CN103058490B - 多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置及方法 - Google Patents

Abstract

多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置及方法，涉及一种内循环流化床污泥颗粒干化及流化床焚烧装置及方法。针对现有流化床干燥器以热空气为干燥热源存在爆炸风险、床内湿污泥颗粒与干污泥颗粒混合不均匀、干燥效果较差及热量未被循环利用问题。多级内循环流化床干燥器通过干污泥储槽与流化床焚烧炉连通，流化床焚烧炉与两个蒸汽加热器连通，蒸汽加热器与风室连通，炉体与旋风分离器连通，旋风分离器与两个风机及喷淋塔连通，两个风机与两个蒸汽加热器连通，喷淋塔与流化床焚烧炉连通，热水空气预热器与污水源热泵连通，热水空气预热器与空气预热器连通，第二蒸汽加热器与空气预热器连通。本发明用于多级内循环流化床污泥颗粒干化及焚烧。

Description

多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置及方法

技术领域

本发明涉及一种内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置及方法。

背景技术

目前全国每年市政污水处理产生的干污泥量达600万吨，并且每年以10%的速度增长，全国污水处理厂污泥的处置率不到20％。预计到2020年，污水处理厂在现有3000多家基础上增加一倍。污泥处置问题已经成为制约整个污水处理行业健康发展的瓶颈。

污泥是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，其含水率很高，有机物含量高，并且容易腐化发臭，如果处理不当，会对环境造成极大的污染。目前污泥的处理方式主要有填埋法，堆肥法和焚烧法等，其中，污泥的焚烧能够杀死病原体并且氧化污泥中的有机物，回收污泥焚烧释放的热量用于湿污泥的干燥，可最大限度地减少污泥体积，所以其减量化、无害化和资源化等特点使焚烧法成为最行之有效的污泥处理方式之一。但由于湿污泥的含水率很高，即使经过机械脱水后（如板框压滤后），含水率仍然达到50～60%，使得其热值很低，无法达到焚烧的要求，因此，必须采用合适的方法将污泥干化。

现有的污泥干化装置主要有桨叶干燥机、滚筒干燥机以及流化床干燥机。桨叶干燥机以低压饱和蒸汽为热源，存在饱和蒸汽耗量大，电功率消耗较大，且价格是所有干燥设备中最贵的。滚筒干燥机则存在占地面积大和污泥中挥发的臭气被烟气带走，环保不易达标等缺点。所以，流化床污泥干燥成为比较合适的干燥方法，具有造价低、占地面积小，干燥效果好的特点，可将污泥颗粒干燥到含水率10%以下。国内现有流化床污泥干燥机通常以高温烟气和高温空气作为干燥热源。以烟气为干燥热源的流化床干燥器，存在污泥颗粒中挥发的臭气被烟气带走的问题，例如申请号为CN200680005760.5、申请日为2006年2月17日、名称为《流化床干燥机及利用流化床干燥机进行的湿润原料的干燥方法》的发明专利就存在此问题，运用此种方法干燥污泥颗粒时环保不易达标，已被市场淘汰；以高温空气为热源的流化床干燥器，由于干燥后的污泥颗粒挥发份高达40～60%，存在污泥颗粒粉尘爆炸的危险。例如申请号为CN200710191726.8、申请日为2007年12月14日、名称为《闭式多室流化床污泥干燥方法》的发明专利以及申请号为200880132064.X、申请日为2008年11月24日、名称为《间接加热的流化床干燥器》的专利就因使用高温空气作为热源而存在粉尘爆炸的隐患。发达国家早期很多以热空气为干燥介质的污泥干化厂发生过爆炸事故，所以，以热空气为干燥热源的技术路线存在问题，不能采用。现有流化床污泥干燥器没有回收利用湿污泥干燥过程中排出的的热量，造成了能源的浪费。此外，现有流化床污泥干燥器为鼓泡床，床内湿污泥颗粒与干污泥颗粒之间的混合非常不均匀，严重影响了污泥颗粒干燥效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有流化床污泥干燥器以热空气为干燥热源存在爆炸风险、床内湿污泥颗粒与干污泥颗粒混合不均匀导致干燥效果差以及排出的热量没有得到循环利用而提出的以过热蒸汽为干燥介质的“多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置及方法”，解决现有技术存在的问题，并实现污泥干化与焚烧热量平衡。湿污泥干燥过程中产生的蒸汽经加热后成为过热蒸汽作为干燥介质。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

方案一：多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置，所述装置包括多级内循环流化床干燥器、旋风分离器、干污泥储槽、第一蒸汽加热器、第二蒸汽加热器、喷淋塔、水源热泵、热水空气预热器、空气预热器、流化床焚烧炉、第一风机、第二风机、第三风机、第四风机、水泵、尾气处理系统、进料口、中间风室、水平布风板、干燥器主体、侧风室、倾斜布风板、干污泥颗粒溢流口、输泥管、蒸汽出口及排渣口；

