垃圾焚烧烟气发电系统的制作方法

1.本发明涉及生活垃圾焚烧发电技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧烟气发电系统。


背景技术：

2.相关技术中，垃圾焚烧锅炉上的再热器仅能提高蒸汽温度，不能提升压力，如果管路压力损失较大，会导致蒸汽没有足够动力驱动汽轮机低压缸转动，从而使再热系统整体效率达不到预期，发电量低。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种垃圾焚烧烟气发电系统。
4.本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统，包括：
5.垃圾焚烧锅炉，所述垃圾焚烧锅炉具有第一出口，所述第一出口用于排水；
6.第一汽包，所述第一汽包用于容纳水和蒸汽，所述第一汽包具有第一进水口、第一出水口、第一蒸汽进口和第一蒸汽出口，所述第一进水口通过第一管道与所述第一出口连通；
7.第一蒸发器，所述第一蒸发器内的水可与所述垃圾焚烧锅炉产生的烟气换热以便将水蒸发为蒸汽，所述第一蒸发器的进水口与所述第一出水口连通，所述第一蒸发器的蒸汽出口与所述第一蒸汽进口连通；
8.高压透平，所述高压透平的进口通过第二管道与所述第一蒸汽出口连通；
9.第一汽水分离器，所述第一汽水分离器具有第一进口、第二出水口和第二蒸汽出口，所述第一进口与所述高压透平的出口连通，
10.蒸汽压缩机，蒸汽压缩机用于提高蒸汽压力，所述蒸汽压缩机的进口与所述第二蒸汽出口连通；
11.低压透平，所述低压透平的进口与所述蒸汽压缩机的出口连通；
12.发电机，所述高压透平和所述低压透平均与所述发电机相连以便带动所述发电机进行发电。
13.因此，根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统具有提高蒸汽利用率和发电量的优点。
14.本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统还包括
15.膨胀机，所述膨胀机与所述蒸汽压缩机相连；
16.第一凝汽器，所述第一凝汽器的进口与所述膨胀机的出口连通；
17.第三管道，所述第三管道内具有换热介质，所述第三管道上设有第三泵体，所述第三管道的进口与所述第一凝汽器的出口连通，所述第三管道的出口与所述膨胀机的进口连通；
18.第一换热器，所述第一换热器设在所述第三管道上且可用于加热所述第三管道内
的换热介质，所述第一换热器具有第一烟气进口和第一烟气出口，所述第一烟气进口与所述垃圾焚烧锅炉的烟气出口连通。
19.在一些实施例中，所述蒸汽压缩机为水蒸汽螺旋压缩机；
20.所述膨胀机为orc膨胀机，所述orc膨胀机通过第一齿轮箱与所述水蒸汽螺旋压缩机相连；
21.所述第一凝汽器为orc凝汽器；
22.所述第一换热器为orc蒸发器或orc过热器；
23.所述第一烟气出口与垃圾焚烧烟囱连通；
24.通入所述第一换热器的烟气温度小于等于150℃。
25.本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统包括
26.第四管道和第五管道，所述蒸汽压缩机的进口通过所述第四管道与所述第二蒸汽出口连通，所述低压透平的进口通过所述第五管道与所述蒸汽压缩机的出口连通；
27.第二换热器，所述第二换热器设在所述第四管道上以便加热所述第四管道内的蒸汽，或者，所述第二换热器设在所述第五管道上以便加热所述第五管道内的蒸汽。
28.在一些实施例中，所述第二换热器具有第一换热进口和第一换热出口，所述第一汽包还具有第二进水口和第三蒸汽出口，所述第一换热进口通过第一换热管路与所述第三蒸汽出口连通，所述第一换热出口通过第二换热管路与所述第二进水口连通，所述第二换热管路上设有第一泵体。
29.本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统包括
30.第三换热器，所述第三换热器设在所述第一管道上且可加热所述第一管道内的水；
31.第二泵体，所述第二泵体设在所述第一管道上；
32.第四换热器，所述第四换热器设在所述第二管道上且可加热所述第二管道内的蒸汽。
33.在一些实施例中，所述第二换热器为再热器；
34.所述第三换热器为省煤器，所述第三换热器可与所述垃圾焚烧锅炉产生的烟气进行换热；
35.所述第四换热器为过热器，所述第四换热器可与所述垃圾焚烧锅炉产生的烟气进行换热。
36.本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统包括
37.第六管道，所述低压透平的出口通过所述第六管道与所述垃圾焚烧锅炉的进水口连通；
38.第二凝汽器和第三泵体，所述第二凝汽器和所述第三泵体设在所述第六管道上，所述第二凝汽器位于所述第三泵体和低压透平之间。
