CN114413261A - 一种垃圾发电机组系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾发电机组系统，分离系统的固体出口与锅炉上旋风燃烧器的一次风入口连接；空气预热器的空气出口分为两路，其中一路与旋风燃烧器的一次风入口连接，另一路与旋风燃烧器的二次风入口连接；锅炉上的高温取烟口分别与一体化处理机系统Ⅰ的高温烟气入口及一体化处理机系统Ⅱ的高温烟气入口连接；垃圾储存系统的渗滤液出口与一体化处理机系统Ⅱ的渗滤液入口连接，一体化处理机系统Ⅱ的产物出口与旋风燃烧器连接；飞灰收集系统Ⅱ的出口与旋风燃烧器的一次风入口连接，该系统能够有效解决垃圾焚烧过程中酸性气体对锅炉系统造成水冷壁管腐蚀的问题，同时实现垃圾渗滤液及垃圾灰的零排放。

Description

一种垃圾发电机组系统
技术领域
本发明属于垃圾发电领域，涉及一种垃圾发电机组系统。
背景技术
随着我国城市化进程加快，垃圾产量急速增加，现有的环保设施处置能力呈现不足，且国民的环保意识逐渐提高，目前垃圾焚烧处置主要以垃圾发电及水泥炉窑协同处置为主，垃圾发电厂选址较困难，发电效率约28％，由于垃圾焚烧炉炉膛温度800℃左右，不能分解二噁英前体物，导致二噁英类物质在尾部烟气温降过程中再次合成。垃圾发电厂大气污染物排放指标较燃煤发电厂高，随着垃圾电厂数量增多，污染物排放量将大幅提高。此外，垃圾发电厂为了提高入炉垃圾热值，一般采用发酵方式将其中的水分部分析出，导致大量垃圾渗滤液产生，垃圾渗滤液难以处置。水泥炉窑协同处置中存在污染物排放浓度高及垃圾渗滤液难以处置等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种垃圾发电机组系统，该系统能够有效解决垃圾焚烧过程中酸性气体对锅炉系统造成水冷壁管腐蚀的问题，同时实现垃圾渗滤液及垃圾灰的零排放。
为达到上述目的，本发明所述的垃圾发电机组系统包括垃圾储存系统、一体化处理机系统Ⅰ、分离系统、锅炉、旋风燃烧器、送风机、空气预热器、一体化处理机系统Ⅱ及飞灰收集系统Ⅱ；
垃圾储存系统的出口与一体化处理机系统Ⅰ的物料入口连接，一体化处理机系统Ⅰ的产物出口与分离系统的气体入口连接，分离系统的气体出口与锅炉连接；分离系统的固体出口与锅炉上旋风燃烧器的一次风入口连接；
送风机的出口与空气预热器的空气入口连接，空气预热器的空气出口分为两路，其中一路与旋风燃烧器的一次风入口连接，另一路与旋风燃烧器的二次风入口连接；
锅炉上的高温取烟口分别与一体化处理机系统Ⅰ的高温烟气入口及一体化处理机系统Ⅱ的高温烟气入口连接；
垃圾储存系统的渗滤液出口与一体化处理机系统Ⅱ的渗滤液入口连接，一体化处理机系统Ⅱ的产物出口与旋风燃烧器连接；
飞灰收集系统Ⅱ与锅炉的尾部烟道的飞灰出口相连通，飞灰收集系统Ⅱ的出口与旋风燃烧器的一次风入口连接。
还包括渗滤液收集系统；
垃圾储存系统的渗滤液出口与渗滤液收集系统的入口连接，渗滤液收集系统的出口与一体化处理机系统Ⅱ的渗滤液入口连接。
还包括发电系统，所述发电系统包括过热器、汽轮机、冷凝器、热力系统、受热面及发电及供电系统；
锅炉上锅炉汽包的蒸汽出口与过热器的入口连接，过热器的出口与汽轮机的入口连接，汽轮机的出口与冷凝器的入口连接，冷凝器的出口与热力系统的入口连接，热力系统的出口与受热面的入口连接，受热面的出口与锅炉汽包的给水入口连接，其中，受热面位于锅炉的尾部烟道内，汽轮机的输出轴与发电及供电系统连接。
