生活垃圾气化甲烷化发电系统技术方案

本发明专利技术公开了生活垃圾气化甲烷化发电系统，包括分选制粒系统、气化净化系统、甲烷化系统以及联合循环发电系统；分选制粒系统将生活垃圾净化后制成RDF颗粒；气化净化系统籍由上吸式气化炉将RDF颗粒与气化介质反应形成高温可燃气体；气化介质采用纯氧和水蒸气；水蒸气经净化处理后作为原料气源；甲烷化系统将原料气源，在催化剂的作用下，转化为甲烷气体；甲烷气体经过燃气内燃机燃烧，通过发电机发电，烟气通过余热锅炉吸收余热后，通过蒸汽轮机发电机组发电；净化处理和甲烷化中产生的水蒸气通入分汽缸回收利用。本发明专利技术能够提高发电效率并降低污染物排放，实现生活垃圾进入厂区后，完全的资源化和无害化利用。

Domestic Waste Gasification Methanation Power Generation System

【技术实现步骤摘要】
生活垃圾气化甲烷化发电系统
本专利技术涉及生活垃圾发电
，特别涉及生活垃圾气化甲烷化发电系统。
技术介绍
生活垃圾已经成为制约城市发展的重要问题，急需进行减量化、资源化和无害化处理。焚烧技术是目前世界上主流的生活垃圾热化学转化技术，能够实现生活垃圾的减量化和资源化利用，但是未经预处理的生活垃圾成分复杂、热值偏低，导致在焚烧发电过程中存在污染物排放和发电效率低等问题。气化技术能够将生活垃圾转化成可燃气体，经净化工艺处理后，可燃气体燃烧产生的烟气中几乎不含有污染物。上吸式气化炉结构简单、运行稳定、气化效率高，而且能够与熔融技术一体化，在气化炉中形成局部高温熔融区，一方面可以将灰渣熔融，使其冷却后转化成惰性玻璃渣，不会对环境造成污染。另一方面高温熔融区也为气化和热解反应提供了热量，促使有机物受热分解形成小分子可燃气体。加拿大AlterNRG公司、以色列EER公司、日本NipponSteel公司和日本JFE公司已经在世界各地建立了多座生活垃圾气化熔融示范和商业装置。但是生活垃圾气化产生的可燃气体热值较低，只能采用燃气锅炉和蒸汽轮机等效率较低的发电设备。内燃机发电机组发电效率高，但对可燃气体的热值有较高的要求。为进一步提高可燃气体的热值，可从三方面着手：1.通过将生活垃圾干燥制粒提高燃料本身热值。2.采用纯氧和水蒸气作为气化介质提高气化炉出口可燃气体热值。3.对气化炉中产生的可燃气体进行甲烷化使可燃气体的热值进一步提高。在甲烷化技术方面，德国Lurgi公司、英国Davy公司和丹麦Topsoe公司处于世界领先，在世界各地建有甲烷化商业装置。依托煤化工产业，目前甲烷化技术已实现国产化，建成了多座焦炉煤气甲烷化商业装置。但在生物质气化甲烷化方面，世界范围内仅在瑞典、瑞士、荷兰等地建有一些以生物质流化床气化甲烷化的实验和示范装置。生活垃圾的气化甲烷化则鲜有报道。因此，急需一种针对生活垃干燥制粒、气化、净化、甲烷化和联合循环发电等技术的系统，能够提高发电效率并降低污染物排放，实现生活垃圾进入厂区后，完全的资源化和无害化利用。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供生活垃圾气化甲烷化发电系统，实现的目的之一是能够提高发电效率并降低污染物排放，实现生活垃圾进入厂区后，完全的资源化和无害化利用，克服现有技术的缺陷。为实现上述目的，本专利技术公开了生活垃圾气化甲烷化发电系统，包括分选制粒系统、气化净化系统、甲烷化系统以及联合循环发电系统。其中，所述分选制粒系统从所述生活垃圾中去除无机物和金属，并采用热风干燥器降低所述生活垃圾中的水分含量，然后将所述生活垃圾中的有机物压制成RDF颗粒输送至所述气化净化系统的燃料仓库。所述气化净化系统籍由上吸式气化炉将所述RDF颗粒在气化介质的作用下，经过干燥、热解、还原和氧化一系列反应后，形成高温可燃气体和灰渣；所述气化介质采用纯氧和水蒸气；所述高温可燃气体以一氧化碳和氢气为主经过净化处理后储于气罐作为所述甲烷化系统的原料气源。所述甲烷化系统包括串联的三级甲烷化反应器，将所述原料气源，在催化剂的作用下，转化为甲烷气体；所述甲烷气体经过干燥塔和二氧化碳分离器提纯后输送至甲烷储气罐存储，为所述联合循环发电系统供气。