CN104048299A - 一种燃煤电厂污泥掺烧系统及其智能供给方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤电厂污泥掺烧系统及其智能供给方法，该智能供给方法通过检测实时烟气流量以及氮氧化物、硫化物、汞和灰分的实时浓度，从而计算出最优实时污泥供给流量，再控制螺旋给料机按该最优实时污泥供给流量将污泥输出到给煤机输送带上。本发明在充分利用污泥自带热值的情况下保证了污染物的达标排放，实现电厂安全运行且污染物排放水平达标下最经济的污泥掺烧运行，具有经济高效、可靠高、污泥供给量精确可控的优点，并大大减少了污泥处理产生的污染物和降低了电厂燃煤成本。

Description

一种燃煤电厂污泥掺烧系统及其智能供给方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤电厂污泥掺烧系统及其智能供给方法。

背景技术

污水污泥中含有大量的有机污染物，同时含有病原菌、重金属、致癌化学物质等潜在的有毒有害成分，随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加，未经适当处理的污泥进入环境后，会给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类活动构成了严重威胁。目前，如何无害化资源化处理污泥已经成为越来越重要的课题。焚烧处理是有效处理污泥的一种主要方法，能使其减量化、无害化。

污泥无害化处理是污泥掺烧的主要目的之一，污泥掺烧可利用燃煤电厂现有污染物控制装置，处理污泥焚烧过程中产生的有害成分，如重金属、SO2、NOx等，使其掺烧燃料燃烧后达到国家排放标准。而对于电厂来说，电厂经营成本中60％～70％是来自燃料成本，利用污泥中的热值，进行掺烧污泥可降低燃煤电厂的燃料成本，降低电厂生产成本。

但是，污泥所含有害物质的水平远远超过原煤，原煤掺烧污泥会大大提高燃料燃烧后产生的污染物水平，甚至有可能会超过电厂现有污染物控制装置的处理上限。因此利用简单、经济的装置达到根据排放烟气中的污染物水平和给煤量实时控制掺烧污泥量，以实现环保生产和降低生产成本目的已成为一种迫切的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种燃煤电厂污泥掺烧系统。

本发明所要解决的技术问题是：提供一种上述燃煤电厂污泥掺烧系统的智能供给方法。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种燃煤电厂污泥掺烧系统，包括锅炉炉膛、烟囱和连通在锅炉炉膛与烟囱之间的烟道，所述锅炉炉膛内产生的烟气通过烟道后由烟囱排出，所述烟道中安装有用于脱除烟气污染物的污染物控制装置，其特征在于：所述的污泥掺烧系统还包括制粉系统、用于输送原煤的给煤机输送带和用于输送污泥的螺旋给料机；所述螺旋给料机的出料口设置在给煤机输送带的上方，给煤机输送带将原煤连同螺旋给料机输出的污泥一起投入到制粉系统中，所述制粉系统将污泥和原煤粉碎成粉末后吹入所述锅炉炉膛中。

作为本发明的一种实施方式，所述的烟道内还安装有省煤器和空气预热器，所述污染物控制装置包括静电除尘器和湿法烟气脱硫系统，所述省煤器、空气预热器、静电除尘器和湿法烟气脱硫系统按锅炉炉膛到烟囱的方向依次安装在所述烟道中。

一种上述燃煤电厂污泥掺烧系统的智能供给方法，包括以下步骤：

S1：测定螺旋给料机输送的污泥中氮氧化物、硫化物、汞和灰分的百分比含量N、S、Hg和A，以及所述污染物控制装置脱除氮氧化物、硫化物、汞和灰分的脱除率η_N、η_S、η_Hg和η_A，并获取测定出的氮氧化物、硫化物、汞和灰分转化成污染物的转化份额K_N、K_S、K_Hg和K_A；

S2：设置所述烟囱排出的烟气中氮氧化物、硫化物、汞和灰分的最高浓度为n_N0、n_S0、n_Hg0和n_A0，用烟气污染物连续在线监测系统实时检测出所述烟道位于污染物控制装置之后的管段中烟气的实时流量V，以及氮氧化物、硫化物、汞和灰分的实时浓度n_N、n_S、n_Hg和n_A，并用称重传感器检测出所述给煤机输送带上输送原煤的实时质量m₇，用速度传感器检测出所述给煤机输送带的实时传送速度v₇，以计算出所述给煤机输送带的实时原煤供给流量

S3：按照以下S3-1至S3-5五个公式分别计算出实时污泥供给流量M2，并取其中的最小值为最优实时污泥供给流量：

$M2=\frac{V(n_N-n_{N0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_N}{100})\·\frac{N}{100}\·K_N}$           (公式S3-1)

$M2=\frac{V(n_S-n_{S0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_S}{100})\·\frac{S}{100}\·K_S}$           (公式S3-2)

$M2=\frac{V(n_{\mathrm{Hg}}-n_{\mathrm{Hg}0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Hg}}}{100})\·\frac{\mathrm{Hg}}{100}\·K_{\mathrm{Hg}}}$           (公式S3-3)

