CN101538110A - 沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方法与设备系统 - Google Patents

沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方法与设备系统 Download PDF

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CN101538110A CN200910026117A CN200910026117A CN101538110A CN 101538110 A CN101538110 A CN 101538110A CN 200910026117 A CN200910026117 A CN 200910026117A CN 200910026117 A CN200910026117 A CN 200910026117A CN 101538110 A CN101538110 A CN 101538110A
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李维群
张志斌
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Abstract

沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方法与设备系统:(1)将城市污水处理厂污泥堆放在3~5天,并翻混,使污泥匀质化,同时蒸发掉2~5%的水分;(2)送入回转干化机;(3)将沸腾炉的烟气与热电厂锅炉烟气混合成温度介于两者之间的烟气,送入回转干化机中,对污泥进行干化;(4)不断地把污泥物料抄起又落下,干化与造粒同步进行;(5)将干化机出料口排出的干污泥输送入干污泥仓待资源化利用。本发明利用热电厂锅炉烟气余热,补充以沸腾炉提供热量,减少了设备投资,提高了热效率,降低了运行成本,较好地解决了污泥干化过程中存在的热能利用率不高、运行成本高、投资浪费等问题。本发明还提供了以上方法所使用的设备系统。

Description

沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方法与设备系统 技术领域
本发明涉及一种污水处理污泥的干化方法,具体涉及一种沸腾炉与热电 厂烟气余热结合的污泥干化方法,以及这种方法所使用的设备系统。 背景技术
近年来,我国污水处理厂的建设速度l^快,已经形成一定规^莫。在政策 拉动下,各地方政府和企业在污水处理厂建设上也表现积极,但是多年来的 投资基本上都没有涉及污泥处理,以至于污泥在没有得到妥善处置的情况 下,导致二次污染,使污水处理在某种程度上失去意义。据不完全统计,目
前全国城市有污水处理厂近883座,城市污水集中处理率为49.6%左右,县 城有污水处理厂近323座,县城污水集中处理率为17.6%左右,年产生含水 湿污泥在1500万吨以上。而根据国家"十一五,,规划,我国将新增日污水处 理能力4500万吨,i成镇污水集中处理率将达700/。,由此带来的污泥处理处 置问题将更为严峻和迫切,若污泥得不到处理,就将变成一次污染大转移, 再次污染土i裒、水源甚至食物链;如果在污泥污染环境后再进行二次治理, 经济成本将更加昂贵,技术难度也更大。
污水和污泥是解决城市水污染问题同等重要又紧密关联的两个系统。污 泥处理处置是污水处理得以最终实施的保障。在发达国家,污泥处理处置是 极其重要的环节,其投资约占污水处理厂总投资的50〜70%。而我国早期的污水处理厂,由于没有严格的污泥排放监管,普遍将污水和污泥处理单元剥 离开来,为了追求简单的污水处理率,尽可能地筒化、甚至忽略了污泥处理
