CN116078787A - 一种有机垃圾绝氧气化发电方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种有机垃圾绝氧气化发电方法，其发电步骤为：（1）将有机垃圾经破碎机破碎，破碎粒度≤100mm；（2）破碎后的有机垃圾在绝氧气化炉中气化产生可燃气体，气化温度500‑800℃；（3）可燃气体在蒸汽锅炉燃烧作功产生高温蒸汽；蒸汽压力：10‑13公斤，温度：180‑200℃（4）高温蒸汽推动螺杆膨胀发电机组作功发电，5‑7kg蒸汽可发1度电。本方法操作简易、产燃气热值高、发电稳定、经营成本低、不产生二噁英。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理的技术领域，具体是一种有机垃圾绝氧气化发电方法及装置。
背景技术
目前生活垃圾等生物质废物的处理方式主要有焚烧和填埋二种。卫生填埋法存在的最大问题是场地选择困难，远离城市的填埋场将增加更多的运输费用。另外随着填埋处置标准的提高，卫生填埋法的处理成本也会越来越高。填埋处置的主要的问题是：1)、有机物进入填埋场，填埋场成了污水加工厂；2)、垃圾容重不一，加上地基沉降难免，在如此量大面广的情况下，防渗膜难免不破坏，渗滤水污染地下水时有发生。而焚烧技术源于19世纪末，实践证明，在焚烧技术和工艺中，仍存在许多问题，是典型的先污染后治理的工艺技术路线：二噁英的毒性极大，具有致畸、致癌、致遗传基因突变的危害，同时具有影响生殖机能、肌体免疫等危害。另外焚烧还会产生NOX、重金属离子污染，飞灰中的二噁英和重金属离子含量很高，处理要按危害固体废弃物标准执行，代价巨大。
生活垃圾和有机固体危废类生物质的焚烧和填埋处置行为，己使整个社会付出了巨大的环境成本，危及人类的生存和发展，在环境保护日益重视和发展的今天，改变生活垃圾和有机固体危废的处置方式，积极开发高效低成本小型化的无害化处理新技术已成当务之急。相比较而言，垃圾焚烧发电技术是一种更为环保的垃圾处理工艺。
目前国内外采用的有机垃圾气化发电技术，绝大数均为缺氧气化，缺氧气化存在以下缺点：1）单炉产能低，约在1.5～2吨/小时；2）布风、烧偏、烧空很难解决；3）产生的燃气不稳定、热值低；4）设备操作复杂；5）对二噁英产生的控制不能完全做到；6）采用内燃机发电对燃气杂质含量要求高。传统的绝氧气化耗能比较大，产生的燃气少，在小规模下一般不能进行发电。随着人们对环境要求越来越高，对农村的有机垃圾废物的资源化利用得到高度重视，因此需求一种在小规模下（处理量100～400吨/日），操作简易、达标排放不产生二次污染且产生经济效益的有机垃圾发电技术和装置。
发明内容
本发明的目的是一种操作简易、产燃气热值高、发电稳定、经营成本低、不产生二噁英的有机垃圾气化发电方法及装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种有机垃圾绝氧气化发电方法，发电步骤为：
（1）将有机垃圾经破碎机破碎，破碎粒度≤100mm。
（2）破碎后的有机垃圾在绝氧气化炉中气化产生可燃气体，气化温度500-800℃。
（3）可燃气体在蒸汽锅炉燃烧作功产生高温蒸汽；蒸汽压力：10-13公斤，温度：180-200℃。
（4）高温蒸汽推动螺杆膨胀发电机组作功发电，5-7kg蒸汽可发1度电。
有机垃圾绝氧气化发电过程采用的装置包括破碎机、烟气净化器、蒸汽锅炉、集气机、螺杆膨胀发电机组和绝氧气化炉；所述的破碎机为常规适合各种有机垃圾的破碎机，其出料口连接有输送机；所述的绝氧气化炉为方柱形几何形状；所述的绝氧气化炉的气化炉隔热壳体内上部贯穿设有上内胆，内中部贯穿设有下内胆，内下部设有往复式炉排；上内胆的前端设有上内胆封头和上内胆旋转机构，上内胆的后端设有上内胆封尾并与集气机的上部连通，上内胆旋转机构驱动上内胆在上内胆封头和上内胆封尾内旋转；上内胆封头连接有注料机，注料机与输送机相连接；下内胆的前端设有下内胆封头，下内胆封头与上内胆封尾底部设有的上内胆出料口相连，下内胆封头与集气机中下部连通，下内胆的后端设有下内胆封尾和下内胆旋转机构，下内胆封尾底部设有下内胆出渣口，下内胆出