CN106247367A - 污泥焚烧设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种污泥焚烧设备(1)，其具有：干燥包含水分的污泥(S1)的污泥干燥机(2)；焚烧从污泥干燥机(2)排出的干燥污泥(S2)的焚烧炉(3)；以焚烧炉(3)为废热源而进行发电的发电装置(5)；使从焚烧炉(3)排出的废气(EG)与清洗液(W1)接触的废气清洗装置(11)；利用从废气清洗装置(11)排出的清洗液(W2)的热量来加热液体(HW)的第一热交换器(26)；将由第一热交换器(26)加热后的液体(HW)作为热源向污泥干燥机(2)供给的供给路径(7)；在供给路径(7)的中途利用从比废气清洗装置(11)靠上游的废气(EG)和发电装置(5)中的至少一方回收的热量来加热液体(HW)的第二热交换器(27、28)。

Description

污泥焚烧设备
技术领域
本发明涉及一种在使包含水分的污泥干燥之后对该污泥进行焚烧处理等的污泥焚烧设备。
本申请基于在2015年6月12日申请的日本特愿2015-119505号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
在处理下水污泥等污泥的污泥焚烧设备中，利用焚烧炉的废热来预热向流动层焚烧炉供给的流动空气、或者使用由回收废热的锅炉产生的蒸汽进行发电。由此，对于污泥焚烧设备，使设备整体的热有效利用率提高。
在专利文献1中记载有如下技术：将从设于废气处理装置而进行废气的清洗的废气清洗装置排出的温度比较高的废水用作污泥干燥机的热源。由此，提高设备整体的热有效利用率。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-279331号公报
然而，在专利文献1所记载的污泥焚烧设备中，用作废热源的废气清洗装置的废水的温度无法使脱水污泥充分干燥。因而，该污泥焚烧设备以设置用于使干燥机内的气压降低的真空吸引机构作为污泥干燥机为前提。即，在专利文献1所记载的污泥焚烧设备中，脱水污泥的连续处理较为困难。此外，当考虑用于设置真空吸引机构的导入费用、用于使真空吸引机构驱动的运行费用时，从成本效益的观点出发，存在难以导入真空吸引机构这样的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有污泥干燥机的污泥焚烧设备，该污泥焚烧设备具有更高的热有效利用率。
根据本发明的第一方案，污泥焚烧设备的特征在于，具有：污泥干燥机，其用于干燥包含水分的污泥；焚烧炉，其用于焚烧从所述污泥干燥机排出的干燥污泥；发电装置，其将所述焚烧炉的焚烧热作为废热源而进行发电；废气清洗装置，其使从所述焚烧炉排出的废气与清洗液接触；第一热交换器，其利用从所述废气清洗装置排出的所述清洗液的热量来加热液体；供给路径，其将由所述第一热交换器加热后的液体作为热源向所述污泥干燥机供给；以及第二热交换器，其在所述供给路径的中途利用热量来加热所述液体，该热量是从比所述废气清洗装置靠上游的所述废气与所述发电装置中的至少一方回收到的热量。
根据这样的结构，使用来自废气清洗装置的废水以及焚烧炉的废气与发电装置中的至少一方而加热液体，由此能够使作为热源向污泥干燥机供给的液体的温度充分上升。由此，能够成为以焚烧炉为废热源进行发电并且回收来自废气清洗装置的废水的热量而使热有效利用率更高的设备。
在上述污泥焚烧设备中，也可以是，所述污泥焚烧设备具有从废气中去除固态成分的集尘装置，该废气是从所述焚烧炉排出的废气，所述第二热交换器具有第一温水加热装置，该第一温水加热装置在所述废气的流动方向上设于所述集尘装置与所述废气清洗装置之间。
根据这样的结构，构成第二热交换器的第一温水加热装置设置在集尘装置的下游侧，由此能够抑制因废气所含的灰等固态成分附着于第一温水加热装置的内部而导致的堵塞。
