一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统及方法。针对污泥等高水分固废中水分含量通常超过80％，且具有一定热值的特性，本发明专利技术提出了一种采用挤压脱水、太阳能聚焦预热干燥和烟气强对流干燥组成的三级固废干化系统，实现了干燥污泥过程中的能量梯级利用。干燥后的污泥送入电站锅炉中进行高效掺烧，通过合理设置燃烧区域，优化调整燃烧工况，不仅充分利用了污泥热量，同时保证了污泥中有害物质的充分降解。该系统在处理污泥的同时回收了污泥中的水分，实现了对污泥的无害化处理和能量充分利用。

【技术实现步骤摘要】
一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统及方法
本专利技术属于火力发电
，具体涉及一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统及方法。
技术介绍
随着我国城市化的发展，城镇人口激增，城市污水的产生量日益增加。即使城市配备了相应的污水处理厂，但是处理污水后产生的数量巨大的污泥将会对环境保护造成巨大的考验。污水处理厂直接倾倒或填埋污泥将造成严重的二次污染。与此同时，污泥不但是一种污染物，还是一种具有一定热值的燃料。然而污泥作为一种含有高水分的燃料，如果直接将其送入燃烧设备中进行燃烧，势必会影响燃烧稳定性，并且对炉膛造成一定的腐蚀损害。因此，对污泥进行预先干燥处理是必要的。由于污泥中的水分可以达到60％以上，部分水分含量高的污泥甚至能达到80％以上，因此适合先挤压脱水，由此本专利技术设计了一种采用了挤压脱水，太阳能聚焦预热干燥和烟气对流干燥耦合组成的三级固废干化系统。污泥是一种具有一定热值的燃料，并且属于可再生能源的一种。干燥后的污泥送入电站锅炉中燃烧处理，利用了电站锅炉中已有的废弃物处理设备，既能高效低污染地处理掉污泥，减少对环境的破坏，又能节约电厂的煤耗，提高电厂的整体经济性。锅炉实行分级燃烧，实现污泥与煤的耦合燃烧，既能减少电站煤炭消耗，又能降低NOx排放，符合我国节能减排的政策。因此开发高水分固废干化与高效掺烧处理的系统具有十分重大的意义。
技术实现思路
针对污泥这类具有高水分和低热值的固废燃料，由于水分含量高，难以直接燃烧，所以在燃烧前必须脱除水分。本专利技术提供了一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统及方法，通过挤压，太阳能以及烟气干燥三级耦合干化的方法，从而实现了在电站锅炉中高效掺烧污泥，其中主要包括脱水干燥系统、循环回水系统、锅炉本体、燃烧器和燃尽风喷口等设备。该系统综合考虑了干燥部分和掺烧部分的优化，开发了挤压脱水的污泥初级干化，烟气对流加破碎的干燥方式，实现了低能耗的污泥干化过程。并且合理设置燃烧分区，实现了污泥的高效掺烧过程。本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统，包括偏心挤压脱水装置、金属链板式传送带、透镜、烟气干燥器、搅拌装置、冷凝回水装置、磨制单一煤种的磨煤机、磨制污泥与煤混合物的磨煤机、锅炉本体、水净化装置和冷却塔；其中，偏心挤压脱水装置上设置有污泥入口和偏心挤压脱水装置出口，搅拌装置用于对烟气干燥器进行搅拌，烟气干燥器上设置有烟气干燥器入口、干燥器烟气入口、干燥废气出口和烟气干燥器污泥出口，冷凝回水装置上设置有循环水入口、回收水与循环水出口和废气冷凝脱水后的出口，在锅炉本体的炉膛内自下而上依次设置有四个燃烧分区，分别为烟煤着火区，烟煤、污泥、废气燃烧区，废气热分解区，以及燃烧燃尽区，烟煤着火区设置有着火区燃烧器，烟煤、污泥、废气燃烧区设置有主燃区燃烧器，废气热分解区设置有还原区燃烧器，锅炉本体的尾部烟道内设置有高温省煤器和低温省煤器，且尾部烟道上设置有锅炉尾部烟道抽气口；偏心挤压脱水装置用于初步挤压出污泥中的水分，污泥通过偏心挤压脱水装置出口在金属链板式传送带运输过程中，受到透镜聚焦的太阳光照射，起到预热并部分蒸发水分的作用，再通过烟气干燥器入口送入烟气干燥器中进行最终干燥；干燥废气出口连通至冷凝回水装置的废气入口，废气冷凝脱水后的出口分为三路，一路连通至燃烧燃尽区，一路通过还原区燃烧器连通至废气热分解区，第三路通过主燃区燃烧器连通至烟煤、污泥、废气燃烧区；回收水与循环水出口和偏心挤压脱水装置的废水出口混合后通过水净化装置连通至冷却塔的入口，冷却塔的出口连通至冷凝回水装置的循环水入口；锅炉尾部烟道抽气口连通至烟气干燥器的干燥器烟气入口，烟气干燥器的烟气干燥器污泥出口连通至磨制污泥与煤混合物的磨煤机的入口，磨制污泥与煤混合物的磨煤机的出口连通至主燃区燃烧器；磨制单一煤种的磨煤机的出口连通至着火区燃烧器。