一种燃煤耦合污泥直接掺烧系统的制作方法

本实用新型涉及燃煤耦合污泥发电设施领域，尤其涉及的是一种燃煤耦合污泥直接掺烧系统。

背景技术：

目前火电厂掺烧污泥的过程是：通过封闭式自卸车将污水处理厂产生的脱水湿污泥运送放置煤场相关位置，例如湿污泥接收站等，先用铲车翻堆与燃煤按照比例混合，再通过管道或者斗轮机取煤泥经#5、#9、#10皮带机输送至#11皮带机，再经犁煤器犁至原煤仓，与原煤掺混后经煤仓落料口落至给煤机进入磨煤机制粉系统，之后经制粉干燥后送入锅炉燃烧。

但是，湿污泥和燃煤难以做到按固定的比例混合掺烧，同时，采用人工混合的工作量较大；而且混配不均匀，还会导致输煤设备堵塞，甚至会导致锅炉灭火等隐患，严重影响到锅炉的安全运行。

此外，湿污泥化学性质不稳定，易发生腐败、有恶臭，易滋生蚊蝇，非常影响周围居民的生活环境，在经煤场堆放和经多路皮带才输送至燃煤仓，会一路污染沿途输煤设备，并产生恶臭污染环境，难以回收和处理。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种燃煤耦合污泥直接掺烧系统，混配更均匀，构架更简单，且具有显著的社会和环境效益。

本实用新型的技术方案如下：一种燃煤耦合污泥直接掺烧系统，包括污泥仓110、电动振打装置120、污泥输送泵130、污泥出口母管140、仓顶废气管集气罩151、仓顶废气微负压抽风机150、污泥布料器160、皮带层废气管集气罩171、皮带层废气微负压抽风机170；其中，

污泥仓110为地下式的湿污泥储料仓，污泥仓110的顶面设置有可开启的密封仓盖111，污泥仓110的底板112与水平面之间的夹角θ范围在5~10°之间；污泥仓110的中部横向设置有格栅113，电动振打装置120设置在格栅113以下的污泥仓110侧壁上，且位于污泥仓110底部最深的一侧；

污泥仓110的底部连通有三根污泥进口管道131，三根污泥进口管道131与污泥仓110的连通端均位于污泥仓110的底部最深一侧的侧壁上，且呈水平状的并排间隔设置；每根污泥进口管道131上分别设置有各自的进口管板插门132，每根污泥进口管道131分别连通至各自污泥输送泵130的进口端；每个污泥输送泵130的出口端分别连通有各自的污泥出口管道133，每根污泥出口管道133上分别设置有各自的出口管板插门134，三根污泥出口管道133汇集连通至污泥出口母管140；

每根污泥出口管道133上还分别连通有各自的污泥再循环管道135，三根污泥再循环管道135的另一端分别连通至污泥仓110的顶部，每根污泥再循环管道135上分别设置有各自的再循环管板插门136；

污泥仓110顶面的局部区域均布有多个透气孔，仓顶废气管集气罩151扣置在该局部区域的污泥仓110顶面之上；仓顶废气管集气罩151的顶端连通有仓顶废气管道152，仓顶废气管道152上设置有仓顶废气管板插门153，仓顶废气微负压抽风机150位于仓顶废气管道152的另一端；

污泥出口母管140的另一端并联连通至皮带层污泥管道161，皮带层污泥管道161的根数与运输煤流的皮带210数量相同，每根皮带层污泥管道161上分别设置有各自的皮带层管板插门162；污泥布料器160位于各自皮带210的正上方，并分别与各自的皮带层污泥管道161的下端相连通；

皮带层废气管集气罩171分别扣置在各自污泥布料器160的斜上方，且位于朝向皮带210前移方向一侧的正上方；皮带层废气管集气罩171的顶端连通有各自的皮带层废气管道172，皮带层废气微负压抽风机170位于各自皮带层废气管道172的另一端。

所述的燃煤耦合污泥直接掺烧系统，其中：污泥仓110的仓底水平安装有在液压驱动下可往复运动的破拱滑架装置，破拱滑架装置剖面外围呈楔形结构，内侧呈立面结构，用于在往复运动过程中将湿污泥铲起并推入卸料设备。

