CN216244311U - 一种高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，包括污泥焚烧炉、烟气净化装置、汽轮机、冷凝装置、凝结水泵、除氧器、一次风机和二次风机，烟气净化装置与污泥焚烧炉的烟气出口连接，污泥焚烧炉的饱和蒸汽出口与汽轮机的进汽口连接，汽轮机的排汽口与冷凝装置连接，冷凝装置与除氧器通过凝结水泵连接，除氧器与污泥焚烧炉的锅炉给水入口连接；一次风机和二次风机的出风口与污泥焚烧炉连接；汽轮机与一次风机和/或二次风机连接，用于驱动一次风机和/或二次风机转动。本实用新型的脱水污泥直接焚烧系统，高效利用能量，可以降低初始投资，进一步降低能耗和热损失。

Description

一种高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统

技术领域

本实用新型属于污泥的焚烧处置技术领域，具体涉及一种高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统。

背景技术

污泥是污水经过物理法、化学法、物理化学法和生物法等方法处理后得到的沉淀物、颗粒物和漂浮物的统称，由有机残片、细菌体、无机颗粒和胶体等组成。污泥中含有大量的潜在有毒有害成分如病原菌、重金属、致病微生物等以及有害有机物质，若不经过无害化处理，将会对生态环境包括大气、土壤、水体以及人类与动物的健康造成严重的潜在威胁。因此为了更加有效的处理处置污泥防止污泥二次污染环境并影响人类健康，发展了一系列的污泥处置技术。

污泥处理与处置的目的是实现其减量化、稳定化、无害化和资源化。当前处理污泥的方法主要有土地填埋、土地利用、污泥干燥、污泥焚烧等。其中以焚烧为核心的处理方法是最为彻底的处理方法之一。污泥焚烧是指借助于外源热量或者污泥自身的燃烧，使干化污泥中的有机物进行燃烧，实现污泥减量化的同时，燃烧产生的热量实现对外供给综合利用。因此污泥燃烧处置方式是一种可以实现污泥减量化、资源化、无害化的重要方式之一。

随着技术的发展，污泥的焚烧技术已经形成多种工艺，按照地区经济、技术以及环境情况分类，主要包括：单独焚烧和掺烧。前者指的是利用污泥本身所含有有机物的热值，或添加少量的助燃剂，在焚烧炉内进行单独焚烧；后者则是指将污泥与燃煤混合后在电厂锅炉中焚烧或者与固体废弃物如生活垃圾混合后再进行焚烧，该工艺主要用于发电和制砖等。

污泥的独立干化焚烧过程主要分为三个阶段：污泥脱水、污泥干化、污泥焚烧及后处理。污水处理厂在进行污水处理时污水处理池底部会富集大量的污泥，并且产生的污泥的含水率极高，因此首先需要在污水处理厂进行浓缩脱水，并进行加药处理以达到更好的脱水效果。利用压滤机等设备进行深度脱水，大大降低了污泥含水率的同时也降低了污泥体积。脱水后污泥会形成泥饼，利用螺旋或者带式输送机进行输送并采用卡车外运至污泥处理装置。污泥的含水率是影响污泥焚烧的一个重要指标，当含水率较高时，污泥的热值较低，通常需补充辅助燃料，能耗较大，焚烧成本也因此变高。污泥焚烧处置工艺中，最重要的环节就是焚烧环节，所用的设备为焚烧炉，目前焚烧炉的类型有多膛式、回转窑和流化床焚烧炉等，其中流化床焚烧炉以其气固混合好、焚烧彻底、污染物排放量低等优点被广泛采用。污泥焚烧后会产生烟气和灰渣，其中由于烟气含有有毒有害等气体，因此要对烟气进行深度处理后排放到环境中，而灰渣则分别进行填埋或综合性处置利用。目前烟气除尘系统主要以静电除尘和布袋除尘为主，同时配有脱硫脱硝的设备，使得烟气排放达到相关排放标准。

