CN113217940A - 一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统及方法 - Google Patents

一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统及方法，通过增设塔式太阳能集热、储热及换热系统模块，并通过对现有垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统进行改进，将垃圾池设计为封闭系统、设置垃圾池垃圾进口一、二道门，在炉膛入口进料斗处设置一、二道门，在垃圾池底部设置进风口，实现利用太阳能将垃圾电站一、二次风温提高的目的。此外，将加热空气送入垃圾池，可提高垃圾池温度及垃圾热值。本发明可显著降低或消除空预器加热用主蒸汽及一段抽汽用量，显著提高一、二次风温，显著提高机组发电功率及效率，通过精确控制垃圾池入口风温，可以促进垃圾池内垃圾的发酵进程，有效提高燃料垃圾的热值，从而提高余热锅炉热效率。

Description

一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统及 方法
技术领域
本发明涉及垃圾发电技术领域，具体涉及一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统及方法。
背景技术
与常规燃煤火电机组不同，当前新投产垃圾电站热力系统中，余热锅炉空气预热器加热热源并非全部采用锅炉烟气，而主要采用的是锅炉过热主蒸汽和汽轮机一段抽汽，并且并不对二次风进行加热，这样显著降低了垃圾电站的发电能力和发电效率，以一台25MW等级的垃圾电站为例，余热锅炉空气预热器的蒸汽耗量约为12t/h，这导致机组发电功率减小约2.0MW，相对减小约8％。
垃圾电站的垃圾池通常并非为全封闭系统，也并无加热装置，由于垃圾池中的生活垃圾均含有一定水分，受重力影响这些水分在垃圾池内不断向下部移动，到垃圾池底部聚集为垃圾渗滤液，在冬季寒冷天气中，垃圾池内的垃圾容易出现结冰现象出现，当垃圾出现结冰时会导致垃圾热值降低、在炉膛内容易出现燃烧困难、燃烧不稳，甚至时常需要投入柴油助燃，这导致电厂运行成本增高，机组垃圾处理能力下降，机组发电量降低。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统及方法，通过设置地热利用及换热系统，来提高空预器进风温度，减小空预器加热用蒸汽流量，此外，利用该系统可实现垃圾池温度精确控制，提高燃料垃圾热值、从而一方面显著提高余热锅炉效率，另一方面也显著提高机组发电能力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统，包括垃圾发电站垃圾池、一、二次风系统以及与一、二次风系统相连的地热利用及换热系统；
所述地热利用及换热系统包括地热循环水吸水管9，地热循环水吸水管9插入地热吸水层，出口与地热循环水过滤器11进口相连接，所述地热循环水过滤器11出口与地热循环水泵1进口相连接，地热循环泵1出口管道与地热循环水处理模块2进口相连接，地热循环水处理模块2出口管道与水/空气换热器3水侧进口相连接，水/空气换热器3水侧出口与循环水回水管8相连接；
所述水/空气换热器3空气侧进口与大气相连接，水/空气换热器3空气侧出口风管分为两路，其中一路通过垃圾池进风管7与垃圾池进风调节风门6相连接，垃圾池进风调节风门6出口通过风管与垃圾池底部进风口20相连接；另一路通过垃圾池进风旁路管5与垃圾池进风旁路管调节风门4相连接，垃圾池进风旁路管调节风门4出口通过风管与一、二次风进风管相连接。
所述垃圾池为封闭系统。
所述垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统包括在垃圾池垃圾入口设置一道门13、二道门14；在垃圾池至锅炉炉膛燃料入口进料斗处设置燃料投入一道门15、二道门16；垃圾池底部设置空气进口11；垃圾池上部设置一、二次风吸风口20；一次风机进口设置一次风温调节风门17；二次风机进口设置二次风温调节风门18；垃圾池进风管道设置垃圾池进风温度调节风门19。
