一种生活垃圾低温热解发电系统及方法与流程

本发明涉及生活垃圾减量化、无害化处理和资源循环再利用技术领域，具体来讲是一种生活垃圾低温热解发电系统及方法。

背景技术：
我国历年垃圾堆存量已达80亿吨，占用耕地超过5亿平方米。目前，垃圾产生量仍以8％-10％的速度增长，全国有超过三分之一的城市陷入垃圾包围之中。截至2015年，全国246个大、中型城市全年产生的生活垃圾达1.8亿吨。根据国务院印发的《“十三五”生态环境保护规划》中提出，要全面提高城市生活垃圾处理减量化、资源化和无害化水平，“十三五”期间全国城市生活垃圾无害化处理率达到95％以上。近十余来，我国垃圾处理领域取得的成果是明显的，但同时我们也应看到垃圾处理的投入与垃圾处理的需求相比明显不足。填埋法、堆肥法、焚烧法是城市垃圾处理的三大基本技术，但填埋会占用宝贵土地资源，产生的渗滤液会造成二次污染；堆肥处理量小，周期长，适应性不好；焚烧会产生二恶英、飞灰等危险废弃物，且投资和运行费用相对较高。相对于焚烧而言，热解是在无氧或缺氧的还原性气氛下进行的分解反应，产生的二次污染排放物质较少。此外，热解将废物中的有用物质转化为气态(燃气)或液态(燃料油)的形式分别利用，而气态和液态燃料比固体废物燃烧效率更高，污染更低。从保护环境角度来说，热解是一种比焚烧过程更安全的固废处理方法。目前，国内在垃圾热解领域已经有了一些研究，例如湖南鹞翔环保能源科技有限公司刘曜等研发发明的一种固废物无害化处理装置及方法(专利申请公布号CN104588402A)该专利利用热解的方式处理固废，在热解前进行了预处理，即固废物含水率降至30％后送入脱硫脱氯室进行氯、硫的脱除，热源为冷却后的高温烟气(280℃-320℃)通过直接接触的方式传热。进行预处理可以为后续的热解段减少腐蚀，同时也可以提高燃气和燃料油的品质，但当垃圾含水率在30％时，势必会在脱硫脱氯段吸收大量热从而增大了热损，该工艺段产生的氯化氢在水汽含量很高的环境下会对设备产生腐蚀。进一步脱硫脱氯段的温度区间在280℃-320℃时，固废物已发生部分热解，废烟气在和物料直接接触传热的过程中会带走热解产生的可燃气，会影响整个系统热解气的产量。再例如北京神雾环境能源科技集团股份有限公司吴道洪、吴小飞等研发发明的有机废弃物热解系统和热解方法(专利申请公布号CN104560072A)该专利是物料在550℃-800℃热解1-3h后，收集产油和产气。热解热源为蓄热式换热器内的高温烟气或者是高温不凝气(热解气)，该工艺系统有效的实现了能源回用，但是在预处理阶段，物料的烘干温度在120-280℃，供热方式为高温烟气的直接接触，该过程会产生大量水汽，同时裹挟者不同形式的硫、氯释放物，势必在运行过程中会腐蚀设备，按常规烘干时间考量，该过程也会产生部分可燃气和油类物质，通过高温烟气直接接触而带走，影响后续产气和产油量。因此，针对目前存在的问题，进一步深入研究垃圾热解处理工艺具有重要的经济意义和社会意义。

