基于垃圾氣化燃氣和蒸汽輪機聯合發電的CO2回收系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于垃圾氣化燃氣和蒸汽輪機聯合發電的CO2回收系統，包括垃圾氣化系統、鍋爐系統、發電系統，發電系統包括混合器、低壓空氣壓氣機、高壓空氣壓氣機、合成煙氣壓氣機、合成煙氣燃燒室、渦輪機a、渦輪機b、汽輪機、發電機a、發電機b、余熱鍋爐、氣水換熱器、空氣汽氣換熱器、合成氣汽氣換熱器、再循環風機、第一分離器、第二分離器以及給水輸入系統。第二分離器分離出CO2、N2，剩余汽氣輸入合成煙氣壓氣機，第一分離器分離出的剩余氣體輸入垃圾氣化系統作為氣化劑。它可以進行大規模的垃圾連續氣化處理，熱量的回收效率高，并可提取再生化工原料，能夠有效地實現污染物和CO2的近零排放。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于固體廢棄物焚燒處理及資源化處理
，尤其涉及一種基于垃圾氣化燃氣和蒸汽輪機聯合發電的CO2回收系統。
技術介紹
現有的垃圾處理技術主要有焚燒、衛生填埋、堆肥、廢品回收等。在垃圾處理常規技術中，焚燒處理具有減量效果明顯，無害化徹底，占地量小，余熱能得到利用，二次污染少等優點，符合我國可持續發展的戰略要求。但隨著國內外對環保要求的不斷提高，如何增強對二次污染的控制尤為重要。因此，垃圾熱解氣化焚燒技術被逐漸推到工業化應用的道路上，特別是針對國內垃圾現在主要采用的是各類焚燒技術，氣化焚燒技術廣泛的工業化將帶來國內垃圾處理行業的技術革新換代。多年來，我國對生物質、垃圾等氣化焚燒技術的科學研究，進展頗多，實驗室的基礎研究很多，也有應用研究，如：回轉窯式、立式和流化床式的干餾氣化或氣化高溫熔融技術等。但技術推廣應用上還是存在一定限制，原料種類、垃圾處理量、二次污染控制和經濟效益等是主要因素。在現有的焚燒工藝和設備中，爐排型焚燒爐形式多樣，其應用占全世界垃圾焚燒市場總量的80％以上，其中有在爐體內采用機械式逆推爐排、順推爐排或組合爐排，也有采用鏈板式和滾筒式等爐排。在鍋爐設備中，鍋爐回收熱量方式方法頗多，技術成熟；熱源種類也多，如：太陽能、冶煉爐余熱、燃煤爐、流化床、固定床、回轉窯等熱源，利用鍋爐回收熱量，用于發電、供熱、供暖等。綜上所述，典型的氣化焚燒和鍋爐設備技術成熟，各有其自身優點，但在我國實際應用中需要解決的問題和不足：1.對于我國生活垃圾含水量高、成分復雜等特性，移動爐床的技術使用，對垃圾的輸送能力需要重點考慮。同時焚燒后的煙氣中飛灰含量較高，鍋爐積灰較重，清灰檢修維護周期短。2.隨著垃圾產生量的不斷增多，垃圾堆積如山，垃圾處理量必須得到有效的提高，才能適應市場需求。3.面對嚴格的污染物排放要求，二次污染控制是技術上需要解決的核心問題。4.為了有效的提高經濟效益，垃圾熱處理過程中，熱量的回收效率需要提高。現有的垃圾熱處理技術通常采用鍋爐回收垃圾焚燒后的高溫煙氣熱量，產生蒸汽推到汽輪機發電，整個轉換熱效率損耗較大，處理相同的垃圾量，相對減少熱損耗和提高熱交換效率就可以提高熱效率。