一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统的制作方法

1.本发明涉及发电技术领域，具体是一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统。


背景技术：

2.城镇污水处理厂是污泥的主要来源，随着我国社会经济的发展，污水处理量和污泥产量都越来越大，而生态环境建设要求对城市污泥进行减量化、资源化、无害化处置，污泥含水率高达80％，主要由水分、有机颗粒和无机颗粒等组成的絮状体，其中含有大量重金属、病原体和难降解的有毒有机物等等。污泥焚烧是一种常见的污泥最终处置方法，污泥中的有机物在高温条件下与充足的氧气发生燃烧反应后彻底转化为co2和h2o等产物，从而实现污泥减容、减量和无害化的技术。
3.目前，污泥耦合(燃煤锅炉、垃圾余热锅炉)发电方式主要分为污泥直接掺烧、污泥干化掺烧。污泥干化掺烧工艺可有效避免污泥直接掺烧时存在的制粉系统堵塞、燃烧稳定性降低、污泥处置量小等缺点。污泥干化工艺包括热干化、生物质干化、太阳能干化等，其中，生物质干化和太阳能干化工艺能耗较低但受制因素较多，热干化工艺应用最成熟且广泛。污泥热干化技术主要为热烟气(或热空气)直接干化和蒸汽间接干化。间接干化，工艺成本高，能耗大。现有的蒸汽间接干化能耗高，效率低，成本高等主要问题。


