CN102721070B - 绝热污泥干化焚烧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绝热污泥干化焚烧装置及方法，该装置由输送机、抬升机、污泥焚烧炉、活性炭喷射系统、飞灰再循环系统、除尘器、烟囱组成，输送机的出料端处设置有抬升机，所述抬升机上设置有污泥料斗，抬升机的出料端与污泥焚烧炉的进料口相连，活性炭喷射系统向污泥焚烧炉中喷射活性炭，除尘器的一端通过管路与污泥焚烧炉相连，除尘器的另一端通过管路与烟囱相连，飞灰再循环系统分别与除尘器和污泥焚烧炉相连。本发明具有节能环保、造价低、运行稳定、工艺设计合理、实现无害化处理、投资及运行成本低的优点。

Description

绝热污泥干化焚烧装置及方法

技术领域

本发明涉及一种绝热污泥干化焚烧装置及方法，属于环保技术领域。

背景技术

欧、美、日等发达国家在对污水处理的同时，十分注重对污泥的处置，不惜巨资对污泥进行无害化处置。特别是近十年来，随着技术的不断进步，欧、美、日等国家采用大量新型技术对污水处理厂污泥进行处置。随着我国城市污水处理事业的蓬勃发展，城市污水处理厂排放的污泥数量越来越多，然而污泥的处理处置是困扰污水处理行业健康发展的薄弱环节。近年来，污泥的减量化、无害化、资源化已引起人们广泛关注和高度重视关注，一大批研究者已开始进行污泥产业化的探索。

从污水处理厂排出的污泥由于含水量高，体积庞大，带有中高粘度，且易腐败发臭，不利于运输和处置，所以常常需要进行热能脱水干化，这样可以降低污泥的含水率，减小污泥的体积，降低运输成本，浓缩后污泥可利用物质的含量增加(如农用的肥分、焚烧的热值等)，且利于污泥的后续处置和利用。国内外污泥干化技术可分为两类：一类是采用低温冷风干化；另一类是利用热炉进行干化。前者主要适用于气候干燥的地区，其特点是干化设备较少，能量消耗主要为电能，运行费用相对较低，但占地大，易受周围环境气温及湿度的影响，工作环境相对较差；后者适用范围较广，可用于各类物料的干化，不受地区和气候的影响，自动化程度较高，运行稳定可靠，能量消耗主要为电能及热能，运行费用相对较高。

干化后的污泥主要采用填埋场填埋方式进行处理，填埋场一般在远离城市、远离人群的地方建造，污泥运输距离长，费用高，沿途公路污染严重，同时建造填埋场还需要大量资金和场地；另外填埋场内污泥时刻都在发生着生物、化学、物理反应，生产大量的有害气体和渗透液，极易污染大气、水堤、土壤，因此填埋场需要配备专门的管理人员和检测人员进行管理。根据《城市垃圾卫生填埋技术标准》（CJJ17-88），填埋场的所有者、运行者在封场后还必须对该场地负责照看30年，并提供财政保证，由于后续管理相当麻烦，安全隐患很多，国内外都日益减少采用。

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、节能环保、造价低、运行稳定的绝热污泥干化焚烧装置。

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、节能环保、实现无害化处理、投资及运行成本低的绝热污泥干化焚烧方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种绝热污泥干化焚烧装置，其结构特点是：由输送机、抬升机、污泥焚烧炉、活性炭喷射系统、飞灰再循环系统、除尘器、烟囱组成，所述的输送机的出料端处设置有抬升机，所述抬升机上设置有污泥料斗，所述抬升机的出料端与污泥焚烧炉的进料口相连，所述活性炭喷射系统向污泥焚烧炉中喷射活性炭，所述除尘器的一端通过管路与污泥焚烧炉相连，所述除尘器的另一端通过管路与烟囱相连，所述飞灰再循环系统分别与除尘器和污泥焚烧炉相连。

作为优选，本发明所述的活性炭喷射系统由喷射头、喷射泵、活性炭粉斗、活性炭粉仓组成，所述喷射头设置在除尘器与污泥焚烧炉相连的管路中，所述喷射头通过管路与活性炭粉斗相连，在该管路上设置有喷射泵，所述性炭粉斗与活性炭粉仓相连。

