一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统的制作方法

1.本实用新型属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统。

背景技术：

2.餐厨垃圾因其高含水率、高有机质含量、高油脂等特点，成为废弃物资源化、高值化利用的优质对象。目前市场上较为主流的餐厨垃圾处理技术多为“接料分拣-制浆破碎-加热提油-厌氧发酵-沼气利用”。粗油脂提取作为餐厨垃圾处理的主要盈利点，在一定范围内，处理温度越高，提油率越高，因此需大量的蒸汽进行加热，增加了处理成本。
3.国内的垃圾焚烧发电厂通过垃圾焚烧锅炉回收垃圾焚烧产生的高温烟气，形成过热蒸汽驱动汽轮机进行发电。而汽轮机利用过热蒸汽做功后会产生乏汽，现阶段对乏汽的利用比较有限，乏汽往往直接排出而浪费其中的热量，同时会对环境造成一定的影响。与此同时，生活垃圾焚烧厂垃圾焚烧锅炉尾部烟气一般在210℃，存在一定的余热浪费。
4.太阳能作为一种最易获取的新兴可再生能源，有光热转换和光电转换两种模式。在屋顶、壁间以及空旷地区布置太阳能板，将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用，是目前光热利用的常规模式。
5.现阶段，国内餐厨垃圾处理厂所需蒸汽一般采用外购、沼气热电联产、与焚烧厂协同三种模式。其中利用餐厨垃圾厌氧发酵产沼气进行热电联产，尽管在一定程度上可以做到蒸汽自给自足，但在经济效益上并没有带来太大的提升。而与垃圾焚烧厂协同处理时，通常根据现场实际情况利用其一抽或二抽的蒸汽，会对焚烧厂的发电效率造成一定的影响。与此同时，针对垃圾焚烧厂汽轮机做工后产生的乏汽，现阶段并没有得到充分的利用，乏汽往往直接排出而造成热量浪费。

