CN102690035B - 一种脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统，包括脉动燃烧器、湿污泥给料造粒装置、内加热流化床干燥机、除尘装置、除臭装置。本发明还公开了一种相应的脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的工艺。本发明采用脉动燃烧和内加热流化床相结合的工艺进行污泥干燥，提高了干燥强度，降低了能耗，减少了尾气的处理量，同时又降低了系统的氧含量，无粉尘燃烧和爆炸危险，安全可靠。

Description

一种脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统及工艺

技术领域

本发明涉及一种用于污泥干燥的脉动燃烧内加热流化床系统及工艺。

背景技术

污泥产生量大、不稳定、有恶臭、含病原微生物等有毒有害物质，如果未经适当处理进入环境后，会给水体和大气带来二次污染。因此，污泥处理和处置的目的及要遵循的指导原则是“减量化、稳定化、无害化和资源化”。要达到以上要求的“四化”，除去水分是关键。经传统的浓缩和脱水工艺处理之后，污泥的含水率不可能达到60%以下，经济的机械脱水泥饼含水率为75%左右。要达到对污泥的深度脱水，需引入化工操作中常用的干燥技术。

目前，最常见、成熟的污泥干燥技术是污泥热干燥技术。按照热介质是否与污泥相接触，现行的污泥热干燥技术可以分为三类：直接热干燥技术、间接热干燥技术和直接－间接联合式干燥技术。直接热干燥技术的实质是对流干燥技术的运用，即将燃烧室产生的热气与污泥直接进行接触混合，使污泥得以加热，水分得以蒸发并最终得到干污泥产品，有代表性的干燥装置有转筒式干燥器、喷淋式干燥器、带式干燥器、闪蒸式干燥器、螺环式干燥器等。其优点是工艺流程简单、单机处理量较大、易工业化，不足之处是生产设备庞大，占地面积大，干燥时间长，尾气中必须除臭后才能排放，而且尾气排放的热损失也很大，整个干燥过程经济性较差。

间接干燥实质上就是传导干燥，即将燃烧炉产生的热气通过蒸汽、热油介质传递，加热器壁，从而使器壁另一侧的湿污泥受热、水分蒸发而加以去除，操作设备有薄膜热干燥器，圆盘式热干燥器等。其优点是干燥效率高，无爆炸和着火的危险，尾气排放量小，运行费用较低，整个干燥过程经济性较好，不足之处是干燥流程和设备均较复杂，单机处理量较小，并且易粘壁，对粘附性大的污泥不适用。

直接－间接联合式干燥系统则是对流－传导技术的整合，它兼具直接和间接干燥技术的优势，发展潜力巨大。代表性装置如Vomm设计的高速薄膜干燥器，Sulzer开发的新型流化床干燥器以及Envirex推出的带式干燥器等，也存在能源消耗大、粘附问题严重等缺点。因此，大力开发降低能耗、减少污泥粘附的新方法与新设备仍然是广大研究者与工程技术人员长期的任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保节能的脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统及工艺，用于污泥的干燥。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统，包括：脉动燃烧器、湿污泥给料造粒装置、内加热流化床干燥机、除尘装置、除臭装置；脉动燃烧器尾管与内加热流化床干燥机进风口连接，内加热流化床干燥机进料口与湿污泥给料造粒装置相连；内加热流化床干燥机出风口与除尘装置连接，除尘装置还与除臭装置连接；内加热流化床干燥机内置换热器的蒸汽入口与蒸汽（过热蒸汽或饱和蒸汽）热源连接，内加热流化床干燥机内置换热器的冷凝水出口与锅炉连接；内加热流化床干燥机出料口和第一级除尘装置出料口分别与干料仓连接。