目前，污泥独立焚烧处理系统存在的主要问题有：初投资大且系统复杂，焚烧热量利用不够高效，项目运行盈利能力较差，焚烧炉运行不够稳定，干化系统复杂、运行故障率高等，需要不断的改进和发展相关技术。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：现有污泥焚烧系统运行费用高，干化系统运行不稳定，系统运行复杂故障率高，能量利用不充分。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，包括污泥焚烧炉、烟气净化装置、汽轮机、冷凝装置、凝结水泵、除氧器、一次风机和二次风机，所述烟气净化装置与污泥焚烧炉的烟气出口连接，污泥焚烧炉的饱和蒸汽出口与汽轮机的进汽口连接，汽轮机的排汽口与冷凝装置连接，冷凝装置与除氧器通过凝结水泵连接，除氧器与污泥焚烧炉的锅炉给水入口连接；一次风机和二次风机的出风口与污泥焚烧炉连接；所述汽轮机与一次风机和/或二次风机连接，用于驱动一次风机和/或二次风机转动。

作为本实用新型实施例的进一步改进，所述污泥焚烧炉包括炉膛、旋风分离器、尾部烟道和汽包，炉膛内从下往上依次设有风室和布风板；炉膛侧壁从下往上依次设有污泥进料口、下排二次风口和上排二次风口；炉膛的出口和旋风分离器的入口相连；旋风分离器的气体出口与尾部烟道的入口连接，旋风分离器的分离灰出口与返料器的入口连接，返料器的出口与炉膛的返料灰入口连接；尾部烟道中从上往下依次设有高温空气预热器、对流管束、省煤器、低温空气预热器和烟气出口；汽包位于尾部烟道外部；尾部烟道设有锅炉给水入口，锅炉给水入口和省煤器的入口连接，省煤器的出口和汽包的进水口连接，汽包的下降管和对流管束的入口联箱连接，对流管束的出口联箱和汽包的汽水引入管连接，汽包的饱和蒸汽出口位于汽包顶部；一次风机和二次风机的出风口均与低温空气预热器的入口连接。

作为本实用新型实施例的进一步改进，所述污泥进料口上设有播料风入口。

作为本实用新型实施例的进一步改进，所述炉膛内不布置受热面。

作为本实用新型实施例的进一步改进，所述脱水污泥的含水率为50％～60％。

作为本实用新型实施例的进一步改进，高温空气预热器的入口与低温空气预热器的出口连接，所述高温空气预热器的出口分别与一次风管和二次风母管连接；所述高温空气预热器为炉膛提供600℃以上的高温气流。

作为本实用新型实施例的进一步改进，还包括引风机，所述引风机与烟气净化装置连接。

作为本实用新型实施例的进一步改进，所述汽轮机与引风机连接，用于驱动引风机转动。

作为本实用新型实施例的进一步改进，所述冷凝装置包括凝汽器、冷凝塔和循环水泵，所述凝汽器的工质入口与汽轮机连接，凝汽器的工质出口与凝结水泵连接；凝汽器的冷却水入口与冷凝塔的出水口通过循环水泵连接，冷凝塔的进水口与凝汽器的冷却水出口连接。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：本实用新型实施例提供的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，取消了传统的干化装置，而选择将深度脱水的污泥直接进行入炉焚烧，降低了项目的初始投资，提高了装置运行的稳定性和运行费用，减小了故障率。由于取消了热干化装置，降低了换热损失，提高了能量的利用效率。污泥焚烧炉内产生的一定压力饱和蒸汽或过热蒸汽推动汽轮机，汽轮机推动一次风机、二次风机或引风机运转，进一步降低了电耗，有效提升了回收热能的利用率。本实用新型实施例的脱水污泥直接焚烧系统，高效利用能量，可以降低初始投资，进一步的降低能耗和热损失，使整个系统实现了能量的高效、高品位利用，提升了整个污泥处理装置运行的经济性和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统的结构示意图；

