CN219976446U - 一种垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，包括：厌氧反应器、脱硫单元、净化处理单元、火炬应急单元、锅炉燃烧单元、中央控制单元、检测仪表和电动控制阀门；厌氧反应器并联连接脱硫单元和火炬应急单元，脱硫单元并联连接净化处理单元和火炬应急单元，净化处理单元并联连接火炬应急单元和锅炉燃烧单元，由厌氧反应器产生的沼气进行脱硫和净化后输入锅炉燃烧单元掺烧；火炬应急单元用于应急处置；各个处理单元的连接管道上均设有检测仪表和电动控制阀门，中央控制单元分别与检测仪表和电动控制阀门电连接，并根据检测仪表采集的数据，控制电动控制阀门的开闭。本实用新型具有结构紧凑、原理简单、运行稳定且自动化程度高等优点。

Description

一种垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统

技术领域

本实用新型属于沼气处理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统。

背景技术

生活垃圾焚烧电厂产生的渗滤液属于高浓度有机废水，使用厌氧发酵工艺对其处理时会产生大量沼气，此部分沼气可以作为焚烧电厂锅炉内的助燃气体。一方面有利于生活垃圾焚烧的稳定性，提高锅炉热效率和发电量，另一方面锅炉沼气燃烧器对于沼气的品质要求低于沼气发电机，对于沼气脱硫和预处理的工艺要求也没有那么严格，沼气燃烧的废气可以通过焚烧炉后端配套的烟气净化设施一同处理。

目前，生活垃圾焚烧电厂一般建设用地较为紧促，沼气包或沼气柜占地面积大，有规定的建筑安全防护距离，导致部分焚烧发电项目不满足沼气包建设要求。若沼气系统没有气柜作为储存缓冲装置会对系统运行稳定性造成极大冲击，存在沼气压力波动大、沼气燃烧器跳闸、沼气管道憋压、厌氧反应罐水封破坏或吸真空等一系列安全隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，在垃圾焚烧电厂不具备建设沼气柜作为缓冲装置的客观条件下，提供一种结构紧凑、原理简单、运行稳定、自动化程度高且应急能力强的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，包括：厌氧反应器、脱硫单元、净化处理单元、火炬应急单元、锅炉燃烧单元、中央控制单元、检测仪表和电动控制阀门。

所述厌氧反应器的输出端并联连接脱硫单元的输入端和火炬应急单元，所述脱硫单元的输出端并联连接净化处理单元的输入端和火炬应急单元，所述净化处理单元的输出端并联连接火炬应急单元和锅炉燃烧单元，由厌氧反应器产生的沼气输入脱硫单元进行脱硫处理，脱硫后的沼气输入净化处理单元进行除杂，净化后的沼气输入锅炉燃烧单元进行掺烧；所述火炬应急单元用于系统各单元突发故障的应急处置。

所述厌氧反应器、脱硫单元、净化处理单元、火炬应急单元和锅炉燃烧单元的连接管道上均设有检测仪表和电动控制阀门，所述中央控制单元分别与检测仪表和电动控制阀门进行电连接，用于根据检测仪表采集的数据，控制电动控制阀门的开闭。

作为本实用新型的进一步改进，还包括设置在厌氧反应器顶部的微压传感器、安全水封和压力爆破片，所述微压传感器与中央控制单元电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述安全水封的高度为25～35cm；所述压力爆破片的保护极限为80mbar。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测仪表包括温度变送器、压力变送器和硫化氢检测仪表，所述温度变送器、压力变送器和硫化氢检测仪表均与中央控制单元电连接；所述厌氧反应器与脱硫单元的连接管道、脱硫单元与净化处理单元的连接管道上均设有温度变送器、压力变送器和硫化氢检测仪表；所述火炬应急单元的入口端设有温度变送器和压力变送器；所述锅炉燃烧单元的入口端设有压力变送器。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测仪表还包括流量计、湿度变送器、甲烷检测仪表和氧气检测仪表，所述流量计、湿度变送器、甲烷检测仪表和氧气检测仪表均与中央控制单元电连接；所述净化处理单元与锅炉燃烧单元的连接管道上设有温度变送器、压力变送器、流量计、湿度变送器、甲烷检测仪表和氧气检测仪表。

