CN1185563A - 从废物中回收能量的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种从废物中回收能量的方法和装置,用于通过气化废物如城市废物回收能量。该方法包括在较低的温度下,在流化床气化炉中气化废物;将在流化床气化炉中产生的气态物料和焦炭引入熔化炉中;在较高的温度下,在熔化炉中气化气态物料和焦炭;将熔化炉中产生的气体引入热交换单元;以及将在热交换单元中回收的热量传递到热循环中发电。

Description

从废物中回收能量的方法和装置
本发明涉及一种从废物中回收能量的方法和装置，更具体地说本发明涉及这样一种回收能量的方法和装置，该方法和装置先在较低温度下，后在较高温度下气化废物，然后要么从产生的气体中回收热能发电，要么燃烧产生的气体驱动燃气轮机发电，还可以从燃气轮机回收废热发电。
通常通过焚烧减少废物体积，或通过土地填埋场弃置未处理的废物，以处理各种废物例如城市废物、塑料废物、污泥、工业废物等。
近年来，由于对限制使用矿物燃料的认识，人们对把废物转变为可用热源的要求逐渐转向有效利用废物能量上。
由于缺乏土地填埋场，依靠土地填埋场堆积未处理状态的废物变得越来越困难，并且从环境保护的观点来看，也不允许这样做。
所以，后来投入实用了一种能量回收***，该能量回收***具有一个用于燃烧废物的焚烧炉，一个与焚烧炉相连的废热锅炉，用于从焚烧炉中上升的高温排放气中回收热量以产生蒸汽，以及一个可由蒸汽驱动的汽轮机，用于转动与之相连的发电机发电。
此外，还研制出了另一种类似的能量回收***，在该***中，通过与焚烧炉相连的废热锅炉回收热量以产生蒸汽，通过来自燃气轮机的废热进一步升高所产生的蒸汽温度，使发电机以较高的效率发电。
然而，上述采用焚烧炉燃烧废物的能量回收***在增加排气以及蒸汽温度上存在一定的局限性。由于不能分解焚烧炉产生的二噁英，以及锅炉再合成二恶英的速度很高，所以传统能量回收***的另一个问题是不可避免地产生了有毒气体。
此外，由于焚烧炉产生的如灰这样的固体含有重金属，这些重金属会在最终处置的土地填埋场析出。
为了防止产生二噁英以及析出重金属，人们一种尝试着研制一直气化和熔融废物而不是焚烧废物的***。气化和熔融***在较低温度下气化废物，然后在较高温度下燃烧气态物料和焦炭。由于二噁英可在高温下分解，所以该***不会排放二噁英。此外，由于灰分被熔融成熔渣，所以在土地填埋场也不会析出重金属。
在气化和熔融***中，当要净化气体时，必需提供冷却生成气体的过程。因此，在冷却过程中，生成气体的热量被白白损失了，因此不能有效地利用能量。此外，一直没有作直接使用生成气作燃料来发电的尝试。
因此，本发明的一个目的是提供一种从废物中回收能量的方法和装置，该方法和装置能够通过气化废物产生的气体有效地从废物中回收能量，然后要么从产生的气体中回收热能发电，要么燃烧产生的气体驱动燃气轮机发电，还可以从燃气轮机回收废热发电。
为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种从废物中回收能量的方法，该方法包括：在较低的温度下，在流化床气化炉中气化废物；将流化床气化炉中产生的气态物料和焦炭引入熔化炉中；在熔化炉中在较高的温度下气化气态物料和焦炭；将熔化炉中产生的气体引入热交换单元；以及将在热交换单元中回收的热量传递到热循环中来发电。
根据本发明的第二方面，提供了一种从废物中回收能量的方法，该方法包括：在较低的温度下，在流化床气化炉中气化废物；将流化床气化炉中产生的气态物料和焦炭引入熔化炉中；在熔化炉中在较高的温度下气化气态物料和焦炭；将熔化炉中产生的气体引入燃气轮机，并燃烧该气体发电；以及从燃气轮机回收废热，并将回收的废热传递到热循环中来发电。
