CN112013638A - 一种利用烟气余热的垃圾干燥系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用烟气余热的垃圾干燥系统和方法，垃圾干燥系统，包括：湿垃圾库，用于盛放湿垃圾；间壁式垃圾干燥器，设置有湿垃圾容纳腔和加热介质通道，加热介质通道环绕湿垃圾容纳腔设置；垃圾焚烧锅炉，其烟气出口与间壁式垃圾干燥器的加热介质通道的进口连通，加热介质通道的出口与垃圾焚烧锅炉的炉腔连通；冷凝器，其进口分别与湿垃圾库和间壁式垃圾干燥器的湿垃圾容纳腔连接；加热器，其进口与冷凝器的出口连接，其出口与所述垃圾焚烧锅炉连接。该处理系统可以大大提高热量的利用率，综合利用各种热源，增加垃圾焚烧发电量，同时，可以有效去除垃圾中的臭味，符合环保要求。

Description

一种利用烟气余热的垃圾干燥系统和方法
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种利用烟气余热的垃圾干燥系统和方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
城市生活垃圾的处理主要有堆肥、填埋和焚烧等方法，其中，焚烧法由于具有无害化、减量化和资源化等优点，近年来在我国得到了迅速的发展。我国城市生活垃圾的含水量一般在40-50％左右，特别是南方地区的含水率更高。垃圾中的水分会使垃圾燃烧发热量降低，垃圾燃烧不充分，破坏炉内温度的稳定性，易产生二噁英，降低燃烧效率，还会在烟气尾部出现低温腐蚀现象，造成设备的损坏。目前，垃圾焚烧主要是将发酵好的垃圾直接投入焚烧炉，虽然含水量有所降低，但是水分还是很高，而垃圾干燥的系统应用较少。随着我国垃圾分类的推广，被分类出来的需要焚烧的干垃圾和湿垃圾将被放在不同的垃圾库内，分别进行处理。湿垃圾含水量较高，而干垃圾含水量较少，因此需要对湿垃圾进行干燥处理。
目前有针对垃圾干燥烟气处理的装置和工艺，处理装置包括碱洗塔、喷淋冷却塔、碱液循环装置、冷却循环装置和辅助性冷却塔，对垃圾干燥烟气进行多次洗涤和多次降温，有效清除垃圾干燥烟气中的酸性物质和异味，达到垃圾烟气的排放标准后排放，这种处理方式不仅浪费了垃圾干燥烟气的热量，没有合理利用余热。
目前已提出的一种垃圾处理系统，是将生活垃圾粉碎后液压脱水，然后送入生物干燥室进行生物干燥，生物干燥后的物料送入机械干燥滚筒烘干后制成燃料，机械干燥滚筒用燃烧烟气做热源烘干物料。这种工艺实现了热源综合利用，提高了热量的利用率，但是发明人认为该工艺具有以下问题：用于干燥的高温烟气与垃圾直接接触，再直接进入烟气净化装置，会造成烟气中有异味的气体无法去除，排到大气中使周围环境有垃圾的臭味，不利于周边的生产生活；用于干燥的烟气不回炉，可能会造成炉温变化，影响焚烧炉的正常使用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种利用烟气余热的垃圾干燥系统和方法。该处理系统可以大大提高热量的利用率，综合利用各种热源，增加垃圾焚烧发电量，同时，可以有效去除垃圾中的臭味，符合环保要求。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种利用烟气余热的垃圾干燥系统，包括：
湿垃圾库，用于盛放湿垃圾；
间壁式垃圾干燥器，设置有湿垃圾容纳腔和加热介质通道，加热介质通道环绕湿垃圾容纳腔设置；
垃圾焚烧锅炉，其烟气出口与间壁式垃圾干燥器的加热介质通道的进口连通，加热介质通道的出口与垃圾焚烧锅炉的炉腔连通；
冷凝器，其进口分别与湿垃圾库和间壁式垃圾干燥器的湿垃圾容纳腔连接；
加热器，其进口与冷凝器的出口连接，其出口与所述垃圾焚烧锅炉连接。
将湿垃圾装填于间壁式垃圾干燥器的湿垃圾容纳腔内，通过将垃圾焚烧锅炉的燃烧烟气通入加热介质通道内，可以将湿垃圾进行间壁式加热干燥。间壁式加热干燥方式可以使得烟气与湿垃圾加热产生的湿蒸汽分离，以便于分别对烟气和湿蒸汽进行后续处理。
