燃煤电站机组污泥低温水热处理系统及方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010006804.8 (22)申请日 2020.01.03 (71)申请人 西安西热锅炉环保工程有限公司 地址 710032 陕西省西安市兴庆路136号 申请人 西安热工研究院有限公司 华能集团技术创新中心有限公司 (72)发明人 王一坤张广才聂鑫魏星 柳宏刚佘园元 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 房鑫 (51)Int.Cl. C02F 11/18(2006.01) (54)发明名称 一种燃煤电站机组污泥低温水热处理系统 及方法

2、(57)摘要 本发明公开了一种燃煤电站机组污泥低温 水热处理系统及方法， 污泥仓与污泥预处理设备 的入口相连通， 污泥预处理设备的出口与污泥预 热装置的工质侧入口相连通， 污泥预热装置的工 质侧出口与蒸汽加热器的工质侧入口相连通， 蒸 汽加热器的工质侧出口与间接回热器的工质侧 入口相连通， 间接回热器的工质侧出口与污泥冷 却器的工质侧入口相连通， 污泥冷却器的工质侧 出口与污泥后处理系统的入口相连通， 污泥后处 理系统的出口与锅炉炉膛掺烧系统的入口相连 通， 该系统及方法能够实现污泥的处理， 且不易 造成二次污染， 同时处理过程中的能耗较低。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 111

3、018313 A 2020.04.17 CN 111018313 A 1.一种燃煤电站机组污泥低温水热处理系统， 其特征在于， 包括污泥仓(1)、 污泥预处 理设备(3)、 污泥预热装置(5)、 蒸汽加热器(6)、 间接回热器(7)、 污泥冷却器(8)、 污泥后处 理系统(10)及锅炉炉膛掺烧系统； 污泥仓(1)与污泥预处理设备(3)的入口相连通， 污泥预处理设备(3)的出口与污泥预 热装置(5)的工质侧入口相连通， 污泥预热装置(5)的工质侧出口与蒸汽加热器(6)的工质 侧入口相连通， 蒸汽加热器(6)的工质侧出口与间接回热器(7)的工质侧入口相连通， 间接 回热器(7)的工质侧出口与污泥冷

4、却器(8)的工质侧入口相连通， 污泥冷却器(8)的工质侧 出口与污泥后处理系统(10)的入口相连通， 污泥后处理系统(10)的出口与锅炉炉膛掺烧系 统的入口相连通； 锅炉加热蒸汽输送管道与蒸汽加热器(6)的热侧相连通， 污泥预热装置(5)的热侧出口 与间接回热器(7)的吸热侧入口相连通， 间接回热器(7)的吸热侧出口与污泥预热装置(5) 的热侧入口相连通。 2.根据权利要求1所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理系统， 其特征在于， 污泥仓 (1)通过污泥输送设备(2)与污泥预处理设备(3)的入口相连通。 3.根据权利要求1所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理系统， 其特征在于， 污泥预处 理设备(

5、3)的出口经污泥加压泵(4)与污泥预热装置(5)的工质侧入口相连通。 4.根据权利要求1所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理系统， 其特征在于， 污泥预热 装置(5)的热侧出口经导热介质循环泵(11)与间接回热器(7)的吸热侧入口相连通。 5.根据权利要求1所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理系统， 其特征在于， 污泥冷却 器(8)的工质侧出口经降压阀组(9)与污泥后处理系统(10)的入口相连通。 6.根据权利要求1所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理系统， 其特征在于， 还包括电 站余热利用系统， 蒸汽加热器(6)的热侧出口与电站余热利用系统相连通； 污泥冷却器(8) 的吸热侧出口与电站余热利用系

