一種風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，該系統的密閉式污泥倉連接到第二干燥管的進料口，第二干燥管的出料口經第二風扇磨連接到氣粉分離器的進料口，氣粉分離器的乏氣出口依次經水回收裝置、乏氣風機連接到風粉混合器的進風口，所述氣粉分離器的出粉口經給粉機連接到風粉混合器的進粉口，風粉混合器的混合出口連接鍋爐的燃燒器。本系統實現了燃煤發電、污泥干化、污泥焚燒、污染物一體化脫除、灰渣利用、汽輪機冷端余熱利用的有機結合，使煤-污泥混合發電系統具有高效、節能、經濟、環保的功能。
【專利說明】—種風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于發電【技術領域】，尤其涉及煤和污泥混燒發電技術。
【背景技術】
[0002]習近平同志指出:能源安全是關系國家經濟社會發展的全局性、戰略性問題，對國家繁榮發展、人民生活改善、社會長治久安至關重要。面對能源供需格局新變化、國際能源發展新趨勢，保障國家能源安全，必須推動能源生產和消費革命。推動能源生產和消費革命是長期戰略，必須從當前做起，加快實施重點任務和重大舉措。推動能源技術革命，帶動產業升級。立足我國國情，緊跟國際能源技術革命新趨勢，以綠色低碳為方向，分類推動技術創新、產業創新、商業模式創新，并同其他領域高新技術緊密結合，把能源技術及其關聯產業培育成帶動我國產業升級的新增長點。
[0003]煤的燃燒和利用引發的資源和環境問題，是全世界共同面臨的難題，引起國際社會的廣泛重視。作為一次能源，煤的利用方式在我國主要是燃燒，而煤的燃燒是造成我國生態環境破壞的最大污染源。我國的能源消費占世界的8?9%，但S02排放占到世界的15.1%，排放總量在1997年已達2346萬噸，占世界第一位；Ν0χ占到世界的10.1%，C02占到9.6%。其中我國煤燃燒所釋放的S02占到全國總排放的87%，C02占到71%，NOx占到67%，粉塵占到60%。大量燃煤排放的302和NOx已經在我國形成了極大的危害。酸雨區域迅速擴大，已超過國土面積的40%。造成了難以估量的經濟和社會損失。此外，燃煤所排放的溫室氣體C02總量也居世界第二位。
[0004]燒煤所造成的污染已成為制約我國國民經濟和社會持續發展的一個重要影響因素，業已成為國際上，特別是周邊國家和地區對中國關注的熱點。如不采取有力的治理措施，這種局面將會加速惡化，直接影響我國12億人口健康和保護16億耕地的國家大計。
[0005]我國煤炭資源豐富，油氣資源匱乏，新能源在能源消費結構中的占比還很低。這樣的能源結構決定了我國在今后相當長的時間里，燃煤發電仍然處于主體地位。但是，我國的煤炭資源和水資源分布極不均衡，東部沿海地區水資源豐富，煤炭資源儲量少；西部地區煤炭資源豐富，但水資源極度匱乏、生態環境極度脆弱。而東中部人口密集，生態環境承載空間有限，是國家確定的控制煤炭消費量、防止大氣污染的重點區域。日益嚴苛的燃煤電廠節能減排要求，使得燃煤電廠發展，特別是在東部沿海地區，受到越來越多的限制，發展新的燃煤污染物控制技術、深度節能與廢棄物資源化利用技術變得十分迫切。
[0006]目前，燃煤電廠的污染物控制主要包括脫硫、脫硝、除塵和二氧化碳控制。脫硫廣泛采用石灰石-石膏法；脫硝技術主要包括低NOx燃燒、SNCR和SCR技術；除塵廣泛采用普通電除塵和濕式電除塵技術；二氧化碳控制包括分離、儲存和資源化利用等環節，目前主要處于研發階段，尚未大規模廣泛應用。上述技術對污染物主要采用分而治之的思路，系統復雜，處理成本較高。開發一體化污染物脫除及資源化轉化技術，使各種污染物可以在較低的經濟成本下脫除并轉化為有用的產品，將推動燃煤發電技術成為一種零排放的綠色發電技術，擴展燃煤發電技術的應用空間。
