CN104176898A - 一种污泥干化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污泥干化系统及方法，目的在于利用锅炉排放的烟气作为流化床干化器的流化风对湿污泥进行干化，将排放掉的氧浓度高的废气引入锅炉焚烧处理，利用锅炉排放的热烟气补充流化风，使流化风的温度高于露点温度，流化风的氧浓度远离爆炸极限，所采用的技术方案为：包括锅炉，锅炉的排烟口一路连接烟囱，另一路连接三通结构的一号混合器的第一进气口，一号混合器的排气口连接流化床干化器的进气口，流化床干化器的排气口连接三通结构的二号混合器的进气口，二号混合器的第一排气口连接冷凝器的进气口，冷凝器的出气口连接一号混合器的第二进气口，二号混合器的第二排气口连接至锅炉的进气口；锅炉炉膛内部设置有锅炉管束，锅炉管束与流化床干化器的加热管相连通。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，特别涉及一种污泥干化系统及方法。
背景技术
随着污水处理量剧增，污泥产量同时急剧增加，脱水后的湿污泥含水率高达75％以上，含有重金属、病原体和持久性有机物等有毒有害物质，湿污泥具有体积大、易变质、难以处理的特点，如果处理不当容易造成二次污染。
污泥经干化处理后，体积可以缩减80％以上。干化后的污泥稳固化性能大幅度提高、不易变质，便于运输和储存，有利于进一步资源化利用，湿污泥的干化处理得到越来越多的应用。
湿污泥中含有甲烷等可燃气体，在污泥干化过程中，这些可燃气体随着水蒸汽进入到干化气体介质中，当干化气体介质中的氧浓度达到一定值时，可能导致干化装置发生爆炸。为了消除这种爆炸风险，要求干化气体介质中的氧浓度一般控制在8％以下。目前普遍采用的技术路线是当干化气体介质中的氧浓度高达某一设定值后，排放掉部分高氧浓度干化气体介质，同时用氮气进行补充。这种技术路线可以有效控制干化气体介质的氧浓度远离爆炸极限，系统安全性得到保证，缺点是运行过程中需要消耗大量的氮气，运行成本较高。
在湿污泥的干化过程中，湿污泥中的水分转变成水蒸汽进入到干化气体介质中，湿污泥释放的臭气也进入到干化气体介质中。如果这些含有水蒸汽和臭气的干化气体介质直接排放到大气中将产生环境污染，如果采用除臭技术进行处理需要较高的污染控制成本，如果将干化气体介质送入锅炉燃烧，由于这些气体绝大部分是惰性气体，不仅导致锅炉效率降低，还导致锅炉除尘器、引风机等设备耗电量增加。此外，如果将主要成分为氮气的上述干化气体介质排放掉，将导致氮气的消耗量增加，运行成本高。为了解决上述问题，目前常用技术是在一个密闭系统内，通过喷水减温的方式降低干化器排放的干化气体介质温度，使干化气体介质中的水蒸汽凝结成水，使干化气体介质的水蒸汽浓度降低后循环使用。这种技术路线存在的缺点是降温后的干化气体介质处于水蒸汽饱和状态，后续输送管道和设备容易发生低温腐蚀，设备故障率高、运行维护成本高。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种利用锅炉排放的烟气作为流化床干化器的流化风对湿污泥进行干化、将排放掉的氧浓度高的废气引入锅炉焚烧处理、利用锅炉排放的热烟气补充流化风，使流化风的温度高于露点温度、流化风的氧浓度远离爆炸极限的安全、经济、环保的污泥干化系统及方法。
为了实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案为：一种污泥干化系统，包括锅炉，锅炉的排烟口一路连接至烟囱，另一路连接三通结构的一号混合器的第一进气口，一号混合器的排气口连接流化床干化器的进气口，流化床干化器的排气口连接三通结构的二号混合器的进气口，二号混合器的第一排气口连接冷凝器的进气口，冷凝器的出气口连接一号混合器的第二进气口，二号混合器的第二排气口连接至锅炉的进气口；
所述的锅炉炉膛内部设置有锅炉管束，锅炉管束与流化床干化器的加热管相连通。
所述的锅炉排烟口上设置有锅炉除尘器，锅炉进料口上设置有给煤机，锅炉进风口处设置有鼓风机。
