CN103801189B - 一种污泥脱硝装置及其脱硝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥脱硝装置及其脱硝方法，包括污泥储存仓风机、风量控制器、污泥磨碎机、上升管道、分离器、送料管道、进料口和分解炉；风机出风口通过管路与污泥磨碎机连通；污泥磨碎机通过上升管道与分离器连通；分离器通过送料管道与分解炉的进料口连通；风量控制器设置在风机出风口与污泥磨碎机之间管路上；进料口的进料角度为沿分解炉圆周切向进入。在分解炉环境中，利用管道风将干污泥以切向喷入与烟气混合燃烧，形成旋流流场，改变温度场及燃烧环境，试验结果表明，采用此干污泥直接喷入分解炉燃烧的脱硝装置及方法，脱硝效率高达70%左右，可以实现减少水泥窑炉实际NOx排放，降低脱硝投资及运行成本，达到“以污治污”的目的。
Description
技术领域
本发明主要用于城市污泥后处理以及水泥窑炉脱硝系统中，尤其涉及一种污泥脱硝装置及其脱硝方法。
背景技术
在水泥的生产过程中会产生大量NOx，严重污染环境。截至2012年，我国拥有水泥窑炉约7800座，年产水泥20亿t左右，NOx排放量占整个工业窑炉氮氧化物排放总量的50%以上。《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2012征求意见稿）要求NOx排放浓度不得超过450mg/m3，新建水泥窑炉的NOx排放浓度不得超过320mg/m3，而现有水泥窑炉实际NOx排放浓度达300～2200mg/Nm3。根据环保排放要求，目前国内有少部分水泥窑炉已实现烟气脱硝，其工艺以选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术为主，其脱硝效率较低，NOx排放浓度一般小于500mg/Nm3，但该技术每条生产线的投资成本高达300～400万元，年运行费用高达500万元左右，对全面推广水泥窑炉脱硝造成困难。如何降低脱硝成本成为水泥窑炉脱硝亟待解决的问题。
城市污水处理会产生大量的污泥。污泥处置传统上大多采用填埋、投海和堆肥、焚烧方式。上述方法虽然简单易行，但是会带来占用土地、污染地下水或海洋环境、填埋场渗水等问题，并未从根本上解决环境问题，造成了生态环境新的破坏，这些方法也逐渐被环境法案和国际公约等制约。将干污泥进行利用或无害化处理也是当今环境保护又一重要课题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种污泥脱硝装置及其脱硝方法；拟将干燥后的污泥通过发明的装置直接喷入水泥分解炉中，形成旋流流场，利用其物理化学综合反应进行脱硝，以达到减少水泥窑炉NOx排放，降低脱硝投资及运行成本，实现以污治污。
本发明通过下述技术方案实现：
一种污泥脱硝装置，包括：风机2、风量控制器3、污泥磨碎机4、上升管道5、分离器6、送料管道7、进料口9和分解炉10；
所述风机2的出风口通过管路与污泥磨碎机4连通；
所述污泥磨碎机4通过上升管道5与分离器6连通；
所述分离器6通过送料管道7与分解炉10的进料口9连通；
所述风量控制器3设置在风机2出风口与污泥磨碎机4之间的管路上；
所述分离器6与污泥磨碎机4之间还设置有一根回料管8；
所述污泥磨碎机4的上方还设置污泥储存仓1。
所述进料口9的进料角度为沿分解炉10圆周切向进入。
所述进料口9安装在分解炉10的中部、上部或者下部，并与分解炉10内的850℃～900℃的温度区域对应，更有利于物理吸附和化学反应。
采用上述污泥脱硝装置将污泥直接喷入分解炉燃烧脱硝的方法，包括下述步骤：
（1）将污泥存于储存仓1，由风机2以及风量控制器3调节管路的风量，利用管路内的风运送污泥；
（2）污泥经过污泥磨碎机4研磨成颗粒状，依次经过上升管道5和分离器6，一部分颗粒状的污泥通过送料管道7运输至进料口9，以沿分解炉10圆周切向的方式喷入分解炉10内实现脱硝，另一部分未到达进料口的颗粒状污泥在分离器6的作用下，通过回料管8返回污泥磨碎机4重新研磨。
上述步骤（2）所述脱硝首先是指，颗粒状污泥在分解炉10内与烟气混合，将颗粒状污泥中的氮氧化物还原成为氮气和水，实现基于化学反应的脱硝。
上述步骤（2）脱硝其次是指，颗粒状污泥在分解炉10内与烟气混合，颗粒状污泥表面受到刻蚀并形成大量的微晶多孔结构而比表面积增大，实现基于活性炭化的物理吸附脱硝。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
1.将干污泥对NOx的物理吸附与化学反应相结合，可以实现高效脱硝。在分解炉烟气和物料的加热下，干污泥表面受到刻蚀并形成大量的微晶多孔结构而具有巨大的比表面积，实现基于活性炭化的物理吸附脱硝。干污泥喷入分解炉与烟气均匀混合，在干污泥中尿素、氨水等物质的综合作用下，将氮氧化物还原成为氮气和水，实现基于化学反应的脱硝。综上所述干污泥对NOx的物理吸附与化学反应相结合，可实现高效脱硝。
2.本装置将进料口安装在分解炉的中部、上部或者下部，营造了分解炉内有效的脱硝环境。分解炉的中部和下部的炉温高达800℃以上，是物料混合比较充分的区域，且该区域较易产生NOx，干污泥的物理活性炭化吸附NOx过程中，需要在高温的环境下掠夺一定的空气量，同时改变反应温度场与气氛。进料口的布置在分解炉不同的位置，既抑制了NOx的生成，又促进了干污泥活性炭化过程。另一方面，分解炉烟气的流动方向是竖直向上，提供了充足的空间进行脱硝反应。
