專利名稱：利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及城市垃圾的節(jié)能環(huán)保處理技術(shù)，具體涉及一種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
生活垃圾焚燒技術(shù)經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，特別是自20世紀(jì)70年代全球受資源和能源危機(jī)的影響以及各種不同環(huán)保法規(guī)的實(shí)施和不斷強(qiáng)化，垃圾焚燒技術(shù)得到迅速的發(fā)展，垃圾焚燒技術(shù)由原先的簡(jiǎn)易焚燒處理，經(jīng)歷了以固定床式、機(jī)械爐排式、回轉(zhuǎn)窯式和流化床式垃圾焚燒技術(shù)為代表的傳統(tǒng)垃圾焚燒技術(shù)。傳統(tǒng)垃圾焚燒過(guò)程中容易產(chǎn)生二次污染，如揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)尤其是芳香烴類(PAH)、多氯化聯(lián)苯類(PCBs)和二噁英、呋喃類(P⑶D/Fs)，Cd、Hg、Pb等重金屬流失到大氣、土壤、水環(huán)境中造成的二次污染，以及焚燒過(guò)程中排放的HCl、S0X、HF、NOX等酸性氣體的污染和危害性灰渣的排放等。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)，其垃圾資源化利用高，可以高效地回收生活垃圾中的資源、能源，可以回收灰渣中的有價(jià)金屬、熔融渣；可以從根本上解決二噁英和重金屬二次污染的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)二噁英、呋喃類(P⑶D/Fs)、重金屬等劇毒二次污染物排放值降接近零排放，能滿足更嚴(yán)格的生活垃圾焚燒污染排放標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)用新型所述的一種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)，其包括垃圾儲(chǔ)存及輸送單元、干燥單元、破碎單元、空分單元、氣化單元、洗滌單元、煙氣凈化單元以及燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元；所述的垃圾儲(chǔ)存及輸送單元包括垃圾輸送管線，垃圾儲(chǔ)倉(cāng)入口與垃圾輸送管線相連接；垃圾通過(guò)垃圾輸送管線進(jìn)入垃圾儲(chǔ)倉(cāng)；所述的干燥單元包括干燥裝置，干燥裝置的入口通過(guò)管路與垃圾儲(chǔ)倉(cāng)出口相連接，過(guò)熱蒸汽進(jìn)氣管路和飽和蒸汽輸出管路分別與干燥裝置的入口和出口相連接；過(guò)熱蒸汽經(jīng)由過(guò)熱蒸汽進(jìn)氣管路輸送至干燥裝置，對(duì)進(jìn)入干燥裝置內(nèi)的垃圾進(jìn)行干燥，然后所得飽和蒸汽經(jīng)由飽和蒸汽輸出管路輸出；所述的破碎單元包括破碎裝置，破碎裝置的入口通過(guò)管路與干燥裝置的出口相連接；干燥后的垃圾進(jìn)入破碎裝置內(nèi)進(jìn)行破碎；所述的空分單元包括用于將空氣中的氧氣分離出來(lái)的空分裝置，空分裝置的入口與空氣輸送管路相連接，空分裝置的出口通過(guò)氧氣輸送管路與焚燒氣化爐的入口相連接；空氣進(jìn)入空分裝置分離出氧氣，氧氣經(jīng)由氧氣輸送管路輸送至焚燒氣化爐的上段氣化段參與助燃； 所述的氣化單元包括上段為氣化段、下段為急冷段的焚燒氣化爐，焚燒氣化爐的上段氣化段的一個(gè)頂部入口通過(guò)管路與破碎裝置的出口連接，另一個(gè)頂部入口與氧氣輸送管路連接；焚燒氣化爐的下段急冷段中部入口連接工業(yè)水管路，底部出口連接渣及灰水排放管路，中部出口連接合成氣輸送管路；破碎后的垃圾在上段氣化段內(nèi)高溫不完全燃燒，燃燒溫度為1000 1250°C，壓力在微正壓 4MPa ;燃燒生成的合成氣進(jìn)下段入急冷段內(nèi)，被霧化工業(yè)水急冷并被水飽和，熔渣迅速固化并通過(guò)渣及灰水排放管路排出，然后合成氣再經(jīng)合成氣輸送管路送至合成氣洗滌單元；所述的洗滌單元包括洗滌裝置，洗滌裝置的入口通過(guò)合成氣輸送管路與焚燒氣化爐的下段急冷段中部出口連接；冷卻后的合成氣在洗滌裝置內(nèi)用水進(jìn)一步潤(rùn)濕洗滌，以除去殘余的飛灰；所述的煙氣凈化單元包括凈化裝置，凈化裝置的入口通過(guò)管路與洗滌裝置的出口連接；洗滌后的合成氣在凈化裝置內(nèi)脫硫和脫HCl ；所述的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元包括通過(guò)管路與凈化裝置出口連接的燃?xì)廨啓C(jī)，與燃?xì)廨啓C(jī)連接的蒸汽鍋爐，與蒸汽鍋爐連接的蒸汽輪機(jī)；從凈化裝置出來(lái)的合成氣在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫韧苿?dòng)燃?xì)廨啓C(jī)的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電裝置工作，之后的煙氣進(jìn)入蒸汽鍋爐，通過(guò)能量進(jìn)一步回收換熱產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽推動(dòng)蒸汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電工作；回收熱量之后的煙氣經(jīng)由煙囪排空管路排放至大氣中。如上所述的一種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)，其所述的空分裝置包括與空氣輸送管路相連接的給空氣增壓的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)出口連接吸附器底部入口，吸附器頂部出口連接氧氣平衡罐，氧氣平衡罐出口連接氧氣輸送管路；在吸附器內(nèi)部裝填活性氧化鋁吸附劑，活性氧化鋁吸附劑上部裝填沸石分子篩；其中，空氣被羅茨鼓風(fēng)機(jī)增壓至O. 3 O. 5barg后從吸附器底部入口進(jìn)入，空氣中的水分、二氧化碳、及少量其它氣體組分被活性氧化鋁所吸附，隨后氮?dú)獗谎b填于活性氧化鋁上部的沸石分子篩所吸附；氧氣從吸附器頂部出口進(jìn)入氧氣平衡罐。如上所述的一種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)，其所述的焚燒氣化爐的氣化段連接余熱鍋爐，該余熱鍋爐采用立式冷壁結(jié)構(gòu)，充分回收利用煙氣中的熱量，產(chǎn)生的飽和蒸汽供生產(chǎn)生活需要。所述的凈化裝置內(nèi)先采用MDEA法脫硫，再采用填料塔堿法脫HC1。所述的干燥裝置采用床混式(BMD)干燥方法。所述的破碎裝置采用低溫破碎與常規(guī)的機(jī)械破損相結(jié)合的方法將垃圾盡可能破碎。本實(shí)用新型的效果在于本實(shí)用新型所述的利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)，其以焚燒爐高溫氣化為主要技術(shù)途徑，在純氧燃燒環(huán)境下燃燒溫度可以達(dá)到1000 1250°C，可以將生活垃圾中的有機(jī)成分氣化，無(wú)機(jī)成分熔融化。氣化并凈化后的合成氣以CO和H2為主要成分，有效氣體含量可達(dá)65%左右，可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)獾穆?lián)合循環(huán)發(fā)電和合成氣的燃料和原料的輸出。與常規(guī)垃圾焚燒技術(shù)相比，該技術(shù)垃圾資源化利用高，可以高效地回收生活垃圾中的資源、能源，可以回收灰渣中的有價(jià)金屬、熔融渣；可以從根本上解決二噁英和重金屬二次污染的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)二噁英、呋喃類(P⑶D/Fs)、重金屬等劇毒二次污染物排放值降接近零排放，能滿足更嚴(yán)格的生活垃圾焚燒污染排放標(biāo)準(zhǔn)。
