CN114542221A - 一种用于电站调峰和污泥干化储能的装置***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电站调峰和污泥干化储能的装置***和方法，所述装置***包括燃烧发电单元、污泥干化单元和焚烧单元；所述燃烧发电单元中汽轮机的出口与污泥干化单元连接；所述污泥干化单元的出口与焚烧单元的入口连接；所述焚烧单元中余热锅炉的出口与污泥干化单元循环连接。所述方法采用所述装置***，抽取汽轮机的部分蒸汽进行污泥干化处理。本发明提供的装置***可以利用污泥干化工序储存火电机组多余的能量，完成电站调峰，并且调峰范围较宽，不会影响电站锅炉的稳定燃烧，本发明提供的方法操作简单，提供了污泥干化蒸汽来源的可选方式，为污泥干化提供了可行的能量来源，并且能量利用率高。

Description

一种用于电站调峰和污泥干化储能的装置***和方法

技术领域

本发明涉及电力***调峰及储能技术领域，具体涉及一种用于电站调峰和污泥干化储能的装置***和方法。

背景技术

近年来，风电和光伏等新能源装机容量迎来了爆发式增长。而最大负荷用电量增速不高，远远低于新能源装机增速。为了使发电容量匹配用电需求，只能要求火力发电担负起电网调峰的任务。如果仅通过降低燃料量的方式进行调峰，在火电机组发电量降低到一定程度后，将会影响锅炉的稳定燃烧。此时，只能通过将多余能量转化为电能以外形式的能量实现进一步的调峰。

城市污泥的产量逐年升高，污泥中含有大量有毒有害的难降解物质，污泥得不到规范化处理将直接给水体、土壤和大气带来二次污染，对生态环境构成严重威胁。污泥焚烧是最“彻底”的污泥处理方式，不仅处理速度快，而且减量化程度高，能源可再利用，是一种相对比较可行的污泥处理方式。城市污泥原料一般具有较高的含水率，需要提前经过污泥干化降低含水率后才能进行焚烧处理。而污泥干化这一过程需要从外界吸收较多的能量，以使湿污泥中的水分加速蒸发排出。

CN206291201U公开了一种煤气调峰电站，该电站在用电峰谷时，通过减少燃煤的用量，并且将煤气化产生的煤气和燃煤一起供给燃气轮机燃烧发电，该调峰方法调峰范围十分有限，处理成本较高，并且会影响锅炉的稳定燃烧。

CN107021603A公开了一种低能耗的污泥热干化***，该***通过增设蒸汽锅炉、蒸汽气水分离器、蒸气压缩机等对湿污泥进行干化，设备费用昂贵，经济性不高。

因此，开发一种可以有效降低火电机组的发电量，并且能够实现能量的综合利用的调峰***和方法具有重要意义。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种用于电站调峰和污泥干化储能的装置***和方法，与现有技术相比，本发明提供的装置***结构简单，可以降低火力发电机组的发电量，同时可以将多余的能量通过污泥干化的方式进行存储。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于电站调峰和污泥干化储能的装置***，所述装置***包括燃烧发电单元、污泥干化单元和焚烧单元；所述燃烧发电单元中汽轮机的出口与污泥干化单元连接；所述污泥干化单元的出口与焚烧单元的入口连接；所述焚烧单元中余热锅炉的出口与污泥干化单元循环连接。

本发明中，通过燃烧发电单元、污泥干化单元和焚烧单元相互配合，可以实现电站调峰和污泥干化储能，并且调峰范围大，能量利用率高。本发明中，通过将燃烧发电单元中汽轮机的出口与污泥干化单元连接，可以将汽轮机中过量的蒸汽输送至污泥干化单元，减少了火力发电机组的发电量，完成了电站调峰，并且不会影响电站锅炉的稳定性；同时，过量的蒸汽进入污泥干化单元，对湿污泥进行干化处理，从而降低污泥的含水率，本发明利用污泥干化这一步骤储存了火电机组调峰时多余的能量，污泥干化又是城市污泥焚烧处理过程必要的一环，不会造成能源的浪费。本发明中，通过将焚烧单元中余热锅炉的出口与污泥干化单元循环连接，可以使焚烧产生的余热经余热锅炉产生蒸汽，再次回到污泥干化单元进行污泥干化，实现能量的高效回收利用。本发明提供的装置***相较于传统的火力发电调峰***而言，调峰范围更宽，且不会影响火力发电机组的稳定运行，处理成本低廉，并且可以实现污泥的干化处理和储能，能量利用率更高。

