CN111878829B - 基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统和方法，系统包括预处理单元用于将原煤与垃圾进行耦合以形成混合均匀的耦合燃料；储存单元用于存储耦合燃料；进料单元用于将储存单元内的耦合燃料输送至循环流化床内进行燃烧；进料单元包括抓料组件、给料斗、推料组件、进料管和播煤风组件，抓料组件位于储存单元和给料斗的上方，用于抓取储存单元内的耦合燃料并输送至给料斗内，给料斗的出料端与进料管的进料端对接，推料组件位于给料斗与进料管的对接处，进料管的出料端与流化床对接，播煤风组件位于所述进料管上。本发明具有进料顺畅可靠、运输无异味、避免厂房噪音及异味污染等优点。

Description

基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统及方法

技术领域

本发明主要涉及城市生活垃圾处理与热力发电领域，特指一种基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统及方法。

背景技术

随着人口增长和经济高速发展，城市生活垃圾不断增加，它是一个长期存在的污染源，对大气、地下水，土壤均造成污染，同时也会造成疾病传播及其他危害。近些年垃圾围城现象越来越严重，给国民经济造成了重大的损失。城市生活垃圾在产量不断增加的同时，成分也发生了很大变化，总体变化的趋势为有机物增多，可燃物增多，可回收利用价值增大。不同于其他国家，我国生活垃圾中有机废物主要以食物废弃物和餐厨垃圾为主，含水量较高，垃圾热值低且随季节波动大。

目前垃圾处理方式有无害化填埋、焚烧和堆肥等，垃圾焚烧处理方式因其可实现垃圾的无害化、减量化和资源化，在我国得到快速发展，是垃圾处理的主要方式。中国大多数城市垃圾热值不高，且随季节波动大，不适宜直接燃烧。垃圾单独焚烧后会产生大量污染物，如，二恶英、重金属、酸性气体等。在中国特别是中国北方地区，大多选择循环流化床采取垃圾和煤耦合的方式进行垃圾焚烧处理。煤与垃圾耦合燃烧，能维持燃烧稳定性，避免因城市生活垃圾成分复杂，波动性大而导致燃烧不稳定；可以提高燃烧效率，改善燃烧过程的充分性；同时能有效抑制二恶英的生成，遏制煤燃烧过程中的SO₂等酸性有毒气体的排放，对于减轻锅炉设备的腐蚀以及减轻大气环境污染都具有重要意义。另外，流化床燃料适应性好，能够燃烧几乎任何固体、半固体和液体燃料；流化床可以使垃圾与空气充分接触，可大幅提高垃圾燃烧速度和效率；脱硫效果好，污染物排放量小。循环流化床方式具有很强的燃料使用能力，用廉价易得的煤作为辅助燃料，进行垃圾与煤混燃，并能很好的解决垃圾燃烧负荷波动、排渣等问题。采用循环流化床垃圾与煤耦合焚烧技术，具有明显的经济效益且符合我国国情，易于实现垃圾焚烧商业化、产业化。但是在实际推广过程中，流化床锅炉煤与垃圾耦合焚烧仍存在以下问题：

(1)首先是垃圾和煤分开储存，占用了储坑较大面积，储坑利用率差，且不利于管理。垃圾破碎地点选择在厂内，产生噪声、粉尘等问题导致厂区生产环境差，工人工作环境差。目前环卫部门收集的原生垃圾通过专用密闭运输车运入厂内，经地磅称重后进入主厂房卸料平台将生活垃圾卸入垃圾储坑内。垃圾破碎系统布置在垃圾储坑的两端，原生垃圾经破碎机破碎成粒度合格的垃圾，再经输送皮带和磁选机磁选后返回垃圾仓端头。这种方式因破碎机，输送皮带布置在主厂房内，导致产生大量的机械噪音，振动等问题，并且破碎机、磁选机故障率高，布置在垃圾储坑内工人检修环境差。

(2)其次生活垃圾含水率高，发酵易产生异味，在运输过程中往往由于运输车辆密封不严而导致水分、臭气外溢，影响运输道路和周围居民生活环境。

(3)再次，垃圾与煤并没有实现完全意义上的耦合，仍处于分段(分级)燃烧模式。垃圾与煤并不是混合后同时进入焚烧炉内，而是从两个进料口分别进入，两个进料口有一定的高度差。炉内燃烧工况是垃圾在上部燃烧，煤炭在底部循环流化燃烧，两者分段燃烧使得炉内燃烧仍有较大的波动，燃烧过程不完全，污染物的排放抑制不充分。

(4)现行给料方式大多选择电子称重式皮带给料机或者螺旋给料机，电子称重式皮带给料机容易因高温烟气反窜而烧毁皮带，而螺旋给料机对布料、纤维质物料的输送容易导致缠绕，堵塞等问题，特别是输送粘性大、易结块的物料时会黏结螺旋。

