CN102311215A - 城市生活污泥就地自循环综合利用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种城市生活污泥就地自循环综合利用装置及方法，本发明就地建立城市生活污泥处理处置系统，利用污泥焚烧产生的热量使湿污泥脱水干化，实现系统热量自循环、污泥减量化。本发明具有结构设计合理、燃烧产物污染小、连续操作性能好、燃烧效率高、维护简单、低碳节能的优点。

Description

城市生活污泥就地自循环综合利用装置及方法

技术领域

本发明涉及一种城市生活污泥就地自循环综合利用装置及方法，本工艺可以在无需能量输入的情况下同时解决城市生活污泥处理处置和综合利用的问题，实现污泥处理的稳定化、减量化、无害化、资源化。

背景技术

在城市生活污水处理过程中，会产生大量的生物活性污泥。从城市污水处理厂排出的污泥，含水率在80%左右，易腐烂发臭，含有大量有机质、植物养分、重金属、病原菌和寄生虫（卵）等有害物质，不便处置利用，如不妥善处理和处置，将造成堆放区域周围环境的二次污染。

目前常用的污泥处置方式是将其送至垃圾填埋场进行填埋，但由于污泥含水率高，质量和体积都很大，导致填埋时占地面积大，污泥中含有的重金属会随着渗滤液进入地下水，造成地下水污染。此外，通过干化焚烧的方式可以实现污泥减量化和无害化，但污泥干化需要消耗能量，且自身热值低，若直接燃烧进行发电或供热，经济上不合理。工业上通常将污泥与高热值的煤进行混烧，提高燃烧系统的整体热输入，就可以进行发电或供热，实现污泥处理的减量化和资源化。但由于污泥中含有大量的重金属，在燃烧过程中会转移到烟气中，造成二次污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、燃烧产物污染小、连续操作性能好、燃烧效率高、维护简单、低碳节能的城市生活污泥就地自循环综合利用装置。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种工艺设计合理、污染极少、能妥善处理城市生活污泥、耗能低的城市生活污泥就地自循环综合利用的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该城市生活污泥就地自循环综合利用装置，其结构特点是：包括污泥造粒机、污泥干燥机、给料机、布风板、旋风分离器、小灰斗、返料装置、排灰装置、引风机、进风泵、空气预热器、下游烟道、布袋除尘器、烟囱、循环流化床锅炉，所述的污泥造粒机的出口与污泥干燥机的进料口相对应，所述污泥干燥机的出料口与给料机相对，所述给料机对循环流化床锅炉填料，所述布风板设置在循环流化床锅炉下方的进风处，所述旋风分离器的进风端与循环流化床锅炉的上部相连，另一端与下游烟道相连，所述旋风分离器上设置有收集污泥飞灰的小灰斗，所述小灰斗上设置有返料装置和排灰装置，所述返料装置与循环流化床锅炉相连，所述引风机设置在下游烟道与污泥干燥机相连通的管道上，所述空气预热器设置在下游烟道中，所述进风泵为空气预热器输送冷空气，所述下游烟道的末端与布袋除尘器相连，所述布袋除尘器与烟囱相连。

作为优选，本发明所述的循环流化床锅炉由燃料进料口、生石灰进料口、燃烧室、排渣管、一次风进口、二次风进口、燃烧启动装置组成，所述燃料进料口、生石灰进料口设置在炉体的侧面，所述排渣管、一次风进口设置在炉体的下方，所述二次风进口、燃烧启动装置设置在炉体的侧面。

作为优选，本发明所述的旋风分离器由直筒、排气筒、锥形筒、排灰筒和封头组成，所述排气筒和锥形筒相连并设置在直筒之中，所述封头设置在排气筒的上端，所述排灰筒设置在直筒的下端并于排灰装置相连，

作为优选，本发明所述的污泥干燥机为皮带式干燥机，由给料口、输送皮带、出料口、出料箱、烟气喷嘴、密封外罩、引风机、烟气出口组成，所述给料口和出料口与密封外罩连接，设置在密封外罩中的输送皮带一端连接给料口，另一端连接出料口，所述输送皮带上方均匀设置有烟气喷嘴，所述烟气出口设置在给料端的密封外罩上，所述烟气出口上设置有干燥机引风机。

