CN207756595U - 一种有机废物清洁利用的发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环境综合治污与废弃物循环利用领域，尤其涉及一种有机废物清洁利用的发电系统及方法。一种有机废物清洁利用的发电系统，包括烘干机、造粒机、裂解炉、半焦冷却器、裂解气冷却器、分离器和燃气发电机；还包括鼓风机，鼓风机连接有换热管，换热管依次经过半焦冷却器和裂解气冷却器后与烘干机的进气口连接。本实用新型提供了一种节能的同时能提高有机废物能量转化效率的发电系统及方法，解决了现有有机废物发电系统耗能高、能量转化率低的问题。

Description

一种有机废物清洁利用的发电系统

技术领域

本实用新型涉及环境综合治污与废弃物循环利用领域，尤其涉及一种有机废物清洁利用的发电系统。

背景技术

电已经成为当今社会中不可或缺的必要能源之一，是一种优质的二次能源，它清洁、方便、利用率高。一个国家人均用电量的多少标志着这个国家的经济发展水平和人民生活水平，虽然我国人均用电量已接近世界平均水平，但仅为部分发达国家的1/4～1/5，差距明显，电的需求市场仍然巨大。

电虽然优质、清洁，但它毕竟需要一次能源，我国目前仍以化石能源(火力) 发电为主，环境污染是目前火力发电的一大难题，一方面污染空气、污染水源、一方面又要耗费宝贵的煤炭资源。2014年我国电力大气污染物排放量烟尘98万吨、二氧化硫620万吨、氮氧化物620万吨，这样的数据严重污染威胁着我们的健康。

近年来，随着国家经济的快速发展，国家工业化、城镇化的一步步实现，农村劳动力的转移，生活方式的转变，施肥与燃烧也发生了根本转变，牲畜粪便不再是土壤的肥料、植物秸秆不再是农村的燃料和饲料，都变成了有机废弃物，加之无法焚烧，无力还田、肥田，在田间随处堆放和倾倒，天长日久腐烂变质从而发出阵阵臭味，污染环境；据统计，我国每年可生产秸秆7亿多吨，牲畜粪便150万吨，加之我国每年年产1.5 亿吨的城市垃圾中，被丢弃的“可再生资源”价值高达250亿元，直接焚烧通过锅炉回收热量产生蒸汽，通过汽轮机发电，可能量利用率不足25％，还产生二噁英、飞尘等对大气造成二次污染。

专利申请号为CN200310115199.4的发明专利公布了一种同时处理多种有机废物的等离子体多级裂解方法和装置。该方法包括一级等离子体裂解炉采用还原性工作气体，产生的尾气是可燃性气体，进入二级裂解炉，为二级裂解炉提供辅助能源。二级裂解炉采用氧化性工作气体，可以节约电能消耗；如果采用并联布置，则以及裂解炉和二级裂解炉可以采用一套尾气处理设备。串联布置的一级裂解炉的尾气可以经过洗涤中和酸性气体进入二级裂解炉作为辅助燃料；二级裂解炉排出的可燃性气体经后处理，送到燃烧器燃烧或发电机发电。本实用新型提供的二级裂解炉的底部设置至少一个进气口，因此可以通过增加气体供应量来提高裂解温度，达到节约能源和时间的优点；两级裂解炉可以按照一体化设计，形成组合型炉体。

上述装置通过多级裂解实现了同时处理多种有机废物的目的，但是和常规有机废物裂解处理装置相同，上述装置产生的裂解气中含有焦油蒸汽和水蒸气，从而裂解气的燃烧热值较低。当裂解气用于燃气发电机发电时，上述裂解气因含有焦油蒸汽和水蒸气而不能得到充分燃烧，一方面，增加了有害气体的排放；另一反面，裂解气未能得到充分利用，有机废物的能量转化效率较低。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种节能的同时能提高有机废物能量转化效率的发电系统及方法，解决了现有有机废物发电系统耗能高、能量转化率低的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种有机废物清洁利用的发电系统，包括烘干机，烘干机通过螺旋输送机连接有造粒机，造粒机通过皮带输送机连接有裂解炉；裂解炉通过螺旋输送机连接有半焦冷却器，裂解炉通过管道连接有裂解气冷却器，裂解冷却器的出口通过管道依次连接有分离器和燃气发电机，发电机电连接有输电器；还包括鼓风机，鼓风机的出风口连接有换热管，换热管依次经过半焦冷却器和裂解气冷却器后与烘干机的进气口连接。

