CN105347649A - 具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，污泥干化工艺是采用以太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉为蒸汽源的污泥干化机将含水污泥干化，干化后的污泥送入热电厂燃料蒸汽锅炉燃烧，太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉通过蒸汽量调节设备调节蒸汽供给量和蒸汽供给比例。本发明通过将太阳能与常规热源组合形成高效组合蒸汽源，用于污泥干化工艺，干化的污泥在焚烧炉内焚烧并由热电厂锅炉产生高压蒸汽用于发电，能够利用太阳能大大节省能源，并实现污泥无害化处理和资源化利用。

Description

具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺

技术领域

本发明涉及污泥干化技术领域，尤其是一种具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺。

背景技术

随着经济的发展及人类生活水平的提高，人类的环保意识逐渐增强，在新的成熟污泥处理处置技术出现之前，传统的填埋或焚烧仍是主流有效的污泥处理处置手段。随着污泥产量的日益增长及处置用地的缺乏，污泥填埋比例将逐渐降低，而土地利用对于污泥的种类、品质均有严格限制使得污泥处置量有限，相比之下焚烧法减容彻底，快速无害，并且可以回收污泥中的能量，因而日益受到重视，使得污泥焚烧处置在未来将会有长足的发展。

由于污泥富含有机物，因此一般都包含很高的热值，但如果污泥含水率太高，污泥中这部分热值则无法轻易利用。一般污水处理厂经机械脱水后的污泥含水率仍然高达80％左右，焚烧高含水率的污泥，不但不能自持燃烧，还需要补充燃料，浪费更多的资源。若将污泥干化到一定程度，燃烧能量就能自给，而且，污泥燃烧所产生的热量可以部分甚至全部满足干化的需要。

污泥干化是由表面水汽化和内部水扩散这两个相辅相成、并行不悖的过程来完成的。污泥干化后，其中的细菌和病原体能够得到有效的去除，使其符合污泥处理和利用的相关标准，大幅度的减少污泥的体积与重量，同时污泥中的营养成分还能得以保持，从而循环利用。因此污泥干化具有一定的经济效益，可改善污泥产品的运输，储存性能，使其更容易被社会接纳。干化后的污泥体积大幅度减少，且形状成为颗粒，有利于进一步的焚烧处理，污泥干化是污泥无害化、减量化和资源化利用的重要阶段。

污泥焚烧是利用焚烧炉在有氧条件下高温氧化污泥中的有机物，使污泥完全矿化为少量灰烬的处置方式。通过焚烧还可以回收污泥的热值，污泥的热值与褐煤的热值差不多。焚烧工艺建设和运行费用高于一般污泥处理方法，焚烧成本是其他工艺的2～4倍，这是限制焚烧发展的一大因素。针对这一问题，可以将干化后的污泥并配以煤粉、燃气、油品等燃料，用于热电厂焚烧炉进行焚烧，并由锅炉产生蒸汽用于发电。

太阳能是一种清洁、廉价的绿色可再生能源，取之不竭，用之不尽。我国的太阳能资源非常丰富，辐射总量为每年3340～8400MJ/m2，全年照射到我国的太阳能相当于全年所有常规能源所提供能量的2000多倍。利用太阳热能发电目前已成为全球风险投资的一个重点领域，其原理是通过聚光装置把太阳光线聚集在装有某种液体的管道或容器。借助太阳热能，液体被加热到一定温度，产生蒸汽然后驱动涡轮机发电，热能转化为电能。这种发电方式被人们称为太阳能热发电。与传统电厂相比，太阳能热电厂具有两大优势：整个发电过程清洁，没有任何碳排放；利用太阳能，无需任何燃料成本。但是，由于太阳能产生高压蒸汽相对较难，发电效率很低，仅15％左右；并受气候及四季昼夜的影响，导致发电量不稳定。

目前，现有的污泥干燥机热源均来自化石燃料的燃烧，有很大一部分来自于热电厂抽汽式汽轮机抽取的中压蒸汽，这势必会造成发电效率的降低。传统污泥干化过程虽然干化效率高，但能耗大，能耗费用在一个标准干燥系统中占运行成本的比例大于80％。针对以上问题，亟需一种解决能源均衡分配的方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，以解决污泥干化过程中的能源需求量大的问题，以太阳能替代常规能源，实现污泥无害化处理和资源化利用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，所述污泥干化工艺是采用以太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉为蒸汽源的污泥干化机将含水污泥干化，干化后的污泥送入热电厂燃料蒸汽锅炉燃烧，所述太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉通过蒸汽量调节设备调节蒸汽供给量和蒸汽供给比例。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述污泥干化工艺中的蒸汽流向为，太阳能蒸汽锅炉内产生的一次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽用于蒸汽轮机发电后形成的二次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，所述燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽还直接通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述蒸汽量调节设备的工作步骤为，

A)根据待干化污泥的物料参数，设置污泥干化机需要的蒸汽温度和蒸汽压力；

B)蒸汽量调节设备动态获取太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽的压力和热电厂燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽的压力以及二次低压蒸汽的压力；