所述的燃煤耦合污泥直接掺烧系统，其中：污泥仓110的仓底经由法兰连接有变频控制的电动螺旋卸料机，电动螺旋卸料机的卸料螺旋方向与破拱滑架装置的工作方向相垂直。

所述的燃煤耦合污泥直接掺烧系统，其中：污泥仓110内安装有用于在线监测湿污泥料位的在线超声波料位计，并通过操作面板在线显示料位高度。

所述的燃煤耦合污泥直接掺烧系统，其中：污泥仓110的仓顶设置有用于实现自动报警和智能通风的甲烷浓度检测器。

所述的燃煤耦合污泥直接掺烧系统，其中：污泥仓110的仓顶设置直径大于700mm的检修口。

所述的燃煤耦合污泥直接掺烧系统，其中：污泥仓110任一侧壁的下半部分设置直径大于900mm侧壁检修门。

所述的燃煤耦合污泥直接掺烧系统，其中：污泥输送泵130为柱塞泵。

所述的燃煤耦合污泥直接掺烧系统，其中：进口管板插门132、出口管板插门134和再循环管板插门136均采用电动装置控制。

本实用新型所提供的一种燃煤耦合污泥直接掺烧系统，由于采用了两用一备的构架，结合再循环管道、格栅、斜坡式底板、电动振打装置、污泥布料器，以及污泥仓处和皮带层处的集气罩，使得湿污泥与煤流的混配更均匀，构架更简单，操作更方便，运行更安全，且具有显著的社会和环境效益。

附图说明

图1是本实用新型燃煤耦合污泥直接掺烧系统实施例的构架示意图；

图2是本实用新型燃煤耦合污泥直接掺烧系统控制方法的流程示意图；

图中标号汇总：污泥仓110、密封仓盖111、底板112、格栅113、电动振打装置120、污泥输送泵130、污泥进口管道131、进口管板插门132、污泥出口管道133、出口管板插门134、污泥再循环管道135、再循环管板插门136、污泥出口母管140、仓顶废气微负压抽风机150、仓顶废气管集气罩151、仓顶废气管道152、仓顶废气管板插门153、污泥布料器160、皮带层污泥管道161、皮带层管板插门162、皮带层废气微负压抽风机170、皮带层废气管集气罩171、皮带层废气管道172、皮带210、污泥仓110的底板112与水平面之间的夹角θ。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，图1是本实用新型燃煤耦合污泥直接掺烧系统实施例的构架示意图，湿污泥由封闭式自卸车密闭转运至电厂后，倾倒至地下式的湿污泥储料仓（即污泥仓110）；本工程可利用现有#1、#2炉之间的一期灰渣泵房的部分空置场地挖出地坑作为缓冲前池，目前有2台灰渣泵(图未示出)运行，在缓冲前池内增加隔断(即格栅113)保留8.0*7.5m区域作为灰渣泵前池，其余部分改造成污泥仓110，污泥仓110的仓底坡度15%~20%(即污泥仓110的底板112与水平面的夹角θ在5~10°之间)，为增加下料的流动性，同时可在污泥仓110仓底钢板(即底板112)处安装电动振打装置120。

为了更好地接收污泥，可在0.00米以上新建污泥储存和汽车卸料厂房，确保密封，并安装1台除臭风机(即仓顶废气微负压抽风机150)，通过对集气罩(即仓顶废气管集气罩151)进行负压抽吸，以防止臭气外泄，并送入锅炉燃烧。

在灰渣泵房的地坑内布置3台污泥输送泵130和1台除臭风机(即仓顶废气微负压抽风机150)，0.00米厂房内新建电气设备间和控制室；污泥仓110所配备的3台a、b、c污泥输送泵130的输送系统可实现自动控制和手动控制，以适应24小时连续运行；污泥输送泵130优先采用柱塞泵并建议选用知名厂商的产品；湿污泥的输送系统依据湿污泥的水力特性，优先采用管道输送，并根据含水率优先选择无缝钢管或超低摩阻耐磨复合管。

