風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統的製作方法
2023-05-29 18:12:21 2
風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，包括鍋爐，密閉式煤倉、中速磨煤機、密閉式汙泥倉、風扇磨、乾燥管、氣粉分離器、水回收裝置，乏氣風機、給粉機、風粉混合器；所述密閉式汙泥倉連接到乾燥管的進料口，乾燥管的出料口經風扇磨連接到分離器的進料口，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。該系統實現了燃煤發電、汙泥幹化、汙泥焚燒、汙染物一體化脫除、灰渣利用、汽輪機冷端餘熱利用的有機結合，使煤和汙泥混燒綠色發電系統具有高效、節能、經濟、環保的功能。
【專利說明】風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬於發電【技術領域】，尤其涉及煤和汙泥混燒發電技術。
【背景技術】
[0002]習近平同志指出:能源安全是關係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，並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汙染源。我國的能源消費佔世界的8?9%，但SO2排放佔到世界的15.1%，排放總量在1997年已達2346萬噸，佔世界第一位；Ν0χ佔到世界的10.1%，C02佔到9.6%。其中我國煤燃燒所釋放的SO2佔到全國總排放的87%，CO2佔到71%，NOx佔到67%，粉塵佔到60%。大量燃煤排放的SO2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CO2總量也居世界第二位。
[0004]燒煤所造成的汙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。如不採取有力的治理措施，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佔比還很低。這樣的能源結構決定了我國在今後相當長的時間裡，燃煤發電仍然處於主體地位。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、防止大氣汙染的重點區域。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，發展新的燃煤汙染物控制技術、深度節能與廢棄物資源化利用技術變得十分迫切。
[0006]目前，燃煤電廠的汙染物控制主要包括脫硫、脫硝、除塵和二氧化碳控制。脫硫廣泛採用石灰石-石膏法；脫硝技術主要包括低NOx燃燒、SNCR和SCR技術；除塵廣泛採用普通電除塵和溼式電除塵技術；二氧化碳控制包括分離、儲存和資源化利用等環節，目前主要處於研發階段，尚未大規模廣泛應用。上述技術對汙染物主要採用分而治之的思路，系統複雜，處理成本較高。開發一體化汙染物脫除及資源化轉化技術，使各種汙染物可以在較低的經濟成本下脫除並轉化為有用的產品，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。由於凝汽器循環水出口溫度不高，餘熱量雖然很大，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，仍有大量餘熱被凝汽器循環水帶走而損失。
[0008]城市汙泥是汙水處理廠進行汙水處理的必然產物。未經恰當處理處置的汙泥進入環境後，直接給水體和大氣帶來二次汙染，不但降低了汙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汙泥現有處理設施還不到1/4，現有汙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。有些地方的汙泥沒有得到合理的處理和處置便直接排放，造成了嚴重的二次汙染。由於汙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，而且會佔用大量土地資源。熱處理已成為解決城市汙泥問題的有效技術，目前已廣泛應用的主要是焚燒法，即對汙泥進行脫水和幹化處理後，送到危廢中心通過爐排爐、迴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。汙泥焚燒中存在的主要問題是汙泥幹化能耗高、系統複雜，汙泥焚燒處理量小，不能完全滿足城市汙泥處置的需要。開發大容量低能耗的汙泥焚燒處理系統，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，是有利於實現更大範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。
【發明內容】
[0010]本發明所要解決的技術問題是提供一種風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，該系統能夠在大容量高參數燃煤電廠中進行大規模低能耗汙泥乾燥和焚燒，克服現有技術存在的不足。
[0011]為解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案:
[0012]一種風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，包括鍋爐、密閉式煤倉、給煤鬥、給煤機、中速磨煤機、汽輪機；所述密閉式煤倉、給煤鬥、給煤機，中速磨煤機、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，其特徵在於:還包括有密閉式汙泥倉、風扇磨、乾燥管、氣粉分離器、水回收裝置，乏氣風機、給粉機、風粉混合器；
[0013]所述密閉式汙泥倉連接到乾燥管的進料口，乾燥管的出料口經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，所述分離器的出粉口經給粉機連接到風粉混合器的進粉口，所述風粉混合器的出料口連接所述鍋爐的燃燒器。
[0014]在本發明的【具體實施方式】中，還包括自來水加熱器、密閉式灰倉、建材製造裝置、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鬥連接密閉式灰倉，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汙氣進口，所述脫硫脫硝一體化裝置的排氣口一路連接到煙?、另一路連接到密閉式煤倉。
[0015]在本發明【具體實施方式】中，所述鍋爐外設有混合室，混合室的混合煙氣出口連接到乾燥管的乾燥劑入口，混合室的熱煙進口連接到鍋爐煙道上的高溫爐煙抽取口 ；所述除塵器還連接冷煙風機，所述冷煙風機再連接到混合室的冷煙進口。
[0016]在本發明【具體實施方式】中，所述鍋爐的煙道中位於除塵器前方還設有空氣預熱器，所述空氣預熱器的空氣進口連接送風機，熱風出口分兩路，一路連接到燃燒器，一路連接到中速磨煤機。
[0017]在本發明的【具體實施方式】中，所述密閉式汙泥倉還通過管道直接連接到鍋爐的燃
；BS-5g.
