CN111362551A - 一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统及运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统及运转方法，包括热泵系统，所述热泵系统包括用于对气体进行加热后送入污泥干化系统中的加热器，所述加热器上设置有气体入口和气体出口，所述加热器的气体出口连接有污泥干化系统，所述加热器通过热源来管连接燃煤锅炉，所述热源来管用于传输燃煤锅炉内的热量至加热器内。本发明的优点在于，本发明通过蒸汽来管、烟气来管以及热水来管的设置，操作者能根据锅炉的实际运转情况进行灵活选择，充分、高效的利用燃煤锅炉的余热热源，锅炉的热量得到了高效的利用，污泥干化耗能得到有效降低，污泥干化的成本降低。

Description

一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统及运转方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体属于一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统及运转方法。
背景技术
污泥是污水处理后的附属产品，富含有机腐质、细菌菌体、寄生虫卵和重金属等有害物质，如不经无害化处理，是潜在二次污染源。污泥处理处置的目标是减量化、稳定化、无害化和资源化，避免污泥二次污染，实现有机质(有机质的含量一般可占泥干重的30％～40％，干污泥的热值可以媲美褐煤)等营养元素的资源利用。燃煤电站污泥掺烧技术在我国进入工程实践阶段，采用技术方案主要有直接污泥掺烧工艺和干化后污泥随入炉煤送入锅炉焚烧。
现有的污泥干化焚烧工艺包括一段式污泥干化式和两段式污泥干化式，两段式污泥干化式对污泥的干化效率更高，但现有的两段式污泥干化式的能耗较高，已授权专利CN103910478公开了一种两段式污泥干化焚烧系统，采用蒸汽产生设备干燥污泥，然后将污泥送入热解反应器，进行燃烧使蒸汽产生设备生产高温烟气，该专利需要在设置大量的装置对垃圾进行破碎以及干燥，而且还需要保证送入蒸汽产生设备的量来确保蒸汽产生设备产生足够的蒸汽量，能耗较高，因此，目前需要一种经济高效的污泥干化系统来解决现有技术中存在的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种适用于燃煤电厂的高效两段式污泥干化焚烧系统，充分、高效地利用燃煤锅炉的余热热源，
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，包括热泵系统，所述热泵系统包括用于对气体进行加热后送入污泥干化系统中的加热器，所述加热器上设置有气体入口和气体出口，所述加热器的气体出口连接有污泥干化系统，所述加热器通过热源来管连接燃煤锅炉，所述热源来管用于传输燃煤锅炉内的热量至加热器内。
进一步的，所述热源来管为烟气来管、蒸汽来管或热水来管。
进一步的，所述加热器的气体入口连接有冷凝器的干燥冷气体出口，所述冷凝器上还设置有湿气体入口，所述冷凝器通过湿气体入口接收污泥干化系统传输的气体；
所述冷凝器上还连接有冷却塔，所述冷却塔内的循环水冷却冷凝器中的气体后返投入冷却塔内。
进一步的，所述污泥干化系统包括依次连接的湿污泥仓、第一干化段、第二干化段以及干污泥储仓，所述第二干化段上设置有干燥热气体入口与所述加热器的气体出口连接，所述第二干化段上还设置有湿气体出口与所述冷凝器上的湿气体入口连接，所述干污泥储仓的干污泥出口连接所述燃煤锅炉的炉膛。
进一步的，所述第一干化段采用机械式压滤。
进一步的，所述冷凝器上还连接有冷凝水管道，所述冷凝水管道的出口连接废水处理系统。
进一步的，所述加热器上还设置有热源回管，所述热源回管与燃煤锅炉连接，所述热源回管包括蒸汽凝结水回管、烟气回管以及热水回管，所热源回管用于将放热后的蒸汽、烟气以及热水返投入燃煤锅炉中。
进一步的，所述烟气回管还与所述冷凝水管道连接，用于将烟气放热产生的水蒸汽投入废水处理系统内。
进一步的，所述蒸汽来管的入口连接至汽轮机的蒸汽出口，所述烟气来管的入口连接至除尘器的烟气出口，所述热水来管的入口连接在冷轧器的水源出口处。
本发明还提供了一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统的运转方法，将湿污泥送入第一干化段内经机械压缩进行一级干化后送入第二干化段内经蒸发脱水进行二级干化；
二级干化产生携带水分的湿气体，湿气体排入冷凝器冷凝脱水，脱水产生的水分排至废水处理系统，脱水后的气体送入加热器内；
