用于餐厨垃圾处理的沼气发电余热高效利用系统及方法与流程

本发明涉及沼气发电余热，更具体的是涉及用于餐厨垃圾处理的沼气发电余热高效利用系统及方法。

背景技术：

1、业内对餐厨垃圾的处理的主力工艺为预处理+离心提油+厌氧工艺。预处理单元为采用物理机械的方法对餐厨垃圾进行分选、破碎、制浆，将餐厨垃圾中的塑料、骨料、纸张、贝壳、细砂粒不可以生物降解的杂质分离出来，并将餐厨垃圾中可生物降解的有机物制成粒径小于6毫米、含固率小于10％的有机浆液。有机浆液进入离心提油单元的浆液加热罐，通过蒸汽将有机浆液从常温加热至85℃，再进入三相离心分离机进行提油，将浆液中的油分分离。被分离出油分的有机浆液进入厌氧反应器进行厌氧生物降解处理。通过预处理+离心提油工艺，可去除餐厨垃圾有机浆料中的固相杂质，以后更利于后续的厌氧降解；并分离出有经济价值的副产物——油脂。大多数餐厨垃圾处理厂提出的油脂均外售，目前市面上油脂外售价高达数千元/吨，油脂外售收入已成为餐厨垃圾处理厂的主要经营收入来源之一。因此，提高餐厨垃圾的提油率，对提高餐厨垃圾处理厂的经济效益具有促进作用。然而，业内在餐厨垃圾处理厂几乎均在离心提油单元进行提油，也只在浆液加热罐处进行对餐厨浆液加热。有一部份油脂被黏附在固相杂质上的油脂随固相在分选环节就从餐厨浆液中流失，这部分油脂未进入离提油单元，故造成提油率有一定损失。

2、经预处理和离心提油后的餐厨垃圾浆液进入厌氧反应器，通过厌氧微生物降解将餐厨垃圾浆液中有机质转化为沼气和二氧化碳。其中沼气是有经济价值的副产物，可采用沼气发电机将沼气能转化成电能。采用沼气发电机将厌氧反应产生的沼气的进行能源化利用，已成为业内绝大多数餐厨垃圾处理厂必采用的工艺环节。沼气发电机组排出的烟气温度高达450～480℃。沼气发电机组排出的缸套水温度高达95～100℃。如果不将这些余热加以回收利用，势必造成能源资源的浪费。然而，餐厨垃圾处理厂本身就有需要换热和加热的工艺设备环节。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述术问题，本发明提供一种用于餐厨垃圾处理的沼气发电余热高效利用系统及方法。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、本发明的一个方面提供一种用于餐厨垃圾处理的沼气发电余热高效利用系统，包括依次设置的沼气净化单元、增压风机以及沼气发电机组，沼气发电机组包括烟气余热管道和缸套水余热管道，烟气余热管道依次连接有烟气换热器和餐厨浆液加热罐，缸套水余热管道依次连接有缸套水换热器和餐厨垃圾进料斗加热器。

4、具体来说，本方案公开的系统非常适用于餐厨垃圾处理厂。相对于传统的沼气发电余热利用系统而言，采用本方案的增压风机可增加沼气进入沼气发电机组前的压力。因沼气发电机组对进入机组前的沼气压力市有要求的。沼气发电机组是是一种依靠沼气发电的机械设备，通过该设备，将沼气能转化为电能。烟气换热器为将沼气发电机组排出的480℃的烟气余热进行回收换热作为餐厨垃圾处理厂的餐厨浆液加热热源，通过烟气换热器，在餐厨浆液加热罐里将餐厨浆液从60℃加热至85℃。缸套水换热器将沼气发电机组排出的近100℃的缸套水余热回收换热作为餐厨垃圾进料斗加热器热源。通过缸套水换热器，可在进料斗处将餐厨垃圾进料从常温加热至近50℃，升高温度后可使黏附在固相物上的油脂更多的析出至液相，并进入后续沥液中，沥液进入餐厨浆液加热罐参与后续离心提油，以进一步提高餐厨垃圾的提油率。

5、在一个实施方式中，沼气净化单元包括按沼气流向依次设置的生物脱硫塔、干法脱硫塔、粗过滤器和精过滤器。

6、具体来说，沼气净化单元包括生物脱硫塔、干法脱硫塔、粗过滤器、精过滤器。因沼气发电机对进入的沼气品质要求较高，而从厌氧反应器出来的沼气含硫和杂质，因此需此沼气净化单元对沼气进行净化。

7、在一个实施方式中，还包括双膜沼气储柜，双膜沼气储柜位于沼气净化单元和增压风机之间。

8、具体来说，双膜沼气储柜用于缓存经沼气净化单元的沼气。由于厌氧反应器的沼气是源源不断的在产生，但后续用气则根据具体的情况使用，时间并不同步。所以需要一个缓存装置沼气储存起来起缓冲作用。双膜储气柜则可以很好的缓冲储存沼气。双膜沼气储气柜具有抗沼气腐蚀、抗紫外线和微生物的功能。

