一種城市生活垃圾處理和發電利用系統的制作方法

本發明涉及城市生活垃圾處理利用技術，特別是涉及一種城市生活垃圾處理和發電利用系統。

背景技術：

國家知識產權局于2014年6月18日授權公告一件專利號為201210089261.6，發明名稱為“一種城市生活垃圾處理和利用系統工藝”的發明專利，該項專利由堆放子系統、粉碎與篩選子系統、熱解氣化子系統、燃燒子系統、熱電子系統、余熱回收與利用子系統、煙道氣處理與資源化子系統、固渣回收與資源化子系統8個子系統所組成，該系統集生活垃圾高溫熱解氣化-延時富氧燃燒-發電-低品位熱利用-煙氣資源化處理和利用-殘渣資源化處理和利用等技術于一身，其目的是為了實現城市生活垃圾處理全過程的能源化、資源化、無害化和生態化。雖然該項專利在城市生活垃圾處理和利用中取得一定技術突破，但其仍然存在許多不足：

1、垃圾熱值低，熱解效率慢，可燃氣熱值不高。由于城市生活垃圾處理經過粉碎與篩選后直接送入熱解氣化子系統，垃圾含水量高，造成垃圾熱值低，熱解效率慢，產生可燃氣熱值不高，從而使城市生活垃圾處理速度大打折扣。

2、發電效率低。生活垃圾高溫熱解氣化產生的可燃氣通過燃燒子系統進行延時富氧燃燒產生高溫氣體再進入熱電子系統的蒸汽鍋爐，加熱鍋爐水產生高壓蒸汽，驅動發電機組發電，能量在轉換過程損耗大，發電效率低。

3、煙氣處理成本高，總體能耗大。燃燒子系統在延時富氧燃燒過程排出的煙道氣被輸送至煙道氣處理與資源化子系統，進行煙塵、SO3和HCl等水溶性酸性成份脫除以及脫硝，煙氣處理成本高，總體能耗大。

技術實現要素：

本發明的目的是設計一種能夠提高城市生活垃圾能源化發電效率的城市生活垃圾處理和發電利用系統。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術解決方案：一種城市生活垃圾處理和發電利用系統，它包含堆放子系統、預處理子系統、熱解氣化子系統、固渣回收與資源化子系統，其特征在于它還設有可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統、燃氣發電機組子系統，其中：

所述可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統主要由可燃氣冷卻凈化系統和可燃氣加壓機組成；

所述熱解氣化子系統的可燃氣出口與所述可燃氣冷卻凈化系統的氣體入口相聯接，所述可燃氣冷卻凈化系統的氣體出口通過所述可燃氣加壓機與所述燃氣發電機組子系統的進氣口相聯接。

本發明為了降低制造成本，對所述技術方案進行進一步設置：所述可燃氣冷卻凈化系統采用煤氣冷卻凈化裝置。

本發明為了進一步提高垃圾處理的廢水回收利用，避免廢水污染，同時節約可燃氣冷卻凈化過程的水資源消耗，對所述技術方案進行進一步設置：還設有無害化水處理子系統，所述無害化水處理子系統的廢水輸入口分別通過第一滲濾液管道、第三管道與所述堆放子系統的廢水出口及所述可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統的廢水出水口相聯接，所述無害化水處理子系統的水出口通過第六管道與所述可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統的進水口相聯接。

本發明為了進一步提高垃圾處理生態化效果，減少臭氣、廢水對環境的污染，對所述技術方案進行進一步設置：所述堆放子系統是一個依據該套處理和發電利用系統每天的處理量設計的封閉型倉儲設施，它包含第一封閉型倉儲庫、垃圾自動提升輸送裝置和第二封閉型倉儲庫，

所述第一封閉型倉儲庫用于城市生活垃圾集中收運后的堆放，在所述第一封閉型倉儲庫的傾角地面上設有溝渠，所述溝渠的廢水出口通過第一滲濾液管道與所述無害化水處理子系統的廢水輸入口相聯接，由所述無害水處理子系統對廢水進行無害化處理；

