阅读说明：本技术 一种沼气发电烟气余热回收系统及方法 (Biogas power generation flue gas waste heat recovery system and method ) 是由 申娜 张鹏飞 田永红 王昱凯 王璟 吴莎 刘超 吕媛 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本申请属于余热回收利用技术领域,尤其涉及一种沼气发电烟气余热回收系统及方法。餐厨垃圾的沼气发电机发电过程中,产生的烟气温度高达550℃,具有较高热量,因此,沼气发电的烟气余热具有回收利用价值。目前对沼气发电的烟气余热的回收利用绝大部分仅限于供热,回收利用率较低。本申请的沼气发电烟气余热回收系统,包括厌氧处理装置、沼气发电机、双压余热锅炉、换热机组以及换热管道；通过将沼气燃烧产生的烟气输送至双压余热锅炉产生高压蒸汽和低压蒸汽,再将高压蒸汽通入厌氧处理装置,将低压蒸汽通入换热机组。本申请高效回收烟气余热,提高能源利用率；高压蒸汽满足厌氧处理工艺的用汽需求,节约能源；同时满足供热、供冷需求。(The application belongs to the technical field of waste heat recovery and utilization, and particularly relates to a system and a method for recovering waste heat of biogas power generation flue gas. In the power generation process of the methane generator for the kitchen waste, the temperature of the generated flue gas reaches up to 550 ℃, and the generated flue gas has higher heat, so that the flue gas waste heat of the methane power generation has a recycling value. At present, most of the recycling of the flue gas waste heat of the biogas power generation is limited to heat supply, and the recycling rate is low. The system for recycling the flue gas waste heat in the methane power generation comprises an anaerobic treatment device, a methane generator, a double-pressure waste heat boiler, a heat exchange unit and a heat exchange pipeline; flue gas generated by methane combustion is conveyed to a double-pressure waste heat boiler to generate high-pressure steam and low-pressure steam, then the high-pressure steam is introduced into an anaerobic treatment device, and the low-pressure steam is introduced into a heat exchange unit. The method has the advantages that the waste heat of the flue gas is efficiently recovered, and the energy utilization rate is improved; the high-pressure steam meets the steam demand of the anaerobic treatment process, and the energy is saved; and simultaneously, the requirements of heat supply and cold supply are met.)

一种沼气发电烟气余热回收系统及方法

技术领域

本申请涉及余热回收利用技术领域，尤其涉及一种沼气发电烟气余热回收系统及方法。

背景技术

餐厨垃圾作为沼气发电的主要能量来源之一，具有广泛的应用和经济价值。餐厨垃圾含有高浓度的有机废水，经过厌氧发酵处理后可产生沼气，同时还可生产出大量的复合有机肥；沼液可给周边的果林、蔬菜、粮食、棉花基地提供大量的沼液优质有机肥，沼气则用于沼气发电。因此，餐厨垃圾厌氧处理项目具有现实性和经济性。

餐厨垃圾厌氧处理后产生的沼气经过净化，脱除硫和水分杂质后进入储气柜稳压后，再进入沼气发电机发电。沼气发电机的排气温度约为550℃，具有较高的热量，因此，沼气发电的烟气余热具有回收利用价值。

目前对沼气发电的烟气余热的回收利用绝大部分仅限于供热，即通过换热器将烟气热量储存在流体介质中，进而输送流体介质实现供热的目的。但此方法回收利用率较低，大部分的烟气余热依旧散失掉了，如何高效回收沼气发电的烟气余热，成为行业内亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种沼气发电烟气余热回收系统及方法，以解决目前沼气发电烟气余热回收效率低的技术问题。

本申请采用的技术方案如下：

本申请的第一方面，提供一种沼气发电烟气余热回收系统，包括厌氧处理装置、沼气发电机、双压余热锅炉、换热机组以及换热管道；

所述厌氧处理装置被配置为：对餐厨垃圾进行厌氧处理，将餐厨垃圾厌氧处理后产生的沼气输送至所述沼气发电机；

所述沼气发电机被配置为：利用所述厌氧处理装置产生的沼气进行发电，将沼气燃烧产生的烟气输送至所述双压余热锅炉；

所述双压余热锅炉被配置为：利用所述沼气发电机产生的烟气加热锅炉中的水产生高压蒸汽和低压蒸汽，将高压蒸汽输送至所述厌氧处理装置，将低压蒸汽输送至所述换热机组；

所述换热机组被配置为：利用所述双压余热锅炉产生的蒸汽进行换热，将换热工质输送至换热管道。

可选的，还包括沼气净化装置，所述沼气净化装置被配置为：将所述厌氧处理装置产生的沼气进行除尘和脱硫处理，将处理后的沼气输送至所述沼气发电机。

可选的，还包括排空处理装置，所述排空处理装置被配置为：将所述双压余热锅炉排空的烟气进行脱硝和除尘处理后排放大气中。

可选的，所述双压余热锅炉产生的所述高压蒸汽为1.25Mpa压力蒸汽，所述双压余热锅炉产生的所述低压蒸汽为0.4Mpa压力蒸汽。

可选的，所述换热机组包括溴化锂制冷机组和波纹管汽-水换热机组。

本申请的第二方面，提供一种沼气发电烟气余热回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过厌氧处理装置对餐厨垃圾进行厌氧处理，产生沼气；