多级内循环流化床干燥器设置在干燥器主体内，干燥器主体内的各级内循环流化床干燥器结构均相同，多级内循环流化床干燥器包括第一级内循环流化床干燥器至第N级内循环流化床干燥器，第一级内循环流化床干燥器至第N级内循环流化床干燥器由干燥器主体内的前部向后部依次设置，N取值范围为2～4，干燥器主体的顶部与第一级内循环流化床干燥器相对应位置设有进料口，干燥器主体内的每级内循环流化床干燥器下部对应设有三个风室，三个风室并排设置，位于中部的中间风室上部布置水平布风板，位于两边的两个侧风室上部分别布置倾斜布风板，干燥器主体的后侧壁位于第N级内循环流化床干燥器的上部设有干污泥颗粒溢流口，干污泥颗粒溢流口通过输泥管与干污泥储槽进口相连通，干污泥储槽通过设置在其底部的干污泥出口与流化床焚烧炉的干污泥进口相连通，流化床焚烧炉的烟气出口分别与第一蒸汽加热器和第二蒸汽加热器烟气进口相连通，第一蒸汽加热器和第二蒸汽加热器并列独立设置，第一蒸汽加热器的过热蒸汽出口分别与每个中间风室相连通，第二蒸汽加热器的过热蒸汽出口分别与每个侧风室相连通，第一蒸汽加热器和第二蒸汽加热器烟气出口汇合后进入空气预热器，干燥器主体的顶部与第N级内循环流化床干燥器相对应位置设有蒸汽出口，蒸汽出口与旋风分离器的蒸汽进口相连通，旋风分离器的蒸汽出口分别与第一风机、第二风机以及喷淋塔的进口相连通，第一风机的出口与第一蒸汽加热器的蒸汽进口相连通，第二风机的出口与第二蒸汽加热器的蒸汽进口相连通，喷淋塔的出口通过第三风机与流化床焚烧炉的废气进口相连通，喷淋塔的污水出口通过水源热泵输送至污水处理厂，污水处理厂的中水出口通过水泵与喷淋塔的中水进口相连通，热水空气预热器的出水口与水源热泵的进水口相连通，第四风机的出风口与热水空气预热器进风口相连通，水源热泵的水出口与热水空气预热器的进水口相连通，热水空气预热器的空气出口与空气预热器的空气进口相连通，空气预热器的烟气出口与尾气处理系统的烟气进口相连通，多级内循环流化床干燥器的底部设置有多个排渣口。

利用方案一的装置实现多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧方法，所述方法包括下述步骤：

步骤一：将板框压滤机压滤后的含水率为50～60%的饼状污泥，经过破碎机破碎后，粒径控制在≤3mm以内，破碎后的湿污泥颗粒经旋转阀计量后由进料口进入第一级内循环流化床干燥器内，在第一级内循环流化床干燥器内由高速床与低速床形成的内循环使得湿污泥颗粒与干污泥颗粒均匀混合，得到迅速干燥，干燥后的污泥颗粒通过溢流方式逐次进入下一级内循环流化床干燥器内进行进一步干燥，最后由位于干燥器主体后侧壁上的干污泥颗粒溢流口通过溢流方式排入干污泥储槽内，此时，干燥污泥颗粒含水率≤10%；

步骤二：干污泥储槽内的干污泥颗粒随后被送入流化床焚烧炉内燃烧，燃烧产生的热烟气同时进入第一蒸汽加热器及第二蒸汽加热器内换热，将蒸汽温度由150℃加热至250～400℃，经第一蒸汽加热器加热后的过热蒸汽通过各个中间风室进入多级内循环流化床干燥器内高速床，并与进入多级内循环流化床干燥器内的湿污泥颗粒进行直接接触换热，高速床内过热蒸汽流化速度为4～6m/s；同时经第二蒸汽加热器加热后的过热蒸汽通过各个侧风室进入多级内循环流化床干燥器内两侧的低速床，并与进入多级内循环流化床干燥器内的湿污泥颗粒进行直接接触换热，低速床内过热蒸汽流化速度为1.5～3m/s，最后，将含水率50～60%的湿污泥颗粒干燥到含水率≤10%的干污泥颗粒；

步骤三：经多级内循环流化床干燥器的蒸汽出口排出的150℃左右的蒸汽，经过旋风分离器分离其中携带的污泥颗粒，从旋风分离器出来的大部分蒸汽分成两路，一路经第一风机输送至第一蒸汽加热器内加热，将蒸汽温度由150℃加热至250～400℃，另一路经第二风机输送至第二蒸汽加热器内加热，同样将蒸汽温度由150℃加热至250～400℃，由第一蒸汽加热器出来的热蒸汽进入多级内循环流化床干燥器的各个中间风室18内，由第二蒸汽加热器出来的热蒸汽进入多级内循环流化床干燥器的各个侧风室内用于干燥污泥循环使用，从旋风分离器出来的剩余蒸汽进入喷淋塔内脱水，喷淋脱水后的废气由第三风机送入流化床焚烧炉内焚烧除臭处理；

步骤四：由喷淋塔排出的60～65℃污水经水源热泵换热后，降温至20～30℃时排入污水处理厂进行净化处理，处理后的中水通过水泵泵入喷淋塔内脱水；

步骤五：水源热泵将热水空气预热器内水温由60℃加热至90℃，热水空气预热器内的热水与室温空气换热，将空气加热至60～70℃，之后进入空气预热器内继续加热至150～160℃，然后进入流化床焚烧炉内参与燃烧，空气预热器排出的130～150℃的尾气进入尾气处理系统处理后达标排放。

方案二：多级内循环流化床污泥颗粒干化及流化床焚烧装置，所述装置包括多级内循环流化床干燥器、旋风分离器、干污泥储槽、喷淋塔、水源热泵、热水空气预热器、空气预热器、流化床焚烧炉、第一风机、第二风机、第三风机、水泵、尾气处理系统、进料口、中间风室、水平布风板、干燥器主体、侧风室、倾斜布风板、干污泥颗粒溢流口、输泥管、排渣口、导热油加热器、导热油泵、控制阀、惰性气体瓶、换热管及排气口，