所述第一封閉型倉儲庫的頂部出口通過排氣管道與所述熱解氣化子系統中的配氧進氣口相聯接，將廢氣作為配氧給予完全燃燒；

所述垃圾自動提升輸送裝置的進料端設在所述第一封閉型倉儲庫內，所述垃圾自動提升輸送裝置的出料端與第一輸送帶進料端相聯接，第一輸送帶出料端與所述預處理子系統中的破碎機進料端相連接。

本發明為了進一步提高垃圾熱值，減少垃圾壓濾后的含水量，加快垃圾熱解氣化效率，同時利用發電后的廢氣余熱，對所述技術方案進行進一步設置：所述預處理子系統主要由預處理車間、破碎機、壓濾機和烘干機組成，用于對所述第一封閉型倉儲庫運送來的垃圾進行破碎、壓濾和烘干處理，以便垃圾進入所述熱解氣化子系統后更容易被快速升溫至預定高溫；

所述破碎機的出料口通過第二輸送帶與所述壓濾機進料口相聯接，所述壓濾機的出料口通過第三輸送帶與所述烘干機進料口相聯接，所述烘干機的出料口通過第四輸送帶與所述第二封閉型倉儲庫頂部進料口相聯接，所述烘干機的熱氣進氣口通過第五管道與所述燃氣發電機組子系統的出氣口相聯接；

所述預處理車間的頂部出口通過第二排氣管道與所述第一排氣管道合并與所述熱解氣化子系統中的配氧進氣口相聯接，將廢氣作為配氧給予完全燃燒。

附圖說明

圖1為本發明的一種城市生活垃圾處理和發電利用系統原理示意圖。

圖中：堆放子系統-----Aa為第一封閉型倉儲庫，Ab為第二封閉型倉儲；預處理子系統-------Ba為破碎機，Bb為壓濾機，Bc為烘干機；C為熱解氣化子系統；D為可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統-------Da為可燃氣冷卻凈化系統，Db為電捕焦油器，Dc為可燃氣加壓機；E為燃氣發電子系統；F為無害化水處理子系統；G為固渣回收與資源化子系統；

1為垃圾自動提升輸送裝置，2為第一輸送帶，3為第二輸送帶，4為第三輸送帶，5為第四輸送帶；6為吊裝輸送裝置；7為第一管道；8為第二管道；9為第三管道；10為第四管道，11為第五管道；12為第一排氣管道；13為第六管道；14為第七管道；15為第一滲濾液管道；16為第二滲濾液管道；17為第二排氣管道。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本實施例包含堆放子系統(Aa、Ab)、預處理子系統(Ba、Bb、Bc)、熱解氣化子系統C、可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統D、燃氣發電機組子系統(E)、無害化水處理子系統F、固渣回收與資源化子系統G，其中：

(1)所述堆放子系統(Aa、Ab)是一個依據該套處理和發電利用系統每天的處理量設計的封閉型倉儲設施，它包含第一封閉型倉儲庫Aa、垃圾自動提升輸送裝置1和第二封閉型倉儲庫Ab，

所述第一封閉型倉儲庫Aa用于城市生活垃圾集中收運后的堆放，在所述第一封閉型倉儲庫Aa的傾角地面上設有溝渠，所述溝渠的廢水出口通過第一滲濾液管道15與所述無害化水處理子系統F的廢水輸入口相聯接，由所述無害水處理子系統F對廢水進行無害化處理；

所述第一封閉型倉儲庫Aa的頂部出口通過第一排氣管道12與所述熱解氣化子系統C中的配氧進氣口相聯接，將廢氣作為配氧給予完全燃燒；

所述垃圾自動提升輸送裝置1的進料端設在所述第一封閉型倉儲庫Aa內，所述垃圾自動提升輸送裝置1的出料端與第一輸送帶2進料端相聯接，第一輸送帶2出料端與所述預處理子系統B中的破碎機Ba進料端相連接。

