一种槽式太阳能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统及方法与流程

本发明涉及垃圾发电技术领域，具体涉及一种槽式太阳能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统及方法。

背景技术：

当前，生活垃圾的无害化处理方法主要有3种，即卫生填埋、生物处理及焚烧处理。垃圾焚烧余热发电处理方法是目前最为理想的处理方式，具有项目占地少、处理速度快、减量效果好、污染控制好及能源利用高等特点。

现在已投产的垃圾电站热力系统中，余热锅炉空气预热器均依靠主蒸汽和一段抽汽来进行加热余热锅炉进风温度，这样显著降低了垃圾电站的发电能力和发电效率，以一台25mw等级的垃圾电站为例，余热锅炉空气预热器的蒸汽耗量约为12t/h，这导致机组发电功率减小约2.0mw，相对减小约8％。

此外，垃圾焚烧发电厂在运行中发现，由于冬季环境温度低，垃圾池内的垃圾存在结冰现象出现，这引起垃圾池内的垃圾发酵不足，从而导致进入余热锅炉的垃圾热值降低。垃圾温度降低、热值降低会直接影响锅炉稳定燃烧，需要频繁投入柴油助燃垃圾，间接造成生产成本提高、发电量降低及垃圾处理能力降低。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种槽式太阳能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统及方法，结合当前垃圾电站垃圾池空气先进控制系统，设置太阳能聚光集热换热器，将机组进风温度进行加热，实现减小余热锅炉空气预热器空气用量、提高发电能力、提高燃料垃圾热值及余热锅炉效率的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种槽式太阳能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统，包括在垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统上设置槽式太阳能集热、储热及换热系统；

所述槽式太阳能集热、储热及换热系统包括槽式太阳能集热境场1，所述槽式太阳能集热境场1中布置有导热油吸热管25，所述导热油吸热管25出口母管与油/熔盐换热器2高温导热油进口相连接，油/熔盐换热器2低温导热油出口通过管道与气液分离器3导热油进口相连接，气液分离器3出口通过管道与导热油过滤器5入口相连接，导热油过滤器5出口通过管道与导热油泵6进口相连接，导热油泵6出口通过管道与进入槽式太阳能集热境场1的进口导热油管相连接；

所述油/熔盐换热器2熔盐侧出口通过管道与高温熔盐罐7相连接，高温熔盐罐7出口通过管道与高温熔盐泵8进口相连接，高温熔盐泵8出口通过管道与熔盐/空气换热器9相连接，熔盐/空气换热器9熔盐侧低温出口通过管道与低温熔盐罐10进口相连接，低温熔盐罐10出口通过管道与低温熔盐泵11进口相连接，低温熔盐泵11出口通过管道与油/熔盐换热器2低温熔盐侧入口相连接；

所述熔盐/空气换热器9空气侧进口与大气相连接，熔盐/空气换热器9空气侧出口风管分为两路，其中一路通过垃圾池进风管12与垃圾池进风调节风门21相连接，垃圾池进风调节风门21出口通过风管与垃圾池底部进风口相连接；另一路通过垃圾池进风旁路管22与垃圾池进风旁路管调节风门20相连接，垃圾池进风旁路管调节风门20出口通过风管与一、二次风进风管相连接。

所述气液分离器3上附属连接有膨胀槽4。

所述垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统为封闭系统。

所述垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统包括垃圾池至锅炉炉膛燃料入口进料斗处、空预器、一次风机进口和二次风机进口；在垃圾池的垃圾入口处设置有一道门14、二道门13；在垃圾池至锅炉炉膛燃料入口进料斗处设置燃料投入一道门15、二道门16；在空预器旁设置有旁路风道23，空预器前端设置有进口风门19，后端设置有出口风门18；垃圾池底部设置空气进口27；垃圾池上部设置一、二次风吸风口24；