6、统相连通。 7.一种燃煤电站机组污泥低温水热处理方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 污泥仓(1)输出的污泥通过污泥输送设备(2)输送至污泥预处理设备(3)中进行稀释、 过滤及调制， 污泥预处理设备(3)输出的污泥经污泥加压泵(4)加压后送入污泥预热装置 (5)中与导热介质进行换热预热， 预热后的污泥进入到蒸汽加热器(6)中与电站锅炉产生的 高温蒸汽进行换热升温， 加热加压后的污泥进入到间接回热器(7)的工质侧中放热以加热 导热介质， 其中， 高温高压的污泥在间接回热器(7)内换热的停留过程中完成低温热水解， 间接回热器(7)输出的热水解后的污泥进入到污泥冷却器(8)中进行冷却， 然后经降压阀

7、组 (9)降压后送入污泥后处理系统(10)中， 在污泥后处理系统(10)中， 污泥被机械脱水干化后 送入电站锅炉炉膛中被燃烧利用； 间接回热器(7)输出的导热介质进入到污泥预热装置(5)中对污泥预热装置(5)中的污 泥进行预热， 然后经导热介质循环泵(11)送入间接回热器(7)中吸热。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111018313 A 2 一种燃煤电站机组污泥低温水热处理系统及方法 技术领域 0001 本发明属于污泥处置技术领域， 涉及一种燃煤电站机组污泥低温水热处理系统及 方法。 背景技术 0002 随着国家发展需求， 全国的城市污水和工业污水排放不断增多， 污水处理厂的数 量也逐年

8、增多， 污水厂的增多使全国污泥的总量呈不断攀升趋势， 污泥处理形势十分严峻。 同时随着国家对环保的重视程度， 污泥处理要求实现污泥的减量化、 稳定化、 无害化和资源 化。 传统的污泥处理手段和方法正在逐步被摒弃， 因此， 如何清洁、 高效、 合理地处置污泥已 成为亟待解决的问题。 0003 传统的污泥处理方式包括填埋、 堆肥、 土地利用和焚烧等技术， 对于填埋和土地利 用技术， 往往因污泥内含重金属等有害物质， 很容易造成二次污染； 对于填埋技术， 首先污 泥未得到资源化利用和土地浪费， 同时容易造成地下水污染； 相对于污泥的填埋与堆肥处 理， 焚烧法具有减容、 减重率高， 处理速度快， 无害

9、化较为彻底， 能源再利用等优点， 是处置 污泥的有效实用技术之一。 因此污泥焚烧技术因处理效率高、 去除病原菌彻底等优势而在 目前被广泛应用。 一般城市污泥含水率在80左右， 如经过机械工艺脱水处理， 污泥含水率 仍然保持在75左右， 高含水率不能保证污泥单独燃烧， 必须通过掺烧其他燃料进行处理。 同时单纯的污泥焚烧前期需要较大的投资和占地， 焚烧也容易产生污染气体和有害物质， 容易造成二次污染。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点， 提供了一种燃煤电站机组污泥低温 水热处理系统及方法， 该系统及方法能够实现污泥的处理， 且不易造成二次污染， 同时处理 过程中的能耗较低

10、。 0005 为达到上述目的， 本发明所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理系统包括污泥 仓、 污泥预处理设备、 污泥预热装置、 蒸汽加热器、 间接回热器、 污泥冷却器、 污泥后处理系 统及锅炉炉膛掺烧系统； 0006 污泥仓与污泥预处理设备的入口相连通， 污泥预处理设备的出口与污泥预热装置 的工质侧入口相连通， 污泥预热装置的工质侧出口与蒸汽加热器的工质侧入口相连通， 蒸 汽加热器的工质侧出口与间接回热器的工质侧入口相连通， 间接回热器的工质侧出口与污 泥冷却器的工质侧入口相连通， 污泥冷却器的工质侧出口与污泥后处理系统的入口相连 通， 污泥后处理系统的出口与锅炉炉膛掺烧系统的入口相连通； 00