处置单元;有的还为了节省运行费用将已建成的污泥处理设施长期闲置,甚 至将未^L任何处理的湿污泥随意外运、简单填埋或堆;改,致佳_许多大城市出 现了污泥围城的现象并已开始向中小城市蔓延,给生态环境带来不容忽视的 安全隐患。
目前,我国虽然对污泥问题开始关注,但仍然停留在技术层次。从技术 上看,实现污泥无害化处理是可行的,当前的问题并不是污水处理厂不愿意 处理污泥,而的确是心有余而力不足。国内大城市的污泥多为焚烧,采用引 进国外技术,投资大、运转费用高的问题很难解决,中小城市难以承受,焚 烧给大气环境带来污染和焚烧灰渣仍需要处置。部分地区希望将污泥作为肥 料用于农业或绿化,4旦污泥中所含的重金属和有4几污染物限制了污泥的土地 利用。污泥的直接填埋既是对资源的严重浪费,也影响填埋场的使用,污泥 的流变性4吏得填埋体变形和滑坡,污泥的高含水率大大增加了填埋场渗滤液 处理量,还占用了4艮多的土地资源。开辟一条适合中国国情的、低成本的、 高效规范化的污泥处理处置途径已势在必行。污泥的干化是实现污泥无害 化、减量化、资源化的4艮好的选择:污水处理厂产生的污泥通过机械脱水含 水率降至80%左右,然后通过干化过程,使污泥含水率大幅度下,减小了体 积,产品还可以资源化利用,安全、高效,投资和运行成本较低等。2009 年初环保部公布了《2008年国家先进污染防治技术示范名录》第5项:"城 市污水处理厂污泥干化焚烧:f支术",对污泥干化焚烧作了充分的肯定。
目前国内除已有个别污泥处理厂在运行的热电厂烟气余热与外接热源相结合的污泥干化处理系统(比较有代表性的是浙江大学开发的系统,如: 利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化污泥方法、利用热电厂烟气余热 的串联式污泥干化系统),其方法主要是将含水率70~80%的污泥送入由沸腾 燃煤炉提供热源温度为300〜400。C的第一烘干机的进行第一阶段的干化,去 除总含水量的20〜35%;从第一烘干机出来的污泥,通过冷却输送带,经过 切割粉碎,送入能源来自电厂烟气余热温度为150〜170。C的第二烘干机,进 行第二阶段的的干化,去除总含水量的15~25%;从第二烘干机出来的污泥 含水率为15~30°/。,通过振动分级筛,将粒径大于lmm的污泥进行资源化利 用,小于lmm的污泥回流作为裹粉,防止污泥在i殳备中粘结。此方法相比 某些国外技术已经非常适合我国国情,取得了一些成效,但其仍然存在设计 不合理、热能利用率不高、运行成本高、投资浪费等问题:.
1、 热电厂锅炉烟气、沸腾炉提供烟气的利用问题。污泥的干化最佳温 度一般为400。C左右,就是所谓的低温干化。温度太高了,很快使污泥表面 快速干硬化,包含在里面的水分不易出来,还容易结快影响污泥在设备中的 推进;温度太低了,效率下降。上述现有的方法中,沸腾炉出来的烟温常常 可达到800。C甚至更高,如人为控制降为300~400°C, 一是温度难以控制, 稍不注意就会超过;二是为了比较好的控制温度,又会造成沸腾炉燃烧效率 的下降。
2、 直接利用热电厂锅炉烟气干化的效率问题。利用热电厂的烟气余热 干化污泥是一件应大力推广的方法。但现有的方法是直接利用进行污泥干 化,效率4艮<氐,可以讲几乎没有什么实际作用。热电厂的烟气经过除尘处理 后一般温度在150~170°C,经过回转干化机工作后排放温度一般是大于等于100°C,能够利用的热量太少,不得不进行多级干化,以致效率不高,投资 浪费。
3、 多级干化带来的问题。由于现有的污泥干化系统是固定速度进污泥 量、回转干化机是固定运转速度,造成必须多级干化才达到设计的含水率, 这样就造成了一是投资成本加大,必须增加设备投资,二是热效率降低,污 泥从每一级回转干化机中出来,再提升到下一级干化机中,污泥温度大幅下 降,势必在下一级干化设备中重新加温,三是不利于环保,污泥从每一级干 化机中出来再提升至下一级干化机的过程中m^做到完全密封,污泥中的难 闻气味和粉尘会无组织排放而大量散发到空气中,造成超标排放,且不利于 职工的健康。
