CN202647784U - 利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统 - Google Patents

利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，主要解决现有的垃圾焚烧炉处理余热发电系统因无法在垃圾量少的中小城市推广使用以致浪费资源及对环境造成污染的问题。包括垃圾焚烧炉处理余热发电系统，还包括与垃圾焚烧炉处理余热发电系统相连的太阳能补热系统。通过上述方案，本实用新型解决了垃圾焚烧炉处理余热发电系统在生活垃圾量少的城市中难以推广使用的问题，并为城市的环保做出了显著的贡献，因此，本实用新型具有很高的实用价值和推广价值。

Description

利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种发电系统，具体地说，是涉及一种利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统。
背景技术
生活垃圾焚烧余热发电作为一种新型发电技术，已逐渐成为各个国家处理城市垃圾、利用回收资源发电的一种方式。相较通过填埋、堆肥的方式来处理垃圾而言，垃圾焚烧发电具有能同时实现垃圾的资源化、无害化以及减量化的优点。
生活垃圾焚烧余热发电主要通过垃圾焚烧炉处理余热发电系统来实现。然而，目前的垃圾焚烧炉处理余热发电系统存在着以下几个问题：
（1）只能在城市人口多，生活垃圾量在500吨/日以上的城市推广建设投运。因为投资资金大，运行成本高，尽管有国家政府支持，但投资人考虑到收回投资成本的时间长短，如果城市小垃圾量少，不能够在中短时间内收回成本，将使投资人不愿意投资，从而导致了该发电系统不能够在中小城市推广实施。
（2）目前中小城市在处理生活垃圾方面，只能采取简单焚烧或填埋、堆肥的方式处理，从而无法将大量的生活垃圾有效地转化成清洁能源来进行利用，并且废弃的生活垃圾还会对生活环境进行二次污染。
（3）中小城市垃圾量少，垃圾焚烧炉处理余热发电系统发电量小，发电率低，无法做到企业投资利润最大化。
（4）投资方投资压力大，风险高，在这种情况下，被投资的城市会大大减少，从而无法有效地将国家鼓励民间投资政策彻底进一步落实。
综上所述，如何大范围地将垃圾焚烧余热发电系统运用在生活垃圾量少的中小城市，为中小城市的节能环保做出贡献，并积极响应国家鼓励民间投资和节能减排两大政策，便成为了一道急需解决的难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，主要解决现有的垃圾焚烧炉处理余热发电系统因无法在垃圾量少的中小城市推广使用以致浪费资源及对环境造成污染的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，包括垃圾焚烧炉处理余热发电系统，还包括与垃圾焚烧炉处理余热发电系统相连的太阳能补热系统。
进一步地，所述垃圾焚烧炉处理余热发电系统主要由垃圾接收贮存系统、垃圾焚烧系统、汽轮机发电系统、污水处理系统、灰渣处理系统以及烟气处理系统组成，垃圾接收贮存系统与垃圾焚烧系统、烟气处理系统依次相连接，而汽轮机发电系统、污水处理系统以及灰渣处理系统则均与垃圾焚烧系统相连，并且所述的太阳能补热系统也与垃圾焚烧系统相连。
具体地说，所述垃圾焚烧系统主要由具有进料斗、蒸发器、过热器、省煤器的余热锅炉以及与该余热锅炉连接的炉排炉组成，其中，所述汽轮机发电系统和污水处理系统均通过管道与余热锅炉相连接，所述的太阳能补热系统与省煤器、蒸发器以及过热器均相连接，所述的进料斗与垃圾接收贮存系统相连，所述炉排炉与灰渣处理系统相连接，并且所述的省煤器还与烟气处理系统相连。
再进一步地，所述太阳能补热系统包括太阳能集热器、低温储油罐、高温储油罐以及热循环泵；所述热循环泵通过高温导热管与低温储油罐、高温储油罐、省煤器、蒸发器以及过热器构成热油循环回路，且该热油循环回路与太阳能集热器相连。
作为优选，所述太阳能集热器为所述太阳能集热器为槽式太阳能集热器、塔式太阳能集热器或蝶式太阳能集热器。
