一種污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)，燃氣輪機與發(fā)電機連接，燃氣輪機排煙口與污泥干化裝置連通，污泥干化裝置出口連接有氣固分離裝置，氣固分離裝置的干污泥出口與料斗相連通，料斗與流化床鍋爐的進料管相連通，流化床鍋爐煙氣出口與分離器相連通，分離器固體出口經(jīng)返料器與流化床鍋爐的進料口相連通；利用燃氣輪機的煙氣余熱作為污泥干化的熱源，實現(xiàn)能源梯級利用，熱效率高，避免了燃燒燃煤干化污泥產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物和粉塵等排放問題，有效避免污泥填埋和土地利用造成的污染地下水和環(huán)境問題，經(jīng)過干化后的污泥含水率大幅度降低，在流化床鍋爐內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定燃燒，不需要添加輔助燃料，避免劇毒污染物二噁英的產(chǎn)生。
【專利說明】一種污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及污水污泥處理領(lǐng)域，特別涉及一種污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002](一)污水污泥的產(chǎn)量及其危害
[0003]隨著城鎮(zhèn)化進程的快速推進，中國的污水處理產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，污水處理能力及處理率增長迅速，污水污泥的產(chǎn)量迅速增加。截止到2009年底，中國投入運行的城鎮(zhèn)污水處理廠1992座，處理污水量280億m3，產(chǎn)生含水率80%的污泥約2005萬噸。隨著城鎮(zhèn)化水平和污水處理量的增加，污泥量將很快突破3000萬噸。污泥的成分和化學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，既包含有機物、植物營養(yǎng)成分等，也包含重金屬等有害物質(zhì)。污泥的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)主要包括細菌總數(shù)、糞大腸菌群數(shù)、寄生蟲卵含量等。污泥含有病原體、重金屬和持久性有機物等有毒有害物質(zhì)，未經(jīng)有效處理處置，極易對地下水、土壤等造成二次污染。
[0004]經(jīng)過幾十年的發(fā)展，歐美、日本等發(fā)達地區(qū)和國家的污泥處理處置技術(shù)已經(jīng)基本成熟，相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準基本完善。主要技術(shù)路線包括:焚燒處理、衛(wèi)生填埋、土地利用等，能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的減量化、無害化、穩(wěn)定化的目的。
[0005]據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥只有小部分進行衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒和建材利用等，而大部分未進行規(guī)范化的處理處置，直接威脅我國的環(huán)境安全和公眾健康，使污水處理設(shè)施的環(huán)境效益大大降低。
[0006](二)污泥處理的基本要求
[0007]污泥處理應(yīng)符合安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗等原則。在污泥的處理過程中，污泥含有病原體、重金屬和持久性有機物等有毒有害物質(zhì)必須達到的污染控制標(biāo)準；充分利用污泥中所含有的有機質(zhì)、各種營養(yǎng)元素和能量，將污泥中的有機質(zhì)和營養(yǎng)元素補充到土地中，或者通過厭氧消化或焚燒等技術(shù)回收污泥中的能量；應(yīng)避免采用消耗大量的優(yōu)質(zhì)清潔能源、物料和土地資源的處理處置技術(shù)，以實現(xiàn)污泥低碳處理處置。