4、 干污泥的回掺问题。为了解决湿污泥粘性较大在输送过程和干化机 中容易粘在设备的壁上前进不畅的困难,现有的设计是釆用干污泥回掺的方 法,在进行干化前降低湿污泥的含水率,造成大量的污泥干化多次,增加了 能耗,加大了机器的运转磨损,也增加了设备投资,如要增加筛分装置、污 泥回流设备等。
5、 干污泥产品的合适的含水率问题。现有的系统设计是把污泥干化到 15〜30%,浪费严重。从理论上讲,把污泥干化到含水率20%甚至10%都完 全能做到,但能耗将大幅度增加。如果把污泥干化到30~40%以下,那也是 没有什么必要的, 一来,把污泥干化到含水率30〜40%的情况下,无论是去 掺入煤作辅助燃料焚烧,还是去做综合利用(做强化轻质砖、做陶粒等), 都已经很轻松可以实现了; 二来,如把污泥干化到含水率40%以下,要消耗 的能量将会成倍增长。发明内容
本发明的目的是提供一种沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方 法,本方法是利用热电厂锅炉烟气余热和新建热源(沸腾炉)相结合的污泥干 化系统。利用热电厂锅炉烟气余热,补充以沸腾炉提供热量,减少了设备投 资,提高了热效率,降低了运行成本,较好地解决了污泥干化过程中存在的 热能利用率不高、运行成本高、投资浪费等问题。本发明还将提供以上方法 所使用的设备系统。
完成上述发明任务的技术方案是, 一种沸腾炉与热电厂烟气余热结合的
污泥干化方法,其特征在于,步骤如下:
(1) 、氺
3~5天,并借助翻混机的作用,使不同时间的污泥、不同污水处理厂的污泥 进行混合,使污泥勻质化,同时又能蒸发掉约2~5%的水分,提高运行效果;
(2) 、将经过预处理过的含水率为75~80%的污泥送入回转干化机;
(3) 、将沸腾炉产生的约800。C〜1000。C的烟气与温度约130〜170。C热电厂 锅炉烟气混合成温度介于两者之间的烟气,送入回转干化机中,对污泥进行 干化;
(4) 、干化机里的污泥抄板,不断地把污泥物料抄起又落下,使物料热接 触面加大,提高干燥速率,防止污泥结块并促使物料向前移动,实现干化造 粒同步进行;
(5) 、将干化机出料口排出的千污泥输送入干污泥仓待资源化利用。 本方法得到的污泥颗粒约为4~8mm,可按20〜30%的比例掺入粘土用于
烧制轻质砖,可以作为垃圾填埋场的覆盖土,也可以作为沸腾炉的辅助燃料,燃烧后与煤渣一起经粉碎作为建筑干粉砂浆的主要配料。
本发明有以下优化方案:
1、 所述第(3)步骤中的回转式干化单元,由两个相同的专用回转千化机 组成,需处理的污泥量较少时可只开一组i殳备或两组4仑流^r修。
2、 所述第(3)步骤中沸腾炉烟气与热电厂锅炉烟气混合时,是通过电动 调风阀调节流量,混合成温度约450。C左右的烟气。
更优化和更具体地说,本发明的沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干 化方法,具体操作步骤如下:
(1)、将含水率为80%左右的城市污水处理厂污泥在湿污泥堆放场堆放在 3~5天,并借助翻混;〖几的作用,使不同时间的污泥、不同污水处理厂的污泥 进行混合,使污泥勻质化,同时又能蒸发掉约2~5%的水分,提高运行效果;
(2) 、将经过预处理过的含水率为75〜80%的污泥通过上料单元,用提升 机将经预处理过的污泥装入污泥料仓,污泥料仓下面装有专用污泥螺旋给料 机(无轴专用螺旋),将污泥分别送入两个回转干化机;
(3) 、将沸腾炉产生的约800。C〜100(TC的烟气与经静电除尘后的温度约 130〜17(TC热电厂锅炉烟气,通过电动调风阀调节好流量,混合成温度约 45(TC左右的烟气,通过烟道和电动风阀控制分另送入各个回转干化机中, 对污泥进行干化。