作为本实用新型的优选方案，所述发电机的排气口通过管道连接有余热锅炉，余热锅炉的蒸汽出口与裂解炉的进气口通过管道连接。

作为本实用新型的优选方案，所述烘干机的进料口通过螺旋输送机连接有用于滤渣的压滤机。

作为本实用新型的优选方案，所述烘干机的排气口通过管道连接有净化器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型对裂解产物的热量进行了回收，用于烘干原料，使系统中产生的热量得到有效利用，减少了耗能。并且，在对裂解气的热量进行换热时，裂解气中的焦油蒸汽和水蒸气得到冷凝沉降，从而裂解气得到净化，裂解气不含水蒸气和焦油蒸汽时，其热值得到明显提高。经过冷凝分离后，裂解气的热值达到14000kj/Nm3～16000kj/Nm3，而不经过冷凝分离的裂解气的热值仅为 9000kj/Nm3～12000kj/Nm3。在裂解气热值提高的情况下，相应提高了有机废物能量转化效率，具有意想不到的效果。

2本实用新型将有机废弃物作为资源进行了利用，解决了有机废弃物对环境造成的污染，同时节省了有机废弃物占用的土地资源。对有机废弃物裂解处置时的裂解气，通过燃气发电机进行直接发电，提高了发电效率，避免了对环境造成的二次污染，杜绝了二噁英和粉尘的产生。

3、燃气燃烧产生的高温二氧化碳和水蒸气形成高温混合气流，高温混合气流送入余热锅炉，与锅炉内的软水换热，软水吸收热量变成蒸汽。蒸汽输送到裂解炉，作为汽封惰性气体，保证裂解炉的安全。从而，燃气燃烧的热量得到有效利用，减少了系统的耗能。

4、净化器能对烘干机内排出的尾气进行进化，减少有害气体的排放。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的具体实施过程：

第一，有机废弃物经压滤机进行压滤，除去大部分水分后，通过螺旋输送机密闭输送至烘干机内。从烘干机输出的干燥有机废弃物，送入造粒机内进行造粒，制成干燥有机废弃物颗粒料。

第二，将输送到裂解炉内的有机废弃物颗粒料与空气隔绝，用电加热方式将其加热到一定温度条件。有机废弃物颗粒料发生裂解反应，转变成高温可燃气体和部分高温半焦。

第三，鼓风机将干燥所需空气首先送入半焦冷却器，与裂解炉输送过来的热半焦进行换热，半焦得到冷却。空气被加热到一定温度，再通过裂解气冷却器与裂解炉输送过来的高温气体进行间接换热，高温裂解气中的部分焦油蒸汽被冷凝成焦油，水蒸气凝结，燃气得到冷却。同时，空气进一步吸热升温后，送入烘干机内，作为烘干介质，用于对有机废弃物进行干燥。有机废弃物中的水分吸热蒸发成为蒸汽，与烘干介质空气一同经过经净化器净化，再外排。

第四，将冷却分离后得到的净化裂解气送入燃气发电机，裂解气在燃气发电机缸体内与过滤空气进行燃烧反应，放出大量的热量。燃烧气体积在燃气发电机的缸体内骤然膨胀，推动活塞对外做功，驱动发电机转子在磁场内作切割磁力线旋转生成电流。生成的电流送至输电器，通过输电器连续平稳对国家电网输出电流。

第五，燃气燃烧产生高温二氧化碳和水蒸气形成高温混合气流。将高温混合气流送入余热锅炉，高温混合气流与余热锅炉内的软水换热，软水吸收热量变成蒸汽。蒸汽输送到裂解炉，作为汽封惰性气体，保证裂解炉的安全。

上述实施过程有效解决了有机废弃物对环境造成污染的问题，同时还实现了有机废弃物的再利用，变废为宝，且没有“三废”对外排放，是一种清洁的发电方式。本实用新型充分的利用了可再生资源的能源化，为治理有机废弃物环境污染找到了新的出路，系统中的废热得到有效利用，减少了耗能。最重要的是，在利用可燃气体混合物和半焦的余热对原料进行干燥时，燃气混合物中的裂解气热值得到明显提高，相应地，提高了有机废物的能量转化率。

实施例一

如图1所示，一种有机废物清洁利用的发电系统，包括烘干机，烘干机通过螺旋输送机连接有造粒机，造粒机通过皮带输送机连接有裂解炉；裂解炉通过螺旋输送机连接有半焦冷却器，裂解炉通过管道连接有裂解气冷却器，裂解冷却器的出口通过管道依次连接有分离器和燃气发电机，发电机电连接有输电器；还包括鼓风机，鼓风机的出风口连接有换热管，换热管依次经过半焦冷却器和裂解气冷却器后与烘干机的进气口连接。

本实用新型将有机废弃物作为资源进行了利用，解决了有机废弃物对环境造成的污染，同时节省了有机废弃物占用的土地资源。对有机废弃物裂解处置时的裂解气，通过燃气发电机进行直接发电，提高了发电效率，避免了对环境造成的二次污染，杜绝了二噁英和粉尘的产生。

本实用新型对裂解产物的热量进行了回收，用于烘干原料，使系统中产生的热量得到有效利用，减少了耗能。并且，在对裂解气的热量进行换热时，裂解气中的焦油蒸汽和水蒸气得到冷凝沉降，从而裂解气得到净化，裂解气不含水蒸气和焦油蒸汽时，其热值得到明显提高。经过冷凝分离后，裂解气的热值达到 14000kj/Nm3～16000kj/Nm3，而不经过冷凝分离的裂解气的热值仅为 9000kj/Nm3～12000kj/Nm3。在裂解气热值提高的情况下，相应提高了有机废物能量转化效率，具有意想不到的效果。