[0018]採用上述技術方案，本系統通過設置密閉式汙泥儲倉和煤倉，故可避免汙泥臭味和煤炭粉塵向大氣環境的擴散；汙泥儲倉中的汙泥經乾燥管與高溫爐煙/冷爐煙混合介質接觸被初步乾燥，一併進入汙泥研磨裝置中被研磨至很細的粒徑，並與乾燥介質進行深度換熱，汙泥中的水分大幅下降，磨出的氣粉混合物經氣粉分離器進行氣粉分離後，高含溼的乏氣經水回收裝置冷卻冷凝降低溼度後再作為送粉介質把幹汙泥送入鍋爐內燃燒。該過程中汙泥與高溫煙氣進行直接接觸換熱，可以顯著提高汙泥乾燥的速率和處理量，回收乾燥乏氣的餘熱，降低乾燥能耗，並減少汙泥帶入鍋爐的水分，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；由於煙氣中含氧量很低，故可以確保乾燥系統的安全性，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SOx、NOx脫除。本系統通過設置汽輪機排汽餘熱利用裝置，利用汽輪機排汽餘熱加熱城市自來水，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製備淡水。無論是哪種方案，都會產生巨大的節能效果。
[0019]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製造建材。
[0020]因此，本發明提出的風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統具有汙泥處理量大、系統熱效率高、資源綜合利用、綠色無汙染的優勢。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為實施例1的系統結構示意圖。
[0022]圖2為實施例2的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]實施例1
[0024]如圖1所示，在本發明的風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統中，密閉式汙泥儲倉I經汙泥輸送皮帶2連接到乾燥管3的進料口，乾燥管3的出料口連接到風扇磨4，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連接到乏氣風機7，乏氣風機7連接到風粉混合器8的進風口，風粉混合器8的出料口連接到鍋爐33的燃燒器9。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。
[0025]乾燥管3的乾燥劑入口與混合室11的混合煙氣出口也連通，混合室11的熱煙進口連接到鍋爐33的高溫爐煙抽取口 18，混合室11的冷煙進口連接冷煙風機12的出風口，冷煙風機12的進風口與煙道尾部的除塵器13的出口連接。
[0026]密閉式煤倉14連接到給煤鬥15，給煤鬥15連接到給煤機16，給煤機16連接到中速磨煤機17，中速磨煤機17連接到鍋爐33的燃燒器9。鍋爐33的蒸汽出口連接到汽輪機19的蒸汽進口，汽輪機19的蒸汽出口連接到自來水加熱器20的熱源進口，自來水加熱器20的熱源出口連接回鍋爐33。
[0027]鍋爐33的爐膛下部的冷灰鬥21連接到密閉式灰倉22，密閉式灰倉22連接到建材製造裝置23。
[0028]鍋爐33在煙道尾部位於除塵器13前方布置空氣預熱器24。除塵器13的出口還還連接脫硫脫硝一體化裝置25，脫硫脫硝一體化裝置25的排氣口一輪經引風機26連接到煙囪27，另一路通過管道32連接密閉式煤倉14。
[0029]空氣預熱器24進口連接到送風機28，空氣預熱器24通過出口通過一次風管道29連接到中速磨煤機17，通過二次風管道30與鍋爐33的燃燒器9連接。
[0030]密閉式汙泥儲倉I通過管道31連接到鍋爐燃燒器9。
[0031]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。
[0032]該基於資源綜合利用的風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統的工作原理為:
[0033]儲存於密閉式汙泥儲倉I中的汙泥，經汙泥輸送皮帶2輸送到乾燥管3，與來自混合室11的乾燥劑接觸並被初步乾燥，然後和乾燥劑一併進入風扇磨4，汙泥被進一步乾燥並研磨至規定粒徑，磨出的風粉混合物進入氣粉分離器5進行分離，分離後高含溼乏氣進入水回收裝置6中被冷卻冷凝，其放出熱量被回收，除溼後的乏氣作為送粉介質，在風粉混合器8中與氣粉分離器5下部所連給粉機10送來的幹汙泥粉末混合，並輸送至鍋爐33的燃燒器9。密閉式汙泥儲倉I中汙泥發酵產生的氣體也通過管道31送到燃燒器燃燒。
[0034]儲存於密閉式煤倉14中的原煤，被送入給煤鬥15，經給煤機16送入中速磨煤機17，中速磨煤機17出口的一次風粉混合物輸送到鍋爐33的燃燒器9。密閉式煤倉14通過管道32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中分離出的一部分含氧量極低的氣體(主要為C02)對密閉式煤倉14進行惰性化保護。
[0035]送風機28從環境中吸入空氣，經空氣預熱器24加熱後，一部分通過一次風管道29送入中速磨煤機17，另一部分通過二次風管道30直接送到鍋爐燃燒器9。
[0036]幹汙泥、煤粉和密閉式汙泥儲倉中產生的氣體在鍋爐33中與空氣混合、燃燒，放出的熱量用於生產蒸汽，蒸汽進入汽輪機19做功後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餘熱加熱後返回自來水系統。
