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CN115307147B - 一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置及方法 - Google Patents

一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置及方法，包括：生活垃圾处理机构，包括：焚烧炉；蒸发器，连接焚烧炉，用于将水与烟气换热形成饱和蒸汽；陈腐垃圾处理机构，包括：气化炉，陈腐垃圾在水蒸气、热空气的作用下产生气化反应生成新的气化气；换热器，连接气化炉及蒸发器，用于将蒸发器产生的饱和蒸汽与气化炉生成的气化气换热形成过热蒸汽；水蒸气发生器，连接换热器及气化炉，用于使用换热器送入的过热蒸汽加热水形成水蒸气，水蒸气送入气化炉；空气加热器，连接换热器、气化炉及焚烧炉，用于将换热器送入的气化气与空气换热形成热空气，热空气送入气化炉，气化气送入焚烧炉。本发明将陈腐垃圾处理与生活垃圾焚烧处理深度耦合。

Description

一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置及方法
技术领域
本发明属于垃圾焚烧处理技术，更具体地说，涉及一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置及方法。
背景技术
现有陈腐垃圾处理方法多为直接进入垃圾焚烧炉进行焚烧，但陈腐垃圾中灰土含量较高，容易产生大量的飞灰，会对垃圾焚烧工艺系统中的烟气净化部分带来巨大的冲击；同时，目前垃圾焚烧系统几乎已经满负荷运行，若掺烧陈腐垃圾，势必要求垃圾焚烧炉超负荷运行，将缩短垃圾焚烧炉的寿命。
发明内容
本发明提供一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置及方法以降低陈腐垃圾直接入炉焚烧对设备产生的影响。
本发明采用如下的技术方案。
一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置，包括：
生活垃圾处理机构，包括：
焚烧炉，用于通入生活垃圾、气化气及空气进行焚烧产生烟气；
所述生活垃圾处理机构，还包括：
蒸发器，连接所述焚烧炉，用于将水与所述烟气换热形成饱和蒸汽；
陈腐垃圾处理机构，包括：
气化炉，用于通入陈腐垃圾、热空气、水蒸气及气化气，气化气在气化炉内进行燃烧，陈腐垃圾在水蒸气、热空气的作用下产生气化反应生成新的气化气；
换热器，连接所述气化炉及所述蒸发器，用于将蒸发器产生的饱和蒸汽与气化炉生成的气化气换热形成过热蒸汽；
水蒸气发生器，连接所述换热器及所述气化炉，用于使用所述换热器送入的过热蒸汽加热水形成水蒸气，所述水蒸气送入所述气化炉；
空气加热器，连接所述换热器、所述气化炉及所述焚烧炉，用于将所述换热器送入的气化气与空气换热形成热空气，所述热空气送入所述气化炉，所述气化气送入所述焚烧炉。
进一步的，所述生活垃圾处理机构，还包括：
过热器，连接所述蒸发器，用于通过烟气加热饱和蒸汽以生成过热蒸汽；
汽轮机，连接所述过热器，通过过热蒸汽驱动旋转，汽轮机用于连接发电机进行发电；
省煤器，连接所述过热器及蒸发器，用于通过烟气加热水，加热后的水送入所述蒸发器。
进一步的，所述生活垃圾处理机构，还包括：
除氧器，连接所述水蒸气发生器、汽轮机及省煤器，饱和蒸汽内由过热蒸汽冷却形成的凝结水及所述汽轮机内过热蒸汽冷却形成的凝结水除氧后通入省煤器。
本发明还提供一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理方法，包括：
S1：生活垃圾与气化气、空气通入垃圾焚烧炉焚烧产生烟气；
S2：陈腐垃圾与热空气、水蒸气、气化气通入气化炉，气化气在气化炉内进行燃烧，陈腐垃圾在水蒸气、热空气的作用下发生气化反应生成新的气化气；