根据本发明的第三方面，提供了一种从废物中回收能量的装置，该装置包括：一个用于在较低温度下气化废物以产生气态物料和焦炭的流化床气化炉；一个在较高的温度下气化上述气态物料和焦炭以产生气体的熔化炉；一个从熔化炉产生的上述气体中回收热量的热交换单元；以及一个用从上述热交换单元回收的热量发电的热循环。
根据本发明的第四方面，提供了一种从废物中回收能量的装置，该装置包括：一个用于在较低温度下气化废物以产生气态物料和焦炭的流化床气化炉；一个在较高的温度下气化上述气态物料和焦炭以产生气体的熔化炉；一个燃烧在熔化炉中产生的上述气体来发电的燃气轮机；以及一个用从上述燃气轮机回收的废热发电的热循环。
流化床气化炉可以包括一个内循环流化床气化炉，熔化炉可以包括旋流式熔化炉。最好联合采用内循环流化床气化炉和旋流式熔化炉。流化床气化炉的内部温度最好在450-800℃的范围内，流化床的温度最好在450-650℃的范围内。熔化炉的内部温度最好为1300℃或更高。
用于气化废物的供给流化床气化炉的气体选自空气、富氧空气、空气与蒸汽的混合物、富氧空气与蒸汽的混合物、以及氧气与蒸汽的混合物。作为流化介质，可使用如石英砂或橄榄石砂等的砂子、矾土、铁粉、石灰石、白云石等等。
引入熔化炉用于气化的气体可选自富氧空气和氧气。供给流化床气化炉和熔化炉用于气化的氧气总量是燃烧废物所需氧气理论量的0.1-0.6倍。供给流化床气化炉的氧气量是燃烧废物所需理论量的0.1-0.3倍。
流化床气化炉包括一个流化床和一个超高，流化床的温度保持在450-650℃的范围内，超高保持在600-800℃的温度范围内。旋流式熔化炉有一个燃烧室和一个熔渣分离室。来自流化床气化炉的气态物料和焦炭在燃烧室中与供给的气体一起形成旋流，并在较低的温度下被气化，在熔渣分离室中将灰分熔融，并分离出熔渣。
考虑到待处理废物的性质，用于本发明的流化床气化炉可以是已知的常压炉，或加压鼓泡型流化床炉。然而，尤其优选的是使用本申请人研制的内循环流化床气化炉。
优选的内循环流化床气化炉有一个圆形水平截面，并有一个在中心区域气体的流速较低的弱流化床，和一个在周边区域气体的流速较高的强流化床。内循环流化床气化炉有一个沿流化床表面附近的内壁设置的倾斜壁，使周边区域流动的流化介质偏转到中心区域，以便使旋转的流化介质形成这样的流动方式，即在弱流化床中流化介质下降，在强流化床中流化介质上升，并在流化床的下部从中心向周边区域流动，在流化床的上部，从周边区域向中心区域流动。
在熔化炉中，使从流化床气化炉引入的气态物料和焦炭与气化气体相接触，在1300℃或更高的温度下完全气化，其中的灰分以熔渣形式从熔化炉的底部排出。
熔化炉可以是一种自燃型的熔化炉，其中熔渣和所产生的气体向下流动。
熔化炉可以是Texaco炉，其中只从炉的上部吹入煤水混合物，优选地包括一种旋流式熔化炉。在旋流式熔化炉中，在较高的温度下气化气态物料和焦炭，与供给的气体一起形成旋流，灰分被熔化，然后分离生成的熔渣，并从中排出。
通过使用旋流式熔化炉，可以进行高负荷和高速度的燃烧，气体滞留时间的分布变窄，炭转化百分比和熔渣收集效率高，可以缩小燃烧器的体积。
引入熔化炉用于气化的气体可选自富氧空气和氧气。供给流化床气化炉和熔化炉用于气化的氧气总量可以是燃烧废物所需氧气理论值的0.1到0.6倍。
由于从流化床气化炉连续引入熔化炉中的焦炭中的灰分在熔化炉中被转化为熔渣，有害金属被封闭在渣中，不能析出。二噁英和其前体以及PCB(多氯联苯)在熔化炉中通过高温燃烧可被完全分解。
将熔化炉中产生的气体引入热交换单元在其中收集热量。把所收集的热量分配到热循环中以利用发电机发电。