渣口与为绝氧气化炉提供燃料的分料器相连接，下内胆旋转机构驱动下内胆在下内胆封头和下内胆封尾内旋转；上内胆旋转机构和下内胆旋转机构可以采用电机和齿轮的旋转机构，即上内胆和下内胆用托轮支撑，上内胆和下内胆的圆周上安装有齿轮，电机输出的动力通过变速箱后，由安装在变速箱上的驱动齿轮驱动上内胆和下内胆上的齿轮，实现上内胆和下内胆转动；所述的蒸汽锅炉为中低压蒸汽锅炉；所述的蒸汽锅炉连接有燃气燃烧机，燃气燃烧机通过燃气引风机与集气机连接；蒸汽锅炉上设有锅炉烟气出口和蒸汽出口；所述的螺杆膨胀发电机组与蒸汽锅炉的蒸汽出口相连接；所述的烟气净化器为常规的生活垃圾焚烧工艺的净化器。所述的烟气净化器的烟气进口与气化炉烟气出口及锅炉烟气出口相连接，烟气净化器通过尾气引风机与烟囱连接，经过净化后的尾气由尾气引风机抽入烟囱。为了使垃圾输送烘干更顺畅，在上内胆和下内胆内壁设置螺旋输送搅拌叶片和或将上内胆和下内胆倾斜设置前端高后端低。
优选的：所述的集气机包括密闭的集气机壳体，所述的集气机壳体为方柱形或圆柱形几何形状；集气机壳体内设置有中心隔板，中心隔板从集气机壳体的内顶部伸至下部，将集气机壳体内分为左、右两个区域，左、右两个区域在集气机壳体内下部连通；集气机壳体内的左区域上部设置有进汽管，进汽管与上内胆封尾连接；进汽管的外部包裹有水套，靠近集气机壳体侧的水套的下部设置有进水口，另一侧水套的上部设置有出水口；集气机壳体内的左区域中下部设置有进气管，进气管与下内胆封头连接；集气机壳体内的右区域上部设置有与燃气引风机连接的出气管，集气机壳体的底部设置有与污水处理器连通的排水管。所述的污水处理器为常规生化膜分处理器。进汽管倾斜设置，下内胆封头端高、集气机壳体端低，进水口用于通入冷凝水对从上内胆封尾进入进汽管的水汽冷凝，避免过多的水汽进入集气机内与燃气混合而影响燃气的燃烧。
优选的：所述的进汽管内设置有多根连通水管，连通水管贯穿进汽管并与水套连通。
本有机垃圾气化发电装置具有的优点：
（1）可自动流水线作业，操作简易，不会因为操作工的技术水平差而影响设备运行工况。
（2）产生的热值比缺氧气体高3倍以上，总能源转换耗仅25%。
（3）燃气不含有二噁英，净化达排简易，经营成本低。
（4）采用螺杆发电机组，输出电力稳定，免维护且可无人值守。
（5）在小规模下，有理想的经济效益。
附图说明
图1是本有机垃圾绝氧气化发电装置的结构示意图；
图2是图1中集气机的结构示意图；
图3是图1中上内胆和下内胆的应用现场图；
图4是有机垃圾在内胆内裂解产生的燃气的燃烧图；
图中序号的名称为：
1、破碎机，2、输送机，3、注料机，4、上内胆封头，5、上内胆旋转机构，6、上内胆，7、气化炉烟气出口，8、气化炉隔热壳体，9、上内胆封尾，10、烟气进口，11、烟气净化器，12、尾气引风机，13、烟囱，14、锅炉烟气出口，15、蒸汽锅炉，16、蒸汽出口，17、燃气燃烧机，18、燃气引风机，19、集气机，20、螺杆膨胀发电机组，21、下内胆封头，22、出灰机，23、往复式炉排，24、绝氧气化炉，25、污水处理器，26、分料器，27、下内胆出渣口，28、下内胆，29、下内胆旋转机构，30、下内胆封尾，31、上内胆出料口，32、集气机壳体，33、中心隔板，34、出气管，35、排水管，36、进气管，37、进汽管，38、出水口，39、水套，40、连通水管，41、进水口。
具体实施方式
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实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种有机垃圾绝氧气化发电方法，发电步骤为：
（1）将有机垃圾经破碎机破碎，破碎粒度≤100mm。
（2）破碎后的有机垃圾在绝氧气化炉中气化产生可燃气体，气化温度500-800℃。
（3）可燃气体在蒸汽锅炉燃烧作功产生高温蒸汽；蒸汽压力：10-13公斤，温度：180-200℃。
（4）高温蒸汽推动螺杆膨胀发电机组作功发电，5-7kg蒸汽可发1度电。