一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统的运行方式，包括以下步骤；
地热循环水在地热水吸热层吸收热量，地热循环水泵1通过地热循环水吸水管9将地热循环水提升至地面，循环水在进入地热循环水泵1前先经过地热循环水过滤器11进行过滤，地热循环水泵1出口循环水进入地热循环水处理模块2，经过水处理的地热循环水进入水/空气换热器3后通过地热循环水回水管8返回地热井10；
空气经过水/空气换热器3被加热后，其中一路通过垃圾池进风管7、垃圾池进风调节风门6及垃圾池进风口20进入垃圾池内，通过调整垃圾池进风调节风门6开度、垃圾池进风旁路管调节风门4的开度及垃圾池进风温度调节风门19的开度，精确控制垃圾池内垃圾的温度，从而促进垃圾发酵、提高垃圾热值，垃圾池内空气通过垃圾池上部一、二次风吸风口12进入一、二次风进风管；其中另一路通过垃圾池进风旁路管5、垃圾池进风旁路管调节风门4进入一、二次风进风管；
正常运行过程中，空气从一二次风吸风管进入一次风机，一次风机出口风进入空预器进行二次加热，经过空预器加热器的一次风进入一次风配风母管；一次风温调节风门17用于降低一次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门；
正常运行过程中，二次风经过二次风机升压，从一、二次风进风管进入锅炉炉膛，参与锅炉燃烧；二次风温调节风门18用于降低二次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门；
垃圾车将垃圾倾倒至垃圾池的过程为：首先打开一道门13，并同时关闭二道门14，垃圾被倾倒至一道门13与二道门14之间；紧接着，关闭一道门13，然后打开二道门14，垃圾进入垃圾池内部；最后，关闭二道门14，垃圾倾倒过程结束。
垃圾进入锅炉炉膛的过程为：首先，打开锅炉炉膛燃料入口进料斗处一道门15，并同时关闭二道门16；紧接着，垃圾抓钩将垃圾抓取后投送至进料斗中，垃圾位于一道门15与二道门16之间；最后，关闭一道门15，然后打开二道门16，垃圾进入锅炉炉膛后参与燃烧。
所述地热循环水泵1出口A点地热循环水温度达到95℃，水/空气换热器12出口B点空气温度达到75℃，一次风机入口D点风温达到70℃，二次风机进口E点风温可达到72℃，垃圾池进口点C处风温满足垃圾池垃圾发酵最佳温度要求。
本发明的有益效果：
1.由于增设的地热利用及换热系统具有连续换热能力，因此该系统可连续24小时提高一次风机进口风温，从而降低空预器加热用主蒸汽及一段抽汽的用量，显著提高机组发电功率及发电效率；
2.增设的垃圾池进风系统，可以精确控制垃圾池进风温度，因此可以有效促进垃圾池内垃圾的发酵进程，有效提高燃料垃圾的热值，从而提高余热锅炉热效率；
3.采用本发明，可以将提高垃圾电站一次风机进口风温提高至70℃，可以将提高垃圾电站二次风机进口风温提高至72℃。
附图说明
图1为一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统，需要对现有垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统进行改进设计；此外，需要增加模块1-地热利用及换热系统。
对现有垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统进行改进设计主要包括：
(1)垃圾池设计为封闭系统，不直接与大气环境相通；
(2)设置垃圾池垃圾入口一道门13、二道门14；
(3)在垃圾池至锅炉炉膛燃料入口进料斗处设置燃料投入一道门15、二道门16；
(4)垃圾池底部设置空气进口11；
(5)垃圾池上部设置一、二次风吸风口20；
(6)一次风机进口设置一次风温调节风门17；
(7)二次风机进口设置二次风温调节风门18；
(8)垃圾池进风管道设置垃圾池进风温度调节风门19。
增加的模块1-地热利用及换热系统由：地热井10、地热循环水吸水管9、地热循环水泵1、地热循环水处理模块2、水/空气换热器3、地热循环水过滤器11、地热循环水回水管8、垃圾池进风旁路管5、垃圾池进风调节风门6、垃圾池进风旁路管调节风门4等组成。
