CN108658417A - 一种燃煤机组协同干化城市污泥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤机组协同干化城市污泥系统，包括锅炉、空预器、干化机、第一换热器和第二换热器。所述空预器的空气侧出口分别于锅炉的空气进口和干化机的干燥介质进口相连，所述干化机的干燥介质出口与第一换热器的空气侧进口相连，所述第一换热器的空气侧出口与所述锅炉炉底干式除渣系统的尾部相连。所述第一换热器的循环水侧和第二换热器的循环水侧通过管路形成第一循环管路，所述第二换热器的空气侧进口设置有第二风机，第二换热器的空气侧出口与空预器的空气侧进口相连。该系统不仅延长了位于干化机后端的换热器和送风机的使用寿命，而且对尾气进行了无害化处理，解决了污泥干化后尾气排放的问题。

Description

一种燃煤机组协同干化城市污泥系统

技术领域

本发明涉及城市污泥处理设备技术领域，具体地说是一种燃煤机组协同干化城市污泥系统。

背景技术

近年来我国对污水处理不断重视，污水处理已经达到相当高的水平，而污泥处理处置水平仍有待提高，根据报道，截至2014年底，全国污水处理厂产生的污泥无害化处置率仅为56％，且我国污泥处置方法相对落后，根据中国环境年鉴和E20环境平台的统计,我国污泥处置方式仍然以填埋为主，极易造成后续土壤或海洋污染。

城市污泥的含水率往往在80％以上，经过初步干化处理后水分仍可达30％以上，干化处理后的城市污泥中含有近40％的有机生物质，具有可燃性,其主要可燃物是挥发份和一些有机化合物，干燥基挥发份和灰分占比均可达30％以上，且污泥干化后热值可高达5-9MJ/kg，合理利用低热值污泥发电已成为污泥有效利用的一个新的发展趋势，国家也已逐步出台了有关资源综合利用的优惠政策。污泥掺烧是污泥发电的方式之一，是指将城市污泥进行干化处理后，送入到燃煤锅炉的制粉系统内，此种处理方式不用再为污泥焚烧建设新的设备，可代替部分燃煤，既节约资源又保护环境。

目前常用的燃煤机组协同干化处理系统一般存在以下几方面的问题：

第一，一般以烟气作为干燥介质对湿污泥进行干化，由于锅炉排出的烟气中飞灰量很大，而烟气干燥完湿污泥之后需要经过换热器和风机排出，这样无疑会对换热器和风机造成磨损，缩短其使用寿命。

第二，干燥完污泥后的尾气一般有两种处理方式，即除尘后经烟囱排放至大气或直接送至锅炉风机进口。若除尘后经烟囱排出，由于城市污泥内成分复杂，尾气内会存在较多易挥发的有害物质，如VOC(可挥发性有机物)、NH₃和H₂S等，仅靠除尘和碳吸附不能够完全去除尾气中的有害物质，直接排放会在一定程度上污染环境。若直接送至锅炉风机进口，由于尾气中含有大量的水蒸气和少量NH₃、SO₃，这样会在锅炉空预器的冷端形成硫酸氢铵，影响锅炉的安全运行。

发明内容

针对上述问题,本发明提供了一种燃煤机组协同干化处理低热值城市污泥的系统，该系统不仅大幅降低了尾气对位于干化机后换热器和风机的磨损问题，而且对尾气进行了无害化处理，解决了污泥干化后尾气排放污染环境的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种燃煤机组协同干化城市污泥系统，包括采用干式除渣系统的燃煤锅炉、空预器、干化机、第一换热器和第二换热器；

所述空预器的空气侧出口分别与锅炉的空气进口和干化机的干燥介质进口相连，所述空预器和干化机之间的管路上设置有用于控制干燥介质流量的挡板，所述干化机的干燥介质出口与第一换热器的空气侧进口相连，所述第一换热器的空气侧出口与所述锅炉炉底干式除渣系统的尾部相连，所述第一换热器和锅炉炉底之间的管路上设置有第一风机；