技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种生活垃圾低温热解发电系统及方法，不仅有效的避免了二次污染，并且具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种生活垃圾低温热解发电系统，包括相连的双轴破碎机和垃圾分选设备，该垃圾分选设备具有用于排出轻质类垃圾的分料口Ⅰ和用于排出重质类垃圾的分料口Ⅱ，还包括与分料口Ⅰ相连的轻质类垃圾处理系统、以及与分料口Ⅱ相连的重质类垃圾处理系统；所述重质类垃圾处理系统包括氮气发生装置Ⅱ、气体焚烧炉、以及依次相连的干燥滚筒Ⅱ、脱硫脱氯装置Ⅱ、热解装置Ⅱ、板式换热装置Ⅱ、油气分离装置Ⅱ、气体喷淋净化塔Ⅱ和燃气发电机Ⅱ；其中，所述脱硫脱氯装置Ⅱ产生的混合性气体Ⅱ通过管道与气体焚烧炉相连；所述气体焚烧炉产生的高温烟气Ⅲ和燃气发电机Ⅱ产生的高温烟气Ⅱ，分别通过管道与热解装置Ⅱ、脱硫脱氯装置Ⅱ、旋风除尘器Ⅱ、烟气净化装置Ⅱ依次相连；燃气发电机Ⅱ产生的高温烟气Ⅱ还通过管道与板式换热装置Ⅱ相连；所述油气分离装置Ⅱ分离出的粗油通过管道与燃料油净化装置Ⅱ、储油罐Ⅱ依次相连；所述氮气发生装置Ⅱ产生的氮气通过管道与板式换热装置Ⅱ、干燥滚筒Ⅱ、旋风除尘器Ⅱ、烟气净化装置Ⅱ依次相连；所述轻质类垃圾处理系统包括氮气发生装置Ⅰ、冷却装置、以及依次相连的干燥滚筒Ⅰ、脱硫脱氯装置Ⅰ、热解装置Ⅰ、板式换热装置Ⅰ、油气分离装置Ⅰ、气体喷淋净化塔Ⅰ和燃气发电机Ⅰ；其中，燃气发电机Ⅰ产生的高温烟气Ⅰ通过管道与热解装置Ⅰ、脱硫脱氯装置Ⅰ、旋风除尘器Ⅰ、烟气净化装置Ⅰ依次相连；燃气发电机Ⅰ产生的高温烟气Ⅰ还通过管道与板式换热装置Ⅰ相连；所述脱硫脱氯装置Ⅰ产生的混合性气体Ⅰ通过管道与冷却装置相连；所述冷却装置10分别与混合气净化装置12、外部的氯化铵生产系统11相连；混合气净化装置12与气体焚烧炉相连；所述油气分离装置Ⅰ分离出的粗油通过管道与燃料油净化装置Ⅰ、储油罐Ⅰ依次相连；所述氮气发生装置Ⅰ产生的氮气通过管道与板式换热装置Ⅰ、干燥滚筒Ⅰ、旋风除尘器Ⅰ、烟气净化装置Ⅰ依次相连。在上述技术方案的基础上，所述脱硫脱氯装置Ⅰ包括用于存放物料的脱硫脱氯内腔Ⅰ和用于供高温烟气Ⅰ通过的脱硫脱氯外腔Ⅰ，且脱硫脱氯外腔Ⅰ内的高温烟气Ⅰ，用于为脱硫脱氯内腔Ⅰ内的物料供热；所述脱硫脱氯装置Ⅱ包括用于存放物料的脱硫脱氯内腔Ⅱ和用于供高温烟气Ⅱ、高温烟气Ⅲ通过的脱硫脱氯外腔Ⅱ，且脱硫脱氯外腔Ⅱ内的高温烟气Ⅱ和高温烟气Ⅲ，用于为脱硫脱氯内腔Ⅱ内的物料供热。在上述技术方案的基础上，所述热解装置Ⅰ包括用于存放物料的热解内腔Ⅰ和用于供高温烟气Ⅰ通过的热解外腔Ⅰ，且热解外腔Ⅰ内的高温烟气Ⅰ，用于为热解内腔Ⅰ内的物料供热；所述热解装置Ⅱ包括用于存放物料的热解内腔Ⅱ和用于供高温烟气Ⅱ、高温烟气Ⅲ通过的热解外腔Ⅱ，且热解外腔Ⅱ内的高温烟气Ⅱ和高温烟气Ⅲ，用于为热解内腔Ⅱ内的物料供热。