作为本实用新型的进一步改进，所述电动控制阀门包括与中央控制单元电连接的第一电动开断阀、第二电动开断阀、第三电动开断阀、第四电动开断阀、第一电动调节阀和第二电动调节阀；所述厌氧反应器与脱硫单元的连接管道设有第一电动开断阀，厌氧反应器与火炬应急单元的连接管道上设有第二电动开断阀，脱硫单元与净化处理单元的连接管道设有第三电动开断阀，净化处理单元与锅炉燃烧单元的连接管道上设有第四电动开断阀和第一电动调节阀，火炬应急单元的入口端设有第二电动调节阀。

作为本实用新型的进一步改进，还包括第一增压风机和第二增压风机，所述第一增压风机设置在净化处理单元的输出端管道上，第二增压风机设置在锅炉燃烧单元的入口端管道上。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一电动开断阀和第二电动开断阀均与厌氧反应器顶部的微压传感器连锁，所述第四电动开断阀与净化处理单元出口管道上的压力变送器连锁，所述第二电动开断阀和第四电动开断阀均与火炬应急单元连锁，所述第一电动调节阀和锅炉燃烧单元的沼气燃烧器均与第二增压风机出口管道上的压力变送器连锁。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一增压风机和第二增压风机均为变频风机，并采用无扰切换，所述第一增压风机和第二增压风机的运行频率均与其出口管道上的压力变送器连锁。

作为本实用新型的进一步改进，所述脱硫单元包括湿法脱硫塔或生物脱硫塔。

作为本实用新型的进一步改进，所述中央控制单元采用DCS或PLC控制系统。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，通过设置脱硫单元和净化处理单元对厌氧反应器中渗滤液厌氧发酵产生的沼气进行脱硫和净化除杂处理，净化后的沼气可以直接作为焚烧锅炉的助燃气体进行焚烧发电，实现了厂内碳的循环利用，节省了沼气发电机的投资建设成本，锅炉沼气燃烧器对于沼气的品质要求低于沼气发电机，对于沼气脱硫和预处理的工艺要求没有那么严格，沼气燃烧的废气可以通过焚烧炉后端配套的烟气净化设施一同处理。进一步地，通过设置火炬应急单元，并与厌氧反应器、脱硫单元和净化处理单元分别相连，当厌氧反应器、脱硫单元、净化处理单元或燃烧发电单元出现故障无法正常运行时，可以根据实际故障情况，将沼气灵活切换至火炬应急单元进行完全燃烧，提高了沼气掺烧处理系统的应急处置能力。进一步的，系统增压风机均采用变频风机，且均与出口压力连锁运行，实行无扰切换，保证了系统工况波动和风机倒换时沼气管网压力波动较小，在无沼气柜调压装置的条件下提高了沼气掺烧处理系统的运行稳定性。与此同时，通过在各个单元的连接管道上设置了检测仪表和电动控制阀门，并且将检测仪表和电动控制阀门与中央控制单元进行电连接，中央控制单元根据检测仪表反馈的各个功能单元的运行数据，灵活控制电动控制阀门的开闭，实现了沼气掺烧处理系统的自动化运行。

附图说明

图1为本实用新型垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统的结构原理示意图。

图例说明：1、厌氧反应器；11、微压传感器；12、安全水封；13、压力爆破片；2、脱硫单元；3、预处理单元；4、火炬应急单元；5、锅炉燃烧单元；6、中央控制单元；7、检测仪表；71、温度变送器；72、压力变送器；73、硫化氢检测仪表；74、流量计；75、湿度变送器；76、甲烷检测仪表；77、氧气检测仪表；8、电动控制阀门；81、第一电动开断阀；82、第二电动开断阀；83、第三电动开断阀；84、第四电动开断阀；85、第一电动调节阀；86、第二电动调节阀；91、第一增压风机；92、第二增压风机。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实用新型的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，包括：厌氧反应器1、脱硫单元2、净化处理单元3、火炬应急单元4、锅炉燃烧单元5、中央控制单元6、检测仪表7和电动控制阀门8。

厌氧反应器1的输出端并联连接脱硫单元2的输入端和火炬应急单元4，脱硫单元2的输出端并联连接净化处理单元3的输入端和火炬应急单元4，净化处理单元3的输出端并联连接火炬应急单元4和锅炉燃烧单元5，由厌氧反应器1产生的沼气输入脱硫单元2进行脱硫处理，脱硫后的沼气输入净化处理单元3进行除杂，净化后的沼气输入锅炉燃烧单元5进行掺烧。火炬应急单元4用于系统各单元突发故障的应急处置。