所述第一换热器的循环水侧和第二换热器的循环水侧通过管路形成一个闭合的第一循环管路，所述的第一循环管路上设置有循环水泵，所述第二换热器的空气侧进口设置有第二风机，第二换热器的空气侧出口与空预器的空气侧进口相连。

进一步地，还包括用于对凝结水进行加热的第三换热器，且所述的第二换热器和第三换热器并联在所述的第一换热器上，所述第一换热器的循环水侧和第三换热器的循环水侧通过管路形成一个闭合的第二循环管路，所述的第一循环管路上设置有用于控制第一循环管路通断的第一控制阀，所述的第二循环管路上设置有用于控制所述第二循环管路通断的第二控制阀。

进一步地，所述的循环水泵设置于第一循环管路和第二循环管路的公共部分上。

进一步地，所述第一换热器的空气侧设置有冷凝水出口，且所述的冷凝水出口通过管路连接至废水池。

进一步地，所述的干化机包括机身本体，所述的机身本体内设置有上层传送带和下层传送带，所述的机身本体和上层传送带的落料侧之间，以及机身本体和下层传送带的落料侧之间均设置有导料板。

进一步地，所述的机身本体内位于所述的干燥介质进口和干燥介质出口之间设置有隔离板。

本发明的有益效果是：

1、进入干化机的热源采用从空预器中排出的含尘量很低的热空气，有效避免了对第一换热器和第一风机的磨损，延长其使用寿命。

2、经过干化机后的尾气通入锅炉炉底干式除渣系统的尾部，然后进入锅炉内参与燃烧，最终经过锅炉的脱硫脱硝除尘系统后经烟囱排出，这样便解决了尾气污染环境和空预器的冷端产生硫酸氢氨的问题，既环保又可保证锅炉安全运行。

3、通过将尾气通入锅炉炉底干式除渣系统的尾部，缓解了采用干除渣系统燃煤锅炉炉底漏风的问题。采用干除渣系统的燃煤锅炉一直存在炉底漏风量大的问题，尤其是在低负荷运行时，炉底漏风会大幅降低锅炉的燃烧效率，由于本发明所述尾气的温度要高于环境温度，且含有部分可燃气体，如VOC(可挥发性有机物)等，因此相较采用传统的干除渣系统的锅炉，采用本发明会使锅炉效率有所提高。

4、通过多级换热器，回收了尾气中的大量水资源及热量。由于干燥污泥后的尾气含有大量水蒸气，通过第一换热器和第二换热器可对尾气中的热量进行回收，降低尾气的温度，从而使尾气中的水蒸气得到凝结，减少了进入锅炉炉膛的水汽，能避免锅炉效率降低。

5、通过多级换热器，回收了尾气中的大量水资源及热量。

6、干化机传统的干燥介质一般为80-90℃，即使直接采用烟气作为干燥介质，由于烟气是从空预器的出口排出的，其温度也只有130-200℃，而本发明中作为干燥介质的热空气是从空预器的空气侧出口排出的，温度能够达到270℃，提高了干燥的效果和干燥效率。

7、相对于传统的干化处理系统而言，该系统整体与原有的燃煤锅炉的配合更加合理，提高了能源的利用率,且不需要对原有的燃煤锅炉进行较大的改动，简便易行，降低了改造成本，适于大量推广。

附图说明

图1为燃煤机组协同干化处理城市污泥系统的循环结构示意图；

图2为锅炉给水蒸汽冷却系统循环结构示意图。

图中：1-锅炉，2-空预器，31-第一风机，32-第二风机，4-干化机，41-湿污泥进料口，42-上层传送带，43-下层传送带，44-导料板，45-隔离板，46-干污泥出料口，47-料仓前置阀，48-料仓，49-料仓后置阀，51-第一换热器，52-第二换热器，53-第三换热器，61-挡板，62-第一控制阀，63-第二控制阀，7-循环水泵。