多级内循环流化床干燥器设置在干燥器主体内，干燥器主体内的各级内循环流化床干燥器结构均相同，多级内循环流化床干燥器包括第一级内循环流化床干燥器至第N级内循环流化床干燥器，第一级内循环流化床干燥器至第N级内循环流化床干燥器由干燥器主体内的前部向后部依次设置，N取值范围为2～4，干燥器主体的顶部与第一级内循环流化床干燥器相对应位置设有进料口，干燥器主体内的每级内循环流化床干燥器下部对应设有三个风室，三个风室并排设置，位于中部的中间风室上部布置水平布风板，位于两边的两个侧风室上部分别布置倾斜布风板，干燥器主体的后侧壁位于第N级内循环流化床干燥器的上部设有干污泥颗粒溢流口，干污泥颗粒溢流口通过输泥管与干污泥储槽进口相连通，干污泥储槽通过设置在其底部的干污泥出口与流化床焚烧炉的干污泥进口相连通，流化床焚烧炉的烟气出口与导热油加热器的烟气进口相连通，多级内循环流化床干燥器内的两侧低速床内分别布置换热管，导热油加热器的导热油出口分别与换热管的进口相连通，换热管的出口通过导热油泵与导热油加热器的导热油进口相连通，惰性气体瓶的出口分别与第一风机和第二风机的进口相连通，惰性气体瓶的出口处设有控制阀，干燥器主体的顶部设有排气口，排气口与旋风分离器的进口相连通，旋风分离器的出口与喷淋塔的进口相连通，喷淋塔的气体出口分别与第一风机及第二风机的进口相连通，第一风机的出口与多级内循环流化床干燥器的各个中间风室相连通，第二风机的出口与多级内循环流化床干燥器的各个侧风室相连通，喷淋塔排出的污水通过水源热泵吸热后输送至污水处理厂，污水处理厂处理后的中水通过水泵与喷淋塔的进口相连通，热水空气预热器的出水口与水源热泵的进水口相连通，第三风机的出风口与热水空气预热器进风口相连通，水源热泵换热后的热水出口与热水空气预热器的进水口相连通，热水空气预热器的空气出口与空气预热器的空气进口相连通，导热油加热器的烟气出口与空气预热器的烟气进口相连通，空气预热器的烟气出口与尾气处理系统的烟气进口相连通，多级内循环流化床干燥器的底部设置有多个排渣口。

利用方案二的装置实现多级内循环流化床污泥颗粒干化及流化床焚烧方法，所述方法包括下述步骤：

步骤一：惰性气体瓶中的惰性气体分别经第一风机和第二风机输入并从干燥器主体底部吹入多级内循环流化床干燥器内作为流化风，与此同时，将板框压滤机压滤后的含水率为50～60%的饼状污泥，经过破碎机破碎后，粒径控制在≤3mm以内，破碎后的湿污泥颗粒经旋转阀计量后由进料口进入第一级内循环流化床干燥器内，在第一级内循环流化床干燥器内由高速床与低速床形成的内循环使得湿污泥颗粒与干污泥颗粒均匀混合，得到迅速干燥，干燥后的污泥颗粒通过溢流方式逐次进入下一级内循环流化床干燥器内进行进一步干燥，最后由位于干燥器主体后侧壁上的干污泥溢流口通过溢流方式排入干污泥储槽内，此时，干燥污泥颗粒含水率≤10%；

步骤二：干燥污泥颗粒再通过干污泥储槽送入流化床焚烧炉内燃烧，燃烧产生的热烟气进入导热油加热器内换热，将导热油由温度240～300℃加热至260～320℃，加热后的导热油进入设置在多级内循环流化床干燥器低速床内的换热管内，与多级内循环流化床干燥器内的污泥颗粒进行接触换热，最终将含水率50～60%的湿污泥颗粒逐级干燥到含水率≤10%的干污泥颗粒；换热后的导热油则由导热油泵送回导热油加热器内继续加热，循环利用；

步骤三：从多级内循环流化床干燥器排出的由惰性气体、湿污泥颗粒干燥所产生的蒸汽及不凝性气体组成的温度为85～90℃混合气体，经过旋风分离器分离出携带的污泥颗粒经干污泥储槽送入流化床焚烧炉内燃烧，分离出污泥颗粒后的混合气体进入喷淋塔脱水后分成两路，一路经第一风机输送并经各个中间风室进入多级内循环流化床干燥器内的高速床，流化速度为4～6m/s；另一路经第二风机输送并经各个侧风室进入多级内循环流化床干燥器内低速床，流化速度为1.5～3.0m/s，两路参与流化的混合气体作为流化介质循环使用；

步骤四：从喷淋塔污水出口排出的60～65℃污水经水源热泵换热后，降温至20～30℃时排入污水处理厂净化处理，处理后的中水通过水泵泵入喷淋塔内脱除蒸汽，之后进入污水处理厂处理后循环使用；

步骤五：水源热泵将热水空气预热器内的水由60℃加热至90℃，之后与室温空气换热，可将空气加热至60～70℃，之后进入空气预热器9内被继续加热至150～160℃，然后进入流化床焚烧炉参与燃烧，经空气预热器排出的130～150℃的尾气进入尾气处理系统处理后达标排放。

本发明的有益效果是：采用常压过热蒸汽作为污泥干燥的热源，而且过热蒸汽直接与污泥颗粒接触干燥，干燥效果好，没有爆炸危险；多级内循环流化床干燥器内采用高速床与低速床组合设计，在流化床内形成物料内循环，使得湿污泥颗粒与干污泥颗粒迅速混合，干燥效率高。也考虑采用高温导热油为干燥热源作为另一种实施方式，以惰性气体（以氮气为例）为流化介质，并且保证流化气体中含氧量小于3%，也可防止爆炸危险的发生。

附图说明

图1为本发明的多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置方案一的整体结构主视图，为使结构表达清楚完整，多级内循环流化床干燥器的两个视图在图1中一并表示出来，位于图面右侧的为多级内循环流化床干燥器的右视图，位于图面左侧的为多级内循环流化床干燥器右视图的A-A剖面图；

图2为本发明的多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置方案二的整体结构主视图，为使结构表达清楚完整，多级内循环流化床干燥器的两个视图在图2中一并表示出来，位于图面右侧的为多级内循环流化床干燥器的右视图，位于图面左侧的为多级内循环流化床干燥器右视图的B-B剖面图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明，本实施方式的多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置，所述装置包括多级内循环流化床干燥器1、旋风分离器2、干污泥储槽3、第一蒸汽加热器4、第二蒸汽加热器5、喷淋塔6、水源热泵7、热水空气预热器8、空气预热器9、流化床焚烧炉10、第一风机11、第二风机12、第三风机13、第四风机14、水泵15、尾气处理系统16、进料口17、中间风室18、水平布风板19、干燥器主体20、侧风室21、倾斜布风板22、干污泥颗粒溢流口23、输泥管24、蒸汽出口26及排渣口27，