将在熔化炉中产生的气体引入燃气轮机并燃烧，以驱动燃气轮机，利用发电机发电。由于废物数量和质量的变化，为了减少供给燃气轮机气体量的波动，可在气化废物过程中加入辅助燃料如煤。回收来自燃气轮机的废热，并将其传递到热循环用以发电。
热循环最好有一种至少包括两种不同沸点组分的多组分混合物。优选地，至少一种组分的沸点低于水的沸点。例如，多组分混合物可以是一种水和氨的混合物。根据热循环的运行条件确定组分之间的比例，该比例在热循环中也可以改变。
根据本发明的一个方面，热交换单元可以包括一个设置在熔化炉中的储存有冷却介质的熔渣分离室内的热交换器，或者是一个与熔化炉中熔渣分离室相连的并含有来自熔渣分离室的冷却介质的热交换器。冷却介质优选的是水。熔渣分离室可以包括熔渣粉碎室。
当将熔渣和气体引入熔渣分离室时，在熔渣分离室中提供冷却介质以冷却和固化熔渣，气体要么被冷却介质的表面改变方向，并排出熔化炉，要么与熔渣一起被引入冷却介质。然后进入冷却介质的气体被冷却介质冷却并洗涤，最后被排出熔化炉。如果将气体引入冷却介质，包含在气体中的少量熔渣和未燃烧的炭被冷却介质俘获。因此，冷却介质的热量没有回收就排出了熔化炉。然而，根据本发明，可回收冷却介质的热量用来发电。
根据本发明的另一个方面，热交换单元包括一个设置在熔化炉下游侧的热交换器。热交换器包括一个对流式锅炉和一个废热锅炉。通过连接到热循环的废热锅炉回收燃气轮机的废热，通过热交换器回收熔化炉的气体热量并传递到热循环。
每个流化床气化炉和熔化炉可以在常压或高压下运行。
通过参照附图用实施例的方式描述本发明的最佳实施方式，可以更清楚地了解本发明的上述和其它目的、性质和优点。
图1是根据本发明的第一实施例，实施能量回收方法的一个能量回收***的示意图。
图2是如图1所示的能量回收***的改进实施例的示意图。
图3是在图1和图2所示的能量回收***中，旋流式熔化炉的局部放大纵向剖面图。
图4是一个用于能量回收方法的多组分混合物热循环的示意图。
图5是另一多组分混合物热循环的示意图。
图6是另一多组分混合物热循环的示意图。
图7是根据本发明的第二实施例，实施能量回收方法的一个能量回收***的示意图。
图8是根据本发明的第三实施例，实施能量回收方法的一个能量回收***的示意图。
图9是根据本发明的第四实施例，实施能量回收方法的一个能量回收***的示意图。
下面参照附图对本发明的从废物中回收能量的方法和装置进行描述。
图中相同或相应的部件采用相同或相应的符号表示。
图1表示的是根据本发明的第一实施例，实施能量回收方法的一个能量回收***。
如图1所示，本发明所处理的废物可以是城市废物、废燃料(RDF)、固体-水混合物(SWM)、生物废物、包括纤维增强塑料(FRP)在内的塑料废物、汽车废物(破碎的粉末、废轮胎)、电器废物、特殊废物(医疗废物等等)、污泥、粪便、高度浓缩的废液以及工业污泥，它们在热值、水分和形状上有很大的差异。可以联合使用这些废物，或将这些废物与低等煤一起使用。
通过对城市垃圾进行粉碎和分级可生产废燃料(RDF)，在分级后的城市垃圾中加入石灰，并把它们压成一定的形状。还可通过粉碎城市垃圾生产固体-水混合物(SWM)，用水将它们转变成污泥，并通过水热反应在高压下把污泥转化为油状燃料。低等煤可以是煤化度低的褐色煤、褐煤和泥煤，或在煤分离过程中产生的煤渣。
