利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统及耦合方法与流程

本发明涉及耦合发电技术领域，特别是利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统及耦合方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，城市污水处理量及污泥产量增长迅速，截止2015年,据官方数据我国设市城市污泥无害化处置率低于53%，远没有达到80%的规划要求。约30%的污泥采取临时处置，17%左右不知去向。

2017年，全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划中明确了要加大污泥无害化处置力度，要求将污泥无害化处置规模提高到2200万吨/年，设施投资约294亿。但目前我国污泥无害化处置形势严峻，传统污泥处置技术存在缺陷，污泥无害化资源化处置陷入困境。

厌氧消化技术存在的问题有：第一，装置产能远大于污泥产量；第二，好氧堆肥技术得到的肥料产品质量差，销路狭窄；第三，填埋技术仅仅是临时处置方式，存在二次污染问题，国家明令限制；第四，独立干化焚烧技术的建设成本和运营成本太高，运营成本350-600元/t；第五，协同水泥窑焚烧技术的是一种成本较低，处理效果好的技术。因为同时协同处置危废，面临消纳能力不足情况。

为提高污泥脱水效率，部分工业采用烘干方法进行脱水，但烘干物料过程中低温、中温、高温脱水过程中产生部分异味气体，使之成为大气污染中的另一种难题，造成脱水投资高、成本居高不下。

现阶段污水处理厂的污泥和电厂粉煤灰均属于固体废弃物，如填埋或抛弃均极大地破坏环境，现有技术对其的处理也并不理想。

技术实现要素：

本发明的目的是提供利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统及耦合方法，要解决污水处理厂的污泥脱水工艺复杂、脱水成本高、电厂产生的粉煤灰无法二次利用的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明一方面提供利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统，包括供料管道、无轴螺旋输送机、破碎设备、混合设备、存储仓、锅炉、输煤皮带机、尾气处理装置、输送机和粉煤灰设备；

供料管道的起始端与原污泥池连通，供料管道通过无轴螺旋输送机与破碎设备的入料口连通，破碎设备的出料口与混合设备的入料口连通；混合设备的出料口与存储仓的入料口连通，存储仓的出料口通过输煤皮带机与锅炉的入料口连通；

锅炉顶部的排气口通过管道与尾气处理装置连通；锅炉底部的排渣口与输送机连通，工作状态时，输送机将锅炉燃烧后的粉煤灰送入混合设备内。

进一步，还包括汽轮机和发电机。锅炉将掺混后燃料的化学能转化为工作介质（一般为水）的内能，汽轮机将锅炉产生的蒸汽中的内能转换为机械能，并通过同轴连接的发电机将机械能转换成电能，从而达到将混合燃料的化学能转化为电能的目的。

进一步，原污泥池内的污泥含水率60%。

进一步，存储仓内污泥与粉煤灰的混合物含水率为40%。

进一步，锅炉内的污泥与粉煤灰的掺烧比例为15%-50%。

进一步，混合设备内设置有螺旋搅拌部件。混合设备顶部设置有用于投加粉煤灰的进料口。

进一步，破碎设备顶部设置有用于投加粉煤灰的卸料斗。

进一步，存储仓出料口上设置有用于将混合设备内的物料传递到输煤皮带机上的螺旋给料机或者斗式提升机。

进一步，存储仓外壁上设置有保温层。

本发明另一方面提供上述利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统的耦合方法，具体步骤如下：

步骤一，将含水率60%的原污泥通过供料管道送入破碎设备中；

步骤二，进行破碎后的原污泥输送至混合设备；通过混合设备的顶部进料口加入粉煤灰，根据实验所得经验掺混比控制加入粉煤灰的比例，利用混合设备内的螺旋搅拌将污泥与粉煤灰的混合物搅拌均匀；

步骤三，将混合设备内的干污泥输送至存储仓；通过螺旋给料机输送至输煤皮带机；

步骤四，掺混后的干污泥，将其送入锅炉炉膛燃烧；

步骤五，锅炉炉膛燃尽后的粉煤灰通过输送机送入混合设备内；锅炉炉膛燃烧后的烟气通过设置在锅炉顶部的排气口进入尾气处理装置；

步骤六，燃烧后气体通过燃煤锅炉配套的脱硝、脱硫、除尘等装置的处理，达标后排出。

本发明的有益效果体现在：

1，本发明提供的利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统及耦合方法，耦合系统设置科学合理，原料采用了现阶段污水处理厂的污泥和电厂粉煤灰均这两种固体废弃物，实现了电厂固废产物自循环，原料成本低廉。

2，本发明提供的方法能起到变废为宝的作用，巧妙的使用电厂的燃烧废弃物粉煤灰对原污泥进行干化处理，简易原有的干化流程，耦合资源发电。克服了现有技术污泥脱水的工艺复杂、脱水成本高的技术问题。

3，本发明提供的方法为污泥和粉煤灰这两种固废处理提供了新的解决思路，提供了粉煤灰二次利用机会，将物理混合后的干化污泥直掺到电厂输煤系统然后进入锅炉燃烧，充分利用干化污泥的热值替代一部分燃煤。大大降低了企业的生产成本，同时降低了工业生产对环境带来的污染。达到了污泥无害化减量化处置的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明实施例一的流程示意图。