在上述污泥焚烧设备中，也可以是，所述发电装置具有发电装置主体、以及使载热体在所述发电装置主体与所述废热源之间循环的载热体循环路径，所述第二热交换器具有第二温水加热装置，该第二温水加热装置在所述载热体循环路径的所述载热体的流动方向上设于所述发电装置主体的下游侧。
在上述污泥焚烧设备中，也可以是，所述污泥焚烧设备具有：第二供给路径，其将向所述污泥干燥机供给之后排出的所述液体作为所述发电装置的冷却源而进行供给；以及第三供给路径，其将向所述发电装置供给之后排出的所述液体向所述第一热交换器供给，使所述液体在供给路径、第二供给路径以及所述第三供给路径中循环。
根据上述结构，发电装置的废热也有效利用作污泥干燥机的热源，从而能够实现设备的热有效利用率的进一步提高。
发明效果
根据本发明，通过使用来自废气清洗装置的废水以及焚烧炉的废气和发电装置中的至少一方来加热液体，能够使作为热源向污泥干燥机供给的液体的温度充分上升。由此，能够将焚烧炉作为废热源而进行发电，并且能够回收来自废气清洗装置的废水的热量，从而成为热有效利用率更高的设备。
附图说明
图1是本发明的实施方式的污泥焚烧设备的系统图。
附图标记说明：
1 污泥焚烧设备
2 污泥干燥机
3 焚烧炉
4 废气处理装置
5 发电装置
6 废气管路
6a 第一废气管路
6b 第二废气管路
7 液体循环管路(供给路径)
7a 第一液体管路(第二供给路径)
7b 第二液体管路(第三供给路径)
7c 第三液体管路
7d 第四液体管路
7e 第五液体管路
8 发电装置主体
9 载热体循环路径
10 集尘装置
12 烟囱
11 第一洗涤器(废气清洗装置)
14 干燥气体导入管路
15 干燥气体排出管路
16 第二洗涤器(废气清洗装置)
17 除臭装置
18 流动空气管路
19 流动鼓风机
20 干燥气体用热交换器
22 第一清洗液供给管路
23 清洗液排出管路
24 引导鼓风机
25 载热体加热器
26 废热回收器(第一热交换器)
27 第一温水加热器(第一温水加热装置)
28 第二温水加热器(第二温水加热装置)
29 第二清洗液供给管路
30 洗涤器废水管路
32 蒸发器
33 蒸汽涡轮
34 发电机
35 冷凝器
37 冷却塔
38 给水装置
39 空气加热器
A 干燥气体
EG 废气
HO 载热体
HW 液体
M 有机工作介质
S1 脱水污泥
S2 干燥污泥
W1 清洗液
W2 第一洗涤器废水
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的污泥焚烧设备进行详细说明。本实施方式的污泥焚烧设备是对下水污泥等废弃物进行焚烧处理并且回收伴随着焚烧产生的热量而进行发电的设备。
如图1所示，本实施方式的污泥焚烧设备1具有：干燥包含水分的污泥即脱水污泥S1的污泥干燥机2；焚烧从污泥干燥机2排出的干燥污泥S2的焚烧炉3；进行从焚烧炉3排出的废气EG的处理的废气处理装置4；以及将焚烧炉3作为废热源进行发电的发电装置5。
废气处理装置4具有：供从焚烧炉3排出的废气EG流动的废气管路6；进行废气EG的集尘处理的集尘装置10(袋滤器)；使清洗液W1与废气EG接触进行无害化的第一洗涤器11(废气清洗装置)；以及将处理后的废气EG向大气释放的烟囱12。
本实施方式的污泥焚烧设备1具有液体循环管路7(供给路径)，该液体循环管路7使作为载热体而发挥功能的水等液体HW在污泥干燥机2、发电装置5等装置间循环。在液体循环管路7中流动的液体HW主要在污泥干燥机2的干燥气体A的升温、发电装置5的冷却中使用。
发电装置5是使用从焚烧炉3排出的废气EG的热量(废热)而进行发电的装置。换言之，发电装置5是使用焚烧炉3的焚烧热量进行发电的装置。发电装置5具有发电装置主体8、以及将在发电装置5中被废气EG加热后的载热体HO向发电装置主体8导入的载热体循环路径9(由双点划线表示)。发电装置5中的作为载热体而发挥功能的载热体HO是在载热体循环路径9中循环的载热油。