所述一次风机进口设置一次风温调节风门28，二次风机进口设置二次风温调节风门29，垃圾池进风管道设置垃圾池进风温度调节风门30。

所述槽式太阳能集热、储热及换热系统包括了线性菲涅尔太阳能集热系统。

一种槽式太阳能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统的运行方法，包括以下步骤；

白天有光照情况下，槽式太阳能集热境场1将太阳能光线聚焦在吸热管25上，吸热管内高温导热油工质进入油/熔盐换热器2，加热低温熔盐，被冷却后的导热油进入气液分离器3、结合膨胀槽4将气体排出，经过气液分离3的导热油进入过滤器5,将杂质进行过滤，经过过滤的导热油进入导热油泵6，在导热油泵的加压下进入槽式太阳集热境场1的吸热管25中，形成导热油工作循环。晚上无光照情况下，导热油泵停止工作，导热油工作循环停止；

白天有光照情况下，低温熔盐泵11将低温熔盐输送至油/熔盐换热器2，导热油通过油/熔盐换热器2将热量传输给低温熔盐，高温熔盐储存在高温熔盐罐7中，高温熔盐泵8将高温熔盐输送给熔盐/空气换热器9，被冷却的高温熔盐进入低温熔盐罐10，通过熔盐/空气换热器9的空气被加热器后进入垃圾池进风管12及圾池进风旁路管22，晚上无光照情况下，低温熔盐泵11停止工作，低温熔盐被加热过程停止；

空气经过熔盐/空气换热器9加热后，其中一路通过垃圾池进风管12、垃圾池进风调节风门21及垃圾池进风口27进入垃圾池内，通过调整垃圾池进风调节风门21的开度、垃圾池进风旁路管调节风门20的开度及垃圾池进风温度调节风门30的开度，可以精确控制垃圾池内垃圾的温度，从而促进垃圾发酵、提高垃圾热值，垃圾池内空气通过垃圾池上部一、二次风吸风口24进入一、二次风进风管；其中另一路通过垃圾池进风旁路管22、垃圾池进风旁路管调节风门20进入一、二次风进风管；

正常运行过程中，空预器旁路风门17始终处于打开状态，空预器进口风门19、出口风门18处于关闭状态，空预器不工作，不用消耗蒸汽来加热一次风，一次风经过一次风机升压，从一、二次风进风管进入空预器旁路风道23，经过空预器旁路风门17后进入一次风配风母管；当熔盐/空气换热器9无法正常工作或一次风温偏低时，部分或全部打开空预器进口风门19、出口风门18，关小或关闭空预器旁路风门17，空预器开始工作，部分或全部空气通过空预器被加热后与空预器旁路风管一次风混合进入一次风配风母管，满足锅炉一次风温要求；一次风温调节风门28用于降低一次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门；

正常运行过程中，二次风经过二次风机升压，从一、二次风进风管进入锅炉炉膛，参与锅炉燃烧；二次风温调节风门29用于降低二次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门；

垃圾车将垃圾倾倒至垃圾池的过程为：首先打开一道门14，并同时关闭二道门13，垃圾被倾倒至一道门14与二道门13之间；紧接着，关闭一道门14，然后打开二道门13，垃圾进入垃圾池内部；最后，关闭二道门13，垃圾倾倒过程结束；

垃圾进入锅炉炉膛的过程为：首先，打开锅炉炉膛燃料入口进料斗处一道门15，并同时关闭二道门16；紧接着，垃圾抓钩将垃圾抓取后投送至进料斗中，垃圾位于一道门15与二道门16之间；最后，关闭一道门15，然后打开二道门16，垃圾进入锅炉炉膛后参与燃烧。

白天有光照情况下，集热境场1吸热管25出口母管g点导热油温度可以达到390℃，油/熔盐换热器2出口a点高温熔盐温度达到350℃，熔盐/空气换热器9出口b点空气温度达到300℃，一次风机进口风管d点处温度可达到290℃，一次风配风母管f点处温度可达到285℃，二次风机进口e点风温可达到293℃；垃圾池进风口c点风温达到垃圾发酵所需最佳温度。