圖I為本實(shí)用新型所述的一種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)示意圖。圖中1.垃圾輸送管線；2.垃圾儲(chǔ)倉(cāng)；3.過(guò)熱蒸汽進(jìn)氣管路；4.飽和蒸汽輸出管路；5.干燥裝置；6.破碎裝置；7.空氣輸送管路；8.空分裝置；9.氧氣輸送管路；10.氣化段；11.急冷段；12.工業(yè)水管路；13.渣及灰水排放管路；14.合成氣；15.洗滌裝置；16.凈化裝置；17.燃?xì)廨啓C(jī)；18.蒸汽鍋爐；19.蒸汽輪機(jī)；20.煙囪排空管路；21.余熱鍋爐。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的一種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)作進(jìn)一步描述。如圖I所示，本實(shí)用新型所述的一種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)，其包括依次連接的垃圾儲(chǔ)存及輸送單元、干燥單元、破碎單元、空分單元、氣化單元、洗滌單元、煙氣凈化單元以及燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元；所述的垃圾儲(chǔ)存及輸送單元包括垃圾輸送管線I，垃圾儲(chǔ)倉(cāng)2入口與垃圾輸送管線I相連接；垃圾通過(guò)垃圾輸送管線I進(jìn)入垃圾儲(chǔ)倉(cāng)2 ；所述的干燥單元包括干燥裝置5，干燥裝置5的入口通過(guò)管路與垃圾儲(chǔ)倉(cāng)2出口相連接，過(guò)熱蒸汽進(jìn)氣管路3和飽和蒸汽輸出管路4分別與干燥裝置5的入口和出口相連接；過(guò)熱蒸汽經(jīng)由過(guò)熱蒸汽進(jìn)氣管路3輸送至干燥裝置5，對(duì)進(jìn)入干燥裝置5內(nèi)的垃圾進(jìn)行干燥，然后所得飽和蒸汽經(jīng)由飽和蒸汽輸出管路4輸送至公用工程管網(wǎng)；所述的破碎單元包括破碎裝置6，破碎裝置6的入口通過(guò)管路與干燥裝置5的出口相連接；干燥后的垃圾進(jìn)入破碎裝置6內(nèi)進(jìn)行破碎；所述的空分單元包括空分裝置8，空分裝置8的入口與空氣輸送管路7相連接，空分裝置8的出口通過(guò)氧氣輸送管路9與焚燒氣化爐的入口相連接；空氣進(jìn)入空分系統(tǒng)8分離出氧氣，氧氣經(jīng)由氧氣輸送管路9輸送至焚燒氣化爐的上段氣化段10參與助燃；所述的氣化單元包括上段為氣化段10、下段為急冷段11的焚燒氣化爐，焚燒氣化爐的上段氣化段10的一個(gè)頂部入口通過(guò)管路與破碎裝置6的出口連接，另一個(gè)頂部入口與氧氣輸送管路9連接；焚燒氣化爐的下段急冷段10中部入口連接工業(yè)水管路12，底部出口連接渣及灰水排放管路13，中部出口連接合成氣輸送管路14 ;破碎后的垃圾在上段氣化段10內(nèi)高溫不完全燃燒，燃燒溫度為1000 1250°C，壓力在微正壓 4MPa ;燃燒生成的合成氣進(jìn)下段入急冷段11內(nèi)，被霧化工業(yè)水急冷并被水飽和，熔渣迅速固化并通過(guò)渣及灰水排放管路13排出，然后合成氣再經(jīng)合成氣輸送管路14送至合成氣洗滌單元15 ；所述的洗滌單元包括洗滌裝置15，洗滌裝置15的入口通過(guò)合成氣輸送管路14與焚燒氣化爐的下段急冷段10中部出口連接；冷卻后的合成氣在洗滌裝置內(nèi)用水進(jìn)一步潤(rùn)濕洗滌，以除去殘余的飛灰；所述的煙氣凈化單元包括凈化裝置16，凈化裝置16的入口通過(guò)管路與洗滌裝置 所述的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元包括通過(guò)管路與凈化裝置16出口連接的燃?xì)廨啓C(jī)17，與燃?xì)廨啓C(jī)17連接的蒸汽鍋爐18，與蒸汽鍋爐18連接的蒸汽輪機(jī)(9 ;從凈化裝置16出來(lái)的合成氣在燃?xì)廨啓C(jī)17中燃燒產(chǎn)生的500 560°C煙氣首先推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)17的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電裝置工作，之后的煙氣進(jìn)入蒸汽鍋爐18，通過(guò)能量進(jìn)一步回收換熱產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽推動(dòng)蒸汽輪機(jī)19進(jìn)行發(fā)電工作；回收熱量之后的煙氣經(jīng)由煙 排空管路20排放至大氣中。[0029]上述的空分裝置8采用變壓吸附(PSA)分離技術(shù)分離出氧氣?？辗盅b置8包括與空氣輸送管路7相連接的給空氣增壓的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)出口連接吸附器底部入口，吸附器頂部出口連接氧氣平衡罐，氧氣平衡罐出口連接氧氣輸送管路9 ;在吸附器內(nèi)部裝填活性氧化鋁吸附劑，活性氧化鋁吸附劑上部裝填沸石分子篩；其中，空氣被羅茨鼓風(fēng)機(jī)增壓至O. 3 O. 5barg后從吸附器底部入口進(jìn)入，空氣中的水分、二氧化碳、及少量其它氣體組分被活性氧化鋁所吸附，隨后氮?dú)獗谎b填于活性氧化鋁上部的沸石分子篩所吸附；氧氣從吸附器頂部出口進(jìn)入氧氣平衡罐。