CN108579384B - 一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置，属于污泥处理技术领域，解决了目前焚烧法处理污泥存在的问题，它包含循环流化床锅炉、汽轮发电机组、污泥干化系统和尾气净化系统；汽轮发电机组采用背压汽轮机，循环流化床锅炉的汽包中的饱和蒸汽经过热器加热成过热蒸汽后，送入背压汽轮机做功发电；污泥干化系统包含蒸汽加热器和回转窑滚筒干燥机，蒸汽加热器的蒸汽出口与回转窑滚筒干燥机的蒸汽入口连接；回转窑滚筒干燥机的筒壁为中空列管结构，背压汽轮机的蒸汽出口与所述筒壁的蒸汽入口连接；本发明用于干基低位热值为2500Kcal/kg以上的污泥处理。

Description

一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置。
背景技术
近年来我国城市污水处理量与日俱增，污水处理厂产生的污泥也日益增多，预计到2020年,每年约产生6000万吨含水80%的湿污泥；污泥中含有大量的有毒物质、有害病菌、寄生虫卵以及重金属，若将污泥直接排放或长期堆置，可导致水体富营养化，污染土壤，病菌快速传播等一系列生态环境问题。目前我国污泥处理方式主要采用填埋法，但此方法同样带来十分严重的后果：污泥发酵产生的渗滤液逐渐渗透到土壤与地下水中，臭气也会直接排放到大气中；另一方面随着污泥产量提高，填埋场地选址困难。相比之下焚烧法是一种减量化、无害化、资源化的最佳处理方法，但是目前该方法存在投资成本高、运行费用高、技术不成熟等缺点，因此，研发符合我国国情的污泥焚烧技术具有重要的现实意义。
污泥经板框高压脱水工艺处理后含水率约60%，若使污泥能够稳定持续燃烧，含水率应降到20-40%，因此污泥需要热干化后再进行焚烧。目前国内污泥干化焚烧技术存在诸多问题，例如，长兴创智科技有限公司申请的专利，一种干化污泥焚烧装置（申请号：201611247020.4），尽管在一定程度上提高了污泥燃烧效率，但是中间传动装置过多，电机负荷过大，高温烟气余热未能有效利用。广东焕杰环保科技有限公司申请的专利，一种污泥焚烧系统及其焚烧方法（申请号：201710212039.3），需要对污泥进行二次加工，装置复杂，运行成本提高。因此，实现污泥干化与焚烧一体化是解决污泥处置问题的关键。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前焚烧法处理污泥存在的上述问题，针对干基低位热值大于2500Kcal/kg的污泥，提供了一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置，其技术方案如下：
一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置，它包含循环流化床锅炉、汽轮发电机组、污泥干化系统和尾气净化系统；在循环流化床锅炉的尾部烟道中依次设置有过热器、蒸汽加热器，省煤器、高温空气预热器和低温空气预热器；汽轮发电机组采用背压汽轮机，过热器的蒸汽入口与循环流化床锅炉的汽包连通，过热器的蒸汽出口与背压汽轮机的蒸汽入口连接，汽包中的饱和蒸汽经过热器加热成过热蒸汽后，送入背压汽轮机做功发电；
污泥干化系统包含所述蒸汽加热器和回转窑滚筒干燥机，蒸汽加热器的蒸汽出口与回转窑滚筒干燥机的蒸汽入口连接，蒸汽加热器的出口蒸汽温度达到300-350℃，进入回转窑滚筒干燥机内直接干化污泥；
回转窑滚筒干燥机的筒壁为中空列管结构，背压汽轮机的蒸汽出口与所述筒壁的蒸汽入口连接，背压汽轮机排出的过热蒸汽进入回转窑滚筒干燥机的筒壁内释放气化潜热,将污泥间接干化；