所述脉动燃烧内加热流化床干燥污泥系统还包括循环风机，循环风机连接除尘装置的出口、脉动燃烧器和内加热流化床干燥机进风口连接。

所述湿污泥给料造粒装置包括污泥仓、输泥泵、输泥管、碎泥器；污泥依次经过污泥仓、输泥泵、输泥管、碎泥器进入内加热流化床干燥机。

所述脉动燃烧装置为Helmholtz型脉动燃烧器，其尾管与流化床干燥机连接。

所述内加热流化床干燥机的内置换热器，它包括若干个蒸汽集箱，各蒸汽集箱首尾连接，整个管程为S形，在首尾的蒸汽集箱分别设有蒸汽进口和冷凝水出口，相邻蒸汽集箱内设有若干个换热管，各换热管两端垂直方向设有管板，蒸汽进口接蒸汽热源，冷凝水出口接锅炉。

所述除尘装置为二级除尘，第一级为旋风除尘器，第二级为电除尘器；除尘后的尾气经循环风机一部分与脉动燃烧器尾气流混合送回内加热流化床干燥机，一部分作为脉动燃烧器的二次风返回系统，另一部分经除臭装置排出系统。

所述除臭装置为喷淋塔，喷淋塔底部出来的废液一部分返回喷淋塔，一部分进入污水处理系统。

一种脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的工艺，可直接将污泥进行干燥。它的工艺流程为：

（1）含水70%～90%的污泥经造粒粉碎后，进入内加热流化床干燥机；

（2）脉动燃烧器尾气流将污泥打散并强化传热，把污泥干燥至含水率50%以下，粉粒状污泥被蒸汽继续加热干燥，通过控制污泥在床内的停留时间，干燥至要求的水分；内加热流化床干燥机内置换热器的冷凝水全部返回锅炉再利用；

（3）干燥后的污泥由内加热流化床干燥机出料口排出，与第一级除尘装置收集的干粉一起输送至干料仓；

（4）干燥析出的水分及部分干污泥由床内的热烟气携带，经二级除尘装置后，再经除臭装置排出系统。

所述步骤（4）中，干燥析出的水分及部分干污泥由床内的热烟气携带，经二级除尘装置后，一部分经除臭装置排出系统，一部分与脉动燃烧器尾气流混合送回内加热流化床干燥机，另一部分作为脉动燃烧器的二次风返回系统。

所述步骤（2）中，所述干燥湿污泥所需的热量30%～50%由脉动燃烧器提供，剩余的热量由蒸汽（过热蒸汽或饱和蒸汽）提供。

所述步骤（2）中，所述脉动燃烧器尾气温度在500～700℃之间，脉动频率在80～120Hz，平均气流范围在15～20m/s。

所述步骤（2）中，所述蒸汽（过热蒸汽或饱和蒸汽）的压力为0.3～0.6MPa，与湿污泥换热后成冷凝水返回锅炉。

所述步骤（4）中，所述除尘后的烟气温度为150～200℃，50～70%与脉动燃烧器尾气流混合送回内加热流化床干燥机，10～20%作为脉动燃烧器的二次风返回系统，余量经除臭装置排出系统。

所述步骤（3）中，所述干燥后的污泥温度为100～120℃。

本发明采用脉动燃烧干燥和内加热流化床干燥相结合的方式对污泥进行干燥，污泥干燥所需的大部分热量是由换热效率高的内置热交换装置提供，脉动燃烧器尾气操作气速比常规流化床干燥机低，相应降低了除尘系统的负荷，除尘后的尾气又与脉动燃烧器尾气流混合降低了系统的氧含量，无粉尘燃烧和爆炸危险，安全可靠。

脉动燃烧器产生的具有强振荡特性的高温尾气流和声波能。在强振荡流场的作用下，污泥表面与烟气间的速度、温度及湿分浓度边界层的厚度均大大降低，从而强化了湿污泥与气流之间的热量和质量传递过程；声波能可破坏菌胶团结构，甚至破坏污泥中微生物的细胞壁，从而造成污泥中内部结合水减少，自由水组分的增加，加速污泥脱水过程和脱水效率，再辅以高温（气流温度一般在500～700℃之间），在极短的时间内即可将污泥干燥至含水率50%以下的粉粒体污泥，污泥的温度一般均不超过50℃。