所述的流化床干化器的排气口上设置有流化床除尘器。
所述的一号混合器的第一进气口上设置有流量计和热烟调节阀，二号混合器的第二排气口上设置有排气调节阀。
所述的冷凝器内从上至下依次设置有除雾器、喷淋头和集水池，集水池通过循环泵与冷凝器上部的喷淋头连通，通过循环泵将集水池中的冷却水从冷凝器的上部喷淋下来，与输送至冷凝器内的流化风直接接触，使流化风降温，冷凝器的下部设置有排水口。
所述的一号混合器的排气口与流化床干化器的进气口之间设置有流化风机。
所述的流化床干化器上设置有进料斗和氧量表。
一种污泥干化方法，包括以下步骤：
1)利用锅炉管束将锅炉的热量输送给流化床干化器的加热管，对湿污泥进行加热、干化，湿污泥中的水分蒸发进入到流化风中，流化风使湿污泥处于流化状态，干化后的污泥从排料口排出；
2)携带水蒸气的流化风废气经过净化处理后，一路进入到冷凝器中，另一路进入锅炉进行焚烧处理；
3)对进入到冷凝器的废气进行降温，使废气中的水蒸汽凝结成水，凝结水从排水口排出；
4)经降温后的废气进入混合器，与锅炉排放的部分热烟气混合，作为流化床干化器的流化风，流化风经加压后送入流化床干化器。
所述的方法中流化床干化器中氧浓度高时，调节排气调节阀使排入锅炉的废气量增加，同时调节热烟气调节阀，增加锅炉引入到流化风中的烟气量；
流化床干化器中氧浓度低时，调节排气调节阀使排入锅炉的废气量减少，同时调节热烟气调节阀，降低锅炉引入到流化风中的烟气量。
与现有技术相比，本发明的污泥干化系统利用锅炉排放的烟气作为流化床干化器的流化风，由于锅炉排放烟气的氧浓度为3％左右，可以有效控制流化床干化器内流化风的氧浓度远离爆炸极限，流化床干化器的运行安全，流化床干化器运行过程中不再需要补充氮气，运行成本降低。流化床干化器排放的氧浓度高的一部分废气引入锅炉焚烧，避免该部分臭气直接外派到大气中污染环境；利用锅炉排放的部分热烟气补充流化风的不足，由于锅炉的热烟气温度较高，与经过冷凝处理的流化风混合后的平均温度远高于露点温度，有效避免了流化风中的水蒸汽在后续管道和设备中结露腐蚀问题，设备的运行寿命大幅度延长、故障率大幅度降低。本发明的污泥干化系统安全、经济、环保。
更进一步，本发明的污泥干化系统中设置有除尘器，对废气进行除尘处理，保障了系统的稳定工作。
更进一步，冷凝器通过循环泵将冷凝水输送至喷淋头，并喷洒降落，使进入到冷凝器的废气降温，并使废气中的水蒸汽凝结成水并排出，能够更好的对废气进行降温并降低水蒸气含量，后续输送管道和设备不易发生低温腐蚀，降低设备故障率、降低运行维护成本，保证了系统的稳定工作。
本发明的污泥干化方法利用锅炉排放的烟气作为流化床干化器的流化风，对湿污泥进行干化，将排放掉的氧浓度高的废气引入锅炉焚烧处理，利用锅炉排放的热烟气补充流化风，使流化风的温度高于露点温度，流化风的氧浓度远离爆炸极限，有效避免了流化风中的水蒸汽在后续管道和设备中结露腐蚀问题，延长了设备的运行寿命，大幅度降低了故障率，降低了运行成本。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图；
其中，1-加热管，2-流化床干化器，3-排料口，4-流化风机，5-排水口，6-冷凝器，7-循环泵，8-喷淋头，9-流化风管，10-一号混合器，11-二号混合器，12-热烟调节阀，13-排气调节阀，14-流量计，15-烟囱，16-锅炉除尘器，17-锅炉，18-给煤机，19-锅炉管束，20-鼓风机，21-流化床除尘器，22-进料斗，23-氧量表
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