(2)所述預處理子系統B主要由預處理車間、破碎機Ba、壓濾機Bb和烘干機Bc組成，用于對所述第一封閉型倉儲庫Aa運送來的垃圾進行破碎、壓濾和烘干處理，以便垃圾進入所述熱解氣化子系統C后更容易被快速升溫至預定高溫；

所述破碎機Ba的出料口通過第二輸送帶3與所述壓濾機Bb進料口相聯接，所述壓濾機Bb的出料口通過第三輸送帶4與所述烘干機Bc進料口相聯接，所述烘干機Bc的出料口通過第四輸送帶5與所述第二封閉型倉儲庫Ab頂部進料口相聯接，所述烘干機Bc的熱氣進氣口通過第五管道11與所述燃氣發電機組子系統E的出氣口相聯接；

所述預處理車間的頂部出口通過第二排氣管道17與所述第一排氣管道12合并與所述熱解氣化子系統C中的配氧進氣口相聯接，將廢氣作為配氧給予完全燃燒。

(3)所述熱解氣化子系統C主要由熱解氣化爐Ca、進料箱Cb及其自動進料機構、壓力與進氣控制單元、溫控儀器和氣相組成檢測儀器等組成。

所述熱解氣化子系統C中的熱解氣化爐Ca可燃氣頂部出口通過第一管道7與所述可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統D中的所述可燃氣冷卻凈化系統Da的氣體入口相聯接。

(4)所述可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統D主要由可燃氣冷卻凈化系統Da和可燃氣加壓機Dc組成，其中，所述燃氣冷卻凈化系統Da采用煤氣冷卻凈化裝置，它對熱解氣化爐Ca出來溫度高達800-900度可燃氣進行降溫，同時進行除塵、除水、除油、去硫，使可燃氣符合燃氣發電機組的要求。

所述可燃氣冷卻凈化系統Da的氣體出口通過所述可燃氣加壓機Dc和第二管道8與所述燃氣發電機組子系統E的進氣口相聯接，所述可燃氣冷卻凈化系統Da中的電捕焦油器Db的焦油排出口連接焦油池，焦油池的廢焦油出口通過第四管道10與所述熱解氣化爐Ca中的爐腔相連接。

(5)所述無害化水處理子系統F的廢水輸入口分別通過第一滲濾液管道15、第三管道9與所述堆放子系統(Aa、Ab)的廢水出口及所述可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統D的廢水出水口相聯接，所述無害化水處理子系統F的水出口通過第六管道13與所述可燃氣冷卻凈化壓縮處理子系統D的進水口相聯接。

(6)所述固渣回收與資源化子系統G由粉碎機、攪拌機、擠壓成型機和蒸汽蒸箱組成，所述熱解汽化爐Ca中的垃圾被熱解氣化后，剩下的固渣將從熱解汽化爐底部管道14排出，進入所述固渣回收與資源化子系統G，固渣經過處理將被制成加氣混凝土磚，實現資源化利用。

城市生活垃圾通過垃圾集中收運被堆放于第一封閉型倉儲庫Aa中，垃圾滲濾液通過帶傾角的地面和溝渠集中由滲濾液管道15流入無害化水處理子系統F中，其垃圾散發出的臭氣也將通過第一封閉型倉儲庫Aa頂部的排氣管道12送至熱解氣化子系統C作為配氧完全燃燒，而垃圾本身則通過自動提升輸送裝置1送至預處理子系統B進行破碎、壓濾、烘干，以便垃圾進入熱解氣化子系統C后更容易被快速升溫至預定高溫。

破碎機Ba、壓濾機Bb和烘干機Bc在工作中散發出的臭氣將通過預處理車間頂部的排氣管道17與第二封閉型倉儲庫Ab頂部的排氣管道12合并送至所述熱解汽化爐Ca底部進入爐內作為配氧完全燃燒。