有机垃圾绝氧气化发电过程采用的装置包括破碎机1、烟气净化器11、蒸汽锅炉15、集气机19、螺杆膨胀发电机组20和绝氧气化炉24；所述的破碎机1为常规适合各种有机垃圾的破碎机，其出料口连接有输送机2；所述的绝氧气化炉24为方柱形几何形状。所述的绝氧气化炉24的气化炉隔热壳体8内上部贯穿设有上内胆6，内中部贯穿设有下内胆28，内下部设有往复式炉排23；上内胆6的前端设有上内胆封头4和上内胆旋转机构5，上内胆6的后端设有上内胆封尾9并与集气机19的上部连通，上内胆旋转机构5驱动上内胆6在上内胆封头4和上内胆封尾9内旋转；上内胆封头4连接有注料机3，注料机3与输送机2相连接；下内胆28的前端设有下内胆封头21，下内胆封头21与上内胆封尾9底部设有的上内胆出料口31相连，下内胆封头21与集气机19中下部连通，下内胆28的后端设有下内胆封尾30和下内胆旋转机构29，下内胆封尾30底部设有下内胆出渣口27，下内胆出渣口27与为绝氧气化炉24提供燃料的分料器26相连接，下内胆旋转机构29驱动下内胆28在下内胆封头21和下内胆封尾30内旋转；所述的蒸汽锅炉15为中低压蒸汽锅炉。所述的蒸汽锅炉15连接有燃气燃烧机17，燃气燃烧机17通过燃气引风机18与集气机19连接；蒸汽锅炉15上设有锅炉烟气出口14和蒸汽出口16；所述的螺杆膨胀发电机组20与蒸汽锅炉15的蒸汽出口16相连接；所述的烟气净化器11为常规的生活垃圾焚烧工艺的净化器；所述的烟气净化器11的烟气进口10与气化炉烟气出口7及锅炉烟气出口14相连接，烟气净化器11通过尾气引风机12与烟囱13连接，经过净化后的尾气由尾气引风机12抽入烟囱13。为了使垃圾输送烘干更顺畅，在上内胆6和下内胆28内壁设置螺旋输送搅拌叶片和或将上内胆6和下内胆28倾斜设置前端高后端低。
所述的集气机19包括密闭的集气机壳体32，所述的集气机壳体32为方柱形或圆柱形几何形状；集气机壳体32内设置有中心隔板33，中心隔板33从集气机壳体32的内顶部伸至下部，将集气机壳体32内分为左、右两个区域，左、右两个区域在集气机壳体32内下部连通；集气机壳体32内的左区域上部设置有进汽管37，进汽管37与上内胆封尾9连接；进汽管37的外部包裹有水套39，靠近集气机壳体32侧的水套39的下部设置有进水口41，另一侧水套39的上部设置有出水口38；集气机壳体32内的左区域中下部设置有进气管36，进气管36与下内胆封头21连接；集气机壳体32内的右区域上部设置有与燃气引风机18连接的出气管34，集气机壳体32的底部设置有与污水处理器25连通的排水管35。所述的污水处理器25为常规生化膜分处理器。进汽管37倾斜设置，下内胆封头21端高、集气机壳体32端低，进水口41用于通入冷凝水对从上内胆封尾9进入进汽管37的水汽冷凝，避免过多的水汽进入集气机内与燃气混合而影响燃气的燃烧。所述的进汽管37内设置有多根连通水管40，连通水管40贯穿进汽管37并与水套39连通。
本有机垃圾绝氧气化发电方法的操作流程为：
1、生活垃圾在破碎机1进行破碎，破碎后的垃圾落入输送机2，被输送至注料机3，注料机3把垃圾注入上内胆6内，上内胆旋转机构5转动上内胆6，复式炉排23上的燃料燃烧产生热量，对上内胆6内的垃圾进行烘干，产生水汽经上内胆封尾9进入集气机19，烘干后垃圾从上内胆出料口31落入下内胆28内，下内胆旋转机构29转动把垃圾传送到下内胆28的另一头，垃圾在下内胆28进行裂解产生的燃气从下内胆封头21进入集气机19，裂解后的垃圾炭渣从下内胆出渣口27流出，经分料器26分料进入往复式炉排23进行燃烧，燃烧后炭渣变成灰渣进入出灰机22排出。可从分离器26处添加燃料，例如煤炭等进入绝氧气化炉24燃烧，提供充足热量。
2、燃气在集气机19中被燃气引风机18抽出，通过燃气燃烧机17向蒸汽锅炉15供热做功，产生蒸汽被引到螺杆膨胀发电机组20作功发电。
3、从绝氧气化炉24和蒸汽锅炉15排出的烟气被送到烟气净化器11进行净化，尾气最后由尾气引风机12抽入烟囱13排放。
4、装置产生的废水及集气机19产生的废水被送入污水处理器25处理达标后排放，以上是本发明的操作流程。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种有机垃圾绝氧气化发电方法，其特征在于：发电步骤为：