技术实现要素：

4.为克服现有技术的不足，本发明提供了一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，解决现有技术存在的能耗高、效率低、成本高等问题。
5.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
6.一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，包括依次连通的污泥仓、泵入装置、干燥机、分离器、污泥干粉仓、输送装置、进料斗、垃圾焚烧炉。
7.作为一种优选的技术方案，还包括乏气管道、灰斗，分离器、乏气管道、灰斗、垃圾焚烧炉依次连通。
8.作为一种优选的技术方案，还包括乏气喷嘴，分离器、乏气喷嘴、垃圾焚烧炉依次连通。
9.作为一种优选的技术方案，还包括引风机、省煤器、余热炉，垃圾焚烧炉、余热炉、省煤器、引风机、干燥机依次连通。
10.作为一种优选的技术方案，泵入装置包括螺旋给料机、污泥泵，污泥仓、螺旋给料机、污泥泵、干燥机依次连通。
11.作为一种优选的技术方案，污泥泵为柱塞泵。
12.作为一种优选的技术方案，干燥机为旋翼式流化态干燥机。
13.作为一种优选的技术方案，分离器为旋风分离器。
14.作为一种优选的技术方案，输送装置包括第一输送机、第二输送机，污泥干粉仓、第一输送机、第二输送机、进料斗依次连通。
15.作为一种优选的技术方案，第一输送机为螺旋输送机，第二输送机为皮带输送机。
16.本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：
17.本发明较完善解决了市政污泥的资源化利用的技术瓶颈问题，是生活垃圾炉耦合市政污泥发电的关键技术，干化提质技术组合灵活，调节手段丰富，在进料系统侧混合给料，在垃圾锅炉耦合焚烧，垃圾炉中温烟气余热得到充分利用，处置系统充分节能，可实现垃圾发电机组深度灵活性改造，实现污泥减量化、资源化、无害化处理，并且实现清洁发电，效益显著，具有现实社会意义和极高的经济价值。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图。
19.附图中标记及其相应的名称：1、污泥仓，2、螺旋给料机，3、污泥泵，4、干燥机，5、分离器，6、引风机，7、污泥干粉仓，8、第一输送机，9、第二输送机，10、垃圾焚烧炉，11、灰斗，12、进料斗，13、垃圾池，14、斗提机，15、省煤器，16、乏气管道，17、乏气喷嘴，18、余热炉。
具体实施方式
20.下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
21.实施例1
22.如图1所示，污泥耦合垃圾发电是环保领域的一项先进技术，焚烧是污泥处理的最终有效途径。本发明技术，通过抽取余热锅炉出口的高温烟气对高含水率污泥进行干化提质，满足燃烧要求，进行无害化处理并发电，降低了污泥处理成本，减少了对环境造成的污染。系统工艺设备干燥机性能优越，设备结构紧凑，工艺系统布置占地小，热利用效率高，电耗低。
23.电厂焚烧处置污泥可以利用炉膛高温环境对污泥中有害物质进行焚烧消除，同时利用尾部烟气污染物净化设备对污泥焚烧产物进行净化处置，即实现了减量化、无害化，又能资源化利用进行发电，特此提出本发明，通过抽取余热锅炉出口的高温烟气对高含水率污泥进行干化提质，满足燃烧要求，进行无害化处理并发电，降低了污泥处理成本，减少了对环境造成的污染。
24.一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，就是依靠旋翼式流态化干燥机独特的污泥干燥提质处置能力，对市政污泥进行干化提质工艺处理，同时，建立一套完整的工艺链，将提质后的市政污泥在燃料(生活垃圾)侧混合，进入给料系统在垃圾锅炉炉膛焚烧。本专利工艺系统的具体工艺设备和工艺流程为：市政污水处理厂脱水污泥由运输车送至污泥卸料平台，自动卸料门打开，卸料至湿污泥接收仓，再通过出料螺旋机、污泥泵(上述工艺设备系统图中省略)，将污泥送至湿污泥储存仓(污泥仓1)，通过仓底布置的螺旋给料机2、污泥泵3(即柱塞泵)将污泥泵入干燥机4(优选旋翼式流态化干燥机)的壳体内进行干化。采用中温烟气直接对流换热的旋翼式流态化干燥机干化污泥并提质，即由引风机6将省煤器段(省煤器15)的约360℃中温烟气部分抽出，送往干燥机4法兰入口。污泥由泵注入干燥机进料口，进入干燥机腔体，在设备内直接换热。干化污泥和乏气一同进入旋风分离器(分离器5)进行气粉分离，合格污泥进入干污泥储仓(污泥干粉仓7)，再通过螺旋输送机(第一输送
机8)将干污泥送到皮带输送机(第二输送机9)上，进而由皮带输送机送往垃圾炉进料斗12，拌料均匀后入垃圾焚烧炉10协同焚烧。旋风分离器出来的乏气通过乏气管道16进入布风箱(灰斗11)与一次风混合进入炉膛燃烧净化处置，或者将乏气直接通过乏气喷嘴17送入垃圾焚烧炉10的炉排上方燃烧，进而得到清洁排放。污泥耦合垃圾燃烧产生的烟气进入脱硫装置并且除尘处理后经烟窗排入大气，清洁排放。优选的，本发明还包括垃圾池13、斗提机14、余热炉18。
25.本发明关键技术在于工艺系统采用高效节能的旋翼式流化态干燥机对城市污泥直接干化提质，干化污泥和处置后乏气在垃圾炉焚烧发电，烟气得到净化处理后排放。其系统结构如图1所示，湿污泥储存仓中的污泥，通过仓底布置的螺旋给料机2、柱塞泵将污泥泵入干燥机4的壳体内进行干化。采用高温烟气直接对流换热的旋翼式流态化干燥机干化污泥并提质，即由引风机6将省煤器段的约360℃高温烟气部分抽出，送往干燥机4法兰入口。污泥由泵注入干燥机进料口，进入干燥机腔体，在设备内直接换热。干化污泥和乏气一同进入旋风分离器进行气粉分离，合格污泥进入干污泥储仓，再通过螺旋输送机将干污泥送到皮带输送机上，进而由皮带机送往垃圾炉进料斗12，拌料均匀后入垃圾焚烧炉协同焚烧。旋风分离器出来的乏气直接进入布风箱(灰斗)与一次风混合进入炉膛燃烧净化处置，或者将乏气直接送入垃圾炉的炉膛(垃圾焚烧炉10)燃烧，进而得到清洁排放。