实施例二

在实施例一的基础上，所述发电机的排气口通过管道连接有余热锅炉，余热锅炉的蒸汽出口与裂解炉的进气口通过管道连接。燃气燃烧产生的高温二氧化碳和水蒸气形成高温混合气流，高温混合气流送入余热锅炉，与锅炉内的软水换热，软水吸收热量变成蒸汽。蒸汽输送到裂解炉，作为汽封惰性气体，保证裂解炉的安全。从而，燃气燃烧的热量得到有效利用，减少了系统的耗能。

实施例三

所述烘干机的进料口通过螺旋输送机连接有用于滤渣的压滤机。所述烘干机的排气口通过管道连接有净化器。净化器能对烘干机内排出的尾气进行进化，减少有害气体的排放。

实施例四

在上述任意一项实施例的基础上，一种有机废物清洁利用的发电系统，包括如下步骤：

a)原料纯化；利用压滤机对牲畜粪便、生活垃圾等有机废弃物进行机械筛选，去除混杂的泥土、砖块、玻璃、石头、铁屑等固体杂质。

b)原料干燥：将经过纯化的有机废物输送到干燥机进行干燥处理，再进行造粒；将纯化处理后的原料用螺旋输送机密闭送入烘干机内，与鼓风机送来的经半焦冷却器、裂解气冷却器加热的风直接接触，进行干燥。有机废料经烘干机干燥后，经送机密闭送入造粒机内进行造粒，颗粒有机废弃物进入料斗进行储存。

c)有机物裂解：将步骤b)得到的有机颗粒料置于裂解炉中，将裂解炉的温度控制在500℃～550℃，有机颗粒料经裂解得到以氢气及有机烃为主的可燃气体混合物和半焦。在裂解进料及反应过程中用水蒸汽作为惰性气体用，隔绝空气，同时还能增加燃气量，而减少碳化料的目的。

d)提高燃气热值和废热利用：利用空气分别对可燃气体混合物和半焦进行换热，经加热的空气供给到b)中的干燥机。本实用新型对裂解产物的热量进行了回收，用于烘干原料，使系统中产生的热量得到有效利用，减少了耗能。并且，在对裂解气的热量进行换热时，裂解气中的焦油蒸汽和水蒸气得到冷凝沉降，从而裂解气得到净化，裂解气不含水蒸气和焦油蒸汽时，其热值得到明显提高，相应提高了有机废物能量转化效率。

e)燃气净化：将步骤d)制得的混合燃气进行净化处理，使其与碱液发生反应，除去裂解气中的酸性气体，得到纯净可燃气体；

f)燃气发电：将步骤d)制得燃气投入燃气发电机的缸体内，燃气在缸体内产生爆炸并推动燃气轮机活塞对外做功，驱动发电机转子旋转，从而机械能转化成电能，实现燃气轮机发电。燃烧产生的废气经冷却回收热量后外排。

本实用新型将有机废弃物作为资源进行了利用，解决了有机废弃物对环境造成的污染，同时节省了有机废弃物占用的土地资源。对有机废弃物裂解处置时的裂解气，通过燃气发电机进行直接发电，提高了发电效率，避免了对环境造成的二次污染，杜绝了二噁英和粉尘的产生。

本实用新型减少了有害物质的排放，减少环境的污染。随着本实用新型技术的全面推广，我国每年将减少因发电而产生的烟尘物排放量98万吨量、二氧化硫物排放量620万吨、氮氧化物排放量620万吨左右。同时，每年可处理现有秸秆7亿多吨、牲畜粪便150万吨、城市垃圾1.5亿吨，实现废物“可再生资源”价值高达250亿元。

Claims (4)

1.一种有机废物清洁利用的发电系统，其特征在于，包括烘干机，烘干机通过螺旋输送机连接有造粒机，造粒机通过皮带输送机连接有裂解炉；裂解炉通过螺旋输送机连接有半焦冷却器，裂解炉通过管道连接有裂解气冷却器，裂解冷却器的出口通过管道依次连接有分离器和燃气发电机；还包括鼓风机，鼓风机的出风口连接有换热管，换热管依次经过半焦冷却器和裂解气冷却器后与烘干机的进气口连接。

2.根据权利要求1所述的一种有机废物清洁利用的发电系统，其特征在于，所述发电机的排气口通过管道连接有余热锅炉，余热锅炉的蒸汽出口与裂解炉的进气口通过管道连接。

3.根据权利要求1所述的一种有机废物清洁利用的发电系统，其特征在于，所述烘干机的进料口通过螺旋输送机连接有用于滤渣的压滤机。

4.根据权利要求1所述的一种有机废物清洁利用的发电系统，其特征在于，所述烘干机的排气口通过管道连接有净化器。