一种利用燃气轮机余热干燥污泥的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种利用燃气轮机余热干燥污泥的系统，燃气轮机与发电机连接，燃气轮机烟气出口与余热锅炉相连通，余热锅炉蒸汽出口与汽轮机相连通，汽轮机与发电机相连接，汽轮机的抽汽管与内热式流化床干燥器的受热面管入口相连通，空气加热器出气口与内热式流化床干燥器进风口相连通，湿污泥经湿污泥管进入到内热式流化床干燥器中，在受热面管外流动、干燥后从出料口排入干污泥管；利用燃气轮机的烟气余热生产蒸汽推动汽轮发电机组发电，汽轮机余热作为污泥干燥的热源，实现能源梯级利用，热效率高，不外排异味气体，利用热水预加热流化床干燥器的流化风，能源利用率进一步提高，有效避免污泥填埋和土地利用造成的地下水污染等环境问题。
【专利说明】一种利用燃气轮机余热干燥污泥的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及余热回收及污泥干燥领域，特别涉及一种利用燃气轮机余热干燥污泥的系统。
【背景技术】
[0002](一)污水污泥的产量及其危害
[0003]随着城镇化进程的快速推进，中国的污水处理产业得到了快速发展，污水处理能力及处理率增长迅速，污水污泥的产量迅速增加。截止到2009年底，中国投入运行的城镇污水处理厂1992座，处理污水量280亿m3，产生含水率80%的污泥约2005万吨。随着城镇化水平和污水处理量的增加，污泥量将很快突破3000万吨。污泥的成分和化学性质复杂，既包含有机物、植物营养成分等，也包含重金属等有害物质。污泥的卫生学指标主要包括细菌总数、粪大肠菌群数、寄生虫卵含量等。污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染。
[0004]经过几十年的发展，欧美、日本等发达地区和国家的污泥处理处置技术已经基本成熟，相关法律法规和技术标准基本完善。主要技术路线包括:焚烧处理、卫生填埋、土地利用等，能够实现污泥的减量化、无害化、稳定化的目的。
[0005]据不完全统计，目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行卫生填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，而大部分未进行规范化的处理处置，直接威胁我国的环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低。
[0006](二)污泥处理的基本要求
[0007]污泥处理应符合安全环保、循环利用、节能降耗等原则。在污泥的处理过程中，污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质必须达到污染控制标准；充分利用污泥中所含有的有机质、各种营养元素和能量，将污泥中的有机质和营养元素补充到土地中，或者通过厌氧消化或焚烧等技术回收污泥中的能量；应避免采用消耗大量的优质清洁能源、物料和土地资源的处理处置技术，以实现污泥低碳处理处置。
[0008]国家鼓励利用污泥厌氧消化过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热、发电厂余热或其他余热作为污泥处理处置的热源。
[0009](三)污泥处理技术
[0010]污泥处置包括土地利用、焚烧、填埋等方式。
[0011]污泥的土地利用包括用于土地改良、用于园林绿化、用于农业等。但是，污泥的土地利用对污泥的泥质有非常严格的要求，否则可能对地下水和周围环境产生二次污染。
[0012]污泥的填埋处理不仅需要占用大量的土地，填埋场还排放大量恶臭气体、甲烷等温室气体，如果处置不当，也会造成地下水污染。
[0013]污泥焚烧处理技术最常用方案为:首先对含水率为80%左右的湿污泥进行干燥，干燥后的污泥进入焚烧装置完成焚烧处理。污泥的焚烧处理可以最大程度的实现减量化和稳定化，几乎杀死污泥中100%的病菌，无害化程度高，而且还可以对污泥中的可燃物进行热利用，实现污泥热能的资源化。但是，污泥焚烧处理的干燥过程中需要消耗燃煤等优质能源，成本较高；此外，湿污泥干燥过程需要消耗燃煤提供能源，燃煤燃烧排放二氧化硫、氮氧化物、粉尘等大气污染物。
[0014](四)燃气轮机的余热利用