污泥干燥机2是使经由浓缩、脱水的减容化工序而导入的脱水污泥S1(脱水滤饼，例如含水率为72％)干燥来生成干燥污泥S2的装置。所生成的干燥污泥S2例如进行干燥处理直至含水率为50％。
污泥干燥机2是使用干燥气体A使导入到设备内的脱水污泥S1干燥的装置。作为污泥干燥机2，能够采用带式干燥机(Belt dryer)。
在污泥干燥机2中经由干燥气体导入管路14而导入干燥气体A，并经由干燥气体排出管路15而排出在干燥中使用过的干燥气体A。在干燥气体排出管路15上配置有第二洗涤器16。经由第二清洗液供给管路29向第二洗涤器16供给清洗液。
经由液体循环管路7向污泥干燥机2导入温水(液体HW)。污泥干燥机2具有在经由液体循环管路7导入的温水(例如90℃)与干燥气体A(例如20℃)之间进行热交换且使干燥气体A升温的干燥气体用热交换器20。即，向污泥干燥机2导入的干燥气体A被向污泥干燥机2导入的温水所具有的热量加热。
从污泥干燥机2排出的干燥气体A在由第二洗涤器16清洗之后被导入除臭装置17。将由除臭装置17实施除臭处理之后的干燥气体A向大气释放。
从第二洗涤器16排出的干燥气体A经由设有流动鼓风机19的流动空气管路18而作为流动空气(燃烧用空气)向焚烧炉3导入。也可以使从第二洗涤器16排出的干燥气体A返回至干燥气体导入管路14而在污泥干燥机2中再利用。向焚烧炉3导入的流动空气也可以从其它的系统导入。
焚烧炉3是通过在高温流动床中搅拌、混合脱水污泥S1来对该脱水污泥S1进行焚烧的设备。作为焚烧炉3，能够采用气泡型流动炉、循环型流动炉等焚烧设备。经由流动空气管路18向焚烧炉3导入流动空气。从焚烧炉3经由第一废气管路6a而排出废气EG。从焚烧炉3排出的废气EG的温度例如为1000℃～1100℃。
接下来，对去除从焚烧炉3排出的废气EG所含的煤尘、SO2、HCl等而使其成为清洁的废气EG的废气处理装置4进行说明。在焚烧炉3的下游侧设置的集尘装置10是使用具有耐热性的滤布等来过滤捕集废气EG中的煤尘、灰等固态成分的装置。即，从自焚烧炉3排出且经由第一废气管路6a导入到集尘装置10的废气EG中去除煤尘等而对该废气EG进行净化。
第一洗涤器11是使水、氢氧化钠水溶液等清洗液W1与从集尘装置10排出且经由第二废气管路6b导入的废气EG接触并使该废气EG无害化的废气清洗装置。经由第一清洗液供给管路22向第一洗涤器11供给清洗液W1。从第一洗涤器11经由清洗液排出管路23而排出在废气EG的清洗中使用过的洗涤器废水W2。
在第一洗涤器11中使用的清洗液W1通过与废气EG进行热交换而被加热并排出。从第一洗涤器11排出的洗涤器废水W2的温度例如为70℃。
焚烧炉3的内部以及废气管路6中的废气EG被引导鼓风机24吸引，并经由烟囱12排出。
接下来，对设于本实施方式的污泥焚烧设备1而使用废气EG的热量进行发电的发电装置5进行说明。
如上所述，发电装置5具有发电装置主体8以及将载热体HO向发电装置主体8导入的载热体循环路径9。本实施方式的发电装置5的废热源是焚烧脱水污泥S1的焚烧炉3。具体来说，发电装置5的热源是从焚烧炉3排出的废气EG(例如为1000℃～1100℃)。
在载热体循环路径9上且在第一废气管路6a上设有载热体加热器25。载热体加热器25是回收在第一废气管路6a中流动的高温的废气EG的热量而加热载热体HO的热交换器。
在载热体循环路径9上设有空气加热器39。空气加热器39是回收在载热体循环路径9中流动的载热体HO的热量而加热在流动空气管路18中流动的流动空气的热交换器。
作为发电装置主体8，采用所谓双循环发电系统(有机朗肯循环发电系统)，其中，将焚烧炉3的废热用作热源来加热有机工作介质M并使该有机工作介质M蒸发，利用该有机工作介质M的蒸汽使蒸汽涡轮33旋转，由此进行发电。
本实施方式的发电装置主体8具有：利用向发电装置主体8供给的载热体HO的热量来加热有机工作介质M并使该有机工作介质M蒸发的蒸发器32；利用有机工作介质M的蒸汽而进行旋转的蒸汽涡轮33；与蒸汽涡轮33直接连结的发电机34；以及使从蒸汽涡轮33导入的有机工作介质M冷凝的冷凝器35。
