CN101314514B - 一种污泥热值控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥热值控制方法，该方法通过在初步浓缩脱水的污泥中添加辅助燃料和进行脱水干化控制热值；辅助燃料的添加量根据添加辅助燃料脱水干化后污泥中的辅助燃料、纯污泥、水分对热值的影响，按照要求干化污泥发热量和干度进行热值具体计算；脱水干化采取机械压榨脱水和干化除水方法，在污泥进行机械压榨脱水和干化除水时添加辅助燃料，机械压榨脱水时辅助燃料采用铺垫在脱水设备的过滤介质上的方式添加到污泥中。本发明根据同种污泥其热值主要由污泥的含水率和辅助燃料相对含量两个参数决定，采用将污泥脱水干化和控制辅助燃料添加量的技术方案，科学、合理，可操作性强，能有效解决污泥能源化利用的热值控制技术难题。

Description

一种污泥热值控制方法

技术领域

本发明涉及一种废弃物燃料化处理方法，特别涉及一种用于污泥热值控制和燃料化生产的污泥热值控制方法。

背景技术

造纸厂、化工厂、水处理厂、食品厂等的生产中产生大量工业污泥，河道疏浚和清淤工程、养殖场、日常生活产生各种生活污泥，这些废弃物一般是进行填埋和焚烧处置，部分做堆肥、作砖瓦厂等建材企业生产原料等低价值的综合利用。中国专利CN98118046.9《利用污泥热能烧制轻质砖的方法》、CN02137142.3《污泥烧结砖生产方法》及中国专利申请CN200710027328.2《充分利用污泥热值烧结砖的生产方法》，都公开了利用污泥热能烧结砖的方法，这些方法起到了节省能源，减少环境污染的功能。然而，上述现有技术均不涉及充分利用污泥的热值，将污泥能源化利用的范畴，无法解决各种热值不同的污泥燃料化生产的热值控制关键技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种能实现污泥能源化利用，燃料化生产的污泥热值控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该污泥热值控制方法，其特点是：通过在初步浓缩脱水的污泥中添加辅助燃料和进行脱水干化控制热值，所述的添加辅助燃料包括辅助燃料添加量b计算，所述的辅助燃料的添加量b根据添加辅助燃料脱水干化后污泥中的辅助燃料、纯污泥、水分对热值的影响，按照要求的干化污泥发热量Q和干度y％、脱水干化前进料污泥干度x％、进料量a、辅助燃料干度z％，以及污泥燃烧系数k1、辅助燃料燃烧系数k2、水分燃烧系数K3进行热值具体计算，所述的脱水干化采取机械压榨脱水和干化除水方法，在污泥进行机械压榨脱水和干化除水时添加辅助燃料，所述的机械压榨脱水时辅助燃料是采用铺垫在机械压榨脱水设备的张力压榨或对压压榨的过滤介质上的方式添加到污泥中。

本发明污泥热值计算过程如下：

污泥绝干含量为    a*x％

出料污泥总量为    (a*x％+b*z％)/y％

出料污泥含水量为    (1-y％)*(a*x+b*z)/y

出料污泥热值    Q＝k1*a*x％+k2*b*z％-k3*(1-y％)*(a*x+b*z)/y

辅助燃料添加入b＝

[0011]              [Q-k1*a*x％+k3*a*x*(1-y％)/y]/[k2*z％-k3*(1-y％)*z/y]

[0012]本发明污泥热值控制方法所述的干化除水采取先加热烘干、再自然风干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥先加热烘干、再自然风干进行干化除水。

本发明污泥热值控制方法所述的干化除水采取先自然风干、再加热烘干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥先自然风干、再加热烘干进行干化除水。

本发明污泥热值控制方法所述的干化除水采取加热烘干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥再进行加热烘干的干化除水。

本发明污泥热值控制方法所述的干化除水采取自然风干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥再进行自然风干的干化除水。

本发明污泥热值控制方法所述的脱水干化前进料污泥干度x％、辅助燃料干度z％和脱水干化后出料污泥干度y％通过水分传感器实时监测，所述的污泥进料量a、辅助燃料添加量b通过分别控制污泥输送机和辅助燃料输送机的转速来实时控制。

