一种垃圾气化耦合燃煤电站发电装置的制作方法

文档序号:14465295阅读:161来源:国知局

本实用新型属于垃圾利用技术领域,具体地,涉及一种垃圾气化耦合燃煤电站发电装置。



背景技术:

近年来,随着我国经济的发展、人民生活水平的提高、城镇化进程的加快,城市垃圾的排放量迅速增加,预计到2020年我国城市垃圾年产量将达到2.1亿吨。目前,垃圾无害化处理方式主要有:填埋法、堆肥法、焚烧法、资源化处理。填埋法和堆肥法由于存在着效率低、地下水污染严重、占地面积大等缺点制约着其长远发展;由于国内垃圾分类基础设施薄弱、市民垃圾分类观念淡薄,资源化垃圾处理任重道远,目前不能推广应用;焚烧法由于其高效的能量利用、焚烧后垃圾减容70-90%、垃圾处理效率高等原因日益受到重视和推广。

但常规的垃圾焚烧发电存在着:垃圾焚烧产生的气体中二噁英和氮氧化物含量高、焚烧后产生的渣利用率低,大部分只能填埋,且具有重金属浸出性、垃圾焚烧发电效率低,设备投资高等问题。所以开发一种能够推广的大型化、高效化、环保化垃圾处理装置及工艺具有深远的意义。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种垃圾气化耦合燃煤电站发电装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现:

一种垃圾气化耦合燃煤电站发电装置,包括垃圾初步处理单元、垃圾热解气化单元、垃圾飞灰熔融单元、燃煤电站发电单元;所述垃圾初步处理单元包括垃圾分拣装置、垃圾挤压脱水造粒装置、垃圾烘干装置、烘干气冷却装置;所述垃圾热解气化单元包括风机、垃圾进料装置、床料进料装置、气化炉、一级气固分离装置、返料装置、二级气固分离装置;所述垃圾飞灰熔融单元包括垃圾飞灰高温输送装置、熔融室、激冷室、间歇装置、渣池;所述燃煤电站发电单元包括燃煤锅炉、蒸汽发电装置、烟气处理装置;

所述垃圾分拣装置的出料口与垃圾挤压脱水造粒装置的入料口连通,所述垃圾挤压脱水造粒装置的出水口与激冷室的进水口连通,所述垃圾挤压脱水造粒装置的出料口通过垃圾烘干装置连接于垃圾进料装置的进料口;所述垃圾烘干装置的烘干气出气口连接于烘干气冷却装置的进气口,所述垃圾烘干装置的蒸汽出气口连接于熔融室的进水口;所述烘干气冷却装置的出水口与激冷室的进水口连通,所述烘干气冷却装置的可燃气体出气口连接于燃煤锅炉的进气口;

所述气化炉的送风口与风机连通,所述气化炉的垃圾进料口连接于垃圾进料装置的出料口,所述气化炉的床料进料口与床料进料装置的出料口连通,所述气化炉的出料口与一级气固分离装置的进料口连通;所述一级气固分离装置的固态分离物出料口通过返料装置连接于气化炉的加料口,所述一级气固分离装置的气态分离物出料口连接于二级气固分离装置的进料口;所述二级气固分离装置的出气口连接于燃煤锅炉的进气口和熔融室的进气口,所述二级气固分离装置的出料口连接于垃圾飞灰高温输送装置的进料口;所述垃圾飞灰高温输送装置的出料口连接于熔融室的进料口;所述熔融室的出气口连接于垃圾烘干装置的第一进气口,所述熔融室底部设有激冷室,所述激冷室通过间歇装置连接渣池;

所述燃煤锅炉的出料口连接于熔融室的加料口,所述燃煤锅炉的烟气出气口连接于烟气处理装置的进气口,所述燃煤锅炉的蒸汽出气口连接于蒸汽发电装置的进气口,所述蒸汽发电装置的出气口连接于垃圾烘干装置的第二进气口。

进一步地,所述熔融室为水冷壁结构。

进一步地,所述燃煤锅炉设有进煤管路和空气进气管路。

一种垃圾气化耦合燃煤电站发电工艺,包括如下步骤:

(1)垃圾经分拣装置、挤压脱水造粒装置、烘干装置处理后通过垃圾进料装置加入气化炉;垃圾挤压脱水造粒装置产生的压出水和垃圾烘干气冷却装置生成的冷却水送往激冷室;

(2)床料、气化剂、脱氯助熔剂通过床料进料装置加入气化炉;

(3)垃圾在高温床料和气化剂作用下热解气化,脱氯助熔剂与垃圾中氯反应,生成燃气和垃圾飞灰;随燃气携带出气化炉的垃圾飞灰经一级气固分离装置分离后通过返料装置送入气化炉继续反应,未被一级气固分离装置分离的飞灰则由二级气固分离装置收集;垃圾气化热解生成的燃气一部分去往燃煤锅炉,一部分去往熔融室;

(4)二级气固分离装置收集到的垃圾飞灰由高温输送装置送入熔融室,在高温燃气和来自燃煤锅炉的高温空气燃烧加热下将熔融成液态;熔融室生成的高温烟气送往燃煤锅炉,产生的蒸汽去往垃圾烘干装置;