C)按照优先使用太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽和热电厂燃料蒸汽锅炉供出的二次低压蒸汽，燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽为补充蒸汽源，调节太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉的蒸汽供给比例，向污泥干化机供出蒸汽。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述热电厂燃料蒸汽锅炉内的燃烧温度为600～1000℃，干化前的污泥含水率为60％～90％，干化后的污泥中含水率为30％以下。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述太阳能蒸汽锅炉为槽式锅炉、蝶式锅炉或塔式锅炉中的一种。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述污泥干化机为对流式污泥干化机、传导式污泥干化机或对流-传导组合式污泥干化机中的一种，所述污泥干化机进气的蒸汽压力为0.3～1.0MPa，蒸汽温度为100～150℃。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述污泥干化机的干燥温度为60～100℃，进料湿度≤90％。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明通过将太阳能与热电厂常规热源组合形成高效组合蒸汽源，用于污泥干化工艺，干化的污泥在热电厂焚烧炉内焚烧并由锅炉产生高压蒸汽用于发电，能够利用太阳能大大节省能源，并实现污泥无害化处理和资源化利用。

本发明在白天阳光充足时，利用太阳能热锅炉产生的中低压蒸汽作为污泥干化机的热源，热电厂燃煤锅炉所产生的蒸汽可以全部用于发电；夜晚或白天阳光不足时，热电厂燃煤锅炉所产生的蒸汽一部分作为污泥干化机的热源，其余用于发电。发电后一部分低压蒸汽供给前段的污泥干化辅助供热，余下的凝结成冷凝水循环用锅炉加热产生蒸汽。

本发明的湿污泥经输送设备输送至污泥干化机内去除水分，干化后的污泥可代替部分普通热源或配以煤粉、燃气、油品等燃料，污泥输送至热电厂焚烧炉内焚烧并由锅炉产生蒸汽，使污泥无害化、减量化和资源化利用，且节省石化能源，并避免环境污染。

本发明合理利用太阳能绿色清洁能源可降低常规能源和石化燃料的消耗，节约能源，且减少环境污染。避免了太阳能热发电效率低、不稳定和储电的状况。本发明将产生高温高压蒸汽的传统太阳能锅炉改为产生低压蒸汽的太阳能热锅炉，省去了耗资巨大及技术难度较大的贮热环节。

普通锅炉发电效率40％左右，太阳能锅炉发电效率约15％，本发明将二者组合使用，避免了单独使用太阳能热效率低的弊端。太阳能锅炉与普通燃料锅炉组合使用，可以根据天气灵活调配，免除了气候原因对系统的稳定性影响。太阳能热锅炉产生低压蒸汽用于污泥干化，普通锅炉产生的高压蒸汽可用于发电，大大提高了发电效率，避免了太阳能热锅炉的储热环节，降低了技术难度，对材料要求也大大降低，生产成本大幅下降。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明的具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，是采用以太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉为蒸汽源的污泥干化机将含水污泥干化，干化后的污泥送入热电厂燃料蒸汽锅炉燃烧，太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉通过蒸汽量调节设备调节蒸汽供给量和蒸汽供给比例。

本发明的太阳能蒸汽锅炉为槽式锅炉、蝶式锅炉或塔式锅炉中的一种。热电厂燃料蒸汽锅炉内的燃烧温度为600～1000℃。

本发明的污泥干化机为对流式污泥干化机、传导式污泥干化机或对流-传导组合式污泥干化机中的一种，污泥干化机进气的蒸汽压力为0.3～1.0MPa，蒸汽温度为100～150℃。污泥干化机的干燥温度为60～100℃，进料湿度≤90％。干化前的污泥含水率为60％～90％，干化后的污泥中含水率为30％以下。

本发明的污泥干化工艺中的蒸汽流向为，太阳能蒸汽锅炉内产生的一次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽用于蒸汽轮机发电后形成的二次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽还直接通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机。

本发明的蒸汽量调节设备的工作步骤为，

A)根据待干化污泥的物料参数，设置污泥干化机需要的蒸汽温度和蒸汽压力；

B)蒸汽量调节设备动态获取太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽的压力和热电厂燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽的压力以及二次低压蒸汽的压力；

C)按照优先使用太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽和热电厂燃料蒸汽锅炉供出的二次低压蒸汽，燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽为补充蒸汽源，调节太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉的蒸汽供给比例，向污泥干化机供出蒸汽。

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

本实施例的具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，太阳能蒸汽锅炉选择塔式锅炉，燃料蒸汽锅炉内的燃料为煤，燃烧温度为800～1100℃，干化后的污泥中含水率为20％，煤与干化污泥之间的质量比为30：1。

本实施例的污泥干化机选择传导式污泥干化机，污泥干化机进气的蒸汽压力为0.5MPa。污泥干化机的干燥温度为60～80℃，进料湿度≤90％，进风量为6000Nm³/h。