本发明的有益效果：

1.通过设置槽式太阳能集热、储热及换热系统，可以显著提高进入余热锅炉的进风温度，并且该系统24小时可用，从而降低或消除空预器加热用主蒸汽及一段抽汽的用量，显著提高机组发电功率及发电效率；

2.利用本发明系统，可以精确控制垃圾池内垃圾温度，通过适当提高垃圾池风温，可以促进垃圾池内垃圾的发酵进程，有效提高燃料垃圾的热值，从而提高余热锅炉热效率；

3.采用本发明，可以显著提高垃圾电站一、二次风温，一次风配风母管温度可达到285℃，二次风机进口风温可达到293℃，从而显著提高系统整体效率。

附图说明

图1为一种槽式太阳能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种槽式太阳能提高垃圾电站进风温度及燃料热值的系统，需要对现有垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统进行改进设计；此外，增加模块1-槽式太阳能集热、储热及换热系统。

对现有垃圾发电站垃圾池及一、二次风系统进行改进设计主要包括：

(1)垃圾池设计为封闭系统，不直接与大气环境相通；

(2)设置垃圾池垃圾入口一道门14、二道门13；

(3)在垃圾池至锅炉炉膛燃料入口进料斗处设置燃料投入一道门15、二道门16；

(4)增加空预器旁路风道23；

(5)增加空预器旁路风门17；

(6)增加空预器进口风门19、出口风门18；

(7)垃圾池底部设置空气进口27；

(8)垃圾池上部设置一、二次风吸风口24；

(9)一次风机进口设置一次风温调节风门28；

(10)二次风机进口设置二次风温调节风门29；垃圾池进风管道设置垃圾池进风温度调节风门30。

增加的模块1-槽式太阳能集热、储热及换热系统由：槽式太阳能集热境场1、导热油吸热管25、油/熔盐换热器2、气液分离器3、膨胀槽4、导热油过滤器5、导热油泵6、高温熔盐罐7、高温熔盐泵8、低温熔盐罐10、低温熔盐泵11、熔盐/空气换热器9、垃圾池进风管12、垃圾池进风旁路管22、垃圾池进风调节风门21、垃圾池进风旁路管调节风门20等组成。

增加的模块1-槽式太阳能集热、储热及换热系统各设备连接方式为：

(1)导热油吸热管25布置在槽式太阳能集热境场1中，导热油吸热管25出口母管与油/熔盐换热器2高温导热油进口相连接，油/熔盐换热器2低温导热油出口通过管道与气液分离器3导热油进口相连接、膨胀槽4是气液分离器3附属设备与其相连接，气液分离器3出口通过管道与导热油过滤器5入口相连接，导热油过滤器5出口通过管道与导热油泵6进口相连接，导热油泵6出口通过管道与进入槽式太阳能集热境场1的进口导热油管相连接。

(2)油/熔盐换热器2熔盐侧出口通过管道与高温熔盐罐7相连接，高温熔盐罐7出口通过管道与高温熔盐泵8进口相连接，高温熔盐泵8出口通过管道与熔盐/空气换热器9相连接，熔盐/空气换热器9熔盐侧低温出口通过管道与低温熔盐罐10进口相连接，低温熔盐罐10出口通过管道与低温熔盐泵11进口相连接，低温熔盐泵11出口通过管道与油/熔盐换热器2低温熔盐侧入口相连接。

(3)熔盐/空气换热器9空气侧进口与大气相连接，熔盐/空气换热器9空气侧出口风管分为两路，其中一路通过垃圾池进风管12与垃圾池进风调节风门21相连接，垃圾池进风调节风门21出口通过风管与垃圾池底部进风口相连接；其中另一路通过垃圾池进风旁路管22与垃圾池进风旁路管调节风门20相连接，垃圾池进风旁路管调节风门20出口通过风管与一、二次风进风管相连接。

