一种基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统的制作方法

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其是涉及一种基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统。

背景技术：

在污水净化工艺中，有一些固态物或添加的药剂无法去除，这些固态物统称为污泥。污泥由有机物和无机物组成，是一种含水率较高的复杂物质，目前主要通过污泥焚烧工艺，利用焚烧炉将脱水污泥加温干燥，再用高温氧化污泥中的有机物，使污泥成为少量灰烬。

燃煤发电是一种大型化、规模化、高效化的发电方式，燃煤电厂具有机组容量大，机组效率高的优点，由于新增污泥焚烧炉配套汽轮发电机组及完整的汽水系统的成本较高，在现有技术中，一般采取将污泥与燃煤进行系统集成的方式，通过直接将污泥置于火力烧煤发电厂中的炉膛中来实现污泥的焚烧处理，而在实际处理过程中，燃煤电厂中的锅炉及其配套系统的裕量难以匹配污泥处理的需求，这会导致污泥处理的效率偏低，整个系统集成化的收效甚微，难以达到大规模的污泥处理要求。

技术实现要素：

本发明提供一种基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统，以解决现有的污泥焚烧处理效率偏低的技术问题，通过设计污泥焚烧炉与燃煤机组的汽水耦合系统，提高了污泥处理的效率，推进了污泥与燃煤的集成化发展。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统，包括污泥焚烧炉、燃煤机组与控制装置；

所述控制装置被配置为：

获取所述污泥焚烧炉的运行参数与所述燃煤机组的设计参数；

根据所述污泥焚烧炉的运行参数，将所述污泥焚烧炉的主蒸汽侧耦合至对应的所述燃煤机组的子系统；以及，

根据所述燃煤机组的设计参数，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过对应的供水组件耦合至所述燃煤机组的给水系统；

其中，所述燃煤机组的子系统至少包括：主蒸汽系统、热段再热系统、冷段再热系统与辅助蒸汽系统；所述供水组件为第一给水泵、第一凝结水泵、第一除氧器、阀门及配套管路附件中的一种或多种组合。

作为其中一种优选方案，所述运行参数至少包括超高压参数、高压参数、次高压参数、低压参数与对外供热参数；

所述设计参数至少包括所述燃煤机组的第二给水泵的设计裕量、第二凝结水泵的设计裕量、第二除氧器的设计裕量与凝汽器的设计裕量。

作为其中一种优选方案，根据所述污泥焚烧炉的运行参数，将所述污泥焚烧炉的主蒸汽侧耦合至对应的所述燃煤机组的子系统，具体包括：

在检测到所述运行参数为所述超高压参数时，将所述污泥焚烧炉的主蒸汽侧耦合至所述燃煤机组的主蒸汽系统；

在检测到所述运行参数为所述高压参数时，将所述污泥焚烧炉的主蒸汽侧耦合至所述燃煤机组的热段再热系统；

在检测到所述运行参数为所述次高压参数时，将所述污泥焚烧炉的主蒸汽侧耦合至所述燃煤机组的冷段再热系统；

在检测到所述运行参数为所述低压参数时，将所述污泥焚烧炉的主蒸汽侧耦合至所述燃煤机组的辅助蒸汽系统。

作为其中一种优选方案，根据所述污泥焚烧炉的运行参数，将所述污泥焚烧炉的主蒸汽侧耦合至对应的所述燃煤机组的子系统，还包括：

在检测到所述运行参数为所述对外供热参数时，将所述污泥焚烧炉的主蒸汽侧耦合至所述燃煤机组的对外供热母管。

作为其中一种优选方案，根据所述燃煤机组的设计参数，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过供水组件耦合至所述燃煤机组的给水系统，具体包括：

在检测到所述设计参数中的所述第二给水泵的设计裕量、第二凝结水泵的设计裕量与第二除氧器的设计裕量均满足第一预设阈值时，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过所述阀门及配套管路附件耦合至所述燃煤机组的给水系统；

在检测到所述设计参数中的第二凝结水泵的设计裕量与第二除氧器的设计裕量均满足所述第一预设阈值时，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过所述第一给水泵和所述阀门及配套管路附件耦合至所述燃煤机组的给水系统；

在检测到所述设计参数中的所述第二凝结水泵的设计裕量满足所述第一预设阈值时，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过所述第一给水泵、所述第一除氧器和所述阀门及配套管路附件耦合至所述燃煤机组的给水系统；