技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，将餐厨垃圾处理厂与生活垃圾焚烧厂同址共建，并充分利用垃圾焚烧厂和餐厨垃圾处理厂屋顶、引桥上部布置太阳能聚光集热装置，将太阳能热光热系统耦合其中，在太阳能辐射充足时，利用光热对餐厨垃圾进行加热；阴雨天时充分利用垃圾焚烧发电中产生的余热，可有效降低系统处理成本，提高提油率以及后端厌氧发酵处理效率。
7.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
8.一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，包括垃圾焚烧处理系统、餐厨垃圾处理系统和太阳能供热系统；
9.所述垃圾焚烧处理系统包括垃圾仓、垃圾焚烧锅炉、汽轮机、凝汽器、热泵给水泵、热泵、冷却塔、蓄水池和循环水泵；其中，所述垃圾仓通过垃圾溜槽连接至垃圾焚烧锅炉，所述垃圾焚烧锅炉通过管道连接至汽轮机；所述垃圾焚烧锅炉和所述汽轮机均通过管道连接至凝汽器，所述垃圾焚烧锅炉另设管道连接至热泵；所述凝汽器通过管道分别连接至热泵
给水泵、冷却塔和太阳能供热系统的第一导热油水换热器；所述热泵给水泵通过管道连接至热泵，所述热泵通过管道分别连接至蓄水池以及餐厨垃圾处理系统的烟冷器和高温厌氧罐；所述冷却塔通过管道连接至蓄水池，所述蓄水池通过管道连接至循环水泵，所述循环水泵通过管道回连至凝汽器；
10.所述餐厨垃圾处理系统包括接料斗、分拣机、破碎制浆机、加热罐、三相分离机、高温厌氧罐、沼气发电装置和烟冷器；其中，所述接料斗通过输送装置依次连接分拣机和破碎制浆机，所述破碎制浆机通过管道依次连接加热罐、三相分离机、高温厌氧罐、沼气发电装置和烟冷器；所述烟冷器通过管道分别回连至接料斗和加热罐；
11.所述太阳能供热系统包括太阳能集热器、第一导热油水换热器和第二导热油水换热器；其中，所述太阳能集热器通过管道分别连接至第一导热油水换热器和第二导热油水换热器，所述第一导热油水换热器和第二导热油水换热器均通过管道回连至太阳能集热器；所述第一导热油水换热器另设管道分别连接至餐厨垃圾处理系统的高温厌氧罐和烟冷器；所述第二导热油水换热器另设管道分别连接至餐厨垃圾处理系统的接料斗和加热罐。
12.优选地，所述输送装置为螺旋输送机。
13.优选地，所述垃圾仓还设有渗滤液出口，所述高温厌氧罐还设有渗滤液入口，所述渗滤液出口通过管道连接至所述渗滤液入口。
14.优选地，所述沼气发电装置还设有渗滤液沼气入口，与垃圾焚烧厂的渗滤液站相连。
15.优选地，所述分拣机的分拣规格为50mm
×
50mm。
16.优选地，所述三相分离机另设有油脂出口、废水出口和固渣出口，所述废水出口和固渣出口通过管道连接至所述高温厌氧罐。
17.本实用新型的有益效果如下：
18.(1)本实用新型的耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，在太阳能辐射充足时，利用光热提供餐厨垃圾处理所需热量；阴雨天时充分协同垃圾焚烧发电以及沼气热电联产过程中产生的余热，保证系统稳定、高效运行。一方面可有效提升餐厨垃圾处理厂的经济效益，一方面避免焚烧发电过程中的资源浪费，达到了节能增效的有益效果。实现太阳能、焚烧废热、沼气发电余热的多级利用，进一步提升项目经济性。
19.(2)本实用新型的耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，充分利用厂房顶部、引桥顶部及其他空旷位置布置太阳能集热器，节约空间，实现资源的最大化利用。利用导热油吸收太阳能热量后进行换热，不直接利用太阳能加热水。在太阳能辐射充足时有效利用太阳能光热进行二级换热，分别提供餐厨垃圾处理所需热水和蒸汽，提高资源利用率。
20.(3)本实用新型的耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，餐厨处理采用高温厌氧技术，利用太阳能或者垃圾焚烧余热进行厌氧罐的加热保温，在降低运行成本的同时，显著提高厌氧处理效率和沼气产量。太阳能不足时，回收焚烧发电汽轮机乏汽以及垃圾焚烧锅炉烟气余热用于餐厨垃圾高温厌氧罐加热保温，减少焚烧厂热损失。
21.(4)本实用新型的耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，餐厨沼气与渗滤液沼气协同处理，进一步增加沼气发电量和蒸汽产量，其中沼气发电量可满足厂区自身运行外，余电可上网，产生的蒸汽可外售，大大提高项目经济性；利用烟冷器回收沼气发
电尾气的热量，进行餐厨垃圾加热，实现餐厨垃圾处理的良性循环。
22.(5)本实用新型的耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，通过定期向餐厨垃圾高温厌氧处理系统添加新鲜渗滤液原液，补充系统内微量元素含量，提高微生物代谢活性，从而提高有机质降解率和沼气产量，保持厌氧系统长期、高效、稳定运行。
附图说明
23.图1为耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统的流程示意图；
24.图中：1、垃圾仓；2、垃圾焚烧锅炉；3、汽轮机；4、凝汽器；5、热泵给水泵；6、热泵；7、冷却塔；8、蓄水池；9、循环水泵；10、接料斗；11、分拣机；12、破碎制浆机；13、加热罐；14、三相分离机；15、高温厌氧罐；16、沼气发电装置；17、烟冷器；18、太阳能集热器；19、第一导热油水换热器；20、第二导热油水换热器。
具体实施方式
25.下面结合附图与具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
26.实施例1
27.一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，包括垃圾焚烧处理系统、餐厨垃圾处理系统和太阳能供热系统。
