一种污泥干化耦合燃煤发电系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种污泥干化耦合燃煤发电系统，包括：用于对湿污泥原料进行初步脱水的污泥前处理脱水单元；用于对初步脱水后的污泥进行干燥处理的污泥间接干化单元；用于将干燥后的污泥再送入风扇磨系统与煤共混合干燥、研磨，使二者充分混合，再送入燃煤锅炉燃烧的煤粉研磨输送燃烧单元。本发明专利技术还提供了一种污泥干化耦合燃煤发电方法，采用了污泥干化与燃煤锅炉相耦合的技术工艺，充分利用燃煤电站充沛的低品位水蒸汽余热，用于污泥初步干化脱水工艺所需，减少风扇磨抽取高温炉烟量，并将干化后的污泥掺混原煤送锅炉燃烧用于发电，实现污泥的资源化、无害化、减量化和稳定化处理，避免了二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种污泥干化耦合燃煤发电系统及方法
本专利技术涉及一种污泥干化耦合燃煤发电系统及其工艺方法，属于固体废弃物处理

技术介绍
随着我国社会经济的发展和城镇化的快速发展，城镇污水厂的数量和规模不断增加，污水和污泥的产量急剧增加，到2020年污泥产量将突破6000万吨，若不对污泥进行妥善处理、处置，将会对环境和人类健康造成威胁。由于污水厂生物污泥中含有大量的有毒、有害物质，容易引发二次污染问题。因此，如何将产量巨大、成分复杂的污泥经过科学处理，使其稳定化、减量化、无害化、资源化，已成为我国乃至全世界环境界共同关注的课题。我国城市污泥处理处置由于长期未受到足够重视，处理设施建设严重滞后。根据中国环境工程研究中心的调查，在各种处置方法中，农用约占44.8％，陆地填埋约占31％，其它处置约占10.5％，另有大约13.7％的城市污泥未经任何处理，就重新回到了自然界中，还没有实现污泥的减量化、稳定化、资源化。污泥焚烧相对而言是较为新型的污泥处理技术，目前在美国、日本和西欧各国得到较为广泛的应用。污泥焚烧主要分为单独污泥焚烧和与其他材料混合燃烧两大类。污泥焚烧处理具有的优点是可以将污泥中有机物彻底分解，并可以产生大量的热量，使污泥被资源化利用。但是，污泥焚烧处理也存在诸多问题，降低污泥含水率至可以燃烧水平难度十分大，干化能耗高，如果不将污泥干化，则需要向污泥中添加煤炭，从而使污泥焚烧成本大大增加。污泥中含有大量氮、硫、磷和氯元素，污泥焚烧过程中氮、硫、磷被充分氧化，生成二氧化硫、氮氧化物和五氧化二磷等污染物，这些污染物一旦进入大气，在降雨的同时进入雨水形成酸雨，对环境造成危害。另外，其中氯元素在氧化性气氛中形成C-Cl键，即二噁英的前驱物，在燃烧后将形成二噁英等剧毒物造成二次污染。同时粉尘随废气飘散灰导致污泥中的重金属泄露，以及对空气中PM2.5增高也有一定的推波助澜作用。污泥焚烧产生的二次污染问题目前已得到欧盟各国的密切关注，欧盟已出台多项限制污泥焚烧应用的法律法规来限制污泥的直接焚烧处理。综上所述，污泥处理量的逐年增加和污泥处理技术的不成熟已经严重不匹配，污泥的清洁高效处理已经摆成为全球性的环境和技术问题，成为城市化建设进程摆在眼前的一道坎。
技术实现思路
本专利技术的目的是：实现污泥的减量化、无害化、资源化和稳定化。为了达到上述目的，本专利技术的一个技术方案是提供了一种污泥干化耦合燃煤发电系统，其特征在于，包括：污泥前处理脱水单元，用于对湿污泥原料进行初步脱水处理；污泥间接干化单元，用于对初步脱水后的污泥进行初步干燥处理；污泥掺混原煤风扇磨煤机单元，用于将初步干燥后的污泥采用风扇破碎研磨后再掺混原煤形成混合物，该混合物与一次风混合后经燃烧器喷入燃煤锅炉燃烧；乏气处理单元，用于将污泥前处理脱水单元、污泥间接干化单元及污泥掺混原煤风扇磨煤机单元产生的乏气过滤降温，过滤降温后的乏气被送入燃煤锅炉的尾部烟道，或者乏气处理单元仅用于将污泥掺混原煤风扇磨煤机单元产生的乏气过滤降温，过滤降温的乏气与污泥前处理脱水单元及污泥间接干化单元产生的乏气被送入燃煤锅炉的烟气净化设备。