内加热流化床干燥机内置换热器的蒸汽（过热蒸汽或饱和蒸汽）热源提供热量脱除污泥内的剩余水分。蒸汽（过热蒸汽或饱和蒸汽）的凝结换热比传统的烟气换热效率大大提高；冷凝水全部返回锅炉再利用。

采用本技术进行污泥干燥，可提高热效率、减少尾气的处理量、降低系统的氧含量，无粉尘燃烧和爆炸危险，安全可靠，可实现大规模生产。

本发明的有益效果是：

（1）节能高效。本发明采用脉动燃烧干燥和内加热流化床干燥相结合的方式对污泥进行干燥，利用脉动燃烧产生的尾气流的强振荡特性和声波能来强化污泥干燥，提高了污泥的干燥效率，进而降低能耗；内加热流化床干燥机内置换热器的蒸汽凝结换热比传统的热烟气换热效率高，蒸汽换热后生成的冷凝水全部返回锅炉再利用；大部分除尘后的尾气也返回系统余热利用。

（2）尾气和粉尘处理量小，环保压力低。干燥所需的大部分热量是由换热效率高的内置热交换装置提供，脉动燃烧器尾气操作气速比常规脉动流化床干燥机低，可有效地降低尾气和粉尘的处理量，环保压力低。

（3）系统安全可靠。采用直接干燥和间接干燥相结合的方式对污泥进行干燥，且直接干燥阶段烟气含氧量低、污泥热处理时间短和污泥温度较低，系统无燃烧和爆炸危险，安全可靠。

附图说明

    图1是本发明具体实施例的工艺流程图。

其中，1.污泥仓，2.输泥泵，3.脉动燃烧器，4.内加热流化床干燥机，5.旋风除尘器，6.电除尘器，7.输泥管，8.循环风机，9.喷淋塔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

图1中，一种脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统，脉动燃烧器3尾气管与内加热流化床干燥机4进气口连接，内加热流化床干燥机4与湿污泥给料造粒装置和旋风除尘器5分别相连；蒸汽（过热蒸汽或饱和蒸汽）经内加热流化床干燥机4内置换热器的蒸汽入口进入内置换热器与湿污泥换热后冷凝水返回锅炉；内加热流化床干燥机4出风口与旋风除尘器5、电除尘器6依次相连，除尘后的尾气经循环风机8一部分与脉动燃烧器3尾气流混合送回内加热流化床干燥机4，一部分作为脉动燃烧器3的二次风返回系统，另一部分经喷淋塔9排出系统。

湿污泥给料造粒装置包括污泥仓1、输泥泵2、输泥管7、碎泥器，污泥仓1与输泥泵2连接，经输泥管7与碎泥器连接，碎泥器安装在内加热流化床干燥机4湿污泥进口上。

本发明的具体实施步骤如下：

（1）含水70%～90%的污泥由输泥泵经输泥管送至内加热流化床干燥机湿污泥进口上的碎泥器，破碎后的污泥落入床内；

（2）脉动燃烧器尾气流由内加热流化床干燥机上部进风口进入内加热流化床，用于打散污泥和强化传热，快速把污泥干燥至含水率50%以下，并携带水蒸汽；预干燥后的粉粒状污泥在内加热流化床干燥机内被内置换热器中蒸汽（过热蒸汽或饱和蒸汽）提供的热量继续加热干燥，通过控制污泥在床内的停留时间，干燥至要求的水分；内加热流化床干燥机内置换热器的冷凝水全部返回锅炉再利用；所述干燥湿污泥所需的热量30%～50%由脉动燃烧器提供，剩余的热量由蒸汽（过热蒸汽或饱和蒸汽）提供；所述脉动燃烧器尾气温度在500～700℃之间，脉动频率在80～120Hz，平均气流范围在15～20m/s。所述蒸汽（过热蒸汽或饱和蒸汽）的压力为0.3～0.6MPa，与湿污泥换热后成冷凝水返回锅炉。

