气尾气进入混合室7。而且每一发电机组6的尾气排放管路上设有阀门以控制分别排放到大气和进入混合室7中的尾气量。在本发明实施例中，在两个发电机组6的排放管路上设有电动三通阀26和电动三通阀27，电动三通阀36和电动三通阀27均为关断型，通过控制电动三通阀26和电动三通阀27，可以分别控制两个发电机组6的高温烟气尾气排放到大气和混合室7的比例。
燃烧室5和混合室7连通，使可燃气在燃烧室5燃烧产生高温烟气输送至混合室7进行混合配风，燃烧后的高温烟气温度优选为500℃-600℃。在燃烧室5通往混合室7的路径上设有风阀17，风阀17控制燃烧室5输送至混合室7的高温烟气流量。在燃烧室5的高温烟气和发电机组6的高温烟气混合后进入混合室进风主管道内7a，在混合室进风主管道7a内设有风阀21，以控制来自燃烧室5和发电机组6的高温烟气总量。此外，在发电机组6的高温烟气进入混合室进风主管道7a和燃烧室5的高温烟气进入混合室进风主管道7a之间设有排气支路，排气支路上设有风阀20，风阀20为开关型，主要作用是紧急情况下的应急排放，平常属于半开状态。
在混合配风步骤中，燃烧室5和/或发电机组6产生的高温烟气按照预定的比例进入混合室7，同时，向混合室7内输入冷风，以进行配风，使得混合室7内气体温度符合烘干要求。具体地，将暂存仓2的换气臭气2a和/或其他来源臭气200输送至混合室7，并向混合室7输送内新鲜空气300，臭气2a、200和新鲜空气300共同作为冷风进入混合室7配风。而且暂存仓2的换气臭气2a和/或其他来源臭气200还可以同时输送至裂解气化炉3和燃烧室5，这样通过裂解气化炉3、燃烧室5以及混合室7共同消纳暂存仓的换气臭气2a和/或其他来源臭气200。如图1所示，在暂存仓2分别通往裂解气化炉3、燃烧室5以及混合室7的路径上设有风阀11、风阀12以及风阀13，风阀11、风阀12以及风阀13均为流量控制阀，其中风阀11控制进入裂解气化炉3中的臭气流量，风阀12控制进入燃烧室5中的臭气流量，风阀13控制进入混合室7中的臭气流量。还需要向燃烧室5中通入新鲜空气300，在向燃烧室5通入空气300的路径上设有风阀16，风阀12和风阀16共同控制进入燃烧室5内的空气量，使得进入燃烧室5内可燃气进行燃烧。在调整进入燃烧室5内的空气量时，优先调整风阀16，其次调整风阀12。在向混合室7输送新鲜空气300的路径上设有风阀14，风阀14控制进入混合室7内的新鲜空气流量。臭气和新鲜空气混合共同作为冷风进入混合室7，并通过风阀15控制进入混合室7内的冷风总量。风阀13、风阀14、风阀15优选全开。风阀21处进入的高温烟气与风阀15处进入的冷风按要求进行配风后，温度达到合适温度，优选130℃-150℃，此烘干温度下，垃圾不易燃爆。
混合室7和变频风机8连通，并在两者的连通路径上设有风阀22，风阀22为流量型控制阀。冷风和高温烟气在混合室内混合配风后通过风阀22控制流量进入变频风机8，通过控制变频风机8的频率，使得混合配风后的气体按照预定的流量输送至烘干滚筒1将垃圾烘干。在变频风机8通往烘干滚筒1的路径上设置用于检测温度的温度计、用于检测流量的流量计以及控制流量的风阀。以本发明实施例设置的2个烘干滚筒1为例，变频风机8通过两条支路分别连通两个烘干滚筒1，在变频风机8连通其中一个烘干滚筒1的进气路径上设有温度计29，流量计31以及风阀33，在变频风机8连通另一个烘干滚筒1的进气路径上设有温度计30，流量计32以及风阀34。变频风机8的出风口分两路分别给两个烘干滚筒1供气，热气与烘干滚筒1内的垃圾直接接触传热干燥。
如图1所示，所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法还包括除臭步骤：将烘干滚筒1中的烘干臭气输送至除臭系统9进行除臭达标后排放，经烘干滚筒1烘干蒸发的大部分水分也随着烘干臭气进入除臭系统9除臭达标后排放。
陈腐垃圾、存量垃圾、混合垃圾的垃圾组分不固定、含水率不一。在工程实际应用上，垃圾的燃爆点不同，因此需要根据实际情况来调整进入烘干滚筒1的风量及温度。可以通过温度调节方式和风量调节方式这两种方式进行调节，优先进行温度调节。
温度调节方式如下：温度计29和温度计30将检测的实际温度分别反馈给烘干滚筒1的主控制程序，主控制程序将反馈的实际温度和设定温度进行比对；当实际温度低于设定温度时，调节阀门15以关小进入混合室的冷风流量；当实际温度高于设定温度时，调节阀门21以关小从发电机组6和/或燃烧室5进入混合室7内的高温烟气流量。