优选地，所述污泥前处理脱水单元包括污泥原料仓、机械脱水机和污泥泵，污泥原料仓连接机械脱水机的入口，机械脱水机的乏气出口连接所述乏气处理单元或直接连接至所述燃煤锅炉的烟气净化设备，机械脱水机的污泥出口连接污泥泵入口，污泥泵出口连接至所述污泥间接干化单元。优选地，所述污泥间接干化单元包括滚筒间接干燥机，滚筒间接干燥机干化采用来自燃煤锅炉发电系统的饱和蒸汽作为热源，滚筒间接干燥机的污泥入口连接所述污泥前处理脱水单元，滚筒间接干燥机的乏气出口连接污泥干燥气过滤器入口，污泥干燥气过滤器的干燥气出口连接所述乏气处理单元或直接连接至所述燃煤锅炉的烟气净化设备，污泥干燥气过滤器及滚筒间接干燥机的固体颗粒出口连接所述污泥掺混原煤风扇磨煤机单元。优选地，所述滚筒间接干燥机采用饱和蒸汽选用温度150℃～200℃。优选地，所述污泥掺混原煤风扇磨煤机单元包括螺旋给料机、干燥管、风扇磨煤机、分离器、旋风分离器、旋转给料机及混合器，螺旋给料机与干燥管相连，干燥管使用燃煤锅炉的高温烟气与燃煤锅炉的烟气净化设备排出的烟气的混合气体对螺旋给料机送入的固体颗粒进行干燥，风扇磨煤机将干燥后的固体颗粒破碎研磨，破碎研磨后的固体颗粒经过分离器筛分出大颗粒及小颗粒，大颗粒重新回风扇磨煤机，小颗粒被输送至旋风分离器分离后在旋转给料机作用下与一次风在混合器内混合后经燃烧器喷入燃煤锅炉燃烧，旋风分离器的乏气出口与乏气处理单元相连。优选地，所述干燥管操作温度120℃～180℃。优选地，所述高温烟气的温度为600～1100℃，所述烟气净化设备排出的烟气的温度为100～200℃，两者混合后的温度为300～500℃。优选地，所述乏气处理单元包括除尘器，除尘器的入口连接所述污泥前处理脱水单元、所述污泥间接干化单元及所述污泥掺混原煤风扇磨煤机单元，或仅连接所述污泥掺混原煤风扇磨煤机单元，除尘器的出口经由引风机连接冷却器，冷却器连接燃煤锅炉的尾部烟道或燃煤锅炉的烟气净化设备。本专利技术的另一个技术方案是提供了一种污泥干化耦合燃煤发电方法，其特征在于：采用如权利要求1～7任一项所述的污泥干化耦合燃煤发电系统，包括以下步骤：第一步：原湿污泥在常温条件下经过缓冲罐通过污泥前处理脱水单元的污泥泵输送至污泥间接干化单元，在饱和蒸汽的干燥下进行脱水干燥至含水量25～45％，饱和蒸汽冷凝后循环利用，干燥产生的乏气去后处理系统；第二步：间接干燥后的污泥经过螺旋输送机输送至干燥管顶部，与高温烟气混合直接混合干燥，干燥至含水量10～20％，干燥用烟气为抽取600～1100℃锅炉高温烟气和100～200℃燃煤锅炉排放气的混合气，混合气温度300～500℃；第三步：干燥后的污泥在来自燃煤锅炉空气预热器的预热空气作用下由污泥燃烧器进燃煤锅炉燃烧；第四步：干化污泥过程产生的乏气以及污泥仓储系统的抽引风混合后经除尘冷却后去烟囱排放，或直接进燃煤锅炉燃烧，或经由除尘脱硫后再由烟囱排放；第五步：干化污泥经锅炉燃烧后形成的污泥渣与煤燃烧后的煤渣一同从燃煤锅炉底部排出。本专利技术通过将污泥干燥后掺混原煤送入燃煤锅炉燃烧，在不影响燃煤锅炉系统情况下替代一部分燃煤负荷，实现污泥的直接燃烧发电。本专利技术系统运行稳定可靠、易于大型化放大、环保节能。相比现有技术，本专利技术还具有如下有益效果：(1)本专利技术采用污泥干化和燃煤电站锅炉耦合，充分利用已有燃煤电站系统余热和废热进行回收利用，用于污泥脱水干化，提高了能量利用效率，且污泥燃烧后烟气的脱硫、脱硝、除尘等过程全部借助于原有燃煤电站系统已有设备，大大降低系统投资和运行成本；(2)本专利技术所用的污泥干燥热源采用燃煤锅炉产生的高温烟气和低温烟气，也采用了蒸汽轮机发电系统中低品位余热，即饱和蒸汽，能量利用实现了最优化梯级设计，提高了系统能量利用效率；(3)本专利技术利用燃煤锅炉高温燃烧特性，对污泥掺混原煤后充分燃烧，彻底分级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)本