申请日2012.08.03
公开(公告)日2013.03.20
IPC分类号F02C6/18; F01D15/10; C10L5/46; F23G7/00; F23G7/04; F23G5/02
摘要
本实用新型公开了一种污泥、垃圾衍生燃料组合燃气-蒸汽联合循环发电系统，涉及污泥、垃圾衍生燃料热能的清洁转换与利用技术领域，其主要由垃圾分选装置、污泥脱水装置、RDF-5制备装置、RDF-6制备装置、RDF-7制备装置、锅炉、燃气轮发电机组、余热锅炉、蒸汽母管、蒸汽轮发电机组和烟气处理装置组成一套有机的循环发电系统，采用本实用新型，能更有利于从源头上减少二噁英的产生，能更高效的实现了垃圾热能的转换利用;并且，在处理垃圾的同时，还能处理污水污泥，解决了城市污水污泥难以处理的问题，使城市废弃物得到全面处置，提高了城市废弃物处置的经济性。
权利要求书
1.一种污泥、垃圾衍生燃料组合燃气-蒸汽联合循环发电系统，其特征在于包括：垃圾分选装置(1)、污泥脱水装置(2)、RDF-5制备装置(3)、RDF-6制备装置(4)、RDF-7制备装置(5)、锅炉(6)、燃气轮发电机组(7)、余热锅炉(8)、蒸汽母管、蒸汽轮发电机组(9)和烟气处理装置(10)，其连接关系为：
所述垃圾分选装置(1)一输出端连接RDF-6制备装置(4)，另一输出端连接RDF-5制备装置(3);
所述污泥脱水装置(2)的热源输入端连接到蒸汽母管或汽轮发电机组，污泥脱水装置(2)的一输出端连接RDF-6制备装置(4)，另一输出端连接RDF-7制备装置(5);
所述RDF-5制备装置(3)的一输入端连接垃圾分选装置(1)，另一输入端连接污泥脱水装置(2)，输出端连接到锅炉(6);
所述RDF-6制备装置(4)的输入端连接垃圾分选装置(1)，输出端连接到燃气轮机;
所述RDF-7制备装置(5)的输入端连接到垃圾渗滤液池和污泥脱水装置(2)，RDF-7制备装置(5)的燃气输出端连接燃气轮机和锅炉(6)，RDF-7制备装置(5)的排出水端连接水处理装置;
所述锅炉(6)的燃料输入端连接RDF-5制备装置(3)和RDF-7-制备装置，锅炉(6)的高温高压蒸汽出口与蒸汽母管相连;
所述燃气轮发电机组(7)的燃料输入端连接RDF-6制备装置(4)和RDF-7制备装置(5)，燃气轮发电机组(7)的排气出口与余热锅炉(8)的烟气进口相连;
所述烟气处理装置(10)与余热锅炉(8)的烟气出口和锅炉(6)的烟气出口连接;
所述余热锅炉(8)的高温高压蒸汽出口与蒸汽母管相连;
所述蒸汽轮发电机组(9)的蒸汽进口与蒸汽母管相连。
2.根据权利要求1所述的污泥、垃圾衍生燃料组合燃气-蒸汽联合循环发电系统，其特征在于：所述的燃气轮发电机组(7)和蒸汽轮发电机组(9)都与电网并网运行。
3.根据权利要求1所述的污泥、垃圾衍生燃料组合燃气-蒸汽联合循环发电系统，其特征在于：所述RDF-7制备装置(5)的燃气输出端与锅炉(6)连接。
说明书
污泥、垃圾衍生燃料组合燃气-蒸汽联合循环发电系统
技术领域
本实用新型涉及污泥、垃圾衍生燃料热能的清洁转换与利用技术领域，确切地说涉及污泥、垃圾衍生燃料制备及污泥、垃圾燃料高效环保发电的技术装置。
背景技术
一、我国垃圾焚烧发电的现状：
我国城市目前垃圾年产量达1.4亿吨、污泥已达2200万吨以上，并以每年约8%左右的增长率递增。由于国内主要的垃圾(污泥)处理技术一般都是采用卫生填埋及不处理即入炉焚烧等方式进行垃圾(污泥)处理，其中卫生填埋法需占用大量的土地，且易于发生二次污染，这种处理方法显然不适合。