在发电装置主体8中用作发电的载热体HO经由载热体循环路径9返回至载热体加热器25。
作为发电装置5，不限于上述的双循环发电系统，只要能够将焚烧炉3作为废热源进行发电即可。例如，也能够采用热电元件单元等热电转换装置。
接下来，对使液体HW在污泥干燥机2、发电装置5等装置间循环的液体循环管路7的详情进行说明。
液体循环管路7包括：将在污泥干燥机2的干燥气体用热交换器20中与干燥气体A的热交换所使用的液体HW作为冷却源而向发电装置主体8的冷凝器35导入的第一液体管路7a(第二供给路径)；将在冷凝器35中使用过的液体HW向废热回收器26(第一热交换器)导入的第二液体管路7b(第三供给路径)；将由废热回收器26加热后的液体HW向第一温水加热器27(第二热交换器)导入的第三液体管路7c；将由第一温水加热器27加热后的液体HW向第二温水加热器28(第二热交换器)导入的第四液体管路7d；以及将由第二温水加热器28加热后的液体HW向污泥干燥机2的干燥气体用热交换器20导入的第五液体管路7e。
即，第一温水加热器27以及第二温水加热器28在废热回收器26与污泥干燥机2之间的液体循环管路7的中途加热液体HW。
水等液体HW按照污泥干燥机2(干燥气体用热交换器20)、发电装置主体8、废热回收器26、第一温水加热器27、第二温水加热器28的顺序循环并返回至污泥干燥机2。能够在第一液体管路7a上设置用于冷却液体HW的冷却塔37。另外，能够在第一液体管路7a上设置供给水等液体的给水装置38。给水装置38不限于在第一液体管路7a上设置，也可以设于液体循环管路7的其它位置。
供从第一洗涤器11排出的洗涤器废水W2导入的清洗液排出管路23与设于第二液体管路7b的废热回收器26连接。
设于第二液体管路7b的废热回收器26在从第一洗涤器11排出的洗涤器废水W2与在液体循环管路7中循环(在第二液体管路7b中流动)的液体HW之间进行热交换，并加热液体HW。在废热回收器26中液体HW的加热所利用的洗涤器废水W2经由洗涤器废水管路30而被排出。
从第二液体管路7b中分支出第一清洗液供给管路22以及第二清洗液供给管路29。即，在第二液体管路7b中流动的液体HW作为清洗液W1向第一洗涤器11以及第二洗涤器16供给。在向第一洗涤器11以及第二洗涤器16供给的清洗液不足的情况等，可以适当地向清洗液供给管路22、29给水。
第一温水加热器27设置在第二废气管路6b上的废气EG的流动方向上的集尘装置10与第一洗涤器11之间。第一温水加热器27是回收在第二废气管路6b中流动的废气EG的热量而加热液体HW的热交换器。即，由废热回收器26加热的液体HW被从比第一洗涤器11靠上游的废气EG回收的热量再次加热。
第二温水加热器28设置在载热体循环路径9上。第二温水加热器28是回收在载热体循环路径9中流动的载热体HO的热量而加热液体HW的热交换器。即，由第一温水加热器27加热的液体HW被从发电装置5回收的热量再次加热。第二温水加热器28设置在载热体循环路径9上且发电装置主体8的下游侧、载热体加热器25的上游侧。
在第四液体管路7d中流动的液体HW在导入第二温水加热器28而被加热之后，向第五液体管路7e排出并被导入污泥干燥机2的干燥气体用热交换器20。
液体HW在废热回收器26、第一温水加热器27以及第二温水加热器28中被加热，在污泥干燥机2中作为加热介质而发挥功能。在污泥干燥机2中因用于加热干燥气体A而温度降低的液体HW在发电装置5中作为冷却源而发挥功能。
接下来，对本实施方式的污泥焚烧设备1的动作进行说明。
首先，对废气处理装置4的动作进行说明。脱水污泥S1(例如，含水率为72％)被投入污泥干燥机2进行干燥，从而生成干燥污泥S2(例如，含水率为50％)。干燥污泥S2被投入焚烧炉3进行焚烧。伴随着焚烧生成的废气EG(例如为1000℃～1100℃)被导入废气处理装置4。
