本發(fā)明專利屬于污泥處理領(lǐng)域，具體涉及一種市政污泥燃煤耦合發(fā)電系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、市政污泥是城市污水處理廠在水處理過(guò)程中產(chǎn)生的濃縮沉淀物質(zhì)，是污水處理伴生的廢棄物。市政污泥是由各種微生物以及有機(jī)、無(wú)機(jī)顆粒組成的絮凝物，含有大量水分、有毒有害物質(zhì)(如寄生蟲卵、細(xì)菌等)、植物營(yíng)養(yǎng)素(氮、磷、鉀等)、有機(jī)物(脂肪、碳水化合物、蛋白質(zhì)等)等，易于腐化發(fā)臭，如果處置不徹底很容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。

2、市政污泥的主要特性是含水率高，原始污泥經(jīng)離心機(jī)或壓濾機(jī)脫水后，水份含量一般在60％-80％之間。污泥中固定碳含量較小，其基低位熱值一般在560-780kcal/kg，最高的可達(dá)1000kcal/kg，干基熱值一般在2500-3000kcal/kg左右，水分越高，熱值越低，具有一定的資源回收利用價(jià)值。市政污泥的傳統(tǒng)處理方式主要為脫水干化后焚燒，在焚燒前需要脫水處理，處置成本非常高。燃煤耦合污泥發(fā)電技改項(xiàng)目在2017年被列入國(guó)家鼓勵(lì)項(xiàng)目范圍。因此，將市政污泥與燃煤統(tǒng)一處理后燃燒發(fā)電，不僅可以補(bǔ)充電力資源，也可以保護(hù)環(huán)境不受二次污染。但目前的市政污泥燃煤耦合發(fā)電系統(tǒng)中，污泥摻量會(huì)在很大程度上影響煤粉爐內(nèi)的燃燒效果，目前尚無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)污泥摻量大小，也無(wú)法在保證燃燒效果的基礎(chǔ)上讓用戶自主選擇污泥摻量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種市政污泥燃煤耦合發(fā)電系統(tǒng)及控制方法，在將污泥與原煤按比例混合破碎的耦合發(fā)電工藝中，提供一種能夠適應(yīng)不同污泥含水率和熱值的智能配比控制方法，達(dá)到根據(jù)污泥的含水率和熱值，以及用戶設(shè)定的污泥處理量需求，自動(dòng)計(jì)算得到不同的泥煤配比和預(yù)熱溫度，進(jìn)行原煤量的計(jì)量控制以及預(yù)熱控制，以使泥煤混合物達(dá)到發(fā)電廠焚燒的要求。

2、本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種市政污泥燃煤耦合發(fā)電系統(tǒng)，包含污泥含水率傳感器1，污泥儲(chǔ)料倉(cāng)2，污泥料位計(jì)3，中央控制器4，燃煤儲(chǔ)料倉(cāng)5，燃煤料位計(jì)6，螺旋給料機(jī)7，往復(fù)式活塞泵8，管道壓力傳感器9，泵送管道10，加熱鼓風(fēng)機(jī)11，溫度傳感器12，中速磨煤機(jī)13，泥煤混合粉料位計(jì)14，煤粉爐15。所述污泥儲(chǔ)料倉(cāng)2下方安裝有螺旋給料機(jī)7，所述螺旋給料機(jī)7下方安裝有往復(fù)式活塞泵8，所述往復(fù)式活塞泵前方連通泵送管道10，所述泵送管道10另一端連通中速磨13，所述燃煤儲(chǔ)料倉(cāng)5通過(guò)皮帶傳送機(jī)連接到中速磨13，所述加熱鼓風(fēng)機(jī)11通過(guò)管道連通于速磨13，所述中速磨13通過(guò)管道連通粉煤機(jī)15。所述污泥含水率傳感器1固定安裝與污泥儲(chǔ)料倉(cāng)2底部位置，所述污泥料位計(jì)3固定安裝與污泥儲(chǔ)料倉(cāng)2內(nèi)，所述燃煤料位計(jì)6固定安裝于燃煤儲(chǔ)料倉(cāng)5中，所述管道壓力傳感器9固定安裝于泵送管道10入口端，所述溫度傳感器12固定安裝于中速磨底端，所述泥煤混合粉料位計(jì)14固定安裝于磨煤機(jī)中，所述中央控制器4通過(guò)線纜連接于污泥含水率傳感器1、污泥料位計(jì)3、螺旋給料機(jī)7、往復(fù)式活塞泵8、管道壓力傳感器9、加熱鼓風(fēng)機(jī)11、煤粉爐15、中速磨煤機(jī)13中的溫度傳感器12和泥煤混合粉料位計(jì)14、燃煤儲(chǔ)料倉(cāng)5中的溫度傳感器12。