当通过调节进入混合室7的冷风流量或高温烟气流量均不能使得烘干滚筒1的实际温度符合设定温度时，则需要通过风量调节方式来实现：将通过风阀33和风阀34的实际工作风量分别反馈给烘干滚筒1的主控制程序，主控制程序将反馈的工作风量和设定风量进行比对，并通过加大或减小变频风机8的工作频率以调节进入烘干滚筒1的风量。
以下以工程实际操作予以说明：假设两个烘干滚筒1的理论设计气量为30000m3，流量计31与流量计32之和即为总体烘干所需风量，也即为进入变频风机8的风量，因此将变频风机8的理论风量设计为60000m3。变频风机8的控制采用变频控制，变频器的频率控制即与风量呈线性控制关系，频率一定，进入两个烘干滚筒1的风量总和一定。温度计29与温度计30分别用来检测进入两个烘干滚筒1的气体温度，理论上本发明实施例中进入两个烘干滚筒1的气体温度基本一致。流量计31、温度计29、流量计32、温度计30均输出4-20mA信号。生产操作者根据每天物料的含水量及组分，逐步调整操作箱上的温度调节旋钮，调整烘干滚筒1的设定工作温度。变频风机8的主控制程序根据设定工作温度与目前反馈的实际温度进行对比，当风阀15与风阀21开度均为最大，温度计29与温度计30二者平均反馈值低于设定工作温度时，优先调整风阀15，而风阀21不动，此时逐步关小风阀15直至反馈实际温度达到设定工作温度。若此时温度计29与温度计30二者平均反馈值大于设定工作温度，优先调整风阀21，而风阀15不动，逐步关小风阀21直至反馈实际温度达到设定工作温度。
当温度的调节不足以完成烘干滚筒1的工作温度设定，则此时需要进行风量调节，如增大或减小风量。操作变频风机8操作箱上的风量调节旋钮，以设定变频风机8的工作总风量。变频风机8的主控制程序根据设定工作总风量与目前风阀33和风阀34实际反馈的工作总风量进行对比，如实际工作总风量低于设定工作总风量，则加大变频风机8的工作频率；如实际工作总风量高于设定工作风量，则减小变频风机8的工作频率。变频风机8的工作频率优选5-50HZ。在基于工作总风量不变的情况下，可以通过调整风阀33来调整进入其中一个烘干滚筒1的风量，调节风阀34可以调整进入另一个烘干滚筒2的风量，此时流量计31与流量计32检测的流量总量维持不变，变频风机8的工作频率也维持不变。
此外，还可以在烘干滚筒1的末端设置物料实时含水率检测装置并进行反馈，实现温度和风量的自动设定，进而实现全自动控制。电动三通阀25、电动三通阀26以及电动三通阀27均可以通过在支路分别设置阀门的方法予以替代。
本发明具有以下优点：
1、通过可燃垃圾裂解气化工艺产生洁净可燃气，再利用发电机组6和燃烧室5的配合使用给烘干滚筒提供烘干垃圾的热源，并通过裂解气化工艺本身循环冷却水系统对暂存物料进一步烘干，不仅实现了利用裂解气化炉可燃气燃烧或发电机组余热控制垃圾烘干，而且形成了一个自循环的闭环系统。
2、在工程实际使用过程中，存量垃圾、混合垃圾具有处置量大、湿度高、垃圾组分复杂、燃爆点不确定等复杂工况的特点，因此对于垃圾烘干系统要求比较，而本发明完美提供了这样一个能够处置存量垃圾、混合垃圾的处置系统，实现了闭环控制，简单、实用可靠。
3、通过燃烧室5的燃烧、裂解气化炉3的高温裂解气化、混合室7配风等多个系统的设置，可以实现工程应用过程中大量臭气的处置问题，进一步实现了资源化的利用。
4、整个垃圾烘干温度的控制变量通过单一带动联动的闭环控制方法，实现整个烘干及裂解气化协同处置的过程。
本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本发明的实施例只作为举例，并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本发明的实施方式可以有任何变形和修改。
Claims (10)
1.一种利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，包括以下步骤：
裂解气化步骤，在裂解气化炉中对垃圾进行裂解气化反应，生成炉渣和气态可燃气；
可燃气燃烧或发电步骤，可燃气经过净化后分别输送至燃烧室燃烧和/或发电机组进行发电；
混合配风步骤，燃烧室燃烧后的高温烟气和/或发电机组产生的高温烟气按照预定的比例均进入混合室，并向混合室输送冷风进行混合配风；
