本发明属于燃煤电厂耦合污泥焚烧发电技术领域，具体涉及一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统。
背景技术：
污泥富集大量有机腐质物，同时也含有大量病原菌、寄生虫卵、重金属、多环芳烃等有毒有害物质。如果污泥不经过处理处置直接排入环境中，污泥中的有害物质将对土壤、大气以及水体造成污染，威胁环境安全和居民健康。污水处理厂产出的污泥需通过各种处理处置方式，最终实现污泥的减量化、无害化、资源化。污泥的处理技术主要包括污泥干化、浓缩脱水、厌氧消化、好氧发酵等，污泥的处置方式主要包括填埋、土地利用、建材利用、焚烧以及其他。
目前，发达国家污泥处置技术相对成熟，法律体系亦较完善。欧洲地区污泥处置从土地利用和填埋逐步发展到焚烧，北美地区污泥处置一直以农用和焚烧为主，而日本污泥处置受土地限制主要以焚烧后建材利用为主。
我国的污泥处理技术起步较晚，现仍处于处级阶段，除了少数城市采取了一些有利措施外，大多数城市仍以土地填埋为主，而各主要城市填埋场均已接近饱和，逐渐形成了“污泥围城”现象。目前全国采用卫生填埋方式处理污泥约占20％的比重，采用堆肥方式处理污泥的地区约占10％，另有极少一部分地区以焚烧方式处理污泥。剩余大部分地区采用简单堆放、填埋等。鉴于污泥处理处置中出现的问题，国家有关部门出台了相关政策，明确提出“应对污水处理设施产生的污泥进行无害化、资源化以及稳定化处置处理”，要求2020年底前，地级市以上行政级别的城市应达到90％以上的无害化污泥处置率。
在所有的污泥处理处置方式中，污泥焚烧不仅能消灭有害物质，而且将大幅减小污泥体积，能够实现污泥的无害化处理，是最具前景的污泥处置方式之一。同时城市周边通常有火力发电厂可作为焚烧点，将燃煤电厂与污泥焚烧进行耦合，能够大幅降低污泥处理处置的社会经济成本。
经污水处理厂机械脱水后的污泥，其含水率通常在80％左右，性状为泥状，直接进入电厂锅炉存在各种不利的影响，因此，通常采用“干化+掺烧”工艺进行污泥耦合焚烧，利用电厂自有的蒸汽先对污泥进行干化，将污泥含水率降至40％以内，再与燃煤一并送入发电锅炉进行焚烧，经过近1500℃的高温焚烧处理，实现污泥的彻底无害化处置。
燃煤机组耦合污泥干化焚烧发电作为一种污泥焚烧利用形式，具有处理能力大、适应性强、系统效率高等独特优势，近年来得到了广泛的关注。国家能源局在2017年提出“重点在直辖市、省会城市、计划单列市等36个重点城市和垃圾、污泥产生量大，土地利用较困难或空间有限，以填埋处置为主的地区，优先选取热电联产煤电机组，布局燃煤耦合垃圾及污泥发电技改项目”，并首批批准了42个污泥耦合发电示范项目。
当前的燃煤电厂耦合污泥干化焚烧发电系统，用作污泥干化的热源取自四段抽汽(蒸汽压力0.4mpa～1.1mpa，温度330℃～400℃)，因干燥工艺的要求以及干燥机设备的限制，干燥机通常仅需要四段抽汽压力参数下的饱和蒸汽，为了匹配蒸汽参数，干燥系统配置减温减压器，高过热度的四抽蒸汽经减温减压后成为低压饱和蒸汽，然后再进入干燥机。该污泥干燥系统具有以下缺点：
1)未能充分发挥电厂热力系统具有不同梯级热源的优势，高过热度的蒸汽经减温减压，导致系统
2)减温器长期运行的剧烈的冷热交替工况，易引起疲劳热应力，影响减温器工作寿命，从而导致整个系统的可靠性降低。
综合以上所述，常规污泥蒸汽干燥系统，无论是从节能还是可靠的角度，均存在一定的劣势。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有的常规污泥蒸汽干燥系统，提供一种蒸汽梯级回收利用、更加安全可靠的耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，包括污泥干燥蒸汽冷却器、污泥干燥机蒸汽供汽管路调节阀、污泥干燥机蒸汽供汽管路电动阀、污泥干燥机疏水箱、污泥干燥机疏水箱疏水逆止阀、凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀、凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水电动阀，污泥干燥蒸汽冷却器回水电动阀、污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路调节阀、污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路电动阀、三通阀a、三通阀b及三通阀c；
