一种污泥协同燃煤电站耦合处置系统

技术领域

本发明涉及燃煤发电领域，具体为一种污泥协同燃煤电站耦合处置系统。

背景技术

近年来，在国家节能减排和积极的财政政策作用下，城镇污水处理得到迅速发展，城镇水环境治理取得显著成效。但是，城镇污水处理过程产生的大量污泥还未得到有效处理处置。污泥极易对地下水、土壤等造成二次污染，威胁环境安全和公众健康，影响国家节能减排战略实施的积极效果。因此，污泥处理处置作为我国城镇减排的重要内容，必须采取有效措施，切实推进技术和工程措施的落实，满足我国节能减排战略实施的总体要求。

随着国家政策的不断激励及近年来燃煤电站机组面临较大的生存问题，越来越多的电厂意识到采用燃煤电站机组耦合污泥等生物质燃料将会成为我国火电机组未来转型发展的一项重要措施。

目前，现有的燃煤电站机组耦合污泥等生物质燃料系统中，通常是将干燥后的污泥经过研磨送入炉膛进行燃烧，进而能够避免大量污泥废水进入炉膛，对锅炉燃烧、受热面磨损等影响最小化，并将干燥湿污泥后产生的湿烟气经除尘、脱硫后由烟囱排入大气，达到污泥干化、掺烧的目的。

但是，由于湿污泥中含有硝化物等易挥发气体和重金属，使得干燥湿污泥后所产生的湿烟气中也含有氮氧化物和挥发性物质，以及在炉膛中燃烧后所排放的气体中含有重金属物质，而在现有技术中只对干燥湿污泥后产生的湿烟气除尘和脱硫，未对重金属物质、氮氧化物和挥发性物质进行处理，使得大量重金属物质、氮氧化物和挥发性物质进入大气中，进而造成环境污染。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种污泥协同燃煤电站耦合处置系统，以解决现有燃煤电站机组耦合污泥等生物质燃料系统未对排出的气体中含有的重金属物质、氮氧化物和易挥发性物质进行处理，所导致的环境污染问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种污泥协同燃煤电站耦合处置系统，包括：污泥处置系统和燃煤机组；