在检测到所述设计参数中的所述第二给水泵的设计裕量、第二凝结水泵的设计裕量与第二除氧器的设计裕量均不满足所述第一预设阈值时，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过所述第一给水泵、所述第一凝结水泵、所述第一除氧器和所述阀门及配套管路附件耦合至所述燃煤机组的给水系统。

作为其中一种优选方案，根据所述燃煤机组的设计参数，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过供水组件耦合至所述燃煤机组的给水系统，还包括：

在检测到所述设计参数中的所述第二凝结水泵的设计裕量与所述凝汽器的设计裕量均满足第二预设阈值时，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过所述阀门及配套管路附件耦合至所述燃煤机组的给水系统；

在检测到所述设计参数中的所述凝汽器的设计裕量满足所述第二预设阈值时，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过所述第一凝结水泵和所述阀门及配套管路附件耦合至所述燃煤机组的给水系统；

在检测到所述设计参数中的所述第二凝结水泵的设计裕量与所述凝汽器的设计裕量均不满足所述第二预设阈值时，将所述污泥焚烧炉的给水系统通过所述第一给水泵、所述第一凝结水泵、所述第一除氧器和所述阀门及配套管路附件耦合至所述燃煤机组的给水系统。

相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，通过设计污泥焚烧炉与燃煤机组的汽水耦合系统，在不同的参数条件下设置不同的耦合策略，使得燃煤电厂中的锅炉及其配套系统的裕量能够匹配不同的污泥处理的需求，提高了污泥处理的效率，整个系统适配性较好，集成化效果显著，能够实现大规模的污泥处理要求；此外，污泥焚烧炉与燃煤机组的汽水耦合系统能够相对减少污泥焚烧等设备的投资，无需额外设置相关的汽轮发电机组，缩小了占地面积，为污泥焚烧与燃煤发电的集成处理提供了更为高效和经济的解决方法。

附图说明

图1是本发明其中一种实施例中的基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统的结构示意图；

图2是本发明其中一种实施例中的基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统的主蒸汽侧的耦合结构示意图；

图3是本发明其中一种实施例中的基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统的给水系统的耦合结构示意图；

其中，附图标注如下：

1、污泥焚烧炉；2、燃气机组；3、控制装置；4、阀门及配套管路附件；5、第一给水泵；6、第一凝结水泵；7、第一除氧器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明一实施例提供了一种基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统，具体的，请参见图1，图1示出为本发明其中一实施例的基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统的结构示意图，其中包括污泥焚烧炉1、燃煤机组2与控制装置3。

所述控制装置被配置为：

获取所述污泥焚烧炉1的运行参数与所述燃煤机组2的设计参数；

根据所述污泥焚烧炉1的运行参数，将所述污泥焚烧炉1的主蒸汽侧耦合至对应的所述燃煤机组2的子系统；以及，

根据所述燃煤机组2的设计参数，将所述污泥焚烧炉1的给水系统通过对应的供水组件耦合至所述燃煤机组2的给水系统；

其中，所述燃煤机组2的子系统至少包括：主蒸汽系统、热段再热系统、冷段再热系统与辅助蒸汽系统；所述供水组件为第一给水泵5、第一凝结水泵6、第一除氧器7、阀门及配套管路附件4中的一种或多种组合。