还包括污染物一体化脱除系统、增压风机及烟囱；
锅炉的尾部烟道出口与空气预热器的烟气入口连接，空气预热器的烟气出口与污染物一体化脱除系统的入口连接，污染物一体化脱除系统的出口与增压风机的入口连接，增压风机的出口与烟囱的入口连接。
还包括飞灰收集系统Ⅰ；
飞灰收集系统Ⅰ与污染物一体化脱除系统的飞灰出口相连通，飞灰收集系统Ⅰ的出口及飞灰收集系统Ⅱ的出口通过管道并管后与旋风燃烧器的一次风入口连接。
还包括预处理系统、撕碎机及垃圾输送系统；
垃圾储存系统的出口与预处理系统的入口连接，预处理系统的出口与撕碎机的入口连接，撕碎机的出口与垃圾输送系统的入口连接，垃圾输送系统的出口与一体化处理机系统Ⅰ的物料入口连接。
预处理系统及撕碎机的渗滤液出口分别与渗滤液收集系统的入口连接。
还包括储仓及给料系统；
分离系统的固体出口与储仓的入口连接，储仓的出口与给料系统的入口连接，给料系统的入口与旋风燃烧器的一次风入口连接。
锅炉的底部排渣口与炉渣收集系统的入口连接。
还包括除酸剂制备及输送系统；除酸剂制备及输送系统的出口分别与一体化处理机系统Ⅰ的除酸剂入口及一体化处理机系统Ⅱ的除酸剂入口连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的垃圾发电机组系统在具体操作时，垃圾进入一体化处理机系统Ⅰ中通过与高温烟气直接接触的方式进行干燥、炭化、粉碎、除酸及输送的一体化处理，出口产物进行气固分离，气态物质直接送入锅炉进行绝热燃烧，固态物质进入旋风燃烧器中进行绝热燃烧，系统产生的渗滤液送入一体化处理机系统Ⅱ中进行干燥、炭化、粉碎、除酸及输送的一体化处理，有效解决垃圾焚烧过程中酸性气体对锅炉系统造成水冷壁管腐蚀的问题，产物送入锅炉进行绝热燃烧，实现垃圾渗滤液零排放。垃圾各组分在锅炉或旋风燃烧器中燃烧后炉膛温度达1200℃以上，利用该炉膛高温条件有效遏制垃圾燃烧过程中二噁英等有害物质生成，实现大气污染物排放指标达到超低排放水平。另外，本发明中收集到的飞灰送入旋风燃烧器中，实现垃圾灰的零排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为垃圾储存系统、2为预处理系统、3为撕碎机、4为垃圾输送系统、5为一体化处理机系统Ⅰ、6为分离系统、7为储仓、8为给料系统、9为旋风燃烧器、10为锅炉、11为空气预热器、12为污染物一体化脱除系统、13为增压风机、14为烟囱、15为送风机、16为渗滤液收集系统、17为一体化处理机系统Ⅱ、18为飞灰收集系统Ⅰ、19为飞灰收集系统Ⅱ、20为炉渣收集系统、21为锅炉汽包、22为汽轮机、23为发电及供电系统、24为冷凝器、25为热力系统、26为受热面、27为过热器、28为除酸剂制备及输送系统。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的垃圾发电机组系统包括锅炉、垃圾储存系统1、预处理系统2、撕碎机3、垃圾输送系统4、一体化处理机系统Ⅰ5、分离系统6、储仓7、给料系统8、旋风燃烧器9、锅炉10、空气预热器11、污染物一体化脱除系统12、增压风机13、烟囱14、送风机15、渗滤液收集系统16、一体化处理机系统Ⅱ17、飞灰收集系统Ⅰ18、飞灰收集系统Ⅱ19、炉渣收集系统20、锅炉汽包21、汽轮机22、发电及供电系统23、冷凝器24、热力系统25、受热面26、过热器27、除酸剂制备及输送系统28；