污泥处置系统包括鼓泡干燥床、循环流化床焚烧炉、第一换热器、第二换热器、第一除尘器和引风机；

循环流化床焚烧炉的进料口与鼓泡干燥床的出料口连通，循环流化床焚烧炉设有排气管道，循环流化床焚烧炉用于对干燥后的污泥进行焚烧；

排气管道的出口与燃煤机组相连，燃煤机组用于对除尘后的烟气焚烧并净化；

引风机与第一除尘器设置于排烟管道与燃煤机组之间；

第一换热器和第二换热器设置于排气管道；

第一换热器的排气口与鼓泡干燥床的进气口连通，用于向鼓泡干燥床输送高温气体，鼓泡干燥床的排气口与引风机的进气口连通；

第二换热器的排气口与循环流化床焚烧炉的进气口连通，用于向循环流化床焚烧炉输送低温气体。

优选的，第一换热器设置于第二换热器与循环流化床焚烧炉之间。

优选的，引风机设置于第一除尘器的出口。

优选的，第一除尘器为布袋除尘器。

优选的，燃煤机组包括：锅炉和气体净化装置；

锅炉的进气口与排气管道相连；

空气净化装置设置于锅炉的排气口，用于对锅炉燃烧的烟气净化。

优选的，空气净化装置包括：脱硝装置、第二除尘器和脱硫装置；

脱硝装置设置于锅炉的排气口，脱硝装置的出气口与除尘器的进气口连通；

第二除尘器的排气口与脱硫装置的进气口连通。

优选的，燃煤机组还包括设置于脱硝装置与除尘器之间的空预器；

空预器的排气口与循环流化床焚烧炉的进气口连通，用于向循环流化床焚烧炉输送高温空气。

优选的，污泥处置系统还包括：污泥破碎机和污泥输送机；

污泥输送机的进料口与污泥破碎机的出料口连通，出料口与鼓泡干燥床的进料口连通。

优选的，污泥处置系统还包括：用于存储湿污泥的湿污泥储仓；

湿污泥储仓的出料口与污泥破碎机的进料口连通。

优选的，污泥处置系统还包括：送风机；

送风机的进气口与湿污泥储仓、污泥破碎机和污泥输送机的排气口连通；

送风机的排气口与第一换热器和第二换热器的排气口连通。

由上述内容可知，本发明公开了一种污泥协同燃煤电站耦合处置系统，将循环流化床焚烧炉的进料口与鼓泡干燥床的出料口连通，循环流化床焚烧炉能够对鼓泡干燥床干燥后的污泥进行焚烧；而在焚烧后所产生的烟气通过设置的排气管道输送至燃煤机组，并将引风机与第一除尘器设置于排烟管道与燃煤机组之间，引风机能够将循环流化床焚烧炉所产生的烟气引入至燃煤机组，最后通过燃煤机组对除尘后的烟气焚烧并净化，使最终排出到空气的气体不含有有害气体，而第一除尘器则是对循环流化床焚烧炉排出的烟气进行除尘，能够有效避免烟气中的重金属进入燃煤机组，进而避免重金属通过燃煤机组排出，有效避免环境被重金属污染，其次，本发明通过在循环流化床焚烧炉的排烟管道设置的第一换热器和第二换热器，并将第一换热器的排气口与鼓泡干燥床的进气口连通，第二换热器的排气口与循环流化床焚烧炉的进气口连通，使得第一换热器能够通过换热将引入的气体加热，并将加热后的高温气体输送至鼓泡干燥床对污泥进行干燥，对污泥干燥后的气体则是直接通过引风机引入至燃煤机组进行焚烧和净化，燃煤机组对引入的气体焚烧能够对气体中的二噁英及未燃尽的挥发性有机物进行消除，而第二换热器则将引入的气体进行加热，并将加热的气体输送至循环流化床焚烧炉进行助燃，本发明不仅能够将循环流化床焚烧炉所产生的热量再利用，还能够对循环流化床焚烧炉所产生的有毒有害气体进行净化，有效避免环境被污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种污泥协同燃煤电站耦合处置系统的结构示意图。

其中，湿污泥储仓1，破碎机2，输送机3，鼓泡干燥床4，焚烧炉5，第一换热器6，第二换热器7，第一除尘器8，引风机9，送风机10，锅炉11，脱硝装置12，空预器13，第二除尘器14，脱硫装置15。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供一种污泥协同燃煤电站耦合处置系统，参见图1，图1为污泥协同燃煤电站耦合处置系统的结构示意图，污泥协同燃煤电站耦合处置系统包括：污泥处置系统和燃煤机组；