作为优选，本发明所述飞灰再循环系统由输送泵、回收仓组成，所述回收仓与除尘器相连，回收仓与污泥焚烧炉通过管路相连，所述输送泵设置在回收仓与污泥焚烧炉相连的管路上。

作为优选，本发明所述的污泥焚烧炉为链条炉或流化床炉。

作为优选，本发明所述的链条炉由链条炉均流板网、链条、风机、链条炉体、搅拌叶片组成，平面结构或弧面结构的均流板网在链条炉体中分布2-4层，每层均流板网上方设置有搅拌叶片，均流板网上的均流孔直径为20mm-200mm，均流板网按与水平面5-25度的夹角布置，链条炉体内部的中下方设置有链条，链条的侧方设置有风机。

作为优选，本发明所述的流化床炉由流化床炉体、流化床炉均流板网、导流板、流化风机、漏渣门、流化床炉搅拌叶片组成，平面结构或弧面结构的流化床炉均流板网在流化床炉中分布2-4层，每层流化床炉均流板网上方设置有流化床炉搅拌叶片，流化床炉均流板网上的均流孔直径为20mm-200mm，流化床炉均流板网按与水平面5-25度的夹角布置，流化床炉体内部的中下方设置有导流板，导流板的侧方设置有流化风机，在流化床炉的底部设置有漏渣门。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还是一种绝热污泥干化焚烧的方法，其步骤为：

a、来自污水处理厂的污泥先经输送机送至抬升机后，由污泥料斗经抬升机抬升至污泥焚烧炉，由污泥入口进入污泥焚烧炉进行焚烧；

b、焚烧产生的烟气，进入污泥焚烧炉和除尘器相连的管道；

c、活性炭经活性炭粉仓进入活性炭粉斗，然后由喷射泵从喷射头中喷出，对烟气进行处理，吸附烟气中的SO₂、重金属等污染物；

d、经除尘器除去烟气中的飞灰，经烟气经烟囱排出；

e、除尘器收集的飞灰由输送泵送回污泥焚烧炉，与污泥混合焚烧，完成绝热污泥干化焚烧。

本发明同已有的技术相比，具有以下优点和特点：

本发明的绝热污泥干化焚烧装置及方法可以同时达到污泥干化焚烧，利用污泥自身燃烧产生的热量进行污泥干化，减少了污泥干化过程中额外热能损失，同时大大降低污泥的产生量，减少填埋场地建设及管理费用，达到污泥处理的效果。

由于本发明建立一个结构简单、体积小、系统简单的新型绝热污泥干化焚烧装置，利用装置的活性炭喷射系统和飞灰再循环系统来脱除烟气中污染物和回收利用活性炭，因此建造费用低，焚烧过程中降低污染物排放，结构设计简单合理，运行稳定。

利用污泥燃烧的热量进行干燥，同时达到污泥的干化与焚烧。

只需建设结构简单的污泥焚烧炉，大大降低了污泥体积，减少污泥的填埋场的建设与后期管理，大大节省了投资费用和后期管理费用。

添加活性碳，大大减少污染物的排放量，同时通过飞灰再循环系统，提高污泥的可燃性，值得推广。

污泥焚烧不需要外部提供热量进行干化，降低了干化所需要的成本，以较小的投资实现了污泥减量化、无害化处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为链条炉的结构示意图。

图3为流化床炉的结构示意图。

图4为链条炉均流板网的正面结构示意图。

图5为链条炉均流板网的侧面结构示意图。

标号说明：输送机1、抬升机2、污泥料斗3、污泥焚烧炉4、流化床炉体5、流化床炉均流板网6、除尘器7、烟囱8、喷射泵9、活性炭粉斗10、活性炭粉仓11、输送泵12、回收仓13、链条炉链条炉均流板网14、链条床15、风机16、链条炉体17、搅拌叶片18、导流板19、流化风机20、漏渣门21、流化床炉搅拌叶片22、喷射头23。

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、2、4、5所示，本实施例的以下部分描述了绝热污泥干化焚烧装置及方法：

绝热污泥干化焚烧装置包括输送机1、抬升机2、污泥料斗3、污泥焚烧炉4、活性炭喷射系统、飞灰再循环系统、除尘器7、烟囱8，污泥经输送机1送至抬升机2处，后由污泥料斗3经抬升机2抬升至污泥焚烧炉4，由污泥入口进入污泥焚烧炉4进行焚烧，污泥焚烧过程中的烟气经活性炭喷射系统脱除烟气中的重金属等污染物，后经除尘器7脱除烟气中的烟尘与活性炭颗粒，净烟气最后由烟囱8排出；除尘器7脱除的烟尘与活性炭颗粒再由飞灰再循环系统输送至污泥焚烧炉4中。