所述联合循环发电系统包括燃气增压器、燃气内燃机发电机组和蒸汽轮机发电机组；存储在所述所述甲烷储气罐的甲烷气体经过所述燃气增压器增压进入所述燃气内燃机燃烧，通过所述发电机组发电；甲烷化气体燃烧产生的烟气通入余热锅炉。所述余热锅炉吸收所述烟气中的余热后，产生水蒸气驱动蒸汽轮机发电机组发电。所述净化处理、第一级甲烷化反应器和/或第二级甲烷化反应器中产生的余热以蒸汽的形式通过分汽缸并输送给所述热风干燥器和上吸式气化炉。所述热风干燥器包括换热器和空气泵，水蒸气通过所述分汽缸输送至所述换热器产生热空气，所述空气泵将所述热空气泵入所述热风干燥器产生热风。所述余热锅炉设有连续排污扩容。所述蒸汽轮机配有冷凝器。优选的，所述热风干燥器将所述水分含量减低至30％以下。优选的，所述分选制粒系统中包括依次相连的给料机、滚筒筛、破碎机、带式传送机和风选机；所述带式传送机上方设有磁选机，将所述生活垃圾中的金属去除；所述风选机将去除金属的所述生活垃圾中的体积较大的部分分离并输送至粉碎机；所述生活垃圾中的体积较大的部分经所述粉碎机粉碎后与所述生活垃圾中的体积较小的部分一起输送至所述热风干燥器干燥；经过干燥后的所述生活垃圾输送至压块成型设备添加助剂后压制成RDF颗粒。更优选的，所述助剂为石灰石或消石灰。优选的，所述气化净化系统包括旋风除尘器、余热锅炉、静电除焦器、喷淋塔、干燥塔和干式脱硫塔，对所述高温可燃气体进行所述净化处理；所述高温可燃气体从所述上吸式气化炉上部的出口输送至所述旋风除尘器进行除尘，除去所述高温可燃气体中携带的颗粒物；经除尘后所述高温可燃气体进入所述余热锅炉，与除盐水换热降温后的可燃气体输入所述静电除焦器；所述可燃气体在所述静电除焦器的作用下除去焦油；除去焦油的所述可燃气体进入到所述喷淋塔后进一步脱除颗粒物和焦油，并利用湿法脱酸工艺去除二氧化硫和氯化氢；所述喷淋塔与循环水池连接，喷淋用水循环利用。之后，所述可燃气体经过所述干燥塔去除水分，并在所述干式脱硫塔中脱除硫化氢后，最终存于所述储气罐中；所述余热锅炉与所述分汽缸连接，将水蒸气输送至所述分汽缸。优选的，所述气化净化系统包括提升机；所述提升机将所述RDF颗粒从所述燃料从仓库输送至所述上吸式气化炉的炉膛顶部投入。优选的，所述纯氧籍由制氧机制得，从所述上吸式气化炉底部经炉蓖喷入所述上吸式气化炉的氧化区；所述水蒸气则从所述上吸式气化炉侧面通过多个喷嘴喷入所述上吸式气化炉的还原区；籍由调节所述水蒸气的流量控制所述可燃气体中的氢气与一氧化碳的比例在3:1以上，满足所述甲烷化系统中甲烷化工艺的需求。优选的，所述灰渣，在所述上吸式气化炉的氧化区，在1200℃至1500℃的高温下熔融，然后从所述上吸式气化炉炉膛底部排出进入冷却水箱，冷却后形成惰性玻璃渣。优选的，所述甲烷化系统包括可燃气体增压机、精脱硫装置；所述原料气增压机将所述可燃气体加压至所需压力；所述精脱硫装置对所述可燃气体做最终脱硫提纯。优选的，针对第一级所述甲烷化反应器和第二级所述甲烷化反应器分别设有甲烷气余热锅炉，对第一级所述甲烷化反应器和第二级所述甲烷化反应器生成的甲烷气体进行热交换，并将水蒸气输送给所述分汽缸。本专利技术的有益效果：在本专利技术中，气化产气携带的热量通过余热锅炉吸收可用于生活垃圾的干化制粒工序。甲烷化反应释放的热量通过余热锅炉吸收产生水蒸气可作为气化介质使用。通过各子系统之间的能量回收利用可以提高系统效率。能够提高发电效率并降低污染物排放，实现生活垃圾进入厂区后，完全的资源化和无害化利用，克服现有技术的缺陷。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1示出本专利技术一实施例的结构示意图。图2示出本专利技术一实施例的工艺流程图。具体实施方式实施例如图1和图2所示，生活垃圾气化甲烷化发电系统，包括分选制粒系统、气化净化系统、甲烷化系统以及联合循环发电系统。