为了提高余热的利用率以便能充分利用垃圾燃烧的热能，所述的炉排炉为机械往复式炉排炉，并且由依次连接的干燥段、燃烧段以及燃尽段组成，其中，所述干燥段与进料斗相连，所述燃尽段则与灰渣处理系统相连。
更进一步地，所述烟气处理系统主要由依次连接的喷雾干燥吸收塔、布袋除尘器、尾气过滤器、引风机以及烟囱组成，其中，所述的喷雾干燥吸收塔与省煤器相连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
（1）本实用新型投资成本低，能激励投资者快速投资到中小城市，从而彻底解决中小城市大量的生活垃圾对生活环境带来二次污染的问题。
（2）本实用新型可靠性强，有效运行率高，运行费用低，不需消耗任何辅助燃料。
（3）本实用新型将垃圾焚烧余热发电系统与太阳能有效结合，从而提高了清洁能源的转化利用率。
（4）本实用新型采用槽式、塔式或蝶式太阳能集热器来对太阳的方位进行跟踪，从而实现对太阳能热量进行最大程度的收集。
（5）本实用新型中的太阳能补热系统可以安装在厂房、办公楼房顶或厂房四周的壁面上，从而节省了本实用新型的占地面积。
（6）本实用新型通过交叉使用太阳能和垃圾燃烧的热能，白天以太阳能热量为主，垃圾热能为辅，夜晚以垃圾热能为主，太阳能热量为辅，使得本实用新型的发电量能比现有系统的发电量多出几倍。
（7）本实用新型中的炉排炉为机械往复式炉排炉，并且分别设有干燥段、燃烧段以及燃尽段，能够保证生活垃圾被燃尽，从而提高了余热的利用率；此外，本实用新型还具有垃圾着火容易，燃烧温度高，无害化效果突出的特点，并且能够达到高温灭菌和消除二恶英等有毒物质的要求。
（8）本实用新型在烟气处理系统中加入了尾气过滤器，能有效消除烟气的二次污染，使排放的烟气、污水、噪音以及废气均能达到GB18485-2001标准要求。
（9）本实用新型具有自动化程度高，操作简便，劳动强度低，安全系数高的优点。
（10）本实用新型性价比高，适于推广，特别适于在生活垃圾量少的中小城市中推广使用。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图。
图2为本实用新型垃圾焚烧炉处理余热发电系统框图。
图3为本实用新型垃圾焚烧系统的结构示意图。
图4为本实用新型太阳能补热系统的结构示意图。
图5为本实用新型垃圾焚烧系统与烟气处理系统的连接示意图。
图6为现有垃圾焚烧炉处理余热发电系统中水管与烟气管的剖视图。
图7为本实用新型中高温导热管与水管、烟气管的剖视图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1—太阳能集热器，2—低温储油罐，3—高温储油罐，4—热循环泵，5—调节阀，6—进料斗，7—蒸发器，8—过热器，9—省煤器，10—余热锅炉，11—高温导热管，12—干燥段，13—燃烧段，14—燃尽段，15—喷雾干燥吸收塔，16—布袋除尘器，17—尾气过滤器，18—引风机，19—烟囱，20—水管，21—烟气管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1、2所示，利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，包括电气系统、自动控制系统、垃圾焚烧炉处理余热发电系统以及与垃圾焚烧炉处理余热发电系统相连的太阳能补热系统，电气系统用于提供整个发电系统的电力，而自动控制系统则用于控制整个发电系统发电的流程，如图1所示。本实施例中，所述垃圾焚烧炉处理余热发电系统主要由垃圾接收贮存系统、垃圾焚烧系统、汽轮机发电系统、污水处理系统、灰渣处理系统以及烟气处理系统组成，垃圾接收贮存系统与垃圾焚烧系统、烟气处理系统依次相连接，而汽轮机发电系统、污水处理系统以及灰渣处理系统则均与垃圾焚烧系统相连接，并且所述的太阳能补热系统也与垃圾焚烧系统相连，如图2所示。