（3）干燥后的污泥由内加热流化床干燥机出料口排出，与旋风除尘器收集的干粉一起输送至干料仓；干燥后的污泥温度为100～120℃。

（4）干燥析出的水分及部分干污泥由床内的热烟气携带，经二级除尘装置后，50～70%与脉动燃烧器尾气流混合送回内加热流化床干燥机，10～20%作为脉动燃烧器的二次风返回系统，余量经除臭装置排出系统；所述除尘后的烟气温度为150～200℃。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统的干燥工艺，所述脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统包括：脉动燃烧器、湿污泥给料造粒装置、内加热流化床干燥机、除尘装置、除臭装置；脉动燃烧器尾管与内加热流化床干燥机进风口连接，内加热流化床干燥机进料口与湿污泥给料造粒装置相连；内加热流化床干燥机出风口与除尘装置连接，除尘装置还与除臭装置连接；内加热流化床干燥机内置换热器的蒸汽入口与蒸汽热源连接，内加热流化床干燥机内置换热器的冷凝水出口与锅炉连接；内加热流化床干燥机出料口和第一级除尘装置出料口分别与干料仓连接；

所述脉动燃烧内加热流化床干燥污泥系统还包括循环风机，循环风机连接除尘装置的出口，脉动燃烧器和内加热流化床干燥机进风口连接；

所述湿污泥给料造粒装置包括污泥仓、输泥泵、输泥管、碎泥器；污泥依次经过污泥仓、输泥泵、输泥管、碎泥器进入内加热流化床干燥机；

所述内加热流化床干燥机的内置换热器，它包括若干个蒸汽集箱，各蒸汽集箱首尾连接，整个管程为S形，在首尾的蒸汽集箱分别设有蒸汽进口和冷凝水出口，相邻蒸汽集箱内设有若干个换热管，各换热管两端垂直方向设有管板，蒸汽进口接蒸汽热源，冷凝水出口接锅炉；

其特征是，所述脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统的干燥工艺，包括如下步骤：

（1）含水70%～90%的污泥经造粒粉碎后，进入内加热流化床干燥机；

（2）脉动燃烧器尾气流将污泥打散并强化传热，把污泥干燥至含水率50%以下，粉粒状污泥被蒸汽继续加热干燥，通过控制污泥在床内的停留时间，干燥至要求的水分；内加热流化床干燥机内置换热器的冷凝水全部返回锅炉再利用；

（3）干燥后的污泥由内加热流化床干燥机出料口排出，与二级除尘装置收集的干粉一起输送至干料仓；

（4）干燥析出的水分及部分干污泥由床内的热烟气携带，经二级除尘装置后，再经除臭装置排出系统；

所述步骤（2）中，所述干燥湿污泥所需的热量30%～50%由脉动燃烧器提供，剩余的热量由蒸汽提供；

所述步骤（2）中，所述脉动燃烧器尾气温度在500～700℃之间，脉动频率在80～120Hz，平均气流范围在15～20m/s；

所述步骤（2）中，所述蒸汽的压力为0.3～0.6MPa；

所述步骤（4）中，除尘后的烟气，50%～70%与脉动燃烧器尾气流混合送回内加热流化床干燥机，10%～20%作为脉动燃烧器的二次风返回系统，余量经除臭装置排出系统。

2.如权利要求1的脉动燃烧内加热流化床干燥污泥的系统的干燥工艺，其特征是，所述步骤（4）中，干燥析出的水分及部分干污泥由床内的热烟气携带，经二级除尘装置后，一部分经除臭装置排出系统，一部分与脉动燃烧器尾气流混合送回内加热流化床干燥机，另一部分作为脉动燃烧器的二次风返回系统。

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