28.如图1所示，所述垃圾焚烧处理系统包括垃圾仓1、垃圾焚烧锅炉2、汽轮机3、凝汽器4、热泵给水泵5、热泵6、冷却塔7、蓄水池8和循环水泵9；其中，所述垃圾仓1通过垃圾溜槽连接至垃圾焚烧锅炉2，所述垃圾焚烧锅炉2通过管道连接至汽轮机3；所述垃圾焚烧锅炉2和所述汽轮机3均通过管道连接至凝汽器4，所述垃圾焚烧锅炉2另设管道连接至热泵6；所述凝汽器4通过管道分别连接至热泵给水泵5、冷却塔7和太阳能供热系统的第一导热油水换热器19；所述热泵给水泵5通过管道连接至热泵6，所述热泵6通过管道分别连接至蓄水池8以及餐厨垃圾处理系统的烟冷器17和高温厌氧罐15；所述冷却塔7通过管道连接至蓄水池8，所述蓄水池8通过管道连接至循环水泵9，所述循环水泵9通过管道回连至凝汽器4。
29.如图1所示，所述餐厨垃圾处理系统包括接料斗10、分拣机11、破碎制浆机12、加热罐13、三相分离机14、高温厌氧罐15、沼气发电装置16和烟冷器17；其中，所述接料斗10通过输送装置依次连接分拣机11和破碎制浆机12，所述破碎制浆机12通过管道依次连接加热罐13、三相分离机14、高温厌氧罐15、沼气发电装置16和烟冷器17；所述烟冷器17通过管道分别回连至接料斗10和加热罐13。
30.如图1所示，所述太阳能供热系统包括太阳能集热器18、第一导热油水换热器19和第二导热油水换热器20；其中，所述太阳能集热器18通过管道分别连接至第一导热油水换热器19和第二导热油水换热器20，所述第一导热油水换热器19和第二导热油水换热器20均通过管道回连至太阳能集热器18；所述第一导热油水换热器19另设管道分别连接至餐厨垃圾处理系统的高温厌氧罐15和烟冷器17；所述第二导热油水换热器20另设管道分别连接至餐厨垃圾处理系统的接料斗10和加热罐13。
31.在本实施例中，所述输送装置为螺旋输送机。
32.在本实施例中，如图1所示，所述垃圾仓1还设有渗滤液出口，所述高温厌氧罐15还设有渗滤液入口，所述渗滤液出口通过管道连接至所述渗滤液入口。
33.在本实施例中，如图1所示，所述沼气发电装置16还设有渗滤液沼气入口，与垃圾焚烧厂的渗滤液站相连。
34.在本实施例中，所述分拣机11的分拣规格为50mm
×
50mm。
35.在本实施例中，所述三相分离机14另设有油脂出口、废水出口和固渣出口，所述废水出口和固渣出口通过管道连接至所述高温厌氧罐15。
36.上述耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统的运行工艺，如图1所示，具体步骤如下：
37.餐厨垃圾由收运车直接卸入接料斗10内，由螺旋输送机输送至分拣机11，分拣机11对物料进行破袋打散，同时进行大小筛分，拣出尺寸50mm
×
50mm以上的粗大杂物，筛下细料通过螺旋输送机输送至破碎制浆机12进行破碎制浆，浆液经除杂去后进入加热罐13，采用蒸汽直喷加热至80℃～90℃后送入三相分离机14，从不同出口(油脂出口、废水出口和固渣出口)分别得到油脂、贫油废水、固渣。其中油脂经收集后作为毛油售卖，贫油废水和固渣进入高温厌氧罐15进行全混厌氧消化，厌氧温度50℃～55℃。高温厌氧罐15在运行过程中定期补充垃圾仓1的渗滤液，避免因餐厨垃圾中微量元素含量及种类有限影响微生物活性，从而使罐内溶液出现酸化的风险。渗滤液补充量为进料量的1％～2％，补充频率根据厌氧系统vfa化验结果确定，当vfa保持在2000～4000mg/l且无连续上涨趋势时，可1-2周补充一次，当vfa高于4000mg/l且连续上涨，需每天补充新鲜渗滤液直至系统恢复正常。高温厌氧罐15产生的沼气与垃圾焚烧厂渗滤液站厌氧罐产生的渗滤液沼气一起进入沼气发电装置16协同处理，实现沼气的高值化利用。
38.生活垃圾收运后堆放在垃圾仓1中，经3～7天发酵熟化后进入垃圾焚烧锅炉2中焚烧，产生的高温烟气与锅炉中的水换热产生过热蒸汽。汽轮机3利用过热蒸汽进行做功带动发电机发电并产生乏汽，乏汽温度通常在37℃～50℃。乏汽进入到凝汽器4中与冷却水进行换热，生成换热冷却水，温度27℃～33℃。换热冷却水一共有三种利用方式：
①
经过冷却塔7冷却后回到蓄水池8，继续对乏汽进行冷却；
②
由热泵给水泵5输送至驱动型热泵6，作为热泵6的低温热源；
③
进入到第一导热油水换热器19，与携带太阳能热量的导热油换热。
39.方式
①
中，进入蓄水池8的冷却水在由循环水泵9输送至凝汽器4中进行循环利用，而乏汽在凝汽器4中换热后形成冷凝水重新回到垃圾焚烧锅炉2，实现乏汽、冷凝水的循环。
40.方式
②
中，垃圾焚烧厂垃圾焚烧锅炉2的烟气可作为热泵6的驱动热源，换热冷却水作为热泵6的低温热源，对热网水进行升温，经利用后的换热冷却水进入蓄水池8，输出的高温水温度区间80℃～95℃，一部分用于餐厨垃圾处理系统中高温厌氧罐15罐体的加热保温，另一部分进入烟冷器17，与沼气发电装置16中输出的高温烟气进行换热，得到温度约110℃～130℃的饱和蒸汽，输送至接料斗10和加热罐13对餐厨垃圾进行加热，实现废热充分利用。
41.方式
③
中，利用太阳能集热器18吸收太阳光辐射并转化成热能传递至导热油，换热冷却水进入第一导热油水换热器19被加热至80℃～95℃，加热后的换热冷却水可分为三部分：第一部分进入到高温厌氧罐15用于罐体的加热保温，维持厌氧系统温度的稳定；第二部分进入烟冷器17，与沼气发电装置16中输出的高温烟气进行换热，得到温度约110℃～130℃的饱和蒸汽，输送至接料斗10和加热罐13继续利用，在太阳能充足的情况下，可以用这条工艺路线代替方式
②
中热泵6到烟冷器17的工艺路线；第三部分直接进入到第二导热
油水换热器20，进一步被加热成160℃左右的饱和蒸汽，送至餐厨垃圾处理系统的接料斗10和加热罐13中，送至接料斗10的蒸汽用于环境温度较低时，对来料进行预加热，提高后端的处理效率，送至加热罐13的蒸汽用于提高餐厨垃圾的提油率。
42.综上所述，餐厨垃圾处理系统所需蒸汽和热水来源可来自垃圾焚烧厂废热和太阳能辐射，二者协同方式如下：当阳光充足，太阳能利用充分时，采用方式
③
为餐厨垃圾处理厂提供所需热能；当阴雨天气或太阳能供热不足时，同时采用方式
②
和
③
，保证餐厨垃圾处理系统的正常运行。