[0008]國家鼓勵利用污泥厭氧消化過程中產(chǎn)生的沼氣熱能、垃圾和污泥焚燒余熱、發(fā)電廠余熱或其他余熱作為污泥處理處置的熱源。
[0009](三)污泥處理技術(shù)
[0010]污泥處置包括土地利用、焚燒、填埋等方式。
[0011]污泥的土地利用包括用于土地改良、用于園林綠化、用于農(nóng)業(yè)等。但是，污泥的土地利用對污泥的泥質(zhì)有非常嚴格的要求，否則可能對地下水和周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
[0012]污泥的填埋處理不僅需要占用大量的土地，填埋場還排放大量惡臭氣體、甲烷等溫室氣體，如果處置不當(dāng)，也會造成地下水污染。
[0013]污泥焚燒處理技術(shù)方案為:首先對含水率為80%的濕污泥進行干化，干化后的污泥進入焚燒裝置完成焚燒處理。污泥的焚燒處理可以最大程度的實現(xiàn)減量化和穩(wěn)定化，幾乎殺死污泥中100%的病菌，無害化程度高，而且還可以對污泥中的可燃物進行熱利用，實現(xiàn)污泥熱能的資源化。但是，污泥焚燒處理的干化過程中需要消耗燃煤等優(yōu)質(zhì)能源，成本較高；此外，濕污泥干化過程需要消耗燃煤提供能源，煤炭燃燒排放二氧化硫、氮氧化物、粉塵等大氣污染物。
實用新型內(nèi)容
[0014]本實用新型的目的在于提供一種利用燃氣輪機發(fā)電后排放的煙氣余熱對濕污泥進行低成本干化，并利用干化污泥的熱能資源進行發(fā)電的污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)。
[0015]為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0016]一種污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)，包括燃氣輪機，燃氣輪機與發(fā)電機連接，燃氣輪機排煙口與污泥干化裝置進氣口相連通，污泥干化裝置的污泥進口與污泥供應(yīng)裝置連通，污泥干化裝置出口連接有氣固分離裝置，氣固分離裝置的干污泥出口與料斗相連通，料斗與流化床鍋爐的進料口相連通，流化床鍋爐設(shè)置有與爐膛連通的助燃空氣入口和石灰石粉管，流化床鍋爐煙氣出口與分離器相連通，分離器氣體出口連接有引風(fēng)機，分離器固體出口經(jīng)返料器與流化床鍋爐的進料口相連通。
[0017]所述流化床鍋爐的蒸汽管路出口與蒸汽輪機相連通，蒸汽輪機與發(fā)電機相連通，所述分離器氣體出口連接換熱器后與引風(fēng)機相連通，蒸汽輪機的乏汽出口連接有凝汽器，凝汽器經(jīng)給水泵與換熱器冷水入口連接，換熱器蒸汽出口與流化床鍋爐的蒸汽管路入口連通。
[0018]所述污泥干化裝置為噴霧干燥塔，噴霧干燥塔進氣口上設(shè)置有布風(fēng)裝置，污泥進口上設(shè)置有霧化器；所述污泥供應(yīng)裝置包括漿料罐，漿料罐依次連接過濾器和污泥泵后與霧化器連通，燃氣輪機排煙口與布風(fēng)裝置相連通。
[0019]所述氣固分離裝置為袋式過濾器，袋式過濾器廢氣出口經(jīng)引風(fēng)機與除臭裝置相連通，袋式過濾器干污泥出口與料斗相連通。
[0020]所述除臭裝置為UV光解凈化設(shè)備。
[0021]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0022](I)利用燃氣輪機的煙氣余熱作為污泥干化的熱源，實現(xiàn)能源梯級利用，熱效率高，可以節(jié)省污泥干化的燃料成本，也避免了燃燒燃煤干化污泥產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物和粉塵等大氣污染物的排放問題。
[0023](2)經(jīng)干化焚燒處理，污泥的減量化、穩(wěn)定化效果顯著，而且由于污泥干化、焚燒處理所需時間短，本實用新型在較小用地的條件下，可以處理大量的污泥。有效避免污泥填埋和土地利用造成的污染地下水和環(huán)境問題。