污泥仓110至a、b、c污泥输送泵130的污泥进口管道131上对应安装有a、b、c进口管插板门132，污泥出口管道133上对应安装有a、b、c出口管板插门134，进口管插板门132和出口管板插门134均采用电动装置控制模式；在a、b、c污泥输送泵130至其出口管板插门134的管道(即污泥出口管道133)上还安装有a、b、c污泥再循环管道135和再循环管板插门136，由此可把部分污泥打回污泥仓110，以调节污泥流量和防止污泥板结，再循环管板插门136也采用电动装置控制模式。

污泥仓110的湿污泥经3台a、b、c污泥输送泵130，先将湿污泥集中输送到一根污泥出口母管140上，再通过架空管道将湿污泥送到#11a、#11b皮带层，并分两路将湿污泥分别接入#11a、#11b皮带210上，接入点在#1a和#1b磨煤机的原煤仓之间。

在湿污泥至#11a、#11b皮带210的管道(即皮带层污泥管道161)上安装有#11a、#11b皮带层管插板门162，其采用电动装置控制，且输送湿污泥运行时间与电厂输送燃煤时间联动控制，即每次输送燃煤开始时刻的前后15分钟期间停止输送湿污泥，并与皮带210故障信号联锁，皮带210停运，则污泥输送泵130停运和皮带层管插板门162自动关闭。

在#11a、#11b皮带层管插板门162分别至#11a、#11b皮带210的下料点上安装有#11a、#11b皮带的污泥布料器160，以使湿污泥能按照设定的掺烧比例均匀注入在#11a、#11b皮带的煤流表面；与煤流均匀混合之后，再通过各磨煤机对应的犁煤器，将煤流和湿污泥犁入与各台磨煤机对应的原煤仓；湿污泥与原煤掺混后，经煤仓落料口落至给煤机进入磨煤机制粉系统，经制粉干燥后送入锅炉燃烧。

#11a、#11b皮带210的臭气抽送到电厂#1、#2炉送风机入口，最后进锅炉燃烧；在#11a、#11b皮带210的湿污泥注入口处安装有皮带层废气集气罩171，并安装一台皮带层废气微负压抽风机170，通过皮带层污泥管道161将臭气送到电厂#1、#2炉送风机入口，由送风机送入锅炉燃烧。

在污泥仓110厂房的臭气也抽送到电厂#1、#2炉送风机入口，最后进锅炉燃烧；在污泥仓110顶上安装一台仓顶废气微负压抽风机150和仓顶废气管插板门153，通过仓顶废气管道152将臭气送到电厂#1、#2炉送风机入口，由送风机送入锅炉燃烧。

在本实用新型燃煤耦合污泥直接掺烧系统及其控制方法的具体实施方式中中，按照以下几个主要部分详细进行说明。

1、湿污泥的储存：

湿污泥由汽车密闭转运至电厂后，倾倒至地下式的湿污泥储料仓(即污泥仓110，下同)；仓体上方配设密封门(即密封仓盖111)用于防止异味逸出，并采用微负压设计(例如采用仓顶废气微负压抽风机150)，负压抽风收集后的污泥臭气集中送锅炉送风机入口。

整个系统为一个稳压排风系统，其最大抽风量按照总强制排风的20%设计，车间整体微负压状态设计；并采用重力卸料高架形式，仓体采用分体焊接拼装方法加工，仓体内部无任何筋板结构，保证湿污泥卸料顺畅；仓体与钢结构支腿之间可通过高强度螺旋连接，以保证强度；支腿通过预埋锚杆配合二次混凝土浇注方式，安装于基础之上；湿污泥储仓需配套滑架及液压系统，并可根据场地做优化设计。

湿污泥料仓(即湿污泥储仓)应为成套组合装置，并须配备钢结构架（含检修平台、走道、封闭和栏杆）、破拱滑架装置、电动螺旋卸料机，液压动力站和控制系统等安全可靠和有效运行所必需的附件；储仓(即湿污泥料仓)仓底安装破拱滑架装置，破拱滑架装置在液压驱动下，于仓底往复运动。