图2为图1中污泥焚烧炉的结构示意图。

图中：1、污泥压滤机，2、脱水污泥储仓，3、污泥焚烧炉，4、烟气净化装置，5、引风机，6、烟囱，7、汽轮机，8、凝汽器，9、凝结水泵，10、除氧器，11、冷凝塔，12、循环水泵，13、一次风机，14、二次风机，31、风室，32、布风板，33、播料风入口，34、污泥进料口，35、下排二次风口，36、上排二次风口，37、炉膛，38、旋风分离器，39、汽包，310、尾部烟道，311、高温空气预热器，312、对流管束，313、省煤器，314、低温空气预热器，315、烟气出口，316、锅炉给水入口，317、饱和蒸汽出口，319、返料器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更清楚、完整地描述，应理解所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，如图1所示，包括污泥焚烧炉3、烟气净化装置4、汽轮机7、冷凝装置、凝结水泵9、除氧器10、一次风机13和二次风机14。烟气净化装置4与污泥焚烧炉3的烟气出口连接，污泥焚烧炉3的饱和蒸汽出口与汽轮机7的进汽口连接，汽轮机7的排汽口与冷凝装置连接，冷凝装置与除氧器10通过凝结水泵9连接，除氧器10与污泥焚烧炉3的锅炉给水入口连接。一次风机13的出风口与污泥焚烧炉3的低温空气预热器入口连接，二次风机14的出风口与污泥焚烧炉3连接。汽轮机7与一次风机13和/或二次风机14连接，用于驱动一次风机13和/或二次风机14转动。

上述实施例中，污泥焚烧炉3内产生的热量与水进行换热生成一定压力饱和蒸汽或过热蒸汽，利用饱和蒸汽或过热蒸汽推动汽轮机7做功，汽轮机7推动一次风机13和/或二次风机14运转，做功后的乏汽经过冷凝装置后冷凝成水，水经凝结水泵和除氧器再次进入污泥焚烧炉中换热，进一步降低了电耗，有效提升了回收热能的利用率。上述实施例中，没有设置干化装置，污泥焚烧炉3直接将深度脱水的污泥直接进行焚烧，降低了项目的初始投资，提高了装置运行的稳定性和运行费用，减小了故障率。由于减少了热干化装置，降低了换热损失，提高了能量的利用效率。由于脱水污泥的含水率较高，热值较低，通过对一次风机13和二次风机14通入污泥焚烧炉3的一二次风进行高温预热，确保污泥稳定燃烧和炉膛出口烟温达标。本实用新型实施例的脱水污泥直接焚烧系统，高效利用能量，可以降低初始投资，进一步的降低能耗和热损失，使整个系统实现了能量的高效、高品位利用，提升了整个污泥处理装置运行的经济性和稳定性。

作为优选例，如图2所示，污泥焚烧炉3包括炉膛37、旋风分离器38、尾部烟道310和汽包39，炉膛37内从下往上依次设有风室31和布风板32。炉膛37侧壁从下往上依次设有污泥进料口34、下排二次风口35和上排二次风口36。炉膛37的出口和旋风分离器38的入口相连，旋风分离器38的气体出口与尾部烟道310的入口连接，旋风分离器38的分离灰出口与返料器319的入口连接，返料器319的出口与炉膛37的返料灰入口连接。尾部烟道310中从上往下依次设有高温空气预热器311、对流管束312、省煤器313、低温空气预热器314和烟气出口315。汽包39位于尾部烟道310外部，用于保证锅炉正常的水循环和锅炉蒸汽品质。尾部烟道310设有锅炉给水入口316，且锅炉给水入口316和省煤器313的入口连接，省煤器313的出口和汽包39的第一入口连接，省煤器313的出口和汽包39的进水口连接，汽包39的下降管和对流管束312的入口联箱连接，对流管束312的出口联箱和汽包39的汽水引入管连接，汽包39的饱和蒸汽出口在汽包顶部。一次风机13和二次风机14的出风口与低温空气预热器314连接。