在上述技术方案的基础上，还包括垃圾进料仓和螺杆进料器，该螺杆进料器用于将垃圾进料仓内的垃圾推入双轴破碎机。在上述技术方案的基础上，所述氮气发生装置Ⅰ包括液氮罐Ⅰ、气化器Ⅰ和氮气缓冲罐Ⅰ，且液氮罐Ⅰ、气化器Ⅰ、氮气缓冲罐Ⅰ与板式换热装置Ⅰ依次相连；所述氮气发生装置Ⅱ包括液氮罐Ⅱ、气化器Ⅱ和氮气缓冲罐Ⅱ，且液氮罐Ⅱ、气化器Ⅱ、氮气缓冲罐Ⅱ与板式换热装置Ⅱ依次相连。在上述技术方案的基础上，所述燃料油净化装置Ⅰ包括依次相连的粗滤器Ⅰ、油泵Ⅰ和精滤器Ⅰ；所述燃料油净化装置Ⅱ包括依次相连的粗滤器Ⅱ、油泵Ⅱ和精滤器Ⅱ。在上述技术方案的基础上，所述燃气发电机Ⅰ还分别与风机Ⅰ、外部的天然气Ⅰ相连，用于为燃气发电机Ⅰ引入助燃空气Ⅰ和天然气Ⅰ；所述燃气发电机Ⅱ还分别与风机Ⅱ、外部的天然气Ⅱ相连，用于为燃气发电机Ⅱ引入助燃空气Ⅱ和天然气Ⅱ。在上述技术方案的基础上，所述热解装置Ⅰ还与黑炭收集装置Ⅰ相连，该黑炭收集装置Ⅰ用于储存备用热解装置Ⅰ产生的黑炭；所述热解装置Ⅱ还与黑炭收集装置Ⅱ相连，该黑炭收集装置Ⅱ用于储存备用热解装置Ⅱ产生的黑炭。在上述技术方案的基础上，所述气体焚烧炉还与风机Ⅲ相连，该风机Ⅲ用于为气体焚烧炉引入助燃空气Ⅲ。本发明还提供一种基于上述系统的生活垃圾低温热解发电方法，包括：预处理阶段：将垃圾倒入双轴破碎机中进行破碎，破碎后的垃圾进入垃圾分选设备进行分选；重质类垃圾处理阶段：分选后的重质类垃圾进入干燥滚筒Ⅱ中，氮气发生装置Ⅱ输出的氮气通过板式换热装置Ⅱ与热解装置Ⅱ产生的热解气换热后形成高温氮气，该高温氮气与干燥滚筒Ⅱ中的物料直接接触换热，使得物料在绝氧的热解环境下烘干；换热后的氮气引入旋风除尘器Ⅱ，经烟气净化装置Ⅱ达标外排，而从旋风除尘器Ⅱ回落的粉尘重回干燥滚筒Ⅱ中；烘干后的物料进入脱硫脱氯装置Ⅱ中进行脱硫脱氯处理，燃气发电机Ⅱ发电产生的高温烟气Ⅱ以及气体焚烧炉产生的高温烟气Ⅲ，经过与热解装置Ⅱ中的物料换热后，继续与脱硫脱氯装置Ⅱ中的物料进行换热，换热后的烟气引入旋风除尘器Ⅱ，经烟气净化装置Ⅱ达标外排；脱硫脱氯装置Ⅱ产生的混合性气体Ⅱ进入气体焚烧炉中进行焚烧；脱硫脱氯后的物料进入热解装置Ⅱ中进行热解处理，燃气发电机Ⅱ发电产生的高温烟气Ⅱ以及气体焚烧炉产生的高温烟气Ⅲ，与热解装置Ⅱ中的物料进行换热；热解装置Ⅱ产生的黑炭进入黑炭收集装置Ⅱ储存备用；热解装置Ⅱ产生的热解气通过板式换热装置Ⅱ与氮气换热冷却后进入油气分离装置Ⅱ，油气分离装置Ⅱ分离出的粗油经燃料油净化装置Ⅱ净化后，形成产品油收集于储油罐Ⅱ中；油气分离装置Ⅱ分离出的气体经过气体喷淋净化塔Ⅱ后进入燃气发电机Ⅱ，供燃气发电机Ⅱ发电；轻质类垃圾处理阶段：分选后的轻质类垃圾进入干燥滚筒Ⅰ中，氮气发生装置Ⅰ输出的氮气通过板式换热装置Ⅰ与热解装置Ⅰ产生的热解气换热后形成高温氮气，该高温氮气与干燥滚筒Ⅰ中的物料直接接触换热，使得物料在绝氧的热解环境下烘干；换热后的氮气引入旋风除尘器Ⅰ，经烟气净化装置Ⅰ达标外排，而从旋风除尘器Ⅰ回落的粉尘重回干燥滚筒Ⅰ中；烘干后的物料进入脱硫脱氯装置Ⅰ中进...