污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统

879 编辑：中冶有色技术网来源：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

2023-12-14 15:58:29

权利要求书： 1.一种污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统，其特征在于，包括污泥焚烧炉主蒸汽系统、对外供热系统、原机组辅助蒸汽系统、辅助汽供小机管道；

所述污泥焚烧炉主蒸汽系统的蒸汽出口分别与所述对外供热系统的第一蒸汽入口和所述原机组辅助蒸汽系统蒸汽入口相连，所述原机组辅助蒸汽系统的蒸汽出口与所述对外供热系统的第二蒸汽入口相连；

所述污泥焚烧炉主蒸汽系统用于根据预设的供热用汽量将蒸汽输送至所述对外供热系统中；

当所述污泥焚烧炉主蒸汽系统供汽量小于所述预设的供热用汽量时，所述原机组辅助蒸汽系统用于将补充汽量输送至所述对外供热系统中，其中，所述补充汽量为所述预设的供热用汽量与所述污泥焚烧炉主蒸汽系统供汽量的差值；

所述辅助汽供小机管道用于消纳所述耦合的系统的富余汽量；

所述原机组辅助蒸汽系统包括辅助蒸汽母管、冷段再热管道和汽轮机四段抽汽管道，所述原机组辅助蒸汽系统通过调整所述冷段再热管道和/或所述汽轮机四段抽汽管道的抽汽量，以维持所述辅助蒸汽母管的汽量平衡。

2.根据权利要求1所述的污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统，其特征在于，所述污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统还包括至少一个减温减压器，所述减温减压器用于将所述污泥焚烧炉主蒸汽系统的出口蒸汽进行减温和减压。

3.根据权利要求1所述的污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统，其特征在于，所述污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统还包括至少一个电动关断阀、至少一个安全阀以及至少一个流量计，所述电动关断阀用于控制管道的蒸汽通断，所述安全阀用于防止管道内的蒸汽压力超过规定值，所述流量计用于测量管道内的蒸汽流量。

说明书：一种污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统技术领域[0001] 本发明涉及节能减排技术领域，尤其是涉及一种污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统。

背景技术[0002] 污泥焚烧是目前主流的污泥处理方案。污泥焚烧炉主要以流化床为主(CFB或BFB)。受污泥的本身热值的限制以及炉型的影响，目前污泥焚烧炉出口主蒸汽参数较大中

型燃煤机组而言普遍偏低，因此污泥焚烧炉一般不推荐单独设置汽轮机发电系统。常规的

技术方案是，将污泥焚烧炉出口的主蒸汽与电厂原有燃煤机组的热力系统进行耦合，依据

主蒸汽参数，选择合适耦合点接入原机组的热力系统，与原锅炉的再热蒸汽一起进入汽轮

机中低压缸做功。以便在节省投资的前提下，尽可能的提高机组整体的效率。

[0003] 但是，通常情况下，为保证污泥额定的消耗量，污泥焚烧炉一般长期处于额定负荷。而与之耦合的原燃煤机组，因受电网调度影响，负荷会随时变化。当原燃煤机组负荷降

低时，污泥焚烧炉的主蒸汽在燃煤机组热力系统中比重将迅速增大，极有可能对原机组锅

炉受热面以及汽机的缸体造成冲击，带来安全隐患。

[0004] 以污泥焚烧量在250t/日的焚烧炉为例，其蒸汽参数一般为4.0Mpa?5.0Mpa，400℃?550℃。该参数主要与燃煤机组的再热蒸汽管道热力参数相近，所以目前污泥焚烧炉的

主蒸汽参数一般是和原机组的再热系统进行耦合，通过增加原机组的蒸汽量来提高机组的

发电量。污泥焚烧炉出口蒸汽与原有机组蒸汽侧进行耦合，污泥焚烧炉主蒸汽参数需和热

段再热或冷段再热蒸汽参数进行匹配。当接入冷段再热管道时，污泥焚烧炉的蒸汽量受制

于原锅炉炉膛再热器面积裕量，若裕量不足，汽水动力安全将受到影响。即使接至热端再热

管道，随着原煤粉锅炉负荷的降低，污泥焚烧炉的蒸汽参数所占比重会越来越大，容易引起

高中压缸的强度以及轴向推力超标。若原机组设备能力不允许，则需要通过降低污泥焚烧

炉的出力来保证机组运行的安全，从而无法保证污泥的额定处理量。

[0005] 综上，现有的将污泥焚烧炉与原有燃煤机组的热力系统进行耦合的系统，受电网调度影响导致发电机组出力需求降低时，只能通过降低污泥焚烧炉的燃料量来降低耦合蒸