首先将这些废物输送到流化床反应器中，并在其中进行热解。尤其是通过使用内循环式流化床气化炉，通过预处理，废物不用粉碎成细小的粉末，而是粉碎成小块就可以被输送到流化床气化炉中。这是由于流化介质的剧烈旋转流动，供给的废物可得到良好的热传递，大块的未燃烧废物可从流化床气化炉中排走。因此，在这些废物中，可将城市废物、生物废物、塑料废物以及汽车废物粗略地粉碎成大约30cm的块。对含水量高的污泥和粪便，可通过专用处理设施中的离心分离机等等脱水成泥饼，然后将这种泥饼输送到本发明处理***的现场。垃圾燃料、固体-水混合物以及高度浓缩的废液以它们本身的状态使用。将煤粉碎成40mm或更小，在废物中加入煤以调整热值。
根据其热值和水分含量，可将上述废物粗略地分成高热值废物和低热值废物。通常，垃圾燃料、固体-水混合物、塑料废物、汽车废物和电器废物是高热值废物。生物废物、特殊废物如医疗废物、污泥和粪便的脱水泥饼、以及高度浓缩的废液是低热值废物。
将这些废物分别排入一个高热值废物槽、一个低热值废物槽和一个储罐中，在槽和储罐中充分进行搅拌。此后，将它们供给流化床气化炉。如果金属的熔点高于流化床气化炉中流化床的温度，则在非氧化条件下回收供给流化床气化炉的废物中的金属。因此，可根据金属的特殊类型把回收的金属制成金属块来使用。
如果供给流化床气化炉的废物数量是恒定的，则废物与供给流化床气化炉的气体之比也是恒定的。然而，如果供给的低热值废物的比例增加，或者供给废物的总水分增加，则流化床的温度将低于设定值。从后一阶段气体利用条件来看，当流化床的温度下降时，最好控制供给的废物中低热值废物与高热值废物的比，使供给废物的热值保持恒定。另一方面，可在废物中加入高等煤，以调节供给废物的热值。
如图1所示的能量回收***包括一个流化床气化炉1和一个旋流式熔化炉5。
流化床气化炉1是一个内循环式流化床气化炉。最好该内循环式流化床气化炉有一个水平圆形截面，并有一个流化床3，该流化床有一个在中心区域流化气体流速低的弱流化床，和一个在周边区域流化气体流速高的强流化床。内循环式流化床气化炉1有一个沿流化床表面附近的内壁设置的倾斜壁2，使周边区域流动的流化介质偏转到中心区域，以便使回流的流化介质形成这样的流动方式，即在弱流化床中流化介质下降，在强流化床中流化介质上升，并在流化床的下部从中心向周边区域流动，在流化床的上部，从周边区域向中心区域流动。
内循环式流化床气化炉1有一个设置在流化床3上部的超高4。通过向超高中供给含有氧气如纯氧或富氧空气的气体，可减少后续熔化炉的负荷，在超高中气化后的气体可加速焦油和焦炭的气化。
如图1和图3所示，旋流式熔化炉5有一个圆柱形的燃烧室6，一个设置在燃烧室6下部的熔渣分离室7，一个从燃烧室6垂直延伸到熔渣分离室7的导管8。熔渣分离室7中储存有作为冷却介质的水。在流化床气化炉1中产生的气态物料和焦炭被输送到旋流式熔化炉5中，在燃烧室6中与供给熔化炉5的气化气体一起形成旋流。在燃烧室6中，在较高的温度下，气化气态物料和焦炭，并熔化其中所含的灰分。熔化的灰分穿过导管8输送到熔渣分离室7，在熔渣分离室7中分离出熔渣，然后从旋流式熔化炉5的底部排走这些熔渣。
经过均匀混合的废物“a”，以恒定的速度通过螺旋进料器或类似部件输送到流化床气化炉1中。氧气“b”与蒸汽“c”的混合物以气态形式从其底部输送到流化床气化炉1中，用于使废物“a””气化和流化。废物“a”落入流化床气化炉1中的流化床3中，并在流化床3中与气化和流化气体相接触，流化床的温度保持在450-650℃的范围内。在流化床3中废物“a”迅速热解并气化成气体、焦油、含碳物质和水。通过流化床3的搅拌作用使含碳物质粉碎成焦炭。
从流化床气化炉1的底部排放作为流化介质的不可燃的石英砂，并将其输送到筛网21，通过筛网分离出不可燃物质“e”。分离后的不可燃物质“e”含有贵重金属，通过活底料斗(lock hopper)22排放以回收有用物质。穿过活底料斗23和流化介质循环回路24输送石英砂“f”，并从上部回流到流化床气化炉1。
