阅读说明：本技术 一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧系统和方法 (Coal-fired coupled sludge drying incineration system and method considering waste heat utilization ) 是由 张庆 张茂龙 刘冠杰 郭涛 吕海生 *** 于 2019-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧系统及方法,包括：污泥储运系统、污泥干化系统、污泥焚烧系统和余热利用系统；污泥储运系统包括湿污泥仓；污泥干化系统包括污泥干化机；污泥焚烧系统包括干污泥仓和燃煤锅炉；污泥干化机上设有干化机污泥入口、干化机蒸汽入口、干化机尾气出口和干化污泥出口；湿污泥仓的污泥出口连接污泥干化机的干化机污泥入口；污泥干化机通过干化污泥出口连接干污泥仓；干污泥仓的出口连接燃煤锅炉的燃料入口；干化机蒸汽入口连接燃煤锅炉的蒸汽出口；干化机尾气出口连接余热利用系统。该系统能够有效利用燃煤机组的低品位蒸汽或热水余热。(The invention discloses a coal-fired coupled sludge drying incineration system and method considering waste heat utilization, which comprises the following steps: the system comprises a sludge storage and transportation system, a sludge drying system, a sludge incineration system and a waste heat utilization system; the sludge storage and transportation system comprises a wet sludge bin; the sludge drying system comprises a sludge drying machine; the sludge incineration system comprises a dry sludge bin and a coal-fired boiler; the sludge drier is provided with a drier sludge inlet, a drier steam inlet, a drier tail gas outlet and a dried sludge outlet; a sludge outlet of the wet sludge bin is connected with a sludge inlet of a drier of the sludge drier; the sludge drier is connected with the dry sludge bin through a dry sludge outlet; the outlet of the dry sludge bin is connected with the fuel inlet of the coal-fired boiler; the steam inlet of the drier is connected with the steam outlet of the coal-fired boiler; the drying machine tail gas outlet is connected with a waste heat utilization system. The system can effectively utilize the low-grade steam or hot water waste heat of the coal-fired unit.)

一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧系统和方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，特别涉及一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧系统和方法。

背景技术

污水处理厂产生的污泥，富含有机腐质、细菌菌体、寄生虫卵和重金属等有害物质，若不经过无害化处理，将严重污染环境。目前，干化焚烧是大规模、低成本处理污泥的主流技术路线，能够实现污泥处置的“无害化、稳定化、资源化、绿色化”。

按干燥形式，污泥干化分为直接干化和间接干化。直接干化是利用热的干燥介质(如烟气)与污泥直接接触，以对流方式传递热量，并将蒸发的水分带走；间接干化是利用传导方式由热媒(如蒸汽等)通过金属壁面向污泥传递热量，蒸发的水分通过载气(如空气)带走。

目前，国内工程应用较为成熟的干化机主要有：流化床式、圆盘式、两段式、薄层式、桨叶式、带式，等。其中，采用蒸汽作为干化机热源的应用案例最为广泛。

对于污水处理厂来说，采用污泥焚烧技术需建设焚烧炉、尾气净化处理系统，项目投资大，运行成本高，经济性较差。电厂具有蒸汽、烟气等多种热源，且热源量大，燃煤锅炉是天然的污泥焚烧炉，炉膛燃烧温度超过900甚至1000℃，非常有利于污泥中病原菌、有机污染物的分解。

目前，常规的燃煤电厂污泥干化焚烧系统，多是将干化机及其附属设备简单并入机组系统，未充分考虑燃煤机组余热利用及节能降耗潜力，且污泥干化系统的运行成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧系统和方法，能够有效地回收利用燃煤机组的低品位蒸汽或热水余热，同时降低污泥干化机干化污泥的蒸汽耗量，进而降低干化系统运行成本，具有显著的经济效益。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧系统，包括：污泥储运系统、污泥干化系统、污泥焚烧系统和余热利用系统；

污泥储运系统包括湿污泥仓；污泥干化系统包括污泥干化机；污泥焚烧系统包括干污泥仓和燃煤锅炉；

污泥干化机上设有干化机污泥入口、干化机蒸汽入口、干化机尾气出口和干化污泥出口；

湿污泥仓的污泥出口连接污泥干化机的干化机污泥入口；污泥干化机通过干化污泥出口连接干污泥仓；干污泥仓的出口连接燃煤锅炉的燃料入口；干化机蒸汽入口连接燃煤锅炉的蒸汽出口；干化机尾气出口连接余热利用系统。