加热器内的气体吸收热源来管提供的热量，当烟气来管作为热源时，除尘器排出的烟气进入加热器内放热后经烟气回管再回至除尘器的烟气出口；当蒸汽来管作为热源时，汽轮机排出的蒸汽进入加热器放热后经蒸汽凝结水回管再回至汽轮机的蒸汽出口；当热水来管作为热源时，冷轧器排出的热水进入加热器放热后经热水回管再回至冷轧器的热水出口；
吸收热量的气体进入第二干化段中对污泥加热并吸收水分变为湿气体，第二干化段干化的污泥排入干污泥储仓，然后送入燃煤锅炉中进行焚烧。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明通过蒸汽来管、烟气来管以及热水来管的设置，操作者能根据锅炉的实际运转情况进行灵活选择，充分、高效的利用燃煤锅炉的余热热源，锅炉的热量得到了高效的利用，污泥干化耗能得到有效降低，污泥干化的成本降低，通过锅炉余热热源对污泥进行无害化、减量化、资源化处理，变废为宝，不需要消耗其他的资源，污泥干化运行成本小，安全可靠、锅炉运行稳定。
进一步的，本发明的加热器上还连接有冷凝器，热泵系统整体的气体循环利用，气体在污泥干化系统中放热携带污泥蒸发的水蒸汽经冷凝器凝结脱水后，经加热器加热继续干燥污泥，实现资源的循环利用，同时冷凝器的冷源采用冷却塔的循环水，冷却完气体之后继续返投回冷却塔内进行冷却降温，不需要耗费其他资源，而且本发明中的循环水能够持续利用，保证了资源利用的最大化。
进一步的，本发明中的污泥干化系统为两段干化，第一干化段经机械压缩脱水压滤对污泥水分初步脱除，然后在第二干化段吸收加热器传输的热气体的热量进行干化，相较于整体热干化的方法有效地节约了能源，降低了污泥干化成本，经过两段式干化确保污泥在燃煤锅炉内焚烧产生烟气经锅炉环保设施处理后的各项排放指标能够满足国家最新排放标准。
进一步的，本发明的烟气回管继续返投入锅炉中除尘器的烟气出口处从烟囱排出，蒸汽凝结水回管继续返投入汽轮机的蒸汽出口处，热水回管继续返投入冷轧器的热水出口，充分利用了锅炉余热的同时，将放热完成的热源继续返投入锅炉中，进行锅炉系统的循环，也不影响锅炉运转系统，将浪费的热源充分的利用，经济性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图中：1-湿污泥仓，2-第一干化段，3-第二干化段，4-干污泥加仓装置，5-干污泥储仓，6-干污泥输运装置，7-燃煤锅炉，8-加热器，9-冷凝器，10-循环风机，11-烟气来管，12-蒸汽来管，13-热水来管，14-烟气回管，15-热循环泵，16-冷凝水管道，17-废水处理系统，18-循环水泵，19-冷却塔，20-干燥热气体管道，21-湿气体管道，22-蒸汽凝结水回管，221-汽轮机，23-热水回管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明提供一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统及运转方法，包括热泵系统，所述热泵系统包括用于对干燥冷气体进行加热后送入污泥干化系统中的加热器8，所述加热器8通过热源来管与燃煤锅炉7连接，热源来管的入口连接燃煤锅炉7，热源来管的出口连接加热器8，所述热源来管将锅炉中的热量传输至加热器8内，所述热源来管包括烟气来管11、蒸汽来管12以及热水来管13，其中，烟气来管11的入口连接燃煤锅炉7尾部烟道除尘器的烟气出口，蒸汽来管12的入口连接汽轮机221的蒸汽出口，热水来管13的入口连接冷轧器的水源出口，烟气来管11、蒸汽来管12以及热水来管13上均设置有开关阀，所述燃煤锅炉7通过开关阀接通烟气来管11、蒸汽来管12和热水来管13中的任一个，所述加热器8上设置有气体入口和气体出口，所述加热器8的气体出口连接有污泥干化系统。
在本实施例的优选实施例中，加热器8上还设置有热源回管，所述热源回管与燃煤锅炉7连接，所述热源回管包括蒸汽凝结水回管22、烟气回管14以及热水回管23，所述热源回管用于将放热后的蒸汽送回燃煤锅炉7的水汽循环中、放热后的烟气送回燃煤锅炉7的尾部烟气中经烟囱排出或将放热后的热水送回燃煤锅炉7的水汽循环中。
具体的，加热器8的气体入口传输干燥气体进入加热器8内，干燥气体进入加热器8吸收热量后成为干燥热气体，其中加热的热量由热源来管提供，热源来管的热量采用燃煤电厂废热作为热源来加热干燥冷气体，电厂废热根据电厂实际情况考虑采用除尘后的干净烟气(120℃-150℃)、蒸汽(150℃左右)、热水(90℃左右)中的一种，当采用燃煤锅炉7除尘后净烟气作为热源，燃煤锅炉7尾部烟道的除尘器的烟气出口排出烟气经烟气来管11进入加热器8放热后经烟气回管14回至燃煤锅炉7尾部烟道的除尘器的烟气出口经烟囱排放，当采用蒸汽作为热源时，燃煤锅炉7中汽轮机221的蒸汽出口排出蒸汽经蒸汽来管12送入加热器8内进行放热后经蒸汽凝结水回管22返投至燃煤锅炉7中汽轮机221的蒸汽出口处继续参与锅炉系统的循环，当采用热水作为热源时，冷轧器的水源出口排出热水经热水来管13进入加热器8内，放热后经热水回管23返投至冷轧器的水源出口继续参与锅炉系统的循环，加热器8内的干燥热气体从干燥热气体出口送入污泥干化系统中进行干化污泥；