然后，将在流化床气化炉1中产生的气体、焦油、焦炭和水一起输送给旋流式熔化炉5的燃烧室6，在其中使它们与氧气“b”混合，以便在旋流中气化它们，并在1300℃或更高的温度下迅速氧化。这样，焦炭中的灰分被转换成熔渣，在旋流离心力的作用下，熔渣被熔化炉5内壁上的熔渣相捕集。然后，捕集的熔渣在内壁上向下流动进入熔渣分离室7，然后熔渣从熔渣分离室7的底部排出熔化炉5。在燃烧室6中在较高温度下进行的氧化反应产生了含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和水等的气体。
通过导管8将生成的气体引入储存于熔渣分离室7中作为冷却介质的水。因此，生成气体的温度被降低，在熔渣分离室7中，气体中大部分熔渣和未燃烧的炭作为熔渣被捕集。然后，被捕集的熔渣“g”从熔渣分室7的底部排出，并通过活底料斗25和筛网26输送以便循环。
当生成的气体在熔渣分离室7中穿过水时，清洁了气体，然后，它从旋流式熔化炉5中排出并进入洗涤器9。在洗涤器9中，冷却和洗涤所产生的气体以去除灰尘和HCl，这样就产生了净化气体。净化气体从洗涤器9中排放，并用作主要成份为一氧化碳和氢气的合成气体“d”。
洗涤器9的底部和熔渣分离室7连接到一个澄清池27。
如图1和3所示，用作热交换单元的蒸汽发生器10设置在旋流式熔化炉5的熔渣分离室7中。在旋流式熔化炉5中，生成的气体大约有1300℃的高温。如上所述，生成的气体穿过储存在熔渣分离室7中的水(冷却水)，熔渣分离室7设置在旋流式熔化炉5的下部，以净化生成的气体。当气体穿过冷却水时，气体将水加热。在气体穿过冷却水之后，气体的温度降低到大约250℃。因此，生成气体的大部分热能被消耗变成了水的感热和潜热。通过蒸汽发生器10可回收生成气体传递给水的热量。
特别地，本发明的能量回收***采用了一个热循环，该热循环用含有低沸点组分的多组分混合物作为工作液体，以便从冷却水中，也即通过蒸汽发生器10从生成气体中回收热量，以便改进该能量回收***的热效率。
如果在热循环中用氨水和水的混合物作为多组分混合物，当氨水的重量百分比浓度为80％，并保持在25kg/cm2abs的压力下时，蒸汽发生器10能产生大约70℃的蒸汽。该热循环产生的蒸汽有足以适用于发电的压力，最后将蒸汽通入与发电机相连的汽轮机中用于发电，为了尽可能地利用热循环提供的热能，热***包括一个与汽轮机排放口相连的冷凝/蓄热***，用于实施热交换并改变工作液体的浓度。
如图1和4所示，热循环通常用Hc表示，包括一个在熔化炉5的熔渣分离室7中的蒸汽发生器10，一个用于驱动发电机19的汽轮机11，以及一个冷凝/蓄热***12。如图4所示，冷凝/蓄热***12包括一对泵13、14，如蓄热器的热交换器15，一对冷凝器16、17，以及一个用于改变工作液体浓度的分离器18。
在如图1所示的能量回收***中，蒸汽发生器10设置在熔渣分离室7中。在如图2所示的改进的能量回收***中，用设置在熔渣分离室7外面并与之相连的热交换器40来代替蒸汽发生器，以便与从熔渣分离室7排出的冷却水进行热量交换。热交换器40是热循环的一部分。
图5显示的是另一种热循环，该热循环有一个蒸汽发生器10、一个与发电机19相连的汽轮机11、一个泵13、一个热交换器15、一个冷凝器16以及一个分离器18。
图6显示的是再一种热循环，该热循环有一个蒸汽发生器10、一个与发电机19相连的汽轮机11、一个泵13、一对热交换器15以及一个冷凝器16。
