适用于燃煤锅炉的高温蒸汽流化床污泥干燥掺烧系统及方法与流程

本发明属于锅炉技术领域，涉及一种适用于燃煤锅炉的高温蒸汽流化床污泥干燥掺烧系统及方法。

背景技术：

随着我国社会经济发展、城市化进程加快以及国民生活水平提高，城市生活污水量急剧增加。污泥是污水处理厂污水处理后的附属产品，富含有机腐质、细菌菌体、寄生虫卵和重金属等有害物质。未经恰当处理的污泥堆放时性质很不稳定，会散发出恶臭气味，相关污染物也会渗入地表土层，导致大气、土地、水体污染等多种环境危害。因此在处理污泥时必须彻底处理其危害性，防止污染环境。

传统的污泥处理方法有卫生填埋、堆肥、焚烧等。其中，污泥焚烧是最“彻底”的污泥处理方式，在欧洲、美国、日本等发达国家应用较多，具有处理速度快、减量化程度高、能源再利用等优点。

但原始污泥中水分含量过大，无法直接处理。降低污泥中的含水量，是污泥处理中的重要一环。我国大多数污水处理厂只对产生的浓缩污泥进行脱水处理，脱水污泥的含水率仍有80％左右，仍然难以达到填埋、堆肥或焚烧等后续处理处置的要求，还需要进一步对污泥进行干燥、降低污泥含水率。

目前污泥干燥预处理技术以热干燥技术为主，包括热风干燥、过热蒸汽干燥、热泵干燥、太阳能辅助干燥、微波干燥技术等，其中，过热蒸汽干燥技术由于具有简单方便、干燥效果好、稳定高效、安全性好等优点，是目前主要的污泥干燥技术之一，并尤其适合于燃煤电厂配合污水处理厂进行污泥处理，干燥后的污泥直接在燃煤电厂进炉焚烧，可实现污泥的无害化处置。

目前过热蒸汽干燥系统多采用滚筒式干燥机，过热蒸汽与湿污泥通过导热方式间接换热，虽然具有结构简单、适应能力强等优点，但干燥速度较慢，单台干燥机出力较小，污泥易粘结在传热壁壁面，导致干燥速率降低并影响干燥效果。若通过将热风等干燥介质通入干燥机与污泥直接接触、对流干燥，可大幅提高干燥效率，但系统复杂，尾气处理量很大，而且污泥粘壁的问题仍然存在。

流化床可以实现高效的传质传热，在污泥干燥方面也有相关研究，一般采用热烟气或热空气进行流化，可望达到很好的干燥效率，并避免污泥粘壁，但能量利用率较低，并且存在大量尾气需要处理。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种适用于燃煤锅炉的高温蒸汽流化床污泥干燥掺烧系统及方法，该系统及方法能够实现污泥的处理，且能量利用率高，同时不产生尾气。

为达到上述目的，本发明所述的适用于燃煤锅炉的高温蒸汽流化床污泥干燥掺烧系统包括污泥输送系统、旋转给料机、流化床干燥器、风机、干污泥输送系统及锅炉；

污泥输送系统的出口经旋转给料机与流化床干燥器的入口相连通，流化床干燥器的出口经干污泥输送系统与锅炉的入口相连通，流化床干燥器的底部设置有风室及布风板，流化床干燥器内设置有第一换热器，流化床干燥器顶部的气体出口与分离器的入口相连通，分离器的污泥粉末出口经干污泥输送系统与锅炉的入口相连通，分离器的气体出口经风机与风室相连通。

污泥输送系统的出口经污泥中储仓、旋转给料机及污泥输送管道与流化床干燥器的入口相连通；

流化床干燥器的出口经污泥颗粒排料管及干污泥输送系统与锅炉的入口相连通。

流化床干燥器入口的上方设置有旋转切割片以及用于带动旋转切割片转动的旋转电机。

流化床干燥器的入口处设置有切割网。

还包括汽轮机，其中汽轮机的出口与第一换热器的入口相连通。

还包括水处理系统、冷凝器、低加回热装置、第二换热器及蒸汽压缩机；

所述第一换热器包括压缩蒸汽换热器及过热蒸汽换热器，其中，分离器的气体出口与蒸汽压缩机的入口及风机的入口相连通，风机的出口与风室的入口相连通，蒸汽压缩机的出口与压缩蒸汽换热器的入口相连通，压缩蒸汽换热器的出口与锅炉的入口及第二换热器的放热侧入口相连通，第二换热器的放热侧出口与水处理系统的入口相连通，过热蒸汽换热器的入口与汽轮机的出口相连通，过热蒸汽换热器的出口与低加回热装置的出口相连通，冷凝器的出口与第二换热器的吸热侧入口相连通，第二换热器的吸热侧出口与低加回热装置的入口相连通。