多级内循环流化床干燥器1设置在干燥器主体20内（流化床为异速内循环流化床），干燥器主体20内的各级内循环流化床干燥器结构均相同，多级内循环流化床干燥器1包括第一级内循环流化床干燥器1-1至第N级内循环流化床干燥器1-N，第一级内循环流化床干燥器1-1至第N级内循环流化床干燥器1-N由干燥器主体20内的前部向后部依次设置，N取值范围为2～4，干燥器主体20的顶部与第一级内循环流化床干燥器1-1相对应位置设有进料口17，干燥器主体20内的每级内循环流化床干燥器下部对应设有三个风室，三个风室并排设置，位于中部的中间风室18上部布置水平布风板19，位于两边的两个侧风室21上部分别布置倾斜布风板22（倾斜布风板22朝向干燥器主体20侧壁的一端高于另一端），干燥器主体20的后侧壁位于第N级内循环流化床干燥器1-N的上部设有干污泥颗粒溢流口23，干污泥颗粒溢流口23通过输泥管24与干污泥储槽3进口相连通，干污泥储槽3通过设置在其底部的干污泥出口与流化床焚烧炉10的干污泥进口相连通，流化床焚烧炉10的烟气出口分别与第一蒸汽加热器4和第二蒸汽加热器5烟气进口相连通，第一蒸汽加热器4和第二蒸汽加热器5并列独立设置，第一蒸汽加热器4的过热蒸汽出口分别与每个中间风室18相连通，第二蒸汽加热器5的过热蒸汽出口分别与每个侧风室21相连通，第一蒸汽加热器4和第二蒸汽加热器5烟气出口汇合后进入空气预热器9，干燥器主体20的顶部与第N级内循环流化床干燥器1-N相对应位置设有蒸汽出口26，蒸汽出口26与旋风分离器2的蒸汽进口相连通，旋风分离器2的蒸汽出口分别与第一风机11、第二风机12以及喷淋塔6的进口相连通，第一风机11的出口与第一蒸汽加热器4的蒸汽进口相连通，第二风机12的出口与第二蒸汽加热器5的蒸汽进口相连通，喷淋塔6的出口通过第三风机13与流化床焚烧炉10的废气进口相连通，喷淋塔6的污水出口通过水源热泵7输送至污水处理厂50，污水处理厂50的中水出口通过水泵15与喷淋塔6的中水进口相连通，热水空气预热器8的出水口与水源热泵7的进水口相连通，第四风机14的出风口与热水空气预热器8进风口相连通，水源热泵7的水出口与热水空气预热器8的进水口相连通，热水空气预热器8的空气出口与空气预热器9的空气进口相连通，空气预热器9的烟气出口与尾气处理系统16的烟气进口相连通，多级内循环流化床干燥器1的底部设置有多个排渣口27（用于多级内循环流化床干燥器停用时排渣）。

本实施方式的进料口17处设有旋转阀28。

具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式所述倾斜布风板22的倾斜角度α为5～30°，高速床与低速床之间形成强烈内循环，使得湿污泥颗粒与干污泥颗粒迅速混合，干燥效果好。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明，本实施方式利用具体实施方式一或二所述装置实现多级内循环流化床污泥颗粒干化及流化床焚烧方法，所述方法包括下述步骤：

步骤一：将板框压滤机压滤后的含水率为50～60%的饼状污泥，经过破碎机破碎后，粒径控制在≤3mm以内，破碎后的湿污泥颗粒经旋转阀计量后由进料口17进入第一级内循环流化床干燥器1-1内，在第一级内循环流化床干燥器1-1内由高速床与低速床形成的内循环使得湿污泥颗粒与干污泥颗粒均匀混合，得到迅速干燥，干燥后的污泥颗粒通过溢流方式逐次进入下一级内循环流化床干燥器内进行进一步干燥（可保证污泥颗粒在内循环流化床干燥器1内有充足的停留时间，从而保证污泥颗粒的干燥效果），最后由位于干燥器主体20后侧壁上的干污泥颗粒溢流口23通过溢流方式排入干污泥储槽3内，此时，干燥污泥颗粒含水率≤10%；

步骤二：干污泥储槽3内的干污泥颗粒随后被送入流化床焚烧炉10内燃烧，燃烧产生的热烟气同时进入第一蒸汽加热器4及第二蒸汽加热器5内换热，将蒸汽温度由150℃加热至250～400℃，经第一蒸汽加热器4加热后的过热蒸汽通过各个中间风室18进入多级内循环流化床干燥器1内高速床，并与进入多级内循环流化床干燥器1内的湿污泥颗粒进行直接接触换热，高速床内过热蒸汽流化速度为4～6m/s；同时经第二蒸汽加热器5加热后的过热蒸汽通过各个侧风室21进入多级内循环流化床干燥器1内两侧的低速床，并与进入多级内循环流化床干燥器1内的湿污泥颗粒进行直接接触换热，低速床内过热蒸汽流化速度为1.5～3m/s（此设计可以使各级内循环流化床干燥器内形成强烈内旋，从而使床料剧烈的混合，以达到将湿污泥颗粒与干污泥颗粒均匀混合的目的），最后，将含水率50～60%的湿污泥颗粒干燥到含水率≤10%的干污泥颗粒（高速床与低速床分别送流化气体，可以解决单一风机压头过大，从而导致耗电量过高的问题）；

步骤三：经多级内循环流化床干燥器1的蒸汽出口26排出的150℃左右的蒸汽，经过旋风分离器2分离其中携带的污泥颗粒，从旋风分离器2出来的大部分蒸汽分成两路，一路经第一风机11输送至第一蒸汽加热器4内加热，将蒸汽温度由150℃加热至250～400℃，另一路经第二风机12输送至第二蒸汽加热器5内加热，同样将蒸汽温度由150℃加热至250～400℃，由第一蒸汽加热器4出来的热蒸汽进入多级内循环流化床干燥器1的各个中间风室18内，由第二蒸汽加热器5出来的热蒸汽进入多级内循环流化床干燥器1的各个侧风室21内用于干燥污泥循环使用，从旋风分离器2出来的剩余蒸汽进入喷淋塔6内脱水，喷淋脱水后的废气由第三风机13送入流化床焚烧炉10内焚烧除臭处理；