4、所述污泥儲(chǔ)料倉(cāng)2中存儲(chǔ)有城市污泥，所述燃煤儲(chǔ)料倉(cāng)5中存儲(chǔ)有煤塊。所述螺旋給料機(jī)7將污泥儲(chǔ)料倉(cāng)2中的城市污泥輸送至所述往復(fù)式活塞泵8中，所述往復(fù)式活塞泵8將其中的城市污泥通過(guò)泵送管道10將輸送至所述中速磨煤機(jī)13中。所述中速磨煤機(jī)13將泥煤混合物研磨成粉狀，并輸送至煤粉爐中燃燒。所述加熱鼓風(fēng)機(jī)11產(chǎn)生加熱后的空氣并輸送至所述中速磨煤機(jī)13中，以對(duì)中速磨煤機(jī)13中的泥煤混合物加熱。

5、所述市政污泥燃煤耦合發(fā)電控制方法，摻入污泥的重量占比范圍為4wt％至15wt％，根據(jù)不同的污泥熱值、含水率及用戶污泥處理需求自動(dòng)選擇不同的污泥摻入量。

6、所述中央控制器4內(nèi)置計(jì)算和控制程序，可自動(dòng)根據(jù)用戶發(fā)熱需求量計(jì)算煤的輸送量，并對(duì)市政污泥燃煤耦合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制。

7、進(jìn)一步的，中央控制器4內(nèi)置的計(jì)算和控制程序，流程圖如圖2所示，主要包括以下步驟：

8、s1、當(dāng)系統(tǒng)重新啟動(dòng)開始運(yùn)行時(shí)，如圖2所示，中央控制器4會(huì)初始化，設(shè)定循環(huán)次數(shù)flag為0，污泥和煤的熱值分別初始化為600kcal/kg和7000kcal/kg。

9、s2、系統(tǒng)要求用戶選擇城市污泥處理量需求，該用戶可選擇“最高污泥摻量”、“高污泥摻量”、“中污泥摻量”、“低污泥摻量”和“不摻污泥”共五檔。

10、s3、利用污泥儲(chǔ)料倉(cāng)2中的含水率傳感器1對(duì)城市污泥的含水率x(單位為wt％)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)s2中用戶輸入的污泥處理量需求，計(jì)算污泥的摻量z和泥煤混合物實(shí)際預(yù)熱溫度u1，計(jì)算公式為：

11、當(dāng)“最高污泥摻量”時(shí)

12、

13、當(dāng)“高污泥摻量”時(shí)

14、

15、當(dāng)“中污泥摻量”時(shí)

16、

17、u1＝u0

18、當(dāng)“低污泥摻量”時(shí)

19、

20、當(dāng)“不摻污泥”時(shí)

21、z＝0

22、

23、其中y1為煤的熱值，單位為kcal/kg；y2為污泥基低位熱值，單位為kcal/kg；a為泥煤混合物的比熱容，單位為kj/(kg×℃)，默認(rèn)值為1kj/(kg×℃)；泥煤混合物的默認(rèn)預(yù)熱溫度為u0，單位為℃，默認(rèn)值為50℃。

24、根據(jù)用戶設(shè)定的發(fā)熱量需求，及煤粉爐內(nèi)燃燒效率μ(默認(rèn)值為90％)，計(jì)算得到則泥煤混合物的輸送量c(單位為kg/s)，公式為：

25、

26、g為用戶設(shè)定的發(fā)熱需求量，單位為kcal/s。

27、s4、根據(jù)s3計(jì)算得到的污泥的輸送量z和泥煤混合物實(shí)際預(yù)熱溫度u1，控制螺旋給料機(jī)的轉(zhuǎn)速、活塞泵的輸送速度以及鼓風(fēng)機(jī)的溫度和風(fēng)量。