通过破拱滑架装置本身结构特点，达到防止架桥的作用，最终将湿污泥输送至垂直于滑架运动方向且安装于仓底的电动螺旋卸料机；电动螺旋卸料机以垂直于破拱滑架工作方向，通过法兰连接于仓底，一直保持运转状态；电动螺旋卸料机采用单轴螺旋的结构；电机与减速机直连；为配合螺杆泵，螺旋采用变频控制。

湿污泥储仓底部水平安装的破拱滑架以垂直于电动螺旋卸料机的卸料螺旋方向，在液压驱动缸的作用下，于仓底做往复运动；破拱滑架采用有限元方法设计，受力均匀，强度合理；滑架剖面外围为楔型结构，内侧为立面结构；在滑架往复运动的过程中，楔型结构会将湿污泥铲起，立面结构会有效的将湿污泥推入卸料设备(即电动螺旋卸料机)中；破拱滑架于仓底的往复运动，能够有效防止湿污泥在卸料口附近产生架桥现象，且破拱滑架工作面涵盖整个仓底，加之本身结构特点，保证仓底无死角；通过破拱滑架结构的调整，能够有效配置滑架的推泥或拉泥的位置，以便配合仓底电动螺旋卸料机的开口位置，进而有效配合现场输送设备的布置。

湿污泥储仓的破拱滑架由液压驱动，每座储存仓配一个液压站；液压站配备必要的油泵、油箱、油滤、空滤、压力指示仪表，温度指示仪表，滤芯工作状态指示仪表等主要部件，同时通过压力监控和过压保护装置，有效保证液压站安全可靠运行。

湿污泥储仓内应各安装在线超声波料位计；超声波料位计可在线监测湿污泥料位，并通过液压站控制柜的操作面板在线显示料位高度；超声波料位计采用4-20ma信号输出，设置有超低、低位、高位和超高位4个报警点，并与前后相关设备联动；仓顶设置臭气抽排口(即污泥仓110顶面局部区域内的多个透气孔)、连接排风管道(即仓顶废气管道152)及小型离心风机(即仓顶废气微负压抽风机150)，排气送入不凝气输送管道，一并进入锅炉燃烧；仓顶还可设置甲烷浓度检测器，实现自动报警、智能通风；仓顶设置进泥口(即密封仓盖111处)及直径大于700mm的检修口，料仓侧壁较低位置设置直径大于900mm侧壁检修门；污泥料仓的维护可按现行行业标准《城镇污水处理厂运行、维护及安全技术规程》cjj60执行。

2、湿污泥的输送：

湿污泥的输送系统依据湿污泥的水力特性，采用管道输送，根据含水率优先选择无缝钢管或超低摩阻耐磨复合管；湿污泥输送泵130优先采用柱塞泵并建议选用知名厂商产品。

湿污泥储料仓配3台污泥输送泵130，输送系统可实现自动控制和手动控制，可适应24小时连续运行。

由于湿污泥粘性较大，容易造成管道堵塞，必须保证输送管道的通畅，并避免管线长度超过设计要求而造成阻力过大，造成无法输送湿污泥；因此在湿污泥管进料口附近，设置高压水冲洗回流和自动冲洗装置，长期停运期间，可将管内湿污泥冲回湿污泥仓；对于回流管接口至污泥出口段少量污泥，则由瞬时少量高压水冲直接冲洗进入磨煤机，从而保证长期停运时污泥输送管道通畅。

污泥管道输送设计时应注意：

（1）管道选线以最短距离最少弯头为原则；

（2）管道尽量平直，转弯时宜采用45º弯头，转弯半径不低于5倍直径；

（3）管道考虑疏通、清洗及排气；

（4）与污泥泵连接段应预留设备检修空间，必要时设置高压伸缩节连接阀件；

（5）依据湿污泥的粘度进行管道内的流速损失计算。

3、湿污泥送入位置：

根据实施难易程度和对燃料供应系统的影响确定湿污泥送入位置；湿污泥采用管道输送，管道安装有电动阀门，根据电厂锅炉磨煤机运行情况或输煤皮带的运行情况进行切换；污泥储仓系统通过管道和阀门进行连接，实现管道与泵的互为备用。