技术特征：

1.一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，其特征在于，包括垃圾焚烧处理系统、餐厨垃圾处理系统和太阳能供热系统；所述垃圾焚烧处理系统包括垃圾仓、垃圾焚烧锅炉、汽轮机、凝汽器、热泵给水泵、热泵、冷却塔、蓄水池和循环水泵；其中，所述垃圾仓通过垃圾溜槽连接至垃圾焚烧锅炉，所述垃圾焚烧锅炉通过管道连接至汽轮机；所述垃圾焚烧锅炉和所述汽轮机均通过管道连接至凝汽器，所述垃圾焚烧锅炉另设管道连接至热泵；所述凝汽器通过管道分别连接至热泵给水泵、冷却塔和太阳能供热系统的第一导热油水换热器；所述热泵给水泵通过管道连接至热泵，所述热泵通过管道分别连接至蓄水池以及餐厨垃圾处理系统的烟冷器和高温厌氧罐；所述冷却塔通过管道连接至蓄水池，所述蓄水池通过管道连接至循环水泵，所述循环水泵通过管道回连至凝汽器；所述餐厨垃圾处理系统包括接料斗、分拣机、破碎制浆机、加热罐、三相分离机、高温厌氧罐、沼气发电装置和烟冷器；其中，所述接料斗通过输送装置依次连接分拣机和破碎制浆机，所述破碎制浆机通过管道依次连接加热罐、三相分离机、高温厌氧罐、沼气发电装置和烟冷器；所述烟冷器通过管道分别回连至接料斗和加热罐；所述太阳能供热系统包括太阳能集热器、第一导热油水换热器和第二导热油水换热器；其中，所述太阳能集热器通过管道分别连接至第一导热油水换热器和第二导热油水换热器，所述第一导热油水换热器和第二导热油水换热器均通过管道回连至太阳能集热器；所述第一导热油水换热器另设管道分别连接至餐厨垃圾处理系统的高温厌氧罐和烟冷器；所述第二导热油水换热器另设管道分别连接至餐厨垃圾处理系统的接料斗和加热罐。2.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，其特征在于，所述输送装置为螺旋输送机。3.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，其特征在于，所述垃圾仓还设有渗滤液出口，所述高温厌氧罐还设有渗滤液入口，所述渗滤液出口通过管道连接至所述渗滤液入口。4.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，其特征在于，所述沼气发电装置还设有渗滤液沼气入口，与垃圾焚烧厂的渗滤液站相连。5.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，其特征在于，所述分拣机的分拣规格为50mm
×
50mm。6.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，其特征在于，所述三相分离机另设有油脂出口、废水出口和固渣出口，所述废水出口和固渣出口通过管道连接至所述高温厌氧罐。

技术总结

本实用新型公开了一种耦合太阳能的垃圾焚烧和餐厨垃圾协同处理系统，包括垃圾焚烧处理系统、餐厨垃圾处理系统和太阳能供热系统；其中，垃圾焚烧处理系统用于焚烧生活垃圾，以将产生蒸汽、热水用至餐厨垃圾处理系统；餐厨垃圾处理系统用于分离餐厨垃圾中的油脂、固渣和浆液，油脂经收集后作为毛油售卖，固渣和浆液经全混厌氧消化产生沼气可用于发电；太阳能供热系统与垃圾焚烧处理系统协同运行，在太阳能辐射充足时，利用光热对餐厨垃圾进行加热；阴雨天时充分利用垃圾焚烧发电中产生的余热，可有效降低系统处理成本，提高提油率以及后端厌氧发酵处理效率，保证餐厨垃圾处理系统的正常运行。常运行。常运行。