(5)来自熔融室的液态熔渣在激冷室激冷成玻璃态渣块掉落在排渣装置内,然后间歇排至渣池;部分激冷室激冷水从渣池抽取;

(6)来自气化炉的燃气和来自熔融室的高温烟气被送入燃煤锅炉,和燃煤耦合燃烧产生蒸汽,推动蒸汽发电装置发电,另从蒸汽发电装置中抽取部分蒸汽送到垃圾烘干装置。

所述垃圾处理前含水率为0-80%,处理后含水率为0-35%,粒径为0-10cm。

所述床料为耐磨颗粒,粒径为1.0-5.0mm;所述脱氯助熔剂为石灰石、白云石和氧化钙颗粒,粒径为0.1-2mm,所述脱氯助熔剂与垃圾质量比为0.01-0.5: 1。

所述气化炉反应温度控制在500-900℃,气化炉炉内流化速度为0.5-5m/s,气化炉燃气出口温度为450-850℃。

所述熔融室熔融温度控制在850-1350℃,熔融室产生蒸汽压力为 0.3-1.5MPa;所述蒸汽发电装置中抽取的蒸汽温度为150-300℃。

本实用新型的有益效果:

1)本实用新型通过将垃圾热解气化得到的燃气和熔渣产生的高温烟气耦合燃煤电站发电,充分利用燃煤电站现有发电设备、高发电参数及高效烟气处理系统,发电效率高,烟气排放环保,系统设备投资低;

2)本实用新型通过在气化炉内添加脱氯助熔剂使得二噁英排放量低,排放量≤0.01ng/Nm3,远远低于国际标准0.1ng/Nm3,同时,降低了垃圾飞灰熔融温度;

3)本实用新型的气化炉内垃圾飞灰和脱氯助熔剂均匀混合且保持高温状态,利用高温燃气和高温空气为熔融室提供热量,能量消耗低,引入少量燃气即可满足飞灰熔融的能量需求;垃圾飞灰熔融后激冷形成玻璃态渣,可用作建筑材料或直接掩埋,占地面积小,无重金属浸出性,安全、环保;

4)本实用新型将垃圾挤压压出水和垃圾烘干气冷凝水用作熔渣激冷水,经熔融态渣高温处理后大大降低了其有机物成分含量,再经渣池过滤、沉降后处理难度大大降低。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型垃圾气化耦合燃煤发电装置的结构示意图。

附图标记说明:1、垃圾分拣装置;2、垃圾挤压脱水造粒装置;3、烘干气冷却装置;4、垃圾烘干装置;5、风机;6、垃圾进料装置;7、床料进料装置; 8、气化炉;9、一级气固分离装置;10、返料装置;11、二级气固分离装置; 12、燃煤锅炉;13、蒸汽发电装置;14、烟气处理装置。15、垃圾飞灰高温输送装置;16、熔融室;17、激冷室;18、间歇装置;19、渣池。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。

一种垃圾气化耦合燃煤电站发电装置,如图1所示,包括垃圾初步处理单元、垃圾热解气化单元、垃圾飞灰熔融单元、燃煤电站发电单元;垃圾初步处理单元包括垃圾分拣装置1、挤压脱水造粒装置2、烘干装置4、烘干气冷却装置3;垃圾热解气化单元包括风机5、垃圾进料装置6、床料进料装置7、气化炉8、一级气固分离装置9、返料装置10、二级气固分离装置11;垃圾飞灰熔融单元包括垃圾飞灰高温输送装置15、熔融室16、激冷室17、排渣装置18、渣池19;燃煤电站发电单元包括燃煤锅炉12、蒸汽发电装置13、烟气处理装置 14;

垃圾分拣装置1的出料口与垃圾挤压脱水造粒装置2的入料口连通,垃圾挤压脱水造粒装置2的出水口与激冷室17的进水口连通,垃圾处理装置2的出料口通过垃圾烘干装置4连接于垃圾进料装置6的进料口;垃圾烘干装置4的烘干气出气口连接于烘干气冷却装置3的进气口,垃圾处理装置4的蒸汽出气口连接于熔融室16的进水口;烘干气冷却装置3的出水口与激冷室17的进水口连通,烘干气冷却装置3的可燃气体出气口连接于燃煤锅炉12的进气口;

气化炉8的送风口与风机5连通,气化炉8的垃圾进料口连接于垃圾进料装置6的出料口,气化炉8的床料进料口与床料进料装置7的出料口连通,所述气化炉8的出料口与一级气固分离装置9的进料口连通;一级气固分离装置9 的固态分离物出料口通过返料装置10连接于气化炉8的加料口,一级气固分离装置9的气态分离物出料口连接于二级气固分离装置11的进料口;二级气固分离装置11的出气口连接于燃煤锅炉12的进气口和熔融室16的进气口,二级气固分离装置11的出料口连接于垃圾飞灰高温输送装置15的进料口;垃圾飞灰高温输送装置15的出料口连接于熔融室16的进料口;熔融室16为水冷壁结构,熔融室16的出气口连接于垃圾烘干装置4的第一进气口,熔融室16底部设有激冷室17,所述激冷室17通过间歇装置18连接渣池19;