上述的焚燒氣化爐的氣化段10連接余熱鍋爐21，該余熱鍋爐21采用立式冷壁結(jié)構(gòu)，充分回收利用煙氣中的熱量，產(chǎn)生的飽和蒸汽供生產(chǎn)生活需要。上述的干燥裝置5可采用床混式(BMD)干燥方法。上述的破碎裝置6可采用低溫破碎與常規(guī)的機(jī)械破損相結(jié)合的方法將垃圾盡可能破碎。上述的凈化裝置16內(nèi)先采用MDEA法脫硫，再采用填料塔堿法脫HC1。經(jīng)過(guò)脫硫后的合成氣進(jìn)入填料洗滌塔，在洗滌液中加入NaOH溶液，以便把煙氣中的HCl中和掉，并把游離態(tài)的Cl2吸收掉，使合成氣滿足達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求。本實(shí)用新型焚燒氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，合成氣采用激冷流程處理，確保焚燒氣化爐在高溫、高壓、大熱流下穩(wěn)定工作。系統(tǒng)粉塵排放、總硫排放能夠達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求。焚燒氣化爐系統(tǒng)能夠處理的垃圾成分多樣化。焚燒氣化爐的燃燒器壽命達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。解決垃圾高溫氣化技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。該項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了氣化溫度高、轉(zhuǎn)化效率高、氣化爐大型化、操作控制智能化、關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，達(dá)到了氣化技術(shù)的國(guó)際先進(jìn)水平，滿足我國(guó)對(duì)大規(guī)模高效生活垃圾高溫焚燒及氣化工程技術(shù)的需求。
權(quán)利要求1.ー種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括垃圾儲(chǔ)存及輸送単元、干燥単元、破碎單元、空分単元、氣化單元、洗滌單元、煙氣凈化單元以及燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元； 所述的垃圾儲(chǔ)存及輸送單元包括垃圾輸送管線(I)，垃圾儲(chǔ)倉(cāng)(2)入口與垃圾輸送管線(I)相連接；垃圾通過(guò)垃圾輸送管線(I)進(jìn)入垃圾儲(chǔ)倉(cāng)(2); 所述的干燥単元包括干燥裝置(5)，干燥裝置(5)的入口通過(guò)管路與垃圾儲(chǔ)倉(cāng)(2)出ロ相連接，過(guò)熱蒸汽進(jìn)氣管路(3)和飽和蒸汽輸出管路(4)分別與干燥裝置(5)的入口和出ロ相連接；過(guò)熱蒸汽經(jīng)由過(guò)熱蒸汽進(jìn)氣管路(3)輸送至干燥裝置(5)，對(duì)進(jìn)入干燥裝置(5)內(nèi)的垃圾進(jìn)行干燥，然后所得飽和蒸汽經(jīng)由飽和蒸汽輸出管路(4)輸出； 所述的破碎單元包括破碎裝置出)，破碎裝置(6)的入口通過(guò)管路與干燥裝置(5)的出ロ相連接；干燥后的垃圾進(jìn)入破碎裝置出)內(nèi)進(jìn)行破碎； 所述的空分単元包括用于將空氣中的氧氣分離出來(lái)的空分裝置(8)，空分裝置(8)的入口與空氣輸送管路(7)相連接，空分裝置(8)的出口通過(guò)氧氣輸送管路(9)與焚燒氣化爐的入口相連接；空氣進(jìn)入空分裝置(8)分離出氧氣，氧氣經(jīng)由氧氣輸送管路(9)輸送至焚燒氣化爐的上段氣化段(10)參與助燃； 所述的氣化単元包括上段為氣化段(10)、下段為急冷段(11)的焚燒氣化爐，焚燒氣化爐的上段氣化段(10)的一個(gè)頂部入口通過(guò)管路與破碎裝置￠)的出口連接，另ー個(gè)頂部入口與氧氣輸送管路(9)連接；焚燒氣化爐的下段急冷段(11)中部入口連接エ業(yè)水管路(12)，底部出口連接渣及灰水排放管路(13)，中部出口連接合成氣輸送管路(14);破碎后的垃圾在上段氣化段(10)內(nèi)高溫不完全燃燒，燃燒溫度為1000 