增加的模块1-槽式太阳能集热、储热及换热系统及对现有垃圾发电站垃圾池和一、二次风系统进行改进设计后的整个系统工作过程为：

(1)白天有光照情况下，槽式太阳能集热境场1将太阳能光线聚焦在吸热管25上，吸热管内高温导热油工质进入油/熔盐换热器2，加热低温熔盐，被冷却后的导热油进入气液分离器3、结合膨胀槽4将气体排出，经过气液分离3的导热油进入过滤器5,将杂质进行过滤，经过过滤的导热油进入导热油泵6，在导热油泵的加压下进入槽式太阳集热境场1的吸热管25中，形成导热油工作循环。晚上无光照情况下，导热油泵停止工作，导热油工作循环停止。

(2)白天有光照情况下，低温熔盐泵11将低温熔盐输送至油/熔盐换热器2，导热油通过油/熔盐换热器2将热量传输给低温熔盐，高温熔盐储存在高温熔盐罐7中，高温熔盐泵8将高温熔盐输送给熔盐/空气换热器9，被冷却的高温熔盐进入低温熔盐罐10，通过熔盐/空气换热器9的空气被加热器后进入垃圾池进风管12及圾池进风旁路管22。晚上无光照情况下，低温熔盐泵11停止工作，低温熔盐被加热过程停止。

(3)空气经过熔盐/空气换热器9加热后，其中一路通过垃圾池进风管12、垃圾池进风调节风门21及垃圾池进风口27进入垃圾池内，通过调整垃圾池进风调节风门21的开度、垃圾池进风旁路管调节风门20的开度及垃圾池进风温度调节风门30的开度，可以精确控制垃圾池内垃圾的温度，从而促进垃圾发酵、提高垃圾热值，垃圾池内空气通过垃圾池上部一、二次风吸风口24进入一、二次风进风管；其中另一路通过垃圾池进风旁路管22、垃圾池进风旁路管调节风门20进入一、二次风进风管。

(4)正常运行过程中，空预器旁路风门17始终处于打开状态，空预器进口风门19、出口风门18处于关闭状态，空预器不工作，不用消耗蒸汽来加热一次风，一次风经过一次风机升压，从一、二次风进风管进入空预器旁路风道23，经过空预器旁路风门17后进入一次风配风母管；当熔盐/空气换热器9无法正常工作或一次风温偏低时，部分或全部打开空预器进口风门19、出口风门18，关小或关闭空预器旁路风门17，空预器开始工作，部分或全部空气通过空预器被加热后与空预器旁路风管一次风混合进入一次风配风母管，满足锅炉一次风温要求；一次风温调节风门28用于降低一次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门。

(5)正常运行过程中，二次风经过二次风机升压，从一、二次风进风管进入锅炉炉膛，参与锅炉燃烧；二次风温调节风门29用于降低二次风机进风温度，当紧急事故状态，可开启该风门。

(6)垃圾车将垃圾倾倒至垃圾池的过程为：首先打开一道门14，并同时关闭二道门13，垃圾被倾倒至一道门14与二道门13之间；紧接着，关闭一道门14，然后打开二道门13，垃圾进入垃圾池内部；最后，关闭二道门13，垃圾倾倒过程结束。

(7)垃圾进入锅炉炉膛的过程为：首先，打开锅炉炉膛燃料入口进料斗处一道门15，并同时关闭二道门16；紧接着，垃圾抓钩将垃圾抓取后投送至进料斗中，垃圾位于一道门15与二道门16之间；最后，关闭一道门15，然后打开二道门16，垃圾进入锅炉炉膛后参与燃烧。

白天有光照情况下，集热境场1吸热管25出口母管g点导热油温度可以达到390℃，油/熔盐换热器2出口a点高温熔盐温度达到350℃，熔盐/空气换热器9出口b点空气温度达到300℃，一次风机进口风管d点处温度可达到290℃，一次风配风母管f点处温度可达到285℃，二次风机进口e点风温可达到293℃；垃圾池进风口c点风温达到垃圾发酵所需最佳温度。

由于线性菲涅尔式集热装置是槽式系统的简化，其本质是采用平面镜代替曲面镜，通过调整平面镜的倾斜角度，将太阳光反射到集热管25上加热工质，因此本发明所述的槽式太阳能包括了线性菲涅尔太阳能集热系统。