(4) 、回转式干化单元由两个相同的专用回转干化机组成,需处理的污泥 量较少时可只开一组设备或轮流检修。干化机里设有专用污泥抄板,不断地 把污泥物料抄起又落下,使物料热接触面加大,提高干燥速率,防止污泥结 块并促使物料向前移动,实现干化造粒同步进行。省去了单独的造粒工艺,并省去了干污泥回掺湿污泥的工艺,处理效果基本不降低。可以通过控制污 泥的进泥量、回转干化机的运转速度,来调节干污泥的含水率。
(5)、由多组皮带输送机组成输送单元,将干化机出料口排出的千污泥输 送入千污泥仓待资源化利用。污泥颗粒约为4〜8mm,可按20~30°/。的比例掺 入粘土用于烧制轻质砖,可以作为垃圾填埋场的覆盖土,也可以作为沸腾炉 的辅助燃料,燃烧后与煤渣一起经粉碎作为建筑干粉砂浆的主要配料。
完成本申请第2个发明任务的方案是, 一种沸腾炉与热.电厂烟气余热结 合的污泥干化的设备系统,由供热单元、污泥预处理单元、上料单元、回转 干化单元、输送单元、废气尘处理单元与控制单元组成,其特征在于,所述 的供热单元中设有沸腾炉(也称为沸腾热风炉)烟气供热亚单元与热电厂锅 炉烟气供热亚单元,以及该两个供热亚单元的混合机构,所述的混合机构中 设有电动调风阔。
上述设备系统的优化方案有:
1、 所述的回转干化单元,由两个相同的专用回转干化^几组成。可以是 两个回转干化机同时工作。需处理的污泥量较少时可只开一组设备,或轮流 工作与轮流检修。
2、 所述的废气尘处理单元,由两个旋风除尘机、两个风阀、 一个水膜 除尘器、 一个引风机组成,在两个回转干化机的后面各安装一个旋风除尘器, 除去尾气中的大部分的粉尘,再通过水膜除尘器,进一步除尘。因水膜除尘 器的除尘水是石灰水,又具有部分脱碌u和去除酸性臭气的功能,使废气达到 排放标准,然后由引风机,送入排气筒按标准高度排放。
3、 电气控制,整个系统可以根据需要,制成手动、半自动、中央控制、全自动的的系统。
本发明形成的装置系统使用热电厂锅炉烟气余热资源温度130~170°C, 烟气量31000Nm/h;沸腾炉出来的热风与热电厂锅炉烟气混合后,形成烟气 温度45(TC,烟气量62000Nm/h,进入两个回转干化机进4亍污泥干化,每个 回转干化机直径2.2M,长度24M,排出的废气温度为100°C。每天干化污水 处理厂的污泥(含水率75-80% ) 200吨,使污泥含水率降为30~40%,运行 成本可比现在已有的方法降20~40%。 本发明的有益效果
1、 利用热电厂锅炉烟气、沸腾炉提供的烟气混合,解决了污泥干化中 烟气温度过高和高低的问题。温度太高了,很快使污泥表面干硬化,包含在 里面的水分不易出来,还容易结快影响污泥在设备中的推进;温度太低了, 干化效率下降。本系统通过烟气混合,并控制好进风流量,把进入干化机的 烟气温度控制在45(TC左右,提高了运行效率。
2、 提高了热电厂锅炉烟气利用污泥干化的效率,为热电厂锅炉烟气利 用找到更好的方法。热电厂锅炉烟气温度只有150-170°C,而经过回转干化 机工作后排放温度一般是大于等于IOO'C,直接利用其干化效率很低,通过 与沸腾炉的热风混合,提高了热效率。
3、 改进工艺,不使用多级干化,避免了多级干化带来的问题。由于现 有的污泥干化系统是固定速度进污泥量、回转干化机是固定运转速度,污泥 从每一级干化机中出来再提升至下一级干化机的过程中很难做到完全密封, 造成一系统的环保问题。由于本系统进行了烟气混合,提高了烟气温度,改 进了设备结构,增加了控制调节功能,不再使用多级千化,收到了更好的效果。
4、 改进了工艺设计和设备设计。采用污泥螺旋给料机,不采用干污泥
的回掺方法,也能解决了污泥粘结问题;在干化机里设有专用污泥抄板,不 断地把污泥物料抄起又落下,使物料热接触面加大,提高干燥速率,防止污泥 结块并促使物料向前移动,实现干化造粒同步进行;省去了单独的造粒工艺, 省去了干污泥回掺湿污泥的工艺,处理效果基本不降低。还可以通过控制污 泥的进泥量、回转干化机的运转速度,来调节干污泥的含水率