汽的比例，这样一来，也降低了污泥的消纳量，即污泥的消纳量间接受到原燃煤机组的负荷

影响。因此现有技术将污泥焚烧炉与原有燃煤机组的热力系统进行耦合的方式具有一定局

限性。

发明内容[0006] 本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统，通过将污泥焚烧炉与燃煤机组供热系统进行耦合，能够使污泥焚烧炉长期以稳定

的负荷运行，从而能够保证额定的污泥消耗量。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统，包括污泥焚烧炉主蒸汽系统、对外供热系统、原机组辅助蒸汽系统；

[0008] 所述污泥焚烧炉主蒸汽系统的蒸汽出口分别与所述对外供热系统的第一蒸汽入口和所述原机组辅助蒸汽系统蒸汽入口相连，所述原机组辅助蒸汽系统的蒸汽出口与所述

对外供热系统的第二蒸汽入口相连；

[0009] 所述污泥焚烧炉主蒸汽系统用于根据预设的供热用汽量将蒸汽输送至所述对外供热系统中；

[0010] 当所述污泥焚烧炉主蒸汽系统供汽量小于所述预设的供热用汽量时，所述原机组辅助蒸汽系统用于将补充汽量输送至所述对外供热系统中，其中，所述补充汽量为所述预

设的供热用汽量与所述污泥焚烧炉主蒸汽系统供汽量的差值。

[0011] 进一步地，所述污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统还包括辅助汽供小机管道，所述辅助汽供小机管道用于消纳所述耦合的系统的富余汽量。

[0012] 进一步地，所述原机组辅助蒸汽系统包括辅助蒸汽母管、冷段再热管道和汽轮机四段抽汽管道，所述原机组辅助蒸汽系统通过调整所述冷段再热管道和/或所述汽轮机四

段抽汽管道的抽汽量，以维持所述辅助蒸汽母管的汽量平衡。

[0013] 进一步地，所述污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统还包括至少一个减温减压器，所述减温减压器用于将所述污泥焚烧炉主蒸汽系统的出口蒸汽进行减温和减压。

[0014] 进一步地，所述污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统还包括至少一个电动关断阀、至少一个安全阀以及至少一个流量计，所述电动关断阀用于控制管道的蒸汽通断，所述安

全阀用于防止管道内的蒸汽压力超过规定值，所述流量计用于测量管道内的蒸汽流量。

[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0016] 本发明提供了一种污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统，污泥焚烧炉通过调整出口主蒸汽设计参数与供热系统以及辅汽系统进行耦合，实现主蒸汽用量与对外供热参数的匹

配，并利用原机组的辅汽系统进行调峰，能够使污泥焚烧炉长期以稳定的负荷运行，从而不

仅能够保证额定的污泥消耗量，并且实现污泥焚烧和对外供热两不误。

附图说明[0017] 图1是本发明一实施例提供的污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统的结构示意图。具体实施方式[0018] 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、完整的描述，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。

[0019] 请参见图1，本发明实施例提供了一种污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统，包括污泥焚烧炉主蒸汽系统、对外供热系统、原机组辅助蒸汽系统；

[0020] 所述污泥焚烧炉主蒸汽系统的蒸汽出口分别与所述对外供热系统的第一蒸汽入口和所述原机组辅助蒸汽系统蒸汽入口相连，所述原机组辅助蒸汽系统的蒸汽出口与所述

对外供热系统的第二蒸汽入口相连；

[0021] 所述污泥焚烧炉主蒸汽系统用于根据预设的供热用汽量将蒸汽输送至所述对外供热系统中；

[0022] 当所述污泥焚烧炉主蒸汽系统供汽量小于所述预设的供热用汽量时，所述原机组辅助蒸汽系统用于将补充汽量输送至所述对外供热系统中，其中，所述补充汽量为所述预

设的供热用汽量与所述污泥焚烧炉主蒸汽系统供汽量的差值。

[0023] 本发明主要思路是利用污泥焚烧锅炉出口主蒸汽作为供热热网的稳定汽源，原燃煤机组辅助蒸汽作为热网调峰蒸汽备用。利用供热热网的稳定用汽量来保证污泥焚烧炉的

稳定负荷，从而保证污泥的额定消耗量。

[0024] 在本发明实施例中，进一步地，所述污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统还包括辅助汽供小机管道，所述辅助汽供小机管道用于消纳所述耦合的系统的富余汽量。可以理解

的是，当所述污泥焚烧炉主蒸汽系统供汽量大于所述预设的供热用汽量时，富余的汽量可

以耦合至原燃煤机组的辅助蒸汽母管(用于驱动汽动给水泵)。原来辅助蒸汽是来自于燃煤

机组汽轮机抽汽，当有焚烧炉富余蒸汽过来后，可以减少原燃煤机组的汽轮机抽汽。

[0025] 在本发明实施例中，进一步地，所述原机组辅助蒸汽系统包括辅助蒸汽母管、冷段再热管道和汽轮机四段抽汽管道，所述原机组辅助蒸汽系统通过调整所述冷段再热管道