将间壁式垃圾干燥器的加热介质通道中流出的降温后的烟气再循环至垃圾焚烧锅炉，水分的减少会使炉温升高，影响焚烧炉的正常运行，同时烟气量会减少，影响烟气净化系统的正常运行，因此再循环的烟气代替了未干燥湿垃圾中的水分产生的水蒸气，可以对垃圾焚烧锅炉的炉温和烟气量进行调节。
来自湿垃圾库的冷空气和间壁式垃圾干燥器中产生的含有大量水分的热空气进入冷凝器后，水分经过冷凝析出，可以将该部分水分进行回收再利用。将水分冷凝析出减少该部分空气中的水分含量的同时，冷热空气混合，空气温度升高，并将该部分空气再进行加热、通入垃圾焚烧锅炉内后，会减轻对垃圾焚烧锅炉内燃烧情况的干扰，以提高垃圾焚烧锅炉内的燃烧稳定性。此外，将该部分空气通入垃圾焚烧锅炉中进行燃烧，可以通过燃烧有效去除该部分空气中的产生臭味的有机物，以有效去除臭味，减轻对垃圾库周围环境的污染。
在一些实施例中，垃圾焚烧炉的烟气出口管道上设置有烟气挡板，间壁式垃圾干燥器的加热介质通道的进口与烟气挡板连接。
通过烟气挡板调节垃圾焚烧炉的出口烟气进入加热介质通道中的流量，以对湿垃圾达到较好的加热干燥效果。
在一些实施例中，所述利用烟气余热的垃圾干燥系统还包括干垃圾库，用于盛放间壁式垃圾干燥器干燥后的干垃圾。
在一些实施例中，所述加热器为蒸汽加热器，蒸汽加热器与蒸汽管道连接。蒸汽管道中的蒸汽是锅炉水箱中的水在加热条件下产生高温蒸汽，将部分高温蒸汽通入蒸汽加热器中，用于对升温后的湿垃圾库的空气和冷凝后的间壁式垃圾干燥器的空气加热，可以减少外界能量的输入，同时对进入锅炉的空气进行加热。
在一些实施例中，所述湿垃圾库与冷凝器之间的连接管道上设置有第一引风机。第一引风机启动，可以对湿垃圾库抽一定的真空度，一定的真空度可以促进湿垃圾中的产生臭味的有机物的挥发，防止垃圾异味外传，影响周围环境。
在一些实施例中，所述间壁式垃圾干燥器的加热介质通道的出口与垃圾焚烧锅炉之间的连接管道上设置有第二引风机。第二引风机可以为热烟气流至间壁式垃圾干燥器和为降温后的烟气流至垃圾焚烧锅炉提供动力。
在一些实施例中，所述利用烟气余热的垃圾干燥系统还包括脱硫脱硝塔和除尘器，脱硫脱硝塔连接于垃圾焚烧锅炉的烟气出口端，且与间壁式垃圾干燥器并联，除尘器连接于脱硫脱硝塔的下游。脱硫脱硝塔用于对烟气进行脱硫脱硝，除尘器用于脱除烟气中的固体颗粒。
进一步的，还包括烟囱，烟囱连接于除尘器的下游。经过净化后的烟气自烟囱排放。
一种利用烟气余热的垃圾处理方法，包括如下步骤：
将湿垃圾投入间壁式垃圾干燥器内，与来自垃圾焚烧锅炉的高温烟气进行间壁式换热，湿垃圾被加热蒸发干燥，湿垃圾被加热产生的湿空气经冷凝器冷凝，析出水分，经加热器加热升温后，输送至垃圾焚烧炉进行燃烧处理；
从间壁式垃圾干燥器内流出的降温后的烟气循环回垃圾焚烧锅炉中。
在一些实施例中，所述垃圾处理方法还包括将湿垃圾库中产生的臭味空气输送至冷凝器冷凝来自间壁式垃圾干燥器的湿空气、温度升高，再经加热器加热升温后，输送至垃圾焚烧炉进行燃烧处理的步骤。
本发明的有益效果是：
该处理系统可以大大提高热量的利用率，综合利用各种热源，增加垃圾焚烧发电量，同时，可以有效去除垃圾中的臭味，符合环保要求。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的第一种实施例的利用烟气余热的垃圾干燥系统的结构示意图；
图2为本发明的第二种实施例的利用烟气余热的垃圾干燥系统的结构示意图。
其中，1、干垃圾库，2、垃圾焚烧炉，3、烟气挡板，4、脱硫脱硝塔，5、除尘器，6、烟囱，7、湿垃圾库，8、间壁式湿垃圾干燥器，9、冷凝器，10、蒸汽加热器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。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，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