1250°C，壓カ在微正壓 4MPa ;燃燒生成的合成氣進(jìn)下段入急冷段(11)內(nèi)，被霧化工業(yè)水急冷并被水飽和，熔渣迅速固化并通過(guò)渣及灰水排放管路(13)排出，然后合成氣再經(jīng)合成氣輸送管路(14)送至合成氣洗滌單元(15)； 所述的洗滌單元包括洗滌裝置(15)，洗滌裝置(15)的入口通過(guò)合成氣輸送管路(14)與焚燒氣化爐的下段急冷段(10)中部出口連接；冷卻后的合成氣在洗滌裝置(15)內(nèi)用水進(jìn)ー步潤(rùn)濕洗滌，以除去殘余的飛灰； 所述的煙氣凈化単元包括浄化裝置(16)，浄化裝置(16)的入口通過(guò)管路與洗滌裝置(15)的出口連接；洗滌后的合成氣在浄化裝置(16)內(nèi)脫硫和脫HCl ； 所述的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元包括通過(guò)管路與浄化裝置(16)出口連接的燃?xì)廨啓C(jī)(17)，與燃?xì)廨啓C(jī)(17)連接的蒸汽鍋爐(18)，與蒸汽鍋爐(18)連接的蒸汽輪機(jī)(19)；從浄化裝置(16)出來(lái)的合成氣在燃?xì)廨啓C(jī)(17)中燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫韧苿?dòng)燃?xì)廨啓C(jī)(17)的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電裝置工作，之后的煙氣進(jìn)入蒸汽鍋爐(18)，通過(guò)能量進(jìn)ー步回收換熱產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽推動(dòng)蒸汽輪機(jī)(19)進(jìn)行發(fā)電工作；回收熱量之后的煙氣經(jīng)由畑 排空管路(20)排放至大氣中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)，其特征在于所述的空分裝置(8)包括與空氣輸送管路(7)相連接的給空氣增壓的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)出口連接吸附器底部入口，吸附器頂部出口連接氧氣平衡罐，氧氣平衡罐出口連接氧氣輸送管路(9);在吸附器內(nèi)部裝填活性氧化鋁吸附劑，活性氧化鋁吸附劑上部裝填沸石分子篩；其中，空氣被羅茨鼓風(fēng)機(jī)增壓至0. 3 0. 5barg后從吸附器底部入口進(jìn)入，空氣中的水分、ニ氧化碳、及少量其它氣體組分被活性氧化鋁所吸附，隨后氮?dú)獗谎b填于活性氧化鋁上部的沸石分子篩所吸附；氧氣從吸附器頂部出ロ進(jìn)入氧氣平衡罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)，其特征在于所述的焚燒氣化爐的氣化段(10)連接余熱鍋爐(21)，該余熱鍋爐(21)采用立式冷壁結(jié)構(gòu)，充分回收利用煙氣中的熱量，產(chǎn)生的飽和蒸汽供生產(chǎn)生活需要。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用城市垃圾高溫氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)。其包括垃圾儲(chǔ)存及輸送單元、干燥單元、破碎單元、空分單元、氣化單元、洗滌單元、煙氣凈化單元以及燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元。本實(shí)用新型技術(shù)方案垃圾資源化利用高，可以高效地回收生活垃圾中的資源、能源，可以回收灰渣中的有價(jià)金屬、熔融渣；可以從根本上解決二噁英和重金屬二次污染的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)二噁英、呋喃類(PCDD/Fs)、重金屬等劇毒二次污染物排放值降接近零排放，能滿足更嚴(yán)格的生活垃圾焚燒污染排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)F23G5/033GK202371727SQ20112035977
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者丁建亮, 楊娟, 錢永康 申請(qǐng)人:北京航天動(dòng)力研究所