CN112856449A - 一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，包括污泥干化装置、冷凝器、送风机、空预器、锅炉、除尘器、引风机、烟气余热回收装置、脱硫塔、烟囱、辅助蒸汽加热器、蒸发器、冷却塔、自清洗过滤器、冷凝水箱、辅疏水箱、抽真空装置及配套的管道系统，本发明以冷凝器产生的冷凝废水作为中间载热介质，以锅炉排烟余热作为污泥干化的一次热源，基于能量梯级利用原理，协同实现了烟气余热回收、污泥干化和冷凝废水洁净处理及回用，相比于现有技术，降低了污泥干化过程能耗，节省了冷凝废水的处理费用，改善了脱硫的运行工况，具有良好的经济效益和环境效益。

Description

一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统

技术领域

本发明涉及工业节能环保技术领域，具体为一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统。

背景技术

电厂掺烧的方式处理污泥，可实现污泥的资源利用，避免二次污染，在污泥掺烧电站，湿污泥须通过热干化处理方能进锅炉燃烧，热干化工艺通常采用汽轮机低压缸抽汽或锅炉燃烧烟气作为污泥的干化热源，其中，汽轮机低压缸产生的热源蒸汽具有一定的作功发电能力，也可对外作为生产或采暖的供汽使用，利用价值较大，作为污泥干化热源使用成本较高；采用空预器前的高温烟气作干化热源，污泥中蒸出的水蒸气循环进入锅炉，导致锅炉热效率下降；而采用空预器后的低温烟气作为污泥干化热源，在污泥中蒸出的水蒸汽随烟气一起排放过程中，烟气含水率的升高增加了后续烟道和烟囱的腐蚀风险，且从污泥中析出的部分有机挥发成分不利于烟气的达标排放；此外，污泥干化装置排气须经降温脱水后进锅炉燃烧处理，排气降温过程中会产生一定量的冷凝废水，由此也增加了企业的污水处理成本。

发明内容

本发明提供一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，可以有效解决背景技术中所述的污泥干化系统运行能耗大、运行费用高及附加的污染问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，包括污泥干化装置、冷凝器、送风机、空预器、锅炉、除尘器、引风机、烟气余热回收装置、脱硫塔、烟囱、辅助蒸汽加热器、蒸发器、冷却塔、自清洗过滤器、冷凝水箱、辅疏水箱、抽真空装置及配套的管道系统；

所述污泥干化装置的输入端分别与污泥干化装置进口风道、湿污泥输送通道和蒸发器的蒸汽出口连接，所述污泥干化装置的输出端分别与冷凝器、锅炉和辅疏水箱的输入端连接，所述冷凝器分别与送风机、冷却塔和冷凝水箱连接，所述送风机的输出端与空预器的输入端连接，所述空预器的输出端分别与锅炉和除尘器的输入端连接，所述除尘器的输出端与引风机的输入端连接，所述辅助蒸汽加热器的输出端分别与蒸发器的进水口和蒸汽疏水管连接，所述烟气余热回收装置的输入端与引风机和自清洗过滤器的输出端连接，所述烟气余热回收装置的输出端与辅助蒸汽加热器和脱硫塔的输入端连接，所述脱硫塔的输出端与烟囱的输入端连接，所述自清洗过滤器的输入端与冷凝水箱的输出端连接，所述冷凝水箱的输入端分别与辅疏水箱、冷凝器和蒸发器的输出端连接，所述辅疏水箱的输出端分别与抽真空装置、冷凝水箱和输水管的输入端连接。

根据上述技术方案，所述烟气余热回收装置设有进出水口和烟气进出口，水和烟气通过间壁式换热方式实现烟气余热的回收。

根据上述技术方案，所述辅助蒸汽加热器设有蒸汽进口、蒸汽疏水口和进出水口，在锅炉低负荷运行时，投入低压蒸汽将水加热至设计温度，实现烟气余热回收系统在机组变工况运行时的调控功能。

