阅读说明：本技术 一种垃圾焚烧发电系统 (A kind of waste incineration and generating electricity system ) 是由 冯琰磊 杨召青 王恺 杨爱东 于 2019-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及火力发电系统,具体涉及一种垃圾焚烧发电系统。包括垃圾焚烧线、汽轮机和凝汽器,垃圾焚烧线得到的主蒸汽经过主管路被输送至汽轮机,汽轮机的蒸汽出口连接凝汽器的蒸汽进口,还包括旁路管路,所述垃圾焚烧线得到的主蒸汽通过所述旁路管路被输送至所述凝汽器,所述旁路管路上设置有旁路阀门组。通过设置主管路以外的旁路管路,在机组启动时或者汽轮机故障需要检修时,产生的蒸汽量可以不进入汽轮机,而是通过旁路管路被引入至凝汽器,如此无需设置旁路凝汽器,不会增加投资,布置和系统也较简单。解决了现有技术中的垃圾焚烧发电系统,旁路凝汽器仅作为故障状态的备用设备,长期不运行也容易损坏,布置和系统也比较复杂,增加了投资的技术问题。(The present invention relates to thermal power generation systems, and in particular to a kind of waste incineration and generating electricity system.Including waste incineration line, steam turbine and condenser, the main steam that waste incineration line obtains is transported to steam turbine by main line, the steam inlet of the steam (vapor) outlet connection condenser of steam turbine, it further include bypass conduit, the main steam that the waste incineration line obtains is transported to the condenser by the bypass conduit, and bypass valve group is provided in the bypass conduit.Pass through the bypass conduit other than setting main line, in unit starting or when steam turbine failure needs to overhaul, the quantity of steam of generation can not enter steam turbine, but condenser is introduced by bypass conduit, so no setting is required bypasses condenser, investment is not will increase, arrangement and system are also relatively simple.Solves the technical issues of waste incineration and generating electricity system in the prior art, bypass condenser is only used as the stand-by equipment of malfunction, does not run also be easily damaged for a long time, arranges and system is also more complicated, increase investment.)

一种垃圾焚烧发电系统

技术领域

本发明涉及火力发电系统，具体涉及一种垃圾焚烧发电系统。

背景技术

垃圾焚烧发电是实现城市垃圾无害化、减量化和资源化处理的 一种有效方法，目前正得到大力的推广。根据《中国统计年鉴 2018》：2016年我国生活垃圾清运量达到2.04亿吨，2017年清运 量达到2.15亿吨，并以每年4％-5％的增速逐年攀升。根据住建部 2017年公告：2016年城市清运生活垃圾、粪便2.17亿吨，县城全 年清运生活垃圾、粪便0.71亿吨。我国垃圾焚烧发电装机规模、发 电量均居世界第一。根据《中国统计年鉴》(2018)，截至2017年 底，全国城市在运垃圾焚烧处理厂286个，年垃圾处理量约 8463.3万吨。垃圾焚烧在全国城镇生活垃圾处理方式中所占比例将 由2015年的31％提高至2020年的54％。垃圾焚烧发电项目近期将 迎来发展的高峰。垃圾焚烧发电将成为我国最主要的垃圾处理方式。

垃圾焚烧发电兼顾了废物利用和资源化处理(即发电)两种功能， 收益也包括了垃圾处理费和售电收益两部分。由于垃圾处理设施停运 会带来很大影响，因此，对于垃圾焚烧线可靠性要求非常高，《生活 垃圾焚烧处理工程技术规范》CJJ 90-2009要求垃圾焚烧采用垃圾连续 焚烧运行模式，垃圾焚烧线年可利用小时数不应小于8000；垃圾焚 烧产生的蒸汽量规模相对较小，垃圾焚烧线的配置方式常采用两炉一 机的配置模式，也增加了垃圾焚烧线配套的热力系统的重要性。为了 考虑汽轮发电机组的系统冗余，当汽轮发电机组故障或者检修时，要 求垃圾焚烧炉仍能连续稳定运行处理垃圾，则产生的多余蒸汽需要另行处理。按照《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》CJJ 90-2009要求， 当设置一套汽轮机组时，汽轮机旁路系统应按汽轮机组100％额定进 汽量设置；当设置二套机组时，汽轮机旁路系统宜按较大一套汽轮机 组120％额定进汽量设置。