現有的技術如以下專利：外燃濕空氣燃氣輪機發電系統(ZL 01120378.1)、燃氣輪機發電系統及其運行控制方法(ZL 200880007113.7)、雙燃料助燃型燃氣-蒸汽聯合循環系統(ZL 200610062631.1)、煤粉燃氣輪機發電系統以及產生煤粉兩相流燃料的工藝方法(ZL200610062055.0)、多列分段驅動復合式生活垃圾焚燒爐(ZL200710092508.9)和兩段式垃圾焚燒爐(ZL201010268376.2)中均涉及到的問題：沒有結合垃圾熱處理方式方法，以及垃圾熱處理的二次污染控制、煙氣成分復雜等問題；現有垃圾熱處理熱化學反應以氧化反應為主，還原反應輔助，易產生二次污染物，且燃燒過氧系數大，一次風、二次風供入量大，煙氣中粉塵含量較高，對熱能回收系統和煙氣處理系統影響較大，容易積灰，煙氣量較大，相對降低了熱轉換效率；垃圾氣化焚燒后合成煙氣的深度凈化問題，需要合成煙氣清潔度滿足燃氣輪機要求，以及垃圾氣化焚燒-燃氣-蒸汽輪機聯合循環發電的應用；垃圾熱處理方式的革新，減少煙氣量，改變煙氣組分，化學反應環境變成還原反應，熱效率的相對提高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種轉換熱效率損耗較小，熱量的回收效率更高，并可提取再生化工原料，污染物和CO2排放近零的基于垃圾氣化燃氣和蒸汽輪機聯合發電的CO2回收系統。本專利技術的目的是這樣實現的：一種垃圾氣化焚燒濕空氣透平燃氣-蒸汽輪機再利用發電系統，包括垃圾氣化焚燒系統、鍋爐系統、發電系統，所述鍋爐系統具有汽包、過熱器，所述發電系統包括混合器、低壓空氣壓氣機、高壓空氣壓氣機、合成煙氣壓氣機、合成煙氣燃燒室、渦輪機a、渦輪機b、汽輪機、發電機a、發電機b、余熱鍋爐、氣水換熱器、空氣汽氣換熱器、合成氣汽氣換熱器、再循環風機、第一分離器、第二分離器以及給水輸入系統，所述混合器的側壁上設有第一入口、第二入口，所述混合器的底部設有出水口，所述混合器的頂部設有出汽口，所述混合器的第一入口連接汽包的飽和蒸汽出口，所述混合器的第二入口連接高壓空氣壓氣機的出氣口，所述高壓空氣壓氣機的進氣口連接低壓空氣壓氣機的出氣口，所述低壓空氣壓氣機的進氣口與大氣連通，所述混合器的出水口連接汽包的進水口，所述混合器的出汽口連接過熱器的進汽口，所述過熱器的出汽口輸出高壓過熱蒸汽，所述過熱器的出汽口連接渦輪機a的進氣口，所述渦輪機a與發電機a動力連接，高壓過熱蒸汽推動渦輪機a發電，所述鍋爐系統的廢氣排放口連接第二分離器的進氣口，第二分離器分離出CO2、N2，剩余汽氣輸入合成煙氣壓氣機，所述合成煙氣燃燒室的進氣口分別連接合成煙氣壓氣機的出氣口、過熱器的出汽口，將高壓過熱蒸汽與高壓合成煙氣輸入合成煙氣燃燒室內混合燃燒，合成煙氣燃燒室的出氣口連接渦輪機b的進氣口，所述渦輪機b與發電機b動力連接，高溫煙氣推動渦輪機b發電，渦輪機b的出氣口連接余熱鍋爐，所述余熱鍋爐的出汽口連接汽輪機，所述汽輪機與發電機b動力連接，余