和/或所述汽轮机四段抽汽管道的抽汽量，以维持所述辅助蒸汽母管的汽量平衡。

[0026] 在本发明实施例中，进一步地，所述污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统还包括至少一个减温减压器，所述减温减压器用于将所述污泥焚烧炉主蒸汽系统的出口蒸汽进行减

温和减压。

[0027] 在本发明实施例中，进一步地，所述污泥焚烧炉与供热机组耦合的系统还包括至少一个电动关断阀、至少一个安全阀以及至少一个流量计，所述电动关断阀用于控制管道

的蒸汽通断，所述安全阀用于防止管道内的蒸汽压力超过规定值，所述流量计用于测量管

道内的蒸汽流量。

[0028] 在本发明实施例中，首先，将污泥焚烧炉出口蒸汽参数调整至原机组全厂辅助蒸汽参数附近，通过减温减压措施后，一路接至对外供热系统，一路接至原机组辅助蒸汽母

管。机组正常运行工况下，由污泥焚烧炉主蒸汽作为供热热网的稳定汽源点，原机组的辅助

蒸汽作为调峰热源。

[0029] 具体来说，当焚烧炉额定主蒸汽量小于供热用汽点汽量时，不足汽量由原机组辅助蒸汽母管来提供；当焚烧炉额定主蒸汽量大于供热用汽点汽量时，富余汽量耦合至原机

组辅助蒸汽系统。而原辅助蒸汽系统通过调整四抽管道或者冷段再热管道的抽汽量来维持

辅助蒸汽母管蒸汽量平衡，并保证供热热网的热量需求。通常来讲，对于原有燃煤机组的热

力系统内部而言(不考虑外部供热)，辅助蒸汽的最大用汽量来自给水泵汽轮机，因此，当焚

烧炉主蒸汽耦合进辅助蒸汽系统时，将给水泵汽轮机抽汽汽源切换至辅汽供汽，优先用新

增的耦合蒸汽作为给水泵汽轮机的汽源，从而减少原机组的抽汽量。

[0030] 可以理解的是，在具体实施例中，一般辅助蒸汽母管可以用作汽动给水泵的汽源(如果工程有汽动给水泵)，以及可以作为燃油管道蒸汽吹扫热源、燃油管道保温热源(北方

地区)等。

[0031] 需要说明的是，原辅助蒸汽系统通过调整四抽管道或者冷段再热管道的抽汽量来维持辅助蒸汽母管蒸汽量平衡，并保证供热热网的热量需求。由于机组的辅汽量是一定的，

当CFB焚烧炉主汽进入辅助蒸汽系统时，常规的四段抽汽的量就会减少，以保持辅汽母管的

汽量平衡，反之亦然；辅助蒸汽母管上会有温度压力测点实现反馈。

[0032] 由于汽轮机四段抽汽主要是辅助蒸汽母管的主要汽源，也是汽动给水泵(如有)的主要汽源；但是有的工程，也尝试直接用辅助蒸汽供汽动给水泵(因为辅助蒸汽也是来自四

段抽汽，参数差不多)。所以图1中，就有两路支管，汇总到总管(汽动给水泵通常只有一个进

汽口)，进入汽动给水泵(正常运行情况下，支管开一路即可，要么用四段抽汽，要么用辅助

蒸汽)。

[0033] 本发明实施例的耦合系统，相对于现有技术，具有以下优点：[0034] 其一，可解决焚烧炉主蒸汽的消纳问题，受原机组负荷变化的影响程度大大降低，为稳定的污泥处理量提供有效保证；

[0035] 其二，相对于原机组的供热，此方案相当于减少了机组的抽汽量，经济性明显变优；

[0036] 其三，大部分污泥焚烧炉的主蒸汽均耦合进了热网系统，耦合进入原辅助蒸汽系统的主蒸汽比例相应减少，对原机组的冲击也相应减少，且主要在低压缸，从而大大提高了

机组的安全性；

[0037] 其四，外部热网供热量与焚烧炉以及原有机组匹配，焚烧炉和原机组可以实现对供热热网的互为备用，从而有效提高了系统整体的稳定性。

[0038] 需要说明的是，本发明实施例主要以污泥焚烧炉(燃料量按250t/日绝干污泥计算)进行设计说明，但并不用于限定本发明方案，其核心思想在其他燃料(如垃圾，生物质等

其他燃料)，以及其他炉型(例如CFB，BFB等)均适用，本文不作穷举。

[0039] 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。