28、城市污泥的密度為1100kg/m3時(shí)，活塞泵的泵送速度v1為：

29、

30、其中v1的單位為m/s，r為活塞泵中活塞缸的內(nèi)半徑，單位為m。

31、螺旋給料機(jī)的轉(zhuǎn)速v2為：

32、

33、其中v2的單位為rpm，r為螺旋給料機(jī)的內(nèi)半徑，單位為m，d為螺距，單位為m。

34、當(dāng)中速磨煤機(jī)13中磨好的泥煤混合物溫度低于s3中計(jì)算得到的泥煤混合物實(shí)際預(yù)熱溫度u1時(shí)，緩慢升高鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)的溫度和風(fēng)量大小，當(dāng)中速磨煤機(jī)13中磨好的泥煤混合物溫度低于s3中計(jì)算得到的泥煤混合物實(shí)際預(yù)熱溫度u1時(shí)，緩慢降低鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)的溫度和風(fēng)量大小。

35、s5、在s4執(zhí)行完畢后，中央控制器4會(huì)根據(jù)污泥料位計(jì)3、燃煤料位計(jì)6和泥煤混合粉料位計(jì)14會(huì)分別檢測(cè)污泥、燃煤和泥煤混合粉料的料位，當(dāng)三種物料的料位出現(xiàn)異常時(shí)，中央控制器4提示和報(bào)警，當(dāng)燃煤料位為0時(shí)會(huì)自動(dòng)停機(jī)。中央控制器4還會(huì)根據(jù)管道壓力傳感器9實(shí)時(shí)檢測(cè)管道內(nèi)的泵送壓力，當(dāng)壓力超過(guò)20mpa時(shí)，報(bào)警提示，并且停止泵送城市污泥。

36、s6、當(dāng)s5中各種檢測(cè)均正常2小時(shí)后，中央控制器4開始計(jì)算過(guò)去1小時(shí)泥煤混合物在煤粉爐中的單位質(zhì)量發(fā)熱量d1，單位為kcal/kg，計(jì)算循環(huán)次數(shù)flag＝flag+1，結(jié)果為1，并進(jìn)行存儲(chǔ)。

37、s7、判斷是否有2種污泥配比的發(fā)熱量平均值，即flag是否為2。此時(shí)會(huì)判定為“否”，將之前計(jì)算得到的污泥摻量降低50％，并通過(guò)污泥儲(chǔ)料倉(cāng)中的含水率檢測(cè)器檢測(cè)污泥的含水率x。

38、s8、返回執(zhí)行s3，重新計(jì)算污泥的輸送量z和泥煤混合物實(shí)際預(yù)熱溫度u1，并依次執(zhí)行s4、s5、s6。

39、s9、再次判斷是否有2種污泥配比的發(fā)熱量平均值，即flag是否為2。此時(shí)會(huì)判定為“是”，得到了兩種污泥摻量下(分別為z1和0.5z1)泥煤混合物在煤粉爐中的單位質(zhì)量發(fā)熱量(分別為d1和d2)，此時(shí)，中央控制器4進(jìn)一步計(jì)算得到正確的煤的熱值y1和污泥的熱值y2，計(jì)算公式如下：

40、

41、將正確的煤的熱值y1和污泥的熱值y2替換掉各自的默認(rèn)值，并設(shè)定循環(huán)次數(shù)flag為1。

42、s10、根據(jù)s9中正確的煤的熱值y1和污泥的熱值y2，再次返回s3，計(jì)算校正后的煤與污泥的配比，然后對(duì)污泥含水率進(jìn)行檢測(cè)，重新計(jì)算泥煤混合物混合物的預(yù)熱溫度。最后開始循環(huán)執(zhí)行程序。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果：

44、1)本發(fā)明在傳統(tǒng)市政污泥燃煤耦合發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，添加多種檢測(cè)裝置，可以自動(dòng)計(jì)算得到煤和污泥的熱值，從而可以自動(dòng)計(jì)算得到泥煤混合物混合物的預(yù)熱溫度，并使用帶加熱的鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱，節(jié)省大量人力物力，并達(dá)到自動(dòng)控制的效果。

45、2)本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)，可讓用戶分別設(shè)定當(dāng)前污泥處理量大小和當(dāng)前煤粉爐的發(fā)熱量。