污泥处置系统包括鼓泡干燥床4、循环流化床焚烧炉5、第一换热器6、第二换热器7、第一除尘器8和引风机9；

循环流化床焚烧炉5的进料口与鼓泡干燥床4的出料口连通，循环流化床焚烧炉5设有排气管道，循环流化床焚烧炉5用于对干燥后的污泥进行焚烧；

排气管道的出口与燃煤机组相连，燃煤机组用于对除尘后的烟气焚烧并净化；

引风机9与第一除尘器8设置于排烟管道与燃煤机组之间；

第一换热器6和第二换热器7设置于排气管道；

第一换热器6的排气口与鼓泡干燥床4的进气口连通，用于向鼓泡干燥床4输送高温气体，鼓泡干燥床4的排气口与引风机9的进气口连通；

第二换热器7的排气口与循环流化床焚烧炉5的进气口连通，用于向循环流化床焚烧炉5输送低温气体。

需要说明的是，将循环流化床焚烧炉5的进料口与鼓泡干燥床4的出料口连通，循环流化床焚烧炉5能够对鼓泡干燥床4干燥后的污泥进行焚烧；而在焚烧后所产生的烟气通过设置的排气管道输送至燃煤机组，并将引风机9与第一除尘器8设置于排烟管道与燃煤机组之间，引风机9能够将循环流化床焚烧炉5所产生的烟气引入至燃煤机组，最后通过燃煤机组对除尘后的烟气焚烧并净化，使最终排出到空气的气体不含有有害气体，而第一除尘器8则是对循环流化床焚烧炉5排出的烟气进行除尘，能够有效避免烟气中的重金属进入燃煤机组，进而避免重金属通过燃煤机组排出，有效避免环境被重金属污染，其次，本发明通过在循环流化床焚烧炉5的排烟管道设置的第一换热器6和第二换热器7，并将第一换热器6的排气口与鼓泡干燥床4的进气口连通，第二换热器7的排气口与循环流化床焚烧炉5的进气口连通，使得第一换热器6能够通过换热将引入的气体加热，并将加热后的高温气体输送至鼓泡干燥床4对污泥进行干燥，对污泥干燥后的气体则是直接通过引风机9引入至燃煤机组进行焚烧和净化，燃煤机组对引入的气体焚烧能够对气体中的二噁英及未燃尽的挥发性有机物进行消除，而第二换热器7则将引入的气体进行加热，并将加热的气体输送至循环流化床焚烧炉5进行助燃，本发明不仅能够将循环流化床焚烧炉5所产生的热量再利用，还能够对循环流化床焚烧炉5所产生的有毒有害气体进行净化，有效避免环境被污染。

还需要说明的是，鼓泡干燥床4在对污泥干燥过程中，所产生的气体为臭气，将该臭气通过引风机9引入燃煤机组进行焚烧后并净化，能够使臭气消除。

值得注意的是，通过设置的第一换热器6和第二换热器7，能够将循环流化床焚烧炉5排出的高温气体进行降温，使该高温气体的温度低于200℃，进而避免气体温度过高进入第一除尘器8造成第一除尘器8损坏。

进一步，第一换热器6设置于第二换热器7与循环流化床焚烧炉5之间。

需要说明的是，将第一换热器6设置于第二换热器7与循环流化床焚烧炉5之间，第一换热器6能够将循环流化床焚烧炉5排出的高温气体进行换热，使高温气体降温，并使引入的气体加热，将引入的气体加热成高温气体，最后并将加热成的高温气体输送至鼓泡干燥床4对污泥进行干燥，由于高温气体的温度高，因此，能够缩短对污泥的干燥时间，进而有效提升对污泥的干燥效率。

优选的，第一换热器6能够将引入的气体加热至300℃至500℃，而第二换热器7能够将引入的气体加热至100℃-200℃。

进一步，引风机9设置于第一除尘器8的出口。

需要说明的是，将引风机9设置于第一除尘器8的出口，能够避免烟气中的重金属吸附在引风机9内造成引风机9损坏。

具体的，第一除尘器8为布袋除尘器。

需要说明的是，布袋除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。

还需要说明的是，第一除尘器8可以为布袋除尘器，也可以为旋风除尘器，还可以为其他具有除去烟气中的飞灰的装置，因此，第一除尘器8并不仅限于布袋除尘器。

具体的，燃煤机组包括：锅炉11和气体净化装置；

锅炉11的进气口与排气管道相连；

空气净化装置设置于锅炉11的排气口，用于对锅炉11燃烧的烟气净化。

需要说明的是，将锅炉11的进气口与排气管道相连；并将气体净化装置设置于锅炉11的排气口，锅炉11通过对输送来的气体进行焚烧，然后通过气体净化装置将焚烧后的气体同煤燃烧所产生的气体进行净化，使排出的气体不会对环境造成污染。

进一步，空气净化装置包括：脱硝装置12、第二除尘器14和脱硫装置15；

脱硝装置12设置于锅炉11的排气口，脱硝装置12的出气口与除尘器的进气口连通；

第二除尘器14的排气口与脱硫装置15的进气口连通。

需要说明的是，将脱硝装置12设置于锅炉11的排气口，脱硝装置12的出气口与第二除尘器14的进气口连通；并将第二除尘器14的排气口与脱硫装置15的进气口连通，先通过脱硝装置12对锅炉11排出的气体中的碳氧化物进行处理，然后通过第二除尘器14对气体进行除尘，最后通过脱硫装置15对硫化物进行处理，使得气体中不含有氮氧化物和硫化物，进而能够避免氮氧化物和硫化物对环境造成污染。

进一步，燃煤机组还包括设置于脱硝装置12与除尘器之间的空预器13；

空预器13的排气口与循环流化床焚烧炉5的进气口连通，用于向循环流化床焚烧炉5输送高温空气。

需要说明的是，通过在脱硝装置12与除尘器之间设置空预器13，空预器13能够将气体中的热量吸收，并对外部引入的气体加热，然后将加热后的空气输送至鼓泡干燥床4对污泥进行干燥，有效避免热量浪费，还能加快污泥的干燥速度，提升了污泥的处理效率。