作为优选，本发明所述的下游烟道中设置有过热器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还是一种城市生活污泥就地自循环综合利用的方法，其步骤为：

a、将湿的城市生活污泥送入污泥造粒机，利用污泥造粒机将城市生活污泥进行造粒，制成湿污泥粒；

b、启动空气预热器、引风机、进风泵、干燥机引风机，冷空气经过空气预热器加热后通过布风板进入燃烧室进行混合燃烧，形成流化风；

c、启动循环流化床锅炉的燃烧启动装置，通过燃油或燃气方式产生高温烟气，为污泥干燥提供热量；

d、将湿污泥粒送入污泥干燥机中进行干燥，制成干污泥粒；

e、干污泥粒落到给料机上，由给料机用将干污泥粒送入循环流化床锅炉的燃烧室；

f、向循环流化床锅炉中添加生石灰；

g、燃烧后的颗粒被流化风带至旋风分离器中进行气固分离，污泥飞灰通过小灰斗收集，一部分污泥飞灰通过返料装置返回燃烧室再燃，另一部分由排灰装置排出；

h、燃烧产生的高温烟气经旋风分离器净化后，一部分通过引风机进入污泥干燥机，另一部分进入下游烟道；

i、进入下游烟道的烟气经过空气预热器与冷空气进行热交换后，进入布袋除尘器进行除尘，处理后的烟气经烟囱达标排放；

j、系统稳定运行后，使用干污泥作燃料，停止燃油或燃气，实现系统热量自循环，完成城市生活污泥就地自循环综合利用。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：实现城市生活污泥处理处置的稳定化、减量化、无害化，避免污泥处理处置过程中产生二次污染；有效利用干污泥燃烧释放的热量对污泥颗粒进行干化处理，实现节能降耗；分散式就地处理技术为污泥处理处置提供方便，可以避免污泥因长途运输造成沿途污染，节省成本；污泥处理处置自循环系统具有能耗省、清洁生产和连续操作的优点，自动化程度高。

附图说明  

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为污泥干燥机结构示意图。

图3为循环流化床锅炉、旋风分离器、小灰斗、返料装置、排灰装置、下游烟道、空气预热器的结构示意图。

图4为旋风分离器结构示意图。

标号说明：污泥造粒机1、污泥干燥机2、给料机3、燃料进料口4、燃烧室5、布风板6、旋风分离器7、小灰斗8、返料装置9、排灰装置10、引风机11、空气预热器12、布袋除尘器13、烟囱14、生石灰粉仓15、循环流化床锅炉16、生石灰进料口17、进风泵18、进料口2-1、输送皮带2-2、出料口2-3、出料箱2-4、烟气喷嘴2-5、密封外罩2-6、干燥机引风机2-7、烟气出口2-8、下游烟道16-1、排渣筒16-2、一次风进口16-3、二次风进口16-4、燃烧启动装置16-5、过热器16-6、直筒7-1、排气筒7-2、锥形筒7-3、排灰筒7-4、封头7-5。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：如图1至4所示，本实施例由污泥造粒机1、污泥干燥机2、给料机3、布风板6、旋风分离器7、小灰斗8、返料装置9、排灰装置10、引风机11、空气预热器12、布袋除尘器13、烟囱14、循环流化床锅炉16、进风泵18、过热器16-6、下游烟道16-1组成。

污泥造粒机1的出料口与污泥干燥机2的进料口2-1相对，污泥干燥机2的出料箱2-4与循环流化床锅炉16的燃料进料口4相对，旋风分离器7通过管道与循环流化床锅炉16相连。旋风分离器7的下方设置有小灰斗8、返料装置9、排灰装置10，返料装置9与循环流化床锅炉16相连。空气预热器12和过热器16-6设置在下游烟道16-1中，下游烟道16-1依次与布袋除尘器13、烟囱14相连。进风泵18设置在空气预热器12处的下游烟道16-1上。引风机11设置在连接下游烟道16-1和污泥干燥机2的管道上。

本发明装置及方法具体如下：

包括一个对污泥干燥和焚烧的过程，其中，在所述的对污泥进行干燥的过程中，首先将湿污泥送入污泥造粒机1进行造粒，造好的污泥颗粒送入污泥干燥机2中进行干燥，干燥好的污泥颗粒进入后续处理设备，所述污泥干燥机2为皮带式干燥机，由进料口2-1、输送皮带2-2、出料口2-3、出料箱2-4、烟气喷嘴2-5、密封外罩2-6、干燥机引风机2-7、烟气出口2-8构成，所述进料口2-1与密封外罩2-6连接，输送皮带2-2一端连接进料口2-1，另一端连接出料口2-3，输送皮带2-2上方是均匀布置的烟气喷嘴2-5，烟气出口2-8设置在给料端，干燥机引风机2-7接在烟气出口2-8上，实现污泥、烟气逆流接触。