[0015]利用燃气轮机进行燃气蒸汽联合循环，可以使燃气的发电效率提高到45%至55%左右，如果采用抽凝式蒸汽轮机，燃气的能源利用率可以高达70%以上。虽然燃气蒸汽联合循环结合抽凝式汽轮机，能源的利用率可以高达70%以上，但是与燃气轮机配套的余热锅炉排烟温度一般高达120°C以上，如此低温的余热资源很难利用，一般只能排放到大气中，不仅造成能源浪费，还产生环境热污染问题。
实用新型内容
[0016]本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种能源利用率高，不外排有异味气体、排烟温度低、安全环保的利用燃气轮机余热干燥污泥的系统。
[0017]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0018]一种利用燃气轮机余热干燥污泥的系统，包括燃气轮机，燃气轮机与发电机连接，燃气轮机烟气出口余热锅炉相连通，余热锅炉内设有蒸汽发生器和热水器，余热锅炉蒸汽出口与汽轮机相连通，汽轮机与发电机相连接，汽轮机的抽汽管与内热式流化床干燥器的受热面管入口相连通，汽轮机排汽口连接有凝汽器，内热式流化床干燥器的受热面管出口与凝汽器出口汇合后经给水泵与蒸汽发生器进水口相连通；所述余热锅炉的热水器热水出口与空气加热器相连通，空气加热器冷水出口通过循环泵与热水器的进水口相连通；空气加热器出气口通过热风管与内热式流化床干燥器进风口相连通，内热式流化床干燥器出风口依次连接有除尘器、弓I风机和水汽冷凝装置，水汽冷凝装置的气体出口通过鼓风机与空气加热器进气口连通，鼓风机出口还连接有排废气管，内热式流化床干燥器进料口连接湿污泥管，出料口连接干污泥管，湿污泥经湿污泥管进入到内热式流化床干燥器中，在受热面管外流动、干燥后从出料口排入干污泥管。
[0019]所述水汽冷凝装置为喷淋塔，引风机与喷淋塔的进气口相连通，喷淋塔的出气口与鼓风机相连通；喷淋塔内从上至下依次设置有除雾器、喷淋头和集水池，集水池内设置有换热器，集水池通过循环泵与喷淋头相连通，集水池还设置有排水管。
[0020]所述水汽冷凝装置气体出口连接有混风管，混风管与鼓风机连通，空气加热器出气口分为两路，一路与内热式流化床干燥器进风口相连通，另一路与混风管连通。
[0021]所述排废气管出口连接有气体净化或除臭装置。
[0022]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0023](I)利用燃气轮机的烟气余热生产蒸汽推动汽轮发电机组发电，汽轮机的抽汽余热作为污泥内热式流化床干燥器的热源，实现能源梯级利用，热效率高，可以节省污泥干燥的燃料成本，也避免了燃烧燃煤干燥污泥产生的二氧化硫、氮氧化物和粉尘等大气污染物的排放问题。
[0024](2)利用流化床干燥器和密闭循环流化风系统，污泥的干燥处理量大、故障率低，可以实现连续稳定运行，不外排大量有异味的气体。
[0025](3)充分利用燃气轮机排放的低温烟气(120°C以下)余热生产热水，利用热水预加热流化床干燥器的流化风，能源利用率进一步提高。
[0026](4)干燥后污泥的含水率低于10%，污泥的无害化、减量化、稳定化处理得到保证，干污泥的储存、运输方便，干污泥的应用范围大幅度增加。有效避免污泥填埋和土地利用造成的占地问题和地下水污染等环境问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型的结构示意图；
[0028]图中:1-燃气轮机，2-烟道，3-蒸汽发生器，4-余热锅炉，5-热水器，6_排烟管，7-循环泵，8-空气加热器，9-鼓风机，10-混风管，12-排水管，13-集水池，14-换热器，15-喷淋塔，16-循环风支管，17-干污泥管，18-循环水管，19-热风管，20-疏水管，21-凝结水管，22-除氧器，23-给水泵，24-喷淋头，25-除雾器，26-排风管，27-引风机，28-除尘器，29-循环风管，30-湿污泥管，31-受热面管，32-内热式流化床干燥器，33-抽汽管，34-凝汽器，35-发电机，36-汽轮机，37-蒸汽管，38-燃气管，39-排废气管，40-空气管。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0030]参见图1，本实用新型主要包括燃气轮机1，余热锅炉4，汽轮机36、内热式流化床干燥器32、喷淋塔15、空气加热器8等。