39.本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统包括
40.第七管道，所述低压透平的出口通过第七管道与所述垃圾焚烧锅炉上的除氧器、给水预热器和空气预热器中的至少一者连通；
41.所述垃圾焚烧锅炉上的第五换热器、炉排冷却器和所述给水预热器中的至少一者与所述第六管道相连以便加热所述第六管道内的水，所述第五换热器至少为一个，所述第
五换热器为省煤器；
42.所述第二出水口与所述垃圾焚烧锅炉的进水口连通。
43.在一些实施例中，所述高压透平通过第二齿轮箱与所述发电机相连。
附图说明
44.图1是根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统的示意图。
45.图2是根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统的示意图。
46.图3是根据本发明实施例的蒸汽压缩机的示意图。
47.附图标记：
48.垃圾焚烧烟气发电系统100；
49.垃圾焚烧锅炉1，第一出口11，第三换热器12，第二泵体13，第五换热器14，炉排冷却器15，给水预热器16，除氧器17；
50.第一汽包2，第一进水口21，第一出水口22，第一蒸汽进口23，第一蒸汽出口24，第二进水口25，第三蒸汽出口26；
51.第一蒸发器3；
52.高压透平4，第四换热器41，第二齿轮箱42；
53.第一汽水分离器5，第一进口51，第二出水口52，第二蒸汽出口53；
54.蒸汽压缩机6，第一齿轮箱61，膨胀机62，第一凝汽器63，第一换热器64，第一烟气进口65，第一烟气出口66，第三泵体67；
55.低压透平7，第二换热器71，第一换热进口72，第二换热进口73，第一换热管路74，第二换热管路75，第一泵体76，第二凝汽器77，第三泵体78，第四泵体79；
56.发电机8；
57.第一管道91，第二管道92，第三管道93，第三管道94，第五管道95，第六管道96，第七管道97，第八管道98，第九管道99。
具体实施方式
58.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
59.下面参考附图描述本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统100。如图1至图3所示，根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统100包括垃圾焚烧锅炉1、第一汽包2、第一蒸发器3、高压透平4、第一汽水分离器5、蒸汽压缩机6、低压透平7和发电机8。
60.垃圾焚烧锅炉1具有第一出口11，第一出口11用于排水。第一汽包2用于容纳水和蒸汽，第一汽包2具有第一进水口21、第一出水口22、第一蒸汽进口23和第一蒸汽出口24，第一进水口21通过第一管道91与第一出口11连通。第一蒸发器3内的水可与垃圾焚烧锅炉1产生的烟气换热以便将水蒸发为蒸汽，第一蒸发器3的进水口与第一出水口22连通，第一蒸发器3的蒸汽出口与第一蒸汽进口23连通。高压透平4的进口通过第二管道92与第一蒸汽出口24连通。第一汽水分离器5具有第一进口51、第二出水口52和第二蒸汽出口53，第一进口51与高压透平4的出口连通。
61.蒸汽压缩机6用于提高蒸汽压力，蒸汽压缩机6的进口与第二蒸汽出口53连通。低
压透平7的进口与蒸汽压缩机6的出口连通。高压透平4和低压透平7均与发电机8相连以便带动发电机8进行发电。
62.根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统100通过设置可与垃圾焚烧锅炉1产生的烟气换热的第一蒸发器3，以便将第一蒸发器3内的水蒸发为蒸汽，且第一蒸发器3产生的蒸汽(主蒸汽)可通入第一汽包2后进入高压透平4内做功，以使得发电机8进行发电。从高压透平4出来然后经过第一汽水分离器5分离出来的蒸汽可通入低压透平7内做功，以使得发电机8进行发电。也就是说，垃圾焚烧锅炉1的烟气通过第一蒸发器3产蒸汽后，进入高压透平4和低压透平7内做功以便带动发电机8进行发电，从而提高蒸汽的利用率。
63.根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统100还设置了蒸汽压缩机6，从高压透平4出来的蒸汽经过蒸汽压缩机6提高压力后在通入低压透平7内后可提高蒸汽的压力，以便提高压力后的蒸汽便于在低压透平7内充分做功，从而可提高蒸汽的利用率，进而发电机8的提高发电量。
64.因此，根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统100具有提高蒸汽利用率和发电量的优点。