现阶段，国家环保政策日趋严格，对垃圾运输车辆途经的道路环境要求大幅提高，破碎设备等布置在厂内产生的振动、噪声、粉尘等问题影响厂区环境，威胁到员工的职业健康，同时进料不畅、堵塞、皮带给煤机着火等问题影响到电厂的稳定运行与经济效益，基于以上原因，煤与垃圾耦合发电仍有一些痛点和难点有待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种进料顺畅可靠的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统，包括

预处理单元，用于将原煤与垃圾进行耦合以形成混合均匀的耦合燃料；

储存单元，用于存储耦合燃料；

进料单元，用于将储存单元内的耦合燃料输送至循环流化床内进行燃烧；

所述进料单元包括抓料组件、给料斗、推料组件、进料管和播煤风组件，所述抓料组件位于所述储存单元和给料斗的上方，用于抓取储存单元内的耦合燃料并输送至给料斗内，所述给料斗的出料端与所述进料管的进料端对接，所述推料组件位于所述给料斗与进料管的对接处，用于将给料斗内的耦合燃料推送至进料管内，所述进料管的出料端与所述流化床对接，所述播煤风组件位于所述进料管上，用于将进料管内的耦合燃料播撒至流化床内。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述进料管沿所述耦合燃料输送方向向下倾斜。

所述给料斗与所述进料管之间通过溜槽对接，用于将给料斗内靠自身重力掉落的耦合燃料输送至进料管的进料端。

所述推料组件包括液压推料器，通过速度可调的伸缩运动将耦合燃料推至进料管内。

所述预处理单元位于垃圾中转站内。

所述预处理单元包括原煤处理模块、垃圾处理模块和物料耦合仓，所述原煤处理模块用于将原煤破碎成颗粒状，所述垃圾处理模块用于将垃圾进行破碎，所述物料耦合仓位于所述原煤处理模块、垃圾处理模块的输出端，同时接收破碎的原煤和垃圾以进行混合。

所述原煤处理模块包括给煤机、原煤输送机、筛分机、原煤破碎机和输送机，所述原煤输送机的进料端与所述给煤机对接，出料端与所述筛分机的进料端对接，所述筛分机的筛下出口与所述输送机的进料端对接，所述筛分机的筛上出口与所述原煤破碎机的入口对接，所述原煤破碎机的出口与输送机的进料端对接，所述输送机的出料端与物料耦合仓对接。

所述垃圾处理模块包括垃圾抓斗、垃圾破碎机和垃圾输送机，所述垃圾抓斗用于将垃圾抓放至垃圾破碎机内，所述垃圾破碎机的出口与所述垃圾输送机的入口对接，所述垃圾输送机的出口与物料耦合仓对接。

本发明还公开了一种基于如上所述的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统的综合处理方法，包括步骤：

1)通过预处理单元将原煤与垃圾分别进行破碎处理，再混合均匀形成耦合燃料；

2)将耦合燃料密封输送至储存单元进行搅拌并储存；

3)通过进料单元将储存单元内的耦合燃料输送至循环流化床内进行燃烧。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤1)中，在垃圾中转站对原煤与垃圾分别进行破碎。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的进料单元通过抓斗投料至给料斗，再通过液压推料器送料，能够简化进料结构，物料流动性增加，减少之前进料结构(如螺旋给料机)断料、堵料、欠料等现象；而且因液压推料器有良好的抗压、防火能力，能有效防止粉尘外溢，能避免高温烟气反窜造成设备损坏等事故。

本发明将预处理单元布置于垃圾中转站，与主厂房分开布置，能够节省投资、改善厂区环境，同时煤炭与垃圾耦合成耦合燃料后再进行运输，可以减少垃圾中水分外溢，减少异味的产生；煤炭与垃圾耦合后存储相比分开存储更能够节约存储空间，煤炭吸收掉垃圾中的水分，能够减少运输等过程中渗滤液的产生，同时耦合后的物料对发酵时间没有要求，更能适应外界垃圾量以及垃圾成分的波动。