术语解释：
干、湿垃圾库：用于储存干、湿垃圾。
间壁式湿垃圾干燥器：干燥热源与垃圾不直接接触的垃圾干燥器。
冷凝器：水蒸气冷凝为凝结水的同时可以实现气液分离。
蒸汽加热器：加热器的热源是从蒸汽管道抽出的蒸汽。
垃圾焚烧锅炉：用于焚烧垃圾的锅炉。
脱硫脱硝塔、除尘器：统称为烟气净化装置，用于净化焚烧锅炉产生的烟气，使其达到排放水平。
烟囱：排放净化好的烟气。
引风机：抽取烟气，为烟气提供动力。
烟气挡板：将烟气分流的装置，一部分烟气去净化装置，一部分去干燥垃圾。
实施例1
如图1所示，烟气余热利用的垃圾处理系统，包括：湿垃圾库7，用于盛放湿垃圾；间壁式垃圾干燥器8，设置有湿垃圾容纳腔和加热介质通道，加热介质通道环绕湿垃圾容纳腔设置；垃圾焚烧锅炉2，其烟气出口通过烟气挡板3的调节与间壁式垃圾干燥器8的加热介质通道的进口连通，加热介质通道的出口与垃圾焚烧锅炉2的炉腔连通；垃圾焚烧炉2的烟气出口管道上设置有烟气挡板3，间壁式垃圾干燥器8的加热介质通道的进口与烟气挡板3连接。冷凝器9，其进口分别与湿垃圾库7和间壁式垃圾干燥器8的湿垃圾容纳腔连接；加热器，为蒸汽加热器10，其进口与冷凝器9的出口连接，其出口与所述垃圾焚烧锅炉2连接。湿垃圾库7与冷凝器9之间的连接管道上设置有第一引风机，所述间壁式垃圾干燥器8的加热介质通道的出口与垃圾焚烧锅炉2之间的连接管道上设置有第二引风机。
还包括脱硫脱硝塔4、除尘器5和烟囱6，脱硫脱硝塔4连接于垃圾焚烧锅炉2的烟气出口端，且与间壁式垃圾干燥器8并联，除尘器5连接于脱硫脱硝塔4的下游，烟囱6位于除尘器5的下游。
再循环烟气流程：在净化装置之前的烟气温度较高，约为200℃。其流量通过烟气挡板进行调节，进入间壁式湿垃圾干燥器中，与湿垃圾不直接接触，脱除湿垃圾水分后，温度降低，然后再进入垃圾焚烧炉进行再循环。
垃圾流程：来自垃圾库发酵好的湿垃圾按照一定的速率(由焚烧情况决定)进入间壁式垃圾干燥器中，被热烟气脱除水分后，直接进入垃圾焚烧炉燃烧。
水/水蒸气流程：间壁式湿垃圾干燥器蒸发出来的水蒸气和其他易挥发气体，被引入到冷凝器中，水蒸气和其他气体在冷凝器中放热，加热入炉空气，水蒸气冷凝为冷凝水回收，其他气体与来自湿垃圾库的空气混合，进入蒸汽加热器。
蒸汽加热器水蒸气流程：从蒸汽管道抽蒸汽进入加热器加热助燃风。
空气流程：在引风机的作用下，维持湿垃圾库负压，来自湿垃圾库的空气在冷凝器中吸收冷凝热，与其他气体混合，进入蒸汽加热器再次加热，最终进入锅炉助燃。
该系统具有以下优势：1、进入垃圾焚烧炉的垃圾含水量降低，热值增加，垃圾焚烧发电效率得以提高。2、利用再循环烟气，代替未干燥湿垃圾中的水分产生的水蒸气，调节垃圾焚烧炉的炉温和烟气量，对垃圾焚烧锅炉的燃烧几乎没有影响。3、回收湿垃圾中的水分，经过处理后可以再次利用。4、加热入炉助燃风，提高系统效率。5、经过干燥蒸发出来的其他易挥发气体与来自湿垃圾库的空气混合，作为助燃风进入焚烧炉，可以防止垃圾的异味外传。6、用干燥出来的水蒸气和其他易挥发气体加热助燃风，提高助燃风温度，同时还减少了蒸汽加热器的抽气量，增加了发电量。7、按照一定的速率干燥垃圾，可以节省干燥后垃圾储存空间的占地面积。8、湿垃圾处理后直接进入焚烧炉，提高了入炉垃圾的温度，减少了热量损失，有助于垃圾的焚烧。9、将干燥器气体气液分离，冷凝水再回收，其他气体再燃烧，减少干燥器气体的再处理过程和设备。
实施例2
如图2所示，与实施例1的区别在于，增加了干垃圾库1，干垃圾库1通过管道与冷凝器9连接。
再循环烟气流程：在净化装置之前的烟气温度较高，约为200℃。其流量通过烟气挡板进行调节，进入间壁式垃圾干燥器中，与湿垃圾不直接接触，脱除湿垃圾水分后，温度降低，然后再进入垃圾焚烧炉进行再循环。
垃圾流程：来自湿垃圾库的湿垃圾进入间壁式湿垃圾干燥器中，被热烟气脱除水分后，进入干垃圾库。从干垃圾库抓取垃圾进入垃圾焚烧炉燃烧。