[0007]在提高燃煤電廠熱效率方面，目前凝汽式電廠最大的熱損失是凝汽器冷端熱損失，可達燃煤放熱量的50%以上。由于凝汽器循環水出口溫度不高，余熱量雖然很大，但品位很低，目前一般未進行利用；相比之下，供熱機組的熱效率則大大提高，熱電聯供成為提高能源利用效率的有效技術之一，但在非供熱期，仍有大量余熱被凝汽器循環水帶走而損失。
[0008]城市污泥是污水處理廠和污水處理的必然產物。未經恰當處理處置的污泥進入環境后，直接給水體和大氣帶來二次污染，不但降低了污水處理系統的有效處理能力，而且對生態環境和人類的活動構成了嚴重的威脅。我國現在每年產生大量的城市污泥現有處理設施還不到1/4,現有污泥消化池能夠正常運行的為數也不多，有些根本就沒有運行。有些地方的污泥沒有得到合理的處理和處置便直接排放，造成了嚴重的二次污染。由于污泥中含有大量重金屬等有害物質，直接進行填埋處置是不安全的，而且會占用大量土地資源。熱處理已成為解決城市污泥問題的有效技術，目前已廣泛應用的主要是焚燒法，即對污泥進行脫水和干化處理后，送到危廢中心通過爐排爐、回轉窯和流化床焚燒爐等進行焚燒，或者送到電廠中與煤進行混燒。污泥焚燒中存在的主要問題是污泥干化能耗高、系統復雜，污泥焚燒處理量小，不能完全滿足城市污泥處置的需要。開發大容量低能耗的污泥焚燒處理系統，仍是當前環保領域的重要課題。
[0009]根據煤炭資源產需逆向分布的特點，北煤南送，西電東送是我國能源發展戰略確定的重要能源流向，在中西部煤炭資源富集地區合理布局向東中部送電的大型煤電基地，是實施國家能源發展戰略的重要抓手，是有利于實現更大范圍內的能源資源優化配置。但近年來，隨著跨區送電規模不斷擴大，大型煤電基地水資源匱乏與生態環境比較脆弱的矛盾將會越來越關出。
實用新型內容
[0010]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，該系統既能夠在大容量高參數燃煤電廠中進行大規模低能耗污泥干燥和焚燒，以克服現有技術存在的不足。
[0011]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下的技術方案:
[0012]一種風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，包括鍋爐，密閉式煤倉、給煤斗、給煤機、第一干燥管、第一風扇磨、汽輪機；所述密閉煤倉、給煤斗、給煤機、第一干燥管、第一風扇磨、鍋爐的燃燒器依次連接，所述鍋爐的蒸汽出口連接汽輪機的蒸汽進口，其特征在于:還包括有密閉式污泥倉、第二風扇磨、第二干燥管、氣粉分離器、水回收裝置，乏氣風機、給粉機、風粉混合器；
[0013]所述密閉式污泥倉連接到第二干燥管的進料口，第二干燥管的出料口經第二風扇磨連接到氣粉分離器的進料口，氣粉分離器的乏氣出口依次經水回收裝置、乏氣風機連接到風粉混合器的進風口，所述氣粉分離器的出粉口經給粉機連接到風粉混合器的進粉口，風粉混合器的出料口連接鍋爐的燃燒器。
[0014]在本實用新型的【具體實施方式】中，還包括自來水加熱器、密閉式灰倉、建材制造裝置、脫硫脫硝一體化裝置；所述汽輪機的蒸汽出口連接自來水加熱器的熱源進口，自來水加熱器的熱源出口再連接回鍋爐；所述鍋爐底部的冷灰斗連接密閉式灰倉，所述密閉式灰倉再連接建材建造裝置；所述鍋爐的煙道尾部設有除塵器，所述除塵器連接到脫硫脫硝一體化裝置的污氣進口，所述脫硫脫硝一體化裝置的排氣口一路連接到煙?、另一路連接連接到密閉式煤倉。
[0015]在本實用新型的【具體實施方式】中，所述鍋爐外設有第二混合室，第二混合室的混合煙氣出口連接到第二干燥管的干燥劑入口，第二混合室的熱煙進口連接到鍋爐的高溫爐煙抽取口 ；所述除塵器還連接冷煙風機，所述冷煙風機再連接到第二混合室的冷煙進口。
[0016]在本實用新型的【具體實施方式】中，所述鍋爐的煙道位于除塵器還設有空氣預熱器，所述空氣預熱器的進風口連接送風機，出風口連接到燃燒器。