[0024](3 )經(jīng)過干化后的污泥含水率大幅度降低，污泥的低位發(fā)熱量可以高達8000kJ/kg以上，在流化床鍋爐內(nèi)可以穩(wěn)定燃燒，不需要添加輔助燃料的條件下，床溫可以穩(wěn)定維持在8500C以上，滿足污泥焚燒的溫度條件，避免劇毒污染物二噁英的產(chǎn)生。
[0025]進一步，利用污泥焚燒產(chǎn)生的蒸汽推動蒸汽發(fā)電機組發(fā)電，實現(xiàn)了污泥能源資源的利用，滿足污泥處理的節(jié)能減排要求，進一步提高能源利用率。
[0026]進一步，本實用新型利用噴霧式干燥塔來干化污泥，熱煙氣與污泥顆粒在干燥塔內(nèi)直接接觸，熱效率高，解決了傳統(tǒng)技術(shù)采用間接加熱的污泥干化方式存在的熱效率低、以及受熱面的磨損問題?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中:1-凝結(jié)水管，2-石灰石粉管，3-鼓風(fēng)機，4-給水泵，5-進料管，6_返料器，7-換熱器，8-煙氣凈化裝置，9-引風(fēng)機，10-袋式過濾器，11-分離器，12-料斗，13-給料管，14-流化床鍋爐，15-料氣混合通道，16-噴霧干燥塔，17-蒸汽管，18-排氣管，19-除臭裝置，20-漿料罐，21-漿液管，22-過濾器，23-污泥泵，24-霧化器，25-布風(fēng)裝置，26-排煙管，27-燃氣管，28-燃氣輪機，29-發(fā)電機，30-空氣管，31-蒸汽輪機，33-凝汽器。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0030]參見圖1，本實用新型主要包括燃氣輪機28，噴霧干燥塔16，袋式過濾器10，除臭裝置19，流化床鍋爐14，換熱器7、煙氣凈化裝置8等。
[0031]所述燃氣輪機28的空氣進口與空氣管30相連通、燃氣進口與燃氣管27相連通，燃氣輪機28與發(fā)電機29相連接，所述燃氣輪機28通過排煙管26與噴霧干燥塔16的進氣口相連通，漿料罐20通過漿液管21與噴霧干燥塔16的污泥進口相連通，噴霧干燥塔16的出口與袋式過濾器10的進口相連通，袋式過濾器10的廢氣出口與除臭裝置19相連通，除臭裝置19的進口煙道上設(shè)置引風(fēng)機9，除臭裝置19的出口與排氣管18相連通，袋式過濾器10的干污泥出口通過給料管13與料斗12相連通；料斗12與流化床鍋爐14的進料管5相連通，流化床鍋爐14通過蒸汽管17與蒸汽輪機31相連通，蒸汽輪機31與發(fā)電機29相連通，流化床鍋爐14蒸汽管路出口依次連接有凝汽器33、給水泵4，給水泵4與換熱器7冷水入口連接，換熱器7蒸汽出口與流化床鍋爐14的蒸汽管路入口連通；流化床鍋爐14煙氣出口與分離器11相連通，分離器11與換熱器7相連通，換熱器7的煙氣出口與煙氣凈化裝置8相連通。
[0032]所述的噴霧干燥塔16上設(shè)置布風(fēng)裝置25和霧化器24 ;來自排煙管26的高溫?zé)煔饨?jīng)布風(fēng)裝置25進入噴霧干燥塔16，來自于漿料罐20的漿液通過漿液管21進入霧化器24霧化成漿液滴后進入噴霧干燥塔16，漿液管21上還設(shè)置過濾器22和污泥泵23 ;漿液滴與高溫?zé)煔庠趪婌F干燥塔16內(nèi)直接接觸換熱，漿液滴內(nèi)的絕大部分水分經(jīng)加熱蒸發(fā)后進入到煙氣中，干化的污泥顆粒與煙氣一同離開噴霧干燥塔16，經(jīng)料氣混合通道15進入袋式過濾器10 ；
[0033]所述的流化床鍋爐14的下部設(shè)置鼓風(fēng)機3、石灰石粉管2、進料管5 ;來自袋式過濾器10的干化污泥經(jīng)給料管13進入料斗12，進一步經(jīng)過進料管5進入流化床鍋爐14 ;流化床鍋爐14上部的煙氣出口與分離器11相連通，分離器11捕集下來的顆粒經(jīng)返料器6和進料管5返回流化床鍋爐14，氣固分離后的煙氣進入換熱器7，煙氣溫度降低后離開換熱器7，進入煙氣凈化裝置8，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機9排入到大氣中；
[0034]流化床鍋爐14產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽經(jīng)蒸汽管17進入蒸汽輪機31、并推動發(fā)電機29發(fā)電，蒸汽輪機31排放的乏汽進入凝汽器33轉(zhuǎn)變成凝結(jié)水，凝汽器33通過凝結(jié)水管I與給水泵4相連通，凝結(jié)水經(jīng)給水泵4加壓后進入換熱器7吸熱。