进一步的，湿污泥仓的污泥出口通过污泥泵连接污泥干化机的干化机污泥入口。

进一步的，干污泥仓的出口通过燃料输送设备连接燃煤锅炉的燃料入口。

进一步的，余热利用系统包括冷却器；干化机尾气出口连接冷却器的尾气入口；冷却器上还设有尾气出口和尾气冷凝水出口，冷却器的尾气出口通过风机连接燃煤锅炉的一次风入口或二次风入口；冷却器的尾气冷凝水出口连通污水坑。

进一步的，干化机尾气出口通过除尘器连接冷却器的尾气入口。

进一步的，燃煤锅炉的蒸汽出口通过小汽机发电系统连接污泥干化机的干化机蒸汽入口。

进一步的，冷却器上设有尾气冷却器冷源入口和尾气冷却器冷源出口，循环水系统的出口连接尾气冷却器冷源入口，经尾气冷却器冷源出口连接循环水系统的入口。

进一步的，冷却器上设有冷却器冷源凝结水进口和冷却器冷源凝结水出口，凝结水系统的出口连接冷却器冷源凝结水进口，冷却器冷源凝结水出口连接凝结水系统的入口。

进一步的，污泥干化机上还设有干化机蒸汽冷凝水出口，干化机蒸汽冷凝水出口连接燃煤锅炉的给水系统。

一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧方法，包括以下步骤：暂存于湿污泥仓中的湿污泥通过污泥泵输运至污泥干化机的污泥入口，在污泥干化机中吸收由干化机蒸汽入口进入的热源蒸汽的热量进行干化，干化后的污泥暂存于干污泥仓，与燃煤混合后经燃料输送设备送至燃煤锅炉焚烧；污泥干化过程产生的尾气由干化机尾气出口逸出，经过除尘器和冷却器处理后经风机送至燃煤锅炉焚烧；热源蒸汽充分放热后的蒸汽冷凝水由干化机蒸汽冷凝水出口引至锅炉给水系统回用；除尘器分离下的灰渣使用小推车输运；尾气经冷却器冷却凝结后的冷凝水进入污水坑，最终泵送至污水处理厂处理。

本发明中所述的湿污泥仓中可建设一组盘管作为污泥预热器，或者在干化厂房内单独建设一套换热器系统，用于湿污泥的预加热，提高污泥干化机入口的污泥温度，进而降低污泥干化机的蒸汽耗量。

本发明中所述的湿污泥预热器的热源可采用燃煤机组锅炉排污水(连续排污水、定期排污水)，或锅炉本体疏水，或冷渣器回水等低品位热水(或蒸汽)。

本发明中所述的污泥干化机干化污泥的热源蒸汽由燃煤锅炉提供。考虑到污泥干化机需要的热源蒸汽压力一般低于1MPa，温度低于200℃，常规降温减压技术(如，喷水、节流)会造成热源能量的浪费，本发明拟建设一套小汽机发电系统，具体参数根据进出口蒸汽品质设计。小汽机发电系统发电用来补充厂用电，具有显著的经济效益。

本发明中所述的污泥干化机干化污泥后产生的尾气(温度约90～105℃)经除尘器除尘后，进入冷却器。常规的污泥干化系统冷却器一般用循环水作为冷源，由冷源入口进入，吸收尾气热量后经冷源出口流出，最终送至电厂冷却塔。常规技术未能有效利用污泥干化过程产生的尾气的余热，造成能量浪费。本发明考虑增设一套冷却器冷却水旁路，旁路冷却水采用凝结水，由冷却器凝结水进口进入冷却器吸收尾气余热后由凝结水出口流出。利用尾气余热加热凝结水，提升凝结水温度，减少电厂后续抽汽，提高燃煤机组整体运行经济性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过湿污泥预热器，利用燃煤机组的低品位蒸汽或热水余热，加热湿污泥，提高污泥干化机入口的污泥温度，从而降低污泥干化机的蒸汽耗量。同时实现了低品位蒸汽或热水的余热回收利用。

2、本发明通过小汽机发电系统，避免了干化污泥所需热源蒸汽从燃煤机组引出端到污泥干化机入口端之间采用常规减压降温技术造成的能量浪费，同时发电可有效补充厂用电，提高燃煤机组整体运行经济性。

3、本发明通过污泥干化后的尾气冷却器，采用凝结水作为冷却器冷源，能够有效回收利用污泥干化过程产生的尾气余热，减少电厂后续加热凝结水用的抽汽量，提高燃煤机组整体运行经济性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧系统的整体结构示意图。