压缩蒸汽换热器的出口经含污疏水输送管与第二换热器的放热侧入口相连通。

压缩蒸汽换热器的出口经不凝气体输送管与锅炉的入口相连通。

还包括冷凝器、水处理系统、低加回热装置及第二换热器；

第一换热器为过热蒸汽换热器，汽轮机的出口与过热蒸汽换热器的入口相连通，过热蒸汽换热器的出口与低加回热装置的出口相连通，分离器的气体出口与第二换热器的放热侧入口及风机的入口相连通，第二换热器的放热侧出口与水处理系统的入口相连通，风机的出口与风室的入口相连通，冷凝器的出口与第二换热器的吸热侧入口相连通，第二换热器的吸热侧出口与低加回热装置的入口相连通，第二换热器的不凝气体及干污泥出口与锅炉的入口经不凝气体输送管相连通。

本发明所述的适用于燃煤锅炉的高温蒸汽流化床污泥干燥掺烧方法包括以下步骤：

污泥输送系统输出的污泥经旋转给料机送入流化床干燥器进行干燥，流化床干燥器底部排出的污泥颗粒经干污泥输送系统送入锅炉中进行焚烧处理，其中，通过第一换热器回收流化床干燥器中污泥颗粒气流中的热量，流化床干燥器顶部气体出口排出的气体进入到分离器中进行分离，其中，分离器分离出来的污泥粉末经干污泥输送系统送入锅炉中进行焚烧，分离器分离出来的气体经风机进入到风室中。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的适用于燃煤锅炉的高温蒸汽流化床污泥干燥掺烧系统及方法在具体操作时，污泥输送系统输出的污泥经旋转给料机送入流化床干燥器中进行干燥，流化床干燥器底部排出的污泥颗粒经干污泥输送系统送入锅炉中进行焚烧处理，以实现污泥的干燥焚烧，另外，流化床干燥器顶部气体出口排出的气体进入到分离器中进行分离，其中，分离器分离出来的污泥粉末经干污泥输送系统送入锅炉中进行焚烧，分离器分离出来的气体进入到风室中，后续再进行焚烧，从而避免尾气的产生，保证污泥的无害化处理，另外，流化床干燥器内设置有第一换热器，通过第一换热器回收流化床干燥器中污泥颗粒气流中的热量，能量利用率较高。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为图1中a-a方向的截面图；

图3为实施例二的结构示意图。

其中，1为污泥输送系统、2为污泥中储仓、3为旋转给料机、4为污泥输送管道、5为旋转电机、6为旋转切割片、7为过热蒸汽换热器、8为分离器、9为压缩蒸汽换热器、10为流化床干燥器、11为布风板、12为风室、13为污泥颗粒排料管、14为干污泥输送系统、15为污泥粉末排料管、16为锅炉，17为蒸汽压缩机、18为风机、19为含污疏水输送管、20为不凝气体输送管、21为汽轮机、22为冷凝器、23为水处理系统、24为低加回热装置、25为第二换热器、26为切割网。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明所述的适用于燃煤锅炉的高温蒸汽流化床污泥干燥掺烧系统包括污泥输送系统1、经风机18、旋转给料机3、流化床干燥器10、干污泥输送系统14及锅炉16；污泥输送系统1的出口经旋转给料机3与流化床干燥器10的入口相连通，流化床干燥器10的出口经干污泥输送系统14与锅炉16的入口相连通，流化床干燥器10的底部设置有风室12及布风板11，流化床干燥器10内设置有第一换热器，流化床干燥器10顶部的气体出口与分离器8的入口相连通，分离器8的污泥粉末出口经干污泥输送系统14与锅炉16的入口相连通，分离器8的气体出口通过风机18与风室12相连通。

污泥输送系统1的出口经污泥中储仓2、旋转给料机3及污泥输送管道4与流化床干燥器10的入口相连通；流化床干燥器10的出口经污泥颗粒排料管13及干污泥输送系统14与锅炉16的入口相连通。

流化床干燥器10入口的上方设置有旋转切割片6以及用于带动旋转切割片6转动的旋转电机5；流化床干燥器10的入口处设置有切割网26；本发明还包括汽轮机21，其中汽轮机21的出口与第一换热器的入口相连通。

本发明所述的适用于燃煤锅炉的高温蒸汽流化床污泥干燥掺烧方法包括以下步骤：

污泥输送系统1输出的污泥经旋转给料机3送入流化床干燥器10进行干燥，流化床干燥器10底部排出的污泥颗粒经干污泥输送系统14送入锅炉16中进行焚烧处理，其中，通过第一换热器回收流化床干燥器10中污泥颗粒气流中的热量，流化床干燥器10顶部气体出口排出的气体进入到分离器8中进行分离，其中，分离器8分离出来的污泥粉末经干污泥输送系统14送入锅炉16中进行焚烧，分离器8分离出来的气体经风机进入到风室12中。

污泥输送管道4采用分叉结构，典型的可一分为二，进入旋转电机5的两侧，并在进入流化床干燥器10的入口处设置切割网26，将污泥进一步切割为细条状，保证污泥在流化床干燥器10内的流化和干燥效果。