$M2=\frac{V(n_A-n_{A0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_A}{100})\·\frac{A}{100}\·K_A}$           (公式S3-4)

$M2=\frac{1}{3}M1$                (公式S3-5)

S4：控制所述螺旋给料机按步骤S3计算出的最优实时污泥供给流量将污泥输出到所述给煤机输送带上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明的燃煤电厂污泥掺烧系统采用螺旋给料机实现污泥的供给，并用制粉系统将污泥和原煤粉碎成粉末后吹入锅炉炉膛中，因此，本发明能使得污泥供给流量得到更为精确的控制，并使污泥和原煤更容易在锅炉炉膛中实现充分燃烧；

第二，本发明的智能供给方法通过检测实时烟气流量以及氮氧化物、硫化物、汞和灰分的实时浓度，从而计算出最优实时污泥供给流量，再控制螺旋给料机按该最优实时污泥供给流量将污泥输出到给煤机输送带上，实现了高效快速的反馈控制，以使得螺旋给料机输出的污泥在掺烧过程中由烟囱排出的氮氧化物、硫化物、汞和灰分四种污染物均不超过预设的最高浓度，以保证氮氧化物、硫化物、汞和灰分四种污染物的排放不会超出预设的标注，并且污泥的供给流量不超过原煤的三分之一，以保证燃烧效率；而在此基础上，还能达到最大的污泥掺烧量，实现经济环保的最优化生产；因此，本发明在充分利用污泥自带热值的情况下保证了污染物的达标排放，实现电厂安全运行且污染物排放水平达标下最经济的污泥掺烧运行，具有经济高效、可靠高、污泥供给量精确可控的优点，并大大减少了污泥处理产生的污染物和降低了电厂燃煤成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的燃煤电厂污泥掺烧系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的燃煤电厂污泥掺烧系统，包括制粉系统、用于输送原煤的给煤机输送带7、用于输送污泥的螺旋给料机9、锅炉炉膛1、烟囱6和连通在锅炉炉膛1与烟囱6之间的烟道。螺旋给料机9的出料口设置在给煤机输送带7的上方，给煤机输送带7将原煤连同螺旋给料机9输出的污泥一起投入到制粉系统中，制粉系统将污泥和原煤粉碎成燃料粉末后吹入锅炉炉膛1中进行燃烧；锅炉炉膛1内产生的烟气通过烟道后由烟囱6排出，烟道中安装有省煤器2、空气预热器3和用于脱除烟气污染物的污染物控制装置，污染物控制装置包括静电除尘器4和湿法烟气脱硫系统5，省煤器2、空气预热器3、静电除尘器4和湿法烟气脱硫系统5按锅炉炉膛1到烟囱6的方向依次安装在烟道中，污染物控制装置对通过烟道的烟气进行污染物脱除，最后经由烟囱6排至大气。

本发明还公开了上述燃煤电厂污泥掺烧系统的智能供给方法，包括以下步骤：

S1：测定螺旋给料机9输送的污泥中氮氧化物NOx、硫化物SOx、汞Hg和灰分A的百分比含量N、S、Hg和A(单位为mg/m³)，以及污染物控制装置脱除氮氧化物、硫化物、汞和灰分的脱除率η_N、η_S、η_Hg和η_A(一般来说，现有燃煤电厂所采用的污染物控制装置对氮氧化物、硫化物和灰分的脱除率分别能达到95％、95％和99％，而对汞的脱除率则为20％～50％左右)，并通过查表的方式获取上述测定出的氮氧化物、硫化物、汞和灰分转化成污染物的转化份额K_N、K_S、K_Hg和K_A；

S2：设置烟囱6排出的烟气中氮氧化物、硫化物、汞和灰分的最高浓度为n_N0、n_S0、n_Hg0和n_A0(单位为mg/m³)，用烟气污染物连续在线监测系统实时检测出烟道位于污染物控制装置之后的管段中烟气的实时流量V(单位为m³/s)，以及氮氧化物、硫化物、汞和灰分的实时浓度n_N、n_S、n_Hg和n_A(单位为mg/m³)，并用称重传感器901检测出给煤机输送带7上输送原煤的实时质量m₇，用速度传感器902检测出给煤机输送带7的实时传送速度v₇，以计算出给煤机输送带7的实时原煤供给流量(单位为kg/s)，其中，本发明优选地将烟气污染物连续在线监测系统的检测探头设置在湿法烟气脱硫系统出口位置的烟道管段中，以更准确、实时的反应出当前电厂排放烟气中污染物的真实水平；

S3：按照以下S3-1至S3-5五个公式分别计算出实时污泥供给流量M2(单位为kg/s)，并取其中的最小值为最优实时污泥供给流量：

$M2=\frac{V(n_N-n_{N0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_N}{100})\·\frac{N}{100}\·K_N}$           (公式S3-1)