根据上述技术方案，所述污泥干化装置设有污泥进出口、空气进出口、蒸汽进口和疏水出口。

根据上述技术方案，所述蒸发器设有进出水口和蒸汽出口，部分热水在蒸发器内吸热蒸发为水蒸汽经蒸汽出口排出，未汽化部分水放热降温后由出水口经再循环系统排至烟气余热回收系统开启下一个循环吸热过程。

根据上述技术方案，所述冷凝器设有冷却水进出口、空气进出口和冷凝水出口，空气和冷却水通过逆向流动的间壁式换热方式实现热量交换过程，空气降温产生的冷凝水由冷凝器底部冷凝水出口排出。

根据上述技术方案，所述抽真空装置设有抽气口和排气口，通过抽吸作用将蒸发器至辅疏水箱之间设备和系统内的不凝气体排出，实现创造并维持系统的设计真空条件，保障系统的正常运行。

根据上述技术方案，所述自清洗过滤器设有进出水口和排污口，通过实时对冷凝水进行过滤，以防后续工艺设备发生堵塞，保证系统设备的长期安全运行。

根据上述技术方案，所述冷凝水箱设有冷凝水进水口、补水口、再循环水进水口、出水口和排气口，由此保证烟气余热回收系统的水平衡问题，实现系统的正常运行。

根据上述技术方案，所述管道系统包括污泥干化装置进口风道、送风机进口风道、第一电动调节阀、第二电动调节阀、抽真空装置出口风道、顶部排气管、煤粉输送通道、蒸汽疏水管、蒸汽进汽管、再循环泵、再循环管、冷却水泵、排污管、冷凝水泵、输水管、第三电动调节阀、第四电动调节阀、疏水泵、补水管和湿污泥输送通道；

所述污泥干化装置一端连接有污泥干化装置进口风道，所述冷凝器与送风机之间通过管道连接有第一电动调节阀，所述第二电动调节阀与第一电动调节阀并联布置，其输入端与送风机进口风道相连，所述送风机进口风道分别与抽真空装置出口风道和顶部排气管连接，所述锅炉一端与煤粉输送通道连接，所述辅助蒸汽加热器分别与蒸汽疏水管和蒸汽进汽管连接，所述蒸发器与冷凝水箱一端均连接有再循环管，靠近所述冷凝水箱的再循环管一端连接有再循环泵，所述冷凝器与冷却塔之间通过管道连接有冷却水泵，所述排污管和冷凝水泵均一端连接有自清洗过滤器，所述辅疏水箱一端连接有疏水泵，所述疏水泵一端连接有第三电动调节阀和第四电动调节阀，所述第四电动调节阀与冷凝水箱之间连接有补水管，所述第三电动调节阀一端连接有输水管，所述污泥干化装置一端连接有湿污泥输送通道。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明以冷凝器产生的冷凝废水作为中间载热介质，以锅炉排烟余热作为污泥干化的一次热源，基于能量梯级利用原理，协同实现了烟气余热回收、污泥干化和冷凝废水洁净处理及回用，相比于现有技术，降低了污泥干化过程的能耗，节省了冷凝废水的处理费用，改善了脱硫的运行工况，具有良好的经济效益和环境效益。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的系统结构示意图；

图中标号：1、污泥干化装置进口风道；2、污泥干化装置；3、冷凝器；4、送风机进口风道；5、第一电动调节阀；6、第二电动调节阀；7、抽真空装置出口风道；8、顶部排气管；9、送风机；10、空预器；11、锅炉；12、煤粉输送通道；13、除尘器；14、引风机；15、烟气余热回收装置；16、脱硫塔；17、烟囱；18、辅助蒸汽加热器；19、蒸汽疏水管；20、蒸汽进汽管；21、蒸发器；22、再循环泵；23、再循环管；24、冷却塔；25、冷却水泵；26、自清洗过滤器；27、排污管；28、冷凝水泵；29、冷凝水箱；30、输水管；31、第三电动调节阀；32、第四电动调节阀；33、疏水泵；34、辅疏水箱；35、抽真空装置；36、补水管；37、湿污泥输送通道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，包括污泥干化装置2、冷凝器3、送风机9、空预器10、锅炉11、除尘器13、引风机14、烟气余热回收装置15、脱硫塔16、烟囱17、辅助蒸汽加热器18、蒸发器21、冷却塔24、自清洗过滤器26、冷凝水箱29、辅疏水箱34、抽真空装置35及配套的管道系统；