优选地，所述燃烧发电单元包括沿蒸汽流动方向依次连接的电站锅炉、蒸汽管道、汽轮机和发电机。

优选地，所述污泥干化单元包括沿污泥移动方向依次连接的污泥干化装置、干化污泥输送装置和干化污泥储仓。

优选地，所述焚烧单元包括依次连接的污泥落料管道、焚烧炉、烟气管道、余热锅炉和余热蒸汽管道。

优选地，所述干化污泥储仓的出口经污泥落料管道与焚烧单元中焚烧炉连接。

优选地，所述汽轮机的出口经抽汽管道与污泥干化单元中污泥干化装置连接。

优选地，所述污泥干化装置的出口经干化污泥输送装置与干化污泥储仓连接。

优选地，所述焚烧炉的出口与经烟气管道与余热锅炉连接。

优选地，所述余热锅炉的出口经余热蒸汽管道与污泥干化装置连接。

第二方面，本发明提供一种用于电站调峰和污泥干化储能的方法，所述方法采用本发明第一方面所述的用于电站调峰和污泥干化储能的装置***；

所述方法包括以下步骤：

(1)燃料进入燃烧发电单元进行燃烧产生蒸汽，所述蒸汽进入汽轮机；

(2)步骤(1)所述汽轮机中部分蒸汽直接进行做功产生机械能，所述机械能进行发电产生电力；步骤(1)所述汽轮机中另一部分蒸汽和湿污泥进入污泥干化单元进行干化处理，产生干化污泥；

(3)步骤(2)得到的所述干化污泥进入焚烧单元进行焚烧产生烟气，工质水和所述烟气进入余热锅炉进行余热回收，产生余热蒸汽，所述余热蒸汽返回污泥干化单元进行干化处理。

本发明中，通过将汽轮机的一部分蒸汽进行直接发电，另一部分过量的蒸汽对湿污泥进行干化处理，得到干化污泥，可以减少火力发电机组的发电量，完成调峰任务；并且可以实现污泥干化和多余能量存储；产生的干化污泥进行焚烧，焚烧产生的余热再次产生蒸汽用于对湿污泥的干化处理，可以显著提升能量的利用率。

作为本发明第二方面的优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)燃料进入电站锅炉进行燃烧产生蒸汽，所述蒸汽经蒸汽管道进入汽轮机；

(2)步骤(1)所述汽轮机中部分蒸汽直接进行做功产生机械能，所述机械能进入发电机进行发电，产生电力；步骤(1)所述汽轮机中另一部分蒸汽经抽汽管道进入污泥干化装置，与湿污泥在污泥干化装置中进行干化处理，得到干化污泥；

(3)步骤(2)得到的所述干化污泥经干化污泥输送装置进入干化污泥储仓进行存储，然后经污泥落料管道进入焚烧炉进行焚烧产生烟气，所述烟气经烟气管道进入余热锅炉，与工质水在余热锅炉中进行余热回收，产生余热蒸汽，所述余热蒸汽返回污泥干化装置与湿污泥进行干化处理。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的用于电站调峰和污泥干化储能的装置***，可以利用污泥干化工序储存火电机组多余的能量，完成电站调峰，并且调峰范围较宽，不会影响电站锅炉的稳定燃烧。

(2)本发明提供的用于电站调峰和污泥干化储能的装置***，可以直接在原有的火力发电***上进行改造，与现有的污泥干化***和电力调峰***相比，减少了设备投资，降低了建造成本，使能量的利用率更高。

(3)本发明提供的用于电站调峰和污泥干化储能的方法操作简单，提供了污泥干化蒸汽来源的可选方式，为污泥干化提供了可行的能量来源。

附图说明

图1是本发明实施例1中所述用于电站调峰和污泥干化储能的装置***的结构示意图。

其中，1-电站锅炉；2-汽轮机；3-发电机；4-污泥干化装置；5-干化污泥储仓；6-焚烧炉；7-余热锅炉；8-蒸汽管道；9-抽汽管道；10-干化污泥输送装置；11-污泥落料管道；12-烟气管道；13-余热蒸汽管道。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种用于电站调峰和污泥干化储能的装置***，如图1所示，所述装置***包括燃烧发电单元、污泥干化单元和焚烧单元；所述燃烧发电单元中汽轮机2的出口与污泥干化单元连接；所述污泥干化单元的出口与焚烧单元的入口连接；所述焚烧单元中余热锅炉7的出口与污泥干化单元循环连接；

燃烧发电单元包括沿蒸汽流动方向依次连接的电站锅炉1、蒸汽管道8、汽轮机2和发电机3；

所述污泥干化单元包括沿污泥移动方向依次连接的污泥干化装置4、干化污泥输送装置10和干化污泥储仓5；

所述焚烧单元包括依次连接的污泥落料管道11、焚烧炉6、烟气管道12、余热锅炉7和余热蒸汽管道13；

所述干化污泥储仓5的出口经污泥落料管道11与焚烧单元中焚烧炉6连接；所述汽轮机2的出口经抽汽管道9与污泥干化单元中污泥干化装置4连接；所述污泥干化装置4的出口经干化污泥输送装置10与干化污泥储仓5连接；所述焚烧炉6的出口与经烟气管道12与余热锅炉7连接；所述余热锅炉7的出口经余热蒸汽管道13与污泥干化装置4连接。