65.如图1至图3所示，根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统100包括垃圾焚烧锅炉1、第一汽包2、第一蒸发器3、高压透平4、第一汽水分离器5、蒸汽压缩机6、低压透平7和发电机8。
66.垃圾焚烧锅炉1具有第一出口11，第一出口11用于排水。第一汽包2用于容纳水和蒸汽，第一汽包2具有第一进水口21、第一出水口22、第一蒸汽进口23和第一蒸汽出口24，第一进水口21通过第一管道91与第一出口11连通。具体地，第一蒸汽进口23和第一蒸汽出口24均位于第一进水口21和第一出水口22的上方。
67.如图1和图2所示，在一些实施例中，垃圾焚烧烟气发电系统100包括第三换热器12和第二泵体13。
68.第二泵体13设在第一管道91上以便将水输送至第一汽包2内，第三换热器12设在第一管道91上且可加热第一管道91内的水。具体地，第三换热器12为省煤器，第三换热器12可与垃圾焚烧锅炉1产生的烟气进行换热以便加热第一管道91内的水。
69.第一蒸发器3内的水可与垃圾焚烧锅炉1产生的烟气换热以便将水蒸发为蒸汽，第一蒸发器3的进水口与第一出水口22连通，第一蒸发器3的蒸汽出口与第一蒸汽进口23连通。具体地，第一蒸发器3的进水口位于第一蒸发器3的蒸汽出口的下方，以便蒸汽便于通入第一汽包2内。
70.如图1和图2所示，高压透平4的进口通过第二管道92与第一蒸汽出口24连通，从而使得蒸汽(主蒸汽)进入高压透平4进行做功，进而带动发电机8进行发电。
71.在一些实施例中，垃圾焚烧烟气发电系统100还包括第四换热器41，第四换热器41设在第二管道92上且可加热第二管道92内的蒸汽。具体地，第四换热器41为过热器，第四换热器41可与垃圾焚烧锅炉1产生的烟气进行换热，以便加热第二管道92内的蒸汽。例如，经过第四换热器41加热后第二管道92内的蒸汽可成为13.0mpa、440℃的过热蒸汽，该过热蒸汽即为发电循环主蒸汽，进入高压透平4(或汽轮机高压缸)做功，蒸汽压力降低至1.45mpa后离开高压透平4。
72.如图1和图2所示，第一汽水分离器5具有第一进口51、第二出水口52和第二蒸汽出
口53，第一进口51与高压透平4的出口连通。从高压透平4出来的水汽通入第一进口51进入第一汽水分离器后，水和蒸汽被分开，蒸汽从第二蒸汽出口53排出，水从第二出水口52排出。
73.在一些实施例中，第二出水口52与垃圾焚烧锅炉1的进水口连通。例如，第二出水口52与垃圾焚烧锅炉1的进水口通过第八管道98连通。
74.蒸汽压缩机6用于提高蒸汽压力，蒸汽压缩机6的进口与第二蒸汽出口53连通。低压透平7的进口与蒸汽压缩机6的出口连通。高压透平4和低压透平7均与发电机8相连以便带动发电机8进行发电。由此，可使得蒸汽加压后通入低压透平7内，以便高压透平4和低压透平7均可带动发电机8发电。
75.在一些实施中，高压透平4通过第二齿轮箱42与发电机8相连。以便高压透平4可与低压透平7一同带动发电机8进行发电。
76.在一些实施例中，根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统100包括第四管道94、第五管道9和第二换热器71。
77.蒸汽压缩机6的进口通过第四管道94与第二蒸汽出口53连通，低压透平7的进口通过第五管道95与蒸汽压缩机6的出口连通。第二换热器71为再热器，第二换热器71设在第四管道94上以便加热第四管道94内的蒸汽，或者，第二换热器71设在第五管道95上以便加热第五管道95内的蒸汽。也就是说，第二换热器71可在蒸汽压缩机6对蒸汽加压后进行加热(成为再热蒸汽)。或者，第二换热器71在蒸汽压缩机6蒸汽加压前进行加热(成为再热蒸汽)。
78.在一些实施例中，第二换热器71具有第一换热进口72和第一换热出口73，第一汽包2还具有第二进水口25和第三蒸汽出口26。第一换热进口72通过第一换热管路74与第三蒸汽出口26连通，第一换热出口73通过第二换热管路75与第二进水口25连通，第二换热管路75上设有第一泵体76。由此，可使得第一汽包2内的蒸汽进入第二换热器71内且对从高压透平4出来的蒸汽进行加热。例如，经过第二换热器71加热后的蒸汽可由(180℃-200℃)升高至(300℃-340℃)。
79.在一些实施例中，根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统100包括第六管道96、第七管道97、第二凝汽器77和第三泵体78。
80.低压透平7的出口通过第六管道96与垃圾焚烧锅炉1的进水口连通。第二凝汽器77和第三泵体78设在第六管道96上，第二凝汽器77位于第三泵体78和低压透平7之间，以便从低压透平7的出口出来的蒸汽液化为水以便于通入垃圾焚烧锅炉1的进水口。