污泥干化装置2的输入端分别与污泥干化装置进口风道1、湿污泥输送通道37和蒸发器21的蒸汽出口连接，污泥干化装置2的输出端分别与冷凝器3、锅炉11和辅疏水箱34的输入端连接，冷凝器3分别与送风机9、冷却塔24和冷凝水箱29连接，送风机9的输出端与空预器10的输入端连接，空预器10的输出端分别与锅炉11和除尘器13的输入端连接，除尘器13的输出端与引风机14的输入端连接，辅助蒸汽加热器18的输出端分别与蒸发器21的进水口和蒸汽疏水管19连接，烟气余热回收装置15的输入端与引风机14和自清洗过滤器26的输出端连接，烟气余热回收装置15的输出端与辅助蒸汽加热器18和脱硫塔16的输入端连接，脱硫塔16的输出端与烟囱17的输入端连接，自清洗过滤器26的输入端与冷凝水箱29的输出端连接，冷凝水箱29的输入端分别与辅疏水箱34、冷凝器3和蒸发器21的输出端连接，辅疏水箱34的输出端分别与抽真空装置35、冷凝水箱29和输水管30的输入端连接。

管道系统包括污泥干化装置进口风道1、送风机进口风道4、第一电动调节阀5、第二电动调节阀6、抽真空装置出口风道7、顶部排气管8、煤粉输送通道12、蒸汽疏水管19、蒸汽进汽管20、再循环泵22、再循环管23、冷却水泵25、排污管27、冷凝水泵28、输水管30、第三电动调节阀31、第四电动调节阀32、疏水泵33、补水管36和湿污泥输送通道37；

污泥干化装置2一端连接有污泥干化装置进口风道1，冷凝器3与送风机9之间通过管道连接有第一电动调节阀5，第二电动调节阀6与第一电动调节阀5并联布置，其送风机进口风道4相连，送风机进口风道4分别与抽真空装置出口风道7和顶部排气管8连接，锅炉11一端与煤粉输送通道12连接，辅助蒸汽加热器18分别与蒸汽疏水管19和蒸汽进汽管20连接，蒸发器21与冷凝水箱29一端均连接有再循环管23，靠近冷凝水箱29的再循环管23一端连接有再循环泵22，冷凝器3与冷却塔24之间通过管道连接有冷却水泵25，排污管27和冷凝水泵28均一端连接有自清洗过滤器26，辅疏水箱34一端连接有疏水泵33，疏水泵33一端连接有第三电动调节阀31和第四电动调节阀32，第四电动调节阀32与冷凝水箱29之间连接有补水管36，第三电动调节阀31一端连接有输水管30，污泥干化装置2一端连接有湿污泥输送通道37。

污泥干化装置2通过风道分别与大气环境和冷凝器3相连通，通过管道分别与蒸发器21和辅疏水箱34相连通，污泥干化装置2设有污泥进出口、空气进出口、蒸汽进口和疏水口，湿污泥由湿污泥输送通道37进入装置，与来自蒸发器21的低压饱和蒸汽发生间壁式换热过程，污泥吸热升温蒸发出部分水分，脱水后的干污泥通过输送管道直接通入锅炉11，与经过煤粉输送通道12进入锅炉11的煤粉一起燃烧，低压饱和蒸汽放热相变为液态水，液态疏水经管道流至辅疏水箱34内，自然空气由污泥干化装置进口风道1进入装置，与由污泥中蒸出的水蒸汽发生传热传质过程，混合均匀的吸湿空气经管道进入冷凝器3内；