熱鍋爐排出的過熱蒸汽推動汽輪機發電，所述余熱鍋爐的排水口、汽輪機的排水口分別連接給水輸入系統的進水口；所述渦輪機a的出氣口分別連接合成氣汽氣換熱器的加熱通道、空氣汽氣換熱器的加熱通道，合成氣汽氣換熱器的加熱通道、空氣汽氣換熱器的加熱通道并聯后再連接再循環風機的進氣口，所述余熱鍋爐的廢氣排放口經合成氣汽氣換熱器的第一受熱通道連接再循環風機的進氣口，再循環風機的出氣口連接第一分離器，所述第一分離器分離出氮氣排空或回收利用或輸入垃圾氣化系統作為氣化劑，剩余氣體輸入垃圾氣化焚燒系統作為氣化劑，所述合成煙氣燃燒室的進氣口與合成煙氣壓氣機的出氣口之間連接合成氣汽氣換熱器的第二受熱通道，所述混合器的第二入口與高壓空氣壓氣機的出氣口之間連接空氣汽氣換熱器的受熱通道，所述低壓空氣壓氣機、高壓空氣壓氣機之間連接氣水換熱器的受熱通道，所述給水輸入系統出水口連接氣水換熱器的加熱通道后對鍋爐系統、余熱鍋爐供水為了對鍋爐系統排除的廢氣進行回收利用，實現零廢氣排放量，進一步地，所述第二分離器包括一級膜分離器以及第一二級膜分離器、第二二級膜分離器，所述一級膜分離器分離出H2、CO2排入第一二級膜分離器，其余氣體排入第二二級膜分離器，所述第一二級膜分離器分離出CO2回收再利用，所述第二二級膜分離器分離出N2回收再利用，所述第一二級膜分離器剩余的H2以及第二二級膜分離器分離出的其他氣體輸入合成煙氣壓氣機。進一步地，所述第一分離器的出氣口連接冷凝分離器，將多余的氣體輸入冷凝分離器內，冷凝分離器回收CO2，剩余的O2輸入垃圾氣化焚燒系統作為氧化劑，冷凝水排入給水輸入系統。因低壓燃燒室燃燒后就含有大量CO2，冷凝分離器分離出的CO2不再循環回垃圾氣化焚燒系統，第一分離器排出的多余的H2O,CO2,O2進入冷凝分離器分器，O2作為殘渣燃燒氧化劑，冷凝水回除氧器，CO2回收再利用，作為工業原料。進一步地，所述給水輸入系統包括通過管道依次串聯的冷凝器、水泵、除氧器、增壓水泵，所述余熱鍋爐的排水口通過管道連接于水泵本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于垃圾氣化燃氣和蒸汽輪機聯合發電的CO2回收系統，包括垃圾氣化焚燒系統、鍋爐系統、發電系統，所述鍋爐系統具有汽包、過熱器，其特征在于：所述發電系統包括混合器、低壓空氣壓氣機、高壓空氣壓氣機、合成煙氣壓氣機、合成煙氣燃燒室、渦輪機a、渦輪機b、汽輪機、發電機a、發電機b、余熱鍋爐、氣水換熱器、空氣汽氣換熱器、合成氣汽氣換熱器、再循環風機、第一分離器、第二分離器以及給水輸入系統，所述混合器的側壁上設有第一入口、第二入口，所述混合器的底部設有出水口，所述混合器的頂部設有出汽口，所述混合器的第一入口連接汽包的飽和蒸汽出口，所述混合器的第二入口連接高壓空氣壓氣機的出氣口，所述高壓空氣壓氣機的進氣口連接低壓空氣壓氣機的出氣口，所述低壓空氣壓氣機的進氣口與大氣連通，所述混合器的出水口連接汽包的進水口，所述混合器的出汽口連接過熱器的進汽口，所述過熱器的出汽口輸出高壓過熱蒸汽，所述過熱