S3：重复执行S1及S2，利用S1中产生的烟气加热水形成水蒸气供气化炉使用，利用S2中产生的气化气加热空气形成热空气供气化炉使用，还利用S2中产生的气化气供垃圾焚烧炉使用。
进一步的，将所述烟气依次通过蒸发器、过热器、省煤器、烟气净化系统处理后由烟囱排放至大气中；烟气在蒸发器中与水换热形成饱和蒸汽，饱和蒸汽一部分进入过热器进行进一步加热，生成过热蒸汽送入汽轮机进行发电，所述饱和蒸汽另一部分进入换热器，与S2中产生的气化气进行换热产生过热蒸汽，过热蒸汽送入水蒸气发生器将水加热生成水蒸气进入气化炉。
进一步的，S2中产生的气化气送入换热器与饱和蒸汽换热产生过热蒸汽后，气化气降温并送入空气加热器，与空气换热形成热空气，进一步降温后的气化气送入垃圾焚烧炉。
进一步的，汽轮机内做功后的蒸汽， 送入凝汽器凝结为水，再通过除氧器除氧后，送入省煤器与烟气进行换热后送入汽包，汽包内的水进入蒸发器，汽包内的蒸汽送入过热器或换热器。
进一步的，水蒸气发生器内凝结的水送入除氧器除氧后，送入省煤器与烟气进行换热后送入汽包。
有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）陈腐垃圾处理工艺与生活垃圾焚烧处理工艺深度耦合，仅需增添少量设备即可，共用烟气净化系统；
（2）陈腐垃圾不直接进入垃圾焚烧炉，不会缩短现有垃圾焚烧炉设备的寿命；
（3）采用气化方式处理陈腐垃圾，能够有效减少所产生烟气（本申请中的气化气）中的烟尘含量，不会影响烟气净化系统的处理能力；
（4）气化温度较焚烧温度低，陈腐垃圾中的重金属、Na、K等元素不会被气化气夹带，而是留存在底渣中，不影响后续底渣的综合利用，不会对垃圾焚烧处理中的烟气净化系统造成冲击；
（5）两套工艺在物质能量上耦合程度较高，但易于解耦，若陈腐垃圾处理完毕，则可将整套陈腐垃圾处理工艺弃置，不影响生活垃圾焚烧处理工艺；
（6）可以针对陈腐垃圾的日处理量对工艺参数进行设计，不必考虑现有垃圾焚烧系统的超负荷能力。
附图说明
图1为本实施例的一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置的示意框图。
图2为图1中陈腐垃圾处理机构的示意框图。
图3为图1中生活垃圾处理机构的示意框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
请参见图1-3，本发明所提供一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置，包括生活垃圾处理机构及陈腐垃圾处理机构。
生活垃圾处理机构包括焚烧炉、烟气处理组件及发电组件。焚烧炉用于焚烧垃圾并产生烟气。烟气处理组件对烟气进行降温及过滤后排出。发电组件利用回收的烟气的热量进行发电。
焚烧炉用于通入生活垃圾、气化气及空气进行焚烧产生烟气。气化气为陈腐垃圾经陈腐垃圾处理机构处理后产生。
烟气处理组件包括蒸发器、过热器、省煤器、烟气净化系统及烟囱。烟气依次通过蒸发器、过热器、省煤器、烟气净化系统并由烟囱排出。
蒸发器，连接所述焚烧炉，用于将水与所述烟气换热形成饱和蒸汽。
过热器，连接所述蒸发器，用于通过烟气加热饱和蒸汽以生成过热蒸汽。
省煤器，连接所述过热器及蒸发器，用于通过烟气加热水，加热后的水送入所述蒸发器。
烟气净化系统，连接所述省煤器，用于对烟气进行过滤吸附处理，净化后的烟气由烟囱排出。
在图示实施例中，生活垃圾处理机构还包括汽包。汽包分别连接于蒸发器、过热器、省煤器及陈腐垃圾处理机构。
省煤器的水、蒸发器的蒸汽均送入汽包，汽包内分为饱和温度的水及蒸汽。水送入蒸发器加热形成蒸汽，饱和蒸汽部分通入过热器加热形成过热蒸汽，部分送入陈腐垃圾处理机构。
发电组件包括汽轮机、发电机、凝汽器及除氧器。
汽轮机连接过热器，用于通过过热蒸汽带动汽轮机旋转，汽轮机与发电机相连，旋转的汽轮机带动发电机进行发电，随后送入电网。
做功完毕后的蒸汽经由汽轮机尾部排出，进入凝汽器凝结为水，通过除氧器除氧。而后在给水泵的作用下重新进入省煤器完进行循环。
可以理解，生活垃圾处理机构还包括水泵以输送水。