81.低压透平7的出口通过第七管道97与垃圾焚烧锅炉1上的除氧器17、给水预热器16和空气预热器中的至少一者连通。除氧器17的出口可构成第一出口11，除氧器17可使得从第一出口11出来的水中氧气少、对管道的腐蚀小。例如，低压透平7的出口通过第七管道97与垃圾焚烧锅炉1上的除氧器17、给水预热器16和空气预热器连通，以便为低压透平7出来的蒸汽作为热源通入垃圾焚烧锅炉1上的除氧器17、给水预热器16和空气预热器内。
82.垃圾焚烧锅炉1上的第五换热器14、炉排冷却器15和给水预热器16中的至少一者与第六管道96相连以便加热第六管道96内的水，第五换热器14至少为一个，第五换热器14为省煤器可与垃圾焚烧锅炉1烟气产生的烟气进行换热。例如，第五换热器14为两个，两个第五换热器14、炉排冷却器15和给水预热器16与第六管道96相连以便加热第六管道96内的
水。给水预热器16的出水口可通过第九管道99与第六管道96连通，以便给水预热器16内的水依次通过第九管道99与第六管道96后通入垃圾焚烧锅炉1内，第九管道99上设有第四泵体79。
83.在一些实施中，根据本发明实施例的垃圾焚烧烟气发电系统100还包括膨胀机62、第一凝汽器63、第三管道93和第一换热器64。
84.膨胀机62与蒸汽压缩机6相连以便带动蒸汽压缩机6运行。第一凝汽器63的进口与膨胀机62的出口连通。第三管道93内具有换热介质，第三管道93上设有第三泵体67，第三管道93的进口与第一凝汽器63的出口连通，第三管道93的出口与膨胀机62的进口连通。
85.第一换热器64设在第三管道93上且可用于加热第三管道93内的换热介质，第一换热器64具有第一烟气进口65和第一烟气出口66，第一烟气进口65与垃圾焚烧锅炉1的烟气出口连通。由此，可使得膨胀机62出来的换热介质经过第一凝汽器63液化后通入第三管道93后，经过第一换热器64加热后通入膨胀机62中做功，从而便于膨胀机62带动蒸汽压缩机6运行。即蒸汽压缩机6的动力来自与膨胀机62(第一凝汽器63、第三管道93和第一换热器64)，第一换热器64热源为垃圾焚烧锅炉1的烟气。
86.在一些实施中，蒸汽压缩机6为(单螺杆式或双螺杆式)水蒸汽螺旋压缩机()。膨胀机62为orc膨胀机62，orc膨胀机62通过第一齿轮箱61与水蒸汽螺旋压缩机相连。第一凝汽器63为orc凝汽器。第一换热器64为orc蒸发器或orc过热器。第一烟气出口66与垃圾焚烧烟囱连通。通入第一换热器64的烟气温度小于等于150℃。具体地，orc为有机工质朗肯循环，换热介质为有机工质，从而使得第一换热器64可吸收温度小于等于150℃的烟气，垃圾焚烧锅炉1温度小于等于150℃的烟气中的热量(相关技术中)没有得到充分利用。温度小于等于150℃的烟气在orc蒸发器或orc过热器中与液态有机工质换热，将有机工质加热至饱和蒸汽或过热蒸汽状态，有机工质蒸汽进入orc膨胀机，将热能转换为动能，推动膨胀机做功，膨胀机带动水蒸汽压缩机；有机工质做功后的蒸汽乏汽送入orc凝汽器，冷凝为液态后送回orc蒸发器或orc过热器继续吸热，进而提高垃圾焚烧锅炉1的烟气利用率。
87.在一个具体地的实施例中，额定工况下垃圾焚烧锅炉1的烟气量11
×
104nm3/h，从225℃降温至95℃，烟气可释放出的热量为3430kw，以该热量驱动orc机组，选择r245fa为有机工质，烟气将r245fa加热为145℃、3.1mpa的饱和蒸汽，膨胀机62和第三泵体67的机械效率0.75，膨胀至环境温度，可输出480kw机械功；假设膨胀机62与蒸汽压缩机6之间传动效率为0.98，则orc机组可以向蒸汽压缩机6提供470kw机械功；额定工况下(通入高压透平4)主蒸汽流量60t/h，其中40t/h作为(通入低压透平7)再热蒸汽，将再热蒸汽由1.5mpa升至1.7mpa，压缩前再热蒸汽参数为320℃、1.5mpa、3082.4kj/kg，升压后再热蒸汽参数为340℃、1.7mpa、3124.5kj/kg，升压需要外界提供的功为468kw，低于orc机组提供的输入功。通过该算例可判断，使用垃圾焚烧产生的低温烟气中的余热，可以驱动orc机组，使其带动蒸汽压缩机6，将从高压透平4出来的蒸汽压力提高。
88.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
89.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
90.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
91.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
92.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
93.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。