[0017]在本實用新型的【具體實施方式】中，所述鍋爐外還設有第一混合室，所述第一干燥管的干燥劑入口連接到第一混合室的混合煙氣出口，所述第一混合室的熱煙進口還連接第二混合室的混合煙氣出口，所述空氣預熱器的出風口還連接到第一混合室的熱風進口。
[0018]在本實用新型的進一步改進中，所述密閉式污泥倉還通過管道直接連接到鍋爐的燃燒器。
[0019]采用上述技術方案，本系統通過設置密閉式污泥儲倉和煤倉，故可避免污泥臭味和煤炭粉塵向大氣環境的擴散；污泥儲倉中的污泥經干燥管與高溫爐煙/冷爐煙混合介質接觸被初步干燥，一并進入污泥研磨裝置中被研磨至很細的粒徑，并與干燥介質進行深度換熱，污泥中的水分大幅下降，磨出的氣粉混合物經分離器進行氣粉分離后，高含濕的乏氣經水回收裝置冷卻冷凝降低濕度后再作為送粉介質把干污泥送入鍋爐內燃燒。該過程中污泥與高溫煙氣進行直接接觸換熱，可以顯著提高污泥干燥的速率和處理量，回收干燥乏氣的余熱，降低干燥能耗，并減少污泥帶入鍋爐的水分，從而降低鍋爐出口煙氣露點溫度和排煙熱損失，提高鍋爐熱效率；由于煙氣中含氧量很低，故可以確保干燥系統的安全性，避免發生爆炸。本系統通過設置脫硫脫硝一體化裝置把煙氣中的S0x、N0x脫除。本系統通過設置汽輪機排汽余熱利用裝置，利用汽輪機排汽余熱加熱城市自來水，提高自來水溫度，從而減少城市居民加熱自來水消耗的燃料；其優選的方案之二是在缺乏淡水的沿海地區，用海水作為汽輪機排汽的冷卻介質，也即是用汽輪機排汽作為海水淡化的加熱熱源，通過低溫蒸發海水淡化技術制備淡水。無論是哪種方案，都會產生巨大的節能效果。
[0020]該系統中還設置了灰渣綜合利用裝置，其優選的方案是利用鍋爐排放的灰渣制造建材。
[0021]因此，本實用新型提出的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統具有污泥處理量大、系統熱效率高、資源綜合利用、綠色無污染的優勢。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，在本實用新型的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統中，密閉式煤倉14連接到給煤斗15，給煤斗15連接到給煤機16，給煤機16再連接到第一干燥管32的進料口，第一干燥管32的出料口連接到第一風扇磨17，第一風扇磨17再連接到鍋爐33的燃燒器9。
[0024]密閉式污泥儲倉1經污泥輸送皮帶2連接到第二干燥管3的進料口，第二干燥管3的出料口連接到第二風扇磨4，第二風扇磨4再連接到氣粉分離器5的進料口，氣粉分離器5的乏氣出口連接到水回收裝置6，水回收裝置6再連接到乏氣風機7，乏氣風機7再連接到風粉混合器8的進風口，氣粉分離器5下部的出粉口連接到給粉機10，給粉機10再連接到風粉混合器8的進粉口，風粉混合器8的出料口再連接到鍋爐33的燃燒器9。
[0025]第二干燥管3的干燥劑入口與第二混合室11的混合煙氣出口連通，第二混合室11的熱煙進口與鍋爐33煙道的高溫爐煙抽取口 18的連接、冷煙進口與冷煙風機12的出風口連接，冷煙風機12的進風口與除塵器13的出口連接。
[0026]第一干燥管32的干燥劑與第一混合室101的混合煙氣出口連接，第一混合室101的熱煙進口與第二混合室11的混合煙氣出口連通。
[0027]鍋爐33的蒸汽出口連接到汽輪機19的蒸汽進口，汽輪機19的蒸汽出口再連接到自來水加熱器20的熱源進口，自來水加熱器20熱源出口連接回鍋爐33。
[0028]鍋爐33的爐膛下部冷灰斗21連接到密閉式灰倉22連接，密閉式灰倉22連接到建材制造裝置23。
[0029]鍋爐33煙道尾部在除塵器13前方布置有空氣預熱器24。除塵器13的出口還連接到脫硫脫硝一體化裝置25的污氣進口，脫硫脫硝一體化裝置25的排氣口分兩路，一路經引風機26連接到煙囪27，另一路經管路34連接到密閉式煤倉14。