[0035]燃氣輪機排放的煙氣余熱作為污泥噴霧干化的熱源，污泥干化尾氣經(jīng)過除臭裝置凈化后排放，干化后的污泥進入流化床鍋爐直接焚燒產(chǎn)生蒸汽，推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。本實用新型的天然氣高品位能源發(fā)電、低品位煙氣余熱用于干化污泥，實現(xiàn)能源梯級高效利用，能源利用率高；利用干化后的污泥焚燒并發(fā)電，實現(xiàn)了污泥的無害化、資源化、減量化處理；污泥的焚燒處理不需要添加燃煤等輔助燃料，污泥的處理成本低、大氣污染物的排放量低。因此，本實用新型能夠在安全、環(huán)保和經(jīng)濟的前提下實現(xiàn)污泥的處理處置和綜合利用，達到節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的目的。
[0036]同時公開了一種污泥干化焚燒發(fā)電一體化方法，包括以下步驟:
[0037](I)、高壓燃氣與經(jīng)過壓縮的高壓空氣在燃氣輪機28內(nèi)燃燒推動渦輪高速旋轉(zhuǎn)，并推動發(fā)電機29發(fā)電，做完功的煙氣經(jīng)燃氣輪機28的排煙口排出，溫度在350°C至550°C之間。高溫?zé)煔饨?jīng)排煙管26進入到布置在噴霧干燥塔16上的布風(fēng)裝置25，經(jīng)過布風(fēng)裝置25進行整流后進入到噴霧干燥塔16 ；
[0038]經(jīng)過機械干化的污泥餅的含水率在80%左右，污泥餅在漿料罐20內(nèi)經(jīng)加水?dāng)嚢枵{(diào)整成一定含水率的污泥漿液，并能實現(xiàn)霧化。污泥漿液進入到漿液管21、經(jīng)過濾器22過濾、經(jīng)污泥泵23輸送至布置在噴霧干燥塔16上的霧化器24，污泥漿液霧化成具有一定粒徑分布的污泥漿液滴后進入到噴霧干燥塔16。
[0039]整流后的熱煙氣與污泥漿液滴進入到噴霧干燥塔16內(nèi)直接接觸換熱，漿液滴中的大部分水分蒸發(fā)進入到煙氣中，煙氣放熱后溫度降低到100°c以下，干化后的污泥顆粒與煙氣一同離開噴霧干燥塔16，經(jīng)料氣混合通道15進入到袋式過濾器10。袋式過濾器10內(nèi)布置大量多孔結(jié)構(gòu)的織物，在煙氣通過該多孔結(jié)構(gòu)的織物時，煙氣攜帶的污泥顆粒被分離下來，并經(jīng)給料管13送至料斗12。除塵后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機9進入到除臭裝置19，該除臭裝置優(yōu)先采用高能UV光束裂解除臭原理，使惡臭氣體中細菌的分子鍵裂解，破壞細菌的核酸(DNA)，再通過臭氧進行氧化反應(yīng)，徹底達到脫臭及殺滅細菌的目的。凈化后的煙氣經(jīng)排氣管18排放到大氣中；
[0040](2)、料斗12內(nèi)的干化污泥經(jīng)過進料管5進入到流化床鍋爐14，與鼓風(fēng)機3提供的助燃空氣燃燒，使?fàn)t膛溫度穩(wěn)定在850°C左右，有效殺死污泥中的大量病菌，使污泥中的有機成分燃燒分解。爐內(nèi)脫硫用的石灰石粉經(jīng)過石灰石粉管2進入到爐膛，與污泥燃燒反應(yīng)生成的SO2相結(jié)合生成硫酸鹽，實現(xiàn)SO2的有效脫除。煙氣攜帶顆粒離開爐膛進入到分離器11，完成氣固分離，大部分顆粒被分離器11捕集下來并經(jīng)返料器6返回爐膛，高溫?zé)煔怆x開分離器11進入到換熱器7并對布置在其中的受熱面放熱，溫度降低到100°C以下的煙氣離開換熱器7進入到煙氣凈化器8。該煙氣凈化裝置優(yōu)選活性炭廢氣凈化裝置，吸附煙氣中的重金屬、二噁英類污染物，并結(jié)合電除塵器或袋式除塵器。凈化達標(biāo)后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機9排放到大氣中；