在本实施例中，污泥焚烧炉4的炉型为链条炉，其主体为链条炉体17，链条炉体17中设置有链条炉均流板网14、链条床15、风机16、链条炉体17、搅拌叶片18，污泥进入链条炉体17后，沿炉内垂直方向布置2-4级链条炉均流板网14，每级链条炉均流板网14上方都装有能转动的搅拌叶片18，每分钟转动0.5～4周。污泥从炉上方投入，在上层链条炉均流板网14上，经搅拌叶片18搅动依次落到下一级链条炉均流板网14上，先后经2-4层链条炉均流板网14进行分流与干化，通常上层链条炉均流板网14的温度约300～550℃，污泥得到层层的脱水干燥；后到炉的中间部分链条床15处，风机16输送空气进行焚烧，焚烧温度在 750～1000℃；在炉的底层炉温约220～330℃，用空气冷却。

    经过对多个污水处理厂产生的污泥性质进行分析，得到污泥中有机质含量为15%-20%，总氮为1%-3%，总磷为0.3%-2.5%，总钾为1%-1.5%。根据相应公式计算出城市生活污水处理厂产生的污泥热值一般在2500kcal/kg，而污泥在常温下干化时水分蒸发过程中平均耗热量△Q约为2708KJ/kg，因此污泥焚烧产生的热量完全可以保证污泥水分蒸发所需要的热量，新型绝热污泥干化焚烧装置不需要外界提供干化所需要的热量。

绝热污泥干化焚烧装置的活性炭喷射系统由喷射头23、喷射泵9、活性炭粉斗10、活性炭粉仓11组成，活性炭粉仓11中的活性炭颗粒进入活性炭粉斗10后经喷射泵9从喷射头23喷入烟道，与烟道中的烟气混合反应，该烟道就是污泥焚烧炉4与除尘器7相连的烟道。

绝热污泥干化焚烧装置的飞灰再循环系统由输送泵12、回收仓13组成，除尘器7去除烟气中的飞灰由回收仓13进行回收，后经输送泵12运至污泥焚烧炉4中。飞灰进入污泥焚烧炉4后与未被干燥的污泥（含水率80%左右）进行混合后，含水率降至50%～70%，再进入链条炉均流板网14。污泥采用干返混方式，将含水率约80%的污泥与飞灰进行掺混，使污泥的含水率迅速降至50%-70%，后在进一步干燥脱水，这样大大提高了污泥干化速度，同时由于飞灰中含有较多的活性炭颗粒，进一步提高了干化污泥的可燃性，有利于污泥最终的焚烧。

链条炉体17的炉膛内部加装一层绝热防腐材料，能有效的防止炉膛内部热量的损失。

链条炉均流板网14上布置有均流孔，每排均流孔的间距相等，每排均流孔个数为上端少、下端多，均流孔直径为20mm-200mm，链条炉均流板网14为平面结构或弧面结构，链条炉均流板网14按与水平面15-25度的夹角布置。

本实施例整体的绝热污泥干化焚烧方法是，来自污水处理厂的污泥先经输送机1送至抬升机2后，由污泥料斗3经抬升机2抬升至污泥焚烧炉4，由污泥入口进入污泥焚烧炉4进行焚烧，污泥焚烧过程中产生的烟气经活性炭喷射系统处理，活性炭吸附烟气中的SO₂、重金属等污染物，降低烟气各种污染物的含量后，烟气经除尘器7除去烟气中的飞灰，净烟气经烟囱8排出；飞灰主要成分为烟尘与活性炭颗粒，飞灰经飞灰再循环系统收集并再循环至污泥焚烧炉4中，飞灰与污泥混合可以降低初始污泥的含水率，从而保证污泥在污泥焚烧炉4的干燥与焚烧，污泥焚烧炉4中污泥由搅拌叶片18进行搅拌均流经过2-4层链条炉均流板网14进行干燥后进入炉膛中部进行燃烧。

