CN217843879U

CN217843879U - 一种煤粉炉掺烧污泥燃烧系统

Info

Publication number: CN217843879U
Application number: CN202221344472.5U
Authority: CN
Inventors: 叶骥; 邹祥波; 饶睦敏; 黄慧; 陈创庭; 匡草; 陈公达; 秦士伟
Original assignee: Guangdong Energy Group Science And Technology Research Institute Co ltd
Current assignee: Guangdong Energy Group Science And Technology Research Institute Co ltd
Priority date: 2022-05-31
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2032-05-31

Abstract

本实用新型公开了一种煤粉炉掺烧污泥燃烧系统。所述煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，包括污泥输送装置、煤粉输送装置、燃料掺混装置、炉膛温度检测装置、燃烬物检测装置、控制装置；所述污泥输送装置的污泥出口与所述燃料掺混装置的污泥入口连接，所述煤粉输送装置的煤粉出口与所述燃料掺混装置的煤粉入口连接，所述燃料掺混装置的燃料出口接入所述煤粉炉的燃烧器；所述炉膛温度检测装置和所述燃烬物检测装置的信号输出端分别与所述控制装置的信号输入端连接，所述控制装置的控制端与所述燃料掺混装置的受控端连接。本实用新型能够通过控制装置智能控制燃料掺混装置掺混污泥和煤粉，保证污泥与煤粉稳定充分地燃烧。

Description

一种煤粉炉掺烧污泥燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种煤粉炉掺烧污泥燃烧系统。

背景技术

污泥具有产量大、增速快、对环境及人类健康有害等特点，需要对污泥进行妥善处理。近年来，主要在煤粉炉中掺混污泥进行协同处理。但由于污泥的水分、灰分、挥发分、固定碳等含量均与煤炭存在较大差异，导致两者在着火点、燃尽特性以及排放特性上存在较大不同，且污泥的掺混比例、进入燃烧器位置将影响煤粉炉内稳定燃烧以及烟气中的CO2、CO、NO和SO2的排放。为简化掺烧工艺流程，目前大多数燃煤电站采用湿污泥与煤炭在传送皮带上进行掺混的方式，经干燥、制粉后送入煤粉炉内燃烧，随着调峰调频等引起发电负荷的波动，污泥掺混比例的增加，以及煤粉炉内污泥掺混燃烧容易导致的煤粉炉内污泥燃烧不充分，燃尽率低，炉膛内温度较低，产生含有高浓度二噁英、NOX的烟气排放等问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，能够通过控制装置智能控制燃料掺混装置掺混污泥和煤粉，保证污泥与煤粉稳定充分地燃烧。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，包括污泥输送装置、煤粉输送装置、燃料掺混装置、炉膛温度检测装置、燃烬物检测装置、控制装置；

所述污泥输送装置的污泥出口与所述燃料掺混装置的污泥入口连接，所述煤粉输送装置的煤粉出口与所述燃料掺混装置的煤粉入口连接，所述燃料掺混装置的燃料出口接入所述煤粉炉的燃烧器；

所述炉膛温度检测装置和所述燃烬物检测装置的信号输出端分别与所述控制装置的信号输入端连接，所述控制装置的控制端与所述燃料掺混装置的受控端连接。

进一步地，所述炉膛温度检测装置设置在煤粉炉的炉膛顶部的位置，所述燃烬物检测装置设置在所述煤粉炉的炉膛底部的燃烬物出口位置。

进一步地，所述煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，还包括烟气检测装置；

所述烟气检测装置的信号输出端与所述控制装置的信号输入端连接。

进一步地，所述烟气检测装置设置在煤粉炉的烟气出口位置。

进一步地，所述煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，所述控制装置的信号输入端还与锅炉DCS控制系统的信号输出端连接。