其中各附图标记的含义如下：

1、湿污泥仓；2、污泥泵；3、污泥干化机；4、除尘器；5、冷却器；6、引风机；7、干污泥仓；8、燃煤锅炉；9、干化机污泥入口；10、干化机蒸汽入口；11、燃料输送设备；12、干化机尾气出口；13、干化机蒸汽冷凝水出口；14、污水坑；15、小汽机发电系统；16、尾气冷却器冷源入口；17、尾气冷却器冷源出口；18、冷却器冷源凝结水进口；19、冷却器冷源凝结水出口。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

请参阅图1所示，本发明提供一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧系统，包括：污泥储运系统、污泥干化系统、污泥焚烧系统和余热利用系统。

污泥储运系统由湿污泥仓1、污泥泵2及配套管道组成；

污泥干化系统由污泥干化机3、除尘器4、冷却器5、引风机6及配套管道组成；

污泥焚烧系统由干污泥仓7、燃煤锅炉8等组成；

余热利用系统由多组换热器组成。

湿污泥仓1的污泥出口通过污泥泵2连接污泥干化机3的干化机污泥入口9；污泥干化机3上设有干化机蒸汽入口10、干化机尾气出口12、干化机蒸汽冷凝水出口13和干化污泥出口；污泥干化机3通过干化污泥出口连接干污泥仓7。干污泥仓7的出口通过燃料输送设备11连接燃煤锅炉8的燃料入口。干化机尾气出口12通过除尘器4连接冷却器5的尾气入口，冷却器5上还设有尾气出口和尾气冷凝水出口，冷却器5的尾气出口通过风机6连接燃煤锅炉8的一次风入口或二次风入口；冷却器5的尾气冷凝水出口连通污水坑14。冷却器5上还设有尾气冷却器冷源入口16和尾气冷却器冷源出口17，用循环水作为冷源，由尾气冷却器冷源入口16进入，吸收尾气热量后经尾气冷却器冷源出口17流出，最终送至电厂冷却塔。本发明考虑增设一套冷却器冷却水旁路：冷却器5上还设有冷却器冷源凝结水进口18和冷却器冷源凝结水出口19，旁路冷却水采用凝结水，由冷却器冷源凝结水进口18进入冷却器5吸收尾气余热后由冷却器冷源凝结水出口19流出。利用尾气余热加热凝结水，提升凝结水温度，减少电厂后续抽汽，提高燃煤机组整体运行经济性。燃煤锅炉8的蒸汽出口通过小汽机发电系统15连接污泥干化机3的干化机蒸汽入口10。

本发明一种考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧方法，基于上述考虑余热利用的燃煤耦合污泥干化焚烧系统，具体包括以下步骤：

暂存于湿污泥仓1中的湿污泥通过污泥泵2输运至污泥干化机3的污泥入口9，在污泥干化机3中吸收由蒸汽入口10进入的热源蒸汽的热量进行干化，干化后的污泥暂存于干污泥仓7，与燃煤混合后经燃料输送设备11送至燃煤锅炉8焚烧；污泥干化过程产生的尾气(水蒸气和空气混合物)由干化机尾气出口12逸出，经过除尘器4和冷却器5处理后经风机6送至燃煤锅炉8焚烧；所述热源蒸汽充分放热后的蒸汽冷凝水由干化机蒸汽冷凝水出口13引至锅炉给水系统回用；所述除尘器4分离下的少量灰渣使用小推车输运；所述尾气经冷却器5冷却凝结后的冷凝水进入污水坑14，最终泵送至污水处理厂处理。

本发明中，通过湿污泥预热器，利用燃煤机组的低品位蒸汽或热水余热，加热湿污泥，提高污泥干化机入口的污泥温度，从而降低污泥干化机的蒸汽耗量。通过小汽机发电系统，避免干化污泥所需的热源蒸汽从燃煤机组引出端到污泥干化机入口端之间采用常规减压降温技术造成的能量浪费，同时发电用来补充厂用电。通过尾气冷却器，采用凝结水作为冷却器冷源，回收利用尾气余热，减少电厂后续加热凝结水用的抽汽量。本发明可以根据实际需要设计相应参数，改变湿污泥预热器结构型式、小汽机发电系统参数、以及作为尾气冷却器冷源的凝结水流量，影响污泥干化机干化污泥的蒸汽耗量、厂用电等燃煤机组运行经济性等性能参数。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。