燃煤锅炉12另设有进煤管路和空气进气管路,燃煤锅炉12的出料口连接于熔融室16的加料口,燃煤锅炉12的烟气出气口连接于烟气处理装置14的进气口,燃煤锅炉12的蒸汽出气口连接于蒸汽发电装置13的进气口,蒸汽发电装置13的出气口连接于垃圾烘干装置4的第二进气口。

垃圾分拣装置1可选用垃圾分拣设备,可以实现垃圾的快速分类;挤压脱水造粒装置2可选用挤压脱水造粒机,对垃圾进行

一种垃圾气化耦合燃煤电站发电工艺,包括以下步骤:

S1、垃圾经分拣装置1、挤压脱水造粒装置2、烘干装置4处理后通过垃圾进料装置6加入气化炉8;垃圾挤压脱水造粒装置2产生的压出水和垃圾烘干气冷却装置3生成的冷却水送往激冷室17;

S2、床料、脱氯助熔剂通过床料进料装置7加入气化炉8;

S3、垃圾在高温床料和气化剂作用下热解气化,脱氯助熔剂与垃圾中氯反应,生成燃气和垃圾飞灰;随燃气携带出气化炉8的垃圾飞灰经一级气固分离装置9分离后通过返料装置10送入气化炉8继续反应,未被一级气固分离装置 9分离的飞灰则由二级气固分离装置11收集;垃圾气化热解生成的燃气一部分去往燃煤锅炉12,一部分去往熔融室16;

S4、二级气固分离装置11收集到的垃圾飞灰由高温输送装置15送入熔融室16,在高温燃气和来自燃煤锅炉12的高温空气燃烧加热下将熔融成液态;熔融室16生成的高温烟气送往燃煤锅炉12,产生的蒸汽去往垃圾烘干装置4;

S5、来自熔融室16的液态熔渣在激冷室17激冷成玻璃态渣块掉落在排渣装置18内,然后间歇排至渣池19;部分激冷室激冷水从渣池19抽取;

S6、来自气化炉8的燃气和来自熔融室16的高温烟气被送入燃煤锅炉12,和燃煤耦合燃烧产生蒸汽,推动蒸汽发电装置13发电,另从蒸汽发电装置中抽取部分蒸汽送到垃圾烘干装置4。

实施例1

垃圾经分拣装置分拣后塑料类50%,木片、纸张类5%,生物及厨房垃圾45%,含水率35%,经挤压脱水造粒和烘干后含水率降为20%,颗粒度≤3cm,1.0mm河沙由床料料斗加入气化炉,0.8mm白云石按白云石:垃圾=0.3:1(kg/kg)加入,气化炉操作温度在650℃,控制炉内流化速度3.5m/s,熔融室温度在950℃,熔融室产生蒸汽压力在0.75MPa,燃气中二噁英含量为0.008ng/Nm3。气化炉生成的高温燃气和熔融室生成的高温烟气送往燃煤锅炉耦合发电,从蒸汽发电装置抽取的蒸汽温度为250℃,锅炉烟气中二噁英含量≤0.008ng/Nm3,冷渣送往建筑材料加工厂或者垃圾掩埋场。

实施例2

垃圾经分拣装置分拣后塑料类70%,木片、纸张类5%,生物及厨房垃圾25%,含水率20%,经挤压脱水造粒和烘干后含水率降为9%,颗粒度≤3cm,0.9mm河沙由床料料斗加入气化炉,0.6mm石灰石按石灰石:垃圾=0.6:1(kg/kg)加入,气化炉操作温度在850℃,控制炉内流化速度3.0m/s,熔融室温度在900℃,熔融室产生蒸汽压力在0.5MPa,燃气中二噁英含量为0.01ng/Nm3。气化炉生成的高温燃气和熔融室生成的高温烟气送往燃煤锅炉耦合发电,从蒸汽发电装置抽取的蒸汽温度为200℃,锅炉烟气中二噁英含量≤0.008ng/Nm3,冷渣送往建筑材料加工厂或者垃圾掩埋场。

实施例3

垃圾经分拣装置分拣后塑料类25%,木片、纸张类15%,生物及厨房垃圾60%,含水率50%,经挤压脱水造粒和烘干后含水率降为24%,颗粒度≤3cm,1.5mm河沙由床料料斗加入气化炉,1.0mm氧化钙颗粒按氧化钙颗粒:垃圾=0.2:1(kg/kg) 加入,气化炉操作温度在600℃,控制炉内流化速度3.0m/s,熔融室温度在 1150℃,熔融室产生蒸汽压力在1.0MPa,燃气中二噁英含量为0.007ng/Nm3。气化炉生成的高温燃气和熔融室生成的高温烟气送往燃煤锅炉耦合发电,从蒸汽发电装置抽取的蒸汽温度为300℃,锅炉烟气中二噁英含量≤0.005ng/Nm3,冷渣送往建筑材料加工厂或者垃圾掩埋场。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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