从汽轮机四段抽汽管道上接出三通阀a，从三通阀a接出管道连接至污泥干燥蒸汽冷却器蒸汽入口；污泥干燥蒸汽冷却器蒸汽出口连接管道至污泥干燥机蒸汽供汽管路调节阀及污泥干燥机蒸汽供汽管路电动阀；污泥干燥蒸汽冷却器冷却管路电动阀出口连接管道至污泥干燥机蒸汽入口；污泥干燥机疏水出口连接管路至污泥干燥机疏水箱；污泥干燥机疏水箱出口连接管路至污泥干燥机疏水泵；污泥干燥机疏水泵出口连接管路至污泥干燥机疏水箱疏水逆止阀；污泥干燥机疏水箱疏水逆止阀出口连接管道至除氧器入口；在低压加热器出口至除氧器供水管道处接出三通阀b，从三通阀b接出管道连接至凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水电动阀及凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀；污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀出口连接管道至污泥干燥蒸汽冷却器供水入口；污泥干燥蒸汽冷却器出口连接管道至污泥干燥蒸汽冷却器回水电动阀；在除氧器入口凝结水管道上接出三通阀c，从三通阀c接出管道连接至污泥干燥蒸汽冷却器回水电动阀出口；污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路依次设置调节阀和电动阀，利用管道分别连接三通阀b及调节阀、电动阀和三通阀c。
本发明进一步的改进在于，蒸汽流程为：四段抽汽经过污泥干燥蒸汽冷却器冷却后，通过管道经过污泥干燥机蒸汽供汽管路调节阀、污泥干燥机蒸汽供汽管路电动阀后进入污泥干燥机，蒸汽加热污泥后，凝结为水进入污泥干燥机疏水箱，通过污泥干燥机疏水泵后进入除氧器。
本发明进一步的改进在于，污泥干燥蒸汽冷却器冷却水流程为：从低压加热器出口凝结水管道来的凝结水通过三通阀b、污泥干燥蒸汽冷却器供水电动阀及凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀进入污泥干燥蒸汽冷却器，经过污泥干燥蒸汽冷却器加热后，通过管道和三通阀c返回凝结水管道，并最终进入除氧器。
本发明进一步的改进在于，通过凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀、污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路调节阀调整进入污泥干燥蒸汽冷却器的冷却水流量，满足污泥干燥蒸汽冷却器出口蒸汽温度介于165℃～200℃。
本发明进一步的改进在于，通过污泥干燥蒸汽管路调节阀调整进入污泥干燥机的蒸汽流量，满足单位时间污泥干燥量的干燥需求。
本发明进一步的改进在于，通过污泥干燥机疏水泵的启/停运行，满足污泥干燥机疏水箱液位保持在合理范围300mm～1500mm。
利用本发明提供的系统，进行污泥干燥，本发明至少具有如下有益的技术效果和优点：
(1)可以有效保证污泥干燥机的入口蒸汽温度介于165℃～200℃，且温度调整精确；
(2)采用污泥干燥蒸汽冷却器取代常规减温减压器，利用凝结水对污泥干燥蒸汽冷却器的供给蒸汽进行调温，在降低蒸汽温度的同时，提高了凝结水温度，有效降低了四段抽汽至除氧器的供汽流量，实现了能量的梯级利用；
(3)针对污泥干燥机疏水设置了疏水箱及疏水逆止阀，使污泥干燥机疏水泵可以不用一直运行，减小了能耗，且保证了除氧器蒸汽不会反流至疏水箱。
与现有污泥蒸汽干燥系统相比，本发明采用污泥干燥蒸汽冷却器在降低蒸汽温度的同时，提高了进入除氧器的凝结水温度，是一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统。
附图附表说明
图1为本发明一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，以下将对新增的设备内容、各设备之间的连接关系、运行期间的调整方法及关键参数的调整范围等进行详细说明：
如图1所示，本发明提供的一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，与常规污泥蒸汽干燥热力系统相比，主要增加设备包括：污泥干燥蒸汽冷却器1、污泥干燥机蒸汽供汽管路调节阀2、污泥干燥机蒸汽供汽管路电动阀3、污泥干燥机疏水箱、污泥干燥机疏水箱疏水逆止阀10、凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀6、凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水电动阀5，污泥干燥蒸汽冷却器回水电动阀4、污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路调节阀7、污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路电动阀8、三通阀a、三通阀b及三通阀c、若干管道。