增加的模块1-地热利用及换热系统各设备连接方式为：
(1)地热循环水吸水管9插入地热吸水层，出口与地热循环水过滤器11进口相连接，地热循环水过滤器11出口与地热循环水泵1进口相连接，地热循环泵出口管道与地热循环水处理模块2进口相连接，地热循环水处理模块2出口管道与水/空气换热器3水侧进口相连接，水/空气换热器3水侧出口与循环水回水管8相连接。
(2)水/空气换热器3空气侧进口与大气相连接，水/空气换热器3空气侧出口风管分为两路，其中一路通过垃圾池进风管7与垃圾池进风调节风门6相连接，垃圾池进风调节风门6出口通过风管与垃圾池底部进风口20相连接；其中另一路通过垃圾池进风旁路管5与垃圾池进风旁路管调节风门4相连接，垃圾池进风旁路管调节风门4出口通过风管与一、二次风进风管相连接。
增加的模块1-地热利用及换热系统及对现有垃圾发电站垃圾池和一、二次风系统进行改进设计后的整个系统工作过程为：
(1)地热循环水在地热水吸热层吸收热量，地热循环水泵1通过地热循环水吸水管9将地热循环水提升至地面，循环水在进入地热循环水泵1前先经过地热循环水过滤器11进行过滤，地热循环水泵1出口循环水进入地热循环水处理模块2，经过水处理的地热循环水进入水/空气换热器3后通过地热循环水回水管8返回地热井10。
(2)空气经过水/空气换热器3被加热后，其中一路通过垃圾池进风管7、垃圾池进风调节风门6及垃圾池进风口20进入垃圾池内，通过调整垃圾池进风调节风门6开度、垃圾池进风旁路管调节风门4的开度及垃圾池进风温度调节风门19的开度，可以精确控制垃圾池内垃圾的温度，从而促进垃圾发酵、提高垃圾热值，垃圾池内空气通过垃圾池上部一、二次风吸风口12进入一、二次风进风管；其中另一路通过垃圾池进风旁路管5、垃圾池进风旁路管调节风门4进入一、二次风进风管。
(3)正常运行过程中，空气从一二次风吸风管进入一次风机，一次风机出口风进入空预器进行二次加热，经过空预器加热器的一次风进入一次风配风母管；一次风温调节风门17用于降低一次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门。
(4)正常运行过程中，二次风经过二次风机升压，从一、二次风进风管进入锅炉炉膛，参与锅炉燃烧；二次风温调节风门18用于降低二次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门。
(5)垃圾车将垃圾倾倒至垃圾池的过程为：首先打开一道门13，并同时关闭二道门14，垃圾被倾倒至一道门13与二道门14之间；紧接着，关闭一道门13，然后打开二道门14，垃圾进入垃圾池内部；最后，关闭二道门14，垃圾倾倒过程结束。
(6)垃圾进入锅炉炉膛的过程为：首先，打开锅炉炉膛燃料入口进料斗处一道门15，并同时关闭二道门16；紧接着，垃圾抓钩将垃圾抓取后投送至进料斗中，垃圾位于一道门15与二道门16之间；最后，关闭一道门15，然后打开二道门16，垃圾进入锅炉炉膛后参与燃烧。
如图1所示，地热循环水泵1出口A点地热循环水温度达到95℃，水/空气换热器12出口B点空气温度达到75℃，一次风机入口D点风温达到70℃，二次风机进口E点风温可达到72℃，垃圾池进口点C处风温满足垃圾池垃圾发酵最佳温度要求。

Claims (5)

1.一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统，其特征在于，包括垃圾发电站垃圾池、一、二次风系统以及与一以及与二次风系统相连的地热利用及换热系统；
所述地热利用及换热系统包括地热循环水吸水管(9)，地热循环水吸水管(9)插入地热吸水层，出口与地热循环水过滤器(11)进口相连接，所述地热循环水过滤器(11)出口与地热循环水泵(1)进口相连接，地热循环泵(1)出口管道与地热循环水处理模块(2)进口相连接，地热循环水处理模块(2)出口管道与水/空气换热器(3)水侧进口相连接，水/空气换热器(3)水侧出口与循环水回水管(8)相连接；