在本实施例中，热源来管与加热器8之间通过热循环泵提供动力，蒸汽来管12、烟气来管11以及热水来管13连接热循环泵的入口，热循环泵的出口连接至加热器8，位于热循环泵入口的蒸汽来管12、烟气来管11以及热水来管13均设置有开关阀，当一个开关阀打开时，关闭另外两个开关阀，即打开上述三个来管的其中一个来管，使循环热泵耗能更低同时使干燥冷气体受热更加均匀。
在本实施例的优选实施例中，加热器8的气体入口连接至冷凝器9的干燥冷气体出口，冷凝器9上还设置有湿气体入口，湿气体排入冷凝器9中进行冷凝脱除湿气体中的水分，冷凝器9的冷源采用电厂循环水作为冷源，冷却塔19的循环水出口经循环水泵18进入冷凝器9吸收湿气体热量，使湿气体中的水分凝结，吸收热量后的循环水返投至冷却塔19内冷却降温，湿气体中水分凝结后由冷凝水管道16排至废水处理系统，在本实施例中，冷凝器9与加热器8之间的管道上设置有循环风机10，引出冷凝器9中的干燥冷气体至加热器8内；
优选的，热源回管的烟气回管14还与冷凝水管道16连接，将部分携带水分的烟气在放热完成后，将产生的水分送入废水系统中。
在本实施例的优选实施例中，污泥干化系统包括依次连接的湿污泥仓1、第一干化段2、第二干化段3和干污泥储仓5，具体的，含水率80％左右的湿污泥首先进入湿污泥仓1，经螺杆泵打入第一干化段2中进行第一步干化，污泥经机械压缩的方式，优选的，第一干化段2采用板框机或高压带式机脱水干化至含水率60％左右，再由第一干化段2出口经无轴蛟龙送入第二干化段3的入口，污泥在第二干化段3中吸收由干燥热气体管道20送入的干燥热气体的热量进行干化，干化至含水率35％-10％，其中，第二干化段3中干化温度保持在100℃以内，第二干化段3为低温干化的形式，经过放热和吸收湿污泥水分的干燥热气体转换为湿冷气体，湿冷气体经第二干化段3上的湿气体出口排入冷凝器9内进行冷凝脱除水分，干化的污泥经干污泥加仓装置4输运到干污泥储仓5中，干污泥储仓5的底部设置有干污泥出口，干污泥出口连接干污泥输运装置6，经干污泥输运装置6送入燃煤锅炉7中焚烧。
实施例1
含水率80％左右的湿污泥首先进入湿污泥仓1，经螺杆泵打入第一干化段2中进行第一步干化，污泥经机械压缩的方式，优选的，第一干化段2采用板框机或高压带式机脱水干化至含水率60％左右，再由第一干化段2出口经无轴蛟龙送入第二干化段3的入口，污泥在第二干化段3中吸收由干燥热气体管道20送入的干燥热气体的热量进行干化，干化至含水率35％。
实施例2
含水率80％左右的湿污泥首先进入湿污泥仓1，经螺杆泵打入第一干化段2中进行第一步干化，污泥经机械压缩的方式，优选的，第一干化段2采用板框机或高压带式机脱水干化至含水率60％左右，再由第一干化段2出口经无轴蛟龙送入第二干化段3的入口，污泥在第二干化段3中吸收有干燥热气体管道20送入的干燥热气体的热量进行干化，干化至含水率10％。
实施例3
含水率80％左右的湿污泥首先进入湿污泥仓1，经螺杆泵打入第一干化段2中进行第一步干化，污泥经机械压缩的方式，优选的，第一干化段2采用板框机或高压带式机脱水干化至含水率60％左右，再由第一干化段2出口经无轴蛟龙送入第二干化段3的入口，污泥在第二干化段3中吸收有干燥热气体管道20送入的干燥热气体的热量进行干化，干化至含水率23％。
在本实施例的另一实施例中，取出干污泥储仓5中的干污泥，将干污泥送回煤厂中与燃煤掺混，然后污泥和燃煤混合物经输煤系统送入到燃煤锅炉7中焚烧。
在本实施例的优选实施例中，本发明中的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统运行流程可实现DCS自动控制，提高管理运行的方便性。
在使用本发明时，具体步骤如下：含水率80％的湿污泥送入第一干化段2内经机械压缩进行一级干化，污泥脱水干化至含水率60％，然后送入第二干化段3内经蒸发脱水进行二级干化，污泥干化至含水率35％以下；
第二干化段3的污泥干化时产生携带污泥水分的湿气体，湿气体排入冷凝器9冷凝脱水，脱水产生的水分排至废水处理系统，脱水后的气体送入加热器8内；
加热器8内的气体吸收热源来管提供的热量，当烟气来管11作为热源时，除尘器排出的烟气进入加热器8内放热后经烟气回管14再回至除尘器的烟气出口；当蒸汽来管12作为热源时，汽轮机221排出的蒸汽进入加热器8放热后经蒸汽凝结水回管22再回至汽轮机221的蒸汽出口；当热水来管13作为热源时，冷轧器排出的热水进入加热器8放热后经热水回管23再回至冷轧器的热水出口；