如图1所示，从汽轮机四段抽汽管道上接出三通阀a，从三通阀a接出管道连接至污泥干燥蒸汽冷却器蒸汽入口；污泥干燥蒸汽冷却器蒸汽出口连接管道至污泥干燥机蒸汽供汽管路调节阀2及污泥干燥机蒸汽供汽管路电动阀3；污泥干燥蒸汽冷却器冷却管路电动阀出口连接管道至污泥干燥机蒸汽入口；污泥干燥机疏水出口连接管路至污泥干燥机疏水箱；污泥干燥机疏水箱出口连接管路至污泥干燥机疏水泵9；污泥干燥机疏水泵9出口连接管路至污泥干燥机疏水箱疏水逆止阀10；污泥干燥机疏水箱疏水逆止阀10出口连接管道至除氧器入口；在低压加热器出口至除氧器供水管道处接出三通阀b，从三通阀b接出管道连接至凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水电动阀5及凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀6；污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀6出口连接管道至污泥干燥蒸汽冷却器供水入口；污泥干燥蒸汽冷却器出口连接管道至污泥干燥蒸汽冷却器回水电动阀4；在除氧器入口凝结水管道上接出三通阀c，从三通阀c接出管道连接至污泥干燥蒸汽冷却器回水电动阀出口；污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路依次设置调节阀7和电动阀8，利用管道分别连接三通阀b及调节阀7、电动阀8、三通阀c。
如图1所示，蒸汽流程为：四段抽汽经过污泥干燥蒸汽冷却器1冷却后，通过管道经过污泥干燥机蒸汽供汽管路调节阀2、污泥干燥机蒸汽供汽管路电动阀3后进入污泥干燥机，蒸汽加热污泥后，凝结为水进入污泥干燥机疏水箱，通过污泥干燥机疏水泵9后进入除氧器。
如图1所示，污泥干燥蒸汽冷却器冷却水流程为：从低压加热器出口凝结水管道来的凝结水通过三通阀b、污泥干燥蒸汽冷却器供水电动阀5及凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀6进入污泥干燥蒸汽冷却器1，经过污泥干燥蒸汽冷却器1加热后，通过管道和三通阀c返回凝结水管道，并最终进入除氧器。
如图1所示，通过凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀6、污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路调节阀7调整进入污泥干燥蒸汽冷却器的冷却水流量，满足污泥干燥蒸汽冷却器出口蒸汽温度介于165℃～200℃；通过污泥干燥蒸汽管路调节阀2调整进入污泥干燥机的蒸汽流量，满足单位时间污泥干燥量的干燥需求；通过污泥干燥机疏水泵9的启/停运行，满足污泥干燥机疏水箱液位保持在合理范围300mm～1500mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)可以有效保证污泥干燥机的入口蒸汽温度介于165℃～200℃，且温度调整精确；
(2)采用污泥干燥蒸汽冷却器取代常规减温减压器，利用凝结水对污泥干燥蒸汽冷却器的供给蒸汽进行调温，在降低蒸汽温度的同时，提高了凝结水温度，有效降低了四段抽汽至除氧器的供汽流量，实现了能量的梯级利用；
(3)针对污泥干燥机疏水设置了疏水箱及疏水逆止阀，使污泥干燥机疏水泵可以不用一直运行，减小了能耗，且保证了除氧器蒸汽不会反流至疏水箱。
根据本发明所建系统，获得的主要运行性能参数数据如下表：
表1一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统主要运行数据表
以上实例只用于对本发明进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，其特征在于，包括污泥干燥蒸汽冷却器(1)、污泥干燥机蒸汽供汽管路调节阀(2)、污泥干燥机蒸汽供汽管路电动阀(3)、污泥干燥机疏水箱、污泥干燥机疏水箱疏水逆止阀(10)、凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀(6)、凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水电动阀(5)，污泥干燥蒸汽冷却器回水电动阀(4)、污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路调节阀(7)、污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路电动阀(8)、三通阀a、三通阀b及三通阀c；
