专利名称：利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及城市垃圾的节能环保处理技术，具体涉及一种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统。
背景技术：
生活垃圾焚烧技术经过100多年的发展，特别是自20世纪70年代全球受资源和能源危机的影响以及各种不同环保法规的实施和不断强化，垃圾焚烧技术得到迅速的发展，垃圾焚烧技术由原先的简易焚烧处理，经历了以固定床式、机械炉排式、回转窑式和流化床式垃圾焚烧技术为代表的传统垃圾焚烧技术。传统垃圾焚烧过程中容易产生二次污染，如挥发性有机物(VOCs)尤其是芳香烃类(PAH)、多氯化联苯类(PCBs)和二噁英、呋喃类(P⑶D/Fs)，Cd、Hg、Pb等重金属流失到大气、土壤、水环境中造成的二次污染，以及焚烧过程中排放的HCl、S0X、HF、NOX等酸性气体的污染和危害性灰渣的排放等。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统，其垃圾资源化利用高，可以高效地回收生活垃圾中的资源、能源，可以回收灰渣中的有价金属、熔融渣；可以从根本上解决二噁英和重金属二次污染的问题，实现二噁英、呋喃类(P⑶D/Fs)、重金属等剧毒二次污染物排放值降接近零排放，能满足更严格的生活垃圾焚烧污染排放标准。本实用新型所述的一种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统，其包括垃圾储存及输送单元、干燥单元、破碎单元、空分单元、气化单元、洗涤单元、烟气净化单元以及燃气-蒸汽联合循环发电单元；所述的垃圾储存及输送单元包括垃圾输送管线，垃圾储仓入口与垃圾输送管线相连接；垃圾通过垃圾输送管线进入垃圾储仓；所述的干燥单元包括干燥装置，干燥装置的入口通过管路与垃圾储仓出口相连接，过热蒸汽进气管路和饱和蒸汽输出管路分别与干燥装置的入口和出口相连接；过热蒸汽经由过热蒸汽进气管路输送至干燥装置，对进入干燥装置内的垃圾进行干燥，然后所得饱和蒸汽经由饱和蒸汽输出管路输出；所述的破碎单元包括破碎装置，破碎装置的入口通过管路与干燥装置的出口相连接；干燥后的垃圾进入破碎装置内进行破碎；所述的空分单元包括用于将空气中的氧气分离出来的空分装置，空分装置的入口与空气输送管路相连接，空分装置的出口通过氧气输送管路与焚烧气化炉的入口相连接；空气进入空分装置分离出氧气，氧气经由氧气输送管路输送至焚烧气化炉的上段气化段参与助燃； 所述的气化单元包括上段为气化段、下段为急冷段的焚烧气化炉，焚烧气化炉的上段气化段的一个顶部入口通过管路与破碎装置的出口连接，另一个顶部入口与氧气输送管路连接；焚烧气化炉的下段急冷段中部入口连接工业水管路，底部出口连接渣及灰水排放管路，中部出口连接合成气输送管路；破碎后的垃圾在上段气化段内高温不完全燃烧，燃烧温度为1000 1250°C，压力在微正压 4MPa ;燃烧生成的合成气进下段入急冷段内，被雾化工业水急冷并被水饱和，熔渣迅速固化并通过渣及灰水排放管路排出，然后合成气再经合成气输送管路送至合成气洗涤单元；所述的洗涤单元包括洗涤装置，洗涤装置的入口通过合成气输送管路与焚烧气化炉的下段急冷段中部出口连接；冷却后的合成气在洗涤装置内用水进一步润湿洗涤，以除去残余的飞灰；所述的烟气净化单元包括净化装置，净化装置的入口通过管路与洗涤装置的出口连接；洗涤后的合成气在净化装置内脱硫和脱HCl ；所述的燃气-蒸汽联合循环发电单元包括通过管路与净化装置出口连接的燃气轮机，与燃气轮机连接的蒸汽锅炉，与蒸汽锅炉连接的蒸汽轮机；从净化装置出来的合成气在燃气轮机中燃烧产生的高温烟气首先推动燃气轮机的叶轮转动带动发电装置工作，之后的烟气进入蒸汽锅炉，通过能量进一步回收换热产生过热蒸汽推动蒸汽轮机进行发电工作；回收热量之后的烟气经由烟囱排空管路排放至大气中。