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CN109519915A - 一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置及方法 - Google Patents

一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置及方法 Download PDF

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CN109519915A CN201811595457.6A CN201811595457A CN109519915A CN 109519915 A CN109519915 A CN 109519915A CN 201811595457 A CN201811595457 A CN 201811595457A CN 109519915 A CN109519915 A CN 109519915A
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Abstract

本发明涉及基于燃煤电站锅炉的污泥处置和生物质利用领域，为一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置及方法。本发明的装置包括依次连接的给料装置、储罐、干燥碳化输送一体化设备、排粉机和污泥/生物质燃烧器；所述储罐内部上方设置有筒状的预干燥装置；预干燥装置的上端与给料装置连通，下端与储罐连通；预干燥装置上部通过管道与燃煤电站锅炉的空预器的出口烟道的上游连接，储罐上部通过管道与空预器出口烟道的下游连接；所述干燥碳化输送一体化设备内部设置有若干钢球，入口通过管道与空预器的入口烟道连接；所述污泥/生物质燃烧器设在燃煤电站锅炉的锅炉炉膛侧壁或四角上，且与燃煤电站锅炉的OFA燃烧器设置在锅炉炉膛的同一燃烧区域。

Description

一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置及方法
技术领域
本发明涉及基于燃煤电站锅炉的污泥处置和生物质利用领域，具体为一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置及方法。
背景技术
城市污水厂污泥的处理和处置已成为困扰很多污水处理厂的严峻问题。由于伴随污水出力而产生的污泥中含有大量的有害物质、细菌、寄生虫卵、病原微生物等，现有污泥处理和处置技术，如污泥堆肥农用、填埋、填海以及焚烧等都难以很好解决污泥问题。污泥处置需达到“减量化、无害化、资源化”的要求。目前污泥干化耦合发电典型技术路线为：湿污泥饱和蒸汽间接干燥+全封闭干化污泥仓存储+全封闭皮带磨煤机直接掺混，存在系统复杂，设备多，运行维护成本高，初始投资高、投资回收期长，对电厂文明生产有一定影响等缺点。
生物质是继煤、石油、天然气之后的第四大能源，具有清洁、可再生、分布广泛、二氧化碳“近零排放”等优势，同时也存在能量密度低、运输成本高等问题。目前利用生物质能源的技术主要是采用生物质气化技术。生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气部分(或者氧气)、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。生物质气化技术的关键是生物质气化炉系统，该系统投资总量大，系统复杂，运行风险较高，同时因可燃气体输送温度限制不可避免会产生一定的能量损失。采用气化炉系统利用生物质能源的初投资和运行成本都比较高而且能量利用不充分，同时存在处置方法系统复杂、设备多、投资回收期长等缺点，需要另外开辟一种新的生物质能源利用技术。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种系统简单，设计合理，能有效降低生物质能利用系统及设备的投资门槛，提高生物质能源的利用率，增强生物质发电技术的市场竞争力的燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置及方法。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置，包括依次连接的给料装置、储罐、干燥碳化输送一体化设备、排粉机和污泥/生物质燃烧器；