水/水蒸气流程：间壁式湿垃圾干燥器蒸发出来的水蒸气和其他易挥发气体，被引入到冷凝器中，水蒸气和其他气体在冷凝器中放热加热入炉空气，水蒸气冷凝为冷凝水回收，其他气体与来自干垃圾库和湿垃圾库的空气混合，进入蒸汽加热器。
空气流程：在引风机的作用下，维持垃圾库负压，来自湿垃圾库及干垃圾库的空气在冷凝器中吸收冷凝热，与其他气体混合，进入蒸汽加热器再次加热，最终进入锅炉助燃。
蒸汽加热器水蒸气流程：从蒸汽管道抽蒸汽进入加热器加热助燃风。
该系统具有以下优势：1、进入垃圾焚烧炉的垃圾含水量降低，热值增加，垃圾焚烧发电效率得以提高。2、利用再循环烟气，代替未干燥湿垃圾中的水分产生的水蒸气，调节垃圾焚烧炉的炉温和烟气量，对垃圾焚烧锅炉的燃烧几乎没有影响。3、回收湿垃圾中的水分，进行再次利用。4、加热入炉助燃风，提高系统效率。5、经过干燥蒸发出来的其他易挥发气体与来自干垃圾库和湿垃圾库的空气混合，作为助燃风进入焚烧炉，可以防止垃圾的异味外传。6、用干燥出来的水蒸气和其他易挥发气体加热助燃风，提高助燃风温度，同时还减少了蒸汽加热器的抽气量，增加了发电量。7、将干燥器气体气液分离，冷凝水再回收，其他气体再燃烧，减少干燥器气体的再处理过程和设备。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用烟气余热的垃圾干燥系统，其特征在于：包括：
湿垃圾库，用于盛放湿垃圾；
间壁式垃圾干燥器，设置有湿垃圾容纳腔和加热介质通道，加热介质通道环绕湿垃圾容纳腔设置；
垃圾焚烧锅炉，其烟气出口与间壁式垃圾干燥器的加热介质通道的进口连通，加热介质通道的出口与垃圾焚烧锅炉的炉腔连通；
冷凝器，其进口分别与湿垃圾库和间壁式垃圾干燥器的湿垃圾容纳腔连接；
加热器，其进口与冷凝器的出口连接，其出口与所述垃圾焚烧锅炉连接。
2.根据权利要求1所述的利用烟气余热的垃圾干燥系统，其特征在于：垃圾焚烧炉的烟气出口管道上设置有烟气挡板，间壁式垃圾干燥器的加热介质通道的进口与烟气挡板连接。
3.根据权利要求1所述的利用烟气余热的垃圾干燥系统，其特征在于：所述利用烟气余热的垃圾处理系统还包括干垃圾库。
4.根据权利要求1所述的利用烟气余热的垃圾干燥系统，其特征在于：所述加热器为蒸汽加热器，蒸汽加热器与蒸汽管道连接。
5.根据权利要求1所述的利用烟气余热的垃圾干燥系统，其特征在于：所述湿垃圾库与冷凝器之间的连接管道上设置有第一引风机。
6.根据权利要求1所述的利用烟气余热的垃圾干燥系统，其特征在于：所述间壁式垃圾干燥器的加热介质通道的出口与垃圾焚烧锅炉之间的连接管道上设置有第二引风机。
7.根据权利要求1所述的利用烟气余热的垃圾干燥系统，其特征在于：还包括脱硫脱硝塔和除尘器，脱硫脱硝塔连接于垃圾焚烧锅炉的烟气出口端，且与间壁式垃圾干燥器并联，除尘器连接于脱硫脱硝塔的下游。
8.根据权利要求1所述的利用烟气余热的垃圾干燥系统，其特征在于：还包括烟囱，烟囱连接于除尘器的下游。
9.一种利用烟气余热的垃圾处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
将湿垃圾投入间壁式垃圾干燥器内，与来自垃圾焚烧锅炉的高温烟气进行间壁式换热，湿垃圾被加热蒸发干燥，湿垃圾被加热产生的湿空气经来自垃圾库的冷空气在冷凝器中冷凝，析出水分，经加热器加热升温后，输送至垃圾焚烧炉进行燃烧处理；
从间壁式垃圾干燥器内流出的降温后的烟气循环回垃圾焚烧锅炉中。
10.根据权利要求9所述的利用烟气余热的垃圾处理方法，其特征在于：还包括将湿垃圾库中产生的臭味空气输送至冷凝器，冷凝间壁式垃圾干燥器产生的湿空气中的水蒸气，臭味空气本身温度升高，再经加热器加热升温后，输送至垃圾焚烧炉进行燃烧处理的步骤。
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