如上所述的一种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统，其所述的空分装置包括与空气输送管路相连接的给空气增压的罗茨鼓风机，罗茨鼓风机出口连接吸附器底部入口，吸附器顶部出口连接氧气平衡罐，氧气平衡罐出口连接氧气输送管路；在吸附器内部装填活性氧化铝吸附剂，活性氧化铝吸附剂上部装填沸石分子筛；其中，空气被罗茨鼓风机增压至O. 3 O. 5barg后从吸附器底部入口进入，空气中的水分、二氧化碳、及少量其它气体组分被活性氧化铝所吸附，随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附；氧气从吸附器顶部出口进入氧气平衡罐。如上所述的一种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统，其所述的焚烧气化炉的气化段连接余热锅炉，该余热锅炉采用立式冷壁结构，充分回收利用烟气中的热量，产生的饱和蒸汽供生产生活需要。所述的净化装置内先采用MDEA法脱硫，再采用填料塔碱法脱HC1。所述的干燥装置采用床混式(BMD)干燥方法。所述的破碎装置采用低温破碎与常规的机械破损相结合的方法将垃圾尽可能破碎。本实用新型的效果在于本实用新型所述的利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统，其以焚烧炉高温气化为主要技术途径，在纯氧燃烧环境下燃烧温度可以达到1000 1250°C，可以将生活垃圾中的有机成分气化，无机成分熔融化。气化并净化后的合成气以CO和H2为主要成分，有效气体含量可达65%左右，可以实现燃气的联合循环发电和合成气的燃料和原料的输出。与常规垃圾焚烧技术相比，该技术垃圾资源化利用高，可以高效地回收生活垃圾中的资源、能源，可以回收灰渣中的有价金属、熔融渣；可以从根本上解决二噁英和重金属二次污染的问题，实现二噁英、呋喃类(P⑶D/Fs)、重金属等剧毒二次污染物排放值降接近零排放，能满足更严格的生活垃圾焚烧污染排放标准。
图I为本实用新型所述的一种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统示意图。图中1.垃圾输送管线；2.垃圾储仓；3.过热蒸汽进气管路；4.饱和蒸汽输出管路；5.干燥装置；6.破碎装置；7.空气输送管路；8.空分装置；9.氧气输送管路；10.气化段；11.急冷段；12.工业水管路；13.渣及灰水排放管路；14.合成气；15.洗涤装置；16.净化装置；17.燃气轮机；18.蒸汽锅炉；19.蒸汽轮机；20.烟囱排空管路；21.余热锅炉。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型所述的一种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统作进一步描述。如图I所示，本实用新型所述的一种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统，其包括依次连接的垃圾储存及输送单元、干燥单元、破碎单元、空分单元、气化单元、洗涤单元、烟气净化单元以及燃气-蒸汽联合循环发电单元；所述的垃圾储存及输送单元包括垃圾输送管线I，垃圾储仓2入口与垃圾输送管线I相连接；垃圾通过垃圾输送管线I进入垃圾储仓2 ；所述的干燥单元包括干燥装置5，干燥装置5的入口通过管路与垃圾储仓2出口相连接，过热蒸汽进气管路3和饱和蒸汽输出管路4分别与干燥装置5的入口和出口相连接；过热蒸汽经由过热蒸汽进气管路3输送至干燥装置5，对进入干燥装置5内的垃圾进行干燥，然后所得饱和蒸汽经由饱和蒸汽输出管路4输送至公用工程管网；所述的破碎单元包括破碎装置6，破碎装置6的入口通过管路与干燥装置5的出口相连接；干燥后的垃圾进入破碎装置6内进行破碎；所述的空分单元包括空分装置8，空分装置8的入口与空气输送管路7相连接，空分装置8的出口通过氧气输送管路9与焚烧气化炉的入口相连接；空气进入空分系统8分离出氧气，氧气经由氧气输送管路9输送至焚烧气化炉的上段气化段10参与助燃；所述的气化单元包括上段为气化段10、下段为急冷段11的焚烧气化炉，焚烧气化炉的上段气化段10的一个顶部入口通过管路与破碎装置6的出口连接，另一个顶部入口与氧气输送管路9连接；焚烧气化炉的下段急冷段10中部入口连接工业水管路12，底部出口连接渣及灰水排放管路13，中部出口连接合成气输送管路14 ;破碎后的垃圾在上段气化段10内高温不完全燃烧，燃烧温度为1000 1250°C，压力在微正压 4MPa ;燃烧生成的合成气进下段入急冷段11内，被雾化工业水急冷并被水饱和，熔渣迅速固化并通过渣及灰水排放管路13排出，然后合成气再经合成气输送管路14送至合成气洗涤单元15 ；所述的洗涤单元包括洗涤装置15，洗涤装置15的入口通过合成气输送管路14与焚烧气化炉的下段急冷段10中部出口连接；冷却后的合成气在洗涤装置内用水进一步润湿洗涤，以除去残余的飞灰；所述的烟气净化单元包括净化装置16，净化装置16的入口通过管路与洗涤装置 所述的燃气-蒸汽联合循环发电单元包括通过管路与净化装置16出口连接的燃气轮机17，与燃气轮机17连接的蒸汽锅炉18，与蒸汽锅炉18连接的蒸汽轮机(9 ;从净化装置16出来的合成气在燃气轮机17中燃烧产生的500 560°C烟气首先推动燃气轮机17的叶轮转动带动发电装置工作，之后的烟气进入蒸汽锅炉18，通过能量进一步回收换热产生过热蒸汽推动蒸汽轮机19进行发电工作；回收热量之后的烟气经由烟 排空管路20排放至大气中。[0029]上述的空分装置8采用变压吸附(PSA)分离技术分离出氧气。空分装置8包括与空气输送管路7相连接的给空气增压的罗茨鼓风机，罗茨鼓风机出口连接吸附器底部入口，吸附器顶部出口连接氧气平衡罐，氧气平衡罐出口连接氧气输送管路9 ;在吸附器内部装填活性氧化铝吸附剂，活性氧化铝吸附剂上部装填沸石分子筛；其中，空气被罗茨鼓风机增压至O. 3 O. 5barg后从吸附器底部入口进入，空气中的水分、二氧化碳、及少量其它气体组分被活性氧化铝所吸附，随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附；氧气从吸附器顶部出口进入氧气平衡罐。上述的焚烧气化炉的气化段10连接余热锅炉21，该余热锅炉21采用立式冷壁结构，充分回收利用烟气中的热量，产生的饱和蒸汽供生产生活需要。上述的干燥装置5可采用床混式(BMD)干燥方法。上述的破碎装置6可采用低温破碎与常规的机械破损相结合的方法将垃圾尽可能破碎。上述的净化装置16内先采用MDEA法脱硫，再采用填料塔碱法脱HC1。经过脱硫后的合成气进入填料洗涤塔，在洗涤液中加入NaOH溶液，以便把烟气中的HCl中和掉，并把游离态的Cl2吸收掉，使合成气满足达到国家环保要求。本实用新型焚烧气化炉采用水冷壁结构，合成气采用激冷流程处理，确保焚烧气化炉在高温、高压、大热流下稳定工作。系统粉尘排放、总硫排放能够达到国家环保要求。焚烧气化炉系统能够处理的垃圾成分多样化。焚烧气化炉的燃烧器寿命达到国外同类产品水平。解决垃圾高温气化技术经济效益问题。该项技术实现了气化温度高、转化效率高、气化炉大型化、操作控制智能化、关键设备国产化，达到了气化技术的国际先进水平，满足我国对大规模高效生活垃圾高温焚烧及气化工程技术的需求。
权利要求1.ー种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统，其特征在于该系统包括垃圾储存及输送単元、干燥単元、破碎单元、空分単元、气化单元、洗涤单元、烟气净化单元以及燃气-蒸汽联合循环发电单元； 所述的垃圾储存及输送单元包括垃圾输送管线(I)，垃圾储仓(2)入口与垃圾输送管线(I)相连接；垃圾通过垃圾输送管线(I)进入垃圾储仓(2); 所述的干燥単元包括干燥装置(5)，干燥装置(5)的入口通过管路与垃圾储仓(2)出ロ相连接，过热蒸汽进气管路(3)和饱和蒸汽输出管路(4)分别与干燥装置(5)的入口和出ロ相连接；过热蒸汽经由过热蒸汽进气管路(3)输送至干燥装置(5)，对进入干燥装置(5)内的垃圾进行干燥，然后所得饱和蒸汽经由饱和蒸汽输出管路(4)输出； 所述的破碎单元包括破碎装置出)，破碎装置(6)的入口通过管路与干燥装置(5)的出ロ相连接；干燥后的垃圾进入破碎装置出)内进行破碎； 