参见图1，一种污泥干化系统，包括锅炉17，锅炉17的排烟口一路通过管路连接烟囱15，另一路连接三通结构的一号混合器10的第一进气口，一号混合器10的排气口通过流化风管9连接流化床干化器2的进气口，流化风管9上设有流化风机4，流化床干化器2的排气口连接三通结构的二号混合器11的进气口，二号混合器11的第一排气口连接冷凝器6的进气口，冷凝器6的出气口连接一号混合器10的第二进气口，冷凝器6内从上至下依次设置有除雾器、喷淋头和集水池，集水池通过循环泵7与冷凝器6上部的喷淋头8连通，通过循环泵7将集水池中的冷却水从冷凝器6的上部喷淋下来，与输送至冷凝器8内的流化风直接接触，使流化风降温，冷凝器6的下部设置有排水口5，二号混合器11的第二排气口连接至锅炉17的进气口；锅炉17进料口上设置有给煤机18，锅炉17进风口处设置有鼓风机20，流化床干化器2的排气口管路上设置有流化床除尘器21，锅炉除尘器16和流化床除尘器21为电除尘器或布袋除尘器；一号混合器10的第一进气口上设置有流量计14和热烟调节阀12，二号混合器(11)的第二排气口上设置有排气调节阀13；锅炉17炉膛内部设置有锅炉管束19，锅炉管束19与流化床干化器2的加热管1相连通，流化床干化器2上设置有进料斗22和氧量表23。
一种污泥干化方法，包括以下步骤：
1)利用锅炉管束19将锅炉17的热量输送给流化床干化器2的加热管1，对湿污泥进行加热、干化，湿污泥中的水分蒸发进入到流化风中，流化风使湿污泥处于流化状态，干化后的污泥从排料口3排出；
2)携带水蒸气的流化风废气经过净化处理后，一路进入到冷凝器6中，另一路进入锅炉17进行焚烧处理；
3)对进入到冷凝器6的废气进行降温，使废气中的水蒸汽凝结成水，凝结水从排水口5排出；
4)经降温后的废气进入混合器10，与锅炉17排放的部分热烟气混合，作为流化床干化器2的流化风，流化风经加压后送入流化床干化器2。
当流化床干化器2中氧浓度高时，调节排气调节阀13使排入锅炉17的废气量增加，同时调节热烟气调节阀12，增加锅炉17引入到流化风中的烟气量；
流化床干化器2中氧浓度低时，调节排气调节阀13使排入锅炉17的废气量减少，同时调节热烟气调节阀12，降低锅炉17引入到流化风中的烟气量。
本发明系统的具体工作过程：
1)给煤机18提供的燃料与鼓风机20提供的空气在锅炉17内燃烧，释放的热量被锅炉管束19吸收，并输送给流化床干化器2的加热管1，对湿污泥进行加热、干化；
2)湿污泥从进料斗22进入流化床干化器2，流化风从流化床干化器2的下部进入，加热管1对湿污泥进行放热，湿污泥中的水分蒸发进入到流化风中，流化风使湿污泥处于流化状态，加热管1与湿污泥之间的换热效果大幅度增加，干化后的污泥从排料口3排出；
3)流化风携带大量湿污泥蒸发出的水蒸汽作为废气离开流化床干化器2，进入到除尘器21进行净化处理，净化后的废气分为两路：一路经过二号混合器11进入到冷凝器6，多余的废气从另一路的排气管进入到锅炉17进行焚烧处理；
4)冷凝器6设置的循环泵7将冷凝水输送至喷淋头8并喷洒降落，使进入到冷凝器6的废气降温，并使废气中的水蒸汽凝结成水，凝结水从排水口5排出；
5)经降温后的废气离开冷凝器6后进入到一号混合器10，与锅炉17排放的部分热烟气混合，用以补充流化风、抵充排气管11排放掉的废气，废气与热烟气在一号混合器10内混合后作为流化床干化器2的流化风，温度大幅度提高，远高于蒸汽的露点温度，流化风经流化风机4加压后送入流化床干化器2。
根据流化床干化器2设置的氧量表23调整排入锅炉17的废气量；
当氧浓度高时，增加排气调节阀13的开度，使排入锅炉17的废气量增加，同时增加热烟气调节阀12的开度，将更多锅炉17排放的更多烟气引入到流化风中；
当氧浓度低时，降低排气调节阀13的开度，使排入锅炉17的废气量减少，同时减小热烟气调节阀12的开度，降低锅炉17排放的烟气进入到流化风中；
因为锅炉17排放的烟气氧浓度一般为3％左右，可以有效维持流化床干化器2的氧浓度低于8％以下，远离可燃气体的爆炸极限。
利用锅炉排放的烟气作为流化床干化器的流化风，由于锅炉排放烟气的氧浓度为3％左右，可以有效控制流化床干化器内流化风的氧浓度远离爆炸极限，流化床干化器的运行安全，流化床干化器运行过程中不再需要补充氮气，运行成本降低。