应当说明的是，高温焚烧污泥最有效的无害化处理工艺之一，经过高温的分解和氧化反应，污泥中的有机物能接近全部分解，无机化合物也在高温分解为结构简单的化合物，从而降低毒性和危害。在本实施例中，蒸汽侧耦合点阀门可以根据污泥焚烧炉的主蒸汽参数系列与现有燃煤机不同系统参数情况，选择对应的耦合接入点，耦合点物理位置一般位于燃煤机组的主蒸汽、热段再热蒸汽管道、冷段再热蒸汽管道、辅助蒸汽母管或者对外供热母管，可以选择一台机组或者多台机组耦合，也可以同时选择一处或者多处耦合点；给水泵位于污泥焚烧炉锅炉省煤器前，视耦合需求增设，为满足给水泵的运行要求，一般需要配套设置进出口关断门，入口滤网、入口流量测量装置及再循环管道(配套设置的阀门及管路为常规标准配置)；除氧器根据不同的耦合需求增设，若增设除氧器，除氧器布置于污泥焚烧炉内，前接自凝结水管道，出口与给水泵相连，除氧器加热用汽源取自污泥焚烧炉本体蒸汽系统(除氧器本体所有附属配件可以直接采购，由厂家整体配供)；凝结水泵根据不同耦合需求增设，若增设可以布置于燃煤机组汽机房内或者汽机房附近，一端连接至燃煤机组的凝结水管道，另一端连接至污泥焚烧炉给水系统，凝结水泵一般需要配套设置进出口关断门，入口滤网、入口流量测量装置及再循环管道(配套设置的阀门及管路为常规标准配置)；给水侧耦合点阀门根据污泥焚烧炉的给水侧系统的耦合原则选择耦合接入点，可以选择与一台或者多台机组耦合，每个耦合点对应一个阀门。本发明实施例以污泥作为主要燃料进行高温焚烧，污泥热值很低时，可以掺烧少量其它较高热值的燃料(国内主要是煤)，污泥焚烧炉优选为流化床锅炉，通过在不同的参数条件下设置对应的耦合策略，使得整个系统适配性较好，燃煤电厂中的锅炉及其配套系统的裕量能够匹配不同的污泥处理的需求，极大的提高了污泥处理的效率。

作为其中一种优选方案，所述运行参数至少包括超高压参数、高压参数、次高压参数、低压参数与对外供热参数；所述设计参数至少包括所述燃煤机组的第二给水泵的设计裕量、第二凝结水泵的设计裕量、第二除氧器的设计裕量与凝汽器的设计裕量。

应当说明的是，现役机组典型运行参数包括多种，其中有超高压参数(12.7mpa/535℃/535℃)、亚临界参数(16.7mpa/535℃/535℃)、超临界参数(24.2mpa/566℃/566℃)及超超临界参数(25～31mpa/600℃/600～620℃/600～620℃)，在本实施例中，超高压参数为12.7mpa/535℃/535℃，高压参数为8.8mpa/535℃，次高压参数为5mpa/450℃，低压参数相对于次高压参数而言数值更低，小于上述次高压参数。

具体的，请参见图2，图2示出为本发明其中一实施例的基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统的主蒸汽侧的耦合结构示意图，其中为了实现对污泥焚烧炉1主蒸汽侧的耦合，所述控制装置3被配置为：

当污泥焚烧炉采用超高压参数，与耦合燃煤机组基本一致时，污泥焚烧炉主蒸汽侧优选为耦合至原燃煤机组主蒸汽系统；当污泥焚烧炉采用高压参数，主蒸汽温度与耦合燃煤机组热段再热蒸汽基本一致时，污泥焚烧炉主蒸汽侧优选为耦合至燃煤机组的热段再热系统；当污泥焚烧炉采用次高压(或中压参数)时，污泥焚烧炉主蒸汽侧优选为耦合至燃煤机组冷段再热系统，当污泥焚烧炉采用低压参数时，优选为耦合至燃煤机组辅助蒸汽系统。

作为其中一种优选方案，在检测到所述运行参数为所述对外供热参数时，且原燃煤机组工程有对外供热需求时(与污泥焚烧炉参数与对外供热参数相匹配)，污泥焚烧炉主蒸汽侧优选为耦合至所述燃煤机组的对外供热母管，当然，根据实际生产的不同需求，蒸汽侧耦合只需要增设相应的阀门至燃煤机组的对应耦合点位置即可。

需要强调的是，污泥焚烧炉与原燃煤机组的汽水耦合可以根据不同的实际生产要求设置为一对多，多对多或者多对一，机组台数的变化仅影响阀门的配套数量，且阀门及配套管路附件的数量与位置由根据实际的生产需求决定(在图中优选为4个)。

具体的，请参见图3，图3示出为本发明其中一实施例的基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统的给水系统的耦合结构示意图(图中为方便显示仅展示了其中一种连接方式)，为了实现对污泥焚烧炉1给水侧的耦合，所述控制装置3被配置为：

在检测到所述设计参数中的所述第二给水泵的设计裕量、第二凝结水泵的设计裕量与第二除氧器的设计裕量均满足第一预设阈值时，即此时可以满足原燃煤机组给水量加上新增的污泥焚烧炉给水量水质处理及输送要求时，给水侧耦合点选择为燃煤机组给水泵出口，将所述污泥焚烧炉1的给水系统通过所述阀门及配套管路附件4耦合至所述燃煤机组的给水系统；