厌氧反应器1、脱硫单元2、净化处理单元3、火炬应急单元4和锅炉燃烧单元5的连接管道上均设有检测仪表7和电动控制阀门8，中央控制单元6分别与检测仪表7和电动控制阀门8进行电连接，用于根据检测仪表7采集的数据，控制电动控制阀门8的开闭。

本实施例中，厌氧反应器1为生活垃圾焚烧电厂渗滤液系统厌氧反应器，有机物在厌氧状态下通过微生物分解产生大量的沼气，通过厌氧反应器1顶部的沼气收集管进入后端脱硫单元2。为保障厌氧反应器1安全运行，厌氧反应器1顶部设有微压传感器11、安全水封12和压力爆破片13，并配套甲烷和硫化氢气体报警装置。微压传感器11压力实时传送至中央控制单元6，罐顶设计压力≤50mbar，实际运行压力保持不超过30mbar。安全水封12高度保持在25～35cm，人孔水封需保持满液位。压力爆破片13为80mbar保护极限，当厌氧罐内压力高于此极限值，压力爆破片13会破损自动泄压。

脱硫单元2可以采用湿法脱硫或生物脱硫，是沼气中的硫化氢与脱硫液反应的场所，含有硫化氢的气体通过脱硫塔出去供给后续的净化处理单元3，沼气经过净化处理单元3可以有效去除其中的水分、颗粒物杂质。脱硫单元2和净化处理单元3的具体结构设置为本领域的常规设置，在此不再赘述。

本实施例中，中央控制单元6采用DCS或PLC控制系统，接入厌氧反应器1、脱硫单元2、净化处理单元3、火炬应急单元4和锅炉燃烧单元5的所有关键信号，具备报警功能和历史曲线查询功能，实现远方中控单元制一键启停、顺控运行和故障复位。本实施例的沼气掺烧处理系统具有结构紧凑、原理简单、运行稳定且自动化程度高等优点，在垃圾焚烧电厂建设用地紧张的情况下，通过对沼气系统的优化，在没有沼气柜作为缓冲的客观条件下实现了沼气系统的连续稳定运行。

本实施例中，检测仪表7包括温度变送器71、压力变送器72和硫化氢检测仪表73，温度变送器71、压力变送器72和硫化氢检测仪表73均与中央控制单元6电连接。厌氧反应器1与脱硫单元2的连接管道、脱硫单元2与净化处理单元3的连接管道上均设有温度变送器71、压力变送器72和硫化氢检测仪表73。火炬应急单元4的入口端设有温度变送器71和压力变送器72。锅炉燃烧单元5的入口端设有压力变送器72。

本实施例中，检测仪表7还包括流量计74、湿度变送器75、甲烷检测仪表76和氧气检测仪表77，流量计74、湿度变送器75、甲烷检测仪表76和氧气检测仪表77均与中央控制单元6电连接。净化处理单元3与锅炉燃烧单元5的连接管道上设有温度变送器71、压力变送器72、流量计74、湿度变送器75、甲烷检测仪表76和氧气检测仪表77。

本实施例中，电动控制阀门8包括与中央控制单元6电连接的第一电动开断阀81、第二电动开断阀82、第三电动开断阀83、第四电动开断阀84、第一电动调节阀85和第二电动调节阀86。厌氧反应器1与脱硫单元2的连接管道设有第一电动开断阀81，厌氧反应器1与火炬应急单元4的连接管道上设有第二电动开断阀82，脱硫单元2与净化处理单元3的连接管道设有第三电动开断阀83，净化处理单元3与锅炉燃烧单元5的连接管道上设有第四电动开断阀84和第一电动调节阀85，火炬应急单元4的入口端设有第二电动调节阀86。

本实施例中，还包括第一增压风机91和第二增压风机92，第一增压风机91设置在净化处理单元3的输出端管道上，第二增压风机92设置在锅炉燃烧单元5的入口端管道上。脱水净化后的沼气通过第一增压风机91输送至后端的锅炉燃烧单元5或火炬应急单元4。第一增压风机91和第二增压风机92具体可以采用罗茨增压风机，并采用无扰切换，第一增压风机91和第二增压风机92的运行频率均与其出口管道上的压力变送器72连锁。

本实施例中，第一电动开断阀81和第二电动开断阀82均与厌氧反应器1顶部的微压传感器11连锁，第四电动开断阀84与净化处理单元3出口管道上的压力变送器72连锁，第二电动开断阀82和第四电动开断阀84均与火炬应急单元4连锁，第一电动调节阀85和锅炉燃烧单元5的沼气燃烧器均与第二增压风机92出口管道上的压力变送器72连锁。