[0030]空氣預熱器24進風口連接到送風機28，空氣預熱器24出風口通過一次風管道29連接到第一混合室101的熱風進口連接，空氣預熱器24通過二次風管道30與鍋爐燃燒器9連接。
[0031]密閉式污泥儲倉1通過管道31直接連接到鍋爐燃燒器9。
[0032]在本實施例中，所述水回收裝置6和自來水加熱裝置20為熱交換器。
[0033]該基于資源綜合利用的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統的工作原理為:
[0034]儲存于密閉式污泥儲倉1中的污泥，經污泥輸送皮帶2輸送到第二干燥管3，與來自第二混合室11的干燥劑接觸并被初步干燥，然后和干燥劑一并進入第二風扇磨4，污泥被進一步干燥并研磨至規定粒徑，磨出口風粉混合物進入分離器5進行分離，分離后高含濕乏氣進入水回收裝置6中被冷卻冷凝，其放出熱量被回收，除濕后的乏氣作為送粉介質，在風粉混合器8中與分離器5下部所連給粉機10送來的干污泥粉末混合，并輸送至鍋爐燃燒器9。
[0035]密閉式污泥儲倉1中污泥發酵產生的氣體也通過管道31送到燃燒器燃燒。
[0036]儲存于密閉式煤倉14中的原煤，被送入給煤斗15，經給煤機16送入第一干燥管32，與來自第一混合室10和一次風管道29的干燥劑接觸并被初步干燥，然后和干燥劑一并進入第一風扇磨17，第一風扇磨17出口的一次風粉混合物輸送到鍋爐燃燒器9。
[0037]密閉式煤倉14與脫硫脫硝一體化裝置25連接，使用脫硫脫硝一體化裝置25中分離出的C02對密閉式煤倉14進行惰性化保護。
[0038]送風機28從環境中吸入空氣，經空氣預熱器24加熱后，一部分通過一次風管道29送入第一干燥管32，另一部分通過二次風管道30直接送到鍋爐燃燒器9。
[0039]干污泥、煤粉和密閉式污泥儲倉中產生的氣體在鍋爐18中與空氣混合、燃燒，放出的熱量用于生產蒸汽，蒸汽進入汽輪機19做功后的排汽進入自來水加熱器20，來自自來水廠的冷水被汽輪機排汽余熱加熱后返回自來水系統。
[0040]鍋爐出口煙氣經除塵器13去除粉塵后，進入脫硫脫硝一體化裝置25中，把煙氣中的SOx、NOx脫除，剩余的清潔無害氣體經引風機26進入煙囪27排放。脫除的SOx、NOx用作制作化肥。
[0041]從鍋爐18的爐膛下部冷灰斗21出來的固態灰渣進入密閉式灰倉22，然后被送到建材制造裝置23中制成建材。
[0042]本系統實現了燃煤發電、污泥干化、污泥焚燒、污染物一體化脫除、灰渣利用、汽輪機冷端余熱利用的有機結合，使煤-污泥混合發電系統具有高效、節能、經濟、環保的功能。該煤-污泥混合發電系統專利具有以下特點:
[0043](1)風扇磨系統和風扇磨系統配套使用，適用于污泥和高水分褐煤的混燒。
[0044](2)該系統中污泥與高溫煙氣進行直接接觸換熱，可以顯著提高污泥干燥的速率，回收干燥乏氣的余熱，降低干燥能耗，并減少污泥帶入鍋爐的水分，從而降低鍋爐出口煙氣露點溫度和排煙熱損失，提高鍋爐熱效率；由于煙氣中含氧量很低，故可以確保干燥系統的安全性，避免發生爆炸。
[0045](3)該系統的污泥處理能力可達100t/h以上，顯著高于當前污泥焚燒設備日處理量300-600t/d的水平。
[0046](4)該系統中設置了密閉式污泥儲倉和煤倉，故可避免污泥臭味和煤炭粉塵向大氣環境的擴散，改善了環境。
[0047](5)設置了脫硫脫硝一體化裝置，該裝置將煙氣中的S0x、N0x脫除，進入煙囪排放的是清潔無害氣體。
[0048](6)該系統中設置了自來水加熱器，利用汽輪機排汽余熱加熱城市自來水，提高自來水溫度，從而減少城市居民加熱自來水消耗的燃料，具有顯著的節能效果。
[0049](7)該系統中還設置了灰渣綜合利用裝置，可利用鍋爐排放的灰渣制造建材，加強了資源的綜合利用。