本专利技术进一步的改进在于，搅拌装置包括电机、传动轴和锯齿状刮板，其中，电机的输出端与传动轴的一端连接，传动轴的另一端伸入至烟气干燥器内，且传动轴伸入至烟气干燥器内的部分沿其轴向设置有若干锯齿状刮板。本专利技术进一步的改进在于，若干锯齿状刮板相互交错布置在传动轴上。本专利技术进一步的改进在于，透镜为菲涅尔透镜，菲涅尔透镜聚焦产生的光线照射在金属链板式传送带上为斑块完全覆盖污泥表面。本专利技术进一步的改进在于，透镜的基座安装有伺服系统，能够实时追踪太阳光，更大程度利用太阳能。本专利技术进一步的改进在于，锅炉尾部烟道抽气口介于高温省煤器和低温省煤器之间。一种高水分固废干化与高效掺烧处理的方法，该方法基于上述一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统，包括：污泥从污泥入口进入偏心挤压脱水装置，经过偏心轮的挤压，将部分水挤压出；挤压出的水分从偏心挤压脱水装置侧面的废水出口中流出，流出的水经过水净化装置送入冷却塔，污泥挤压后由偏心挤压脱水装置出口送入金属链板式传送带，在金属链板式传送带运输的过程中，受到透镜聚焦的太阳光斑的照射，受热并蒸发，污泥整体温度升高；经过了金属链板式传送带后，由烟气干燥器入口送入烟气干燥器中，在污泥下落的过程中，污泥被干燥器烟气入口中通入的烟气进行冲刷，并被搅拌装置破碎，增大了比表面积，增加了对流换热的强度，加快了干燥速率；干燥后的污泥从烟气干燥器污泥出口排出并送入磨制污泥与煤混合物的磨煤机中，和煤一起掺混磨制，磨制完成后送入主燃区燃烧器进入主燃区燃烧；干燥后的废气由干燥废气出口送入冷凝回水装置中，冷凝回水装置采用水冷方式来冷凝废气中的水，冷却的水由冷却塔中抽出，由循环水入口进入冷凝回水装置，冷凝后的水和循环水合并由回收水与循环水出口送入水净化装置，最终进入冷却塔，回收利用了污泥中干燥出来的水蒸气；干燥后的废气中含有大量有机组分和有毒有害气体，一部分由还原区燃烧器送入炉膛还原区起烟温调节作用，另一部分送入主燃区燃烧器的三次风喷口，受热分解并燃烧，利用了其中的热值，并消除了废气；单一煤种由磨制单一煤种的磨煤机磨制完成后送入着火区燃烧器，形成稳定燃烧的着火区，便于炉膛引燃。本专利技术至少具有如下有益的技术效果：(1)充分考虑了污泥干燥的特性，采用了三级脱水及干燥，实现了能量的梯级利用，节约了锅炉尾部抽取的烟气热量。同时利用了可再生的太阳能，是对新能源的一种开发利用。(2)透镜采用了菲涅尔透镜，减轻了重量，方便架设，并且安装伺服系统追踪太阳光，实现了对太阳能最大程度的利用。(3)烟气干燥器中装有锯齿状旋转刮板，并且交错布置，有利于在干燥的同时对污泥进行破碎，破碎后增加了比表面积，减小了颗粒体积，强化了传热，加速了蒸发干燥的过程；并且干燥器采用烟气与污泥逆流的方式，增加了平均传热温差，也强化了传热。(4)在炉膛底部设置有烟煤引燃着火区域，强化了着火引燃。烟煤、污泥、废气从燃烧器送入主燃区，产生稳定的燃烧，为锅炉提供充足的热量，稳定了整个炉膛的燃烧。(5)干燥后的废气经过脱水处理后送入炉膛，将一部分废气通入炉膛中上部，起到调节烟温的作用；另一部分通入炉膛主燃区燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统，其特征在于，包括偏心挤压脱水装置(3)、金属链板式传送带(4)、透镜、烟气干燥器(7)、搅拌装置、冷凝回水装置(14)、磨制单一煤种的磨煤机(17)、磨制污泥与煤混合物的磨煤机(18)、锅炉本体(19)、水净化装置(27)和冷却塔(28)；其中，/n偏心挤压脱水装置(3)上设置有污泥入口(1)和偏心挤压脱水装置出口(2)，搅拌装置用于对烟气干燥器(7)进行搅拌，烟气干燥器(7)上设置有烟气干燥器入口(6)、干燥器烟气入口(11)、干燥废气出口(12)和烟气干燥器污泥出口(16)，冷凝回水装置(14)上设置有循环水入口(13)、回收水与循环水出口(15)和废气冷凝脱水后的出口(22)，在锅炉本体(19)的炉膛内自下而上依次设置有四个燃烧分区，分别为烟煤着火区，烟煤、污泥、废气燃烧区，废气热分解区，以及燃烧