所述的储罐内部上方设置有筒状的预干燥装置；预干燥装置的上端与给料装置连通，下端与储罐连通；预干燥装置的上部通过管道与燃煤电站锅炉的空预器的出口烟道的上游连接，储罐上部通过管道与空预器的出口烟道的下游连接；
所述的干燥碳化输送一体化设备内部设置有若干钢球，入口通过管道与空预器的入口烟道连接；
所述的污泥/生物质燃烧器设置在燃煤电站锅炉的锅炉炉膛侧壁或四角上，且与燃煤电站锅炉的OFA燃烧器设置在锅炉炉膛的同一燃烧区域。
优选的，所述的污泥/生物质燃烧器设置在OFA燃烧器内部；所述的预干燥装置与空预器之间的管道上或者储罐上部与空预器之间的管道上设置有炉烟风机。
优选的，所述的预干燥装置的入口处设置有多孔圆盘；所述的给料装置2采用加压式给料装置。
进一步的，所述的多孔圆盘上沿盘表面均匀布设有若干圆形通孔。
优选的，所述的储罐和干燥碳化输送一体化设备之间设置有输送装置；
进一步的，所述的干燥碳化输送一体化设备包括旋转壳体和设置在旋转壳体外部的旋转驱动电机；所述的旋转壳体呈中空的圆筒状，输入端转动密封连接输送装置，输出端转动密封连接排粉机入口；旋转壳体内设置有若干钢球。
进一步的，所述的输送装置采用螺旋输料器。
一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理方法，包括如下步骤，
a.关闭储罐出口，通过给料装置将湿污泥/生物质加入预干燥装置中，并在空预器出口烟道的上游取低温炉烟送入预干燥装置的入口，湿污泥/生物质被低温炉烟干燥蒸发部分水分，完成预干燥的低温炉烟携带水蒸气排入空预器出口烟道的下游，完成预干燥的污泥/生物质储存于储罐内；
b.当储存在储罐内的污泥量/生物质量达到可储存量上限时，关闭给料装置，将储存在储罐内的污泥/生物质送入干燥碳化输送一体化设备内，同时在空预器入口烟道处取高温炉烟送入干燥碳化输送一体化设备内，污泥/生物质及钢球随着干燥碳化输送一体化设备旋转；
c污泥在高温炉烟作用下继续被干燥，且干燥后的污泥在钢球的撞击作用下破碎成粉末状，粉末状污泥由高温炉烟携带，经排粉机送入污泥/生物质燃烧器内燃烧处置，高温炉烟重新回到锅炉炉膛；
或者生物质在高温炉烟作用下碳化形成生物质碳，生物质碳在钢球撞击作用下破碎成粉末状，生物质碳粉末被排粉机送入污泥/生物质燃烧器内燃烧处置，高温炉烟重新回到锅炉炉膛。
优选的，所述的步骤a中取的低温炉烟温度为110℃～130℃，所述的步骤b中取的高温炉烟温度为450℃-550℃。
优选的，所述的步骤a中，湿污泥由给料装置加压后进入预干燥装置，湿污泥在高压作用下通过多孔圆盘后形成细条状流入预干燥装置，低温烟气从预干燥装置上部进入，依次经预干燥装置下端和储罐内部，由储罐上部排出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过利用燃煤电站锅炉炉烟对污泥/生物质进行干燥碳化处理，干燥碳化后的产物随炉烟自主输送至布置在锅炉炉膛内的污泥/生物质燃烧器燃烧处置，且干燥和碳化介质为惰性炉烟，可有效防止易燃粉末的自然和爆炸，系统安全性好，能同时适用于污泥和生物质处理；通过在燃煤电站锅炉的空预器出口烟道抽取低温炉烟对污泥/生物质进行预干燥，完成预干燥后的低温炉烟和污泥/生物质释放的水蒸气回到空预器后，有效保证锅炉效率不降低；通过在空预器入口烟道抽取的高温炉烟对预干燥后的污泥/生物质进行处理，然后携带粉末状污泥/生物质碳粉末的高温炉烟重新回到炉膛内，能有效减小因抽取高温炉烟对锅炉效率的影响；采用在锅炉炉膛OFA燃烧器的燃烧区域内设置污泥/生物质燃烧器对进入锅炉炉膛的粉末状污泥/生物质碳粉末燃烧处理，燃烧充分，能有效提高处理效率；同时，整个装置与外部只有一个物料接口，系统全封闭，整套系统为高温负压系统，可有效防止臭气产生和外泄。