如图4所示的热循环Hc的运行情况如下：含有一种高浓度低沸点组分的多组分混合物进入蒸汽发生器10，在熔渣分离室7中由于热源如水的加热而转变成混合蒸汽。混合蒸汽从蒸汽发生器10流入汽轮机11，在这里蒸汽膨胀并转动汽轮机11，由此使发电机19发电。从汽轮机11排放的液体进入热交换器15。在该热交换器15中，液体的热量被用于加热一部分具有适合浓度并通过冷凝器16冷凝的多组分混合物，冷凝器16是一个低压冷凝器，由此降低液体的温度。来自热交换器15的液体是多组分混合物的稀溶液，它含有低浓度低沸点组分，然后该溶液进入冷凝器16。用泵13输送适合浓度的多组分混合物和从冷凝器16排放的多组分混合物，并分成两股流体。一股流体穿过热交换器15进入分离器18，该分离器18将多组分混合物分离成高浓度的多组分混合物蒸汽和低浓度的多组分混合物液体。低浓度的多组分混合物液体用于稀释热交换器15排放的液体。高浓度的多组分混合物蒸汽与泵13输送的另一股流体，即适度冷凝的多组分混合物相混合，以便在冷凝器17的上游制备高浓度的混合液体。用冷凝器17对混合液体进行冷凝，该冷凝器17是高压冷凝器，然后用泵14将混合液体输送到蒸汽发生器10中。
热循环Hc用至少含有两种不同沸点组分的多组分混合物作为工作液体。至少一种组分是沸点低于水沸点的物质。
可有效地与汽轮发电机联合使用的工作液体具有下列特性：
(a)工作液体的沸点低。
(b)工作液体的沸点和熔点互不相同(工作液体非等温挥发和冷凝)。
(c)工作液体的冷凝压力随其浓度的改变而改变。
工作液体的上述特性提供了下列优点，它使得热循环Hc的各个部分都有很高的效率：
(1)由于将低沸点的工作液体供给蒸汽发生器，所以蒸汽发生器即使在低温下也可以产生蒸汽，并由此使用低温热源。
(2)当温度升高时，由于工作液体挥发，工作液体与热源的温差小于通常蒸汽循环的温差，所以，可更有效地回收热源的热能。
(3)当温度下降时，从汽轮机11排出的液体被冷凝。所以，当将由冷凝器16冷凝的、其温度低于汽轮机11排放液体的温度的工作液体供给热交换器15时，提供到热交换器15的工作液体可以从汽轮机11排放的液体中回收热量。结果，由于通过冷凝器16排出热循环Hc的热量较少，则通过汽轮机11、19产生的电能量就较大。
(4)依据热源的温度和发电机的规模，从汽轮机排放的工作液体可以制成低浓度的工作液体，然后冷凝，由此降低汽轮机排放的工作液体的压力。因此，增加了汽轮机中的热差，这样就增加了发电机的电能输出量。
蒸汽发生器、热交换器、分离器、泵、冷凝器、汽轮机和发电机的数量可以大于图4所示***的数量，并且可以省去其中一些部件。在某些情况下，可以增加一些蓄热器(热交换器)。图4中，如上所述多元混合物的浓度是变化的，也可以是恒定的。
图7表示的是根据本发明的第二实施例，实施能量回收方法的能量回收***。图7所示的能量回收***与图1所示的能量回收***不同，在图7中热循环Hc有一个设置在旋流式熔化炉5和洗涤器9之间的蒸汽发生器10。而流化床气化炉1和旋流式熔化炉5与图1所示的是相同的，热循环Hc与图1和4所示的基本相同。
在第二实施例中，将温度大约为250℃的饱和气体从旋流式熔化炉5提供到蒸汽发生器10。还向蒸汽发生器10提供多组分混合物，该多组分混合物含有低沸点组分，用来产生蒸汽，将蒸汽引入汽轮机11，以驱动发电机10发电。
图8表示根据本发明的第三实施例实施能量回收方法的能量回收***。图8所示的能量回收***与图1所示的能量回收***不同，图8所示的***不采用蒸汽发生器，而采用汽轮机，用旋流式熔化炉5产生并净化的气体作为其燃料，用联合循环动力发生***发电。由于从熔化炉5排放的气体富含一氧化碳和氢气，所以可以用作汽轮机的燃料。流化床气化炉1和旋流式熔化炉5与图1所示的相同，热循环Hc与图1和4所示的基本相同。
