一种垃圾焚烧炉与垃圾气化炉耦合发电的系统
技术领域
本实用新型涉及生活垃圾焚烧发电领域，并且具体地，涉及一种垃圾焚烧炉与垃圾气化炉耦合发电的系统。
背景技术
随着城市生活水平的日益提高，城镇生活垃圾量日益增多。垃圾焚烧发电技术是垃圾处理中最为广泛的技术，为满足不断增加的垃圾处理量，国内垃圾焚烧电厂规模越来越大。但对于已建成/投运电厂来说，垃圾仓储量有限，电厂日均处理量难以满足垃圾产生量的增长速率：这必导致垃圾焚烧电厂不堪重负，部分发达地区，垃圾焚烧炉排炉经常超负荷运行，机械负荷常达130％以上。
本技术相关领域人员容易得知，机械负荷长期过高易导致如下问题：第一，其将导致炉膛结焦严重，破坏锅炉连续安全稳定运行。结焦问题是影响锅炉稳定运行的最大安全威胁之一，既影响生产任务的完成，在打焦过程中人工工作量大，周期长，存在一定的不安全因素；又严重影响机组的设备利用率，更重要的是在启停炉过程产生大量有毒有害气体(二噁英等)，增加了污染物的排放。第二，烟温过高、烟气量增大导致受热面磨损、高温腐蚀严重，更易造成爆管事故的发生。第三，排烟量增多也增加尾部烟气净化系统的压力。
另一方面，现有的垃圾焚烧电厂普遍采用中温中压(4MPa/400℃)的主汽参数，全场热效率在21％左右。提高蒸汽的温度压力能增加汽轮机做功发电量，提高电厂的经济效益。针对目前垃圾处理市场竞争激烈，吨垃圾处理费已降至数十元，提高发电蒸汽参数(温度/压力)已是发电厂规避亏损、提高电厂经济效益的最为直接和有效的方式。
综上，亟需寻求一种垃圾焚烧炉与垃圾气化炉耦合发电的系统，其不仅能够解决垃圾焚烧炉排炉常年超机械负荷带来的炉膛结焦、烟温过高、烟气量过大等影响锅炉安全稳定运行的问题，还能够提高发电效率，提高电厂的经济性。
实用新型内容
为了解决上述问题中的至少一个，根据本实用新型的一个方面，提出了一种垃圾焚烧炉与垃圾气化炉耦合发电的系统，所述系统包括：垃圾焚烧炉及余热炉系统，被配置用于使垃圾进入所述垃圾焚烧炉及余热炉系统，以产生蒸汽；给料干燥器，被配置用于使垃圾进入所述给料干燥器进行干燥；以及热解气化炉，被配置用于使经干燥后的垃圾进入所述热解气化炉进行热解气化，以产生热解气化气。
在一个实施例中，所述系统还包括：两级燃气净化器，被配置用于使热解气化气通过保温管道进入所述两级燃气净化器，以进行两级净化处理，从而形成可燃气体。
在一个实施例中，所述系统还包括：燃气锅炉和汽轮机，被配置用于使所述可燃气体进入所述燃气锅炉燃烧，燃烧放出的热量被布置在所述燃气锅炉内的再热器吸收，再加热所述蒸汽，然后使得再热蒸汽进入所述汽轮机做功发电。
在一个实施例中，所述系统还包括：烟气-空气预热器，被配置用于使燃气锅炉的排烟进入所述烟气-空气预热器进行余热利用，并且利用烟气加热一次风和二次风及垃圾热解系统的给料干燥器。
在一个实施例中，所述系统还包括：烟气净化系统，被配置用于净化换热后的烟气与垃圾焚烧炉排烟并经净化措施后通过风机引入烟囱排入大气。
在一个实施例中，其中进入所述给料干燥器干燥的垃圾是超出电厂设计日均处理量的垃圾。
在一个实施例中，其中在所述垃圾焚烧炉及余热炉系统中，产生4MPa、 400℃的所述蒸汽。
在一个实施例中，其中在所述给料干燥器中，干燥热源来自烟气-空气预热器的热风系统。
在一个实施例中，其中所述热解气化炉还被配置用于经热解气化产生热解气、固体残渣和部分焦油，并且其中部分残渣和焦油和净化器处收集到的残渣焦油一起被送入所述垃圾焚烧炉作为补充燃料燃烧。
在一个实施例中，其中通过第I级净化装置进行除杂质及除焦油形成净化气体，通过第II级净化装置进行再次除杂质及除焦油处理。