[0050]但是，本領域技術人員應該認識到，上述的【具體實施方式】只是示例性的，是為了更好的使本領域技術人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利保護范圍的限制，只要是根據本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利保護的范圍。
【權利要求】
1.一種風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，包括鍋爐，密閉式煤倉、給煤斗、給煤機、第一干燥管、第一風扇磨、汽輪機；所述密閉煤倉、給煤斗、給煤機、第一干燥管、第一風扇磨、鍋爐的燃燒器依次連接，所述鍋爐的蒸汽出口連接汽輪機的蒸汽進口，其特征在于:還包括有密閉式污泥倉、第二風扇磨、第二干燥管、氣粉分離器、水回收裝置，乏氣風機、給粉機、風粉混合器； 所述密閉式污泥倉連接到第二干燥管的進料口，第二干燥管的出料口經第二風扇磨連接到氣粉分離器的進料口，氣粉分離器的乏氣出口依次經水回收裝置、乏氣風機連接到風粉混合器的進風口，所述氣粉分離器的出粉口經給粉機連接到風粉混合器的進粉口，風粉混合器的出料口連接鍋爐的燃燒器。
2.根據權利要求1的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，其特征在于:還包括自來水加熱器、密閉式灰倉、建材制造裝置、脫硫脫硝一體化裝置； 所述汽輪機的蒸汽出口連接自來水加熱器的熱源進口，自來水加熱器的熱源出口再連接回鍋爐； 所述鍋爐底部的冷灰斗連接密閉式灰倉，所述密閉式灰倉再連接建材建造裝置； 所述鍋爐的煙道尾部設有除塵器，所述除塵器連接到脫硫脫硝一體化裝置的污氣進口，所述脫硫脫硝一體化裝置的排氣口 一路連接到煙園、另一路連接連接到密閉式煤倉。
3.根據權利要求2所述的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，其特征在于:所述鍋爐外設有第二混合室，第二混合室的混合煙氣出口連接到第二干燥管的干燥劑入口，第二混合室的熱煙進口連接到鍋爐的高溫爐煙抽取口 ；所述除塵器還連接冷煙風機，所述冷煙風機再連接到第二混合室的冷煙進口。
4.根據權利要求3所述的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，其特征在于:所述鍋爐的煙道位于除塵器還設有空氣預熱器，所述空氣預熱器的進風口連接送風機，出風口連接到燃燒器。
5.根據權利要求1所述的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，其特征在于:所述第一干燥管的干燥劑入口連接到第二混合室的混合煙氣出口。
6.根據權利要求4所述的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，其特征在于:所述鍋爐外還設有第一混合室，所述第一干燥管的干燥劑入口連接到第一混合室的混合煙氣出口，所述第一混合室的熱煙進口還連接第二混合室的混合煙氣出口，所述空氣預熱器的出風口還連接到第一混合室的熱風進口。
7.根據權利要求1至6任一權利要求所述的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，其特征在于:所述密閉式污泥倉還通過管道直接連接到鍋爐的燃燒器。
8.根據權利要求1所述的風扇磨制粉的煤和污泥混燒綠色發電系統，其特征在于:所述水回收裝置和所述自來水加熱裝置為熱交換器。
【文檔編號】F23G7/00GK204084311SQ201420575707
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】施大鐘, 裴育峰, 施登宇, 王波, 王怡寧, 姚禹歌 申請人:上海援夢電力能源科技咨詢中心