进一步，污泥处置系统还包括：污泥破碎机2和污泥输送机3；

污泥输送机3的进料口与污泥破碎机2的出料口连通，出料口与鼓泡干燥床4的进料口连通。

需要说明的是，通过设置污泥破碎机2，能够对结块的污泥进行分解，使污泥通过污泥输送机3输送到鼓泡干燥床4时，能够在鼓泡干燥床4的能够被快速烘干，有效提升了污泥的烘干效率。

进一步，污泥处置系统还包括：用于存储湿污泥的湿污泥储仓1；

湿污泥储仓1的出料口与污泥破碎机2的进料口连通。

需要说明的是，通过设置湿污泥储仓1，能够将运输来的污泥进行集中堆放，并且能够防止污泥的臭味向外散发，防止环境被污泥所散发的臭气污染。

进一步，污泥处置系统还包括：送风机10；

送风机10的进气口与湿污泥储仓1、污泥破碎机2和污泥输送机3的排气口连通；

送风机10的排气口与第一换热器6和第二换热器7的排气口连通。

需要说明的是，通过设置送风机10，并将送风机10的进气口与湿污泥储仓1、污泥破碎机2和污泥输送机3的排气口连通，排气口与第一换热器6和第二换热器7的排气口连通，能够将湿污泥储仓1、污泥破碎机2和污泥输送机3所散发的气体通过送风机10输送至第一换热器6和第二换热器7，第一换热器6通过对输送的气体加热并输送至鼓泡干燥床4，而第二换热器7对输送的气体加热后输送至循环流化床焚烧炉5进行焚烧，有效避免湿污泥储仓1、污泥破碎机2和污泥输送机3所散发的气体直接排放至空气中对环境造成污染。

为了便于理解上述方案，结合图1，下面对本方案作进一步介绍。

一种污泥协同燃煤电站耦合处置系统由污泥处置系统及燃煤机组组成；

污泥处置系统由湿污泥储仓、污泥破碎机、污泥输送机、送风机、鼓泡干燥床、循环流化床焚烧炉、高温换热器(即第一换热器6)、低温换热器(即第二换热器7)、布袋除尘器(即第一除尘器8)、引风机组成；