步骤四：由喷淋塔6排出的60～65℃污水经水源热泵7换热后，降温至20～30℃时排入污水处理厂50进行净化处理，处理后的中水通过水泵15泵入喷淋塔6内脱水；

步骤五：水源热泵7将热水空气预热器8内水温由60℃加热至90℃，热水空气预热器8内的热水与室温空气（25℃）换热，将空气加热至60～70℃，之后进入空气预热器9内继续加热至150～160℃，然后进入流化床焚烧炉10内参与燃烧（作为流化风助燃），空气预热器9排出的130～150℃的尾气进入尾气处理系统16处理后达标排放。

具体实施方式四：结合图2说明，本实施方式的多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置，所述装置包括多级内循环流化床干燥器1、旋风分离器2、干污泥储槽3、喷淋塔6、水源热泵7、热水空气预热器8、空气预热器9、流化床焚烧炉10、第一风机11、第二风机12、第三风机13、水泵15、尾气处理系统16、进料口17、中间风室18、水平布风板19、干燥器主体20、侧风室21、倾斜布风板22、干污泥颗粒溢流口23、输泥管24、排渣口27、导热油加热器30、导热油泵31、控制阀32、惰性气体瓶33、换热管34及排气口35，

多级内循环流化床干燥器1设置在干燥器主体20内（流化床为异速内循环流化床），干燥器主体20内的各级内循环流化床干燥器结构均相同，多级内循环流化床干燥器1包括第一级内循环流化床干燥器1-1至第N级内循环流化床干燥器1-N，第一级内循环流化床干燥器1-1至第N级内循环流化床干燥器1-N由干燥器主体20内的前部向后部依次设置，N取值范围为2～4，干燥器主体20的顶部与第一级内循环流化床干燥器1-1相对应位置设有进料口17，干燥器主体20内的每级内循环流化床干燥器下部对应设有三个风室，三个风室并排设置，位于中部的中间风室18上部布置水平布风板19，位于两边的两个侧风室21上部分别布置倾斜布风板22（倾斜布风板22朝向干燥器主体20侧壁的一端高于另一端），干燥器主体20的后侧壁位于第N级内循环流化床干燥器1-N的上部设有干污泥颗粒溢流口23，干污泥颗粒溢流口23通过输泥管24与干污泥储槽3进口相连通，干污泥储槽3通过设置在其底部的干污泥出口与流化床焚烧炉10的干污泥进口相连通，流化床焚烧炉10的烟气出口与导热油加热器30的烟气进口相连通，多级内循环流化床干燥器1内的两侧低速床内分别布置换热管34（这样可以大幅减轻换热管34的磨损，换热管34呈蛇形布置），导热油加热器30的导热油出口分别与换热管34的进口相连通，换热管34的出口通过导热油泵31与导热油加热器30的导热油进口相连通（换热管34内工质为高温导热油，换热管34进口处的导热油温度为260～320℃，换热管34出口处的导热油温度为240～300℃，多级内循环流化床多级干燥器1内各级床温控制为85℃～90℃，含氧量控制在3%以下，这样可以防止爆炸危险的发生），惰性气体瓶33的出口分别与第一风机11和第二风机12的进口相连通，惰性气体瓶33的出口处设有控制阀32，干燥器主体20的顶部设有排气口35，排气口35与旋风分离器2的进口相连通（由惰性气体、湿污泥颗粒干燥所产生的蒸汽以及不凝性气体组成的混合气体在离开多级内循环流化床干燥器1后首先进入旋风分离器2），旋风分离器2的出口与喷淋塔6的进口相连通，喷淋塔6的气体出口分别与第一风机11及第二风机12的进口相连通，第一风机11的出口与多级内循环流化床干燥器1的各个中间风室18相连通，第二风机12的出口与多级内循环流化床干燥器1的各个侧风室21相连通，喷淋塔6排出的污水通过水源热泵7吸热后输送至污水处理厂50，污水处理厂50处理后的中水通过水泵15与喷淋塔6的进口相连通，热水空气预热器8的出水口与水源热泵7的进水口相连通，第三风机13的出风口与热水空气预热器8进风口相连通，水源热泵7换热后的热水出口与热水空气预热器8的进水口相连通，热水空气预热器8的空气出口与空气预热器9的空气进口相连通，导热油加热器30的烟气出口与空气预热器9的烟气进口相连通（加热已通过热水空气预热器8加热后的空气），空气预热器9的烟气出口与尾气处理系统16的烟气进口相连通，多级内循环流化床干燥器1的底部设置有多个排渣口27（用于流化床停用时的排渣）。

本实施方式的进料口17处设有旋转阀28。

具体实施方式五：结合图2说明，本实施方式所述倾斜布风板22的倾斜角度α为5～30°。高速床与低速床之间形成强烈内循环，使得湿污泥颗粒与干污泥颗粒迅速混合，干燥效果好。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图2说明，本实施方式利用具体实施方式四或五所述装置实现多级内循环流化床污泥颗粒干化及流化床焚烧方法，所述方法包括下述步骤：

步骤一：惰性气体瓶33中的惰性气体分别经第一风机11和第二风机12输入并从干燥器主体20底部吹入多级内循环流化床干燥器1内作为流化风，与此同时，将板框压滤机压滤后的含水率为50～60%的饼状污泥，经过破碎机破碎后，粒径控制在≤3mm以内，破碎后的湿污泥颗粒经旋转阀计量后由进料口17进入第一级内循环流化床干燥器1-1内，在第一级内循环流化床干燥器1-1内由高速床与低速床形成的内循环使得湿污泥颗粒与干污泥颗粒均匀混合，得到迅速干燥，干燥后的污泥颗粒通过溢流方式逐次进入下一级内循环流化床干燥器内进行进一步干燥（可保证污泥颗粒在多级内循环流化床干燥器1内有充足的停留时间，从而保证污泥颗粒的干燥效果），最后由位于干燥器主体20后侧壁上的干污泥溢流口23通过溢流方式排入干污泥储槽3内，此时，干燥污泥颗粒含水率≤10%；