本实施例还提供一种用于电站调峰和污泥干化储能的方法，所述方法采用上述的用于电站调峰和污泥干化储能的装置***；

所述方法包括以下步骤：

(1)燃料进入电站锅炉1进行燃烧产生蒸汽，所述蒸汽经蒸汽管道8进入汽轮机2；

(2)步骤(1)所述汽轮机2中部分蒸汽直接进行做功产生机械能，所述机械能进入发电机3进行发电，产生电力；步骤(1)所述汽轮机2中另一部分蒸汽经抽汽管道9进入污泥干化装置4，与湿污泥在污泥干化装置4中进行干化处理，得到干化污泥；

(3)步骤(2)得到的所述干化污泥经干化污泥输送装置10进入干化污泥储仓5进行存储，然后经污泥落料管道11进入焚烧炉6进行焚烧产生烟气，所述烟气经烟气管道12进入余热锅炉7，与工质水在余热锅炉7中进行余热回收，产生余热蒸汽，所述余热蒸汽返回污泥干化装置4与湿污泥进行干化处理。

对比例1

本对比例提供了一种煤气调峰的电站发电***，所述发电***具体如CN206291201U中描述的发电***。

实施例1相较于对比例1而言，实施例1中节省了煤制气设备、煤制气设备管道等设备的设置，节约了设备费用和原料费用。实施例1能够进一步降低已有机组的调峰发电功率下限，且不会影响电站锅炉的稳定燃烧，在实现电站调峰的同时，将多余的能量存储于干化污泥中，并且干化污泥焚烧产生的热量可以再次回到污泥干化处理中。对比例1使用燃气轮机或燃气机增加燃煤机组发电量，无法实现近一步降低已有燃煤机组稳燃负荷的目的。

综上所述，本发明提供的用于电站调峰和污泥干化储能的装置***和方法，可以利用污泥干化工序储存火电机组多余的能量，完成电站调峰，并且调峰范围较宽，不会影响电站锅炉的稳定燃烧。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电站调峰和污泥干化储能的装置***，其特征在于，所述装置***包括燃烧发电单元、污泥干化单元和焚烧单元；

所述燃烧发电单元中汽轮机的出口与污泥干化单元连接；

所述污泥干化单元的出口与焚烧单元的入口连接；

所述焚烧单元中余热锅炉的出口与污泥干化单元循环连接。

2.根据权利要求1所述的装置***，其特征在于，所述燃烧发电单元包括沿蒸汽流动方向依次连接的电站锅炉、蒸汽管道、汽轮机和发电机。

3.根据权利要求1或2所述的装置***，其特征在于，所述污泥干化单元包括沿污泥移动方向依次连接的污泥干化装置、干化污泥输送装置和干化污泥储仓。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置***，其特征在于，所述焚烧单元包括依次连接的污泥落料管道、焚烧炉、烟气管道、余热锅炉和余热蒸汽管道；

优选地，所述干化污泥储仓的出口经污泥落料管道与焚烧单元中焚烧炉连接。

5.根据权利要求4所述的装置***，其特征在于，所述汽轮机的出口经抽汽管道与污泥干化单元中污泥干化装置连接。

6.根据权利要求4或5所述的装置***，其特征在于，所述污泥干化装置的出口经干化污泥输送装置与干化污泥储仓连接。

7.根据权利要求4-6任一项所述的装置***，其特征在于，所述焚烧炉的出口与经烟气管道与余热锅炉连接。

8.根据权利要求4-7任一项所述的装置***，其特征在于，所述余热锅炉的出口经余热蒸汽管道与污泥干化装置连接。

9.一种用于电站调峰和污泥干化储能的方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-8任一项所述的用于电站调峰和污泥干化储能的装置***；

所述方法包括以下步骤：

(1)燃料进入燃烧发电单元进行燃烧产生蒸汽，所述蒸汽进入汽轮机；

(2)步骤(1)所述汽轮机中部分蒸汽直接进行做功产生机械能，所述机械能进行发电产生电力；步骤(1)所述汽轮机中另一部分蒸汽和湿污泥进入污泥干化单元进行干化处理，产生干化污泥；

(3)步骤(2)得到的所述干化污泥进入焚烧单元进行焚烧产生烟气，工质水和所述烟气进入余热锅炉进行余热回收，产生余热蒸汽，所述余热蒸汽返回污泥干化单元进行干化处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)燃料进入电站锅炉进行燃烧产生蒸汽，所述蒸汽经蒸汽管道进入汽轮机；

(2)步骤(1)所述汽轮机中部分蒸汽直接进行做功产生机械能，所述机械能进入发电机进行发电，产生电力；步骤(1)所述汽轮机中另一部分蒸汽经抽汽管道进入污泥干化装置，与湿污泥在污泥干化装置中进行干化处理，得到干化污泥；

(3)步骤(2)得到的所述干化污泥经干化污泥输送装置进入干化污泥储仓进行存储，然后经污泥落料管道进入焚烧炉进行焚烧产生烟气，所述烟气经烟气管道进入余热锅炉，与工质水在余热锅炉中进行余热回收，产生余热蒸汽，所述余热蒸汽返回污泥干化装置与湿污泥进行干化处理。

Images