預處理子系統B中破碎機Ba、壓濾機Bb和烘干機Bc在工作中產生的廢水，經過第二滲濾液管道16收集到無害化水處理子系統F進行無害化處理。

在熱解氣化爐Ca工作時，通過連接于第一封閉型倉儲庫Aa頂部與預處理子系統B與熱解氣化爐Ca之間的管道，可連續不斷將垃圾釋放氣輸送至熱解氣化爐Ca內一并燃燒，以實現垃圾廢氣的無害化和熱能化，

烘干處理后的垃圾通過輸送帶5運送至第二封閉型倉儲庫Ab進行中間過渡存放，然后由吊裝輸送裝置6從第二封閉型倉儲庫Ab運送至熱解氣化子系統C頂部的進料箱內，再由進料箱機構的自動進料機構實施自動進料操作，

垃圾在熱解氣化爐Ca氣化后，得到的可燃氣體將通過熱解氣化爐頂部的第一管道7被負壓源源不斷引至所述可燃氣冷卻凈化系統Da進行處理，其中，電捕焦油器Db捕捉所述可燃氣冷卻凈化系統Da正在冷卻凈化的可燃氣中的焦油，并將捕捉到的焦油收集到焦油池中，然后通過第四管道10送回熱解氣化爐Ca中重新進行熱解氣化。

可燃氣冷卻凈化系統Da對可燃氣冷卻凈化處理后的廢水，通過第三管道9歸集到無害化水處理子系統F，無害水處理子系統F處理后的水經過第六管道13送回可燃氣冷卻凈化系統Da中，用作可燃氣冷卻凈化水使用。

經過冷卻凈化后的可燃氣通過可燃氣加壓機Db加壓，使可燃氣變成高壓縮氣體，進入燃氣發電機組子系統E中，從而驅動發電機組發電，并向當地電網提供電力。燃氣發電機組的尾氣通過第五管道11進入預處理子系統B中的烘干機Bc，作為烘干用熱能，最后安全排放。

可燃氣經過加壓，可燃氣變成高壓縮氣體，使燃氣發電機組的進氣量加大，發電效率更高，而且經壓縮的可燃氣可儲存在高壓儲氣罐里，能使發電機組進氣更加平穩。

無害化水處理子系統F對從第一封閉型倉儲庫Aa、預處理子系統B、可燃氣冷卻凈化系統Da中通過第一滲濾液管道15、第二滲濾液管道16、第三管道9收集來的廢水進行處理，處理后的水作為冷卻凈化水經過第六管道13送回可燃氣冷卻凈化系統Da進行循環使用。

熱解汽化爐Ca中的垃圾被熱解氣化后，剩下的固渣將從熱解汽化爐底部第七管道14排出，進入固渣回收與資源化子系統G，固渣經過處理將被制成加氣混凝土磚，實現資源化利用。

綜上所述，本發明與現有技術相比具有的有益效果：

1、能源化發電效率高，發電量多。生活垃圾高溫熱解氣化產生的可燃氣經冷卻凈化、壓縮直接通過燃氣發電機組直接發電，發電效率高。同時由于垃圾經過烘干再進行熱解，垃圾熱值增加，熱解效率和可燃氣熱值大大提高，大大增加發電量，是原有技術發電量的兩倍。

2、資源化利用率高。燃氣發電機組發電后的余熱被用于垃圾烘干；垃圾處理過程產生的廢水經無害化處理被應用于可燃氣冷卻凈化；固渣經過處理被制成混凝土磚，生活垃圾資源化利用率大大提高。

3、無害化處理和生態化效果好。垃圾處理過程產生的廢水經無害化處理被重新再利用；臭氣、廢氣被作為配氧給予完全燃燒；廢焦油被熱解氣化子系統重新燃燒，避免對環境再次污染，無害化處理和生態化效果非常好。

4、垃圾處理總體能耗大大降低。垃圾處理過程所需水資源、烘干熱能、電能都實現自給，大大降低垃圾處理總體能耗。

5、垃圾處理速度大大提高。由于垃圾經過烘干再進行熱解，熱解效率大大加快，從而提高垃圾處理速度，減輕垃圾堆積壓力，提高垃圾倉儲庫的周轉效率。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應視為屬于發明的保護范圍。