进一步地，所述污泥输送装置为负压输送管道。

进一步地，所述煤粉输送装置为负压输送管道。

进一步地，所述燃料掺混装置为煤粉传送带。

进一步地，所述煤粉传送带为多层传送带。

进一步地，所述燃烬物检测装置为在线激光物质检测分析仪。

相比于现有技术，本实用新型的实施例，具有如下有益效果：

通过设计煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，将污泥输送装置的污泥出口与燃料掺混装置的污泥入口连接，将煤粉输送装置的煤粉出口与燃料掺混装置的煤粉入口连接，将燃料掺混装置的燃料出口接入煤粉炉的燃烧器，并将炉膛温度检测装置和燃烬物检测装置的信号输出端分别与控制装置的信号输入端连接，将控制装置的控制端与燃料掺混装置的受控端连接，以利用炉膛温度检测装置检测煤粉炉的炉膛温度，将采集的炉膛温度信号传输至控制装置，利用燃烬物检测装置检测煤粉炉的燃烬物物质信息，将采集的燃烬物信号传输至控制装置，使控制装置根据炉膛温度信号和燃烬物信号，智能控制燃料掺混装置掺混污泥和煤粉，包括调节污泥的掺混位置和掺混比例，从而保证污泥与煤粉稳定充分地燃烧。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的一种煤粉炉掺烧污泥燃烧系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中一优选实施例的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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，本领域普通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。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，包括污泥输送装置11、煤粉输送装置12、燃料掺混装置13、炉膛温度检测装置14、燃烬物检测装置15、控制装置16；污泥输送装置11的污泥出口与燃料掺混装置13的污泥入口连接，煤粉输送装置12的煤粉出口与燃料掺混装置13的煤粉入口连接，燃料掺混装置13的燃料出口接入煤粉炉17的燃烧器18；炉膛温度检测装置14和燃烬物检测装置15的信号输出端分别与控制装置16的信号输入端连接，控制装置16的控制端与燃料掺混装置13的受控端连接。

作为示例性地，应用煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，通过污泥输送装置11将污泥输送至燃料掺混装置13内，污泥输送装置11所输送的污泥为已经过脱水、干燥、机加工等工艺且可直接与煤粉掺混燃烧的污泥，比如含水率为40％～60％的半干化污泥；通过煤粉输送装置12将煤粉输送至燃料掺混装置13内；通过炉膛温度检测装置14检测煤粉炉17的炉膛温度，将采集的炉膛温度信号传输至控制装置16；通过燃烬物检测装置15检测煤粉炉17的燃烬物物质信息，将采集的燃烬物信号传输至控制装置16；通过控制装置16根据炉膛温度信号和燃烬物信号确定污泥在燃料掺混装置13内的掺混位置、掺混比例等要求，生成控制信号，将控制信号传输至燃料掺混装置13；通过燃料掺混装置13根据控制信号按要求调节污泥的掺混位置、掺混比例等，将污泥与煤粉均匀掺混后输送至煤粉炉17的燃烧器18中进行掺烧。

其中，可通过炉膛温度检测装置14实时或定时检测煤粉炉17的炉膛温度，将最新的炉膛温度信号传输至控制装置16；通过燃烬物检测装置15实时或定时检测煤粉炉17的燃烬物物质信息，将最新的燃烬物信号传输至控制装置16；通过控制装置16根据最新的炉膛温度信号和最新的燃烬物信号重新确定污泥在燃料掺混装置13内的掺混位置、掺混比例等要求，生成新的控制信号，将新的控制信号传输至燃料掺混装置13；通过燃料掺混装置13根据新的控制信号按要求调节污泥的掺混位置、掺混比例等，将污泥与煤粉均匀掺混后输送至煤粉炉17的燃烧器18中进行掺烧。

可通过控制装置16分别将炉膛温度信号和燃烬物信号与历史运行数据或标准运行模型进行对比，综合分析燃料的工业分析特征、元素分析特征来确定污泥在燃料掺混装置13内的掺混位置、掺混比例等要求，生成控制信号。