冷凝器3通过风道分别与污泥干化装置2和送风机9相连通，通过管道分别与冷却塔24和冷凝水箱29相连通，冷凝器3设有空气进出口、冷却水进出口和冷凝水出水口，来自污泥干化装置2的湿空气与来自冷却塔24的低温冷却水发生间壁式换热，低温冷却水吸热升温后经管道回到冷却塔24进行冷却降温处理，湿空气放热降温使得部分水蒸汽相变为冷凝水，冷凝水经管道自流至冷凝水箱29内，空气降温脱水后与来自自然环境的空气在送风机9的驱动下经空气预热器10进入炉膛燃烧；

冷凝水箱29通过管道分别与冷凝器3、辅疏水箱34、蒸发器21和自清洗过滤器26相连通，通过风道与送风机9相连通，冷凝水箱29设有顶部排气口、冷凝水进出口、补水口、再循环进水口，来自冷凝器3的冷凝水经冷凝水进口进入水箱，来自再循环泵22的水经再循环进水口进入水箱，来自补水管36的疏水经补水口进入水箱，冷凝水中析出的不凝气体由顶部排气口经顶部排气管8自流至送风机9的进口风道，冷凝水箱29内的冷凝水在冷凝水泵28的驱动下经过自清洗过滤器26的在线滤清后进入烟气余热回收装置15；

自清洗过滤器26通过管道分别与冷凝水箱29和烟气余热回收装置15相连通，自清洗过滤器26设有进出水口和排污口，来自冷凝水泵28的冷凝水经管道由进水口进入过滤器内，经过滤后由出水口经管道排至烟气余热回收装置15，通过装置本身设定的自清洗程序，定时将滤网上的杂质清除并经排污管27排至厂区污水池；

烟气余热回收装置15通过管道分别与自清洗过滤器26和辅助蒸汽加热器18相连通，通过烟道分别与引风机14和脱硫塔16相连通，烟气余热回收装置15设有烟气进出口和进出水口，来自引风机14的高温烟气经烟道由烟气进口进入装置，与来自自清洗过滤器26的冷凝水进行热交换，冷凝水吸热升温后由出水口经管道排至辅助蒸汽加热器18，放热降温后的烟气由烟气出口经烟道进入脱硫塔16；

辅助蒸汽加热器18通过管道分别与烟气余热回收装置15、蒸发器21、汽轮机低压缸和除氧器相连通，辅助蒸汽加热器18设有进出水口、蒸汽进口和蒸汽疏水出口，来自烟气余热回收装置15的热水经管道由进水口进入加热器，与经蒸汽进汽管20进入加热器的汽轮机低压抽汽发生热交换，热水继续升温至设计温度后经管道进入蒸发器21，蒸汽的冷凝疏水经蒸汽疏水管道19通入除氧器回用；

蒸发器21通过管道分别与辅助蒸汽加热器18、污泥干化装置2和冷凝水箱29相连通，蒸发器21设有热水进口、冷水出口和蒸汽出口，来自辅助蒸汽加热器18的热水进入蒸发器21内，因进口水温高于蒸发器21内压力对应的饱和温度，所以部分热水会发生汽化，汽化的饱和蒸汽经管道进入污泥干化装置2内，未汽化的水降温后在再循环泵22的驱动下经再循环管23回到冷凝水箱29，开始下一个循环过程；

抽真空装置35通过风道分别与辅疏水箱34和送风机9相连通，抽真空装置35设有抽气口和排气口，抽气口与辅疏水箱34相连通，排气口与送风机9的入口风道相连通，蒸发器21与辅疏水箱34之间的设备和管路系统中存在的不凝气体经抽气口进入抽真空装置35，在抽真空装置35的驱动下，由排气口经风道排至送风机9的入口风道，以在系统启动阶段形成系统所需真空，并在系统正常运行中维持系统的真空；