本发明采用将污泥/生物质燃烧器设置在OFA燃烧器内部，可满足污泥/生物质处置所需的高温环境，OFA燃烧器内的二次风可为污泥/生物质燃烧提供充足的氧气，而又不影响原锅炉燃烧；同时，通过在预干燥装置与空预器之间的管道上或者储罐上部与空预器之间的管道上设置炉烟风机的方式，能有效将烟气与粉末状污泥/生物质碳粉末输送入锅炉炉膛内进行燃烧处理，提高处理效率。
本发明通过在预干燥装置的入口处设置有若干圆形通孔的多孔圆盘，来有效保证湿污泥在高压作用下可以通过多孔圆盘形成细条状，增大了污泥与低温炉烟接触表面积，提高其在预干燥装置中的干燥处理效果，能干燥的更加充分；同时采用加压式给料装置，给湿污泥通过多孔圆盘提供足够的高压，使其顺畅进入预干燥装置进行后续处理。
本发明采用螺旋输料器作为储罐和干燥碳化输送一体化设备之间的输送装置，能高效迅速的将已经进行预干燥处理的污泥/生物质送入干燥碳化输送一体化设备里；同时采用在干燥碳化输送一体化设备的旋转壳体内设置若干钢球，使钢球在旋转壳体内不断碰撞，能有效保证干燥后的污泥在钢球的撞击作用下破碎成粉末状、保证生物质碳在钢球的撞击作用下破碎成粉末状，极大提高了排粉机的工作效率，提高了后续处理的能力。
本发明采用的污泥/生物质处理方法，采用将空预器出口烟道的上游的低温炉烟送入预干燥装置的入口，对湿污泥/生物质进行干燥蒸发后送入干燥碳化输送一体化设备内，同时将空预器入口烟道处的高温炉烟送入干燥碳化输送一体化设备内，使预干燥后的污泥/生物质及钢球随着干燥碳化输送一体化设备1旋转形成粉末状污泥/生物质碳粉末，再由高温炉烟携带，经排粉机送入污泥/生物质燃烧器内燃烧处置；在处理过程中，完成预干燥的低温炉烟携带水蒸气排入空预器出口烟道的下游，而高温炉烟也重新回到锅炉炉膛内，整个处理过程可靠安全，处理效率高，能有效提高生物质的利用率，能有效避免因抽取高温炉烟和低温炉烟对锅炉炉膛带来的不利影响。
附图说明
图1为本发明实施例中的结构示意图。
图2为本发明中多孔圆盘的正视图。
图中：干燥碳化输送一体化设备1、旋转壳体101、旋转驱动电机102、给料装置2、预干燥装置3、储罐4、输送装置5、排粉机6、污泥/生物质燃烧器7、多孔圆盘8、炉烟风机9、钢球10、锅炉炉膛11、空预器12、OFA燃烧器13、SOFA燃烧器14、主燃烧器15。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置，如图1所示，包括干燥碳化输送一体化设备1、给料装置2、预干燥装置3、储罐4、输送装置5、排粉机6、污泥/生物质燃烧器7、多孔圆盘8、炉烟风机9、钢球10、锅炉炉膛11、空预器12、OFA燃烧器13、SOFA燃烧器14和主燃烧器15；
所述干燥碳化输送一体化设备1包括旋转壳体101和设置在旋转壳体101外部的旋转驱动电机102；所述的旋转壳体101呈中空的圆筒状，输入端转动密封连接采用螺旋输料器的输送装置5，输出端转动密封连接排粉机6入口；旋转壳体101内设置有若干钢球10；旋转壳体101的入口通过管道与空预器12的入口烟道连接；
所述给料装置2采用加压式给料装置，其与预干燥装置3的上端连通；预干燥装置3呈筒状，设置在储罐4内部上方，给料装置2入口处设置有沿盘表面均匀布设若干圆形通孔的多孔圆盘8，多孔圆盘8如图2所示；预干燥装置3下端与储罐4连通，上部通过管道与燃煤电站锅炉的空预器12的出口烟道的上游连接，储罐4上部通过管道与空预器12的出口烟道的下游连接；与空预器出口烟道上游连接或者下游连接的管道上设置有炉烟风机9；
所述的污泥/生物质燃烧器7设置在燃煤电站锅炉的锅炉炉膛11侧壁OFA燃烧器13内部。
在实际使用中，若处理污泥，则：
(1.关闭输送装置5，湿污泥由给料装置2加压后进入预干燥装置3，预干燥装置3入口布置有多孔圆盘8，湿污泥在高压作用下通过多孔圆盘8后形成细条状流入预干燥装置3；
