一种利用中储式制粉系统耦合污泥干化焚烧发电的工艺的制作方法

本发明属于燃煤耦合污泥发电技术领域，具体涉及一种利用中储式制粉系统耦合污泥干化焚烧发电的工艺。

背景技术：

随着我国城镇化率和城镇化水平的快速提高，我国城市污水处理能力不断提升。截止2016年底，全国废水排放总量711.10亿t，生活污水排放量占比71.4％，仅31座主要城市城镇生活污水排放量就已达176.81亿。城镇生活污水处理率93.44％，全国主要城市污泥产量按80％水分计约4000万t。市政污泥虽然富含有机质和各类营养元素，但同时也含有大量病原菌、寄生虫卵、重金属、多环芳烃等有毒有害物质。污泥的处理技术主要包括污泥干化、浓缩脱水、厌氧消化、好氧发酵等，污泥的处置方式主要包括填埋、土地利用、建材利用、焚烧以及其他。

目前，发达国家污泥处置技术相对成熟，法律体系亦较完善。欧洲地区污泥处置从土地利用和填埋逐步发展到焚烧，北美地区污泥处置一直以农用和焚烧为主，而日本污泥处置受土地限制主要以焚烧后建材利用为主。

我国城镇污泥处理以土地填埋为主，各主要城市填埋场均已接近饱和，逐渐形成了“污泥围城”现象。随着城市环保政策的日益严格，会逐步降低城镇污泥直接填埋处理的比例。同时由于大多市政的工业和生活污水共用同一管网，导致污泥中各种重金属含量较高，土地利用受到限制。相比之下，污泥焚烧不仅能消灭有害物质，而且将大幅减小污泥体积，能够实现污泥的无害化处理，是最具前景的污泥处置方式之一。

市政污泥，也称城市污泥，主要是指来自污水处理厂的污泥，这是数量最大的一类污泥，主要有以下几个特点：

1)含水率高，通常可达80％左右；

2)微生物、病原体含量高；

3)恶臭污染环境；

4)含有重金属；

5)含有细粉末。

污泥的上述特点，为污泥的无害化处置带了极大的困难，但同时污泥中含有不少有机质，有一定的利用价值。一般来说，污泥的处置应该按照无害化、减量化、资源化的原则来进行，而燃煤机组耦合焚烧污泥，完全符合这几项原则。

燃煤机组耦合污泥发电作为一种污泥焚烧利用形式，具有处理能力大、适应性强、系统效率高等独特优势，近年来得到了广泛的关注。国家能源局在2017年提出“重点在直辖市、省会城市、计划单列市等36个重点城市和垃圾、污泥产生量大，土地利用较困难或空间有限，以填埋处置为主的地区，优先选取热电联产煤电机组，布局燃煤耦合垃圾及污泥发电技改项目”，并首批批准了42个污泥耦合发电示范项目。

当前的燃煤耦合污泥焚烧发电主要采用以下三种方式：

1)对于循环流化床cfb锅炉，通过泵送系统将到厂的污泥用柱塞泵泵入cfb锅炉进行燃烧。该方式的污泥掺烧比例通常可达5％～10％；

2)利用电厂具有不同梯级热源的优势，通过蒸汽间接干燥(列管、圆盘)工艺，对到厂的污泥进行干燥，干燥后污泥水分可控制在40％左右，干化后的污泥可在煤场与原煤进行掺混后通过给煤系统进入磨煤机，最终进入锅炉燃烧。该方式通常用于配备各类型磨煤机的煤粉锅炉。掺配比例可达10％；

3)利用电站锅炉所产生的高温烟气，通过烟气干燥工艺，对到厂的污泥进行干燥，污泥经一体化处理机完成干燥过程，经管道送入炉膛燃烧。该方式通常用于配备各类型磨煤机的煤粉锅炉。掺配比例可达5％。