垃圾储存系统1的出口与预处理系统2的入口连接，预处理系统2的出口与撕碎机3的入口连接，撕碎机3的出口与垃圾输送系统4的入口连接，垃圾输送系统4的出口与一体化处理机系统Ⅰ5的物料入口连接，一体化处理机系统Ⅰ5的产物出口与分离系统6的气体入口连接，分离系统6的气体出口与锅炉10连接；分离系统6的固体出口与储仓7的入口连接，储仓7的出口与给料系统8的入口连接。
送风机15的出口与空气预热器11的空气入口连接，空气预热器11的空气出口分为两路，其中一路与旋风燃烧器9的一次风入口连接，另一路与旋风燃烧器9的二次风入口连接，给料系统8的出口与旋风燃烧器9的一次风入口连接。
锅炉10上的高温取烟口分别与一体化处理机系统Ⅰ5的高温烟气入口及一体化处理机系统Ⅱ17的高温烟气入口连接；垃圾储存系统1、预处理系统2及撕碎机3的渗滤液出口分别与渗滤液收集系统16的入口连接，渗滤液收集系统16的出口与一体化处理机系统Ⅱ17的渗滤液入口连接，一体化处理机系统Ⅱ17的产物出口与旋风燃烧器9连接。
飞灰收集系统Ⅰ18与污染物一体化脱除系统12的飞灰出口相连通，飞灰收集系统Ⅱ19与锅炉10的尾部烟道的飞灰出口相连通，飞灰收集系统Ⅰ18的出口及飞灰收集系统Ⅱ19的出口通过管道并管后与旋风燃烧器9的一次风入口连接。
锅炉10的底部排渣口与炉渣收集系统20的入口连接，除酸剂制备及输送系统28的出口分别与一体化处理机系统Ⅰ5的除酸剂入口及一体化处理机系统Ⅱ17的除酸剂入口连接。
锅炉10的尾部烟道出口与空气预热器11的烟气入口连接，空气预热器11的烟气出口与污染物一体化脱除系统12的入口连接，污染物一体化脱除系统12的出口与增压风机13的入口连接，增压风机13的出口与烟囱14的入口连接，烟囱14与大气连接。
锅炉10上锅炉汽包21的蒸汽出口与过热器27的入口连接，过热器27的出口与汽轮机22的入口连接，汽轮机22的出口与冷凝器24的入口连接，冷凝器24的出口与热力系统25的入口连接，热力系统25的出口与受热面26的入口连接，受热面26的出口与锅炉汽包21的给水入口连接，其中，受热面26位于锅炉10的尾部烟道内。
汽轮机22的输出轴与发电及供电系统23连接。
本发明所述的垃圾发电机组系统的工作方法包括以下步骤：
市政垃圾在垃圾储存系统1中存储，预处理系统2对垃圾中的铁器、其它金属制品及石块等不可燃杂质进行祛除，除杂后的垃圾进入撕碎机3中破碎至3cm以下粒径，再通过垃圾输送系统4进入一体化处理机系统Ⅰ5中；垃圾储存系统1、预处理系统2及撕碎机3产生的垃圾渗滤液进入渗滤液收集系统16中，渗滤液收集系统16输出的垃圾渗滤液进入到一体化处理机系统Ⅱ17中；从锅炉10上抽取的600℃-800℃高温烟气分别输送至一体化处理机系统Ⅰ5及一体化处理机系统Ⅱ17中；送风机15输出的空气在空气预热器11中加热后分成一次风及二次风，其中，一次风进入旋风燃烧器9的一次风入口中，二次风进入旋风燃烧器9的二次风入口中；