辅疏水箱34通过管道分别与污泥干化装置2、冷凝水箱29和化水车间原水池相连通，辅疏水箱34设有疏水进口、疏水出口和排气口，来自污泥干化装置2的蒸汽疏水经管道进入辅疏水箱34，蒸汽疏水在疏水泵33的驱动作用下由疏水口经管道分两部分排出，一部分进入化水车间原水池作为原水池的补水回用，另一部分进入冷凝水箱29作为烟气余热回收系统的补水使用；

辅助蒸汽加热器18主要用于在锅炉11低负荷运行工况，烟气余热量不能满足污泥干化工艺需求时，须投入少量蒸汽来补充污泥干化系统所需热量；

冷凝水箱29和抽真空装置35的排气口均与送风机9的入口相连通，保证从冷凝水或蒸汽中析出的少量有机或无机挥发分进锅炉11燃烧，使其得到有效地净化处理，防止排入大气引发环境污染问题。

本发明的工作原理及使用流程：污泥干化装置2出口的高湿排气经冷凝器3降温脱水后，作为锅炉11送风进炉膛燃烧，副产冷凝水经冷凝水输送系统进入烟气余热回收装置15，与脱硫塔16进口的高温烟气进行热交换，冷凝水吸热升温后经辅助蒸汽加热器18进入蒸发器21，基于抽真空装置35的作用，使得蒸发器21内维持一定的真空，部分高温冷凝水在蒸发器21内汽化为水蒸汽，水蒸汽作为污泥干化的热源使用，未汽化的冷凝水再次回到烟气余热回收装置15，开始下一个吸热过程；

来自蒸发器21的水蒸汽在污泥干化装置2内放热降温相变为液态水，部分蒸汽疏水通过疏水系统送至化水车间原水池作为补水进行回用，另一部分作为烟气余热回收系统的补水使用；湿污泥经过污泥干化装置2干化后，与煤粉一起作为锅炉11的燃料入炉膛进行燃烧，由此，一方面实现了利用锅炉11排烟余热加热蒸干污泥的目标，另一方面协同实现了冷凝废水的洁净处理和回用，从而显著降低了电厂的运行成本。

此外，本系统在一定程度上提升烟气的脱硫效率，同时降低了脱硫系统运行水耗，对污泥掺烧电站的节能降耗事业方向具有重要的实践指导意义。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：包括污泥干化装置（2）、冷凝器（3）、送风机（9）、空预器（10）、锅炉（11）、除尘器（13）、引风机（14）、烟气余热回收装置（15）、脱硫塔（16）、烟囱（17）、辅助蒸汽加热器（18）、蒸发器（21）、冷却塔（24）、自清洗过滤器（26）、冷凝水箱（29）、辅疏水箱（34）、抽真空装置（35）及配套的管道系统；

所述污泥干化装置（2）的输入端分别与污泥干化装置进口风道（1）、湿污泥输送通道（37）和蒸发器（21）的蒸汽出口连接，所述污泥干化装置（2）的输出端分别与冷凝器（3）、锅炉（11）和辅疏水箱（34）的输入端连接，所述冷凝器（3）分别与送风机（9）、冷却塔（24）和冷凝水箱（29）连接，所述送风机（9）的输出端与空预器（10）的输入端连接，所述空预器（10）的输出端分别与锅炉（11）和除尘器（13）的输入端连接，所述除尘器（13）的输出端与引风机（14）的输入端连接，所述辅助蒸汽加热器（18）的输出端分别与蒸发器（21）的进水口和蒸汽疏水管（19）连接，所述烟气余热回收装置（15）的输入端与引风机（14）和自清洗过滤器（26）的输出端连接，所述烟气余热回收装置（15）的输出端与辅助蒸汽加热器（18）和脱硫塔（16）的输入端连接，所述脱硫塔（16）的输出端与烟囱（17）的输入端连接，所述自清洗过滤器（26）的输入端与冷凝水箱（29）的输出端连接，所述冷凝水箱（29）的输入端分别与辅疏水箱（34）、冷凝器（3）和蒸发器（21）的输出端连接，所述辅疏水箱（34）的输出端分别与抽真空装置（35）、冷凝水箱（29）和输水管（30）的输入端连接。