图2是本发明实施例二的流程示意图。

附图标记：1-原污泥池、2-破碎设备、3-混合设备、4-存储仓、5-锅炉、6-尾气处理装置、7-卸料斗、8-斗式提升机、9-输煤皮带机。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。

实施例1，如图1所示，本发明一方面提供利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统，包括供料管道、无轴螺旋输送机、破碎设备2、混合设备3、存储仓4、锅炉5、输煤皮带机9、尾气处理装置6、输送机和粉煤灰设备。供料管道的起始端与原污泥池1连通，供料管道通过无轴螺旋输送机与破碎设备2的入料口连通，破碎设备2的出料口与混合设备3的入料口连通；混合设备3的出料口与存储仓4的入料口连通，存储仓4的出料口通过输煤皮带机9与锅炉5的入料口连通，存储仓4外壁上设置有保温层。混合设备3顶部设置有用于投加粉煤灰的进料口；混合设备3内设置有螺旋搅拌机。存储仓4出料口上设置有用于将混合设备3内的物料传递到输煤皮带机9。

锅炉5顶部的排气口通过管道与尾气处理装置6连通；锅炉5底部的排渣口与输送机连通，工作状态时，输送机将锅炉5燃烧后的粉煤灰送入混合设备3内。

上述电厂耦合系统还包括汽轮机和发电机。锅炉5将掺混后燃料的化学能转化为工作介质（一般为水）的内能，汽轮机将锅炉5产生的蒸汽中的内能转换为机械能，并通过同轴连接的发电机将机械能转换成电能，从而达到将混合燃料的化学能转化为电能的目的。

其中，原污泥池1内的污泥含水率60%。存储仓4内污泥与粉煤灰的混合物含水率为40%。锅炉5内的污泥与粉煤灰的掺烧比例为15%-50%。

上述利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统的耦合方法，具体步骤如下：

步骤一，将含水率60%的原污泥通过供料管道送入破碎设备2中；

步骤二，进行破碎后的原污泥输送至混合设备3；通过混合设备3的顶部进料口加入10%-15%粉煤灰，利用混合设备3内的搅拌机将污泥与粉煤灰的混合物搅拌均匀，测试混合物含水量；

步骤三，混合物的含水量为40-50%时，停止添加粉煤灰，得到混合污泥；

步骤四，将混合设备3内的干污泥输送至存储仓4；通过螺旋给料机输送至输煤皮带机9；

步骤五，掺混后的干污泥，将其送入锅炉5炉膛燃烧；

步骤六，锅炉5炉膛燃尽后的粉煤灰通过输送机送入混合设备3内；锅炉5炉膛燃烧后的烟气通过设置在锅炉5顶部的排气口进入尾气处理装置6；

步骤七，燃烧后气体通过脱硝、脱硫、除尘处理，达标后排出。

其中，步骤二中污泥与粉煤灰的混合物的比例选择。为了考察60%左右含水污泥与粉煤灰粗混效果，观察混合之后污泥物理性状变化。采用15kg污泥为基准样品，分别考察混合2.25kg、4.5kg、7.5kg粉煤灰（细粒）之后的物理性状变化。

实验中用到的设备和器材为：污泥500kg、粉煤灰250kg、铁桶2个、编织袋10个、电子秤1个（量程100kg）、铁锹1个、皮卡1辆、手推车1个。污泥运输费用：800元；材料费用：400元；人工费用：200元。具体方法如下：

①用铁桶称取2.25kg、4.5kg、7.5kg粉煤灰（细粒）之后，用编织袋装好备用。

②再用铁桶分别称取4份15kg污泥，作为基准样品搁置阴凉处地面。可以将其铺平搁置地面，做成饼状。

③重复步骤1-2，将粉煤灰取出与污泥堆充分混合，待30min之后，记录污泥含水率及物性变化。

④重复步骤1-2，将粉煤灰取出与污泥堆充分混合，待60min之后，记录污泥含水率及物性变化。

⑤重复步骤1-2，将粉煤灰取出与污泥堆充分混合，待90min之后，记录污泥含水率及物性变化。

（4）实验后含水率测定汇总

表1混合物的含水率测定

实施例2，利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统及耦合方法，同实施例1，不同之处在于，破碎设备2顶部设置有用于投加粉煤灰的卸料斗7。卸料斗7上部设置有桥式抓斗机。存储仓4出料口上设置有用于将混合设备3内的物料传递到输煤皮带机上的斗式提升机8。参见图2所示。

综上，本发明提供的利用粉煤灰进行污泥干化的电厂耦合系统及耦合方法，不仅充分利用污泥灰热量，同时利用现有环保设施进行污泥燃烧尾气处理，降低污泥热干化的投资成本。本发明提供的系统实现了电厂固废产物自循环，达到污泥处置资源化、无害化、减量化、稳定化的目标。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。