实施例2：

如图3所示，本实施例与实施例1的不同仅仅是，污泥焚烧炉4的炉型为流化床炉。

流化床炉的主体为流化床炉体5，流化床炉体5中设置有流化床炉均流板网6、流化床炉搅拌叶片22、导流板19、流化风机20、漏渣门21，污泥进入流化床炉体5后，沿炉内垂直方向布置2-4级流化床炉均流板网6，每级流化床炉均流板网6上方都装有能转动的流化床炉搅拌叶片22，每分钟转动0.5～4周。污泥从炉上方投入，在上层流化床炉均流板网6上，经流化床炉搅拌叶片22搅动依次落到下一级流化床炉均流板网6上，先后经2-4层流化床炉均流板网6进行分流与干化，通常上层流化床炉均流板网6的温度约300～550℃，污泥得到层层的脱水干燥；后在炉膛的中部，在流化风机20的作用下进行流化床焚烧，焚烧温度在 750～1000℃；在炉的底层炉温约220～330℃，用空气冷却，炉渣由炉渣门21排渣。

流化床炉均流板网6的结构与链条炉均流板网14相同。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其配方、工艺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。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种绝热污泥干化焚烧装置，其特征是：由输送机、抬升机、污泥焚烧炉、活性炭喷射系统、飞灰再循环系统、除尘器、烟囱组成，所述的输送机的出料端处设置有抬升机，所述抬升机上设置有污泥料斗，所述抬升机的出料端与污泥焚烧炉的进料口相连，所述活性炭喷射系统向污泥焚烧炉中喷射活性炭，所述除尘器的一端通过管路与污泥焚烧炉相连，所述除尘器的另一端通过管路与烟囱相连，所述飞灰再循环系统分别与除尘器和污泥焚烧炉相连；所述飞灰再循环系统由输送泵、回收仓组成，所述回收仓与除尘器相连，回收仓与污泥焚烧炉通过管路相连，所述输送泵设置在回收仓与污泥焚烧炉相连的管路上。

2.根据权利要求1所述的绝热污泥干化焚烧装置，其特征是：所述的活性炭喷射系统由喷射头、喷射泵、活性炭粉斗、活性炭粉仓组成，所述喷射头设置在除尘器与污泥焚烧炉相连的管路中，所述喷射头通过管路与活性炭粉斗相连，在该管路上设置有喷射泵，所述性炭粉斗与活性炭粉仓相连。

3.根据权利要求1或2所述的绝热污泥干化焚烧装置，其特征是：所述的污泥焚烧炉为链条炉或流化床炉。

4.根据权利要求3所述的绝热污泥干化焚烧装置，其特征是：所述的链条炉由链条炉均流板网、链条、风机、链条炉体、搅拌叶片组成，平面结构或弧面结构的均流板网在链条炉体中分布2-4层，每层均流板网上方设置有搅拌叶片，均流板网上的均流孔直径为20mm-200mm，均流板网按与水平面5-25度的夹角布置，链条炉体内部的中下方设置有链条，链条的侧方设置有风机。

5.根据权利要求4所述的绝热污泥干化焚烧装置，其特征是：所述的流化床炉由流化床炉体、流化床炉均流板网、导流板、流化风机、漏渣门、流化床炉搅拌叶片组成，平面结构或弧面结构的流化床炉均流板网在流化床炉中分布2-4层，每层流化床炉均流板网上方设置有流化床炉搅拌叶片，流化床炉均流板网上的均流孔直径为20mm-200mm，流化床炉均流板网按与水平面5-25度的夹角布置，流化床炉体内部的中下方设置有导流板，导流板的侧方设置有流化风机，在流化床炉的底部设置有漏渣门。

6.一种利用权利要求1至5中任意一项所述的装置进行绝热污泥干化焚烧的方法，其步骤为：

a、来自污水处理厂的污泥先经输送机送至抬升机后，由污泥料斗经抬升机抬升至污泥焚烧炉，由污泥入口进入污泥焚烧炉进行焚烧；

b、焚烧产生的烟气，进入污泥焚烧炉和除尘器相连的管道；

c、活性炭经活性炭粉仓进入活性炭粉斗，然后由喷射泵从喷射头中喷出，对烟气进行处理，吸附烟气中的SO₂、重金属等污染物；

d、经除尘器除去烟气中的飞灰，经烟气经烟囱排出；

e、除尘器收集的飞灰由输送泵送回污泥焚烧炉，与污泥混合焚烧，完成绝热污泥干化焚烧。