实施例一

参考图1及图2，本实施例还包括水处理系统23、冷凝器22、低加回热装置24、第二换热器25及蒸汽压缩机17；所述第一换热器包括压缩蒸汽换热器9及过热蒸汽换热器7，其中，分离器8的气体出口与蒸汽压缩机17的入口及风机18的入口相连通，风机18的出口与风室12的入口相连通，蒸汽压缩机17的出口与压缩蒸汽换热器9的入口相连通，压缩蒸汽换热器9的出口与锅炉16的入口及第二换热器25的放热侧入口相连通，第二换热器25的放热侧出口与水处理系统23的入口相连通，过热蒸汽换热器7的入口与汽轮机21的出口相连通，过热蒸汽换热器7的出口与低加回热装置24的出口相连通，冷凝器22的出口与第二换热器25的吸热侧入口相连通，第二换热器25的吸热侧出口与低加回热装置24的入口相连通。

压缩蒸汽换热器9的出口经含污疏水输送管19与第二换热器25的放热侧入口相连通；压缩蒸汽换热器9的出口经不凝气体输送管20与锅炉16的入口相连通。

原始污泥通过污泥输送系统1进入污泥中储仓2，污泥中储仓2的下部设有旋转给料机3，再经过污泥输送管道4送入流化床干燥器10的顶部，流化床干燥器10顶部设有旋转切割片6，通过旋转电机5驱动，将污泥切割成短条状，并播撒进入流化床干燥器10中，并通过过热蒸汽换热器7及压缩蒸汽换热器9吸收热量，流化床干燥器10的底部设有布风板11和风室12，并采用蒸汽作为流化介质，使污泥颗粒流化，并在吸收热量后逐步干燥，形成干污泥，干燥后的干污泥颗粒通过流化床干燥器10下方的污泥颗粒排料管13排出；随蒸汽运动的干污泥粉末则通过分离器8与蒸汽分离，分离出来的污泥颗粒通过污泥粉末排料管15送入锅炉16中；分离出来的蒸汽，一部分通过风机18送到风室12重新进入流化床干燥器10中，保证流化；另一部分蒸汽通过蒸汽压缩机17加压成高压蒸汽，然后经第二换热器25释放汽化潜热，实现热量回收，降温后形成的含污疏水利用水处理系统23回收利用，压缩蒸汽换热器9输出的不凝气体及干污泥则送入锅炉16中进行焚烧处理。

本实施例的主要特点是：通过设置蒸汽压缩机17及压缩蒸汽换热器9，将污泥干燥过程中形成的蒸汽的汽化潜热回收利用，从而减少高温高压蒸汽的用量。

实施例二

参考图3，本实施例还包括冷凝器22、水处理系统23、低加回热装置24及第二换热器25；第一换热器为过热蒸汽换热器7，汽轮机21的出口与过热蒸汽换热器7的入口相连通，过热蒸汽换热器7的出口与低加回热装置24的出口相连通，分离器8的气体出口与第二换热器25的放热侧入口及风机18的入口相连通，第二换热器25的放热侧出口与水处理系统23的入口相连通，风机18的出口与风室12的入口相连通，冷凝器22的出口与第二换热器25的吸热侧入口相连通，第二换热器25的吸热侧出口与低加回热装置24的入口相连通，第二换热器25的不凝气体及干污泥出口与锅炉16的入口经不凝气体输送管20相连通。

原始污泥通过污泥输送系统1进入污泥中储仓2中，污泥中储仓2的下部设有旋转给料机3，然后经过污泥输送管道4送入流化床干燥器10的顶部，流化床干燥器10的顶部设有旋转切割片6，并通过旋转电机5驱动，将污泥切割成短条状，并播撒进入流化床干燥器10中，通过过热蒸汽换热器7吸收热量，流化床干燥器10的底部设有布风板11和风室12，并采用蒸汽作为流化介质，使污泥颗粒流化，在吸收热量后逐步干燥，形成干污泥，干燥后的干污泥颗粒，通过流化床干燥器10下方的污泥颗粒排料管13排出；随蒸汽运动的干污泥粉末则通过分离器8进行分离，然后通过污泥粉末排料管15送入锅炉16中焚烧，分离器8分离出来的蒸汽一部分通过风机18送到风室12中，然后重新进入流化床干燥器10中，保证流化；另一部分蒸汽直接进入第二换热器25中，利用冷凝器22输出的冷凝水实现热量回收，最终形成的含污疏水通过水处理系统23回收利用，第二换热器25输出的不凝气体及干污泥送入锅炉16中焚烧处理。

本实施例的主要特点是：取消蒸汽压缩机17和压缩蒸汽换热器9，污泥干燥过程中形成的多余蒸汽，通过过热蒸汽换热器7吸收热量用于回热系统等其他用途，因此高温高压蒸汽的用量比实施例一大，但系统相对简单。