附图说明

图1为本发明在实施例的方框结构图。

图2为本发明在实施例的结构示意图。

图3为本发明的预处理单元在实施例的结构示意图。

图4为本发明的进料单元在实施例的结构示意图。

图中标号表示：1、垃圾中转站；2、预处理单元；3、物料运输车；4、储存单元；5、进料单元；6、流化床；7、原煤；8、给煤机；9、原煤输送机；10、筛分机；11、缓冲鼓；12、原煤破碎机；13、物料耦合仓；14、垃圾抓斗；15、输送机；16、垃圾输送机；17、抓料组件；18、给料斗；19、推料组件；20、进料管；21、播煤风组件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，本实施例的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统，包括预处理单元2，用于将原煤7与原生垃圾进行耦合以形成混合均匀的耦合燃料；储存单元4(如物料储坑)，用于存储耦合燃料；进料单元5，用于将储存单元4内的耦合燃料输送至循环流化床6内进行燃烧；如图4所示，其中进料单元5包括抓料组件17、给料斗18、推料组件19、进料管20和播煤风组件21，抓料组件17位于储存单元4和给料斗18的上方，用于抓取储存单元4内的耦合燃料并输送至给料斗18内，给料斗18的出料端与进料管20的进料端对接，推料组件19位于给料斗18与进料管20的对接处，用于将给料斗18内的耦合燃料推送至进料管20内，进料管20的出料端与流化床6对接，播煤风组件21位于进料管20上，用于将进料管20内的耦合燃料均匀播撒至流化床6内进行燃烧，同时起到一定的密封的作用，防止烟气反窜和燃料折返。煤与垃圾耦合后的耦合燃料进入流化床6燃烧，能减少因垃圾成分波动导致的负荷波动，改善燃烧过程，提高燃烧效率；同时能有效抑制二恶英的生成，遏制煤燃烧过程中酸性气体的排放，对减轻大气环境污染有重要意义。

具体地，上述给料斗18与进料管20之间通过溜槽对接，其中进料管20沿耦合燃料输送方向向下倾斜。推料组件19则包括液压推料器，通过速度可调的伸缩运动将耦合燃料推至进料管20内，从而实现进料速度的可调。抓料组件17包括抓斗和起重机(如桥式双梁贝型抓斗起重机)等，通过抓斗抓取耦合燃料后，再由起重机将抓斗上升并移动至给料斗18的上方，释放耦合燃料掉入给料斗18内，耦合燃料在给料斗18内堆积，起到密封的作用，给料斗18内耦合燃料靠自身重力掉落，经溜槽掉入至液压推料器位置处，再经液压推料器推送至进料管20内，进料管20内的耦合燃料滑落至液化床6内。当然，上述抓斗也能够对物料储坑内的物料进行搬运、搅动、倒跺等作业。其中在倾斜的进料管20上的播煤风组件21则起播料及密封的作用。上述进料单元5通过抓斗投料至给料斗18，再通过液压推料器送料，能够简化进料结构，物料流动性增加，减少之前进料结构(如螺旋给料机)断料、堵料、欠料等现象；而且因液压推料器有良好的抗压、防火能力，能有效防止粉尘外溢，能避免高温烟气反窜造成设备损坏等事故。

如图3所示，本实施例中，预处理单元2包括原煤处理模块、垃圾处理模块和物料耦合仓13，原煤处理模块用于将原煤7破碎成颗粒状，垃圾处理模块用于将垃圾进行破碎，物料耦合仓13位于原煤处理模块、垃圾处理模块的输出端，同时接收破碎的原煤7和垃圾以进行均匀混合，从而形成耦合燃料。上述预处理单元2布置于垃圾中转站1，与主厂房分开布置，能够节省投资、改善厂区环境，同时煤炭与垃圾耦合成耦合燃料后再进行运输，可以减少垃圾中水分外溢，减少异味的产生；煤炭与垃圾耦合后存储相比分开存储更能够节约存储空间，煤炭吸收掉垃圾中的水分，能够减少渗滤液的产生，同时耦合后的物料对发酵时间没有要求，更能适应外界垃圾量以及垃圾成分的波动。

具体地，原煤处理模块包括给煤机8、原煤输送机9、筛分机10、原煤破碎机12、缓冲鼓11和输送机15，原煤输送机9的进料端与给煤机8对接，出料端与筛分机10的进料端对接，筛分机10的筛下出口与输送机15的进料端对接，筛分机10的筛上出口与原煤破碎机12的入口对接，原煤破碎机12的出口与输送机15的进料端对接，输送机15的出料端与物料耦合仓13对接。垃圾处理模块则包括垃圾抓斗14、垃圾破碎机22和垃圾输送机16，垃圾抓斗14与垃圾输送机16的入口对接，垃圾输送机16的出口与物料耦合仓13对接。原煤7通过给煤机8进行称重运输至原煤输送机9，再落入筛分机10内，经过筛分后的细煤经筛下出口掉落至输送机15上，粗煤通过筛上出口后，再经过缓冲鼓11进入原煤破碎机12，破碎成粒度合格的煤炭颗粒后再掉落至输送机15上，输送机15再将煤炭颗粒输送至物料耦合仓13内。同时，原生垃圾15由液压垃圾抓斗14抓至垃圾破碎机22内，破碎成粒度合格颗粒，再由垃圾输送机16输送至物料耦合仓13内。破碎好的煤炭与破碎好的垃圾同时进入物料耦合仓13能确保混合均匀。物料耦合仓13内混合均匀后的耦合燃料则由物料运输车3封闭运输至电厂主厂房的物料储坑内，再经上述的进料单元5输送至流化床6内。