(2.在空预器12出口取低温炉烟，炉烟温度为120℃，进入预干燥装置3入口，细条状污泥增大了污泥与低温炉烟接触表面积，污泥被低温炉烟干燥蒸发部分水分，完成预干燥储存于储罐4内；
(3.完成预干燥的低温炉烟携带水蒸气经炉烟风机9排入空预器12出口烟气管道，经电厂原有脱硫、脱硝、除尘等环保设备处理后排入大气，低温炉烟和水蒸气不进入锅炉炉膛11可避免对锅炉效率产生不利影响；
(4.当储罐4内污泥量达到可储存量上限，关闭给料装置2，开启输送装置5，在空预器12入口烟道取高温炉烟，炉烟温度为500℃，送入到干燥碳化输送一体化设备1；干燥碳化输送一体化设备1内布置有少量钢球10，污泥和钢球10随干燥碳化输送一体化设备1缓慢旋转，污泥在高温炉烟作用下继续被干燥，且干燥后的污泥在钢球10的撞击作用下破碎成细粉末状，粉末状污泥由高温炉烟携带，经排粉机6送入布置在OFA燃烧器13内的污泥/生物质燃烧器7内燃烧处置，高温炉烟重新回到锅炉炉膛11可避免因抽取高温炉烟造成的锅炉效率损；
(5.污泥/生物质燃烧器7布置在OFA燃烧器13内，该区域锅炉炉膛11温度较高，可消除污泥内细菌、病原微生物等有害物质，OFA燃烧器13内二次风也可为污泥/生物质燃烧提供氧气，且该区域位于锅炉炉膛11原主燃烧器15上方，避免高温炉烟和污泥喷入煤粉燃烧区域对锅炉燃烧产生影响。
若处理生物质，则：
同上述污泥处理，区别在于生物质经过预干燥以后在干燥碳化输送一体化设备1内在高温炉烟作用下碳化形成生物质碳，生物质碳在钢球10撞击作用下破碎送成粉末状，生物质碳粉末被排粉机6送入污泥/生物质燃烧器7燃烧处置。其余操作方式同上述污泥处理。
实施例2
一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理方法，包括如下步骤，
a.关闭储罐4出口，通过给料装置2将湿污泥/生物质加入预干燥装置3中，并在空预器12出口烟道的上游取低温炉烟送入预干燥装置3的入口，湿污泥/生物质被低温炉烟干燥蒸发部分水分，完成预干燥的低温炉烟携带水蒸气排入空预器12出口烟道的下游，完成预干燥的污泥/生物质储存于储罐4内；
b.当储存在储罐4内的污泥量/生物质量达到可储存量上限时，关闭给料装置2，将储存在储罐4内的污泥/生物质送入干燥碳化输送一体化设备1内，同时在空预器12入口烟道处取高温炉烟送入干燥碳化输送一体化设备1内，污泥/生物质及钢球随着干燥碳化输送一体化设备1旋转；
c污泥在高温炉烟作用下继续被干燥，且干燥后的污泥在钢球的撞击作用下破碎成粉末状，粉末状污泥由高温炉烟携带，经排粉机6送入污泥/生物质燃烧器7内燃烧处置，高温炉烟重新回到锅炉炉膛11；
或者生物质在高温炉烟作用下碳化形成生物质碳，生物质碳在钢球撞击作用下破碎成粉末状，生物质碳粉末被排粉机6送入污泥/生物质燃烧器7内燃烧处置，高温炉烟重新回到锅炉炉膛11。
其中，所述的步骤a中取的低温炉烟温度为110℃～130℃，所述的步骤b中取的高温炉烟温度为450℃-550℃。
其中，所述的步骤a中，湿污泥由给料装置2加压后进入预干燥装置3，湿污泥在高压作用下通过多孔圆盘8后形成细条状流入预干燥装置3，低温烟气从预干燥装置3上部进入，依次经预干燥装置3下端和储罐4内部，由储罐4上部排出。

Claims (10)

1.一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置，其特征在于：包括依次连接的给料装置(2)、储罐(4)、干燥碳化输送一体化设备(1)、排粉机(6)和污泥/生物质燃烧器(7)；
所述的储罐(4)内部上方设置有筒状的预干燥装置(3)；预干燥装置(3)的上端与给料装置(2)连通，下端与储罐(4)连通；预干燥装置(3)的上部通过管道与燃煤电站锅炉的空预器(12)的出口烟道的上游连接，储罐(4)上部通过管道与空预器(12)的出口烟道的下游连接；
所述的干燥碳化输送一体化设备(1)内部设置有若干钢球，入口通过管道与空预器(12)的入口烟道连接；