上述实施例中，含水率为50％～60％的脱水污泥直接在污泥焚烧炉3内进行燃烧，产生的烟气经旋风分离器38分离进入尾部烟道310内，与高温空气预热器311、对流管束312、省煤器313、低温空气预热器314等换热面进行热交换，最终以排烟温度180℃～200℃送入烟气处理装置后排放。通过高温空气预热器11预热后产生600℃～700℃的高温预热空气送回炉膛内参与燃烧，以保证密相区温度＞850℃、炉膛出口烟气温度＞850℃，达到稳定燃烧、保护环境的要求。高温预热空气分别经布风板和二次风喷嘴送回入炉膛。锅炉给水流经省煤器313，获得尾部烟气余热而升温后，进入“汽包—下降管—上升管(对流管束)—汽包”所构成的自然循环回路，利用密度差驱动流体流动，并在对流管束内获得烟气中温段余热。经中温烟气加热得到的汽水混合物返回汽包内进行汽水分离，获得一定品质的蒸气送入汽轮机7汽缸内推动叶片做功，直接为一次风机、二次风机或/和引风机提供机械能。充分对污泥处理过程中产生的余热进行回收，节约用电成本，实现自产自用，具备较好的经济性和切实的可行性。

作为优选例，污泥进料口34上设有播料风入口33。为脱水污泥的燃烧提供支持。

为了确保炉膛出口烟温达到国标规定的850℃以上，作为优选例，炉膛37内不布置受热面。在尾部竖井烟道内设置高温空气预热器，为焚烧炉高温预热空气，同时产生一定压力的饱和蒸汽用以推动汽轮机7带动一次风机13、二次风机14或引风机15。

作为优选例，脱水污泥的含水率为50％～60％。取消传统污泥干化焚烧处理工艺中投资及运行成本较高的污泥热干化系统，脱水污泥通过污泥进料口34送入炉膛37内进行燃烧，产生的烟气通过炉膛37上部进入旋风分离器38，与绝大部分细颗粒进行分离，并产生一定压力的饱和蒸汽推动小型汽轮机带动焚烧炉的一次风机、二次风机或引风机，以提高余热利用品位，并降低系统电耗，进一步提升系统的经济性。

作为优选例，高温空气预热器311的出口分别与一次风管和二次风母管连接，高温空气预热器311的入口与低温空气预热器314的出口连接。经过高温空气预热器11预热的空气送入炉膛参与燃烧过程。高温空气预热器311为炉膛37提供600℃以上的高温气流，保证污泥的高效稳定燃烧和炉膛温度及炉膛出口烟气温度符合国家环保标准。

作为优选例，本实用新型实施例的脱水污泥直接焚烧系统还包括引风机5，引风机5与烟气净化装置4连接。烟气净化装置4处理后的气体经引风机15和烟囱6排入大气中。

进一步，汽轮机7与引风机5连接，用于驱动引风机5转动。根据污泥焚烧炉3产生的饱和蒸汽或过热蒸汽的量，选择汽轮机7驱动一次风机13、二次风机14和引风机15中的一个或多个转动，一次风机13、二次风机14和引风机15的原本的电机作为备用，即不通过汽轮机7驱动时，采用电机驱动。

进一步，冷凝装置包括凝汽器8、冷凝塔11和循环水泵12，凝汽器8的工质入口与汽轮机7连接，凝汽器8的工质出口与凝结水泵9连接。凝汽器8的冷却水入口与冷凝塔11的出水口通过循环水泵12连接，冷凝塔11的进水口与凝汽器8的冷却水出口连接。通过凝汽器8换热，将汽轮机做功后的乏汽冷却为过冷水，而经过换热后的冷却水进入冷凝塔11降温，随后通过循环水泵12加压继续进入凝汽器8中冷却乏汽。

下面通过结合某市日处理量450t(含水率80％计)为例说明本实用新型实施例的脱水污泥直接焚烧系统的工作流程。

污水处理厂经过处理的污水在污水处理池底部会形成含水率极高的污泥，经刮板等装置进入污泥处理装置，需要经过稳定浓缩，将污泥体积大大降低，同时为了很好的进行脱水，需要进行加药处理。随后污泥进入污泥压滤机1进行深度脱水至含水率为50％-60％，污泥体积和含水率得到大大降低，形成泥饼外运。脱水污泥经输运至脱水污泥储仓2，取消了原有的干化装置，直接进入污泥焚烧炉3进行焚烧，并与水进行换热。