步骤二：干燥污泥颗粒再通过干污泥储槽3送入流化床焚烧炉10内燃烧，燃烧产生的热烟气进入导热油加热器30内换热，将导热油由温度240～300℃加热至260～320℃，加热后的导热油进入设置在多级内循环流化床干燥器1低速床内的换热管34内，与多级内循环流化床干燥器1内的污泥颗粒进行接触换热，最终将含水率50～60%的湿污泥颗粒逐级干燥到含水率≤10%的干污泥颗粒；换热后的导热油则由导热油泵31送回导热油加热器30内继续加热，循环利用；

步骤三：从多级内循环流化床干燥器1排出的由惰性气体、湿污泥颗粒干燥所产生的蒸汽及不凝性气体组成的温度为85～90℃混合气体，经过旋风分离器2分离出携带的污泥颗粒经干污泥储槽3送入流化床焚烧炉10内燃烧，分离出污泥颗粒后的混合气体进入喷淋塔6脱水后分成两路，一路经第一风机11输送并经各个中间风室18进入多级内循环流化床干燥器1内的高速床，流化速度为4～6m/s；另一路经第二风机12输送并经各个侧风室21进入多级内循环流化床干燥器1内低速床，流化速度为1.5～3.0m/s，两路参与流化的混合气体作为流化介质循环使用（此设计可以使多级内循环流化床干燥器1内形成强烈内旋，从而使湿污泥颗粒与干污泥颗粒强烈地混合，加强污泥颗粒与换热管换热，以达到均匀、高效干燥的目的）；

步骤四：从喷淋塔6污水出口排出的60～65℃污水经水源热泵7换热后，降温至20～30℃时排入污水处理厂50净化处理，处理后的中水通过水泵15泵入喷淋塔6内脱除蒸汽，之后进入污水处理厂50处理后循环使用；

步骤五：水源热泵7将热水空气预热器8内的水由60℃加热至90℃，之后与室温空气（25℃）换热，可将空气加热至60～70℃，之后进入空气预热器9内被继续加热至150～160℃，然后进入流化床焚烧炉10参与燃烧，经空气预热器9排出的130～150℃的尾气进入尾气处理系统16处理后达标排放。

本实施方式中，由于空气进入空气预热器9前被加热至60～70℃，所以空气预热器9的腐蚀程度就被大幅降低。

本实施方式以导热油为干燥热源，以惰性气体（氮气）为流化介质，并且保证流化气体中含氧量小于3%，以防止爆炸危险的发生。

具体实施方式七：结合图2说明，本实施方式的步骤一中的惰性气体瓶33中的惰性气体为氮气。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式六相同。

Claims (7)

1.一种多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置，所述装置包括多级内循环流化床干燥器（1）、旋风分离器（2）、干污泥储槽（3）、第一蒸汽加热器（4）、第二蒸汽加热器（5）、喷淋塔（6）、水源热泵（7）、热水空气预热器（8）、空气预热器（9）、流化床焚烧炉（10）、第一风机（11）、第二风机（12）、第三风机（13）、第四风机（14）、水泵（15）、尾气处理系统（16）、进料口（17）、中间风室（18）、水平布风板（19）、干燥器主体（20）、侧风室（21）、倾斜布风板（22）、干污泥颗粒溢流口（23）、输泥管（24）、蒸汽出口（26）及排渣口（27），

多级内循环流化床干燥器（1）设置在干燥器主体（20）内，干燥器主体（20）内的各级内循环流化床干燥器结构均相同，多级内循环流化床干燥器（1）包括第一级内循环流化床干燥器（1-1）至第N级内循环流化床干燥器（1-N），第一级内循环流化床干燥器（1-1）至第N级内循环流化床干燥器（1-N）由干燥器主体（20）内的前部向后部依次设置，N取值范围为2～4，干燥器主体（20）的顶部与第一级内循环流化床干燥器（1-1）相对应位置设有进料口（17），干燥器主体（20）内的每级内循环流化床干燥器下部对应设有三个风室，三个风室并排设置，位于中部的中间风室（18）上部布置水平布风板（19），位于两边的两个侧风室（21）上部分别布置倾斜布风板（22），干燥器主体（20）的后侧壁位于第N级内循环流化床干燥器（1-N）的上部设有干污泥颗粒溢流口（23），干污泥颗粒溢流口（23）通过输泥管（24）与干污泥储槽（3）进口相连通，干污泥储槽（3）通过设置在其底部的干污泥出口与流化床焚烧炉（10）的干污泥进口相连通，流化床焚烧炉（10）的烟气出口分别与第一蒸汽加热器（4）和第二蒸汽加热器（5）烟气进口相连通，第一蒸汽加热器（4）和第二蒸汽加热器（5）并列独立设置，第一蒸汽加热器（4）的过热蒸汽出口分别与每个中间风室（18）相连通，第二蒸汽加热器（5）的过热蒸汽出口分别与每个侧风室（21）相连通，第一蒸汽加热器（4）和第二蒸汽加热器（5）烟气出口汇合后进入空气预热器（9），干燥器主体（20）的顶部与第N级内循环流化床干燥器（1-N）相对应位置设有蒸汽出口（26），蒸汽出口（26）与旋风分离器（2）的蒸汽进口相连通，旋风分离器（2）的蒸汽出口分别与第一风机（11）、第二风机（12）以及喷淋塔（6）的进口相连通，第一风机（11）的出口与第一蒸汽加热器（4）的蒸汽进口相连通，第二风机（12）的出口与第二蒸汽加热器（5）的蒸汽进口相连通，喷淋塔（6）的出口通过第三风机（13）与流化床焚烧炉（10）的废气进口相连通，喷淋塔（6）的污水出口通过水源热泵（7）输送至污水处理厂（50），污水处理厂（50）的中水出口通过水泵（15）与喷淋塔（6）的中水进口相连通，热水空气预热器（8）的出水口与水源热泵（7）的进水口相连通，第四风机（14）的出风口与热水空气预热器（8）进风口相连通，水源热泵（7）的水出口与热水空气预热器（8）的进水口相连通，热水空气预热器（8）的空气出口与空气预热器（9）的空气进口相连通，空气预热器（9）的烟气出口与尾气处理系统（16）的烟气进口相连通，多级内循环流化床干燥器（1）的底部设置有多个排渣口（27）；