本实施例中，脱硫单元2进出口管道除就地检测仪表及手动阀门外，还安装了温度变送器71、压力变送器72、第一电动开断阀81、硫化氢检测仪表73，所有电传感器信号实时传送至中央控制单元6。当微压传感器11低于负压保护定值(根据运行参数设定)，脱硫单元2进气管道上的第一电动开断阀81会自动关闭，沼气系统自动停机，避免厌氧反应器1吸真空或水封破坏导致空气大量进入沼气管网引起安全事故。

本实施例中，预处理单元3出口管道除就地仪表及手动阀门外，还安装了温度变送器71、压力变送器72、流量计74、湿度变送器75、甲烷检测仪表76和氧气检测仪表77，所有电传感器信号实时传送至中央控制单元6。因沼气系统无气柜缓存装置，第一增压风机91正常倒换会导致沼气管网压力剧烈波动，影响系统稳定运行，因此风机运行采用下述措施进行无扰切换：倒换时备用风机启动5HZ频率指令运行5秒，而后备用启动风机每间隔5秒升1HZ频率，运行风机每间隔5秒降1HZ频率，直至运行风机频率低于5HZ后停运，备用风机运行后缓慢调节前端进气压力，当实际压力与设定的目标压力偏差≤0.1KPa时(目标压力可以修改)，频率转为PID调节。此方案可以保证风机倒换时供气管道压力波动较小。

本实施例中，火炬应急单元4进口管道除就地检测仪表及手动阀门外，还安装了温度变送器71、压力变送器72、第二电动调节阀86，所有电传感器信号实时传送至中央控制单元6。火炬应急单元4与厌氧反应器1通过火炬大旁路直接联通，旁路管道安装有第二电动开断阀82，第二电动调节阀86开度采用PID调节，火炬设置连锁自启的应急保护逻辑。具体保护逻辑如下：当供气管网压力超过高保护定值时(本实施例设定为12KPa，此保护定值可以修改)，会连锁关闭净化处理单元3至锅炉燃烧单元5的第四电动开断阀84，火炬会连锁自启，避免沼气燃烧器故障导致厌氧罐憋压；当脱硫单元2或净化处理单元3出现故障停机时，火炬大旁路和主路会自动切换，故障停机状态会自动打开第二电动开断阀82，微压传感器11超过正压保护定值(根据运行参数设定，本实施例设定为35mbar)火炬会连锁自启，避免厌氧罐憋压。

本实施例中，锅炉燃烧单元5与净化处理单元3相连，经过脱硫和预处理脱水除杂后的沼气通过沼气燃烧器在焚烧炉内充分燃烧，沼气燃烧器前端设置第二增压风机92和第一电动调节阀85，信号实时传送至中央控制单元6。具体运行逻辑如下：改变第一电动调节阀85开度来控制第二增压风机92后压力，第二增压风机92后端压力高于启动定值(本实施例设定为5KPa，此定值可以修改)，沼气燃烧器自动点火；沼气燃烧器稳定后，分别投入增压风机和沼气调节阀PID模式；第二增压风机92后压力低于启动定值(本实施例设定为5KPa，此定值可以修改)，沼气燃烧器自动熄灭。

本实施例中，通过自控设备的选择和控制系统的优化，利用PID调节和连锁保护程序实现了无储气缓冲装置下沼气系统的稳定运行。沼气系统运行自动化程度高，具备中控室远端控制、风机无扰切换、自动报警和应急连锁保护等功能。

实施例2

某生活垃圾焚烧厂配套的渗滤液处理系统中采用了UASB厌氧反应器，沼气产生量26000m³/d，主要组分有CH₄和CO₂，含有H₂S和颗粒态杂质，同时携带大量的水分以及少量氢、氧、氮等气体，H₂S含量4000～6000ppm。因场地限制，现场不具备建设沼气包的条件，利用实施例1中的沼气掺烧处理系统处理上述的渗滤液，产生的沼气直接通过沼气燃烧器回到焚烧炉进行燃烧发电，进气H₂S含量要求小于2000ppm。

虽然本实用新型以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，包括：厌氧反应器(1)、脱硫单元(2)、净化处理单元(3)、火炬应急单元(4)、锅炉燃烧单元(5)、中央控制单元(6)、检测仪表(7)和电动控制阀门(8)；