湿污泥通过架空管道送到#11a、#11b皮带层，接入点在#1a和#1b磨煤机的原煤仓之间；厂房的臭气抽送到电厂#1、#2炉送风机入口，最后进锅炉燃烧。

4、系统除臭及废气处理：

中国对恶臭污染物厂界标准值和恶臭污染物排放标准值有着严格而具体的规定，以控制恶臭污染物对大气造成的污染，保护和改善自然环境；h2s、nh3、硫醇、有机硫化物、氨类等微量有机组分气体为湿污泥输送和储存过程中释放的主要污染物。

污泥站主要臭气来自卸料大厅、污泥接收储存车间等；为改善厂房内的空气质量，应重点考虑臭气的影响，所有输送机械须采用密封抽负压防臭设计，臭气收集管道应注意防腐采用不锈钢304以上材质，分别设置两条臭气收集管道，采取定点负压和整体微负压相结合方式；对整个生产车间区域无组织排放的臭气采取整体负压方式收集，在各输送设备和干泥仓上开孔安装吸风罩将工艺臭气定点收集；收集后的臭气分别经废气引风机送至机组送风机入口，通过锅炉高温环境焚烧处理臭气。

在卸料大厅可加装自动喷淋除臭雾化系统喷洒除臭剂，控制恶臭气体；该药剂应选用天然植物提取液，不含有毒有害物质，对环境安全，无农药残留物及化学合成品，可复合有益微生物，增强天然植物、有益微生物及其代谢产物本身具有的除臭功能；根据当地气温特点，药剂适应温度在-5℃～80℃范围内使用，应有显著分解氨、硫化氢、甲基硫醇、三甲胺等有机臭源物质的能力，且药剂不对人体产生毒害和刺激，人体接触后不产生副作用。

5、电气系统：

新建污泥处理站的供配电系统设计内容包括动力、照明、防雷接地，湿污泥存仓、污泥输送泵、废气引风机、应急照明、疏散指示灯、通讯等，上述设备由两路电源分别供电，两路电源自动切换，电气系统为低压电源380v、220v，主要用电设备为污泥输送泵、废气引风机等，总功率约220kw。

6、控制系统：

本项目控制范围包括：湿污泥卸料和储存系统、湿污泥输送系统、辅助系统，以及整个污泥站和上料系统的工业电视监视系统和电信设施。

控制系统采用siemens的s7-200系列plc控制，电控元件在满足安全可靠运行要求的原则下，开关、闸刀、接触器及热电器优先选用施耐德产品，其他电控元器件优先选用国内知名品牌的产品。

控制方式为本地控制和dcs控制二种运行方式，控制柜预留dcs接口，采用tp/ip协议。

控制方式分为手动、自动和远控三种方式：手动和自动控制方式，是利用利用现场控制柜上的按钮进行操作；远程控制是利用dcs进行集中控制；各种控制方式的选择均可通过现场控制柜上的选择按钮进行转换。

1）手动控制：手动控制主要用于检修和维护各个设备；当把控制柜上的按钮打到手动档，即可对各个设备进行单独控制，其主要作用是更换零部件，检查各个设备的运行状况。

2）自动控制：自动控制主要用于各台设备的正常运行；把控制柜上的按钮打到自动档，即可对各台设备进行自动控制；在其启动的时候，会按照现场工艺的要求，启动各台设备或停止各台设备。

3）远程控制：远程控制主要用于各路设备的正常运行；其与自动控制的主要区别是控制的地点不同，远程在集控室里操作，把控制柜上的按钮打到远程档，即可对各个设备进行远程控制；在其启动的时候，会按照现场工艺的要求，启动各台设备或停止各台设备。

工业电视监视系统方面，为保证安全生产和便于生产管理，设置工业电视监视系统，在控制室设dvr和监视器，对重要设备及区域进行监视。

结合图2所示，图2是本实用新型燃煤耦合污泥直接掺烧系统控制方法的流程示意图，该工艺流程是，根据电厂上煤(即输送煤流，下同)情况按比例进行匹配，污泥仓110内的湿污泥通过污泥输送泵130自动输送至电厂上煤皮带210，与煤进行掺混后进入电厂锅炉燃烧。