在检测到所述设计参数中的第二凝结水泵的设计裕量与第二除氧器的设计裕量均满足所述第一预设阈值时，即此时可以满足原燃煤机组给水量加上新增的污泥焚烧炉给水量水质处理要求，但第二给水泵的设计裕量不足时，给水侧耦合点选择除氧器低压给水管道(燃煤机组给水泵入口)，将所述污泥焚烧炉1的给水系统通过所述第一给水泵5和所述阀门及配套管路附件4耦合至所述燃煤机组的给水系统；

在检测到所述设计参数中的所述第二凝结水泵的设计裕量满足所述第一预设阈值时，即此时可以满足新增的污泥焚烧炉给水量输送要求，但第二给水泵及第二除氧器的设计裕量不足时，将所述污泥焚烧炉1的给水系统通过所述第一给水泵5、所述第一除氧器7和所述阀门及配套管路附件4耦合至所述燃煤机组的给水系统；

在检测到所述设计参数中的所述第二给水泵的设计裕量、第二凝结水泵的设计裕量与第二除氧器的设计裕量均不满足所述第一预设阈值时，即此时原燃煤机组的第二给水泵、第二除氧器及第二凝结水泵均无设计裕量，无法满足新增的污泥焚烧炉给水量输送及水质处理要求时，将所述污泥焚烧炉1的给水系统通过所述第一给水泵5、所述第一凝结水泵6、所述第一除氧器7和所述阀门及配套管路附件4耦合至所述燃煤机组的给水系统。

应当说明的是，在获取所述燃煤机组的设计参数时，应当首先根据污泥焚烧炉主蒸汽参数系列及规范《工业锅炉水质》(gb1576)和《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》(gb12145)确定污泥焚烧炉给水品质，再结合污泥焚烧炉的相关参数来确定所述燃煤机组的第二给水泵的设计裕量、第二凝结水泵的设计裕量、第二除氧器的设计裕量与凝汽器的设计裕量。第一预设阈值与第二预设阈值也需要根据实际的生产要求来进行对应设置。

此外，在检测到所述设计参数中的所述第二凝结水泵的设计裕量与所述凝汽器的设计裕量均满足第二预设阈值时，即此时可以满足新增的污泥焚烧炉给水量输送及水质处理要求时，给水侧耦合点选择燃煤机组凝结水泵出口，将所述污泥焚烧炉1的给水系统通过所述阀门及配套管路附件4耦合至所述燃煤机组2的给水系统；

在检测到所述设计参数中的所述凝汽器的设计裕量满足所述第二预设阈值时，即此时可以满足新增的污泥焚烧炉水质处理要求时，给水侧耦合点选择凝汽器热井出口凝结水管道(对应燃煤机组凝结水泵入口)，将所述污泥焚烧炉1的给水系统通过所述第一凝结水泵7和所述阀门及配套管路附件4耦合至所述燃煤机组2的给水系统；

在检测到所述设计参数中的所述第二凝结水泵的设计裕量与所述凝汽器的设计裕量均不满足所述第二预设阈值时，即此时无法满足新增的污泥焚烧炉水质处理要求时，给水侧耦合点选择凝汽器热井出口凝结水管道(对应燃煤机组凝结水泵入口)，将所述污泥焚烧炉1的给水系统通过所述第一给水泵5、所述第一凝结水泵6、所述第一除氧器7和所述阀门及配套管路附件4耦合至所述燃煤机组2的给水系统。

本发明实施例提供的一种基于汽水耦合的污泥与燃煤集成处理系统，通过设计污泥焚烧炉与燃煤机组的汽水耦合系统，在不同的参数条件下设置不同的耦合策略，使得燃煤电厂中的锅炉及其配套系统的裕量能够匹配不同的污泥处理的需求，提高了污泥处理的效率，整个系统适配性较好，集成化效果显著，能够实现大规模的污泥处理要求；此外，污泥焚烧炉与燃煤机组的汽水耦合系统能够相对减少污泥焚烧等设备的投资，无需额外设置相关的汽轮发电机组，缩小了占地面积，为污泥焚烧与燃煤发电的集成处理提供了更为高效和经济的解决方法。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

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