回转窑滚筒干燥机的出料口排出的干化污泥送入循环流化床锅炉内焚烧；回转窑滚筒干燥机的蒸汽出口经旋风除尘器和风机一后分别与冷凝器和蒸汽加热器的蒸汽入口连接，冷凝器的不凝气体出口与循环流化床锅炉的二次风口连接，干化污泥产生150℃的蒸汽与不凝气夹带着粉尘进入旋风除尘器脱除粉尘后，一部分由风机一送入蒸汽加热器加热至300-350℃再进入回转窑滚筒干燥机循环干燥污泥，另一部分进入冷凝器去除水分后，不凝气体进入循环流化床内燃烧脱臭，冷凝器排出的凝结水进入污水处理厂净化处理；所述筒壁的蒸汽出口经凝汽器、除氧器和水泵后与省煤器的入口连接，省煤器的出口与循环流化床锅炉的汽包进水口连通；
高温空气预热器的出口与循环流化床锅炉一次风口连接，低温空气预热器的出口与循环流化床锅炉的二次风口连接；
尾气净化系统包含活性炭喷射系统、布袋除尘器、风机二和湿法脱硫装置，循环流化床锅炉的尾部烟道依次与活性炭喷射系统、布袋除尘器、风机二和湿法脱硫装置连接，污泥燃烧产生的烟尘、酸性气体及二噁英等有害物质经尾气净化系统净化后排入大气，保证烟气排放指标达到国家标准。
本发明的有益效果为：针对干基低位热值大于2500Kcal/kg的污泥，经污泥复合干燥系统可以脱水至含水率20%以下；本发明在满足污泥干化所需能耗的基础上还能够产生中温中压蒸汽用于发电，实现能量梯级利用，不但解决自身电耗，还能向外输出电能，经济性大幅提高；采用滚筒复合热干化，动力消耗低，降低运行成本，同时不凝气送入炉内燃烧，没有二次污染；采用第二级旋风分离器能够减少飞灰90%，大幅降低飞灰处置成本；活性炭喷射系统、布袋除尘器及湿法脱硫系统可有效控制烟尘、酸性气体及二噁英等排放浓度满足国家环保排放标准。
附图说明：
图1是本发明的结构原理示意图。
具体实施方式：
参照图1，一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置，它包含循环流化床锅炉1、汽轮发电机组、污泥干化系统和尾气净化系统；在循环流化床锅炉1的尾部烟道1-1中依次设置有过热器2、蒸汽加热器4、省煤器5、高温空气预热器14和低温空气预热器15；汽轮发电机组采用背压汽轮机3，过热器2的蒸汽入口与循环流化床锅炉1的汽包连通，过热器2的蒸汽出口与背压汽轮机3的蒸汽入口连接，汽包中的饱和蒸汽经过热器2加热成过热蒸汽后，送入背压汽轮机3做功发电；
污泥干化系统包含所述蒸汽加热器4和回转窑滚筒干燥机6，蒸汽加热器4的蒸汽出口与回转窑滚筒干燥机6的蒸汽入口连接，蒸汽加热器4的出口蒸汽温度达到300-350℃，进入回转窑滚筒干燥机6内直接干化污泥；
回转窑滚筒干燥机6的筒壁为中空列管结构，背压汽轮机3的蒸汽出口与所述筒壁的蒸汽入口连接，背压汽轮机3排出的过热蒸汽进入回转窑滚筒干燥机6的筒壁内释放气化潜热,将污泥间接干化；
回转窑滚筒干燥机6的出料口排出的干化污泥送入循环流化床锅炉1内焚烧；回转窑滚筒干燥机6的蒸汽出口经旋风除尘器7和风机一8后分别与冷凝器9和蒸汽加热器4的蒸汽入口连接，冷凝器9的不凝气体出口与循环流化床锅炉1的二次风口连接，干化污泥产生150℃的蒸汽与不凝气夹带着粉尘进入旋风除尘器7脱除粉尘后，一部分由风机一8送入蒸汽加热器4加热至300-350℃再进入回转窑滚筒干燥机6循环干燥污泥，另一部分进入冷凝器9去除水分后，不凝气体进入循环流化床内燃烧脱臭，冷凝器9排出的凝结水进入污水处理厂10净化处理；所述筒壁的蒸汽出口经凝汽器11、除氧器12和水泵13后与省煤器5的入口连接，省煤器5的出口与循环流化床锅炉1的汽包进水口连通；