污泥焚烧过程中，干污泥通过给料机3从燃料进料口4进入循环流化床锅炉16的燃烧室5，生石灰粉仓15中生石灰从生石灰进料口17进入燃烧室5，污泥干燥机2外排烟气通过布风板6进入燃烧室5，冷空气经过空气预热器12加热后通过布风板6进入燃烧室5进行混合燃烧，所有燃烧后的颗粒被流化风带至锅炉下游的旋风分离器7中进行气固分离，污泥飞灰通过旋风分离器7底部的小灰斗8收集，一部分污泥飞灰通过返料装置9返回燃烧室5再燃，另一部分由排灰装置10排出，燃烧产生的高温烟气经旋风分离器7净化后，一部分通过引风机11进入污泥干燥机2，另一部分进入下游烟道16-1；所述循环流化床锅炉16由燃料进料口4、生石灰进料口17、燃烧室5、排渣筒16-2、一次风进口16-3、二次风进口16-4、燃烧启动装置16-5组成，旋风分离器7属于耐高温旋风分离器，由直筒7-1、排气筒7-2、锥形筒7-3、排灰筒7-4、封头7-5组成，在所述直筒7-1和排气筒7-2上分别有涡形烟气入口和切向延伸烟气出口，排灰筒7-4将污泥飞灰输送至排灰装置10和返料装置9，从切向延伸烟气出口排出的烟气进入下游烟道16-1，所述燃烧启动装置16-5指所述循环流化床锅炉16启动初期，通过燃油或燃气方式产生高温烟气，为污泥干燥提供热量，使干污泥的热值达到与褐煤或泥煤相当地水平，系统稳定运行后，使用干污泥作燃料，停止燃油或燃气，实现系统热量自循环。

进入下游烟道16-1的高温烟气经过空气预热器12与冷空气进行热交换后，进入布袋除尘器13进行除尘，处理后的烟气经烟囱14达标排放。

清洁工艺在不需要外加热源的前提下，进行城市生活污泥的处理处置，利用干污泥做燃料产生高温烟气，通过烟气循环系统提供干燥污泥颗粒所需的热量，实现热量自循环利用，循环流化床燃烧温度控制在900-1000℃，可以避免二恶英产生，由于循环流化床燃烧温度较低，氮氧化物的生成量较小，无需进行尾部烟气氮氧化物脱除，同时加入生石灰可以实现燃烧过程中脱硫，并且通过飞灰再循环燃烧可以提高生石灰的利用率，实现烟气达标排放。

本发明实现城市生活污泥处理处置的稳定化、减量化、无害化，避免污泥处理处置过程中产生二次污染；有效利用干污泥燃烧释放的热量对污泥颗粒进行干化处理，实现节能降耗；分散式就地处理技术为污泥处理处置提供方便，可以避免污泥因长途运输造成沿途污染，节省成本；污泥处理处置自循环系统具有能耗省、清洁生产和连续操作的优点，自动化程度高。