从二十世纪八十年代开始，我国开始引进应用焚烧技术处理生活垃圾，并利用余热发电的现代化垃圾焚烧发电厂。随着科学技术的进步，垃圾焚烧技术的普遍应用，我国现有生活垃圾简单焚烧发电技术，不适应我国垃圾的特性，不仅热电转换效率低(为10%-20%)，而且焚烧温度不够，容易产生二噁英等有毒有害气体等，引发了老百姓“凡垃圾焚烧必反”的社会问题。同时，污泥焚烧处置能耗大，处置成本很高，污泥处置率低。
二、我国垃圾衍生燃料(RDF)发展利用现状
二十世纪九十年代，由中国工程热物理所与日本 IHI公司合作建立了国内第一条 RDF 生产线，进行了国内垃圾中可燃物制备 RDF 的探索，对工艺的可行性、环境影响及运行的经济性进行了评价，并采用热重分析法对 RDF 的燃烧特性进行了初步研究，得出 RDF 技术在我国应用是可行的。
RDF燃料可按美国的标准进行分类，美国(ASTM)按城市生活垃圾衍生燃料的加工程度、形状、用途等将RDF 分成7类：
RDF-1 是将普通城市生活垃圾中的大件垃圾除去而得到的可燃固体废弃物;
RDF-2 将生活垃圾中去除金属和玻璃、粗碎通过152mm 的筛后得到的可燃固体废弃物(粗);
RDF-3 将生活垃圾中去除金属和玻璃、粗碎通过50mm 的筛后得到的可燃固体废弃物(绒);
RDF-4 将生活垃圾中去除金属和玻璃、粗碎通过1. 83mm 的筛后得到的可燃固体废弃物(粉);
RDF-5 将生活垃圾分捡出金属和玻璃等不燃物、粉碎、干燥、加工成型后得到的可燃固体废弃物(细密);
RDF-6 将生活垃圾加工成液体燃料;
RDF-7 将生活垃圾加工成气体燃料;
我国现有技术一般是将RDF制作成RDF-4或RDF-5比较多，有些还加入一定量的燃煤，以保持热值恒定使燃烧稳定。
深圳市恒信华天环保科技有限公司，利用垃圾中全部可燃物制作RDF-5燃料，利用循环流化床锅炉焚烧发电，效率得到了较大提高(热电转换率达26%)，同时二噁英的排放，得到较好抑制。该公司技术取得了浙江省桐庐盛运环保能源有限公司和江苏省太仓协鑫垃圾焚烧发电有限公司的“垃圾衍生燃料RDF-5发电工艺改造工程”。
以上技术利用垃圾中全部可燃物制备RDF-5燃料，并只采用循环流化床锅炉焚烧发电的方式，使垃圾发电的效率提升不太大;而且，由于RDF-5燃料中大量的塑料成分，在焚烧过程中二噁英仍有较大的合成机会。同时，没有污泥脱水干化设备，未对污泥进行处置，不能全面处理城市废弃物。
三、综上所述：现有垃圾焚烧发电技术和垃圾衍生燃料RDF-5发电技术的热能转换利用，或热电转换利用率低，容易产生二噁英等有毒有害气体;或虽能较高效转换利垃圾热能，对二噁英的排放也有较好的抑制作用，但热电转换效率和二噁英的源头治理工艺，仍有很大的提升优化空间，同时，现有垃圾焚烧发电技术没有对城市生活污水污泥进行一起处置。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种污泥、垃圾衍生燃料组合燃气-蒸汽联合循环发电装置，本实用新型解决了现有技术中所存在的热能转换利用或热电转换利用率低，容易产生二噁英等有毒有害气体的技术问题;同时也解决了现有垃圾焚烧发电技术没有对城市生活污水污泥进行一起处置的技术问题，并提升了热电转换效率和二噁英的源头治理工艺的优化空间。
本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：