[0037]鍋爐出口煙氣經除塵器13去除粉塵後，進入脫硫脫硝一體化裝置25中，將煙氣中的SOx、NOx脫除，剩餘的清潔無害的氮氣和氧氣經引風機26進入煙囪27排放。脫除的SOx、NOx用於製作廢料。
[0038]從鍋爐18的爐膛下部冷灰鬥21出來的固態灰渣進入密閉式灰倉22，然後被送到建材製造裝置23中製成建材。
[0039]本系統實現了燃煤發電、汙泥幹化、汙泥焚燒、汙染物一體化脫除、灰渣利用、汽輪機冷端餘熱利用的有機結合，使煤和汙泥混燒綠色發電系統具有高效、節能、經濟、環保的功能。該煤和汙泥混燒綠色發電系統專利具有以下特點:
[0040](I)風扇磨系統和中速磨系統配套使用，適用於汙泥和磨損指數小於5的貧煤、煙煤或外水分小於19%的低水分褐煤的混燒發電。
[0041](2)該系統中汙泥與高溫煙氣進行直接接觸換熱，可以顯著提高汙泥乾燥的速率，回收乾燥乏氣的餘熱，降低乾燥能耗，並減少汙泥帶入鍋爐的水分，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；由於煙氣中含氧量很低，故可以確保乾燥系統的安全性，避免發生爆炸。
[0042](3)該系統的汙泥處理能力可達100t/h以上，顯著高於當前汙泥焚燒設備日處理量300-600t/d的水平。
[0043](4)該系統中設置了密閉式汙泥儲倉和煤倉，故可避免汙泥臭味和煤炭粉塵向大氣環境的擴散，改善了環境。
[0044](5)設置了脫硫脫硝一體化裝置，該裝置可把煙氣中的S0x、N0x和C02脫除，進入煙囪排放的是清潔無害的氮氣和氧氣。
[0045](6)該系統中設置了自來水加熱器，利用汽輪機排汽餘熱加熱城市自來水，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。
[0046](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製造建材，加強了資源的綜合利用。
[0047]實施例2
[0048]如圖2所示，本實施例與實施例1的不同之處在於:汽輪機19的蒸汽出口與鍋爐33之間連接的是海水加熱器20，海水加熱器20再連接閃蒸器33、閃蒸器33再連接冷凝器34。其它結構與實施例1相同。
[0049]在本實施例中，通過海水加熱器20利用從汽輪機19出來的蒸汽對海水預熱，預熱後的海水再送到閃蒸器33中產生水蒸氣，最後水蒸再進入冷凝器34中冷凝成淡水，從而實現了海水的淡化。
[0050]但是，本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書範圍內。
【權利要求】
1.一種風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，包括鍋爐、密閉式煤倉、給煤鬥、給煤機、中速磨煤機、汽輪機；所述密閉式煤倉、給煤鬥、給煤機，中速磨煤機、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，其特徵在於:還包括有密閉式汙泥倉、風扇磨、乾燥管、氣粉分離器、水回收裝置，乏氣風機、給粉機、風粉混合器； 所述密閉式汙泥倉連接到乾燥管的進料口，乾燥管的出料口經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，所述分離器的出粉口經給粉機連接到風粉混合器的進粉口，所述風粉混合器的出料口連接所述鍋爐的燃燒器。
2.根據權利要求1風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，其特徵在於:還包括自來水加熱器、密閉式灰倉、建材製造裝置、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鬥連接密閉式灰倉，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汙氣進口，所述脫硫脫硝一體化裝置的排氣口一路連接到煙?、另一路連接到密閉式煤倉。
3.根據權利要求1或2所述的風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，其特徵在於:所述鍋爐外設有混合室，混合室的混合煙氣出口連接到乾燥管的乾燥劑入口，混合室的熱煙進口連接到鍋爐煙道上的高溫爐煙抽取口 ；所述除塵器還連接冷煙風機，所述冷煙風機再連接到混合室的冷煙進口。
4.根據權利要求1所述的風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，其特徵在於:所述鍋爐的煙道中位於除塵器前方還設有空氣預熱器，所述空氣預熱器的空氣進口連接送風機，熱風出口分兩路，一路連接到燃燒器，一路連接到中速磨煤機。
5.根據權利要求1至4任一權利要求所述的風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，其特徵在於:所述密閉式汙泥倉還通過管道直接連接到鍋爐的燃燒器。
6.根據權利要求1所述的風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，其特徵在於:所述水回收裝置和所述自來水加熱裝置為熱交換器。
7.根據權利要求2所述的風扇磨和中速磨製粉的煤和汙泥混燒綠色發電系統，其特徵在於:所述自來水加熱器替換成海水加熱器，所述海水加熱器再連接閃蒸器，所述閃蒸器再連接冷凝器。
【文檔編號】C02F11/12GK104235816SQ201410520808
【公開日】2014年12月24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諮詢中心