所述水/空气换热器(3)空气侧进口与大气相连接，水/空气换热器(3)空气侧出口风管分为两路，其中一路通过垃圾池进风管(7)与垃圾池进风调节风门(6)相连接，垃圾池进风调节风门6出口通过风管与垃圾池底部进风口(20)相连接；另一路通过垃圾池进风旁路管(5)与垃圾池进风旁路管调节风门(4)相连接，垃圾池进风旁路管调节风门(4)出口通过风管与一、二次风进风管相连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统，其特征在于，所述垃圾池为封闭系统。
3.根据权利要求1所述的一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统，其特征在于，所述垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统包括在垃圾池垃圾入口设置一道门(13)、二道门(14)；在垃圾池至锅炉炉膛燃料入口进料斗处设置燃料投入一道门(15)、二道门(16)；垃圾池底部设置空气进口(11)；垃圾池上部设置一、二次风吸风口(20)；一次风机进口设置一次风温调节风门(17)；二次风机进口设置二次风温调节风门(18)；垃圾池进风管道设置垃圾池进风温度调节风门(19)。
4.基于权利要求1-3任一项所述的一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统的运行方式，其特征在于，包括以下步骤；
地热循环水在地热水吸热层吸收热量，地热循环水泵(1)通过地热循环水吸水管(9)将地热循环水提升至地面，循环水在进入地热循环水泵(1)前先经过地热循环水过滤器(11)进行过滤，地热循环水泵(1)出口循环水进入地热循环水处理模块(2)，经过水处理的地热循环水进入水/空气换热器(3)后通过地热循环水回水管(8)返回地热井(10)；
空气经过水/空气换热器(3)被加热后，其中一路通过垃圾池进风管(7)、垃圾池进风调节风门(6)及垃圾池进风口(20)进入垃圾池内，通过调整垃圾池进风调节风门(6)开度、垃圾池进风旁路管调节风门(4)的开度及垃圾池进风温度调节风门(19)的开度，精确控制垃圾池内垃圾的温度，从而促进垃圾发酵、提高垃圾热值，垃圾池内空气通过垃圾池上部一、二次风吸风口(12)进入一、二次风进风管；其中另一路通过垃圾池进风旁路管(5)、垃圾池进风旁路管调节风门(4)进入一、二次风进风管；
正常运行过程中，空气从一二次风吸风管进入一次风机，一次风机出口风进入空预器进行二次加热，经过空预器加热器的一次风进入一次风配风母管；一次风温调节风门(17)用于降低一次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门；
正常运行过程中，二次风经过二次风机升压，从一、二次风进风管进入锅炉炉膛，参与锅炉燃烧；二次风温调节风门(18)用于降低二次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门；
垃圾车将垃圾倾倒至垃圾池的过程为：首先打开一道门(13)，并同时关闭二道门(14)，垃圾被倾倒至一道门(13)与二道门(14)之间；紧接着，关闭一道门(13)，然后打开二道门(14)，垃圾进入垃圾池内部；最后，关闭二道门(14)，垃圾倾倒过程结束；
垃圾进入锅炉炉膛的过程为：首先，打开锅炉炉膛燃料入口进料斗处一道门(15)，并同时关闭二道门(16)；紧接着，垃圾抓钩将垃圾抓取后投送至进料斗中，垃圾位于一道门(15)与二道门(16)之间；最后，关闭一道门(15)，然后打开二道门(16)，垃圾进入锅炉炉膛后参与燃烧。
5.根据权利要求4所述的一种利用地热能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统的运行方式，其特征在于，所述地热循环水泵(1)出口A点地热循环水温度达到95℃，水/空气换热器(12)出口B点空气温度达到75℃，一次风机入口D点风温达到70℃，二次风机进口E点风温可达到72℃，垃圾池进口点C处风温满足垃圾池垃圾发酵最佳温度要求。
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