器的出汽口連接渦輪機a的進氣口，所述渦輪機a與發電機a動力連接，高壓過熱蒸汽推動渦輪機a發電，所述鍋爐系統的廢氣排放口連接第二分離器的進氣口，分離出CO2、N2，剩余汽氣輸入合成煙氣壓氣機，所述合成煙氣燃燒室的進氣口分別連接合成煙氣壓氣機的出氣口、過熱器的出汽口，將高壓過熱蒸汽與高壓合成煙氣輸入合成煙氣燃燒室內混合燃燒，合成煙氣燃燒室的出氣口連接渦輪機b的進氣口，所述渦輪機b與發電機b動力連接，高溫煙氣推動渦輪機b發電，渦輪機b的出氣口連接余熱鍋爐，所述余熱鍋爐的出汽口連接汽輪機，所述汽輪機與發電機b動力連接，余熱鍋爐排出的過熱蒸汽推動汽輪機發電，所述余熱鍋爐的排水口、汽輪機的排水口分別連接給水輸入系統的進水口；所述渦輪機a的出氣口分別連接合成氣汽氣換熱器的加熱通道、空氣汽氣換熱器的加熱通道，合成氣汽氣換熱器的加熱通道、空氣汽氣換熱器的加熱通道并聯后再連接再循環風機的進氣口，所述余熱鍋爐的廢氣排放口經合成氣汽氣換熱器的第一受熱通道連接再循環風機的進氣口，再循環風機的出氣口連接第一分離器，所述第一分離器分離出氮氣排空或回收利用或輸入垃圾氣化系統作為氣化劑，剩余氣體輸入垃圾氣化焚燒系統作為氣化劑，所述合成煙氣燃燒室的進氣口與合成煙氣壓氣機的出氣口之間連接合成氣汽氣換熱器的第二受熱通道，所述混合器的第二入口與高壓空氣壓氣機的出氣口之間連接空氣汽氣換熱器的受熱通道，所述低壓空氣壓氣機、高壓空氣壓氣機之間連接氣水換熱器的受熱通道，所述給水輸入系統出水口連接氣水換熱器的加熱通道后對鍋爐系統、余熱鍋爐供水。...

【技術特征摘要】
1.一種基于垃圾氣化燃氣和蒸汽輪機聯合發電的CO2回收系統，包括垃圾氣化焚燒系統、鍋爐系統、發電系統，所述鍋爐系統具有汽包、過熱器，其特征在于：所述發電系統包括混合器、低壓空氣壓氣機、高壓空氣壓氣機、合成煙氣壓氣機、合成煙氣燃燒室、渦輪機a、渦輪機b、汽輪機、發電機a、發電機b、余熱鍋爐、氣水換熱器、空氣汽氣換熱器、合成氣汽氣換熱器、再循環風機、第一分離器、第二分離器以及給水輸入系統，所述混合器的側壁上設有第一入口、第二入口，所述混合器的底部設有出水口，所述混合器的頂部設有出汽口，所述混合器的第一入口連接汽包的飽和蒸汽出口，所述混合器的第二入口連接高壓空氣壓氣機的出氣口，所述高壓空氣壓氣機的進氣口連接低壓空氣壓氣機的出氣口，所述低壓空氣壓氣機的進氣口與大氣連通，所述混合器的出水口連接汽包的進水口，所述混合器的出汽口連接過熱器的進汽口，所述過熱器的出汽口輸出高壓過熱蒸汽，所述過熱器的出汽口連接渦輪機a的進氣口，所述渦輪機a與發電機a動力連接，高壓過熱蒸汽推動渦輪機a發電，所述鍋爐系統的廢氣排放口連接第二分離器的進氣口，分離出CO2、N2，剩余汽氣輸入合成煙氣壓氣機，所述合成煙氣燃燒室的進氣口分別連接合成煙氣壓氣機的出氣口、過熱器的出汽口，將高壓過熱蒸汽與高壓合成煙氣輸入合成煙氣燃燒室內混合燃燒，合成煙氣燃燒室的出氣口連接渦輪機b的進氣口，所述渦輪機b與發電機b動力連接，高溫煙氣推動渦輪機b發電，渦輪機b的出氣口連接余熱鍋