炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统

965 编辑：中冶有色技术网来源：西安西热锅炉环保工程有限公司

2024-03-01 13:40:04

权利要求书： 1.一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，包括炉排炉垃圾焚烧系统、污水污泥制生物质气系统和生物质气燃烧发电系统；

所述炉排炉垃圾焚烧系统包括垃圾池（1）、炉排炉（2）、汽包（3）、急冷塔（11）、除尘器（12）、脱硝装置（13）和引风机（16）；炉排炉（2）的燃料入口与垃圾池（1）连接，炉排炉（2）的蒸汽出口与汽包（3）的入口连接，炉排炉（2）的烟气出口与急冷塔（11）的烟气入口连接，急冷塔（11）的烟气出口与除尘器（12）的入口连接，除尘器（12）的烟气出口与脱硝装置（13）的烟气入口连接，脱硝装置（13）的烟气出口与引风机（16）的入口连接；

所述污水污泥制生物质气系统包括污泥源、搅拌机（21）、发酵罐（23）、脱水装置（25）、排水预处理装置（26）、酸性物质去除装置、生物质储气罐（29）、垃圾分选系统（30）和分选垃圾池（31）；垃圾分选系统（30）与垃圾池（1）连接，垃圾分选系统（30）的发酵物出口与分选垃圾池（31）连接，分选垃圾池（31）的出口和污泥源的污泥出口均与搅拌机（21）的入口连接，搅拌机（21）的出口与发酵罐（23）连接，发酵罐（23）的生物质气出口与酸性物质去除装置的入口连接，酸性物质去除装置的出口与生物质储气罐（29）连接；发酵罐（23）的固液残渣出口与脱水装置（25）连接，脱水装置（25）的残渣出口与垃圾池（1）连接，脱水装置（25）的排水口与排水预处理装置（26）连接，排水预处理装置（26）的排水口与搅拌机（21）的入口连接；

所述生物质气燃烧发电系统包括生物质锅炉（6）和蒸汽轮机（10），生物质储气罐（29）的出口与生物质锅炉（6）的生物质气燃烧器（8）的燃料入口连接，汽包（3）的出口与生物质锅炉（6）的蒸汽过热器（7）的入口之间通过蒸汽管道（4）连接，蒸汽管道（4）上设有蒸汽阀（4?1），蒸汽过热器（7）的出口与蒸汽轮机（10）的高压缸（10?1）蒸汽入口连接，生物质锅炉（6）的烟气出口通过高温烟气循环系统（9）与炉排炉（2）的炉膛出口连接。

2.根据权利要求1所述的一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，脱硝装置（13）的烟气出口通过低温烟气循环系统（15）与炉排炉（2）炉膛的燃烧区域连接。

3.根据权利要求1所述的一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，还包括灰渣池（14），炉排炉（2）的炉底灰出口以及除尘器（12）的排灰口与灰渣池（14）连接。

4.根据权利要求1所述的一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，所述污泥源包括污泥池（18）、污泥料斗（19）和污泥泵（20），污泥泵（20）的入口与污泥料斗（19）的出口连接，污泥泵（20）的出口与搅拌机（21）的入口连接，污泥料斗（19）的入口与污泥池（18）连接。

5.根据权利要求1所述的一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，搅拌机（21）的出口与发酵罐（23）之间通过进料泵（22）连接，进料泵（22）的入口和出口分别与搅拌机（21）的出口以及发酵罐（23）的入口连接；发酵罐（23）的固液残渣出口与脱水装置（25）之间通过排水泵（24）连接，排水泵（24）的入口和出口分别与发酵罐（23）的固液残渣出口以及脱水装置（25）的入口连接。

6.根据权利要求1所述的一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，排水预处理装置（26）还与污水管网系统（27）连接。

7.根据权利要求1所述的一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，所述酸性物质去除装置采用脱硫塔（28），发酵罐（23）的生物质气出口与脱硫塔（28）的进气口连接，脱硫塔（28）的出气口与生物质储气罐（29）的入口连接。

8.根据权利要求1所述的一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，垃圾分选系统（30）用于筛选垃圾池（1）中相对适宜发酵的垃圾，垃圾分选系统（30）的入口与垃圾池（1）连接，垃圾分选系统（30）上设有用于排出所述相对适宜发酵的垃圾的发酵物出口以及用于排出其余垃圾的剩余垃圾排出口，所述发酵物出口与分选垃圾池（31）连接，所述剩余垃圾排出口与垃圾池（1）连接。

9.根据权利要求1所述的一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，汽包（3）与蒸汽轮机（10）的蒸汽入口之间通过旁路蒸汽管道（5）连接，旁路蒸汽管道（5）上设有旁路蒸汽阀（5?1）。

10.根据权利要求1所述的一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，其特征在于，还包括烟囱（17），引风机（16）的出口与烟囱（17）连接。