具体实施方式

如图1所示，一种燃煤机组协同干化城市污泥系统包括采用干式除渣系统的燃煤锅炉1、空预器2、干化机4、第一换热器51和第二换热器52。采用干式除渣系统的燃煤锅炉属于现有技术，在此不再赘述。

锅炉1在工作时需要通过锅炉1的助燃气体进口向锅炉1中通入空气，为了提高锅炉1的燃烧效率，通入锅炉1内的空气一般需要经过预热处理，所述的空预器2就是是用于使锅炉1排出的烟气与通入锅炉1内的空气进行热交换的装置，属于现有技术，在此不再赘述。

所述的干化机4包括机身本体，所述的机身本体的上侧设置有湿污泥进料口41，所述机身本体的下侧设置有干污泥出料口46。所述的机身本体内从上到下依次设置有上层传送带42和下层传送带43。所述机身本体的左侧分别设置有干燥介质进口和干燥介质出口。所述干污泥出料口46的下方设置有料仓48，所述的料仓48和干污泥出料口46之间设置有料仓前置阀47，所述料仓48的出口处设置有料仓后置阀49。

对湿污泥进行干燥时，湿污泥从湿污泥进料口41下落到上层传送带42的左端，然后下落到上层传送带42的湿污泥在上层传送带42的作用下向右运动，直至运动到上层传送带42的最右端下落到下层传送带43上，然后下落到下层传送带43上的湿污泥在下层传送带43的作用下向左运动，直至运动到下层传送带43的最左端。与此同时，从干燥介质进口进入机身本体内的热空气与运动中的湿污泥逆向流动，从而对湿污泥进行接触式干燥。最终经过干燥后的湿污泥变成干污泥，并从下层传送带43的左端落下，依次穿过干污泥出料口46和料仓前置阀47后落入料仓48内。

为了避免部分热空气没有与湿污泥换热而是直接从干燥介质出口流动，如图1所示，所述的机身本体内位于所述的干燥介质进口和干燥介质出口之间设置有隔离板45。

为了方便落料，如图1所示，所述的机身本体和上层传送带42的落料侧之间，以及机身本体和下层传送带43的落料侧之间均设置有导料板44。从而避免污泥落入传送带与机身本体之间的间隙内。在这里所述的传送带为上层传送带42和下层传送带43的统称。

如图1所示，所述空预器2的空气侧出口通过管路分别与所述锅炉1的空气进口和所述干化机4的干燥介质进口相连，且所述空预器2空气出口和所述干化机4干燥介质进口之间的管路上设置有用于挡板61，工作时通过PLC控制系统控制所述挡板61的开度来控制进入干化机的干燥介质的流量。所述干化机4的干燥介质出口通过管路与第一换热器51的空气侧进口相连，所述第一换热器51的空气侧出口通过管路与所述锅炉1炉底干式除渣系统的尾部相连，所述第一换热器51空气侧出口和锅炉1炉底干式除渣系统的尾部之间的管路上设置有第一风机31。所述第一换热器51以水为循环介质对干燥完污泥的尾气进行降温除湿，同时实现热量和水资源的回收

所述第一换热器51的循环水侧出口通过管路与第二换热器52的循环水侧进口相连，所述第二换热器52的循环水侧出口通过管路与第一换热器51的循环水侧进口相连。即所述第一换热器51的循环水侧和第二换热器52的循环水侧通过管路形成一个闭合回路，且所述的闭合回路上设置有用于为循环水提供动力的循环水泵7。所述第二换热器52的空气侧进口通过第二风机32与外界相连通，所述第二换热器52的空气侧出口通过管路与空预器2的空气侧进口相连。