燃煤机组由锅炉、脱硝系统(即脱硝装置12)、空预器、除尘系统(即第二除尘器14)、脱硫系统(即脱硫装置15)以及烟囱组成；

污泥处置系统中由污水处理厂产生的湿污泥依次经过湿污泥储仓、破碎机、输送机进入鼓泡干燥床进行干燥，变为干污泥；

湿污泥湿污泥含水率为60％～80％；

经过鼓泡干燥床干燥后污泥含水率为0～10％；

污泥处置系统中干燥后的干污泥直接输送至循环流化床焚烧炉进行焚烧；

污泥处置系统中污泥焚烧产生的高温烟气依次经过高温换热器、低温换热器降温后进入布袋除尘器，通过布袋除尘器脱除污泥焚烧烟气中的灰尘；

特别地，经高温换热器及低温换热器降温后的烟气温度低于200℃，满足布袋除尘器使用要求；

污泥处置系统中经除尘后的烟气在引风机的作用下输送至燃煤机组锅炉中；

特别地，烟气可直接输送至锅炉二次风箱，与锅炉二次风混合后通过燃烧器进入锅炉炉膛；

污泥处置系统中湿污泥储仓、破碎机、输送机等部位产生的臭气经过通过送风机升压后分别进入高温换热器和低温换热器；

进入高温换热器的臭气在高温换热器内与烟气换热温度升高后进入鼓泡干燥床，对在干燥床内污泥进行干燥；

经高温换热器加热后的臭气温度为300～500℃；

进入低温换热器的臭气在低温换热器内与烟气换热温度升高后进入循环流化床焚烧炉，补充污泥焚烧所需空气；

经低温换热器加热后的臭气温度为100～200℃；

污泥处置系统中进入鼓泡干燥床对湿污泥干燥后产生的含尘湿空气在引风机的作用下与焚烧炉焚烧后烟气混合，混合后输送至燃煤锅炉；

含尘湿空气温度为100～150℃；

污泥处置系统中还设置有辅助燃料入口，通过少量添加辅助燃料满足低热值污泥焚烧及干燥需求；

特别的，污泥处置系统运行时，通过引入锅炉热风可以不添加辅助燃料实现能量平衡；

特别地，锅炉热风为热一次风或热二次风；其中，热风温度为300～400℃；

污泥处置系统中烟气进入燃煤锅炉后在炉内进行进一步焚烧，脱除烟气中的二噁英及未燃尽的挥发性有机物；

经锅炉焚烧后的烟气在炉内各级受热面的换热后依次经过脱硝系统、除尘系统、脱硫系统后变为干净烟气后由烟囱排放；

污水处理厂产生的含水80％或经过压滤机压滤后65％～70％含水的污泥通过运输车辆运输至厂内后进入湿污泥储仓中进行短时间储存，湿污泥通过输送设备输送至破碎机进行破碎，破碎机破碎后粒度小于50mm左右。破碎后的污泥由输送机输送至特殊设计的鼓泡干燥床中进行干燥，干燥热源为鼓泡床下部的通入的热风，在热风的作用下，湿污泥在鼓泡干燥床内干燥、破碎为含水5％左右的颗粒，随后进入输送设备输送至循环流化床焚烧炉内进行焚烧。干燥后污泥含水量大大降低，其热值也有所提高，可以在焚烧炉内实现高效处理。污泥焚烧后产生的高温烟气通过布置于焚烧炉尾部的高温换热器及低温换热器降温后满足布袋除尘器温度要求，最终通过引风机作用通入锅炉二次风箱内。进入二次风箱的烟气则通过燃烧器进入炉内进行进一步的焚烧后经过其后布置的脱硝系统、除尘系统以及脱硫系统，进一步脱除污泥处置过程中产生的SO

污泥储仓在储存污泥过程中会产生一定量的臭气，通过布置的送风机将湿污泥储仓及其后破碎机、输送机中散发的异味输送至高温换热器及低温换热器进行加热，低温换热器加热后的低温空气作为助燃空气输送至循环流化床焚烧炉，以满足干燥污泥焚烧所需能量，高温换热器加热后的高温空气则输送至鼓泡干燥床进行湿污泥干燥。气流经过鼓泡干燥床后产生的高湿含尘热空气(同时含有一定粉尘)则通过引风机作用输送至锅炉内，在锅炉内将干燥过程携带的粉尘及臭气充分焚烧分解。

污泥在循环流化床焚烧炉内焚烧后的灰尘则通过布袋除尘器脱除，脱除后灰尘通过专业检测机构检测判断是否属于危废，若属于危废则可通过采用重金属螯合剂固定等方式固定灰尘中的重金属后再采取相应处理措施。若经判断后其不属于危废，则可按照一般固废程序进行处置。

同时为了保证系统热量平衡，当污泥热值过低时，通过从锅炉空预器出口引出一定数量的热风，并通过管道输送至鼓泡干燥床，实现干燥过程能量平衡。

本发明具有以下优点和效果：

(1)污泥处置过程无废水产生。本系统污泥处置过程所有水分均完全转化为水蒸气，同时不再设置冷凝环节，无额外废水产生，也不会对原有电厂污水处理系统造成影响；

(2)污泥干燥过程均采用污泥自身热量(当污泥含水量太高，热值太低时需补充少量煤等辅助燃料)，无蒸汽及其他热源消耗，系统运行费用低；

(3)污泥不进入制粉系统，不会对制粉系统造成影响；

(4)污泥处置过程可全密封，减少臭气泄露，同时污泥挥发出的臭气全部进入焚烧炉或锅炉，不会对周边环境造成影响；

(5)污泥灰尘不进入锅炉，不会将污泥中携带的重金属带入锅炉灰尘中，不会造成重金属等污染物的排放，不存在环保风险；

(6)减少造价昂贵的污泥干燥设备，系统投资较低；

(7)合理布置焚烧烟气位置还会起到烟气再循环作用，会对降低锅炉NOx的生成起到积极作用。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。