3.本装置所述进料口安装在分解炉的中部、上部或者下部；也或者中部、上部和下部均设置进料口，用于与送料管道7选择连通或者并列连通。这种布局形成了一层或两层或3层旋流流场设计，有效改善分解炉内流场及温度场。进料口设计为沿分解炉圆周切向进入，在炉内形成旋流流场。使得干污泥与烟气混合更加均匀，加长物料与烟气在炉内的反应时间，有效地改善分解炉内流场及温度场。
4.在分解炉中加入管道风作为补充风源，通过风量控制器，调节管道风风量，实现了调节风量、干污泥输送量与NOx排放量的三重耦合。风量控制器根据在尾部烟道烟气分析仪测量的NOx排放量控制管道风量，达到控制干污泥输入量。干污泥输入量直接影响NOx排放量。风量控制器不断通过根据NOx排放量反馈信息重新调节管道风风量，实现上述三重耦合。
本发明技术手段具有简便易行，脱硝效率高、绿色节能等积极有益的技术效果，实现以污治污。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1进料口的进料角度为沿分解炉圆周切向进入示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1、图2所示。本发明污泥脱硝装置，包括风机2、风量控制器3、污泥磨碎机4、上升管道5、分离器6、送料管道7、进料口9和分解炉10；
所述风机2的出风口通过管路与污泥磨碎机4连通；
所述污泥磨碎机4通过上升管道5与分离器6连通；
所述分离器6通过送料管道7与分解炉10的进料口9连通；
所述风量控制器3设置在风机2出风口与污泥磨碎机4之间的管路上；
所述分离器6与污泥磨碎机4之间还设置有一根回料管8；
所述污泥磨碎机4的上方还设置污泥储存仓1。
所述进料口9的进料角度为沿分解炉10圆周切向进入。
所述进料口9安装在分解炉10的中部、上部或者下部。
采用上述污泥脱硝装置将污泥直接喷入分解炉燃烧脱硝的方法，通过下述步骤实现
（1）将污泥存于储存仓1，由风机2以及风量控制器3调节管路的风量，利用管路内的风运送污泥；
（2）污泥经过污泥磨碎机4研磨成颗粒状，依次经过上升管道5和分离器6，一部分颗粒状的污泥通过送料管道7运输至进料口9，以沿分解炉10圆周切向的方式喷入分解炉10内燃烧脱硝，另一部分未到达进料口的颗粒状污泥在分离器6的作用下，通过回料管8返回污泥磨碎机4重新研磨。
上述步骤（2）所述脱硝首先是指，颗粒状污泥在分解炉10内与烟气混合，将颗粒状污泥中的氮氧化物还原成为氮气和水，实现基于化学反应的脱硝。
上述步骤（2）脱硝其次是指，颗粒状污泥在分解炉10内与烟气混合，颗粒状污泥表面受到刻蚀并形成大量的微晶多孔结构而比表面积增大，实现基于活性炭化的物理吸附脱硝。
按工艺要求，污泥（干污泥）存于储存仓1，调节风机2以及风量控制器3，打开污泥储存仓1出口阀门，污泥经过污泥磨碎机4进行研磨，利用管道风运送污泥经过上升管道5和分离器6进行颗粒选择，一部分干污泥通过送料管道7运送至进料口9，直接切向喷入温度高达850℃的水泥分解炉10中，形成旋流流场进行脱硝。另一部分大颗粒干污泥在分离器6的作用下由回料管8进入干污泥磨碎机4重新研磨。风量控制器3根据在尾部烟道烟气分析仪测量的NOx排放量控制管道风量，达到控制干污泥输入量。干污泥输入量直接影响NOx排放量。风量控制器不断通过根据NOx排放量反馈信息重新调节管道风风量，实现三重耦合，保证装置脱硝率不低于60%。本装置的脱硝效率最高达70%。
如上所述便可较好地实现本发明。
上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种污泥脱硝装置，其特征在于包括：
风机、风量控制器、污泥磨碎机、上升管道、分离器、送料管道、进料口和分解炉；
所述风机的出风口通过管路与污泥磨碎机连通；
所述污泥磨碎机通过上升管道与分离器连通；
所述分离器通过送料管道与分解炉的进料口连通；
所述风量控制器设置在风机出风口与污泥磨碎机之间的管路上；
所述分离器与污泥磨碎机之间还设置有一根回料管；
所述污泥磨碎机的上方还设置污泥储存仓；
所述进料口的进料角度为沿分解炉圆周切向进入。
2.根据权利要求1所述的污泥脱硝装置，其特征在于：所述进料口安装在分解炉的中部、上部或者下部，并与分解炉内的850℃～900℃的温度区域对应。
3.一种采用权利要求1或2所述污泥脱硝装置将污泥直接喷入分解炉燃烧脱硝的方法，其特征在于：
（1）将污泥存于储存仓，由风机以及风量控制器调节管路的风量，利用管路内的风运送污泥；
（2）污泥经过污泥磨碎机研磨成颗粒状，依次经过上升管道和分离器，一部分颗粒状的污泥通过送料管道运输至进料口，以沿分解炉圆周切向的方式喷入分解炉内实现脱硝，另一部分未到达进料口的颗粒状污泥在分离器的作用下，通过回料管返回污泥磨碎机重新研磨。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述脱硝是指，颗粒状污泥在分解炉内与烟气混合，将颗粒状污泥中的氮氧化物还原成为氮气和水，实现基于化学反应的脱硝。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（2）脱硝还包含，颗粒状污泥在分解炉内与烟气混合，颗粒状污泥表面受到刻蚀并形成大量的微晶多孔结构而比表面积增大，实现基于活性炭化的物理吸附脱硝。
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