H市城市污水处理厂日产污泥量2000吨，污泥含水率80%。循环流化床锅炉16燃烧启动初期，采用燃气方式产生高温烟气，高温烟气通过干燥机引风机2-7引入污泥干燥机2，干燥湿污泥颗粒，系统运行稳定后，停止燃气，使用干污泥进行燃烧产热。干污泥通过给料机3从燃料进料口4进入循环流化床锅炉16燃烧室5，生石灰粉仓15中生石灰从生石灰进料口17进入燃烧室5，污泥干燥机2外排烟气通过布风板6进入燃烧室5，冷空气经过空气预热器12加热后通过布风板6进入燃烧室5进行混合燃烧，所有燃烧后的颗粒被流化风带至锅炉下游的旋风分离器7中进行气固分离，污泥飞灰通过旋风分离器7底部的小灰斗8收集，一部分污泥飞灰通过返料装置9返回燃烧室5再燃，另一部分由排灰装置10排出，燃烧产生的高温烟气经旋风分离器7净化后，一部分通过引风机11进入污泥干燥机2，另一部分进入经空气预热器12与冷空气进行热交换后，进入布袋除尘器13进行除尘，处理后的烟气经烟囱14达标排放。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种城市生活污泥就地自循环综合利用装置，其特征是：包括污泥造粒机、污泥干燥机、给料机、布风板、旋风分离器、小灰斗、返料装置、排灰装置、引风机、进风泵、空气预热器、下游烟道、布袋除尘器、烟囱、循环流化床锅炉，所述的污泥造粒机的出口与污泥干燥机的进料口相对应，所述污泥干燥机的出料口与给料机相对，所述给料机对循环流化床锅炉填料，所述布风板设置在循环流化床锅炉下方的进风处，所述旋风分离器的进风端与循环流化床锅炉的上部相连，另一端与下游烟道相连，所述旋风分离器上设置有收集污泥飞灰的小灰斗，所述小灰斗上设置有返料装置和排灰装置，所述返料装置与循环流化床锅炉相连，所述引风机设置在下游烟道与污泥干燥机相连通的管道上，所述空气预热器设置在下游烟道中，所述进风泵为空气预热器输送冷空气，所述下游烟道的末端与布袋除尘器相连，所述布袋除尘器与烟囱相连。

2.根据权利要求1所述的城市生活污泥就地自循环综合利用装置，其特征是：所述的循环流化床锅炉由燃料进料口、生石灰进料口、燃烧室、排渣管、一次风进口、二次风进口、燃烧启动装置组成，所述燃料进料口、生石灰进料口设置在炉体的侧面，所述排渣管、一次风进口设置在炉体的下方，所述二次风进口、燃烧启动装置设置在炉体的侧面。

3.根据权利要求1所述的城市生活污泥就地自循环综合利用装置，其特征是：所述的旋风分离器由直筒、排气筒、锥形筒、排灰筒和封头组成，所述排气筒和锥形筒相连并设置在直筒之中，所述封头设置在排气筒的上端，所述排灰筒设置在直筒的下端并于排灰装置相连。

4.根据权利要求1所述的城市生活污泥就地自循环综合利用装置，其特征是：所述的污泥干燥机为皮带式干燥机，由给料口、输送皮带、出料口、出料箱、烟气喷嘴、密封外罩、引风机、烟气出口组成，所述给料口和出料口与密封外罩连接，设置在密封外罩中的输送皮带一端连接给料口，另一端连接出料口，所述输送皮带上方均匀设置有烟气喷嘴，所述烟气出口设置在给料端的密封外罩上，所述烟气出口上设置有干燥机引风机。

5.根据权利要求1所述的城市生活污泥就地自循环综合利用装置，其特征是：所述的下游烟道中设置有过热器。

6.一种利用权利要求1至5任一项权利要求所述的城市生活污泥就地自循环综合利用装置进行城市生活污泥就地自循环综合利用的方法，其步骤为：

a、将湿的城市生活污泥送入污泥造粒机，利用污泥造粒机将城市生活污泥进行造粒，制成湿污泥粒；

b、启动空气预热器、引风机、进风泵、干燥机引风机，冷空气经过空气预热器加热后通过布风板进入燃烧室进行混合燃烧，形成流化风；

c、启动循环流化床锅炉的燃烧启动装置，通过燃油或燃气方式产生高温烟气，为污泥干燥提供热量；

d、将湿污泥粒送入污泥干燥机中进行干燥，制成干污泥粒；

e、干污泥粒落到给料机上，由给料机用将干污泥粒送入循环流化床锅炉的燃烧室；

f、向循环流化床锅炉中添加生石灰；

g、燃烧后的颗粒被流化风带至旋风分离器中进行气固分离，污泥飞灰通过小灰斗收集，一部分污泥飞灰通过返料装置返回燃烧室再燃，另一部分由排灰装置排出；

h、燃烧产生的高温烟气经旋风分离器净化后，一部分通过引风机进入污泥干燥机，另一部分进入下游烟道；

i、进入下游烟道的烟气经过空气预热器与冷空气进行热交换后，进入布袋除尘器进行除尘，处理后的烟气经烟囱达标排放；

j、系统稳定运行后，使用干污泥作燃料，停止燃油或燃气，实现系统热量自循环，完成城市生活污泥就地自循环综合利用。

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