流化床干化器排放的氧浓度高的一部分废气引入锅炉焚烧，避免该部分臭气直接外派到大气中污染环境；利用锅炉排放的部分热烟气补充流化风的不足，由于锅炉的热烟气温度较高，与经过冷凝处理的流化风混合后的平均温度远高于露点温度，有效避免了流化风中的水蒸汽在后续管道和设备中结露腐蚀问题，设备的运行寿命大幅度延长、故障率大幅度降低。
Claims (9)
1.一种污泥干化系统，其特征在于：包括锅炉(17)，锅炉(17)的排烟口一路连接烟囱(15)，另一路连接三通结构的一号混合器(10)的第一进气口，一号混合器(10)的排气口连接流化床干化器(2)的进气口，流化床干化器(2)的排气口连接三通结构的二号混合器(11)的进气口，二号混合器(11)的第一排气口连接冷凝器(6)的进气口，冷凝器(6)的出气口连接一号混合器(10)的第二进气口，二号混合器(11)的第二排气口连接至锅炉(17)的进气口；
所述的锅炉(17)炉膛内部设置有锅炉管束(19)，锅炉管束(19)与流化床干化器(2)的加热管(1)相连通。
2.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于：所述的锅炉(17)排烟口上设置有锅炉除尘器(16)，锅炉(17)进料口上设置有给煤机(18)，锅炉(17)进风口处设置有鼓风机(20)。
3.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于：所述的流化床干化器(2)的排气口上设置有流化床除尘器(21)。
4.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于：所述的一号混合器(10)的第一进气口上设置有流量计(14)和热烟调节阀(12)，二号混合器(11)的第二排气口上设置有排气调节阀(13)。
5.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于：所述的冷凝器(6)内从上至下依次设置有除雾器、喷淋头和集水池，集水池通过循环泵(7)与冷凝器(6)上部的喷淋头(8)连通，通过循环泵(7)将集水池中的冷却水从冷凝器(6)的上部喷淋下来，与输送至冷凝器(8)内的流化风直接接触，使流化风降温，冷凝器(6)的下部设置有排水口(5)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的污泥干化系统，其特征在于：所述的一号混合器(10)的排气口与流化床干化器(2)的进气口之间设置有流化风机(4)。
7.根据权利要求1-5任一项所述的污泥干化系统，其特征在于：所述的流化床干化器(2)上设置有进料斗(22)和氧量表(23)。
8.一种污泥干化方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)利用锅炉管束(19)将锅炉(17)的热量输送给流化床干化器(2)的加热管(1)，对湿污泥进行加热、干化，湿污泥中的水分蒸发进入到流化风中，流化风使湿污泥处于流化状态，干化后的污泥从排料口(3)排出；
2)携带水蒸气的流化风废气经过净化处理后，一路进入到冷凝器(6)中，另一路进入锅炉(17)进行焚烧处理；
3)对进入到冷凝器(6)的废气进行降温，使废气中的水蒸汽凝结成水，凝结水从排水口(5)排出；
4)经降温后的废气进入混合器(10)，与锅炉(17)排放的部分热烟气混合，作为流化床干化器(2)的流化风，流化风经加压后送入流化床干化器(2)。
9.根据权利要求8所述的污泥干化方法，其特征在于：所述的方法中流化床干化器(2)中氧浓度高时，调节排气调节阀(13)使排入锅炉(17)的废气量增加，同时调节热烟气调节阀(12)，增加锅炉(17)引入到流化风中的烟气量；
流化床干化器(2)中氧浓度低时，调节排气调节阀(13)使排入锅炉(17)的废气量减少，同时调节热烟气调节阀(12)，降低锅炉(17)引入到流化风中的烟气量。
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