其中，分选制粒系统从生活垃圾中去除无机物和金属，并采用热风干燥器8降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生活垃圾气化甲烷化发电系统，其特征在于：包括分选制粒系统、气化净化系统、甲烷化系统以及联合循环发电系统；所述分选制粒系统从所述生活垃圾中去除无机物和金属，并采用热风干燥器(8)降低所述生活垃圾中的水分含量，然后将所述生活垃圾中的有机物压制成RDF颗粒输送至所述气化净化系统的燃料仓库(12)；所述气化净化系统籍由上吸式气化炉(14)将所述RDF颗粒在气化介质的作用下，经过干燥、热解、还原和氧化一系列反应后，形成高温可燃气体和灰渣；所述气化介质采用纯氧和水蒸气；所述高温可燃气体经净化处理后储于气罐(25)作为所述甲烷化系统的原料气源；所述甲烷化系统包括串联的三级甲烷化反应器(28、30、32)，将所述原料气源，在催化剂的作用下，转化为甲烷气体；所述甲烷气体经过甲烷气干燥塔(33)和二氧化碳分离器(34)提纯后输送至甲烷储气罐(35)存储，为所述联合循环发电系统供气；所述联合循环发电系统包括燃气增压器(36)、燃气内燃机(37)和发电机(38)；存储在所述所述甲烷储气罐(35)的甲烷气体经过所述燃气增压器(36)增压进入所述燃气内燃机(37)燃烧，通过所述发电机(38)发电，产生的烟气通入余热锅炉(39)；所述余热锅炉(39)吸收所述烟气中的余热后，产生水蒸气驱动蒸汽轮机(42)做功带动发电机(43)发电；所述净化处理、第一级甲烷化反应器(28)和/或第二级甲烷化反应器(28)中产生的水蒸气通过分汽缸(18)输送给所述热风干燥器(8)和上吸式气化炉(14)。...

【技术特征摘要】
1.生活垃圾气化甲烷化发电系统，其特征在于：包括分选制粒系统、气化净化系统、甲烷化系统以及联合循环发电系统；所述分选制粒系统从所述生活垃圾中去除无机物和金属，并采用热风干燥器(8)降低所述生活垃圾中的水分含量，然后将所述生活垃圾中的有机物压制成RDF颗粒输送至所述气化净化系统的燃料仓库(12)；所述气化净化系统籍由上吸式气化炉(14)将所述RDF颗粒在气化介质的作用下，经过干燥、热解、还原和氧化一系列反应后，形成高温可燃气体和灰渣；所述气化介质采用纯氧和水蒸气；所述高温可燃气体经净化处理后储于气罐(25)作为所述甲烷化系统的原料气源；所述甲烷化系统包括串联的三级甲烷化反应器(28、30、32)，将所述原料气源，在催化剂的作用下，转化为甲烷气体；所述甲烷气体经过甲烷气干燥塔(33)和二氧化碳分离器(34)提纯后输送至甲烷储气罐(35)存储，为所述联合循环发电系统供气；所述联合循环发电系统包括燃气增压器(36)、燃气内燃机(37)和发电机(38)；存储在所述所述甲烷储气罐(35)的甲烷气体经过所述燃气增压器(36)增压进入所述燃气内燃机(37)燃烧，通过所述发电机(38)发电，产生的烟气通入余热锅炉(39)；所述余热锅炉(39)吸收所述烟气中的余热后，产生水蒸气驱动蒸汽轮机(42)做功带动发电机(43)发电；所述净化处理、第一级甲烷化反应器(28)和/或第二级甲烷化反应器(28)中产生的水蒸气通过分汽缸(18)输送给所述热风干燥器(8)和上吸式气化炉(14)。2.根据权利要求1所述的生活垃圾气化甲烷化发电系统，其特征在于，所述热风干燥器(8)将所述水分含量减低至30％以下。3.根据权利要求1所述的生活垃圾气化甲烷化发电系统，其特征在于，所述分选制粒系统中包括依次相连的给料机(1)、滚筒筛(2)、破碎机(3)、带式传送机(5)和风选机(6)；所述带式传送机(5)上方设有磁选机(4)，将所述生活垃圾中的金属去除；所述风选机(6)将去除金属的所述生活垃圾中的体积较大的部分分离并输送至粉碎机(7)；所述生活垃圾中的体积较大的部分经所述粉碎机(7)粉碎后与所述生活垃圾中的体积较小的部分一起输送至所述热风干燥器(8)干燥；经过干燥后的所述生活垃圾输送至压块成型设备(11)添加助剂后压制成RDF颗粒。4.根据权利要求3所述的生活垃圾气化甲烷化发电系统，其特征在于，所述助剂为石灰石或消石灰。5.根据权利要求1所述的生活垃圾气化甲烷化发电系统，其特征在于，所述气化净化...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷仁豪，王鹏，刘兆亮，卢海勇，
申请(专利权)人：上海电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31