在一个实施例中，其中4MPa、400℃的所述蒸汽被再热至4MPa、480℃。
在一个实施例中，其中所述净化措施包括脱酸除尘。
在一个实施例中，其中所述垃圾焚烧炉及余热炉系统中的热解气化处于无氧或缺氧状态。
附图说明
通过结合附图对本实用新型的实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1示出了根据本实用新型的实施例的一种垃圾焚烧炉与垃圾气化炉耦合发电的系统。
具体实施方式
为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。
首先，参照图1来描述根据本实用新型的实施例的一种垃圾焚烧炉与垃圾气化炉耦合发电的系统。
在说明该垃圾焚烧炉与垃圾气化炉耦合发电的系统之前，首先介绍该系统中所涉及的专业术语。
具体地，生活垃圾焚烧炉及余热炉系统指对生活垃圾等燃料进行焚烧处理产生烟气，并将烟气热量回收利用，产生过热蒸汽的装置。再热器一般是指将高压缸排出的、重新送回锅炉的蒸汽进行加热的装置，提高温度后蒸汽再进入低压缸做功发电。烟气-空气预热器指一种回收锅炉排烟余热的装置。给料干燥器指一种对给料干燥预处理的装置。热解气化炉指一种在缺氧或无氧环境下热解垃圾，产生可燃热解气的装置。燃气净化器指一种将燃气中杂质及焦油等除去的净化系统。燃气锅炉指一种以燃气为燃料，点火燃烧加热工质的装置。
图1中的参考标号的释义如下：①生活垃圾焚烧炉及余热炉系统；②再热器；③汽轮机；④发电机；⑤给料干燥器；⑥热解气化炉；⑦两级燃气净化装置；⑧燃气焚烧炉；⑨烟气-空气预热器；⑩烟气净化系统；
如图1所示，一种垃圾焚烧炉与垃圾气化炉耦合发电的系统，其特征在于，所述系统包括：垃圾焚烧炉及余热炉系统，被配置用于使垃圾进入所述垃圾焚烧炉及余热炉系统，以产生蒸汽；给料干燥器，被配置用于使垃圾进入所述给料干燥器进行干燥；以及热解气化炉，被配置用于使经干燥后的垃圾进入所述热解气化炉进行热解气化，以产生热解气化气。
在一个实施例中，所述系统还包括：两级燃气净化器，被配置用于使热解气化气通过保温管道进入所述两级燃气净化器，以进行两级净化处理，从而形成可燃气体。
在一个实施例中，所述系统还包括：燃气锅炉和汽轮机，被配置用于使所述可燃气体进入所述燃气锅炉燃烧，燃烧放出的热量被布置在所述燃气锅炉内的再热器吸收，再加热所述蒸汽，然后使得再热蒸汽进入所述汽轮机做功发电。
在一个实施例中，所述系统还包括：烟气-空气预热器，被配置用于使燃气锅炉的排烟进入所述烟气-空气预热器进行余热利用，并且利用烟气加热一次风和二次风及垃圾热解系统的给料干燥器。
在一个实施例中，所述系统还包括：烟气净化系统，被配置用于净化换热后的烟气与垃圾焚烧炉排烟并经净化措施后通过风机引入烟囱排入大气。
在一个实施例中，其中进入所述给料干燥器干燥的垃圾可以是但不限于超出电厂设计日均处理量的垃圾。
在一个实施例中，其中在所述垃圾焚烧炉及余热炉系统中，产生 4MPa/400℃的所述蒸汽。
在一个实施例中，其中在所述给料干燥器中，干燥热源来自烟气-空气预热器的热风系统。
在一个实施例中，其中所述热解气化炉还被配置用于经热解气化产生热解气、固体残渣和部分焦油，并且其中部分残渣和焦油和净化器处收集到的残渣焦油一起被送入所述垃圾焚烧炉作为补充燃料燃烧。
在一个实施例中，其中通过第I级净化装置进行除杂质及除焦油形成净化气体，通过第II级净化装置进行再次除杂质及除焦油处理。