本实施例通过利用炉膛温度检测装置14检测煤粉炉17的炉膛温度，将采集的炉膛温度信号传输至控制装置16，利用燃烬物检测装置15检测煤粉炉17的燃烬物物质信息，将采集的燃烬物信号传输至控制装置16，使控制装置16根据炉膛温度信号和燃烬物信号，智能控制燃料掺混装置13掺混污泥和煤粉，包括调节污泥的掺混位置和掺混比例，从而保证污泥与煤粉稳定充分地燃烧。

在优选的实施例当中，炉膛温度检测装置14设置在煤粉炉17的炉膛顶部的位置，燃烬物检测装置15设置在煤粉炉17的炉膛底部的燃烬物出口位置。

如图2所示，作为示例性地，将炉膛温度检测装置14设置在煤粉炉17的炉膛顶部的位置，通过炉膛温度检测装置14检测煤粉炉17的炉膛顶部的温度值及温度值变化量，将采集的炉膛温度信号传输至控制装置16；将燃烬物检测装置15设置在煤粉炉17的炉膛底部的燃烬物出口位置，通过燃烬物检测装置15检测炉膛内燃烬物的特征燃烧指数，将采集的燃烬物信号传输至控制装置16，使控制装置16可结合炉膛温度信号和燃烬物信号，智能控制燃料掺混装置13掺混污泥和煤粉，包括调节污泥的掺混位置和掺混比例，从而保证污泥与煤粉稳定充分地燃烧。

其中，炉膛顶部的温度值变化量为：

式(1)中，t_i为第i时刻(当前时刻)炉膛顶部的温度值，t_i-1为第i-1时刻(上一时刻)炉膛顶部的温度值，单位为min。

燃烬物的特征燃烧指数包括点燃指数C_i，燃尽指数C_b和综合燃烧指数CCI，其定义分别如下：

式(2)中，DTG_max为最大失重率，单位为％/min，t_i为着火时间(当前时刻)，t_max为最大失重对应时间，单位为min；

式(3)中，△t_1/2为半最大失重速率的时间区间，t_b为燃尽时间，单位为min；

式(4)中，DTG_mean为整个失重过程的平均失重速率，单位为％/min，t_i为着火时间(当前时刻)，t_b为燃尽时间，单位为min。

在本实施例的一优选实施方式中，所述煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，还包括报警装置；报警装置的信号输入端与炉膛温度检测装置14的信号输出端连接，报警装置的信号输出端与控制装置16的信号输入端连接。

作为示例性地，在煤粉炉掺烧污泥燃烧系统中增设报警装置，通过报警装置根据炉膛温度信号判断是否向控制装置16传输报警信号，比如当炉膛顶部的温度值变化量

大于5％～10％中的任一预设阈值时，生成报警信号，将报警信号传输至控制装置16，使控制装置16及时进行处理异常情况。

在优选的实施例当中，所述煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，还包括烟气检测装置19；烟气检测装置19的信号输出端与控制装置16的信号输入端连接。

在优选的实施例当中，烟气检测装置19设置在煤粉炉17的烟气出口位置。

作为示例性地，在煤粉炉掺烧污泥燃烧系统中增设烟气检测装置19，通过烟气检测装置19检测煤粉炉17排放的烟气物质信息，将采集的烟气信号传输至控制装置16；通过控制装置16结合烟气信号，确定污泥在燃料掺混装置13内的掺混位置、掺混比例等要求，生成控制信号，将控制信号传输至燃料掺混装置13。

其中，可通过控制装置16将烟气信号与历史运行数据或标准运行模型进行对比，综合分析燃料的工业分析特征、元素分析特征来确定污泥在燃料掺混装置13内的掺混位置、掺混比例等要求，生成控制信号。