通常联合循环动力发生***有一个用于回收燃气轮机排放气体的热量的废热锅炉，以产生发电用的蒸汽。在根据该实施例的联合循环动力发生***中，向废热锅炉输送含有一种低沸点组分的多组分混合物，以产生蒸汽，将该蒸汽引入与发电机相连的汽轮机中发电。当以来自燃气轮机排放的气体作为低温热源时，即温度范围为500-600℃，该实施例的联合循环动力发生***采用一个使用多组分混合物的热循环，来产生大于常规的兰金循环大约20％的发电量。因此，改进了总能量回收***的热效率。
如图8所示，从旋流式熔化炉排放的气体进入燃气轮机31的燃烧室32。用气体作为燃料，并在燃烧室32中燃烧，由此产生一个用于驱动燃气轮机31的燃烧气体。当燃气轮机31被驱动时，便驱动了与燃气轮机31相连的发电机33发电。燃气轮机31排放的气体穿过废热锅炉30，由此给热循环Hc提供热量，然后用通风风扇34输送到烟囱35中，并将气体从烟囱排放到大气中。在热循环中，从穿过废热锅炉30排放的气体中回收的热量用于产生蒸汽。该蒸汽可包含单一组分的蒸汽或混合组分的蒸汽，将该蒸汽输送到燃气轮机11中，以转动与燃气轮机11相连的发电机19发电。
图9表示的是根据本发明的第四实施例实施能量回收方法的能量回收***。在如图9所示的能量回收***中，通过与旋流式熔化炉5熔渣分离室7相连的热交换器40，可回收当废物被气化时产生的低温废热，通过废热锅炉30可从燃气轮机31回收高温废热。因此，既可以回收低温废热也可以回收高温废热，以便更有效地利用热量。在热交换器40中，通过来自熔渣分离室7的冷却水可加热热循环Hc中的多组分混合物，然后进一步通过废热锅炉30进行加热。当由此加热多组分混合物的液体时，液体变成了要输送到与发电机19相连的燃气轮机11中的高温蒸汽。
在图9中，可用设置在熔化炉5熔渣分离室7中的蒸汽发生器10代替热交换器40，用与图1相同的方式回收低温废热。
通过上述描述可以明显地看到，本发明具有下列优点：
1)在流化床气化炉中在低温下气化废物，在熔化炉中在高温下气化生成的气态物料和焦炭，将生成的气体输送到热交换单元进行热交换，回收热交换产生的热量，并将其传递给热循环以发电。因此，在气化过程中生成气体的热能可有效地用于发电，由此可极大地改进总***的热效率。
2)在较低的温度下，在流化床气化炉中气化废物，在较高的温度下，在熔化炉中气化所产生的气态物料和焦炭，将所产生的气体引入汽轮机，并在其中燃烧该气体发电，回收汽轮机中的废热，并将其传递给热循环发电。所以，气化过程中产生的气体可以直接用作汽轮机中的燃料发电，汽轮机中的废热也可以被用于这种发电，从而大大提高整个***的热效率。
3)通过利用包含低沸点组分的多组分混合物作为工作液体的热循环，可从低温废热中高效率地回收热量，而通过传统的兰金循环不能有效地回收这些热量，即使可能，回收热量的效率也很低。这样，整个***的热效率将大大改善。
4)通过使气化过程中产生的气体穿过设置在熔化炉底部的骤冷室，去除焦油、焦炭和腐蚀材料，从而得到干净的净化气体。这样，可以省去净化气体的后续装置。由于可回收骤冷室中去除的热量，并传递给热循环发电，可有效地利用生成气体保存的热能，这样，可以大大改善整个***的热效率。
5)由于废物的气化可以在1300℃或更高的温度范围内完成，则有害的二恶英可以完全分解，灰分可以转化为无害的熔渣。
尽管详细描述和说明了本发明的某些最佳实施例，但是，可以理解在不背离后附权利要求书限定范围的情况下，可作各种各样的变化和改进。

Claims (17)

1、一种从废物中回收能量的方法，该方法包括：
在较低的温度下，在流化床气化炉中气化废物；
将在上述流化床气化炉中产生的气态物料和焦炭引入熔化炉中；
在较高的温度下，在上述熔化炉中气化所述的气态物料和焦炭；