以上三种污泥掺烧方式，对于配备钢球磨煤机中储式制粉系统的电站锅炉而言，仅可选择方式二或方式三。方式二(污泥干化)投资大、系统复杂，且运行能耗较高、每吨污泥的干化成本高；而方式三虽较方式二的投资略有减少，但仍需配备污泥一体化处理机。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有的污泥掺烧技术，克服其无法在钢球磨煤机中储式制粉系统上实现大比例污泥掺烧的缺点，提供了一种利用中储式制粉系统耦合污泥干化焚烧发电的工艺，通过对制粉系统进行局部的优化改造，在兼顾防爆的前提下，大幅度提升钢球磨煤机的干燥能力，达到大比例掺配污泥。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种利用中储式制粉系统耦合污泥干化焚烧发电的工艺，该工艺利用的中储式制粉系统，包括抽炉烟管和钢球磨煤机，钢球磨煤机使用泵送系统输送来的污泥，抽炉烟管用于抽吸锅炉炉膛底部的热烟气，并送入钢球磨煤机中，对污泥进行预干燥。

本发明进一步的改进在于，污泥的含水率为±80％。

本发明进一步的改进在于，该中储式制粉系统还包括一次风机，送风机，设置锅炉尾部烟道内的空气预热器，以及自下而上依次设置在锅炉侧壁上的燃烧器和三次风喷口，一次风机和送风机送来的一次风和二次风分别通过空气预热器预热，预热后的一次风送入燃烧器，预热后的二次风和抽炉烟管抽吸的热烟气，一起送入钢球磨煤机中。

本发明进一步的改进在于，该中储式制粉系统还包括排粉风机和送粉乏气调阀，排粉风机用于提供负压抽吸，在排粉风机的负压抽吸下，乏气携带煤粉依次进入粗粉分离器、细粉分离器，乏气被细粉分离器分离出来后分为两股，一股经送粉乏气调阀与热一次风混合后，热风乏气混合气体将给粉机输出的煤粉送入燃烧器，进入炉膛燃烧，另一股乏气则直接送至三次风喷口，喷入炉膛。

本发明进一步的改进在于，钢球磨煤机制得的煤粉依次通过粗粉分离器和细粉分离器筛选后落入粉仓，粉仓内的煤粉通过给粉机送入燃烧器。

本发明进一步的改进在于，该中储式制粉系统还包括给煤机，给煤机和粗粉分离器之间还设置有锁气器，用于卸粉时防止空气漏入。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种利用中储式制粉系统耦合污泥干化焚烧发电的工艺，通过增设抽炉烟管，抽取炉膛底部的热烟气进入钢球磨煤机，提高制粉系统的干燥能力，使其能够对污泥进行充分干燥，携湿乏气最终通过三次风喷口进入炉膛，实现分级燃烧，降低nox排放。抽炉烟管所抽取的热烟气能够在制粉系统内形成惰性气氛，从而提高制粉系统对掺入污泥挥发分的适应能力，降低了防爆风险。

与现有污泥掺烧技术相比，本发明采用抽取热炉烟的方式，极大地提高了初始干燥剂的温度，增大了其热容及干燥能力。热炉烟在螺旋进料口即与由污泥泵送系统输送而来的污泥相遇，使污泥实现了快速预干燥，从而降低了进入筒体内的污泥的水分，也就能相应地减小过污泥包裹钢球的概率，使得掺烧污泥对钢球磨煤机本身研磨能力的影响降到较低水平。由于热炉烟的掺入能够降低干燥剂含氧量，在制粉系统内形成惰性气氛，提高了制粉系统对掺入污泥挥发分的适应能力，降低了防爆风险。煤粉输送方式为热风乏气混合送粉，既能满足制粉系统掺烧污泥后的防爆要求，又能进一步降低nox排放。热风乏气混合送粉系统还设置有乏气调节装置，可实现热风与乏气的比例可调，从而适应不同挥发分的变化。以上设计充分满足了掺烧污泥所需的客观条件，从而最大限度发挥污泥泵送系统的输送能力，是一种利用中储式制粉系统耦合污泥干化焚烧发电的工艺。

附图说明

图1为本发明一种利用中储式制粉系统耦合污泥干化焚烧发电的工艺示意图。

图中标记说明：

1为锅炉，2为空气预热器，3为一次风机，4为送风机，5为给煤机，6为钢球磨煤机，7为粗粉分离器，8为锁气器，9为细粉分离器，10为排粉风机，11为送粉乏气调阀，12为粉仓，13为给粉机，14为燃烧器，15为三次风喷口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步地详细说明。