5、 减少了设备^:资、降低了运行成本。不4吏用多级干化,干化机只需 要原来的一半;不进行污泥回掺,不需要相应的筛分和输送设备,投资可下 降25%左右。不多级干化,污泥在基本密闭的环境之中干化,热量散失小; 不进行污泥回掺,就不会重复干化,效率提高。最终产品的含水率提高,也 会减少了能源的消耗。运行成本会下降20~30%。
6、 确定了干污泥产品的合适的含水率,减少了能源消耗。干污泥产品 的合适的含水率问题。现有的系统设计是把污泥干化到15~30%,浪费严重。 把污泥干化到含水率30~40%的情况下,无论是去掺入煤作辅助燃料焚烧, 还是去做综合利用(做强化轻质砖、做陶粒等),都已经很轻松可以实现了。 本系统确定了干污泥产品的合适的含水率为30〜40%,这样可减少能耗 10〜150/0。
7、提高了环保效果。由于工艺设计的改进,污泥干化过程中,污泥基本 是在密闭的环境中干化运行,无组织排放废气较少,而从干化机中排出的废 气全部按环保要求经过相应的规范化处理后排放,有利于环保,有利于职工 的身体健康。附图说明
图1是利用热电厂锅炉烟气余热和专建热风炉(沸腾炉)烟气混合的污泥 干化处理系统结构示意图。 具体实施方式
实施例1,参照图1:利用热电厂锅炉烟气余热与专建热风炉烟气混合 进行污泥干化的系统,系统组成主要有:供热单元(包括热风炉烟气、热电 厂锅炉烟气)、污泥预处理单元、上料单元、污泥干化单元、输送单元、废 气尘处理单元、电气控制单元。
供热单元中,沸腾炉1产生的约800。C烟气经过烟道4由1号引风机2 通过1号电动调节阀3送入烟道7,热电厂锅炉烟气5经静电除尘机6后烟 温约为150〜170°C, 2号引风机9将烟气经2号电动调节阀10送入烟道7, 与热风炉送入的烟气混合,形成温度约为450。C左右的烟气,分别经过3号 电动风阔11、烟道13和4号电动风阀12、烟道14送入1号回转干化机15、 2号回转干化才几16。
污泥预处理单元中,有湿污泥堆放场38,堆i文场配有翻混机30。
上料单元中,有湿污泥提升机17将湿污泥装入污泥料斗18, l号污泥螺 旋给料机19与1号进料口 20相接,将污泥送入1号回转干化4几15; 2号污 泥螺旋给料机21与2号进料口 22相接,将污泥送入2号回转干化机16。
污泥干化单元,具有1号回转干化机15、 2号回转干化4几16,污泥在专 门的回转干化机里烘干,干化机里具有污泥抄板,不断地把污泥物料抄起又 落下,使物料热接触面加大,实现干化造粒同步进行。
输送单元,污泥在干化机里烘干,达到含水率30~40%时,从l号回转干化机15的1号出料口 23、 2号回转干化机16的2号出料口 24排出,出料 口分别与皮带输送机25相联,污泥落入皮带输送机25上,传送至干污泥仓。
废气尘处理单元中,具有1号旋风除尘机29、 2号旋风除尘机30、水膜 除尘器35, l号旋风除尘机29与1号回转干化机15相接、2号旋风除尘机 33与2号回转干化机16相接。1号旋风除尘机29的废气通过风管28、 5号 风阀30与2号旋风除尘机33的废气通过风管32、 6号风阀34混合后,与 水膜除尘器35相接。水膜除尘器35出口通过与3号引风机36相接,3号引 风机36通过风管与37排气筒相接。
电气控制单元。本系统可根据需要制成自动或半自动控制系统,主要有 控制台、仪表、工控机、传感器、电动阀、气缸、线缆、控制软件等组成。

Claims (9)

1、一种沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方法,其特征在于,步骤如下: (1)、将含水率为80%左右的城市污水处理厂污泥在湿污泥堆放场堆放在3~5天,并借助翻混机的作用,使不同时间的污泥、不同污水处理厂的污泥进行混合,使污泥匀质化,同时蒸发掉约2~5%的水分; (2)、将经过预处理过的含水率为75~80%的污泥送入回转干化机; (3)、将沸腾炉产生的约800℃~1000℃的烟气与温度约130~170℃热电厂锅炉烟气混合成温度介于两者之间的烟气,送入回转干化机中,对污泥进行干化; (4)、干化机里的污泥抄板,不断地把污泥物料抄起又落下,干化与造粒同步进行; (5)、将干化机出料口排出的干污泥输送入干污泥仓待资源化利用。