陈腐垃圾处理机构包括气化炉、换热器、水蒸气发生器及空气加热器。
气化炉，用于通入陈腐垃圾、热空气、水蒸气及气化气，气化气在气化炉内进行燃烧，陈腐垃圾在水蒸气、热空气的作用下产生气化反应生成新的气化气。
换热器，连接所述气化炉及所述蒸发器，用于将蒸发器产生的饱和蒸汽与气化炉生成的气化气换热形成过热蒸汽。
水蒸气发生器，连接所述换热器及所述气化炉，用于使用所述换热器送入的过热蒸汽加热水形成水蒸气，所述水蒸气送入所述气化炉。
过热蒸汽凝结成凝结水，凝结水通入除氧器进行后续处理。
空气加热器，连接所述换热器、所述气化炉及所述焚烧炉，用于将所述换热器送入的气化气与空气换热形成热空气，所述热空气送入所述气化炉，所述气化气送入所述焚烧炉。
本发明实施例还提供一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理方法，包括：
S1：生活垃圾与气化气、空气通入垃圾焚烧炉焚烧产生烟气；
S2：陈腐垃圾与热空气、水蒸气、气化气通入气化炉，气化气在气化炉内进行燃烧，陈腐垃圾在水蒸气、热空气的作用下发生气化反应生成新的气化气；
S3：重复执行S1及S2，利用S1中产生的烟气加热水形成水蒸气供气化炉使用，利用S2中产生的气化气加热空气形成热空气供气化炉使用，还利用S2中产生的气化气供垃圾焚烧炉使用。
进一步的，将所述烟气依次通过蒸发器、过热器、省煤器、烟气净化系统处理后由烟囱排放至大气中；烟气在蒸发器中与水换热形成饱和蒸汽，饱和蒸汽一部分进入过热器进行进一步加热，生成过热蒸汽送入汽轮机进行发电，所述饱和蒸汽另一部分进入换热器，与S2中产生的气化气进行换热产生过热蒸汽，过热蒸汽送入水蒸气发生器将水加热生成水蒸气进入气化炉。
进一步的，S2中产生的气化气送入换热器与饱和蒸汽换热产生过热蒸汽后，气化气降温并送入空气加热器，与空气换热形成热空气，进一步降温后的气化气送入垃圾焚烧炉。
进一步的，汽轮机内做功后的蒸汽， 送入凝汽器凝结为水，再通过除氧器除氧后，送入省煤器与烟气进行换热后送入汽包，汽包内的水进入蒸发器，汽包内的蒸汽送入过热器或换热器。
进一步的，水蒸气发生器内凝结的水送入除氧器除氧后，送入省煤器与烟气进行换热后送入汽包。
以下具体说明各组分的流程：
垃圾/空气/烟气流程：生活垃圾进入垃圾焚烧炉后，在空气的补给下进行焚烧，其中陈腐垃圾处理产生的气化气也进入焚烧炉一并进行焚烧，产生大量热烟气，热烟气依次通过蒸发器、过热器、省煤器，进入烟气净化系统，脱除各种污染物后去烟囱排放至大气中。生活垃圾焚烧后产生的底渣经由焚烧炉排出，与陈腐垃圾处理工艺中气化炉产出的底渣一同进入渣仓存放，而后统一进行资源化利用。
水循环流程：给水经由给水泵送入省煤器，与热烟气进行换热后送入汽包，汽包内含有达到饱和温度的水与水蒸气，饱和水进入蒸发器，与热烟气进行换热后变为饱和蒸汽，饱和蒸汽一部分进入过热器进行进一步加热，生成过热蒸汽，进入汽轮机，带动汽轮机旋转，汽轮机与发电机相连，旋转的汽轮机带动发电机进行发电，随后送入电网；另一部分进入陈腐垃圾处理工艺的换热器，与气化气进行换热产生过热蒸汽，并同时降低气化气温度。做功完毕后的蒸汽经由汽轮机尾部排出，进入凝汽器凝结为水，通过凝结水泵进入除氧器。而后在给水泵的作用下重新进入省煤器完成水循环。
陈腐垃圾处理子工艺：陈腐垃圾与热空气、水蒸气、部分气化气一同进入气化炉，在水蒸气、热空气的作用下产生气化反应，同时部分气化气在气化炉内进行燃烧，确保气化反应的顺利进行。生成的气化气通过换热器与来自生活垃圾焚烧处理工艺的饱和蒸汽进行换热，降温后进入空气加热器，与常温空气进行换热，得到温度较低的气化气。部分气化气进入气化炉焚烧，维持气化炉内气化反应的进行；其余部分可送入垃圾焚烧炉进行燃烧，也可根据实际需要挪作他用。
常温空气进入空气加热器与气化气进行换热，得到热空气进入气化炉与陈腐垃圾进行气化反应；自来水通过水蒸气发生器生成水蒸气进入气化炉，与陈腐垃圾进行气化反应；来自生活垃圾焚烧处理工艺的饱和蒸汽进入换热器，与气化气进行换热后产生过热蒸汽，进入水蒸气发生器加热自来水，之后自身冷却为凝结水，重新进入生活垃圾焚烧处理工艺的除氧器。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置，包括：