设置旁路后，仍需要考虑旁路蒸汽的出路，由于汽轮机和主凝汽 器是联通的，常规需要另外配置一个旁路凝汽器，专供旁路使用。如 图1所示的两炉一机带旁路凝汽器的系统结构图，包括两条垃圾焚烧 线1’，正常发电时，两条垃圾焚烧线1’得到的主蒸汽被引入主汽轮机 2’，驱动发电机3’发电，汽轮机2’的蒸汽出口与主凝汽器4’的蒸汽入 口连接；当汽轮发电机组故障或者检修时，产生的多余蒸汽引入到旁 路凝汽器6’中，第一旁路阀门组5’控制旁路凝汽器6’的工作，上述系 统中设置旁路凝汽器要增加投资，针对2X600t/d的垃圾焚烧线，设 置旁路凝汽器后，设备投资约200万元，厂房体积增加21600m3，而 且由于旁路凝汽器长期处于备用状况不运行，其寿命相对较短且需要 经常维护。

如图2所示的多机组设旁路至其他机组主凝汽器的系统结构图， 包括两条垃圾焚烧线1’，正常发电时，两条垃圾焚烧线1’得到的主蒸 汽被引入主汽轮机2’，驱动发电机3’发电，汽轮机2’的蒸汽出口与主 凝汽器4’的蒸汽入口连接；当汽轮发电机组故障或者检修时，产生的 多余蒸汽引入到其他机组的主凝汽器6”中，第二旁路阀门组5”控制 旁路凝汽器6”的工作，通过旁路阀门组将多余的蒸汽引入到其他机 组的主凝汽器中。系统具有较大的局限性。按照《生活垃圾焚烧处理 工程技术规范》CJJ-90，全厂总焚烧能力2000t/d以上为特大类垃圾 焚烧厂，全厂处理能力介于1200～2000t/d为I类垃圾焚烧厂(含 1200t/d)，全厂处理能力介于600～1200t/d为II类垃圾焚烧厂；全厂 处理能力介于150～600t/d为III类垃圾焚烧厂。在全国范围内，更为 常见的为I类、II类和III类垃圾焚烧处理厂，设置1条或者2条垃圾 焚烧线即能满足垃圾处理要求，通常凝汽器设置一座即可满足要求， 不能实现凝汽器的互为旁路设置。上述的二炉二机的设置方案，比如 采用600t/d垃圾焚烧线，采用二炉二机时汽轮发电机装机规模约 10MW，由于机组规模小，造成汽轮发电机组的效率较低；同时，设 置两台汽轮发电机投资也高于两炉一机的设置方案。总体上，采用二 炉二机提高了系统的可靠性，但是牺牲了机组效率并增加了投资。

如图3所示的二炉二机旁路至临机主凝汽器的系统结构图，包括 两条垃圾焚烧线1’，每条垃圾焚烧线1’分别对应有主汽轮机2’和主蒸 汽器4’，正常发电时，两条垃圾焚烧线1’得到的主蒸汽被引入至对应 的主汽轮机2’，驱动发电机3’发电，主汽轮机2’的蒸汽出口与主凝汽 器4’的蒸汽入口连接；当其中一个汽轮发电机组故障或者检修时，产 生的多余蒸汽引入到另一个主汽轮机2’或主凝汽器4’中，第二旁路阀 门组5”控制管路的通断，通过将多余蒸汽输送至临汽轮机或邻凝汽 器中，不设置凝汽器旁路，具有较大的技术风险，经常通过排汽来满 足停机不停炉运行，还会产生热污染和噪声污染。垃圾来源是连续的，当由于汽轮发电机组故障造成垃圾焚烧线的停运时，大量的垃圾将无 法处理，会造成较大的社会影响。同时，按照入炉垃圾处理费60元 /t考虑，2X1200t/d垃圾焚烧线每天垃圾处理费14.4万元，由于汽轮 发电机组的停运会造成垃圾焚烧处理厂较大的经济损失。

综上所述，现有技术中的垃圾焚烧发电系统，都需要设置旁路凝 汽器，但是旁路凝汽器仅作为启动用或者故障状态的备用设备，长期 不运行也容易损坏，布置和系统也比较复杂，增加了投资；而不设置 旁路凝汽器，又具有较大的技术风险。