11、07 锅炉加热蒸汽输送管道与蒸汽加热器的热侧相连通， 污泥预热装置的热侧出口与 间接回热器的吸热侧入口相连通， 间接回热器的吸热侧出口与污泥预热装置的热侧入口相 连通。 0008 污泥仓通过污泥输送设备与污泥预处理设备的入口相连通。 说明书 1/3 页 3 CN 111018313 A 3 0009 污泥预处理设备的出口经污泥加压泵与污泥预热装置的工质侧入口相连通。 0010 污泥预热装置的热侧出口经导热介质循环泵与间接回热器的吸热侧入口相连通。 0011 污泥冷却器的工质侧出口经降压阀组与污泥后处理系统的入口相连通。 0012 还包括电站余热利用系统， 蒸汽加热器的热侧出口与电站余热利用系统

12、相连通； 污泥冷却器的吸热侧出口与电站余热利用系统相连通。 0013 本发明所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理方法包括以下步骤： 0014 污泥仓输出的污泥通过污泥输送设备输送至污泥预处理设备中进行稀释、 过滤及 调制， 污泥预处理设备输出的污泥经污泥加压泵加压后送入污泥预热装置中与导热介质进 行换热预热， 预热后的污泥进入到蒸汽加热器中与电站锅炉产生的高温蒸汽进行换热升 温， 加热加压后的污泥进入到间接回热器的工质侧中放热以加热导热介质， 其中， 高温高压 的污泥在间接回热器内换热的停留过程中完成低温热水解， 间接回热器输出的热水解后的 污泥进入到污泥冷却器中进行冷却， 然后经降压阀组降压后

13、送入污泥后处理系统中， 在污 泥后处理系统中， 污泥被机械脱水干化后送入电站锅炉炉膛中被燃烧利用； 0015 间接回热器输出的导热介质进入到污泥预热装置中对污泥预热装置中的污泥进 行预热， 然后经导热介质循环泵送入间接回热器中吸热。 0016 本发明具有以下有益效果： 0017 本发明所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理系统及方法在具体操作时， 基于污 泥低温水热技术实现污泥的处理， 具体的， 利用电站锅炉蒸汽与电厂凝结水作为污泥低温 热水解过程的热源与冷源， 同时利用间接回热器实现热量的回收， 以降低系统的能耗， 热水 解后的污泥经污泥后处理系统脱水干化后在电站锅炉炉膛内掺烧， 以实现污泥的无

14、害化处 理， 避免产生二次污染， 同时能够节约部分燃煤， 减少一次能源的消耗量， 减少CO2及SO2的排 放量， 需要说明的是， 本发明能够有效实现污泥的减量化、 无害化及资源化处理， 掺烧后能 够有效地控制全厂烟气污染物达标排放要求， 不会造成二次污染。 附图说明 0018 图1为本发明的结构示意图。 0019 其中， 1为污泥仓、 2为污泥输送设备、 3为污泥预处理设备、 4为污泥加压泵、 5为污 泥预热装置、 6为蒸汽加热器、 7为间接回热器、 8为污泥冷却器、 9为降压阀组、 10为污泥后处 理系统、 11为导热介质循环泵。 具体实施方式 0020 下面结合附图对本发明做进一步详细描述

15、： 0021 参考图1， 本发明所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理系统包括污泥仓1、 污泥 预处理设备3、 污泥预热装置5、 蒸汽加热器6、 间接回热器7、 污泥冷却器8、 污泥后处理系统 10及锅炉炉膛掺烧系统； 污泥仓1与污泥预处理设备3的入口相连通， 污泥预处理设备3的出 口与污泥预热装置5的工质侧入口相连通， 污泥预热装置5的工质侧出口与蒸汽加热器6的 工质侧入口相连通， 蒸汽加热器6的工质侧出口与间接回热器7的工质侧入口相连通， 间接 回热器7的工质侧出口与污泥冷却器8的工质侧入口相连通， 污泥冷却器8的工质侧出口与 污泥后处理系统10的入口相连通， 污泥后处理系统10的出口与锅炉炉