热水空气预热器（8）内的热水与室温空气换热，将空气加热至60～70℃，之后进入空气预热器（9）内继续加热至150～160℃，然后进入流化床焚烧炉（10）内参与燃烧，空气预热器（9）中预热空气出口与流化床焚烧炉（10）的预热空气入口相连通。

2.根据权利要求1所述多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置，其特征在于：所述倾斜布风板（22）的倾斜角度α为5～30°。

3.一种利用权利要求1或2所述装置实现多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧方法，所述方法包括下述步骤：

步骤一：将板框压滤机压滤后的含水率为50～60%的饼状污泥，经过破碎机破碎后，粒径控制在≤3mm以内，破碎后的湿污泥颗粒经旋转阀计量后由进料口（17）进入第一级内循环流化床干燥器（1-1）内，在第一级内循环流化床干燥器（1-1）内由高速床与低速床形成的内循环使得湿污泥颗粒与干污泥颗粒均匀混合，得到迅速干燥，干燥后的污泥颗粒通过溢流方式逐次进入下一级内循环流化床干燥器内进行进一步干燥，最后由位于干燥器主体（20）后侧壁上的干污泥颗粒溢流口（23）通过溢流方式排入干污泥储槽（3）内，此时，干燥污泥颗粒含水率≤10%；

步骤二：干污泥储槽（3）内的干污泥颗粒随后被送入流化床焚烧炉（10）内燃烧，燃烧产生的热烟气同时进入第一蒸汽加热器（4）及第二蒸汽加热器（5）内换热，将蒸汽温度由150℃加热至250～400℃，经第一蒸汽加热器（4）加热后的过热蒸汽通过各个中间风室（18）进入多级内循环流化床干燥器（1）内高速床，并与进入多级内循环流化床干燥器（1）内的湿污泥颗粒进行直接接触换热，高速床内过热蒸汽流化速度为4～6m/s；同时经第二蒸汽加热器（5）加热后的过热蒸汽通过各个侧风室（21）进入多级内循环流化床干燥器（1）内两侧的低速床，并与进入多级内循环流化床干燥器（1）内的湿污泥颗粒进行直接接触换热，低速床内过热蒸汽流化速度为1.5～3m/s，最后，将含水率50～60%的湿污泥颗粒干燥到含水率≤10%的干污泥颗粒；

步骤三：经多级内循环流化床干燥器（1）的蒸汽出口（26）排出的150℃左右的蒸汽，经过旋风分离器（2）分离其中携带的污泥颗粒，从旋风分离器（2）出来的大部分蒸汽分成两路，一路经第一风机（11）输送至第一蒸汽加热器（4）内加热，将蒸汽温度由150℃加热至250～400℃，另一路经第二风机（12）输送至第二蒸汽加热器（5）内加热，同样将蒸汽温度由150℃加热至250～400℃，由第一蒸汽加热器（4）出来的热蒸汽进入多级内循环流化床干燥器（1）的各个中间风室（18）内，由第二蒸汽加热器（5）出来的热蒸汽进入多级内循环流化床干燥器（1）的各个侧风室（21）内用于干燥污泥循环使用，从旋风分离器（2）出来的剩余蒸汽进入喷淋塔（6）内脱水，喷淋脱水后的废气由第三风机（13）送入流化床焚烧炉（10）内焚烧除臭处理；

步骤四：由喷淋塔（6）排出的60～65℃污水经水源热泵（7）换热后，降温至20～30℃时排入污水处理厂（50）进行净化处理，处理后的中水通过水泵（15）泵入喷淋塔（6）内脱水；

步骤五：水源热泵（7）将热水空气预热器（8）内水温由60℃加热至90℃，热水空气预热器（8）内的热水与室温空气换热，将空气加热至60～70℃，之后进入空气预热器（9）内继续加热至150～160℃，然后进入流化床焚烧炉（10）内参与燃烧，空气预热器（9）排出的130～150℃的尾气进入尾气处理系统（16）处理后达标排放。

4.一种多级内循环流化床污泥干化及流化床焚烧装置，所述装置包括多级内循环流化床干燥器（1）、旋风分离器（2）、干污泥储槽（3）、喷淋塔（6）、水源热泵（7）、热水空气预热器（8）、空气预热器（9）、流化床焚烧炉（10）、第一风机（11）、第二风机（12）、第三风机（13）、水泵（15）、尾气处理系统（16）、进料口（17）、中间风室（18）、水平布风板（19）、干燥器主体（20）、侧风室（21）、倾斜布风板（22）、干污泥颗粒溢流口（23）、输泥管（24）、排渣口（27）、导热油加热器（30）、导热油泵（31）、控制阀（32）、惰性气体瓶（33）、换热管（34）及排气口（35），