沼气发电机利用沼气发电，产生烟气；

将烟气输送至双压余热锅炉，加热双压余热锅炉中的水产生高压蒸汽和低压蒸汽；

将高压蒸汽通入厌氧处理装置，将低压蒸汽通入换热机组进行换热；

将换热机组中的换热介质通过换热管道输送至预设场所。

可选的，在所述沼气发电机利用沼气发电，产生烟气的步骤之前，还包括：利用沼气净化装置对沼气进行除尘和脱硫处理。

可选的，在所述将烟气输送至双压余热锅炉，加热双压余热锅炉中的水产生蒸汽的步骤之后，还包括：在所述双压余热锅炉的烟气出口端设置排空处理装置，对排空烟气进行脱硝和除尘处理。

可选的，在所述将烟气输送至双压余热锅炉，加热双压余热锅炉中的水产生蒸汽的步骤中，产生的高压蒸汽为1.25Mpa压力蒸汽，低压蒸汽为0.4Mpa压力蒸汽，将所述高压蒸汽输送至厌氧处理装置，将所述低压蒸汽输送至换热机组。

可选的，在所述将蒸汽通入换热机组进行换热的步骤中，将蒸汽通入溴化锂制冷机组进行制冷换热，将蒸汽通入波纹管汽-水换热机组进行制热换热。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

本申请的沼气发电烟气余热回收系统，包括厌氧处理装置、沼气发电机、双压余热锅炉、换热机组以及换热管道；厌氧处理装置对餐厨垃圾进行厌氧处理，将餐厨垃圾厌氧处理后产生的沼气输送至沼气发电机；沼气发电机利用厌氧处理装置产生的沼气进行发电，将沼气燃烧产生的烟气输送至双压余热锅炉；双压余热锅炉利用沼气发电机产生的烟气加热锅炉中的水产生高压蒸汽和低压蒸汽，将高压蒸汽输送至厌氧处理装置，将低压蒸汽输送至换热机组；换热机组利用双压余热锅炉产生的蒸汽进行换热，将换热工质输送至换热管道。本申请可高效回收利用沼气发电机产生的烟气余热，提高能源利用效率；高压蒸汽输送至厌氧处理装置，可满足餐厨垃圾厌氧处理工艺的用汽需求，节约了能源；同时满足了预设场所的供热、供冷需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一方面一个实施例的结构示意图；

图2为本申请第一方面另一实施例的结构示意图；

图3为本申请第二方面的一个实施例的流程框图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为本申请第一方面一个实施例的结构示意图，便于理解下述实施例的技术方案。

本申请的第一方面，提供一种沼气发电烟气余热回收系统，包括厌氧处理装置、沼气发电机、双压余热锅炉、换热机组以及换热管道；

所述厌氧处理装置被配置为：对餐厨垃圾进行厌氧处理，将餐厨垃圾厌氧处理后产生的沼气输送至所述沼气发电机；

所述沼气发电机被配置为：利用所述厌氧处理装置产生的沼气进行发电，将沼气燃烧产生的烟气输送至所述双压余热锅炉；

所述双压余热锅炉被配置为：利用所述沼气发电机产生的烟气加热锅炉中的水产生高压蒸汽和低压蒸汽，将高压蒸汽输送至所述厌氧处理装置，将低压蒸汽输送至所述换热机组；

所述换热机组被配置为：利用所述双压余热锅炉产生的蒸汽进行换热，将换热工质输送至换热管道。

本实施例中，厌氧处理装置通过对餐厨垃圾进行厌氧处理，进而产生沼气，沼气被输送至沼气发电机燃烧后发电，燃烧后的产物即产生的烟气输送至双压余热锅炉以加热锅炉中的水产生双压蒸汽，双压蒸汽包括高压蒸汽和低压蒸汽；高压蒸汽满足了厌氧处理装置所需要的蒸汽，而低压蒸汽则输送至换热机组换热，换热包括两种类型：即制冷和制热。换热后由换热工质从换热管道输送至目标用户，满足目标用户的制冷或制热需求。

可选的，还包括沼气净化装置，所述沼气净化装置被配置为：将所述厌氧处理装置产生的沼气进行除尘和脱硫处理，将处理后的沼气输送至所述沼气发电机。

参见图2，为本申请第一方面另一实施例的结构示意图，在本实施例中，由于厌氧处理装置产生的沼气中往往含有杂质和硫分如SO₂等物质，对沼气燃烧不利，也不利于大气环境，因此，通过沼气净化装置进行除尘和脱硫处理，有利于沼气的稳定燃烧，对沼气发电机和大气环境也是一种保护。