26.优选的，旋翼式流化态干燥机设置有系统防爆结构，处置湿污泥的含水率约80％，干化提质后的污泥干粉含水率达到40％左右，由皮带输送机运输到进料斗与垃圾一同进入炉膛耦合焚烧，旋风分离器分离出的乏气则与一次风在布风箱混合进入炉膛助力燃烧，或者直接送到炉膛燃烧，降低炉膛内氧含量，降低no
x
生成。该技术集“干燥、提质、输送(干粉输送和乏气输送)”为一体，工艺路线简单，系统防爆能力强，能减少有害气体so2和no
x
等的排放，对环境更友好。清洁、高效。
27.本发明将污泥水分80％左右，干化提质后污泥干粉为水分30％～40％左右，可以与生活垃圾按合理比例混合后，耦合焚烧发电，节约发电成本，改进生态环境。
28.本发明垃圾水分通常为50％，干化后污泥与垃圾炉耦合发电只需将污泥中的水分干燥至30％～40％即可，而在煤粉炉中掺烧污泥通常则需要干化至水分30％以下，相较而言，本专利污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电更高效节能，节约发电成本。
29.本发明发电系统原料适应污泥，还适应湿煤泥耦合垃圾燃烧，适应性强。
30.本发明对于污泥来说，污泥焚烧后的产物经锅炉烟气净化系统完全能够达标排放。完全做到对城市污泥无害化处理和资源化再利用。社会应用价值大，实用性强，适合工业推广应用。
31.本发明扩大处置容量，提高干化效率，降低系统能耗，实现污染物零排放，将是污泥处置领域的一个重大技术发明。
32.本发明简捷实用，由于抽取省煤器段中温炉烟，含氧量极低，约5％左右，系统防爆安全，而且清洁高效。合格的污泥干粉由干粉仓7经螺旋输送机，送入皮带输送机，经皮带输送机将煤泥干粉与垃圾炉电厂的主燃料在进料斗12即给料侧混合，而乏气与一次风混合进入炉膛或直接进入炉膛燃烧，降低nox生成和排放，通过工艺系统实现污泥耦合垃圾发电。
33.本发明安全可靠，也是切实可行的。主要功能是将含80％左右高水分的城市污泥，经过干化提质后，水分达到约30％～40％，提水率达到71.42％。提质后干污泥的热值达到
7.5mj/kg，可以满足自持燃烧。干化提质后的污泥与垃圾在燃料侧混合，再耦合垃圾焚烧发电。一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，系统投资成本在短时间就可以回收，电厂技改经济效益显著，如果初始设计建设垃圾耦合污泥发电厂，经济效益更为明显。
34.污泥干燥技术近年来发展迅速，工艺系统种类较多，而本发明重要特点在于干化提质核心设备为旋翼式流态化强制干燥机，且干燥设备具有防爆功能，应用到垃圾炉耦合发电，区别于其他已有的工业化应用。系统新颖，工艺结构组成独特，技术先进，既对电厂锅炉烟气余热利用，又对污泥干化提质，再耦合发电，烟气无有害排放，清洁环保。
35.本发明适用于垃圾焚烧发电厂多功能设计和改造提升，不仅垃圾发电，还可以有效处置湿污泥，提高发电效能等。
36.本发明为实现“污泥干化提质”和“城市污泥资源化利用”目标，充分发挥垃圾焚烧电厂的功能、利用垃圾锅炉中温烟气的热能通过合理的工艺布置和可靠的设备对市政污泥干化提质，而后与垃圾混合焚烧，进而耦合燃烧发电，既提高了市政污泥的利用率又实现污泥资源利用和无害化处理，增加垃圾焚烧炉有效处置污泥的环保功能和作用。
37.市政污泥干化提质的工艺路线较多，按干燥介质的种类划分，主要有烟气直接干燥技术、蒸汽间接干燥技术、导热油干燥技术、红外线干燥技术等等。其中烟气干燥技术多是采用热风炉、水泥窑尾气余热等提供干燥介质，本发明在于充分利用垃圾发电厂机组的中温烟气的余热，提供给干燥设备作为热源对污泥进行干化和提质，再进行耦合燃烧发电，提高发电机组效能。该发明工艺系统简单、高效，可靠性强。
38.市政污泥产量大，水分高，发热量低，经过市政污泥合理工艺处置，干化提质后耦合垃圾燃烧发电，实现城市污泥资源化科学利用。
39.本发明提出市政污泥干化提质，干污泥发热量增加3.35mj/
㎏
左右，提高约22％，与垃圾按热值合理比例混合，完全满足了垃圾炉发热量要求，经济效益良好，环保节能。
40.本发明主要是丰富工程项目中针对城市污泥的干化提质和资源化利用处置的一种全新的技术方法。本发明提出了市政污泥在大型垃圾焚烧锅炉发电机组耦合发电的一种创新应用，适用于工业应用，真正解决了污泥的工业化资源利用，实现生态环境友好。
41.本发明较完善解决了市政污泥的资源化利用的技术瓶颈问题，是生活垃圾炉耦合市政污泥发电的关键技术，干化提质技术组合灵活，调节手段丰富，在进料系统侧混合给料，在垃圾锅炉耦合焚烧，垃圾炉中温烟气余热得到充分利用，处置系统充分节能，可实现垃圾发电机组深度灵活性改造，实现污泥减量化、资源化、无害化处理，并且实现清洁发电，效益显著，具有现实社会意义和极高的经济价值。
42.实施例2
43.如图1所示，作为实施例1的进一步优化，在实施例1的基础上，本实施例还包括以下技术特征：
44.本发明为污泥干化提质耦合城市垃圾焚烧发电技术。核心工艺过程详见系统图，市政污水处理厂脱水污泥由运输车送至污泥卸料平台，自动卸料门打开，卸料至湿污泥接收仓，再通过出料螺旋机、污泥泵(系统图中省略)，将污泥送至湿污泥储存仓，通过湿污泥储存仓的仓底布置的螺旋给料机、柱塞泵将污泥泵入干燥机4的壳体内进行干化。采用高温烟气直接对流换热的旋翼式流态化干燥机干化污泥并提质，即由引风机6将省煤器段的约360℃中温烟气部分抽出，送往干燥机4法兰入口。污泥由泵注入干燥机进料口，进入干燥机