[0041]作為本實用新型方法的進一步優(yōu)化方案，流化床鍋爐14蒸汽管路產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽經(jīng)蒸汽管17進入蒸汽輪機31并推動發(fā)電機29發(fā)電，蒸汽輪機31排放的乏汽進入凝汽器33，發(fā)熱后凝結(jié)成水，通過凝結(jié)水管I進入到給水泵4，經(jīng)給水泵4加壓后進入到換熱器7吸熱，并經(jīng)流化床鍋爐14進一步加熱后轉(zhuǎn)變成高溫高壓蒸汽，再一次進入到蒸汽管路，完成循環(huán)。
[0042]本實用新型的技術(shù)效果有:
[0043]1、利用燃氣輪機發(fā)電后排放的煙氣余熱在噴霧干燥塔內(nèi)對濕污泥液滴直接加熱干化，干化強度大，污泥干化的產(chǎn)量大。
[0044]2、通過除臭裝置對干化污泥過程中產(chǎn)生的尾氣進行除臭凈化處理，對大氣環(huán)境的不利影響小。
[0045]3、利用流化床鍋爐對干化污泥進行焚燒處理，燃燒穩(wěn)定，有效實現(xiàn)污泥處理的減量化、無害化、穩(wěn)定化，并通過污泥焚燒發(fā)電，實現(xiàn)污泥熱資源的有效利用，實現(xiàn)了污泥處理的資源化。
[0046]4、干化后的污泥采用焚燒方式處理的處理量大，適合大規(guī)模水處理廠產(chǎn)生大量污泥的處理。解決了污泥土地利用和填埋處理造成的地下水污染和環(huán)境污染問題。
【權(quán)利要求】
1.一種污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)，其特征在于:包括燃氣輪機(28)，燃氣輪機(28 )與發(fā)電機(29 )連接，燃氣輪機(28 )排煙口與污泥干化裝置進氣口相連通，污泥干化裝置的污泥進口與污泥供應(yīng)裝置連通，污泥干化裝置出口連接有氣固分離裝置，氣固分離裝置的干污泥出口與料斗(12)相連通，料斗(12)與流化床鍋爐(14)的進料口相連通，流化床鍋爐(14)設(shè)置有與爐膛連通的助燃空氣入口和石灰石粉管(2)，流化床鍋爐(14)煙氣出口與分離器(11)相連通，分離器(11)氣體出口連接有引風(fēng)機(9)，分離器(11)固體出口經(jīng)返料器(6)與流化床鍋爐(14)的進料口相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述流化床鍋爐(14)的蒸汽管路出口與蒸汽輪機(31)相連通，蒸汽輪機(31)與發(fā)電機(29 )相連通，所述分離器(11)氣體出口連接換熱器(7)后與引風(fēng)機(9)相連通，蒸汽輪機(31)的乏汽出口連接有凝汽器(33 )，凝汽器(33 )經(jīng)給水泵(4 )與換熱器(7 )冷水入口連接，換熱器(7 )蒸汽出口與流化床鍋爐(14)的蒸汽管路入口連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述污泥干化裝置為噴霧干燥塔(16 )，噴霧干燥塔(16 )進氣口上設(shè)置有布風(fēng)裝置(25 )，污泥進口上設(shè)置有霧化器(24);所述污泥供應(yīng)裝置包括漿料罐(20 )，漿料罐(20 )依次連接過濾器(22 )和污泥泵(23 )后與霧化器(24 )連通，燃氣輪機(28 )排煙口與布風(fēng)裝置(25 )相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述氣固分離裝置為袋式過濾器(10)，袋式過濾器(10)廢氣出口經(jīng)引風(fēng)機(9)與除臭裝置(19)相連通，袋式過濾器(10)干污泥出口與料斗(12)相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4任一項所述的污泥干化焚燒發(fā)電一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述除臭裝置(19)為UV光解凈化設(shè)備。
【文檔編號】C02F11/12GK203653400SQ201320674375
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】錢瑞林, 何秀錦 申請人:杭州藍正環(huán)境工程有限公司, 鳳陽海泰科能源環(huán)境管理服務(wù)有限公司