本实施例通过在煤粉炉掺烧污泥燃烧系统中增设烟气检测装置19，能够进一步保证污泥与煤粉稳定充分地燃烧。

在优选的实施例当中，控制装置16的信号输入端还与锅炉DCS控制系统20的信号输出端连接。

作为示例性地，分散控制系统(Distributed Control System，DCS)是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。通过外部的锅炉DCS控制系统20检测煤粉炉17的蒸汽输出功率波动情况，将采集的蒸汽信号传输至控制装置16；通过控制装置16结合蒸汽信号，确定污泥在燃料掺混装置13内的掺混位置、掺混比例等要求，生成控制信号，将控制信号传输至燃料掺混装置13。

其中，可通过控制装置16将蒸汽信号与历史运行数据或标准运行模型进行对比，综合分析燃料的工业分析特征、元素分析特征来确定污泥在燃料掺混装置13内的掺混位置、掺混比例等要求，生成控制信号。

本实施例通过将控制装置16的信号输入端与锅炉DCS控制系统20的信号输出端连接，能够进一步保证污泥与煤粉稳定充分地燃烧。

在本实施例中，当煤粉炉掺烧污泥燃烧系统中设置有炉膛温度检测装置14、燃烬物检测装置15、烟气检测装置19，且煤粉炉掺烧污泥燃烧系统中的控制装置16连接外部的锅炉DCS控制系统20时，可根据炉膛温度信号、燃烬物信号、烟气信号、蒸汽信号对决策的重要程度进行排序或赋权，比如设定优先级从高到低的顺序为蒸汽信号、烟气信号、温度信号、燃烬物信号。

在优选的实施例当中，污泥输送装置11为负压输送管道。

本实施例通过选用负压输送管道作为污泥输送装置11，有利于提高污泥输送效率。

在优选的实施例当中，煤粉输送装置12为负压输送管道。

本实施例通过选用负压输送管道作为煤粉输送装置12，有利于提高煤粉输送效率。

在优选的实施例当中，燃料掺混装置13为煤粉传送带。

在优选的实施例当中，煤粉传送带为多层传送带。

需要说明的是，每一层传送带规定的污泥掺混比例与其余任一层传送带规定的污泥掺混比例相同或不相同。

作为示例性地，煤粉传送带一般选用至少五层的多层传送带，每一层传送带规定的污泥掺混比例与其余任一层传送带规定的污泥掺混比例相同或不相同，比如对于5层的煤粉传送带，第1层传送带规定的污泥掺混比例为2％，第2层传送带规定的污泥掺混比例为2％，第3层传送带规定的污泥掺混比例为5％，第4层传送带规定的污泥掺混比例为10％，第5层传送带规定的污泥掺混比例为15％。

在优选的实施例当中，燃烬物检测装置15为在线激光物质检测分析仪。

本实施例通过选用在线激光物质检测分析仪作为燃烬物检测装置15，有利于准确检测燃烬物物质信息，从而进一步保证污泥与煤粉稳定充分地燃烧。

应用本实用新型实施例所述的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，当煤粉炉掺烧污泥燃烧系统中设置有炉膛温度检测装置14、燃烬物检测装置15、烟气检测装置19，且煤粉炉掺烧污泥燃烧系统中的控制装置16连接外部的锅炉DCS控制系统20时，可通过控制装置16先根据炉膛温度信号、燃烬物信号、烟气信号、蒸汽信号对决策的重要程度进行排序或赋权，比如设定优先级从高到低的顺序为蒸汽信号、烟气信号、温度信号、燃烬物信号，再结合炉膛温度信号、燃烬物信号、烟气信号、蒸汽信号确定污泥在燃料掺混装置13内的掺混位置、掺混比例等要求，生成控制信号，将控制信号传输至燃料掺混装置13；通过燃料掺混装置13根据控制信号按要求调节污泥的掺混位置、掺混比例等，掺混位置范围优选煤粉传送带的1～4层(掺混位置的主要影响因素为煤粉炉17蒸汽输出功率的波动情况)，掺混比例范围优选0％～15％(掺混比例的主要影响因素为污泥的工业分析特征和元素分析特征)，将污泥与煤粉均匀掺混后输送至煤粉炉17的燃烧器18中进行掺烧。