所述的空分単元包括用于将空气中的氧气分离出来的空分装置(8)，空分装置(8)的入口与空气输送管路(7)相连接，空分装置(8)的出口通过氧气输送管路(9)与焚烧气化炉的入口相连接；空气进入空分装置(8)分离出氧气，氧气经由氧气输送管路(9)输送至焚烧气化炉的上段气化段(10)參与助燃； 所述的气化単元包括上段为气化段(10)、下段为急冷段(11)的焚烧气化炉，焚烧气化炉的上段气化段(10)的一个顶部入口通过管路与破碎装置￠)的出口连接，另ー个顶部入口与氧气输送管路(9)连接；焚烧气化炉的下段急冷段(11)中部入口连接エ业水管路(12)，底部出口连接渣及灰水排放管路(13)，中部出口连接合成气输送管路(14);破碎后的垃圾在上段气化段(10)内高温不完全燃烧，燃烧温度为1000 1250°C，压カ在微正压 4MPa ;燃烧生成的合成气进下段入急冷段(11)内，被雾化工业水急冷并被水饱和，熔渣迅速固化并通过渣及灰水排放管路(13)排出，然后合成气再经合成气输送管路(14)送至合成气洗涤单元(15)； 所述的洗涤单元包括洗涤装置(15)，洗涤装置(15)的入口通过合成气输送管路(14)与焚烧气化炉的下段急冷段(10)中部出口连接；冷却后的合成气在洗涤装置(15)内用水进ー步润湿洗涤，以除去残余的飞灰； 所述的烟气净化単元包括浄化装置(16)，浄化装置(16)的入口通过管路与洗涤装置(15)的出口连接；洗涤后的合成气在浄化装置(16)内脱硫和脱HCl ； 所述的燃气-蒸汽联合循环发电单元包括通过管路与浄化装置(16)出口连接的燃气轮机(17)，与燃气轮机(17)连接的蒸汽锅炉(18)，与蒸汽锅炉(18)连接的蒸汽轮机(19)；从浄化装置(16)出来的合成气在燃气轮机(17)中燃烧产生的高温烟气首先推动燃气轮机(17)的叶轮转动带动发电装置工作，之后的烟气进入蒸汽锅炉(18)，通过能量进ー步回收换热产生过热蒸汽推动蒸汽轮机(19)进行发电工作；回收热量之后的烟气经由畑 排空管路(20)排放至大气中。
2.根据权利要求I所述的ー种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统，其特征在于所述的空分装置(8)包括与空气输送管路(7)相连接的给空气增压的罗茨鼓风机，罗茨鼓风机出口连接吸附器底部入口，吸附器顶部出口连接氧气平衡罐，氧气平衡罐出口连接氧气输送管路(9);在吸附器内部装填活性氧化铝吸附剂，活性氧化铝吸附剂上部装填沸石分子筛；其中，空气被罗茨鼓风机增压至0. 3 0. 5barg后从吸附器底部入口进入，空气中的水分、ニ氧化碳、及少量其它气体组分被活性氧化铝所吸附，随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附；氧气从吸附器顶部出ロ进入氧气平衡罐。
3.根据权利要求I所述的ー种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统，其特征在于所述的焚烧气化炉的气化段(10)连接余热锅炉(21)，该余热锅炉(21)采用立式冷壁结构，充分回收利用烟气中的热量，产生的饱和蒸汽供生产生活需要。
专利摘要本实用新型涉及一种利用城市垃圾高温气化联合循环发电的系统。其包括垃圾储存及输送单元、干燥单元、破碎单元、空分单元、气化单元、洗涤单元、烟气净化单元以及燃气-蒸汽联合循环发电单元。本实用新型技术方案垃圾资源化利用高，可以高效地回收生活垃圾中的资源、能源，可以回收灰渣中的有价金属、熔融渣；可以从根本上解决二噁英和重金属二次污染的问题，实现二噁英、呋喃类(PCDD/Fs)、重金属等剧毒二次污染物排放值降接近零排放，能满足更严格的生活垃圾焚烧污染排放标准。
文档编号F23G5/033GK202371727SQ20112035977
公开日2012年8月8日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者丁建亮, 杨娟, 钱永康 申请人:北京航天动力研究所