发明内容

为了解决现有技术中的垃圾焚烧发电系统，旁路凝汽器仅作为启 动用或者故障状态的备用设备，长期不运行也容易损坏，布置和系统 也比较复杂，增加了投资的技术问题，本发明提出了一种垃圾焚烧发 电系统，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种垃圾焚烧发电系统，包括垃圾焚烧线、汽轮机和凝汽器，所 述垃圾焚烧线得到的主蒸汽经过主管路被输送至汽轮机，所述汽轮机 的蒸汽出口连接所述凝汽器的蒸汽进口，还包括旁路管路，所述垃圾 焚烧线得到的主蒸汽通过所述旁路管路被输送至所述凝汽器，所述旁 路管路上设置有旁路阀门组。

通过设置主管路以外的旁路管路，在产生的蒸汽量大于汽轮机所 需要的蒸汽量时，多余的蒸汽量可以不进入汽轮机，而是通过旁路管 路被引入至凝汽器，如此无需设置旁路凝汽器，不会增加投资，布置 和系统也较简单。

进一步地，所述垃圾焚烧线为一条或两条，所有垃圾焚烧线得到 的主蒸汽经过主管路被输送至汽轮机，所有垃圾焚烧线得到的主蒸汽 经过旁路管路被输送至凝汽器。

进一步地，所述旁路阀门组包括串联连接的旁路阀和减温减压器， 所述旁路阀位于所述减温减压器的上游。

进一步地，所述主管路的入口端与每个垃圾焚烧线的出汽口连通， 每个所述垃圾焚烧线与主管路的入口端之间设置有第一出汽阀，所述 主管路上设置有控制所述汽轮机进汽的进汽阀。

进一步地，所述汽轮机和所述凝汽器之间设置有控制阀，所述进 汽阀、汽轮机和所述控制阀串联，上述三者与所述旁路阀门组并联。

进一步地，所述控制阀为插板阀。

进一步地，所述旁路管路的入口端与每个垃圾焚烧线的出汽口连 通，每个所述垃圾焚烧线与旁路管路的入口端之间设置有第二出汽阀。

进一步地，所述垃圾焚烧线包括锅炉本体，所述锅炉本体内设置 有燃烧室、余热锅炉和受热面，所述燃烧室的底部设置有炉排，所述 炉排焚烧物料得到的高温气体进入到余热锅炉，所述受热面与所述高 温气体进行热量交换后得到主蒸汽。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的垃圾焚烧发电系统，在机组启动或汽轮机故障时，通 过设置旁路管路将垃圾焚烧线产生的主蒸汽直接传输至凝汽器，如此 无需设置旁路凝汽器，不会增加投资，布置和系统也较简单；针对一 炉一机、两炉一机或多炉一机作为一个单元的设置方案，旁路系统都 引至本机或本单元机组内的主凝汽器，不用设旁路凝汽器，简化了系 统结构；根据初步计算，针对常见的两炉一机配置方案，2X600t/d垃 圾焚烧线汽轮发电机组旁路凝汽器及其相关管道设备投资约200万 元，旁路凝汽器造成主厂房体积增加约110万元，总增加投资约310 万元；

2.本发明的垃圾焚烧发电系统，通过在旁路管路上设置旁路阀门 组，旁路阀门组包括旁路阀和减温减压阀，旁路阀可以控制旁路管路 的通断，在旁路阀开启的情况下，主蒸汽在减温减压阀的作用下降温 降压，然后进入到凝汽器；

3.本发明的垃圾焚烧发电系统，在凝汽器和汽轮发电机组之间设 置控制阀，可以实现汽轮发电机组和凝汽器之间的物理隔离，正常工 况凝汽器用以处理汽轮机的排汽，在汽轮机故障状态可以实现旁路运 行，用以处理旁路的蒸汽，控制阀可实现零泄漏；适用于下排汽汽轮 机，也适用于轴向排汽汽轮机；可以实现停机不停炉运行，工质可以 回收。