专利技术可将污泥含水率从95％以上降低至15％以下，污泥在干化过程中体积缩小为原来10％左右，干化过程即实现减量化目的，且干化驰放气全部送锅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污泥干化耦合燃煤发电系统，其特征在于，包括：污泥前处理脱水单元，用于对湿污泥原料进行初步脱水处理；污泥间接干化单元，用于对初步脱水后的污泥进行初步干燥处理；污泥掺混原煤风扇磨煤机单元，用于将初步干燥后的污泥采用风扇破碎研磨后再掺混原煤形成混合物，该混合物与一次风混合后经燃烧器喷入燃煤锅炉燃烧；乏气处理单元，用于将污泥前处理脱水单元、污泥间接干化单元及污泥掺混原煤风扇磨煤机单元产生的乏气过滤降温，过滤降温后的乏气被送入燃煤锅炉的尾部烟道，或者乏气处理单元仅用于将污泥掺混原煤风扇磨煤机单元产生的乏气过滤降温，过滤降温的乏气与污泥前处理脱水单元及污泥间接干化单元产生的乏气被送入燃煤锅炉的烟气净化设备。

【技术特征摘要】
1.一种污泥干化耦合燃煤发电系统，其特征在于，包括：污泥前处理脱水单元，用于对湿污泥原料进行初步脱水处理；污泥间接干化单元，用于对初步脱水后的污泥进行初步干燥处理；污泥掺混原煤风扇磨煤机单元，用于将初步干燥后的污泥采用风扇破碎研磨后再掺混原煤形成混合物，该混合物与一次风混合后经燃烧器喷入燃煤锅炉燃烧；乏气处理单元，用于将污泥前处理脱水单元、污泥间接干化单元及污泥掺混原煤风扇磨煤机单元产生的乏气过滤降温，过滤降温后的乏气被送入燃煤锅炉的尾部烟道，或者乏气处理单元仅用于将污泥掺混原煤风扇磨煤机单元产生的乏气过滤降温，过滤降温的乏气与污泥前处理脱水单元及污泥间接干化单元产生的乏气被送入燃煤锅炉的烟气净化设备。2.如权利要求1所述的一种污泥干化耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述污泥前处理脱水单元包括污泥原料仓(2)、机械脱水机(3)和污泥泵(5)，污泥原料仓(2)连接机械脱水机(3)的入口，机械脱水机(3)的乏气出口连接所述乏气处理单元或直接连接至所述燃煤锅炉的烟气净化设备，机械脱水机(3)的污泥出口连接污泥泵(5)入口，污泥泵(5)出口连接至所述污泥间接干化单元。3.如权利要求1所述的一种污泥干化耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述污泥间接干化单元包括滚筒间接干燥机(6)，滚筒间接干燥机(6)干化采用来自燃煤锅炉发电系统的饱和蒸汽作为热源，滚筒间接干燥机(6)的污泥入口连接所述污泥前处理脱水单元，滚筒间接干燥机(6)的乏气出口连接污泥干燥气过滤器(7)入口，污泥干燥气过滤器(7)的干燥气出口连接所述乏气处理单元或直接连接至所述燃煤锅炉的烟气净化设备，污泥干燥气过滤器(7)及滚筒间接干燥机(6)的固体颗粒出口连接所述污泥掺混原煤风扇磨煤机单元。4.如权利要求3所述的一种污泥干化耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述滚筒间接干燥机(6)采用饱和蒸汽选用温度150℃～200℃。5.如权利要求1所述的一种污泥干化耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述污泥掺混原煤风扇磨煤机单元包括螺旋给料机(19)、干燥管(12)、风扇磨煤机(13)、分离器(17)、旋风分离器(38)、旋转给料机(18)及混合器(20)，螺旋给料机(19)与干燥管(12)相连，干燥管(12)使用燃煤锅炉的高温烟气与燃煤锅...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪建军，池国镇，韩晋，张翔，
申请(专利权)人：上海锅炉厂有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31