除酸剂制备及输送系统28输出的除酸剂分别输送至一体化处理机系统Ⅰ5及一体化处理机系统Ⅱ17中，将垃圾高温处置过程中产生的HCl等酸性气体在进入锅炉10之前转化为稳定性极高的CaCl2等固体，避免受热面26及过热器27产生酸性腐蚀；一体化处理机系统Ⅰ5利用高温烟气对垃圾进行干燥、炭化、粉碎、除酸及输送的一体化处置，再输出至分离系统6中进行气固分离，其中，分离出来的气态组分输送至锅炉10中进行绝热燃烧，分离出来的固态组分为μm级粉末，满足悬浮燃烧方式的要求，固态组分先进入储仓7中进行存储，然后通过给料系统8进入旋风燃烧器9的一次风入口中，跟随一次风进入旋风燃烧器9中进行1600℃左右的绝热燃烧，锅炉10的液态排渣至炉渣收集系统20中；一体化处理机系统Ⅱ17利用高温烟气对垃圾渗滤液进行干燥、炭化、粉碎、除酸及输送，一体化处理机系统Ⅱ17输出的200℃-300℃的全组分进入锅炉10中进行绝热燃烧，实现垃圾渗滤液零排放。
锅炉10为绝热炉膛或半绝热炉膛，垃圾各组分在锅炉10或旋风燃烧器9中燃烧后炉膛温度达1200℃以上，利用该炉膛高温条件有效遏制垃圾燃烧过程中二噁英等有害物质生成，炉膛中以对流受热面26为主，锅炉10可以为直流形式或汽包形式，产生的蒸汽参数达到亚临界水平(17Mpa，540℃)。
垃圾在锅炉10中燃烧产生的烟气与受热面26及过热器27换热后从锅炉10中排出，随后进入空气预热器11中继续进行换热，空气预热器11输出的140℃左右烟气进入污染物一体化脱除系统12中进行污染物一体化脱除，污染物一体化脱除系统12输出的烟气中NOx、SO2及烟尘排放指标分别＜50mg/m3、35mg/m3及5mg/m3，达到超低排放水平，处于国内外各行业领先地位，最后经增压风机13进入烟囱14中进行近零排放。
锅炉10产生的飞灰通过飞灰收集系统Ⅱ19收集，污染物一体化脱除系统12产生的飞灰通过飞灰收集系统Ⅰ18收集，飞灰收集系统Ⅰ18及飞灰收集系统Ⅱ19输出的飞灰跟随一次风进入旋风燃烧器9中进行进一步燃烧，从而将其中的固体可燃物燃烧，将不可燃的飞灰颗粒熔化液态，最终流入锅炉10底部的炉渣收集系统20，高温液态物质在炉渣收集系统20急速冷却形成玻璃体，从而进行铺路等资源化利用，实现垃圾灰零排放。
过热器27产生的蒸汽(17Mpa，540℃)进入汽轮机22中将热能转化为机械能，汽轮机22输出的蒸汽进入冷凝器24中凝结成水，然后依次进入热力系统25、受热面26及锅炉汽包21中，锅炉汽包21输出的蒸汽进入过热器27中加热，产生满足要求的蒸汽，当锅炉10为直流锅炉时，则上述介质循环中将锅炉汽包21取消。
汽轮机22的机械端与发电及供电系统23连接，将机械能转化为电能，整个系统发电效率较传统的垃圾电厂提高10％以上。

Claims (10)

1.一种垃圾发电机组系统，其特征在于，包括垃圾储存系统(1)、一体化处理机系统Ⅰ(5)、分离系统(6)、锅炉(10)、旋风燃烧器(9)、送风机(15)、空气预热器(11)、一体化处理机系统Ⅱ(17)及飞灰收集系统Ⅱ(19)；
垃圾储存系统(1)的出口与一体化处理机系统Ⅰ(5)的物料入口连接，一体化处理机系统Ⅰ(5)的产物出口与分离系统(6)的气体入口连接，分离系统(6)的气体出口与锅炉(10)连接；分离系统(6)的固体出口与锅炉(10)上旋风燃烧器(9)的一次风入口连接；
送风机(15)的出口与空气预热器(11)的空气入口连接，空气预热器(11)的空气出口分为两路，其中一路与旋风燃烧器(9)的一次风入口连接，另一路与旋风燃烧器(9)的二次风入口连接；
锅炉(10)上的高温取烟口分别与一体化处理机系统Ⅰ(5)的高温烟气入口及一体化处理机系统Ⅱ(17)的高温烟气入口连接；