2.如权利要求1所述一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：所述烟气余热回收装置（15）设有进出水口和烟气进出口，水和烟气通过间壁式换热方式实现烟气余热的回收。

3.如权利要求1所述一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：所述辅助蒸汽加热器（18）设有蒸汽进口、蒸汽疏水口和进出水口，在锅炉（11）低负荷运行时，投入低压蒸汽将水加热至设计温度。

4.如权利要求1所述一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：所述污泥干化装置（2）设有污泥进出口、空气进出口、蒸汽进口和疏水出口。

5.如权利要求1所述一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：所述蒸发器（21）设有进出水口和蒸汽出口，部分热水在蒸发器（21）内吸热蒸发为水蒸汽经蒸汽出口排出。

6.如权利要求1所述一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：所述冷凝器（3）设有冷却水进出口、空气进出口和冷凝水出口，空气和冷却水通过逆向流动的间壁式换热方式实现热量交换过程，空气降温产生的冷凝水由冷凝器（3）底部冷凝水出口排出。

7.如权利要求1所述一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：所述抽真空装置（35）设有抽气口和排气口，通过抽吸作用将蒸发器（21）至辅疏水箱（34）之间设备和系统内的不凝气体排出。

8.如权利要求1所述一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：所述自清洗过滤器（26）设有进出水口和排污口。

9.如权利要求1所述一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：所述冷凝水箱（29）设有冷凝水进水口、补水口、再循环水进水口、出水口和排气口。

10.如权利要求1所述一种基于污泥掺烧电站的烟气余热回收系统，其特征在于：所述管道系统包括污泥干化装置进口风道（1）、送风机进口风道（4）、第一电动调节阀（5）、第二电动调节阀（6）、抽真空装置出口风道（7）、顶部排气管（8）、煤粉输送通道（12）、蒸汽疏水管（19）、蒸汽进汽管（20）、再循环泵（22）、再循环管（23）、冷却水泵（25）、排污管（27）、冷凝水泵（28）、输水管（30）、第三电动调节阀（31）、第四电动调节阀（32）、疏水泵（33）、补水管（36）和湿污泥输送通道（37）；

所述污泥干化装置（2）一端连接有污泥干化装置进口风道（1），所述冷凝器（3）与送风机（9）之间通过管道连接有第一电动调节阀（5），所述第二电动调节阀（6）与第一电动调节阀（5）并联布置，其输入端与送风机进口风道（4）相连，所述送风机进口风道（4）分别与抽真空装置出口风道（7）和顶部排气管（8）连接，所述锅炉（11）一端与煤粉输送通道（12）连接，所述辅助蒸汽加热器（18）分别与蒸汽疏水管（19）和蒸汽进汽管（20）连接，所述蒸发器（21）与冷凝水箱（29）一端均连接有再循环管（23），靠近所述冷凝水箱（29）的再循环管（23）一端连接有再循环泵（22），所述冷凝器（3）与冷却塔（24）之间通过管道连接有冷却水泵（25），所述排污管（27）和冷凝水泵（28）均一端连接有自清洗过滤器（26），所述辅疏水箱（34）一端连接有疏水泵（33），所述疏水泵（33）一端连接有第三电动调节阀（31）和第四电动调节阀（32），所述第四电动调节阀（32）与冷凝水箱（29）之间连接有补水管（36），所述第三电动调节阀（31）一端连接有输水管（30），所述污泥干化装置（2）一端连接有湿污泥输送通道（37）。

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