一种污泥、垃圾衍生燃料组合燃气-蒸汽联合循环发电系统，其特征在于包括：垃圾分选装置、污泥脱水装置、RDF-5制备装置、RDF-6制备装置、RDF-7制备装置、锅炉、燃气轮发电机组、余热锅炉、蒸汽母管、蒸汽轮发电机组和烟气处理装置，其连接关系为：
所述垃圾分选装置一输出端连接RDF-6制备装置，另一输出端连接RDF-5制备装置;
所述污泥脱水装置的热源输入端连接到蒸汽母管或汽轮发电机组，污泥脱水装置的一输出端连接RDF-6制备装置，另一输出端连接RDF-7制备装置;
所述RDF-5制备装置的一输入端连接垃圾分选装置，另一输入端连接污泥脱水装置，输出端的燃料仓连接到锅炉，为锅炉提供RDF-5燃料;
所述RDF-6制备装置的输入端连接垃圾分选装置，输出端的燃料仓连接到燃气轮机，为燃气轮机提供RDF-6燃料;
所述RDF-7制备装置的输入端连接到垃圾渗滤液池和污泥脱水装置，RDF-7制备装置输出端的燃料仓连接燃气轮机和锅炉，RDF-7制备装置的排出水端连接水处理装置;
所述锅炉的燃料输入端连接RDF-5制备装置的燃料仓和RDF7制备装置的燃料仓，锅炉的高温高压蒸汽出口与蒸汽母管相连;
所述燃气轮发电机组的燃料输入端连接RDF-6制备装置的燃料仓和RDF-7制备装置的燃料仓，燃气轮发电机组的排气出口与余热锅炉的烟气进口相连;
所述烟气处理装置与余热锅炉的烟气出口和锅炉的烟气出口连接;
所述余热锅炉的高温高压蒸汽出口与蒸汽母管相连;
所述蒸汽轮发电机组的蒸汽进口与蒸汽母管相连。
所述的燃气轮发电机组和蒸汽轮发电机组都与电网并网运行。
所述RDF-7制备装置的燃气输出端的燃料仓与锅炉连接。
本实用新型的工作原理如下：
垃圾分选装置将城市垃圾分选为餐厨及其它可燃物、塑料、不可燃物，分别用于制备RDF-5和RDF-6燃料;污泥脱水装置将城市污水处理厂输出的含水率80%的污泥，低成本地脱水到含水率30%以下，作为制备为RDF5原料，脱出水作为制备RDF7原料;RDF-5制备装置将垃圾分选出的餐厨、其它可燃物及脱水污泥制备为RDF-5固态燃料;RDF-6制备装置将垃圾分选出的塑料制备为RDF-6液态燃料;RDF-7制备装置利用垃圾渗滤液和污泥脱出水制备RDF-7燃气;锅炉用于焚烧RDF-5、7燃料产生高温高压蒸汽，并将蒸汽通过蒸汽母管输送到蒸汽轮发电机组;燃气轮发电机组利用RDF-6、7燃料做功发电并排出高温烟气;余热锅炉利用燃气轮发电机组排出的高温烟气，产生高温高压蒸汽并将蒸汽通过蒸汽母管输送到蒸汽轮发电机组;蒸汽轮发电机组利用锅炉和余热锅炉产生的高温高压蒸汽做功发电，并为污泥脱水装置提供合适的蒸汽热源。
本实用新型的有益效果表现在：
一、更有利于从源头上减少二噁英的产生
现有的RDF-5制备焚烧发电技术，虽然采取了抑制二噁英产生的燃料制备工艺，但由于所含有塑料均参与焚烧，产生的HCl成分，合成二噁英并造成环境污染。采用垃圾衍生燃料组合式燃气-蒸汽联合循环发电装置后，极大的避免了塑料参与直接焚烧，从源头上减少了二噁英的污染。
二、更高效的实现了垃圾热能的转换利用
现有垃圾焚烧发电的热电转换效率为10%-20%;而采用RDF-5制备发电的热电转换率也只能达到26%;污泥、垃圾衍生燃料组合式燃气-蒸汽联合循环发电系统，发电热电转换率可达30%以上，大大提高了发电的经济性。
三、处理垃圾的同时，处理污水污泥，解决城市污水污泥难以处理的问题，使城市废弃物得到全面处置，提高了城市废弃物处置的经济性。
四、采用本实用新型的技术指标：
a、吨/天垃圾可实现发电装机≥15KW;
b、吨垃圾发电≥360kwh;
c、二噁英排放<0.1ng/m3。