$M2=\frac{V(n_S-n_{S0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_S}{100})\·\frac{S}{100}\·K_S}$           (公式S3-2)

$M2=\frac{V(n_{\mathrm{Hg}}-n_{\mathrm{Hg}0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Hg}}}{100})\·\frac{\mathrm{Hg}}{100}\·K_{\mathrm{Hg}}}$           (公式S3-3)

$M2=\frac{V(n_A-n_{A0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_A}{100})\·\frac{A}{100}\·K_A}$           (公式S3-4)

$M2=\frac{1}{3}M1$                (公式S3-5)

S4：控制螺旋给料机9按步骤S3计算出的最优实时污泥供给流量将污泥输出到给煤机输送带7上，以使得螺旋给料机9输出的污泥在掺烧过程中由烟囱6排出的氮氧化物、硫化物、汞和灰分四种污染物均不超过上述步骤S2设定的最高浓度，以保证氮氧化物、硫化物、汞和灰分四种污染物的排放不会超出设定的标注，并且污泥的供给流量不超过原煤的三分之一，以保证燃烧效率；而在此基础上，还能达到最大的污泥掺烧量，实现经济环保的最优化生产。另外，将上述步骤S2中氮氧化物、硫化物、汞和灰分的最高浓度设定为相应污染物的现行国家标准，即能使得燃煤电厂污泥掺烧的污染物排放水平不超过国家标准。

本发明不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种燃煤电厂污泥掺烧系统，包括锅炉炉膛(1)、烟囱(6)和连通在锅炉炉膛(1)与烟囱(6)之间的烟道，所述锅炉炉膛(1)内产生的烟气通过烟道后由烟囱(6)排出，所述烟道中安装有用于脱除烟气污染物的污染物控制装置，其特征在于：所述的污泥掺烧系统还包括制粉系统、用于输送原煤的给煤机输送带(7)和用于输送污泥的螺旋给料机(9)；所述螺旋给料机(9)的出料口设置在给煤机输送带(7)的上方，给煤机输送带(7)将原煤连同螺旋给料机(9)输出的污泥一起投入到制粉系统中，所述制粉系统将污泥和原煤粉碎成粉末后吹入所述锅炉炉膛(1)中。

2.根据权利要求1所述的燃煤电厂污泥掺烧系统，其特征在于：所述的烟道内还安装有省煤器(2)和空气预热器(3)，所述污染物控制装置包括静电除尘器(4)和湿法烟气脱硫系统(5)，所述省煤器(2)、空气预热器(3)、静电除尘器(4)和湿法烟气脱硫系统(5)按锅炉炉膛(1)到烟囱(6)的方向依次安装在所述烟道中。

3.一种权利要求1或2所述燃煤电厂污泥掺烧系统的智能供给方法，包括以下步骤：

S1：测定螺旋给料机(9)输送的污泥中氮氧化物、硫化物、汞和灰分的百分比含量N、S、Hg和A，以及所述污染物控制装置脱除氮氧化物、硫化物、汞和灰分的脱除率η_N、η_S、η_Hg和η_A，并获取测定出的氮氧化物、硫化物、汞和灰分转化成污染物的转化份额K_N、K_S、K_Hg和K_A；

S2：设置所述烟囱(6)排出的烟气中氮氧化物、硫化物、汞和灰分的最高浓度为n_N0、n_S0、n_Hg0和n_A0，用烟气污染物连续在线监测系统(10)检测出所述烟道位于污染物控制装置之后的管段中烟气的实时流量V，以及氮氧化物、硫化物、汞和灰分的实时浓度n_N、n_S、n_Hg和n_A，并用称重传感器(901)检测出所述给煤机输送带(7)上输送原煤的实时质量m₇，用速度传感器(902)检测出所述给煤机输送带(7)的实时传送速度v₇，以计算出所述给煤机输送带(7)的实时原煤供给流量

S3：按照以下S3-1至S3-5五个公式分别计算出实时污泥供给流量M2，并取其中的最小值为最优实时污泥供给流量：

$M2=\frac{V(n_N-n_{N0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_N}{100})\·\frac{N}{100}\·K_N}$           (公式S3-1)

$M2=\frac{V(n_S-n_{S0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_S}{100})\·\frac{S}{100}\·K_S}$           (公式S3-2)

$M2=\frac{V(n_{\mathrm{Hg}}-n_{\mathrm{Hg}0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Hg}}}{100})\·\frac{\mathrm{Hg}}{100}\·K_{\mathrm{Hg}}}$           (公式S3-3)

$M2=\frac{V(n_A-n_{A0})}{(1-\frac{{\mathrm{\η}}_A}{100})\·\frac{A}{100}\·K_A}$           (公式S3-4)

$M2=\frac{1}{3}M1$                (公式S3-5)

S4：控制所述螺旋给料机(9)按步骤S3计算出的最优实时污泥供给流量将污泥输出到所述给煤机输送带(7)上。