从汽轮机四段抽汽管道上接出三通阀a，从三通阀a接出管道连接至污泥干燥蒸汽冷却器蒸汽入口；污泥干燥蒸汽冷却器蒸汽出口连接管道至污泥干燥机蒸汽供汽管路调节阀(2)及污泥干燥机蒸汽供汽管路电动阀(3)；污泥干燥蒸汽冷却器冷却管路电动阀出口连接管道至污泥干燥机蒸汽入口；污泥干燥机疏水出口连接管路至污泥干燥机疏水箱；污泥干燥机疏水箱出口连接管路至污泥干燥机疏水泵(9)；污泥干燥机疏水泵(9)出口连接管路至污泥干燥机疏水箱疏水逆止阀(10)；污泥干燥机疏水箱疏水逆止阀(10)出口连接管道至除氧器入口；在低压加热器出口至除氧器供水管道处接出三通阀b，从三通阀b接出管道连接至凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水电动阀(5)及凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀(6)；污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀(6)出口连接管道至污泥干燥蒸汽冷却器供水入口；污泥干燥蒸汽冷却器出口连接管道至污泥干燥蒸汽冷却器回水电动阀(4)；在除氧器入口凝结水管道上接出三通阀c，从三通阀c接出管道连接至污泥干燥蒸汽冷却器回水电动阀出口；污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路依次设置调节阀(7)和电动阀(8)，利用管道分别连接三通阀b及调节阀(7)、电动阀(8)和三通阀c。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，其特征在于，蒸汽流程为：四段抽汽经过污泥干燥蒸汽冷却器(1)冷却后，通过管道经过污泥干燥机蒸汽供汽管路调节阀(2)、污泥干燥机蒸汽供汽管路电动阀(3)后进入污泥干燥机，蒸汽加热污泥后，凝结为水进入污泥干燥机疏水箱，通过污泥干燥机疏水泵(9)后进入除氧器。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，其特征在于，污泥干燥蒸汽冷却器冷却水流程为：从低压加热器出口凝结水管道来的凝结水通过三通阀b、污泥干燥蒸汽冷却器供水电动阀(5)及凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀(6)进入污泥干燥蒸汽冷却器(1)，经过污泥干燥蒸汽冷却器(1)加热后，通过管道和三通阀c返回凝结水管道，并最终进入除氧器。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，其特征在于，通过凝结水至污泥干燥蒸汽冷却器供水调节阀(6)、污泥干燥蒸汽冷却器凝结水旁路调节阀(7)调整进入污泥干燥蒸汽冷却器的冷却水流量，满足污泥干燥蒸汽冷却器出口蒸汽温度介于165℃～200℃。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，其特征在于，通过污泥干燥蒸汽管路调节阀(2)调整进入污泥干燥机的蒸汽流量，满足单位时间污泥干燥量的干燥需求。
6.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，其特征在于，通过污泥干燥机疏水泵(9)的启/停运行，满足污泥干燥机疏水箱液位保持在合理范围300mm～1500mm。
技术总结
本发明公开了一种燃煤电厂耦合污泥蒸汽干化的深度节能系统，包括：(1)在四抽管道加装三通引出蒸汽接入污泥干燥蒸汽冷却器，冷却后进入污泥干燥机，蒸汽疏水进入疏水箱，通过疏水泵输送至除氧器；(2)在低加出口管道加装三通引出冷却水接入蒸冷器，加热后返回凝结水管道；(3)利用蒸冷器供水调节阀、旁路调节阀调整冷却水流量，满足冷却器出口蒸汽温度，通过调节阀调整进入污泥干燥机的蒸汽流量，通过启/停疏水泵，保持疏水箱水位。利用本发明，可精确控制污泥干燥机入口蒸汽温度介于165℃～200℃，降低蒸汽温度的同时提高凝结水温度，实现能量梯级利用、降低能耗，减小除氧器供汽流量，增设的疏水逆止阀确保除氧器蒸汽不会反流至疏水箱。
技术开发人、权利持有人：薛志恒;王慧青;陈会勇;何欣欣;查琼亮;冯斌;王伟锋;赵杰