本发明污泥热值控制方法所述的机械压榨脱水采用独立过滤介质进行压榨压强从低到高的两级或两级以上连续压榨脱水，所述的辅助燃料在机械压榨脱水进料口和高压压榨脱水进料口铺垫在机械压榨脱水设备的过滤介质上。

本发明污泥热值控制方法所述的辅助燃料采用木屑和/或粉煤灰和/或具有较高热值的其它颗粒状固体物。

本发明污泥热值控制方法所述的加热烘干根据加热烘干进料水分测定，以及给定的加热烘干出料水分，计算和控制加热烘干时间。

本发明污泥热值控制方法所述的自然风干通过水分传感器检测出料污泥干度，对照设定出料污泥干度，控制风干出料。

本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明根据同种污泥，其热值主要由污泥的含水率和辅助燃料相对含量两个参数决定，采用将污泥脱水干化和控制辅助燃料添加量的技术方案来控制污泥的热值；根据添加辅助燃料干化后的污泥中各组成部分对热值的影响和所需要的污泥燃烧热值，具体计算辅助燃料添加总量；并且采用机械压榨脱水和干化除水来提高、控制污泥干度。该污泥热值控制方法科学、合理，能有效解决污泥能源化利用的热值控制技术难题。2、本发明在机械压榨脱水中采取“一种污泥搭桥脱水方法”中的添加辅助燃料的方法，既完成了辅助燃料的添加，又提高了机械压榨脱水效率；采取实时监测和控制装置实时调整辅助燃料的添加量、控制加热烘干和自然风干。该污泥热值控制方法可操作性强，便于实施污泥燃料产业化生产，为提高日益增量的工业污泥和生活污泥拓宽了高价值、深层次综合利用路子，将会产生深远的环境保护和能源利用意义。

附图说明

图1为本发明实施例1控制流程图。

图2为本发明实施例2控制流程图。

图3为本发明实施例3控制流程图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

实施例1：

该实施例通过在初步浓缩脱水的污泥中添加既能帮助污泥压榨脱水又能提供热值的辅助燃料和进行机械压榨脱水、干化除水的脱水干化方法控制污泥热值，在污泥进行机械压榨脱水和干化除水时添加辅助燃料。机械压榨脱水时辅助燃料是采用铺垫在机械压榨脱水设备的张力压榨或对压压榨的过滤介质上的方式添加到污泥中。此辅助燃料的添加方式同于本申请人在中国专利申请200810059917.2“一种污泥搭桥脱水方法”中公开的在过滤介质与污泥之间铺设由一种或多种固体颗粒辅助物料构成的架空层方法。通过加入辅助燃料既增强污泥的脱水性能，避免了粘性污泥被压滤时堵塞过滤介质，方便污泥内水分压滤脱出，使得脱水速度和压榨干度大幅度提高，能提高粘性比较大的活性污泥的压滤脱水效果；又能完成本发明添加具有较高热值的辅助燃料，达到提高污泥热值的目的。对于工业污泥中又稀又粘的粘性污泥，比如造纸生化污泥，机械压榨脱水时，可以采用两次或两次以上的添加辅助燃料，通过辅助燃料在污泥表面重新铺加，进一步增加污泥脱水量、提高出料干度。

辅助燃料添加量b根据添加辅助燃料前后和进行脱水干化前后，污泥和辅助燃料总的热值平衡的原理，按照给定的绝干污泥发热量Q、脱水干化前进料污泥干度x％、进料量a、辅助燃料干度z％、脱水干化后出料污泥干度y％，以及污泥燃烧系数k1、辅助燃料燃烧系数k2、水分燃烧系数K3等数据计算，辅助燃料的添加量b＝[Q-k1*a*x％+k3*a*x*(1-y％)/y]/[k2*z％-k3*(1-y％)*z/y]。