高温空气预热器14的出口与循环流化床锅炉1一次风口连接，低温空气预热器15的出口与循环流化床锅炉1的二次风口连接；
尾气净化系统包含活性炭喷射系统16、布袋除尘器17、风机二18和湿法脱硫装置19，循环流化床锅炉1的尾部烟道1-1依次与活性炭喷射系统16、布袋除尘器17、风机二18和湿法脱硫装置19连接，污泥燃烧产生的烟尘、酸性气体及二噁英等有害物质经尾气净化系统净化后排入大气，保证烟气排放指标达到国家标准。
优选的是，在冷凝器9与风机一8之间设置阀门20，用于调节进入冷凝器的蒸汽量。
优选的是，在循环流化床锅炉1的分离器与尾部烟道1-1之间设有第二级分离器1-2，可将90%的飞灰分离出来，减少布袋除尘器飞灰量，大幅降低飞灰处置成本。
优选的是，回转窑滚筒干燥机6采用专利号为201720493047.5或201120299504.X所公开的机壳结构。
优选的是，循环流化床锅炉1产生中温、中压蒸汽，其温度为450℃，压力为3.82MPa，背压汽轮机采用5～10ata背压。
优选的是，冷凝器9采用翅片式换热器的结构，材质优选搪瓷，其次是316、316L不锈钢等；搪瓷螺旋翅片管已由专利名为螺旋翅片高频焊接式搪瓷换热管，申请号为201220270918.4的专利公开。

Claims (3)

1.一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置，其特征在于它包含循环流化床锅炉(1)、汽轮发电机组、污泥干化系统和尾气净化系统；在循环流化床锅炉(1)的尾部烟道(1-1)中依次设置有过热器(2)、蒸汽加热器(4)、省煤器(5)、高温空气预热器(14)和低温空气预热器(15)；汽轮发电机组采用背压汽轮机(3)；过热器(2)的蒸汽入口与循环流化床锅炉(1)的汽包连通，过热器(2)的蒸汽出口与背压汽轮机(3)的蒸汽入口连接；污泥干化系统包含所述蒸汽加热器(4)和回转窑滚筒干燥机(6)，蒸汽加热器(4)的蒸汽出口与回转窑滚筒干燥机(6)的蒸汽入口连接；回转窑滚筒干燥机(6)的筒壁为中空列管结构，背压汽轮机(3)的蒸汽出口与所述筒壁的蒸汽入口连接；回转窑滚筒干燥机(6)的蒸汽出口经旋风除尘器(7)和风机一(8)后分别与冷凝器(9)和蒸汽加热器(4)的蒸汽入口连接，冷凝器(9)的不凝气体出口与循环流化床锅炉(1)的二次风口连接；所述筒壁的蒸汽出口经凝汽器(11)、除氧器(12)和水泵(13)后与省煤器(5)的入口连接，省煤器(5)的出口与循环流化床锅炉(1)的汽包进水口连通；高温空气预热器(14)的出口与循环流化床锅炉(1)一次风口连接，低温空气预热器(15)的出口与循环流化床锅炉(1)的二次风口连接；尾气净化系统包含活性炭喷射系统(16)、布袋除尘器(17)、风机二(18)和湿法脱硫装置(19)，循环流化床锅炉(1)的尾部烟道(1-1)依次与活性炭喷射系统(16)、布袋除尘器(17)、风机二(18)和湿法脱硫装置(19)连接；所述污泥脱水至含水率20％以下，污泥的干基低位热值大于2500Kcal/kg；蒸汽加热器(4)的出口蒸汽温度达到300-350℃，进入回转窑滚筒干燥机(6)内直接干化污泥。
2.如权利要求1所述一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置，其特征在冷凝器(9)与风机一(8)之间设置阀门(20)。
3.如权利要求1所述一种复合干化与焚烧耦合发电的污泥处理装置，其特征在于在循环流化床锅炉(1)的分离器与尾部烟道(1-1)之间设有第二级分离器(1-2)。
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