为了提高能源的利用率，如图2所示，一种燃煤机组协同干化城市污泥系统还包括用于对来自凝汽器的凝结水进行加热的第三换热器53。作为一种具体实施方式，本实施例中所述的第三换热器53设置于低压加热器和凝结水泵之间。所述循环水泵7的进口通过管路与第三换热器53的循环水侧出口相连，所述第三换热器53的循环水侧进口与第一换热器51的循环水侧出口相连。所述第三换热器53的凝结水侧进口通过管路与凝结水泵的出口相连，所述第三换热器53的凝结水侧出口通过管路与低压加热器的进口相连。即所述第一换热器51的循环水侧和第三换热器53的循环水侧通过管路形成一个闭合回路。为了方便描述，现将第一换热器和第二换热器之间的闭合回路定义为第一循环管路，第一换热器和第三换热器之间的闭合回路定义为第二循环管路。

如图1所示，所述的第一循环管路上设置有用于控制第一循环管路通断的第一控制阀62，所述的第二循环管路设置有用于控制第二循环管路通断的第二控制阀63。优选的，所述的循环水泵7设置于所述第一循环管路和第二循环管路的公共部分上。即所述的第一循环管路和第二循环管路公用一台循环水泵7。

这样设计的原因在于，在秋冬季节，环境温度低于10℃时，若直接将空气通入空预器2内，由于烟气中含有水蒸气、NH₃和SO₃，这样容易在空预器2的冷端产生硫酸氢铵，影响锅炉1的安全运行。通过设置第二换热器52，在空气进入到空预器2之前进行初步预热，然后在进入到空预器2内进行预热，这样可有效避免了上述问题的发生。但是在春夏季节便不会存在这个问题，为了不使尾气中的这部分热量浪费，通过设置第三换热器53对锅炉1给水中的凝结水进行加热，进一步地节约了能源。

如图1所示，所述第一换热器51的空气侧的下部设置有冷凝水出口，且所述的冷凝水出口通过管路连接至废水池。

Claims (6)

1.一种燃煤机组协同干化城市污泥系统，包括包括采用干式除渣系统的燃煤锅炉、空预器、和干化机，其特征在于：还包括第一换热器和第二换热器；

所述空预器的空气侧出口分别与锅炉的空气进口和干化机的干燥介质进口相连，所述空预器和干化机之间的管路上设置有用于控制干燥介质流量的挡板，所述干化机的干燥介质出口与第一换热器的空气侧进口相连，所述第一换热器的空气侧出口与所述锅炉炉底干式除渣系统的尾部相连，所述第一换热器和锅炉炉底之间的管路上设置有第一风机；

所述第一换热器的循环水侧和第二换热器的循环水侧通过管路形成一个闭合的第一循环管路，所述的第一循环管路上设置有循环水泵，所述第二换热器的空气侧进口设置有第二风机，第二换热器的空气侧出口与空预器的空气侧进口相连。

2.根据权利要求1所述的一种燃煤机组协同干化城市污泥系统，其特征在于：还包括用于对凝结水进行加热的第三换热器，且所述的第二换热器和第三换热器并联在所述的第一换热器上，所述第一换热器的循环水侧和第三换热器的循环水侧通过管路形成一个闭合的第二循环管路，所述的第一循环管路上设置有用于控制第一循环管路通断的第一控制阀，所述的第二循环管路上设置有用于控制所述第二循环管路通断的第二控制阀。

3.根据权利要求2所述的一种燃煤机组协同干化城市污泥系统，其特征在于：所述的循环水泵设置于第一循环管路和第二循环管路的公共部分上。

4.根据权利要求1所述的一种燃煤机组协同干化城市污泥系统，其特征在于：所述第一换热器的空气侧设置有冷凝水出口，且所述的冷凝水出口通过管路连接至废水池。

5.根据权利要求1所述的一种燃煤机组协同干化城市污泥系统，其特征在于：所述的干化机包括机身本体，所述的机身本体内设置有上层传送带和下层传送带，所述的机身本体和上层传送带的落料侧之间，以及机身本体和下层传送带的落料侧之间均设置有导料板。

6.根据权利要求5所述的一种燃煤机组协同干化城市污泥系统，其特征在于：所述的机身本体内位于所述的干燥介质进口和干燥介质出口之间设置有隔离板。