本实施例干化除水采取先加热烘干、再自然风干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥先加热烘干、再自然风干进行干化除水。该污泥热值控制流程参见图1，污泥经过污泥输送机送入机械压榨脱水设备进行机械压榨脱水，实施例机械压榨脱水设备采用独立过滤介质进行压榨压强从低到高的两级或两级以上连续压榨脱水的带式压滤机；污泥进料干度、辅助燃料干度和脱水干化后出料污泥干度均通过水分传感器测得；最终污泥热值给定和出料水分给定、加入的污泥量和由水分检测的污泥含水量、以及水分检测的辅助燃料水分等信息一并送入热值算法中进行辅助燃料添加量计算，在压榨脱水、加热烘干和自然风干过程中按照计算的辅助燃料量控制添加辅助燃料。本实施例辅助燃料在带式压滤机进料口、高压压榨脱水区进料口和自然风干之前等三处加入。在经过初步浓缩脱水的污泥饼未进入带式压滤机进行张力压榨过滤或对压压榨过滤脱水前，先通过1号辅助燃料输送机按照添加量比例a在过滤带表面添加辅助燃料，2号辅助燃料输送机按照添加量比例b在高压压榨脱水区进料口将辅助燃料铺加在过滤带表面，3号辅助燃料输送机按照添加量比例c将辅助燃料添加到要进行自然风干的污泥中；所加入的辅助燃料是一种或多种固体颗粒，如木屑、粉煤灰和其它具有较高热值的颗粒状固体物。通过加入辅助燃料增强污泥的脱水性能，又提高污泥热值，一般添加辅助燃料占污泥绝干量比例为1～20％；其中添加量比例a和添加量比例b根据添加辅助燃料后机械压榨能达到最佳脱水效果来调整确定，添加量比例a+添加量比例b+添加量比例c等于100％。由于污泥、辅助燃料进料量和输送机转速成比例关系，所以实施例通过控制输送机的转速来控制污泥、辅助燃料进料量。

机械压榨脱水是最经济而且效率最高的提高污泥热值的手段，所以要尽可能提高压榨脱水效果，按照压榨脱水效果最佳的要求来控制压榨脱水过程中添加的辅助燃料量。

实施例加热烘干通过控制烘干时间来基本控制烘干出料干度，检测加热烘干进料水分，以及给定的加热烘干出料水分，计算和控制加热烘干时间。如果加热烘干时间长，出料干度高，那就可以缩短风干时间，从而减少对风干场地的需求。所以对烘干时间设定可以根据实际情况进行优化，因为烘干特点是干化速度相对快，但耗能高。如果没有大的风干场地，在能耗许可的条件下尽可能提高烘干出料干度。如果有足够大场地，可以缩短烘干时间。

污泥热值控制方法中的自然风干由于风干速度要受到天气条件和空间场地等多种不确定因素影响，因此，通过风干时间来控制成品干度，是很困难的，实施例采用了水分传感器来检测污泥含水率，对照设定出料污泥干度，达到燃烧条件对出料水分的要求时，控制系统发出出料信号，控制风干出料。

本实施例脱水干化采取机械压榨脱水→加热烘干→自然风干的工艺，根据实际情况干化除水也可以采取先自然风干、再加热烘干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥先自然风干、再加热烘干，即脱水干化采取机械压榨脱水→自然风干→加热烘干的工艺。

实施例2：

本实施例干化除水采取自然风干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥再进行自然风干的干化除水，该污泥热值控制方法中包括机械压榨脱水和自然风干，图2就是机械压榨脱水+自然风干组合工艺控制方法的控制流程，辅助燃料在带式压滤机进料口、高压压榨脱水区进料口和自然风干之前等三处加入。经过前面机械压榨脱水的污泥，其含水率基本满足了进行压制成型的条件，成型之前根据处理的工业污泥粘结性具体情况，添加辅助燃料，目的是进一步提高污泥热值和提高污泥剥离性。在风干过程中可以将添加辅助燃料的半干化污泥制作成空心砖等形状，再进行自然风干。