说明书：一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统技术领域[0001] 本实用新型属于节能环保领域，涉及垃圾、污泥生物质气的清洁转换与能量利用，具体涉及一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统。背景技术[0002] 目前主流的垃圾焚烧方式是炉排炉焚烧，焚烧温度水平较低，且烟气中大量的含氯成分无法分解，导致过热器高温腐蚀严重，因此炉排炉仅能产生中温中压的蒸汽，限制了机组的发电效率和经济性，因此，提高炉排炉发电的蒸汽参数，成为业界迫切的需求。[0003] 污水污泥制生物质气作为城市污染物的利用的另一途径，经过多年的发展也有了一定规模的实施应用，产物生物质气相较于垃圾是更加清洁高效的能源，但生物质发电受燃料收购半径的限制，机组容量受限。实用新型内容

[0004] 为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，该系统充分发挥炉排炉和污水污泥生物质气各自的优点，并针对性的分别加以利用，实现炉排炉?污水污泥生物质气协同高效发电。[0005] 本实用新型采用的技术方案如下：[0006] 一种炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，包括炉排炉垃圾焚烧系统、污水污泥制生物质气系统和生物质气燃烧发电系统；[0007] 所述炉排炉垃圾焚烧系统包括垃圾池、炉排炉、汽包、急冷塔、除尘器、脱硝装置和引风机；炉排炉的燃料入口与垃圾池连接，炉排炉的蒸汽出口与汽包的入口连接，炉排炉的烟气出口与急冷塔的烟气入口连接，急冷塔的烟气出口与除尘器的入口连接，除尘器的烟气出口与脱硝装置的烟气入口连接，脱硝装置的烟气出口与引风机的入口连接；[0008] 所述污水污泥制生物质气系统包括污泥源、搅拌机、发酵罐、脱水装置、排水预处理装置、酸性物质去除装置、生物质储气罐、垃圾分选系统和分选垃圾池；垃圾分选系统与垃圾池连接，垃圾分选系统的发酵物出口与分选垃圾池连接，分选垃圾池的出口和污泥源的污泥出口均与搅拌机的入口连接，搅拌机的出口与发酵罐连接，发酵罐的生物质气出口与酸性物质去除装置的入口连接，酸性物质去除装置的出口与生物质储气罐连接；发酵罐的固液残渣出口与脱水装置连接，脱水装置的残渣出口与垃圾池连接，脱水装置的排水口与排水预处理装置连接，排水预处理装置的排水口与搅拌机的入口连接；[0009] 所述生物质气燃烧发电系统包括生物质锅炉和蒸汽轮机，生物质储气罐的出口与生物质锅炉的生物质气燃烧器的燃料入口连接，汽包的出口与生物质锅炉的蒸汽过热器的入口之间通过蒸汽管道连接，蒸汽管道上设有蒸汽阀，蒸汽过热器的出口与蒸汽轮机的高压缸蒸汽入口连接，生物质锅炉的烟气出口通过高温烟气循环系统与炉排炉的炉膛出口连接。[0010] 优选的，脱硝装置的烟气出口通过低温烟气循环系统与炉排炉炉膛的燃烧区域连接。[0011] 优选的，本实用新型炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统还包括灰渣池，炉排炉的炉底灰出口以及除尘器的排灰口与灰渣池连接。[0012] 优选的，所述污泥源包括污泥池、污泥料斗和污泥泵，污泥泵的入口与污泥料斗的出口连接，污泥泵的出口与搅拌机的入口连接，污泥料斗的入口与污泥池连接。[0013] 优选的，搅拌机的出口与发酵罐之间通过进料泵连接，进料泵的入口和出口分别与搅拌机的出口以及发酵罐的入口连接；发酵罐的固液残渣出口与脱水装置之间通过排水泵连接，排水泵的入口和出口分别与发酵罐的固液残渣出口以及脱水装置的入口连接。[0014] 优选的，排水预处理装置还与污水管网系统连接。[0015] 优选的，所述酸性物质去除装置采用脱硫塔，发酵罐的生物质气出口与脱硫塔的进气口连接，脱硫塔的出气口与生物质储气罐的入口连接。[0016] 优选的，垃圾分选系统用于筛选垃圾池中相对适宜发酵的垃圾，垃圾分选系统的入口与垃圾池连接，垃圾分选系统上设有用于排出所述相对适宜发酵的垃圾的发酵物出口以及用于排出其余垃圾的剩余垃圾排出口，所述发酵物出口与分选垃圾池连接，所述剩余垃圾排出口与垃圾池连接。[0017] 优选的，汽包与蒸汽轮机的蒸汽入口之间通过旁路蒸汽管道连接，旁路蒸汽管道上设有旁路蒸汽阀。[0018] 优选的，本实用新型炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统还包括烟囱，引风机的出口与烟囱连接。[0019] 与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：[0020] 本实用新型炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统针对炉排炉和生物质气的不同特点，能够利用炉排炉产生中温中压蒸汽，避免受热面高温腐蚀问题；将高温高压蒸汽过热器布置于生物质锅炉内，利用更为洁净和高效的生物质气燃烧加热产生高温高压蒸汽，提升机组发电效率。本实用新型实现了垃圾的高效循环利用，将可发酵的垃圾分选，协同污水污泥发酵产生更高品质的生物质气能源，将其余垃圾及生物质残渣焚烧发电。本系统采用双烟气再循环系统，高温烟气再循环用于余热回收，低温烟气再循环用于降低氮氧化物生成。