燃尽区，烟煤着火区设置有着火区燃烧器(20)，烟煤、污泥、废气燃烧区设置有主燃区燃烧器(21)，废气热分解区设置有还原区燃烧器(23)，锅炉本体(19)的尾部烟道内设置有高温省煤器(25)和低温省煤器(26)，且尾部烟道上设置有锅炉尾部烟道抽气口(24)；/n偏心挤压脱水装置(3)用于初步挤压出污泥中的水分，污泥通过偏心挤压脱水装置出口(2)在金属链板式传送带(4)运输过程中，受到透镜聚焦的太阳光照射，起到预热并部分蒸发水分的作用，再通过烟气干燥器入口(6)送入烟气干燥器(7)中进行最终干燥；干燥废气出口(12)连通至冷凝回水装置(14)的废气入口，废气冷凝脱水后的出口(22)分为三路，一路连通至燃烧燃尽区，一路通过还原区燃烧器(23)连通至废气热分解区，第三路通过主燃区燃烧器(21)连通至烟煤、污泥、废气燃烧区；回收水与循环水出口(15)和偏心挤压脱水装置(3)的废水出口混合后通过水净化装置(27)连通至冷却塔(28)的入口，冷却塔(28)的出口连通至冷凝回水装置(14)的循环水入口(13)；/n锅炉尾部烟道抽气口(24)连通至烟气干燥器(7)的干燥器烟气入口(11)，烟气干燥器(7)的烟气干燥器污泥出口(16)连通至磨制污泥与煤混合物的磨煤机(18)的入口，磨制污泥与煤混合物的磨煤机(18)的出口连通至主燃区燃烧器(21)；磨制单一煤种的磨煤机(17)的出口连通至着火区燃烧器(20)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统，其特征在于，包括偏心挤压脱水装置(3)、金属链板式传送带(4)、透镜、烟气干燥器(7)、搅拌装置、冷凝回水装置(14)、磨制单一煤种的磨煤机(17)、磨制污泥与煤混合物的磨煤机(18)、锅炉本体(19)、水净化装置(27)和冷却塔(28)；其中，
偏心挤压脱水装置(3)上设置有污泥入口(1)和偏心挤压脱水装置出口(2)，搅拌装置用于对烟气干燥器(7)进行搅拌，烟气干燥器(7)上设置有烟气干燥器入口(6)、干燥器烟气入口(11)、干燥废气出口(12)和烟气干燥器污泥出口(16)，冷凝回水装置(14)上设置有循环水入口(13)、回收水与循环水出口(15)和废气冷凝脱水后的出口(22)，在锅炉本体(19)的炉膛内自下而上依次设置有四个燃烧分区，分别为烟煤着火区，烟煤、污泥、废气燃烧区，废气热分解区，以及燃烧燃尽区，烟煤着火区设置有着火区燃烧器(20)，烟煤、污泥、废气燃烧区设置有主燃区燃烧器(21)，废气热分解区设置有还原区燃烧器(23)，锅炉本体(19)的尾部烟道内设置有高温省煤器(25)和低温省煤器(26)，且尾部烟道上设置有锅炉尾部烟道抽气口(24)；
偏心挤压脱水装置(3)用于初步挤压出污泥中的水分，污泥通过偏心挤压脱水装置出口(2)在金属链板式传送带(4)运输过程中，受到透镜聚焦的太阳光照射，起到预热并部分蒸发水分的作用，再通过烟气干燥器入口(6)送入烟气干燥器(7)中进行最终干燥；干燥废气出口(12)连通至冷凝回水装置(14)的废气入口，废气冷凝脱水后的出口(22)分为三路，一路连通至燃烧燃尽区，一路通过还原区燃烧器(23)连通至废气热分解区，第三路通过主燃区燃烧器(21)连通至烟煤、污泥、废气燃烧区；回收水与循环水出口(15)和偏心挤压脱水装置(3)的废水出口混合后通过水净化装置(27)连通至冷却塔(28)的入口，冷却塔(28)的出口连通至冷凝回水装置(14)的循环水入口(13)；
锅炉尾部烟道抽气口(24)连通至烟气干燥器(7)的干燥器烟气入口(11)，烟气干燥器(7)的烟气干燥器污泥出口(16)连通至磨制污泥与煤混合物的磨煤机(18)的入口，磨制污泥与煤混合物的磨煤机(18)的出口连通至主燃区燃烧器(21)；磨制单一煤种的磨煤机(17)的出口连通至着火区燃烧器(20)。


2.根据权利要求1所述的一种高水分固废干化与高效掺烧处理的系统，其特征在于，搅拌装置包括电机(9)、传动轴(10)和锯齿状刮板(8)，其中，电机(9)的输出端与传动轴(10)的一端连接，传动轴(10)的另一端伸入至烟气干燥器(7)内，且传动轴(10)伸入至烟气干燥器(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长安，毛崎森，王超伟，冯芹芹，杜勇博，车得福，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61