2、 根据权利要求1所述的沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方 法,其特征在于,所述第(3)步骤中的回转式干化单元,是两个相同的回转干 化机同时工作,或轮流工作与轮流检修。
3、 根据权利要求1所述的沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方 法,其特征在于,所述第(3)步骤中沸腾炉烟气与热电厂锅炉烟气混合时,是 通过电动调风阀调节流量,混合成温度约450。C左右的烟气。
4、 根据权利要求1或2或3所述的沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方法,其特征在于,具体操作步骤如下:(1)、将含水率为80%左右的城市污水处理厂污泥在湿污泥堆放场堆放在 3〜5天,并借助翻混机的作用,使不同时间的污泥、不同污水处理厂的污泥 进行混合,使污泥匀质化,同时蒸发掉约2~5%的水分;(2) 、将经过预处理过的含水率为75~80%的污泥通过上料单元,用提升 机将经预处理过的污泥装入污泥料仓,污泥料仓下面装有专用污泥螺旋给料 机,将污泥分别送入两个回转干化机;(3) 、将沸腾炉产生的约80(TC〜1000。C的烟气与经静电除尘后的温度约 130〜170。C热电厂锅炉烟气,通过电动调风阀调节好流量,混合成温度约 45(TC左右的烟气,通过烟道和电动风阀控制分别送入各个回转干化机中, 对污泥进行干化;(4) 、回转式干化单元由两个相同的专用回转干化机组成,只开一组设备 或轮流工作与检修;干化机里设有专用污泥抄板,不断地把污泥物料抄起又 落下,使物料热接触面加大,提高干燥速率,防止污泥结块并促使物料向前 移动,实现干化造粒同步进行;(5) 、由多组皮带输送机组成输送单元,将干化机出料口排出的干污泥输 送入干污泥仓;f寺资源化利用。
5、 一种权利要求1所述的沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化方 法所使用的设备系统,由供热单元、污泥预处理单元、上料单元、回转干化 单元、输送单元、废气尘处理单元与控制单元组成,其特征在于,所述的供,,以及该两个供热亚单元的混合机构,所述的混合机构中设有电动调风阀,
6、 根据权利要求5所述的沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化的 设备系统,其特征在于,所述的回转千化单元,由两个相同的专用回转干化 机组成。
7、 根据权利要求5所述的沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化的 设备系统,其特征在于,所述的废气尘处理单元,由两个旋风除尘机、两个 风阀、 一个水膜除尘器、 一个引风机组成,在两个回转干化机的后面各安装 一个旋风除尘器。
8、 根据权利要求7所述的沸腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥干化的 设备系统,其特征在于,所述水膜除尘器的除尘水^1石灰水。
9、 根据权利要求5~8之一所述的沐腾炉与热电厂烟气余热结合的污泥 干化的设备系统,其特征在于,所述的电气控制单元为手动控制、半自动控 制、中央控制控制或全自动的控制系统。
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