本发明的系统整体功能布局合理、空间利用率高，综合处理能力强。

本发明还公开了一种基于如上所述的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统的综合处理方法，包括步骤：

1)通过预处理单元2将原煤7与垃圾分别进行破碎处理，再混合均匀形成耦合燃料；

2)将耦合燃料密封输送至储存单元4进行搅拌并储存；

3)通过进料单元5将储存单元4内的耦合燃料输送至循环流化床6内进行燃烧。

本实施例中，在步骤1)中，在垃圾中转站1对原煤7与垃圾分别进行破碎，从而可以改善厂区环境，避免破碎作业带来的噪音、振动、异味等对厂区的影响；另外，煤与垃圾进行耦合后再进行运输，可减少垃圾中水分在运输中的外溢，减少异味的产生。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统，其特征在于，包括

预处理单元(2)，用于将原煤(7)与垃圾进行耦合以形成混合均匀的耦合燃料；

储存单元(4)，用于存储耦合燃料；

进料单元(5)，用于将储存单元(4)内的耦合燃料输送至循环流化床(6)内进行燃烧；

所述进料单元(5)包括抓料组件(17)、给料斗(18)、推料组件(19)、进料管(20)和播煤风组件(21)，所述抓料组件(17)位于所述储存单元(4)和给料斗(18)的上方，用于抓取储存单元(4)内的耦合燃料并输送至给料斗(18)内，所述给料斗(18)的出料端与所述进料管(20)的进料端对接，所述推料组件(19)位于所述给料斗(18)与进料管(20)的对接处，用于将给料斗(18)内的耦合燃料推送至进料管(20)内，所述进料管(20)的出料端与所述流化床(6)对接，所述播煤风组件(21)位于所述进料管(20)上，用于将进料管(20)内的耦合燃料播撒至流化床(6)内；

所述预处理单元(2)位于垃圾中转站(1)内。

2.根据权利要求1所述的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统，其特征在于，所述进料管(20)沿所述耦合燃料输送方向向下倾斜。

3.根据权利要求1所述的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统，其特征在于，所述给料斗(18)与所述进料管(20)之间通过溜槽对接，用于将给料斗(18)内靠自身重力掉落的耦合燃料输送至进料管(20)的进料端。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统，其特征在于，所述推料组件(19)包括液压推料器，通过速度可调的伸缩运动将耦合燃料推至进料管(20)内。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统，其特征在于，所述预处理单元(2)包括原煤处理模块、垃圾处理模块和物料耦合仓(13)，所述原煤处理模块用于将原煤(7)破碎成颗粒状，所述垃圾处理模块用于将垃圾进行破碎，所述物料耦合仓(13)位于所述原煤处理模块、垃圾处理模块的输出端，同时接收破碎的原煤(7)和垃圾以进行混合。

6.根据权利要求5所述的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统，其特征在于，所述原煤处理模块包括给煤机(8)、原煤输送机(9)、筛分机(10)、原煤破碎机(12)和输送机(15)，所述原煤输送机(9)的进料端与所述给煤机(8)对接，出料端与所述筛分机(10)的进料端对接，所述筛分机(10)的筛下出口与所述输送机(15)的进料端对接，所述筛分机(10)的筛上出口与所述原煤破碎机(12)的入口对接，所述原煤破碎机(12)的出口与输送机(15)的进料端对接，所述输送机(15)的出料端与物料耦合仓(13)对接。

7.根据权利要求6所述的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统，其特征在于，所述垃圾处理模块包括垃圾抓斗(14)、垃圾破碎机(22)和垃圾输送机(16)，所述垃圾抓斗(14)用于将垃圾抓放至垃圾破碎机(22)内，所述垃圾破碎机(22)的出口与所述垃圾输送机(16)的入口对接，所述垃圾输送机(16)的出口与物料耦合仓(13)对接。

8.一种基于如权利要求1-7中任意一项所述的基于流化床的煤与垃圾耦合燃料综合处理系统的综合处理方法，其特征在于，包括步骤：

1)通过预处理单元(2)将原煤(7)与垃圾分别进行破碎处理，再混合均匀形成耦合燃料；

2)将耦合燃料密封输送至储存单元(4)进行搅拌并储存；

3)通过进料单元(5)将储存单元(4)内的耦合燃料输送至循环流化床(6)内进行燃烧。

9.根据权利要求8所述的综合处理方法，其特征在于，在步骤1)中，在垃圾中转站(1)对原煤(7)与垃圾分别进行破碎。

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