在一个实施例中，其中4MPa、400℃的所述蒸汽被再热至4MPa、480℃。同等处理量情况下，480℃的蒸汽全厂发电效率能高出400℃的蒸汽全厂发电效率约1-7％左右。如果在垃圾焚烧余热炉内增设受热面使工质温度达到 480℃甚至更高，垃圾炉内复杂烟气成分、Cl离子腐蚀、高温腐蚀等极易造成爆管，因而现有技术常规垃圾焚烧电厂工质温度仅为400℃。在本实用新型中，由于引入了一套炉外燃气焚烧炉，利用垃圾热解气化气(净化后) 燃烧余热加热工质至480℃，该燃气锅炉基于过空系数低、燃气干净(酸性气体少)、烟气量小、磨损较轻等特点，高温腐蚀并不明显。
在一个实施例中，其中所述净化措施包括脱酸除尘。
在一个实施例中，其中所述垃圾焚烧炉及余热炉系统中的热解气化处于无氧或缺氧状态。
本实用新型提供的一种垃圾焚烧炉和垃圾气化炉耦合发电系统首先通过垃圾焚烧炉及余热炉产生过热蒸汽，再通过垃圾热解气焚烧释放的热量对过热蒸汽再热，更高参数的再热蒸汽进入汽轮机做功发电。该工艺不仅解决垃圾焚烧炉排炉常年超机械负荷带来的炉膛结焦、烟温过高、烟气量过大等影响锅炉安全稳定运行的问题，还提高发电效率，提高电厂的经济性。
具体地，炉膛结焦根本原因是熔融灰沉积在受热面上，影响受热面换热；在本文中垃圾焚烧炉内结焦主要是由垃圾焚烧工况下的高温烟气的成分复杂、烟气含灰土量大等特点造成。本实用新型的技术方案中，在已建成/已投运的垃圾焚烧电厂焚烧线之外，增设了一套垃圾气化系统，其能处理超出电厂设计日均处理量的垃圾量，通过控制电厂超负荷运行来减少焚烧炉内烟气生成量、减轻炉内结焦情况。
本实用新型所采用的一种垃圾焚烧炉和垃圾气化炉耦合发电系统可实现：利用一套垃圾气化系统处理超出电厂设计日均处理量的垃圾，这样垃圾焚烧炉炉排可以以设计机械负荷运行，减少炉膛结焦并控制受热面进口烟温在正常范围内，维持锅炉连续安全稳定地运行；垃圾热解气化处于无氧或缺氧状态，空气系数较低，大大降低排烟量，减缓烟气净化系统压力；利用该垃圾气化系统产生热解气焚烧后释放的热量对过热蒸汽再热，利用更高参数的再热蒸汽(4MPa、480℃)进入汽轮机做功发电，提高了电厂的经济效益；以及利用烟冷器回收燃气锅炉排出的高温烟气余热，用来加热焚烧炉一、二次风和给料干燥器，极大提高了能源综合利用程度，提高了电厂的经济效益。
本实用新型所提供的烟气干法脱酸装置和烟气净化系统具有如下有益效果：首先，采用该工艺，保证垃圾焚烧炉炉排以设计机械负荷运行，减少炉膛结焦；控制烟温减缓高温腐蚀；降低排烟量减缓受热面磨损程度及减缓烟气净化系统压力。上述优点能保证电厂安全、稳定、可靠地运行，体现了技术、经济优势；第二，采用该工艺，加热过热蒸汽至480℃后再进入汽轮机做功发电，提高了发电效率，提高了电厂的经济效益；以及第三，采用该工艺，利用排烟余热加热一二次风和给料干燥器，代替汽机抽汽和电加热，从而增加机组发电量，降低热耗，提高了机组的热经济性。
尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本实用新型的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本实用新型的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本实用新型的范围之内。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其实用新型点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