[0021] 进一步的，汽包与蒸汽轮机的蒸汽入口之间设置旁路蒸汽管道，使得本实用新型保留了一定运行灵活性，可将炉排炉与生物质锅炉解耦；当炉排炉单独运行时，产生的中温中压蒸汽可直接送往汽轮机中压缸发电；当炉排炉和生物质锅炉同时运行时，实现高温高压蒸汽发电。附图说明[0022] 图1为本实用新型炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统的示意图。[0023] 其中，1为垃圾池、2为炉排炉、3为汽包、4为蒸汽管道、4?1为蒸汽阀、5为旁路蒸汽管道、5?1为旁路蒸汽阀、6为生物质锅炉、7为蒸汽过热器、8为生物质气燃烧器、9为高温烟气循环系统、10为蒸汽轮机、10?1为高压缸、10?2为中压缸、11为急冷塔、12为除尘器、13为脱硝装置、14为灰渣池、15为低温烟气循环系统、16为引风机、17为烟囱、18为污泥池、19为污泥料斗、20为污泥泵、21为搅拌机、22为进料泵、23为发酵罐、24为排水泵、25为脱水装置、26为排水预处理装置、27为污水管网系统、28为脱硫塔、29为生物质储气罐、30为垃圾分选系统、31为分选垃圾池。

具体实施方式[0024] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。[0025] 实施例[0026] 参考图1，本实施例的炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统，包括炉排炉垃圾焚烧系统、污水污泥制生物质气系统和生物质气燃烧发电系统；[0027] 炉排炉垃圾焚烧系统包括垃圾池1、炉排炉2、汽包3、急冷塔11、除尘器12、脱硝装置13、灰渣池14、引风机16和烟囱17；炉排炉2的燃料入口与垃圾池1连接，炉排炉2的蒸汽出口与汽包3的入口连接，炉排炉2的烟气出口与急冷塔11的烟气入口连接，急冷塔11的烟气出口与除尘器12的入口连接，除尘器12的烟气出口与脱硝装置13的烟气入口连接，脱硝装置13的烟气出口与引风机16的入口连接，引风机16的出口与烟囱17连接；脱硝装置13的烟气出口通过低温烟气循环系统15与炉排炉2炉膛的燃烧区域连接；炉排炉2的炉底灰出口以及除尘器12的排灰口与灰渣池14连接。[0028] 污水污泥制生物质气系统包括污泥池18、污泥料斗19、污泥泵20、搅拌机21、进料泵22、发酵罐23、排水泵24、脱水装置25、排水预处理装置26、污水管网系统27、脱硫塔28、生物质储气罐29、垃圾分选系统30、分选垃圾池31；垃圾分选系统30用于筛选垃圾池1中相对适宜发酵的垃圾，垃圾分选系统30的入口与垃圾池1连接，垃圾分选系统30上设有用于排出相对适宜发酵的垃圾的发酵物出口以及用于排出其余垃圾的剩余垃圾排出口，发酵物出口与分选垃圾池31连接，剩余垃圾排出口与垃圾池1连接，分选垃圾池31的出口和与搅拌机21的入口连接，污泥泵20的入口与污泥料斗19的出口连接，污泥泵20的出口与搅拌机21的入口连接，污泥料斗19的入口与污泥池18连接；搅拌机21的出口与发酵罐23之间通过进料泵22连接，进料泵22的入口和出口分别与搅拌机21的出口以及发酵罐23的入口连接，发酵罐

23的生物质气出口与脱硫塔28的进气口连接，脱硫塔28的出气口与生物质储气罐29的入口连接；发酵罐23的固液残渣出口与脱水装置25之间通过排水泵24连接，排水泵24的入口和出口分别与发酵罐23的固液残渣出口以及脱水装置25的入口连接，脱水装置25的残渣出口与垃圾池1连接，脱水装置25的排水口与排水预处理装置26连接，排水预处理装置26的排水口与搅拌机21的入口以及与污水管网系统27连接；