如图3～5所示，所述垃圾焚烧系统主要由具有进料斗6、蒸发器7、过热器8、省煤器9的余热锅炉10以及与该余热锅炉10相连接的炉排炉组成，该余热锅炉10为市面上常用的一种现代工业锅炉，故进料斗6、蒸发器7、过热器8以及省煤器9安装的位置在此不需详细叙述。所述汽轮机发电系统与污水处理系统均通过管道与余热锅炉10相连接，与现有技术相同，汽轮机发电系统利用余热锅炉10释放出来的蒸汽带动汽轮机中的汽轮转动，从而实现发电，而污水处理系统则用于处理余热锅炉10排放的污水，所述的太阳能补热系统与省煤器9、蒸发器7以及过热器8均相连接。所述的进料斗6与垃圾接收贮存系统相连，所述炉排炉与灰渣处理系统相连接，并且所述的省煤器9还与烟气处理系统相连。为了提高余热的利用率以便于充分利用垃圾燃烧的热能，本实施例中，所述的炉排炉为机械往复式炉排炉，并且由依次连接的干燥段12、燃烧段13以及燃尽段14组成，其中，所述干燥段12与进料斗6相连，所述燃尽段14则与灰渣处理系统相连。机械往复式炉排炉在用于焚烧生活垃圾时，相较其它炉型具有明显优势，其往复炉排对垃圾的翻动可以有效地提高焚烧效率及焚毁效率，同时还具有燃烧过程稳定、易于运行管理的优点。
为了节省本实用新型的占地面积，太阳能补热系统可以安装在厂房、办公楼房顶或厂房四周的壁面上。并且所述太阳能补热系统包括太阳能集热器1、低温储油罐2、高温储油罐3以及热循环泵4；所述热循环泵4通过高温导热管11与低温储油罐2、高温储油罐3、省煤器9、蒸发器7以及过热器8构成热油循环回路，该热油循环回路与太阳能集热器1相连，且该热油循环回路中还设有用于调节高温储油罐中油液流向的调节阀5。本实用新型采用导热油作为介质，通过热循环泵4提供动力将其抽到太阳能集热器1中进行加热，再通过高温导热管11将收集到的太阳能热量输入到过热器8、蒸发器7以及省煤器9。为了能更好地对太阳方位进行跟踪，以便实现对太阳能热量进行最大程度的收集，本实施例中，所述太阳能集热器1为槽式太阳能集热器、塔式太阳能集热器或蝶式太阳能集热器。
此外，所述烟气处理系统主要由依次连接的喷雾干燥吸收塔15、布袋除尘器16、尾气过滤器17、引风机18以及烟囱19组成，其中，所述的喷雾干燥吸收塔15与省煤器9相连接。
本实用新型的实现过程如下：
启动电气系统，通过自动控制系统控制太阳能补热系统中的太阳能集热器1跟踪太阳方位，太阳能集热器1通过跟踪太阳收集到热量，同时热循环泵4将太阳能集热器1收集的热量，通过高温导热管11将导热油送到省煤器9、蒸发器7以及过热器8中进行循环流动；与此同时，垃圾接收贮存系统贮存的生活垃圾经抓斗运送到垃圾焚烧系统，从进料斗6进入，并依次推送到干燥段12、燃烧段13以及燃尽段14上进行干燥、点火燃烧。燃烧释放的烟气余热与太阳能集热器1收集的热量一起通过管道对余热锅炉10中的水进行加热，使其成为水蒸气，该水蒸气通过管道送入汽轮机发电系统并带动汽轮机中的汽轮转动，从而实现发电。利用余热锅炉10与汽轮机发电系统联合发电的技术为现有成熟的技术，故在此不再详细叙述其过程。而被燃尽的生活垃圾灰渣则被排放到灰渣处理系统，由灰渣处理系统对其进行处理。
垃圾燃烧完毕后，其排放的烟气通过省煤器9输送到烟气处理系统中进行处理。烟气经喷雾干燥吸收塔15、布袋除尘器16以及尾气过滤器17处理后，通过引风机18送入烟囱19，最后由烟囱19排出。本实用新型在烟气处理系统中加入了尾气过滤器17，能有效消除烟气的二次污染，使排放的烟气、粉尘、噪音以及废气均能达到GB18485-2001标准要求。
如图6、7所示，与现有技术相比，本实用新型在热能利用方面，白天时，在阳光充足的情况下，省煤器9、蒸发器7以及过热器8中的热能源大部分来源于太阳热能，垃圾热能则为辅导热能，并且多余的太阳热能还可以被贮存到高温储油罐3中；而在阳光不充足情况下，则通过调节阀5的调节以及热循环泵4的控制便能利用高温储油罐3中的热能继续对余热锅炉10中的水进行补热。在夜晚时，则以垃圾焚烧热能为主，太阳能热量为辅导热能。在现有垃圾焚烧炉处理余热发电系统的余热锅炉10中，水管20与烟气管21的分布如图6所示；而在本实用新型中，因与太阳能补热系统相连，故余热锅炉10的水管20和烟气管21中还加入了高温导热管11，该高温导热管11与水管20、烟气管21的分布如图7所示。本实用新型通过交叉使用太阳能和垃圾燃烧的热能，可以使汽轮机中的转轮时刻保持恒速转动，进而使得整个发电系统的发电量能比现有系统的发电量多出几倍，同时，所用的省煤器9、蒸发器7以及过热器8均比以往的使用效率要高出20%以上。此外，本实用新型还具有垃圾着火容易，燃烧温度高，无害化效果突出的特点，并且能够达到高温灭菌和消除二恶英等有毒物质的要求。