[0031]燃气轮机I与发电机35连接，燃气轮机I烟气出口通过烟道2与余热锅炉4相连通，余热锅炉4内设有蒸汽发生器3和热水器5、并与排烟管6相连通，余热锅炉4蒸汽出口与汽轮机36相连通，汽轮机36与发电机35相连接，汽轮机36的抽汽管33与内热式流化床干燥器32的受热面管31入口相连通，汽轮机36排汽口连接有凝汽器34，并通过凝结水管21与除氧器22相连通，内热式流化床干燥器32的受热面管31出口经疏水管20与除氧器22相连通，除氧器22经给水泵23与蒸汽发生器3进水口相连通；所述余热锅炉4的热水器5热水出口与空气加热器8相连通，空气加热器8冷水出口通过循环泵7与热水器5的进水口相连通；空气加热器8出气口与内热式流化床干燥器32进风口相连通，内热式流化床干燥器32出风口依次连接有除尘器28、引风机27和水汽冷凝装置，水汽冷凝装置的气体出口通过鼓风机9与空气加热器8进气口连通，鼓风机9出口还连接有排废气管39，所述排废气管39出口连接有气体净化或除臭装置，排废气管排放的废气可以引入污泥焚烧锅炉焚烧，或引入燃气轮机I焚烧，或者经除臭杀菌装置除臭、杀菌后直接排放到大气中，内热式流化床干燥器32进料口连接湿污泥管30，出料口排连接干污泥管17，湿污泥经湿污泥管30进入到内热式流化床干燥器32中，在受热面管31外流动、干燥后从出料口排入干污泥管17。
[0032]进一步，所述水汽冷凝装置为喷淋塔15，引风机27与喷淋塔15的进气口相连通，喷淋塔15的出气口与鼓风机9相连通；喷淋塔15内从上至下依次设置有除雾器25、喷淋头24和集水池13，集水池13内设置有换热器14，集水池13通过循环泵7与喷淋头24相连通，集水池13还设置有排水管12。
[0033]所述水汽冷凝装置气体出口连接有混风管10，混风管10与鼓风机9连通，空气加热器8出气口分为两路，一路与内热式流化床干燥器32进风口相连通，另一路与混风管10连通。[0034]燃气轮机排放的烟气余热生产蒸汽和热水，蒸汽推动汽轮发电机组发电、汽轮机的抽汽作为流化床干燥器的热源，热水对流化床干燥器的流化风进行预加热，流化风密闭循环使用，湿污泥干燥产生的蒸汽在喷淋塔15内冷凝后外排；高品位能源发电，低品位能源干燥湿污泥，能源高效、梯级利用；对低温烟气余热充分利用，能源利用率进一步提高；湿污泥干燥不消耗优质能源，干燥成本低；湿污泥干燥不单独燃用燃料，不排放污染物；流化风循环使用，不外排有异味气体；系统稳定、连续生产，干燥强度大，污泥的干燥量大。因此，本实用新型能够在安全、环保和经济的前提下实现污泥干燥，达到节能减排和发展循环经济的目的。
[0035]同时公开了一种利用燃气轮机余热干燥污泥的方法，包括以下步骤:
[0036](I)、所述燃气轮机I的燃气管38和空气管40分别向燃气轮机I提供燃气和空气并燃烧，高温高压的烟气推动燃气轮机I高速旋转并带动发电机35发电，燃气轮机I排放450°C至600°C的烟气通过烟道2进入余热锅炉4，烟气向蒸汽发生器3放热后温度降低到200°C以下、并产生中温中压，压力大于2.5MPa、温度大于400°C的蒸汽；降温后的烟气进一步向热水器5放热，排烟温度进一步降低到100°C以下从排烟管6排出，对烟气低温余热进行充分利用；
[0037](2)、蒸汽发生器3产生的中温中压蒸汽通过蒸汽管37进入汽轮机36并推动汽轮机36带动发电机35发电,汽轮机36抽出部分蒸汽经抽汽管33进入内热式流化床干燥器32 ;汽轮机36排放的乏汽进入凝汽器34凝结成水，经凝结水管21进入除氧器22 ;进入到内热式流化床干燥器32的抽汽在受热面管31内流动，经湿污泥管30进入到内热式流化床干燥器32的湿污泥在受热面管31外流动，受热面管31内流动的抽汽向受热面管31外流动的湿污泥放热后凝结成水，并经疏水管20进入到除氧器22完成除氧处理；除氧器22内的除氧水经过给水泵23进入到蒸汽发生器3，从烟气中吸热后转变成中温中压蒸汽经蒸汽管37再一次进入到汽轮机36，完成循环；内热式流化床干燥器32设置湿污泥管30、干污泥管17、受热面管31，内热式流化床干燥器32分别在下部设置热风管19、在上部设置循环风管29。从湿污泥管30进入到内热式流化床干燥器32的湿污泥充满受热面管31之间的缝隙；从热风管19进入到内热式流化床干燥器32的热风向上流动，并带动不同受热面管31之间的污泥进行流动并处于流态化，加强污泥与受热面管31之间的换热，污泥吸热后水蒸汽蒸发进入到流化风当中；干燥污泥从干污泥管17排出；流化风携带水蒸汽和部分污泥颗粒离开内热式流化床干燥器32、进入到循环风管29。