为了更清楚地说明本实用新型实施例提供的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，根据表1的污泥与煤粉的工业和元素分析，以及表2的污泥及其混合物的燃烧特征温度和燃烧特性指数，在运行参数不变的情况下其污泥掺混比例为5％，可分布于煤粉传送带的第2～4层。

表1煤粉和污泥的工业分析特征和元素分析特征

表2煤粉、污泥及其混合物的燃烧特征温度和燃烧特性指数

总体而言，应用本实用新型实施例，具有以下优点：

1、采用污泥和煤粉分开加工再混合进入燃烧器18燃烧发电，简化现有燃煤锅炉的改造工艺，充分利用燃煤电站系统现有的设施，不改变一二次风系统的情况下，增加污泥的掺混比例，优化污泥的掺混位置，并降低有害物质的排放，降低系统投资和运行成本；

2、采用在线数据检测装置对数据的分析结果来辅助调节污泥的掺混比例、掺混位置的决策，保障设备运行的稳定，实现污泥掺混量的柔性控制，提高系统能量利用效率；

3、利用燃煤锅炉高温燃烧特性，对污泥掺混原煤后充分燃烧，彻底分解污泥中有毒有害物质，包括污泥中病原体、细菌和寄生物，实现清洁转化利用的目的；

4、可适应锅炉负荷、炉膛温度波动大且将污泥掺混比例保持在0％～15％之间，且不增加污染物排放指标，不造成二次污染。

综上所述，实施本实用新型的实施例，具有如下有益效果：

通过设计煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，将污泥输送装置11的污泥出口与燃料掺混装置13的污泥入口连接，将煤粉输送装置12的煤粉出口与燃料掺混装置13的煤粉入口连接，将燃料掺混装置13的燃料出口接入煤粉炉17的燃烧器18，并将炉膛温度检测装置14和燃烬物检测装置15的信号输出端分别与控制装置16的信号输入端连接，将控制装置16的控制端与燃料掺混装置13的受控端连接，以利用炉膛温度检测装置14检测煤粉炉17的炉膛温度，将采集的炉膛温度信号传输至控制装置16，利用燃烬物检测装置15检测煤粉炉17的燃烬物物质信息，将采集的燃烬物信号传输至控制装置16，使控制装置16根据炉膛温度信号和燃烬物信号，智能控制燃料掺混装置13掺混污泥和煤粉，包括调节污泥的掺混位置和掺混比例，从而保证污泥与煤粉稳定充分地燃烧。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，包括污泥输送装置、煤粉输送装置、燃料掺混装置、炉膛温度检测装置、燃烬物检测装置、控制装置；

2.如权利要求1所述煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，所述炉膛温度检测装置设置在煤粉炉的炉膛顶部的位置，所述燃烬物检测装置设置在所述煤粉炉的炉膛底部的燃烬物出口位置。

3.如权利要求1所述的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，还包括烟气检测装置；

4.如权利要求3所述的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，所述烟气检测装置设置在煤粉炉的烟气出口位置。

5.如权利要求1所述的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，所述控制装置的信号输入端还与锅炉DCS控制系统的信号输出端连接。

6.如权利要求1所述的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，所述污泥输送装置为负压输送管道。

7.如权利要求1所述的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，所述煤粉输送装置为负压输送管道。

8.如权利要求1所述的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，所述燃料掺混装置为煤粉传送带。

9.如权利要求8所述的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，所述煤粉传送带为多层传送带。

10.如权利要求1所述的煤粉炉掺烧污泥燃烧系统，其特征在于，所述燃烬物检测装置为在线激光物质检测分析仪。