垃圾储存系统(1)的渗滤液出口与一体化处理机系统Ⅱ(17)的渗滤液入口连接，一体化处理机系统Ⅱ(17)的产物出口与旋风燃烧器(9)连接；
飞灰收集系统Ⅱ(19)与锅炉(10)的尾部烟道的飞灰出口相连通，飞灰收集系统Ⅱ(19)的出口与旋风燃烧器(9)的一次风入口连接。
2.根据权利要求1所述的垃圾发电机组系统，其特征在于，还包括渗滤液收集系统(16)；
垃圾储存系统(1)的渗滤液出口与渗滤液收集系统(16)的入口连接，渗滤液收集系统(16)的出口与一体化处理机系统Ⅱ(17)的渗滤液入口连接。
3.根据权利要求1所述的垃圾发电机组系统，其特征在于，还包括发电系统，所述发电系统包括过热器(27)、汽轮机(22)、冷凝器(24)、热力系统(25)、受热面(26)及发电及供电系统(23)；
锅炉(10)上锅炉汽包(21)的蒸汽出口与过热器(27)的入口连接，过热器(27)的出口与汽轮机(22)的入口连接，汽轮机(22)的出口与冷凝器(24)的入口连接，冷凝器(24)的出口与热力系统(25)的入口连接，热力系统(25)的出口与受热面(26)的入口连接，受热面(26)的出口与锅炉汽包(21)的给水入口连接，其中，受热面(26)位于锅炉(10)的尾部烟道内，汽轮机(22)的输出轴与发电及供电系统(23)连接。
4.根据权利要求1所述的垃圾发电机组系统，其特征在于，还包括污染物一体化脱除系统(12)、增压风机(13)及烟囱(14)；
锅炉(10)的尾部烟道出口与空气预热器(11)的烟气入口连接，空气预热器(11)的烟气出口与污染物一体化脱除系统(12)的入口连接，污染物一体化脱除系统(12)的出口与增压风机(13)的入口连接，增压风机(13)的出口与烟囱(14)的入口连接。
5.根据权利要求1所述的垃圾发电机组系统，其特征在于，还包括飞灰收集系统Ⅰ(18)；
飞灰收集系统Ⅰ(18)与污染物一体化脱除系统(12)的飞灰出口相连通，飞灰收集系统Ⅰ(18)的出口及飞灰收集系统Ⅱ(19)的出口通过管道并管后与旋风燃烧器(9)的一次风入口连接。
6.根据权利要求1所述的垃圾发电机组系统，其特征在于，还包括预处理系统(2)、撕碎机(3)及垃圾输送系统(4)；
垃圾储存系统(1)的出口与预处理系统(2)的入口连接，预处理系统(2)的出口与撕碎机(3)的入口连接，撕碎机(3)的出口与垃圾输送系统(4)的入口连接，垃圾输送系统(4)的出口与一体化处理机系统Ⅰ(5)的物料入口连接。
7.根据权利要求6所述的垃圾发电机组系统，其特征在于，预处理系统(2)及撕碎机(3)的渗滤液出口分别与渗滤液收集系统(16)的入口连接。
8.根据权利要求1所述的垃圾发电机组系统，其特征在于，还包括储仓(7)及给料系统(8)；
分离系统(6)的固体出口与储仓(7)的入口连接，储仓(7)的出口与给料系统(8)的入口连接，给料系统(8)的入口与旋风燃烧器(9)的一次风入口连接。
9.根据权利要求1所述的垃圾发电机组系统，其特征在于，锅炉(10)的底部排渣口与炉渣收集系统(20)的入口连接。
10.根据权利要求1所述的垃圾发电机组系统，其特征在于，还包括除酸剂制备及输送系统(28)；除酸剂制备及输送系统(28)的出口分别与一体化处理机系统Ⅰ(5)的除酸剂入口及一体化处理机系统Ⅱ(17)的除酸剂入口连接。
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