9、在一个实施方式中，烟气换热器包括传热翅片管结构。

10、具体来说，烟气换热器均采用了防露点腐蚀的换热设计，换热器采用强化传热翅片管结构，传热效果好、无露点腐蚀。

11、在一个实施方式中，缸套水换热器采用板式换热器，板式换热器的材质为不锈钢。

12、具体来说，缸套水换热器采用较高性价比的温差换热设计，板式换热器采用了不锈钢材料，传热效果好、防结垢。

13、在一个实施方式中，餐厨垃圾进料斗加热器位于餐厨垃圾进料斗底部。

14、具体来说，餐厨垃圾进料斗加热器在餐厨垃圾进料斗底部，用于将进入进料斗的餐厨垃圾进料进行加热。

15、在一个实施方式中，烟气余热管道位于沼气发电机组的顶部，缸套水余热管道位于沼气发电机组的底部。

16、在一个实施方式中，干法脱硫塔为ls型脱硫塔、fg型脱硫塔或sh型脱硫塔中的一种。

17、具体来说，ls型脱硫塔是一种常见的脱硫设备，其型号规格取决于其处理气体流量和含硫量。常见的ls型脱硫塔规格有ls-30、ls-60、ls-90等，其中数字代表其处理气体流量，单位为m3/h。

18、fg型脱硫塔是一种较为先进的脱硫设备，其型号规格也与处理气体流量相关。常见的fg型脱硫塔规格有fg-100、fg-200、fg-300等，其中数字代表其处理气体流量，单位为m3/h。

19、sh型脱硫塔是一种大型的脱硫设备，其型号规格根据处理流量和处理效率来确定。常见的sh型脱硫塔规格有sh-500、sh-1000、sh-2000等，其中数字代表其处理气体流量，单位为m3/h。

20、在一个实施方式中，精过滤器为板式过滤器、袋式过滤器、旋风式过滤器、静电纤维过滤器中的一种。

21、具体来说，板式过滤器是最常见的一种粗过滤器，由多层金属网或滤纸组成。其简单易懂，最大程度地过滤空气中的杂质，能够过滤掉直径在5微米及以上的颗粒物。板式过滤器维护简单，只需清洗即可长期使用。

22、袋式过滤器通常由长方形布袋、金属骨架和滤袋污染指示器组成。袋式过滤器过滤精度较大，可以过滤直径20微米及以上的颗粒物，并且适用于高速气流场和大气流量的场合。袋式过滤器的维护较复杂，需要定期更换滤袋。

23、旋风式过滤器通过分离粗颗粒物和细颗粒物，可以过滤直径在40微米以上的颗粒物。旋风式过滤器的运行稳定，维护简单，但过滤效果较差。

24、静电纤维过滤器借助静电力吸附和分离细小颗粒物，比如粉尘、烟雾等，可以过滤直径在0.1微米以上的颗粒物。静电纤维过滤器除了过滤效率高，还能够去除异味。但其价格比传统过滤器贵。

25、本发明的另一个方面提供一种用于餐厨垃圾处理的沼气发电余热高效利用方法，采用上述的一种用于餐厨垃圾处理的沼气发电余热高效利用系统，包括如下步骤：

26、s1、沼气进入沼气净化单元，经过生物脱硫塔、干法脱硫塔、粗过滤器和精过滤器除去沼气中的硫和杂质，得到净化后的沼气；

27、s2、经过步骤s1处理后的沼气进入到双膜沼气储柜，双膜沼气储柜用于缓冲储存沼气；

28、s3、双膜沼气储柜中的沼气通过增压风机增加压力后，进入到沼气发电机组内燃烧发电；

29、s4、沼气发电机组的烟气余热通过烟气余热管道依次进入烟气换热器和餐厨浆液加热罐中加以利用；

30、沼气发电机组的缸套水余热通过缸套水余热管道依次进入缸套水换热器和餐厨垃圾进料斗加热器中加以利用；

31、s5、完成沼气发电余热高效利用过程。

32、具体来说，采用这种用于餐厨垃圾处理的沼气发电余热高效利用方法，可将沼气发电机组高品位的烟气余热和低品位的缸套水余热等余热产生环节的二次能源进行阶梯级回收，分别用于餐厨浆液加热罐和餐厨垃圾进料斗加热器，不仅提高了餐厨垃圾/生活垃圾协同处理厂的二次余热能源的利用效率，还将这些二次余热能源的用于获得更高的提油率，在实现了餐厨垃圾处理厂的节能降耗的基础上产出更多具有经济价值的副产物—油脂，提高了餐厨垃圾处理厂的经济效益。体现了循环经济理念。

33、本发明的有益效果如下：

34、本发明采用这种用于餐厨垃圾处理的沼气发电余热高效利用方法，可将沼气发电机组高品位的烟气余热和低品位的缸套水余热等余热产生环节的二次能源进行阶梯级回收，分别用于餐厨浆液加热罐和餐厨垃圾进料斗加热器，不仅提高了餐厨垃圾/生活垃圾协同处理厂的二次余热能源的利用效率，还将这些二次余热能源的用于获得更高的提油率，在实现了餐厨垃圾处理厂的节能降耗的基础上产出更多具有经济价值的副产物—油脂，提高了餐厨垃圾处理厂的经济效益。体现了循环经济理念。