[0038](3)、进入到循环风管29内的携带污泥颗粒的循环风在除尘器28内进行除尘，除尘后的循环风经引风机27进入到喷淋塔15 ;循环泵7将集水池13内冷水输送到喷淋头24并雾化成水滴，进入到喷淋塔15内的循环风向上流动、雾化后的水滴向下流动,二者逆向流动并换热，循环风中的水蒸汽冷却并凝结成水进入到集水池13 ;含有水滴的循环风进一步向上流动并经过除雾器25，循环风中的水滴被捕集下来、进入到集水池13中，除雾后的循环风离开喷淋塔15进入到排风管26 ;集水池13内布置换热器14，连续不断地将集水池13内的热量带走、使集水池13的水温维持在一定的低温、维持对循环风的冷却能力；喷淋塔15产生的凝结水经排水管12排出；
[0039]进入排风管26的循环风经鼓风机9进入到空气加热器8、与来自循环水管18的热水进行热交换，鼓风机9出口还连接有排废气管39，多余循环风经排废气管39排出，排废气管排放的废气可以引入污泥焚烧锅炉焚烧，或引入燃气轮机I焚烧，或者经除臭杀菌装置除臭、杀菌后直接排放到大气中；循环风温度升高后离开空气加热器8进入到热风管19，作为流化风进入到内热式流化床干燥器32，完成循环；来自循环水管18的热水进入到空气加热器8，向循环风放热后温度降低转变成冷水，冷水离开空气加热器8、经循环泵7进入热水器5的冷水进口，冷水在热水器5内从烟气中吸热转变成热水再一次进入到循环水管18，完成循环。
[0040] 进一步，喷淋塔15内的循环风在离开喷淋塔15之前虽然经过除雾处理，但是由于循环风中的水蒸汽基本处于饱和状态，具有一定的腐蚀性。为了避免排风管26、鼓风机9、空气加热器8发生腐蚀，在热风管19上引入循环风支管16并与排风管26相连通，排风管26与混风管10连通，混风管10与鼓风机9连通，从热风管19引出部分热风到排风管26与循环风混合、确保混风管10内的循环风温度维持在混合风中水蒸汽的饱和温度以上。
【权利要求】
1.一种利用燃气轮机余热干燥污泥的系统，其特征在于:包括燃气轮机(I)，燃气轮机(I)与发电机(35 )连接，燃气轮机(I)烟气出口与余热锅炉(4 )相连通，余热锅炉(4 )内设有蒸汽发生器(3)和热水器(5)，余热锅炉(4)蒸汽出口与汽轮机(36)相连通，汽轮机(36)与发电机(35 )相连接，汽轮机(36 )的抽汽管(33 )与内热式流化床干燥器(32 )的受热面管(31)入口相连通，汽轮机(36 )排汽口连接有凝汽器(34 )，内热式流化床干燥器(32 )的受热面管(31)出口与凝汽器(34)出口汇合后经给水泵(23)与蒸汽发生器(3)进水口相连通；所述余热锅炉(4 )的热水器(5 )热水出口与空气加热器(8 )相连通，空气加热器(8 )冷水出口通过循环泵(7)与热水器(5)的进水口相连通； 空气加热器(8)出气口与内热式流化床干燥器(32)进风口相连通，内热式流化床干燥器(32)出风口依次连接有除尘器(28)、引风机(27)和水汽冷凝装置，水汽冷凝装置的气体出口通过鼓风机(9 )与空气加热器(8 )进气口连通，鼓风机(9 )出口还连接有排废气管(39)； 内热式流化床干燥器(32)进料口连接湿污泥管(30)，出料口连接干污泥管(17)，湿污泥经湿污泥管(30)进入到内热式流化床干燥器(32)中，在受热面管(31)外流动、干燥后从出料口排入干污泥管(17)。
2.根据权利要求1所述的利用燃气轮机余热干燥污泥的系统，其特征在于:所述水汽冷凝装置为喷淋塔(15)，引风机(27)与喷淋塔(15)的进气口相连通，喷淋塔(15)的出气口与鼓风机(9)相连通；喷淋塔(15)内从上至下依次设置有除雾器(25)、喷淋头(24)和集水池(13)，集水池(13)内设置有换热器(14)，集水池(13)通过循环泵(7)与喷淋头(24)相连通，集水池(13)还设置有排水管(12)。
3.根据权利要求1或2所述的利用燃气轮机余热干燥污泥的系统，其特征在于:所述水汽冷凝装置气体出口连接有混风管(10 )，混风管(10 )与鼓风机(9 )连通，空气加热器(8 )出气口分为两路，一路与内热式流化床干燥器(32)进风口相连通，另一路与混风管(10)连通。
4.根据权利要求1或2所述的利用燃气轮机余热干燥污泥的系统，其特征在于:所述排废气管(39)出口连接有气体净化或除臭装置。
【文档编号】C02F11/12GK203653399SQ201320670343
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】何秀锦, 钱瑞林 申请人:凤阳海泰科能源环境管理服务有限公司, 杭州蓝正环境工程有限公司