污泥焚烧炉3产生1.3MPa饱和蒸汽推动汽轮机7进行做功，做完功的乏汽进入冷凝装置冷凝，冷凝得到的水经凝结水泵9和除氧器10重新进入污泥焚烧炉3中换热。工作时根据饱和蒸汽量，选择汽轮机7驱动一次风机13、二次风机14和引风机5中的一个或多个运转，风机的原电机作为备用。污泥焚烧产生的180℃-200℃的烟气经过烟气处理装置4进行烟气处理，除尘可采用布袋除尘或电除尘，可通过炉内喷氨等方式进行脱硝处理，通过干法脱硫等方法进行脱酸，同时通过喷活性炭等方式进行重金属去除。经处理后符合相关标准的烟气通过引风机5和烟囱6排入大气中。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，其特征在于，包括污泥焚烧炉(3)、烟气净化装置(4)、汽轮机(7)、冷凝装置、凝结水泵(9)、除氧器(10)、一次风机(13)和二次风机(14)，所述烟气净化装置(4)与污泥焚烧炉(3)的烟气出口连接，污泥焚烧炉(3)的饱和蒸汽出口与汽轮机(7)的进汽口连接，汽轮机(7)的排汽口与冷凝装置连接，冷凝装置与除氧器(10)通过凝结水泵(9)连接，除氧器(10)与污泥焚烧炉(3)的锅炉给水入口连接；一次风机(13)和二次风机(14)的出风口与污泥焚烧炉(3)连接；所述汽轮机(7)与一次风机(13)和/或二次风机(14)连接，用于驱动一次风机(13)和/或二次风机(14)转动。

2.根据权利要求1所述的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，其特征在于，所述污泥焚烧炉(3)包括炉膛(37)、旋风分离器(38)、尾部烟道(310)和汽包(39)，炉膛(37)内从下往上依次设有风室(31)和布风板(32)；炉膛(37)侧壁从下往上依次设有污泥进料口(34)、下排二次风口(35)和上排二次风口(36)；炉膛(37)的出口和旋风分离器(38)的入口相连；旋风分离器(38)的气体出口与尾部烟道(310)的入口连接，旋风分离器(38)的分离灰出口与返料器(319)的入口连接，返料器(319)的出口与炉膛(37)的返料灰入口连接；尾部烟道(310)中从上往下依次设有高温空气预热器(311)、对流管束(312)、省煤器(313)、低温空气预热器(314)和烟气出口(315)；汽包(39)位于尾部烟道(310)外部；尾部烟道(310)设有锅炉给水入口(316)，锅炉给水入口(316)和省煤器(313)的入口连接，省煤器(313)的出口和汽包(39)的进水口连接，汽包(39)的下降管和对流管束(312)的入口联箱连接，对流管束(312)的出口联箱和汽包(39)的汽水引入管连接，汽包(39)的饱和蒸汽出口位于汽包顶部；一次风机(13)和二次风机(14)的出风口均与低温空气预热器(314)的入口连接。

3.根据权利要求2所述的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，其特征在于，所述污泥进料口(34)上设有播料风入口(33)。

4.根据权利要求2所述的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，其特征在于，所述炉膛(37)内不布置受热面。

5.根据权利要求2所述的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，其特征在于，所述脱水污泥的含水率为50％～60％。

6.根据权利要求2所述的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，其特征在于，高温空气预热器(311)的入口与低温空气预热器(314)的出口连接，所述高温空气预热器(311)的出口分别与一次风管和二次风母管连接；所述高温空气预热器(311)为炉膛(37)提供600℃以上的高温气流。

7.根据权利要求1所述的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，其特征在于，还包括引风机(5)，所述引风机(5)与烟气净化装置(4)连接。

8.根据权利要求7所述的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，其特征在于，所述汽轮机(7)与引风机(5)连接，用于驱动引风机(5)转动。

9.根据权利要求1所述的高效利用能量的脱水污泥直接焚烧系统，其特征在于，所述冷凝装置包括凝汽器(8)、冷凝塔(11)和循环水泵(12)，所述凝汽器(8)的工质入口与汽轮机(7)连接，凝汽器(8)的工质出口与凝结水泵(9)连接；凝汽器(8)的冷却水入口与冷凝塔(11)的出水口通过循环水泵(12)连接，冷凝塔(11)的进水口与凝汽器(8)的冷却水出口连接。

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