（1）将有机垃圾经破碎机破碎，破碎粒度≤100mm；
（2）破碎后的有机垃圾在绝氧气化炉中气化产生可燃气体，气化温度500-800℃；
（3）可燃气体在蒸汽锅炉燃烧作功产生高温蒸汽；蒸汽压力：10-13公斤，温度：180-200℃；
（4）高温蒸汽推动螺杆膨胀发电机组作功发电，5-7kg蒸汽可发1度电。
2.根据权利要求1所述的有机垃圾绝氧气化发电方法，其特征在于：有机垃圾绝氧气化发电过程采用的装置包括破碎机（1）、烟气净化器（11）、蒸汽锅炉（15）、集气机（19）、螺杆膨胀发电机组（20）和绝氧气化炉（24）；所述的破碎机（1）为常规适合各种有机垃圾的破碎机，其出料口连接有输送机（2）；所述的绝氧气化炉（24）的气化炉隔热壳体（8）内上部贯穿设有上内胆（6），内中部贯穿设有下内胆（28），内下部设有往复式炉排（23）；上内胆（6）的前端设有上内胆封头（4）和上内胆旋转机构（5），上内胆（6）的后端设有上内胆封尾（9）并与集气机（19）的上部连通，上内胆旋转机构（5）驱动上内胆（6）在上内胆封头（4）和上内胆封尾（9）内旋转；上内胆封头（4）连接有注料机（3），注料机（3）与输送机（2）相连接；下内胆（28）的前端设有下内胆封头（21），下内胆封头（21）与上内胆封尾（9）底部设有的上内胆出料口（31）相连，下内胆封头（21）与集气机（19）中下部连通，下内胆（28）的后端设有下内胆封尾（30）和下内胆旋转机构（29），下内胆封尾（30）底部设有下内胆出渣口（27），下内胆出渣口（27）与为绝氧气化炉（24）提供燃料的分料器（26）相连接，下内胆旋转机构（29）驱动下内胆（28）在下内胆封头（21）和下内胆封尾（30）内旋转；所述的蒸汽锅炉（15）连接有燃气燃烧机（17），燃气燃烧机（17）通过燃气引风机（18）与集气机（19）连接；蒸汽锅炉（15）上设有锅炉烟气出口（14）和蒸汽出口（16）；所述的螺杆膨胀发电机组（20）与蒸汽锅炉（15）的蒸汽出口（16）相连接；所述的烟气净化器（11）的烟气进口（10）与气化炉烟气出口（7）及锅炉烟气出口（14）相连接，烟气净化器（11）通过尾气引风机（12）与烟囱（13）连接。
3.根据权利要求2所述的有机垃圾绝氧气化发电方法，其特征在于：所述的集气机（19）还与污水处理器（25）连接。
4.根据权利要求2或3所述的有机垃圾绝氧气化发电方法，其特征在于：所述的集气机（19）包括密闭的集气机壳体（32），所述的集气机壳体（32）为方柱形或圆柱形几何形状；集气机壳体（32）内设置有中心隔板（33），中心隔板（33）从集气机壳体（32）的内顶部伸至下部，将集气机壳体（32）内分为左、右两个区域，左、右两个区域在集气机壳体（32）内下部连通；集气机壳体（32）内的左区域上部设置有进汽管（37），进汽管（37）与上内胆封尾（9）连接；进汽管（37）的外部包裹有水套（39），靠近集气机壳体（32）侧的水套（39）的下部设置有进水口（41），另一侧水套（39）的上部设置有出水口（38）；集气机壳体（32）内的左区域中下部设置有进气管（36），进气管（36）与下内胆封头（21）连接；集气机壳体（32）内的右区域上部设置有与燃气引风机（18）连接的出气管（34），集气机壳体（32）的底部设置有与污水处理器（25）连通的排水管（35）。
5.根据权利要求4所述的有机垃圾绝氧气化发电方法，其特征在于：所述的进汽管（37）内设置有多根连通水管（40），连通水管（40）贯穿进汽管（37）并与水套（39）连通。
6.根据权利要求3所述的有机垃圾绝氧气化发电方法，其特征在于：所述的污水处理器（25）为常规生化膜分处理器。
7.根据权利要求2所述的有机垃圾绝氧气化发电方法，其特征在于：所述的绝氧气化炉（24）为方柱形。
8.根据权利要求2所述的有机垃圾绝氧气化发电方法，其特征在于：所述的蒸汽锅炉（15）为中低压蒸汽锅炉。
9.根据权利要求2所述的有机垃圾绝氧气化发电方法，其特征在于：所述的烟气净化器（11）为常规的生活垃圾焚烧工艺的净化器。
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