16、膛掺烧系统的入口相 说明书 2/3 页 4 CN 111018313 A 4 连通； 锅炉加热蒸汽输送管道与蒸汽加热器6的热侧相连通， 污泥预热装置5的热侧出口与 间接回热器7的吸热侧入口相连通， 间接回热器7的吸热侧出口与污泥预热装置5的热侧入 口相连通。 0022 需要说明的是， 污泥仓1通过污泥输送设备2与污泥预处理设备3的入口相连通； 污 泥预处理设备3的出口经污泥加压泵4与污泥预热装置5的工质侧入口相连通； 污泥预热装 置5的热侧出口经导热介质循环泵11与间接回热器7的吸热侧入口相连通； 污泥冷却器8的 工质侧出口经降压阀组9与污泥后处理系统10的入口相连通。 0023 本发明还包括

17、电站余热利用系统， 蒸汽加热器6的热侧出口与电站余热利用系统 相连通； 污泥冷却器8的吸热侧出口与电站余热利用系统相连通。 0024 本发明所述的燃煤电站机组污泥低温水热处理方法包括以下步骤： 0025 污泥仓1用来接收和储存来自城市的污泥， 污泥仓1输出的污泥通过污泥输送设备 2输送至污泥预处理设备3中进行稀释、 过滤及调制， 污泥预处理设备3输出的污泥经污泥加 压泵4加压后送入污泥预热装置5中与导热介质进行换热预热， 预热后的污泥进入到蒸汽加 热器6中与电站锅炉产生的高温蒸汽进行换热升温， 加热加压后的污泥进入到间接回热器7 的工质侧中放热以加热导热介质， 其中， 高温高压的污泥在间接回热

18、器7内换热的停留过程 中完成低温热水解， 间接回热器7输出的热水解后的污泥进入到污泥冷却器8中进行冷却， 然后经降压阀组9降压后送入污泥后处理系统10中， 在污泥后处理系统10中， 污泥被机械脱 水干化后送入电站锅炉炉膛中被燃烧利用； 0026 间接回热器7输出的导热介质进入到污泥预热装置5中对污泥预热装置5中的污泥 进行预热， 然后经导热介质循环泵11送入间接回热器7中吸热。 0027 蒸汽加热器6的热侧入口接入来自电站锅炉产生的高温蒸汽， 经过放热冷凝后的 蒸汽变为冷凝水， 冷凝水从蒸汽加热器6的热侧出口排入电站余热利用系统。 0028 污泥冷却器8的冷却水入口接入来自电站锅炉的凝结水，

19、在污泥冷却器8内， 冷却 水吸热温度升高， 再从污泥冷却器8的冷却水出口排至电站余热利用系统中。 0029 需要说明的是， 污泥低温水热技术是通过加压、 加热， 使污泥呈现液态， 此时污泥 更加容易脱水， 再对污泥进行脱水处理， 最后产生的污泥具有较高的碳化物含量， 有一定的 热能利用价值。 若利用现有的燃煤电站机组的热源将污泥加压热水解， 再送入高温炉膛进 行燃烧处理， 利用现有电厂先进的环保技术可以使污泥达到减量化、 稳定化、 资源化和无害 化处理。 0030 本发明结合燃煤电站机组设备和运行状况， 通过适当改造现有燃煤电站机组， 增 加相关污泥处理设备， 首先对污泥进行低温加压水热处理，

20、 然后再经脱水等处理后污泥具 有可观的热量利用价值， 最后送入炉膛焚烧处理。 可以达到污泥处理的多途径出路， 实现污 泥的无害化、 稳定化、 资源化及绿色化的规模处理。 借助现役燃煤电厂系统进行污泥处理， 既提高了煤电燃料的灵活性， 提升非化石能源消费比重和化石能源替代比例， 又可发挥清 洁高效煤电污染物集中治理的平台优势， 推进大气、 水和土壤污染防治， 对实现污泥的减量 化、 无害化、 资源化和规模化处置， 具有重要意义。 对于燃煤电厂而言， 还能够减少燃煤火电 机组的燃料成本和CO2排放总量， 具有很好的社会效益和经济效益， 对于缓解自身的生存压 力具有重要意义。 说明书 3/3 页 5 CN 111018313 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 111018313 A 6