可选的，还包括排空处理装置，所述排空处理装置被配置为：将所述双压余热锅炉排空的烟气进行脱硝和除尘处理后排放大气中。

参见图2，本实施例中，双压余热锅炉排空的烟气直接排放大气，造成一定程度的污染，为了对环境友好，设置排空处理装置对双压余热锅炉排空的烟气进行脱硝和除尘处理，进一步降低对大气的污染，有利于环保。

可选的，所述双压余热锅炉产生的所述高压蒸汽为1.25Mpa压力蒸汽，所述双压余热锅炉产生的所述低压蒸汽为0.4Mpa压力蒸汽。

参见图2，本实施例中，优选了一种产生固定压力的双压余热锅炉，高压蒸汽为1.25Mpa压力蒸汽，低压蒸汽为0.4Mpa压力蒸汽；由于目前双压余热锅炉产品存在生产的规格和标准，从生产工艺及其规格参数上选择本实施例的双压余热锅炉满足了本申请的需求的同时还能兼顾一定的经济性。

可选的，所述换热机组包括溴化锂制冷机组和波纹管汽-水换热机组。

参见图2，本实施例中，溴化锂制冷机组作为制冷换热时使用，波纹管汽-水换热机组作为制热换热时使用；溴化锂制冷机组简称溴冷机，目前世界上常用的吸收式制冷机种。真空状态下，溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂水溶液为吸收剂，制取0℃以上的低温水，多用于中央空调系统。溴化锂制冷机利用水在高真空状态下沸点变低(只有4摄氏度)的特点来制冷(利用水沸腾的潜热)。溴化锂制冷机运动部件少，故障率低，运动平稳，振动小，噪声低；操作方便；溴化锂溶液无毒，对臭氧层无破坏作用；对余热、废热及其他低品位热能利用效果好；运行费用少，安全性好；以热能为动力，电能耗用少。波纹管汽-水换热机组结构紧凑，布局合理，占地面积小；传热系数高，阻力损失小。

本申请的第二方面，提供一种沼气发电烟气余热回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1001，通过厌氧处理装置对餐厨垃圾进行厌氧处理，产生沼气；

S1002，沼气发电机利用沼气发电，产生烟气；

S1003，将烟气输送至双压余热锅炉，加热双压余热锅炉中的水产生高压蒸汽和低压蒸汽；

S1004，将高压蒸汽通入厌氧处理装置，将低压蒸汽通入换热机组进行换热；

S1005，将换热机组中的换热介质通过换热管道输送至预设场所。

参见图3，为本申请第二方面的一个实施例的流程框图。本实施例中，通过采用双压余热锅炉，并将双压余热锅炉产生的高压蒸汽通入厌氧处理装置，将低压蒸汽通入换热机组进行换热，一方面，高压蒸汽满足了厌氧处理装置所需求的蒸汽，另一方面通过换热机组利用低压蒸汽实现换热目的，本实施例能更大程度的节约资源，高效利用沼气发电机的烟气余热。

可选的，在所述沼气发电机利用沼气发电，产生烟气的步骤之前，还包括：利用沼气净化装置对沼气进行除尘和脱硫处理。

可选的，在所述将烟气输送至双压余热锅炉，加热双压余热锅炉中的水产生蒸汽的步骤之后，还包括：在所述双压余热锅炉的烟气出口端设置排空处理装置，对排空烟气进行脱硝和除尘处理。

可选的，在所述将烟气输送至双压余热锅炉，加热双压余热锅炉中的水产生蒸汽的步骤中，产生的高压蒸汽为1.25Mpa压力蒸汽，低压蒸汽为0.4Mpa压力蒸汽，将所述高压蒸汽输送至厌氧处理装置，将所述低压蒸汽输送至换热机组。

可选的，在所述将蒸汽通入换热机组进行换热的步骤中，将蒸汽通入溴化锂制冷机组进行制冷换热，将蒸汽通入波纹管汽-水换热机组进行制热换热。

本申请的沼气发电烟气余热回收系统，包括厌氧处理装置、沼气发电机、双压余热锅炉、换热机组以及换热管道；厌氧处理装置对餐厨垃圾进行厌氧处理，将餐厨垃圾厌氧处理后产生的沼气输送至沼气发电机；沼气发电机利用厌氧处理装置产生的沼气进行发电，将沼气燃烧产生的烟气输送至双压余热锅炉；双压余热锅炉利用沼气发电机产生的烟气加热锅炉中的水产生高压蒸汽和低压蒸汽，将高压蒸汽输送至厌氧处理装置，将低压蒸汽输送至换热机组；换热机组利用双压余热锅炉产生的蒸汽进行换热，将换热工质输送至换热管道。本申请可高效回收利用沼气发电机产生的烟气余热，提高能源利用效率；高压蒸汽输送至厌氧处理装置，可满足餐厨垃圾厌氧处理工艺的用汽需求，节约了能源；同时满足了预设场所的供热、供冷需求。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。