吸收热量的气体进入第二干化段3对湿气体进行放热，第二干化段3干化的污泥排入干污泥储仓5，然后送入燃煤锅炉7中进行焚烧。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，其特征在于，包括热泵系统，所述热泵系统包括用于对气体进行加热后送入污泥干化系统中的加热器(8)，所述加热器(8)上设置有气体入口和气体出口，所述加热器(8)的气体出口连接有污泥干化系统，所述加热器(8)通过热源来管连接燃煤锅炉(7)，所述热源来管用于传输燃煤锅炉(7)内的热量至加热器(8)内。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述热源来管为烟气来管(11)、蒸汽来管(12)或热水来管(13)。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述加热器(8)的气体入口连接有冷凝器(9)的干燥冷气体出口，所述冷凝器(9)上还设置有湿气体入口，所述冷凝器(9)通过湿气体入口接收污泥干化系统传输的气体；
所述冷凝器(9)上还连接有冷却塔(19)，所述冷却塔(19)内的循环水冷却冷凝器中的气体后返投入冷却塔(19)内。
4.根据权利要求3所述的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述污泥干化系统包括依次连接的湿污泥仓(1)、第一干化段(2)、第二干化段(3)以及干污泥储仓(5)，所述第二干化段(3)上设置有干燥热气体入口与所述加热器(8)的气体出口连接，所述第二干化段(3)上还设置有湿气体出口与所述冷凝器(9)上的湿气体入口连接，所述干污泥储仓(5)的干污泥出口连接所述燃煤锅炉(7)的炉膛。
5.根据权利要求4所述的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述第一干化段(2)采用机械式压滤。
6.根据权利要求3所述的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述冷凝器(9)上还连接有冷凝水管道(16)，所述冷凝水管道(16)的出口连接废水处理系统(17)。
7.根据权利要求6所述的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述加热器(8)上还设置有热源回管，所述热源回管与燃煤锅炉(7)连接，所述热源回管包括蒸汽凝结水回管(22)、烟气回管(14)以及热水回管(23)，所热源回管用于将放热后的蒸汽、烟气以及热水返投入燃煤锅炉(7)中。
8.根据权利要求7所述的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述烟气回管(14)还与所述冷凝水管道(16)连接，用于将烟气放热产生的水蒸汽投入废水处理系统(17)内。
9.根据权利要求3所述的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述蒸汽来管(12)的入口连接至汽轮机(221)的蒸汽出口，所述烟气来管(11)的入口连接至除尘器的烟气出口，所述热水来管(13)的入口连接在冷轧器的水源出口处。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种燃煤电厂的两段式污泥干化焚烧系统的运转方法，其特征在于，将湿污泥送入第一干化段(2)内经机械压缩进行一级干化后送入第二干化段(3)内经蒸发脱水进行二级干化；
二级干化产生携带水分的湿气体，湿气体排入冷凝器(9)冷凝脱水，脱水产生的水分排至废水处理系统(17)，脱水后的气体送入加热器(8)内；
加热器(8)内的气体吸收热源来管提供的热量，当烟气来管(11)作为热源时，除尘器排出的烟气进入加热器(8)内放热后经烟气回管(14)再回至除尘器的烟气出口；当蒸汽来管(12)作为热源时，汽轮机排出的蒸汽进入加热器(8)放热后经蒸汽凝结水回管(22)再回至汽轮机(221)的蒸汽出口；当热水来管(13)作为热源时，冷轧器排出的热水进入加热器(8)放热后经热水回管再回至冷轧器的热水出口；
吸收热量的气体进入第二干化段(3)中对污泥加热并吸收水分变为湿气体，第二干化段(3)干化的污泥排入干污泥储仓(5)，然后送入燃煤锅炉(7)中进行焚烧。
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