生活垃圾处理机构，包括：
焚烧炉，用于通入生活垃圾、气化气及空气进行焚烧产生烟气；
其特征在于，所述生活垃圾处理机构，还包括：
蒸发器，连接所述焚烧炉，用于将水与所述烟气换热形成饱和蒸汽；
陈腐垃圾处理机构，包括：
气化炉，用于通入陈腐垃圾、热空气、水蒸气及气化气，气化气在气化炉内进行燃烧，陈腐垃圾在水蒸气、热空气的作用下产生气化反应生成新的气化气；
换热器，连接所述气化炉及所述蒸发器，用于将蒸发器产生的饱和蒸汽与气化炉生成的气化气换热形成过热蒸汽；
水蒸气发生器，连接所述换热器及所述气化炉，用于使用所述换热器送入的过热蒸汽加热水形成水蒸气，所述水蒸气送入所述气化炉；
空气加热器，连接所述换热器、所述气化炉及所述焚烧炉，用于将所述换热器送入的气化气与空气换热形成热空气，所述热空气送入所述气化炉，所述气化气送入所述焚烧炉。
2.根据权利要求1所述的一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置，其特征在于，
所述生活垃圾处理机构，还包括：
过热器，连接所述蒸发器，用于加热饱和蒸汽以生成过热蒸汽；
汽轮机，连接所述过热器，通过过热蒸汽驱动旋转，汽轮机用于连接发电机进行发电；
省煤器，连接所述过热器及蒸发器，用于通过烟气加热水，加热后的水送入所述蒸发器。
3.根据权利要求2所述的一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理装置，其特征在于，
所述生活垃圾处理机构，还包括：
除氧器，连接所述水蒸气发生器、汽轮机及省煤器，饱和蒸汽内由过热蒸汽冷却形成的凝结水及所述汽轮机内过热蒸汽冷却形成的凝结水除氧后通入省煤器。
4.一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理方法，其特征在于，包括：
S1：生活垃圾与气化气、空气通入垃圾焚烧炉焚烧产生烟气；
S2：陈腐垃圾与热空气、水蒸气、气化气通入气化炉，气化气在气化炉内进行燃烧，陈腐垃圾在水蒸气、热空气的作用下发生气化反应生成新的气化气；
S3：重复执行S1及S2，利用S1中产生的烟气在蒸发器中与水换热形成饱和蒸汽，所述饱和蒸汽部分进入换热器，与S2中产生的气化气进行换热产生过热蒸汽，过热蒸汽送入水蒸气发生器将水加热生成水蒸气进入气化炉，利用S2中产生的气化气加热空气形成热空气供气化炉使用，还利用S2中产生的气化气供垃圾焚烧炉使用。
5.根据权利要求4所述的一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理方法，其特征在于，将所述烟气依次通过蒸发器、过热器、省煤器、烟气净化系统处理后由烟囱排放至大气中；烟气在蒸发器中与水换热形成的饱和蒸汽部分进入过热器进行进一步加热，生成过热蒸汽送入汽轮机进行发电。
6.根据权利要求5所述的一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理方法，其特征在于，S2中产生的气化气送入换热器与饱和蒸汽换热产生过热蒸汽后，气化气降温并送入空气加热器，与空气换热形成热空气，进一步降温后的气化气送入垃圾焚烧炉。
7. 根据权利要求5所述的一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理方法，其特征在于，汽轮机内做功后的蒸汽， 送入凝汽器凝结为水，再通过除氧器除氧后，送入省煤器与烟气进行换热后送入汽包，汽包内的水进入蒸发器，汽包内的蒸汽送入过热器或换热器。
8.根据权利要求7所述的一种陈腐垃圾耦合生活垃圾处理方法，其特征在于，水蒸气发生器内凝结的水送入除氧器除氧后，送入省煤器与烟气进行换热后送入汽包。
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