垃圾烘干步骤，在混合室混合配风后的气体经过变频风机控制按照预定的流量输送至烘干滚筒将垃圾烘干。
2.根据权利要求1所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，所述利用裂解可燃气燃烧和发电机组余热控制烘干垃圾的方法包括：
物料暂存步骤，将烘干后的垃圾转移至暂存仓暂存，并通过设置于暂存仓底部的地板加热机构将物料烘干后送入裂解气化炉中。
3.根据权利要求2所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，在物料暂存步骤中，采用对裂解气化炉进行冷却而被升温的冷却循环水加热所述暂存仓的地板加热机构。
4.根据权利要求2所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，在混合配风步骤中，将所述暂存仓的换气臭气和/或其他来源臭气输送至所述混合室，并向所述混合室输送新鲜空气，臭气和新鲜空气共同作为冷风进入混合室进行混合配风。
5.根据权利要求2所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，在可燃气燃烧或发电步骤中，将所述暂存仓的换气臭气和/或其他来源臭气分别输送至燃烧室燃烧和发电机组进行发电。
6.根据权利要求1所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，所述利用裂解可燃气燃烧和发电机组余热控制烘干垃圾的方法包括：
除臭步骤，将烘干滚筒中的烘干臭气输送至除臭系统进行除臭达标后排放。
7.根据权利要求1-6任一所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，发电机组的数量为一个或多个，每一发电机组的尾气排放管路上设有阀门以控制分别排放到大气中和进入混合室中的尾气量。
8.根据权利要求1-6任一所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，在所述变频风机通往所述烘干滚筒的路径上设置温度计，将所述温度计检测的实际温度反馈给烘干滚筒的主控制程序，主控制程序将反馈的实际温度和设定温度进行比对；当实际温度低于设定温度时，调节阀门以关小进入混合室的冷风流量；当实际温度高于设定温度时，调节阀门以关小从发电机组和/或燃烧室进入混合室内的高温烟气流量。
9.根据权利要求8所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，在所述变频风机通往所述烘干滚筒的路径上设置风阀，当通过调节进入混合室的冷风流量或高温烟气流量均不能使得实际温度符合设定温度时，将通过风阀的实际工作风量反馈给烘干滚筒的主控制程序，主控制程序将反馈的工作风量和设定风量进行比对，并通过加大或减小变频风机的工作频率以调节进入烘干滚筒的风量。
10.根据权利要求1-6任一所述的利用裂解可燃气燃烧或发电机组余热控制烘干垃圾的方法，其特征在于，烘干滚筒的数量为多个并采用并联或串联的方式连接，高温烟气和冷风在混合室内混合配风之后的温度为130℃-150℃。
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Denomination of invention: Method of using pyrolysis combustible gas combustion or waste heat control of power generation units to dry garbage Effective date of registration: 20231127 Granted publication date: 20210316 Pledgee: Hangzhou United Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Shangcheng District Sub branch Pledgor: CHINA CITY GREEN CONSTRUCTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980067522 |
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