本实用新型不仅具有自动化程度高，操作简便，劳动强度低，安全系数高的优点，而且可靠性强，有效运行率高，运行费用低，不需消耗任何辅助燃料。同时，本实用新型投资成本不高，能激励投资者快速投资到中小城市，从而彻底解决中小城市生活垃圾对生活环境带来二次污染的问题，把大量的垃圾资源变成清洁能源。因此，本实用新型在市场上拥有巨大的市场潜在价值和实用价值，非常适于推广，特别是在生活垃圾量少的中小城市中推广使用。
按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。

Claims (7)

1.利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，包括垃圾焚烧炉处理余热发电系统，其特征在于：还包括与垃圾焚烧炉处理余热发电系统相连的太阳能补热系统。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，其特征在于：所述垃圾焚烧炉处理余热发电系统主要由垃圾接收贮存系统、垃圾焚烧系统、汽轮机发电系统、污水处理系统、灰渣处理系统以及烟气处理系统组成，垃圾接收贮存系统与垃圾焚烧系统、烟气处理系统依次相连接，而汽轮机发电系统、污水处理系统以及灰渣处理系统则均与垃圾焚烧系统相连，并且所述的太阳能补热系统也与垃圾焚烧系统相连。
3.根据权利要求2所述的利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，其特征在于：所述垃圾焚烧系统主要由具有进料斗（6）、蒸发器（7）、过热器（8）、省煤器（9）的余热锅炉（10）以及与该余热锅炉（10）连接的炉排炉组成，其中，所述汽轮机发电系统和污水处理系统均通过管道与余热锅炉（10）相连接，所述的太阳能补热系统与省煤器（9）、蒸发器（7）以及过热器（8）均相连接，所述的进料斗（6）与垃圾接收贮存系统相连，所述炉排炉与灰渣处理系统相连接，并且所述的省煤器（9）还与烟气处理系统相连。
4.根据权利要求3所述的利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，其特征在于：所述太阳能补热系统包括太阳能集热器（1）、低温储油罐（2）、高温储油罐（3）以及热循环泵（4）；所述热循环泵（4）通过高温导热管（11）与低温储油罐（2）、高温储油罐（3）、省煤器（9）、蒸发器（7）以及过热器（8）构成热油循环回路，且该热油循环回路与太阳能集热器（1）相连。
5.根据权利要求4所述的利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，其特征在于：所述太阳能集热器（1）为槽式太阳能集热器、塔式太阳能集热器或蝶式太阳能集热器。
6.根据权利要求3～5任一项所述的利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，其特征在于：所述的炉排炉为机械往复式炉排炉，并且由依次连接的干燥段（12）、燃烧段（13）以及燃尽段（14）组成，其中，所述干燥段（12）与进料斗（6）相连，所述燃尽段（14）则与灰渣处理系统相连。
7.根据权利要求6所述的利用太阳能补热的生活垃圾焚烧余热发电系统，其特征在于：所述烟气处理系统主要由依次连接的喷雾干燥吸收塔（15）、布袋除尘器（16）、尾气过滤器（17）、引风机（18）以及烟囱（19）组成，其中，所述的喷雾干燥吸收塔（15）与省煤器（9）相连接。
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