爐，所述余熱鍋爐的出汽口連接汽輪機，所述汽輪機與發電機b動力連接，余熱鍋爐排出的過熱蒸汽推動汽輪機發電，所述余熱鍋爐的排水口、汽輪機的排水口分別連接給水輸入系統的進水口；所述渦輪機a的出氣口分別連接合成氣汽氣換熱器的加熱通道、空氣汽氣換熱器的加熱通道，合成氣汽氣換熱器的加熱通道、空氣汽氣換熱器的加熱通道并聯后再連接再循環風機的進氣口，所述余熱鍋爐的廢氣排放口經合成氣汽氣換熱器的第一受熱通道連接再循環風機的進氣口，再循環風機的出氣口連接第一分離器，所述第一分離器分離出氮氣排空或回收利用或輸入垃圾氣化系統作為氣化劑，剩余氣體輸入垃圾氣化焚燒系統作為氣化劑，所述合成煙氣燃燒室的進氣口與合成煙氣壓氣機的出氣口之間連接合成氣汽氣換熱器的第二受熱通道，所述混合器的第二入口與高壓空氣壓氣機的出氣口之間連接空氣汽氣換熱器的受熱通道，所述低壓空氣壓氣機、高壓空氣壓氣機之間連接氣水換熱器的受熱通道，所述給水輸入系統出水口連接氣水換熱器的加熱通道后對鍋爐系統、余熱鍋爐供水。2.根據權利要求1所述的基于垃圾氣化燃氣和蒸汽輪機聯合發電的CO2回收系統，其特征在于：所述給水輸入系統包括通過管道依次串聯的冷凝器、水泵、除氧器、增壓水泵，所述余熱鍋爐的排水口通過管道連接于水泵、除氧器之間，所述水泵、除氧器之間設置給水輸入系統的進水口，給水輸入系統的進水口通過補水管道連接水源，所述冷凝器的進水口通過管道連接汽輪機的排水口，所述增壓水泵的出水口為給水輸入系統的出水口。3.根據權利要求1所述的基于垃圾氣化燃氣和蒸汽輪機聯合發電的CO2回收系統，其特征在于：所述低壓空氣壓氣機、高壓空氣壓氣機、渦輪機a、發電機a依次動力連接，并同步轉動；所述合成煙氣壓氣機、渦輪機b、汽輪機、發電機b依次動力連接，并同步轉動。4.根據權利要求1所述的基于垃圾氣化燃氣和蒸汽輪機聯合發電的CO2回收系統，其特征在于：所述鍋爐系統包括鍋爐本體，所述鍋爐本體具有旋風除塵室、爐室a、爐室b，所述旋風除塵室的下端設置煙氣入口，旋風除塵室的煙氣入口與垃圾氣化焚燒系統連接，旋風除塵室上端為第三煙氣出口，旋風除塵室上端的第三煙氣出口與爐室a的上端連通，所述爐室a、爐室b的下端連通，所述爐室b的上端設置廢氣出口，所述旋風除塵室內沿周向設有呈環形的水冷壁，所述爐室a內設置有所述的過熱器，爐室b內設置有蒸發器，鍋爐本體的頂端設置所述的汽包，所述旋風除塵室、爐室a、爐室b均位于汽包下方，所述汽包上設有汽水進口，汽包內設有汽水分離裝置，用于分離汽水混合物，汽包通過第一下降管連接水冷壁的進水口，用于輸出汽水分離裝置分離出的水，汽包通過第二下降管連接蒸發器的進水口，用于輸出汽水分離裝置分離出的水，所述水冷壁、蒸發器的出汽口分別通過汽管連接汽包的進汽口，用于回流高溫蒸汽。5.根據權利要求4所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊魯，林順洪，李長江，徐明，肖大志，周雄，丁又青，胡桂川，胡文金，
申請(專利權)人：重慶科技學院，
類型：發明
國別省市：重慶;50