所述的污泥/生物质燃烧器(7)设置在燃煤电站锅炉的锅炉炉膛(1)(1)侧壁或四角上，且与燃煤电站锅炉的OFA燃烧器(13)设置在锅炉炉膛(11)的同一燃烧区域。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置，其特征在于：所述的污泥/生物质燃烧器(7)设置在OFA燃烧器(13)内部；所述的预干燥装置(3)与空预器(12)之间的管道上或者储罐(4)上部与空预器(12)之间的管道上设置有炉烟风机(9)。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置，其特征在于：所述的预干燥装置(3)的入口处设置有多孔圆盘(8)；所述的给料装置(2)采用加压式给料装置。
4.根据权利要求3所述的一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置，其特征在于：所述的多孔圆盘(8)上沿盘表面均匀布设有若干圆形通孔。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置，其特征在于：所述的储罐(4)和干燥碳化输送一体化设备(1)之间设置有输送装置(5)。
6.根据权利要求5所述的一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置，其特征在于：所述的干燥碳化输送一体化设备(1)包括旋转壳体(101)和设置在旋转壳体(101)外部的旋转驱动电机(102)；所述的旋转壳体(101)呈中空的圆筒状，输入端转动密封连接输送装置(5)，输出端转动密封连接排粉机(6)入口；旋转壳体(101)内设置有若干钢球(10)。
7.根据权利要求5所述的一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理装置，其特征在于：所述的输送装置(5)采用螺旋输料器。
8.一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理方法，其特征在于：采用如权利要求1-5任意一项所述的装置，包括如下步骤，
a.关闭储罐(4)出口，通过给料装置(2)将湿污泥/生物质加入预干燥装置(3)中，并在空预器(12)出口烟道的上游取低温炉烟送入预干燥装置(3)的入口，湿污泥/生物质被低温炉烟干燥蒸发部分水分，完成预干燥的低温炉烟携带水蒸气排入空预器(12)出口烟道的下游，完成预干燥的污泥/生物质储存于储罐(4)内；
b.当储存在储罐(4)内的污泥量/生物质量达到可储存量上限时，关闭给料装置(2)，将储存在储罐(4)内的污泥/生物质送入干燥碳化输送一体化设备(1)内，同时在空预器(12)入口烟道处取高温炉烟送入干燥碳化输送一体化设备(1)内，污泥/生物质及钢球随着干燥碳化输送一体化设备(1)旋转；
c污泥在高温炉烟作用下继续被干燥，且干燥后的污泥在钢球的撞击作用下破碎成粉末状，粉末状污泥由高温炉烟携带，经排粉机(6)送入污泥/生物质燃烧器(7)内燃烧处置，高温炉烟重新回到锅炉炉膛(11)；
或者生物质在高温炉烟作用下碳化形成生物质碳，生物质碳在钢球撞击作用下破碎成粉末状，生物质碳粉末被排粉机(6)送入污泥/生物质燃烧器(7)内燃烧处置，高温炉烟重新回到锅炉炉膛(11)。
9.根据权利要求8所述的一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理方法，其特征在于：所述的步骤a中取的低温炉烟温度为110℃～130℃，所述的步骤b中取的高温炉烟温度为450℃-550℃。
10.根据权利要求8所述的一种燃煤电站锅炉的污泥/生物质处理方法，其特征在于：所述的步骤a中，湿污泥由给料装置(2)加压后进入预干燥装置(3)，湿污泥在高压作用下通过多孔圆盘(8)后形成细条状流入预干燥装置(3)，低温烟气从预干燥装置(3)上部进入，依次经预干燥装置(3)下端和储罐(4)内部，由储罐(4)上部排出。
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