腔体，在设备内直接换热。干化污泥和乏气一同进入旋风分离器进行气粉分离，合格污泥进入干污泥储仓，再通过螺旋输送机将干污泥送到皮带输送机上，进而由皮带机送往垃圾炉进料斗12，拌料均匀、发酵后入垃圾焚烧炉协同焚烧。旋风分离器出来的乏气通过乏气管道16直接进入布风箱(灰斗11)与一次风混合进入炉膛燃烧净化处置，或者将乏气通过乏气喷嘴17直接送入垃圾炉(垃圾焚烧炉10)的炉排上方燃烧，进而去除二噁英等有害物质、得到清洁排放。本发明能够实现垃圾耦合污泥发电。
45.本发明实现生活垃圾焚烧与污泥协同处置，将含水率80％的污泥干化至40％后入炉协同焚烧，充分利用垃圾焚烧发电机组系统功能，采用sncr+半干法+干法+活性炭喷射+袋式除尘器+scr完善的工艺进行烟气净化。
46.本发明垃圾焚烧和污泥处置同步设计、建设、运行与管理，污泥干化系统建设在垃圾电厂主厂房内，干化系统土建投资节省20％以上。利用垃圾焚烧设备协同处置污泥，节省污泥焚烧、烟气处理设备投资，提高市政污泥的资源利用率，同时提高了机组的效能，节约发电成本。
47.本发明污泥干化系统布置在垃圾焚烧炉的垃圾池周围，污泥接收仓布置在垃圾卸料平台下，污泥卸料方便、臭气与垃圾卸料共同控制。干化全程设备密封、全自动运行，干化后污泥采用密封刮板输送机送至垃圾池内的干污泥储仓，中间储运设备少、无臭气逸散点。
48.本发明利用生活垃圾焚烧发电厂的炉烟余热，抽省煤器段的热炉烟作为热源，对污泥进行干化提质，降低污泥含水率、提升入炉污泥热值。
49.本发明仅以750t/d垃圾发电厂为例，可处理污泥近100t/d-150t/d。按照年处理污泥近3.3
×
104t，实现全年发电量1.26
×
108kwh，经济效益显著。
50.本发明性能优越，技术先进，工艺流程简洁合理，可靠性高，经济实用，在市政污泥干化提质资源化发电利用工程应用领域必将产生广泛影响。
51.本发明在城市污泥处理规模、投资和运行成本方面，依托垃圾焚烧炉进行污泥掺烧优势突出。
52.本发明还能实施我国垃圾焚烧炉发电机组灵活性技术改造升级，市政污泥干化脱水提质，资源化大规模利用，系统节能，开辟一条技术创新路径。
53.如上所述，可较好地实现本发明。
54.本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
55.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，包括依次连通的污泥仓(1)、泵入装置、干燥机(4)、分离器(5)、污泥干粉仓(7)、输送装置、进料斗(12)、垃圾焚烧炉(10)。2.根据权利要求1所述的一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，还包括乏气管道(16)、灰斗(11)，分离器(5)、乏气管道(16)、灰斗(11)、垃圾焚烧炉(10)依次连通。3.根据权利要求1所述的一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，还包括乏气喷嘴(17)，分离器(5)、乏气喷嘴(17)、垃圾焚烧炉(10)依次连通。4.根据权利要求1所述的一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，还包括引风机(6)、省煤器(15)、余热炉(18)，垃圾焚烧炉(10)、余热炉(18)、省煤器(15)、引风机(6)、干燥机(4)依次连通。5.根据权利要求1所述的一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，泵入装置包括螺旋给料机(2)、污泥泵(3)，污泥仓(1)、螺旋给料机(2)、污泥泵(3)、干燥机(4)依次连通。6.根据权利要求5所述的一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，污泥泵(3)为柱塞泵。7.根据权利要求1所述的一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，干燥机(4)为旋翼式流化态干燥机。8.根据权利要求1所述的一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，分离器(5)为旋风分离器。9.根据权利要求1至8任一项所述的一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，输送装置包括第一输送机(8)、第二输送机(9)，污泥干粉仓(7)、第一输送机(8)、第二输送机(9)、进料斗(12)依次连通。10.根据权利要求9所述的一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，其特征在于，第一输送机(8)为螺旋输送机，第二输送机(9)为皮带输送机。

技术总结
本发明涉及发电技术领域，公开了一种污泥干化与垃圾炉耦合燃烧发电系统，包括依次连通的污泥仓、泵入装置、干燥机、分离器、污泥干粉仓、输送装置、进料斗、垃圾焚烧炉。本发明解决了现有技术存在的能耗高、效率低、成本高等问题。题。题。


技术研发人员：马煜 安仁敏 杨章宁 王杜佳 朱以周 鲁佳易 潘绍成 冉燊铭 董康
受保护的技术使用者：东方电气集团东方锅炉股份有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/20