参见图1，本发明提供的一种利用中储式制粉系统耦合污泥干化焚烧发电的工艺，包括抽炉烟管、空气预热器2、一次风机3、送风机4、给煤机5、钢球磨煤机6、粗粉分离器7、细粉分离器9、排粉风机10、送粉乏气调阀11、粉仓12、给粉机13以及自下而上依次设置在锅炉1侧壁上的燃烧器14和三次风喷口15。其中钢球磨煤机6使用泵送系统输送来的污泥，抽炉烟管用于抽吸锅炉1炉膛底部的热烟气，并送入钢球磨煤机6中，对污泥进行预干燥。一次风机3和送风机4送来的一次风和二次风分别通过空气预热器2预热，预热后的一次风送入燃烧器14，预热后的二次风和抽炉烟管抽吸的热烟气，一起送入钢球磨煤机6中。钢球磨煤机6制得的煤粉依次通过粗粉分离器7和细粉分离器9筛选后落入粉仓12，粉仓12内的煤粉通过给粉机13送入燃烧器14。给煤机5和粗粉分离器7之间还设置有锁气器8，用于卸粉时防止空气漏入。排粉风机10用于提供负压抽吸，在排粉风机10的负压抽吸下，乏气携带煤粉依次进入粗粉分离器7、细粉分离器9，乏气被细粉分离器9分离出来后分为两股，一股经送粉乏气调阀11与热一次风混合后，热风乏气混合气体将给粉机13输出的煤粉送入燃烧器14，进入炉膛燃烧，另一股乏气则直接送至三次风喷口15，喷入炉膛。

工作时，污泥由泵送系统直接输送至钢球磨煤机螺旋给料口，与自锅炉1炉膛底部抽吸来的热烟气及热二次风直接接触换热；由于热烟气的汇入大大地提高了干燥剂的热容和干燥能力，使得污泥在轴向进料时快速完成了预干燥，污泥水分得到一定降低；预干燥后的污泥和给煤机5送来的原煤一同落入钢球磨煤机6筒体，被钢球进一步破碎和研磨，研磨过程中同时伴随着干燥，污泥的水分进一步降低至40％；在排粉风机10的负压抽吸下，乏气携带煤粉依次进入粗粉分离器7、细粉分离器9，最后水分、细度合格的煤粉落入粉仓12，乏气被细粉分离器9分离出来后分为两股，一股经送粉乏气调阀11与热一次风混合后，热风乏气混合气体将给粉机13输出的煤粉送入燃烧器14，进入炉膛燃烧，另一股乏气则直接送至三次风喷口15，喷入炉膛。

该系统中，污泥由较为成熟可靠的污泥泵送系统输送而来，水分通常在80％左右，在进入筒体直接接触钢球之前，污泥在空心轴螺旋进料结构中与热炉烟、热二次风充分接触换热，完成预干燥，预干燥后的污泥水分降低、黏性降低，包裹钢球造成研磨失效的概率减小，也就减少了对钢球磨煤机研磨出力的影响。热炉烟引入后，干燥剂的温度、热容得到极大提升，制粉系统干燥能力大幅度提高，从而可能实现10％的污泥掺烧。

本发明充分考虑污泥中有机质含量高，污泥的挥发分较高。热炉烟的引入降低了干燥剂的含氧量，使制粉系统处于惰性气氛下，解决了挥发分较高的污泥的掺入问题。

本发明采用了乏气热风混合送粉方式，并在送粉乏气管路上设置了调阀，实现对乏气热风比例的调节。乏气热风混合送粉不仅能够很好地适应燃料特性的变化，同时也能进一步降低nox排放，兼顾环保的要求。

综上所述，本发明通过增设抽炉烟管，抽取炉内热烟气进入钢球磨煤机，提高了制粉系统的干燥能力，进而提高了对污泥的消纳能力，同时也能够在制粉系统内形成惰性气氛，提高制粉系统对掺入污泥挥发分的适应能力，降低了防爆风险；采用乏气热风混合送粉方式，乏气热风比例可调，既能很好地适应燃料特性的变化，也兼顾了环保的要求，进一步降低nox排放。对现有制粉系统的改造工程量少，系统布置简单，配套污泥泵送系统，能够实现大比例污泥掺烧，生产运行成本低，能够实现可观的经济效益。