本发明的污泥干化工艺中的蒸汽流向为，太阳能蒸汽锅炉内产生的一次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽用于蒸汽轮机发电后形成的二次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，所述燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽还可以直接通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机。

本实施例的蒸汽量调节设备的工作步骤为，

A)根据待干化污泥的物料参数，设置污泥干化机需要的蒸汽压力，本实施例中的蒸汽压力为0.5MPa；

B)蒸汽量调节设备动态获取太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽的压力和燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽的压力以及二次低压蒸汽的压力；本实施例中动态获取的时间间隔为5min，下表为30min时间内(10：30～11：00)的数值。

C)按照优先使用太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽和燃料蒸汽锅炉供出的二次低压蒸汽，燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽为补充蒸汽源，调节太阳能蒸汽锅炉和燃料蒸汽锅炉的蒸汽供给比例，向污泥干化机供出蒸汽。

本实施例中的蒸汽量调节设备为PLC控制的调节设备，包括显示装置、输入装置、处理装置及设置在蒸汽管道上的蒸汽参数传感器和蒸汽流量控制器。

实施例2

本实施例的具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，太阳能蒸汽锅炉选择塔式锅炉，燃料蒸汽锅炉内的燃料为煤，燃烧温度为800～1100℃，干化后的污泥中含水率为40％，煤与干化污泥之间的质量比为27：1。

本实施例的污泥干化机选择传导式污泥干化机，污泥干化机进气的蒸汽压力为0.4MPa。污泥干化机的干燥温度为80～100℃，进料湿度≤80％，进风量为10000Nm³/h。

本发明的污泥干化工艺中的蒸汽流向为，太阳能蒸汽锅炉内产生的一次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，热电厂燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽用于蒸汽轮机发电后形成的二次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，所述燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽还直接通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机。

本实施例的蒸汽量调节设备的工作步骤为，

A)根据待干化污泥的物料参数，设置污泥干化机需要的蒸汽压力，本实施例中的蒸汽压力为0.4MPa；

B)蒸汽量调节设备动态获取太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽的压力和燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽的压力以及二次低压蒸汽的压力；本实施例中动态获取的时间间隔为5min，下表为30min(17：00～17：30)时间内的数值。

C)按照优先使用太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽和燃料蒸汽锅炉供出的二次低压蒸汽，燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽为补充蒸汽源，调节太阳能蒸汽锅炉和燃料蒸汽锅炉的蒸汽供给比例，向污泥干化机供出蒸汽。

本实施例中的蒸汽量调节设备为PLC控制的调节设备，包括显示装置、输入装置、处理装置及设置在蒸汽管道上的蒸汽参数传感器和蒸汽流量控制器。

Claims (7)

1.具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，其特征在于：所述污泥干化工艺是采用以太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉为蒸汽源的污泥干化机将含水污泥干化，干化后的污泥送入热电厂燃料蒸汽锅炉燃烧，所述太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉通过蒸汽量调节设备调节蒸汽供给量和蒸汽供给比例。

2.根据权利要求1所述的具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，其特征在于：所述污泥干化工艺中的蒸汽流向为，太阳能蒸汽锅炉内产生的一次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽用于蒸汽轮机发电后形成的二次低压蒸汽通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机，所述燃料蒸汽锅炉内产生的一次高压蒸汽还直接通过蒸汽量调节设备供给污泥干化机。

3.根据权利要求2所述的具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，其特征在于：所述蒸汽量调节设备的工作步骤为，

A）根据待干化污泥的物料参数，设置污泥干化机需要的蒸汽温度和蒸汽压力；

B）蒸汽量调节设备动态获取太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽的压力和热电厂燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽的压力以及二次低压蒸汽的压力；

C）按照优先使用太阳能蒸汽锅炉供出的一次低压蒸汽和热电厂燃料蒸汽锅炉供出的二次低压蒸汽，燃料蒸汽锅炉供出的一次高压蒸汽为补充蒸汽源，调节太阳能蒸汽锅炉和热电厂燃料蒸汽锅炉的蒸汽供给比例，向污泥干化机供出蒸汽。

4.根据权利要求1~3任一项所述的具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，其特征在于：所述热电厂燃料蒸汽锅炉内的燃烧温度为600~1000℃，干化前的污泥含水率为60%~90%，干化后的污泥中含水率为30%以下。

5.根据权利要求1~3任一项所述的具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，其特征在于：所述太阳能蒸汽锅炉为槽式锅炉、蝶式锅炉或塔式锅炉中的一种。

6.根据权利要求1~3任一项所述的具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，其特征在于：所述污泥干化机为对流式污泥干化机、传导式污泥干化机或对流-传导组合式污泥干化机中的一种，所述污泥干化机进气的蒸汽压力为0.3~1.0MPa，蒸汽温度为100~150℃。

7.根据权利要求6所述的具有高效组合蒸汽源的污泥干化工艺，其特征在于：所述污泥干化机的干燥温度为60~100℃，进料湿度≤90%。