多级内循环流化床干燥器（1）设置在干燥器主体（20）内，干燥器主体（20）内的各级内循环流化床干燥器结构均相同，多级内循环流化床干燥器（1）包括第一级内循环流化床干燥器（1-1）至第N级内循环流化床干燥器（1-N），第一级内循环流化床干燥器（1-1）至第N级内循环流化床干燥器（1-N）由干燥器主体（20）内的前部向后部依次设置，N取值范围为2～4，干燥器主体（20）的顶部与第一级内循环流化床干燥器（1-1）相对应位置设有进料口（17），干燥器主体（20）内的每级内循环流化床干燥器下部对应设有三个风室，三个风室并排设置，位于中部的中间风室（18）上部布置水平布风板（19），位于两边的两个侧风室（21）上部分别布置倾斜布风板（22），干燥器主体（20）的后侧壁位于第N级内循环流化床干燥器（1-N）的上部设有干污泥颗粒溢流口（23），干污泥颗粒溢流口（23）通过输泥管（24）与干污泥储槽（3）进口相连通，干污泥储槽（3）通过设置在其底部的干污泥出口与流化床焚烧炉（10）的干污泥进口相连通，流化床焚烧炉（10）的烟气出口与导热油加热器（30）的烟气进口相连通，多级内循环流化床干燥器（1）内的两侧低速床内分别布置换热管（34），导热油加热器（30）的导热油出口分别与换热管（34）的进口相连通，换热管（34）的出口通过导热油泵（31）与导热油加热器（30）的导热油进口相连通，惰性气体瓶（33）的出口分别与第一风机（11）和第二风机（12）的进口相连通，惰性气体瓶（33）的出口处设有控制阀（32），干燥器主体（20）的顶部设有排气口（35），排气口（35）与旋风分离器（2）的进口相连通，旋风分离器（2）的出口与喷淋塔（6）的进口相连通，喷淋塔（6）的气体出口分别与第一风机（11）及第二风机（12）的进口相连通，第一风机（11）的出口与多级内循环流化床干燥器（1）的各个中间风室（18）相连通，第二风机（12）的出口与多级内循环流化床干燥器（1）的各个侧风室（21）相连通，喷淋塔（6）排出的污水通过水源热泵（7）吸热后输送至污水处理厂（50），污水处理厂（50）处理后的中水通过水泵（15）与喷淋塔（6）的进口相连通，热水空气预热器（8）的出水口与水源热泵（7）的进水口相连通，第三风机（13）的出风口与热水空气预热器（8）进风口相连通，水源热泵（7）换热后的热水出口与热水空气预热器（8）的进水口相连通，热水空气预热器（8）的空气出口与空气预热器（9）的空气进口相连通，导热油加热器（30）的烟气出口与空气预热器（9）的烟气进口相连通，空气预热器（9）的烟气出口与尾气处理系统（16）的烟气进口相连通，多级内循环流化床干燥器（1）的底部设置有多个排渣口27；

水源热泵（7）将热水空气预热器（8）内的水由60℃加热至90℃，之后与室温空气换热，可将空气加热至60～70℃，之后进入空气预热器（9）内被继续加热至150～160℃，然后进入流化床焚烧炉（10）参与燃烧，空气预热器（9）中预热空气出口与流化床焚烧炉（10）的预热空气入口相连通。

5.根据权利要求4所述多级内循环流化床污泥颗粒干化及流化床焚烧装置，其特征在于：所述倾斜布风板（22）的倾斜角度α为5～30°。

6.一种利用权利要求4或5所述装置实现多级内循环流化床污泥颗粒干化及流化床焚烧方法，所述方法包括下述步骤：

步骤一：惰性气体瓶（33）中的惰性气体分别经第一风机（11）和第二风机（12）输入并从干燥器主体（20）底部吹入多级内循环流化床干燥器（1）内作为流化风，与此同时，将板框压滤机压滤后的含水率为50～60%的饼状污泥，经过破碎机破碎后，粒径控制在≤3mm以内，破碎后的湿污泥颗粒经旋转阀计量后由进料口（17）进入第一级内循环流化床干燥器（1-1）内，在第一级内循环流化床干燥器（1-1）内由高速床与低速床形成的内循环使得湿污泥颗粒与干污泥颗粒均匀混合，得到迅速干燥，干燥后的污泥颗粒通过溢流方式逐次进入下一级内循环流化床干燥器内进行进一步干燥，最后由位于干燥器主体（20）后侧壁上的干污泥溢流口（23）通过溢流方式排入干污泥储槽（3）内，此时，干燥污泥颗粒含水率≤10%；

步骤二：干燥污泥颗粒再通过干污泥储槽（3）送入流化床焚烧炉（10）内燃烧，燃烧产生的热烟气进入导热油加热器（30）内换热，将导热油由温度240～300℃加热至260～320℃，加热后的导热油进入设置在多级内循环流化床干燥器（1）低速床内的换热管（34）内，与多级内循环流化床干燥器（1）内的污泥颗粒进行接触换热，最终将含水率50～60%的湿污泥颗粒逐级干燥到含水率≤10%的干污泥颗粒；换热后的导热油则由导热油泵（31）送回导热油加热器（30）内继续加热，循环利用；

步骤三：从多级内循环流化床干燥器（1）排出的由惰性气体、湿污泥颗粒干燥所产生的蒸汽及不凝性气体组成的温度为85～90℃混合气体，经过旋风分离器（2）分离出携带的污泥颗粒经干污泥储槽（3）送入流化床焚烧炉（10）内燃烧，分离出污泥颗粒后的混合气体进入喷淋塔（6）脱水后分成两路，一路经第一风机（11）输送并经各个中间风室（18）进入多级内循环流化床干燥器（1）内的高速床，流化速度为4～6m/s；另一路经第二风机（12）输送并经各个侧风室（21）进入多级内循环流化床干燥器（1）内低速床，流化速度为1.5～3.0m/s，两路参与流化的混合气体作为流化介质循环使用；

步骤四：从喷淋塔（6）污水出口排出的60～65℃污水经水源热泵（7）换热后，降温至20～30℃时排入污水处理厂（50）净化处理，处理后的中水通过水泵（15）泵入喷淋塔（6）内脱除蒸汽，之后进入污水处理厂（50）处理后循环使用；

步骤五：水源热泵（7）将热水空气预热器（8）内的水由60℃加热至90℃，之后与室温空气换热，可将空气加热至60～70℃，之后进入空气预热器（9）内被继续加热至150～160℃，然后进入流化床焚烧炉（10）参与燃烧，经空气预热器（9）排出的130～150℃的尾气进入尾气处理系统（16）处理后达标排放。

7.根据权利要求6所述多级内循环流化床污泥颗粒干化及流化床焚烧方法，其特征在于：步骤一中的惰性气体瓶（33）中的惰性气体为氮气。

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