系统采用2用1备（共3台污泥输送泵130）的方案，上泥(即输送湿污泥，下同)运行时间与电厂上煤时间联动控制，每次前后15分钟不能上污泥，并与皮带210故障信号连锁，若皮带210停运则污泥输送泵130自动关闭。

厂房可分为污泥卸料车间和污泥输送车间，整个系统采用密闭形式。

本项目具有显著的社会和环境效益，项目建成后，可对城市市区的环境改善将起到积极的作用，产生的环保效益和社会效益是巨大的，不仅可有效解决城市市区脱水污泥处置的问题，避免对生态环境造成严重污染，也对城市周边自然环境的改善和居民健康具有重要意义。

根据建设部1991年颁布的《城市垃圾卫生填埋技术标准》（cjj17-88）测算，每年处理7万吨污泥，可为国家节省32亩耕地；而且，与建设单纯的垃圾填埋场相比，由于靠近城市的土地资源已越来越紧张，要建设垃圾填埋场，只能选择偏僻的地方，造成运输不便；同时，垃圾填埋场也需有专人管理；目前中国垃圾填埋场填埋污泥的综合费约200元/吨，每年按7万吨计算，可为地方节约填埋费用约1400万元。

近年来随着城市市区的发展，污水量和处理率的加速增加，必然导致市政污泥数量的急剧增加；污泥是污水处理后的副产物，如处置不当将对周围人民的身体健康造成危害，对城市周围环境造成二次污染，导致污水处理作用前功尽弃，污水处理的环境效益和社会效益将大打折扣，因此对城市污水处理厂产生的污泥进行综合治理、最大限度地降低市政污泥造成的二次污染是有益的。

而燃煤锅炉污泥掺烧杜绝了污泥填埋所产生的生物、化学、物理反应，消除污泥中的有害气体和渗滤液对大气、土壤的二次污染，能使有机物全部氧化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，达到了污泥减量化、无害化处理的目的，具有较好的环保效益。

同时，本项目对污泥进行耦合发电，燃烧产生的尾气利用电厂原有的完善可靠的污染物脱除系统，不会增加废气处理运行费用；经严格尾气处理措施后，废气对环境的影响、对敏感目标的影响可控；本项目固体废物全部得到妥善处置，实现对环境的超低排放；上述各项措施可使排入周围环境的污染物大大降低，具有明显的环境效益。

以湛江电力有限公司四台330mw现役机组的污泥直接耦合发电工程为例，一期工程设计规模为200t/d(吨/天)的湿污泥(含水率80%)处理量；一期工程设备费379万元、建筑工程费311万元、安装工程费309万元、其他费用92万元、基本预备费46万元，主辅生产工程相关费用998万元、项目工程静态投资1136万元，单位投资8.61元/kw；200t/d污泥直接掺烧耦合发电系统年运行总成本为887.88万元，其中系统运行成本686.88万元、固定成本175.50万元、贷款利息25.5万元，单位湿污泥处理成本125.35元/t；系统年收益为1416.67万元；本项目一期工程年净收益为528.78万元，项目静态回收周期为2.15年。

本项目对现有四台机组完成超低排放改造之后，可以保证锅炉的烟气中污染物排放达到国家和地方规定的标准，符合国家和地方的相关政策。

综上，本项目各项污染治理措施能有效地削减污染物排放量，可将其负面环境影响降至较低水平，具有良好的环境效益。

燃煤耦合污泥发电项目既是电力企业履行社会、环保责任的良好体现，也为煤电企业开辟了创新点，因此建议完善各项审批程序，推动本项目尽快实施，促进城市电力公司的可持续发展；同时从尽可能降低投资风险方面考虑，建议城市电力公司燃煤耦合污泥发电项目均采用第三方合同能源管理模式，与城市污水处理厂一起合作加快推进项目实施，以尽快产生效益。

应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。