本实施例的污泥和辅助燃料水分检测，辅助燃料添加量计算以及具体添加控制，自然风干出料控制等等同于实施例1。

实施例3：

参见图3，本实施例干化除水采取加热烘干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥再进行加热烘干的干化除水。辅助燃料在压榨进料口和高压压榨脱水区进料口加入。压榨进料口的加入量由压榨工艺给定，在高压压榨脱水区进料口再加入辅助燃料有助于污泥进一步脱水，在进入烘干前对污泥水分进行检测，根据所要求达到燃烧条件对出料水分的要求，通过工艺数据就能知道所需要烘干的时间，在控制系统设定烘干时间，设定时间到，控制系统发出出料信号。加热烘干前是否要加辅助燃料，根据机械压榨脱水时的辅助燃料加入量，以及污泥混合燃料的最终水分控制在10～20％，混合燃料热值在3000大卡/公斤左右的给定要求考虑。

本实施例的污泥和辅助燃料水分检测，辅助燃料添加量计算以及具体添加控制、加热烘干时间计算和控制等等同于实施例1。

加热烘干耗能大，但可以达到高干度；自然风干几乎不耗能，但耗时长、需要占用比较大的空间；机械压榨脱水耗能低，干化效率高，占用空间小，但不能达到很高的干度。因此，要把这三种工艺有机组合起来，根据用户的需要，进行污泥热值控制方法综合优化，使出料污泥热值能控制到给定值，且使热值控制达到最高性价比。

本发明所述的水分检测、烘干控制、出料控制等采用本行业技术人员能采用的公知技术，热值算法采用软件支持。

Claims (10)

1.一种污泥热值控制方法，其特征在于：通过在初步浓缩脱水的污泥中添加辅助燃料和进行脱水干化控制热值，所述的添加辅助燃料包括辅助燃料添加量b计算，所述的辅助燃料的添加量b根据添加辅助燃料脱水干化后污泥中的辅助燃料、纯污泥、水分对热值的影响，按照要求的干化污泥发热量Q和干度y％、脱水干化前进料污泥干度x％、进料量a、辅助燃料干度z％，以及污泥燃烧系数k1、辅助燃料燃烧系数k2、水分燃烧系数K3进行热值具体计算，所述的脱水干化采取机械压榨脱水和干化除水方法，在污泥进行机械压榨脱水和干化除水时添加辅助燃料，所述的机械压榨脱水时辅助燃料是采用铺垫在机械压榨脱水设备的张力压榨或对压压榨的过滤介质上的方式添加到污泥中。

2.根据权利要求1所述的污泥热值控制方法，其特征在于：所述的干化除水采取先加热烘干、再自然风干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥先加热烘干、再自然风干进行干化除水。

3.根据权利要求1所述的污泥热值控制方法，其特征在于：所述的干化除水采取先自然风干、再加热烘干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥先自然风干、再加热烘干进行干化除水。

4.根据权利要求1所述的污泥热值控制方法，其特征在于：所述的干化除水采取加热烘干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥再进行加热烘干的干化除水。

5.根据权利要求1所述的污泥热值控制方法，其特征在于：所述的干化除水采取自然风干的干化除水工艺，将经过机械压榨脱水添加有辅助燃料的污泥再进行自然风干的干化除水。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的污泥热值控制方法，其特征在于：所述的脱水干化前进料污泥干度x％、辅助燃料干度z％和脱水干化后出料污泥干度y％通过水分传感器实时监测，所述的污泥进料量a、辅助燃料添加量b通过分别控制污泥输送机和辅助燃料输送机的转速来实时控制。

7.根据权利要求6所述的污泥热值控制方法，其特征在于：所述的机械压榨脱水采用独立过滤介质进行压榨压强从低到高的两级以上连续压榨脱水，所述的辅助燃料在机械压榨脱水进料口和高压压榨脱水进料口铺垫在机械压榨脱水设备的过滤介质上。

8.根据权利要求7所述的污泥热值控制方法，其特征在于：所述的辅助燃料采用木屑和/或粉煤灰。

9.根据权利要求2或3或4所述的污泥热值控制方法，其特征在于：所述的加热烘干根据加热烘干进料水分测定，以及给定的加热烘干出料水分，计算和控制加热烘干时间。

10.根据权利要求2或3或5所述的污泥热值控制方法，其特征在于：所述的自然风干通过水分传感器检测出料污泥干度，对照设定出料污泥干度，控制风干出料。

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