[0029] 生物质气燃烧发电系统包括生物质锅炉6和蒸汽轮机10，生物质储气罐29的出口与生物质锅炉6的生物质气燃烧器8的燃料入口连接，汽包3的出口与生物质锅炉6的蒸汽过热器7的入口之间通过蒸汽管道4连接，蒸汽管道4上设有蒸汽阀4?1，蒸汽过热器7的出口与蒸汽轮机10的高压缸10?1蒸汽入口连接，生物质锅炉6的烟气出口通过高温烟气循环系统9与炉排炉2的炉膛出口连接。汽包3与蒸汽轮机10的中压缸10?2蒸汽入口之间通过旁路蒸汽管道5连接，旁路蒸汽管道5上设有旁路蒸汽阀5?1。[0030] 参考图1，下面对本实施例的炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统的工作原理进行说明：[0031] 在炉排炉垃圾焚烧系统中，垃圾池1内的垃圾进入炉排炉2燃烧，产生的炉底灰进入灰渣池14，产生的蒸汽进入汽包3，产生的高温烟气进入尾部烟道换热后进入急冷塔11急速冷却，再进入除尘器12除尘，除尘器捕捉的飞灰进入灰渣池14，除尘后的烟气进入脱硝装置13去除氮氧化物后由烟囱17排向大气。[0032] 在污水污泥制生物质气系统中，污泥经污泥料斗19分筛后由污泥泵20送往搅拌机21，搅拌机21同时接收来自分选垃圾池31的垃圾和排水预处理装置26的处理水，搅拌混合后，由进料泵22送入发酵罐23，发酵后产生的生物质气从顶部排出，进入脱硫塔28去除酸性物质，最终送入生物质储气罐29；发酵后产生的残渣，由排水泵24送入脱水装置25进行脱水处理，脱水后的残渣送入垃圾池1，水进入排水预处理装置26，处理达到污水排放标准后排入污水管网系统27，部分处理水返回搅拌器21中参与搅拌。

[0033] 在生物质气燃烧发电系统中；生物质气燃烧器8的燃料由生物质储气罐29提供，在生物质锅炉6内燃烧直接加热蒸汽过热器7，蒸汽过热器7的入口蒸汽来自汽包3，产生的过热蒸汽进入蒸汽轮机10的高压缸10?1做功发电，生物质锅炉6产生的高温烟气，经高温烟气循环系统9送入炉排炉2炉膛内。[0034] 炉排炉2受技术原理限制，通常仅能产生中温中压蒸汽，为进一步提高蒸汽参数，将高温高压蒸汽过热器7独立布置在生物质锅炉6内，由生物质气燃烧器8直接加热。[0035] 生物质气燃烧器8投运的情况下，炉排炉2产生的中温中压蒸汽进入汽包3后，经由蒸汽管道4送至蒸汽过热器7，此时蒸汽阀4?1打开，旁路蒸汽阀5?1关闭，在生物质锅炉6内产生高温高压蒸汽前往蒸汽轮机10的高压缸10?1做功发电。[0036] 生物质气燃烧器8不投运的情况下，蒸汽阀4?1关闭，旁路蒸汽阀5?1打开，炉排炉2产生的中温中压蒸汽进入汽包3后，经由旁路蒸汽管道5前往蒸汽轮机10的中压缸10?2做功发电。[0037] 垃圾池1不仅为炉排炉2提供燃料，同时为污泥发酵提供部分原料，垃圾池1部分原垃圾进入垃圾分选系统30，筛选出适宜发酵的垃圾进入分选垃圾池31待发酵，不适宜发酵的垃圾返回垃圾池1待焚烧；发酵后的残渣，经脱水装置25处理后也返回垃圾池1待焚烧，保证全系统对垃圾的高效循环利用。[0038] 本实用新型炉排炉垃圾焚烧协同污水污泥生物质气发电系统采用了双烟气再循环系统；生物质锅炉6内产生的高温烟气，经高温烟气循环系统9送入炉排炉2炉膛内；脱硝装置13处理后的低温烟气，经低温烟气循环系统15送入炉排炉2炉膛内。[0039] 高温烟气循环系统9将烟气送入炉排炉2的炉膛出口位置，不会增加燃烧区域的温度，同时能保证该部分烟气参与后续过热器、省煤器、空预器的换热；低温烟气循环系统15将烟气送入炉排炉2的燃烧区域，有利于抑制氮氧化物生成[0040] 综上，本实用新型将低品质燃料垃圾通过炉排炉焚烧，产生中温中压蒸汽，将污水污泥发酵产生中高品质燃料生物质气，通过送往生物质锅炉燃烧，加热来自炉排炉的中温中压蒸汽至高温高压，达到提升蒸汽参数、进而提升机组发电效率的目的。本实用新型整个系统能够实现垃圾循环利用、烟气余热循环利用，并充分发挥了不同品质燃料的优势，切实提升了炉排炉?污水污泥生物质气协同发电系统的效率。