将上述熔化炉中产生的气体引入热交换单元；以及
将在上述热交换单元中回收的热量传递到热循环中发电。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于上述热循环包括一个利用至少由两种不同沸点的组分组成的多组分混合物的热循环。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于至少上述组分中一种组分的沸点低于水的沸点。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于上述热交换单元包括下述热交换器之一：一个设置在熔化炉中的储存有冷却介质的熔渣分离室内的热交换器，一个与熔化炉中熔渣分离室相连的并且其中含有来自熔渣分离室的冷却介质的热交换器，以及一个设置在上述熔化炉下游侧的用于与上述熔化炉排出的气体进行热交换的热交换器。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于在上述熔化炉中生成的物质被整体输送到上述熔渣分离室中的冷却介质中。
6、如权利要求4所述的方法，其特征在于上述冷却介质包含水。
7、一种从废物中回收能量的方法，该方法包括：
在较低的温度下，在流化床气化炉中气化废物；
将上述流化床气化炉中产生的气态物料和焦炭引入熔化炉中；
在较高的温度下，在上述熔化炉中气化气态物料和焦炭；
将上述熔化炉中产生的气体引入燃气轮机，并燃烧该气体发电；以及
从上述燃气轮机回收废热，并将所回收的废热传递到热循环中发电。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于上述热循环包括一个利用至少由两种不同沸点的组分组成的多组分混合物的热循环。
9、如权利要求8所述的方法，其特征在于至少上述组分中一种组分的沸点低于水的沸点。
10、如权利要求7所述的方法，其特征在于进一步包括一个热交换单元，该热交换单元包括下述热交换器之一：一个设置在熔化炉中的储存有冷却介质的熔渣分离室内的热交换器，一个与熔化炉中熔渣分离室相连的并且其中含有来自熔渣分离室的冷却介质的热交换器，以及一个设置在上述熔化炉下游侧的用于与上述熔化炉排出的气体进行热交换的热交换器。
11、如权利要求10所述的方法，其特征在于在上述熔化炉生成的物质被整体输送到上述熔渣分离室中的冷却介质中。
12、如权利要求10所述的方法，其特征在于上述冷却介质包含水。
13、如权利要求7所述的方法，其特征在于通过与上述热循环相连的废热锅炉回收来自上述燃气轮机的废热。
14、一种从废物中回收能量的装置，该装置包括：
一个用于在较低温度下气化废物以产生气态物料和焦炭的流化床气化炉；
一个在较高的温度下气化上述气态物料和焦炭以产生气体的熔化炉；
一个从上述熔化炉产生的上述气体中回收热量的热交换单元；以及
一个用从上述热交换单元回收的热量发电的热循环。
15、如权利要求14所述的装置，其特征在于上述热循环包括一个利用至少由两种不同沸点的组分组成的多组分混合物的热循环。
16、一种从废物中回收能量的装置，该装置包括：
一个用于在较低温度下气化废物以产生气态物料和焦炭的流化床气化炉；
一个在较高的温度下气化上述气态物料和焦炭以产生气体的熔化炉；
一个燃烧在上述熔化炉中产生的上述气体来发电的燃气轮机；以及
一个用从上述燃气轮机回收的废热发电的热循环。
17、如权利要求16所述的装置，其特征在于上述热循环包括一个利用至少由两种不同沸点的组分组成的多组分混合物的热循环。
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