附图说明

图1为现有技术中两路一机带旁路凝汽器的系统结构图；

图2为现有技术中多机组设旁路至其他机组主凝汽器的系统结 构图；

图3为现有技术中二炉二机旁路至临机主凝汽器的系统结构图；

图4为本发明的垃圾焚烧发电系统的系统结构图；

图中：1-垃圾焚烧线；11-进料装置；12-锅炉本体；121-燃烧室； 122-余热锅炉；123-受热面；124-排料口；13-炉排；2-汽轮机；3- 发电机；4-凝汽器；5-旁路阀门组；51-旁门阀；52-减温减压阀；71- 第一蒸汽输出管路；711-第一出汽阀；72-第二蒸汽输出管路；721- 第二出汽阀；8-主管路；81-进汽阀；82-控制阀；9-旁路管路；P为给 水入口；T为主蒸汽出口；1’-垃圾焚烧线；2’-主汽轮机；3’-发电机； 4’-主凝汽器；5’-旁路阀门组；6’-旁路凝汽器；6”-其他机组的主凝汽 器。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的内容作进一步地描述。在本发明 的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位 或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明， “多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定， 术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连 接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以 通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据 具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图4所示，本发明提出一种垃圾焚烧发电系统，包括垃圾焚烧 线1、汽轮机2、发电机3和凝汽器4，垃圾焚烧线1用于焚烧垃圾、 生物质等来获得热量，热量对水进行加热获取主蒸汽，主蒸汽被输送 至汽轮机2中，汽轮机2驱动发电机3发电，汽轮机2的蒸汽出口与凝汽器4的蒸汽入口连通。在机组启动或汽轮机故障时，垃圾焚烧线 1产的主蒸汽通过旁路管路9将主蒸汽直接输送至凝汽器4中，凝汽 器4起到换热器的作用。

垃圾焚烧线1可为1条或多条，本实施例中的垃圾焚烧线1为两 条，每条垃圾焚烧线1采用锅炉对垃圾进行焚烧，垃圾焚烧线1包括 进料装置11和锅炉本体12，锅炉本体12内设置有燃烧室121，燃烧 室121的下方为炉排13，锅炉本体12内还设置有余热锅炉122和受热面123，垃圾或生物质等待燃烧物质从进料装置11进入到炉排12 上方，炉排12对其上的待燃烧物质进行加热燃烧，燃烧后产生的高 温气体进入到余热锅炉122内，受热面123与高温气体换热，其内部 的给水受热变成主蒸汽，自主蒸汽出口T排出锅炉本体12。锅炉本 体12上还设置有给受热面123给水入口P，方便给水进入到锅炉本 体12内部的受热面123的内部。具体地，受热面123为蒸发和过热 受热面。

每条垃圾焚烧线1得到的主蒸汽经第一蒸汽输出管路71输出至 主管路8，所有垃圾焚烧线1的第一蒸汽输出管路71与主管路8连 通，所有垃圾焚烧线1的主蒸汽经主管路8输送至汽轮机2中，汽轮 机2驱动发电机3发电，汽轮机2的蒸汽出口与凝汽器4的蒸汽入口连通。优选地，每条第一蒸汽输出管路71上均设置有第一出汽阀711， 控制每条垃圾焚烧线1产生的主蒸汽经主蒸汽出口T输出至主管路8 的通断。主管路8上设置有进汽阀81，进汽阀81设置在汽轮机2的 上游，用于控制主蒸汽进入到汽轮机2的线路的通断。优选地，汽轮 机2和凝汽器4之间还设置有控制阀82，进一步优选地，所述控制 阀82为插板阀，通过设置插板阀可以实现汽轮机和凝汽器之间的物 理隔离，正常工况凝汽器用以处理汽轮机的排汽，在汽轮机故障状态 可以实现旁路运行，用以处理旁路的蒸汽。

每条垃圾焚烧线1得到的主蒸汽经第二蒸汽输出管路72输出至 旁路管路9，所有垃圾焚烧线1的第二蒸汽输出管路72与旁路管路9 连通，所有垃圾焚烧线1得到的主蒸汽经旁路管路9直接输出至凝汽 器4的蒸汽入口。优选地，每条第二蒸汽输出管路72上均设置有第 二出汽阀721，控制每条垃圾焚烧线1产生的主蒸汽经主蒸汽出口T 输出至旁路管路9的通断。旁路管路9上设置有旁路阀门组5，旁路 阀门组5包括旁门阀51和减温减压阀52，旁门阀51控制旁路管路9 的通断，减温减压阀52对高温蒸汽进行降温降压。在旁门阀51连通 的情况下，主蒸汽先经过旁门阀51，再经过减温减压阀52进行降温 降压，降温降压后的蒸汽被输送至凝汽器4的蒸汽入口。具体地，旁 路管路9的入口端与主管路8连通，旁路管路9上的旁路阀门组5与 主管路8上的进汽阀81、汽轮机2和控制阀82并联。

本实施例中的垃圾焚烧发电系统将主凝汽器和旁路凝汽器合并， 凝汽器为换热器，运行稳定，且长期保持在运行状况，也不容易损坏， 系统安全可靠，节约投资，增加了垃圾焚烧线安全稳定运行的可靠性。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并 不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内， 还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。