所述厌氧反应器(1)的输出端并联连接脱硫单元(2)的输入端和火炬应急单元(4)，所述脱硫单元(2)的输出端并联连接净化处理单元(3)的输入端和火炬应急单元(4)，所述净化处理单元(3)的输出端并联连接火炬应急单元(4)和锅炉燃烧单元(5)，由厌氧反应器(1)产生的沼气输入脱硫单元(2)进行脱硫处理，脱硫后的沼气输入净化处理单元(3)进行除杂，净化后的沼气输入锅炉燃烧单元(5)进行掺烧；所述火炬应急单元(4)用于系统各单元突发故障的应急处置；

所述厌氧反应器(1)、脱硫单元(2)、净化处理单元(3)、火炬应急单元(4)和锅炉燃烧单元(5)的连接管道上均设有检测仪表(7)和电动控制阀门(8)，所述中央控制单元(6)分别与检测仪表(7)和电动控制阀门(8)进行电连接，用于根据检测仪表(7)采集的数据，控制电动控制阀门(8)的开闭。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，还包括设置在厌氧反应器(1)顶部的微压传感器(11)、安全水封(12)和压力爆破片(13)，所述微压传感器(11)与中央控制单元(6)电连接。

3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，所述安全水封(12)的高度为25～35cm；所述压力爆破片(13)的保护极限为80mbar。

4.根据权利要求2所述的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，所述检测仪表(7)包括温度变送器(71)、压力变送器(72)和硫化氢检测仪表(73)，所述温度变送器(71)、压力变送器(72)和硫化氢检测仪表(73)均与中央控制单元(6)电连接；所述厌氧反应器(1)与脱硫单元(2)的连接管道、脱硫单元(2)与净化处理单元(3)的连接管道上均设有温度变送器(71)、压力变送器(72)和硫化氢检测仪表(73)；所述火炬应急单元(4)的入口端设有温度变送器(71)和压力变送器(72)；所述锅炉燃烧单元(5)的入口端设有压力变送器(72)。

5.根据权利要求4所述的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，所述检测仪表(7)还包括流量计(74)、湿度变送器(75)、甲烷检测仪表(76)和氧气检测仪表(77)，所述流量计(74)、湿度变送器(75)、甲烷检测仪表(76)和氧气检测仪表(77)均与中央控制单元(6)电连接；所述净化处理单元(3)与锅炉燃烧单元(5)的连接管道上设有温度变送器(71)、压力变送器(72)、流量计(74)、湿度变送器(75)、甲烷检测仪表(76)和氧气检测仪表(77)。

6.根据权利要求4所述的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，所述电动控制阀门(8)包括与中央控制单元(6)电连接的第一电动开断阀(81)、第二电动开断阀(82)、第三电动开断阀(83)、第四电动开断阀(84)、第一电动调节阀(85)和第二电动调节阀(86)；所述厌氧反应器(1)与脱硫单元(2)的连接管道设有第一电动开断阀(81)，厌氧反应器(1)与火炬应急单元(4)的连接管道上设有第二电动开断阀(82)，脱硫单元(2)与净化处理单元(3)的连接管道设有第三电动开断阀(83)，净化处理单元(3)与锅炉燃烧单元(5)的连接管道上设有第四电动开断阀(84)和第一电动调节阀(85)，火炬应急单元(4)的入口端设有第二电动调节阀(86)。

7.根据权利要求6所述的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，还包括第一增压风机(91)和第二增压风机(92)，所述第一增压风机(91)设置在净化处理单元(3)的输出端管道上，第二增压风机(92)设置在锅炉燃烧单元(5)的入口端管道上。

8.根据权利要求7所述的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，所述第一电动开断阀(81)和第二电动开断阀(82)均与厌氧反应器(1)顶部的微压传感器(11)连锁，所述第四电动开断阀(84)与净化处理单元(3)出口管道上的压力变送器(72)连锁，所述第二电动开断阀(82)和第四电动开断阀(84)均与火炬应急单元(4)连锁，所述第一电动调节阀(85)和锅炉燃烧单元(5)的沼气燃烧器均与第二增压风机(92)出口管道上的压力变送器(72)连锁。

9.根据权利要求7所述的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，所述第一增压风机(91)和第二增压风机(92)增压风机均为变频风机，并采用无扰切换；所述第一增压风机(91)和第二增压风机(92)的运行频率均与各自出口管道上的压力变送器(72)连锁。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的垃圾焚烧电厂的沼气掺烧处理系统，其特征在于，所述中央控制单元(6)采用DCS或PLC控制系统。