废气EG在载热体加热器25中被用作载热体HO的加热源。通过载热体加热器25后的废气EG的温度例如降低至220℃。即，废气EG从1000℃被快速冷却至220℃。通过载热体加热器25后的废气EG被导入集尘装置10而被实施集尘处理。
从集尘装置10排出的废气EG在第一温水加热器27中被用作液体HW的加热源。通过第一温水加热器27后的废气EG的温度降低至120℃。接下来，将废气EG从烟囱12向大气释放。
即，废气EG的热量在作为热交换器发挥功能的载热体加热器25、以及第一温水加热器27中被回收。
接下来，对发电装置5的动作进行说明。在载热体循环路径9中循环的载热体HO在载热体加热器25中与焚烧炉3的废气EG进行热交换而例如升温至300℃。升温后的载热体HO用于加热发电装置主体8的蒸发器32内的有机工作介质M。有机工作介质M在蒸发器32中成为蒸汽，蒸汽被导入蒸汽涡轮33而进行做功并驱动发电机34。做功结束而离开蒸汽涡轮33的蒸汽在冷凝器35中被冷却而冷凝。冷凝后的有机工作介质M返回至蒸发器32。
经由第一液体管路7a向冷凝器35供给作为冷却源而发挥功能的液体HW。
接下来，对在液体循环管路7中循环的液体HW进行说明。
在污泥干燥机2中用于加热干燥气体A的液体HW(35℃)在发电装置中给水至必要水量(根据需要而使用冷却塔37)，该液体HW在发电装置主体8中用作冷却源。被用作冷却源而例如升温至30℃～35℃的液体HW在废热回收器26中回收洗涤器废水W2的热量而例如升温至65℃。
接下来，液体HW在第一温水加热器27中回收废气EG(例如为218℃)的热量而例如升温至80℃。
接下来，液体HW在第二温水加热器28中回收载热体HO(例如为181℃)的热量而例如升温至90℃。
在废热回收器26、第一温水加热器27以及第二温水加热器28中升温后的液体HW经由第五液体管路7e被导入污泥干燥机2的干燥气体用热交换器20，从而用于干燥气体A的升温。如上所述，在干燥气体A的加热中使用过的液体HW经由第一液体管路7a而被导入发电装置5，从而在液体循环管路7中循环。
根据上述实施方式，通过使用来自第一洗涤器11的洗涤器废水W2、焚烧炉3的废气EG、发电装置5的载热体HO来加热液体HW，由此能够使作为热源向污泥干燥机2供给的液体HW的温度充分(例如上升至90℃)上升。由此，能够成为将焚烧炉3作为废热源进行发电并且回收来自第一洗涤器11的洗涤器废水W2的热量而使热有效利用率更高的设备。
另外，第一温水加热器27设于集尘装置10的下游侧，由此能够抑制因废气EG所包含的灰等固态成分附着于第一温水加热器27的内部而导致的堵塞。
另外，污泥焚烧设备1具有使作为载热体而发挥功能的水等液体HW在污泥干燥机2、发电装置5等装置间循环的液体循环管路7，由此发电装置5的废热也能够有效利用作污泥干燥机2的热源。
另外，作为在来自废热源即废气EG的热回收中使用的载热体HO而使用载热油，由此与在热回收中使用蒸汽等的情况相比，能够实现设备、装置的简化、小型化。
另外，通过在载热体加热器25中快速冷却废气EG所含有的灰，能够防止因灰附着于废气管路6、集尘装置10等设备的内部而导致的堵塞。
另外，作为发电装置5而采用了双循环发电系统，由此在设备的规模较小(例如，污泥处理量为100t/天)的情况下也能够高效地进行发电。
以上，对于本发明的实施方式进行了详细说明，但在不脱离本发明的技术思想的范围内能够加以各种变更。
在上述实施方式中，虽然构成为通过废热回收器26而升温后的液体HW被第一温水加热器27以及第二温水加热器28进一步加热，但不限于此。也可以构成为通过废热回收器26而升温后的液体HW被第一温水加热器27与第二温水加热器28中的至少一方加热。

Claims (4)

1.一种污泥焚烧设备，其中，
所述污泥焚烧设备具有：
污泥干燥机，其用于干燥包含水分的污泥；
焚烧炉，其用于焚烧从所述污泥干燥机排出的干燥污泥；
发电装置，其将所述焚烧炉的焚烧热作为废热源而进行发电；
废气清洗装置，其使从所述焚烧炉排出的废气与清洗液接触而清洗所述废气；
第一热交换器，其利用从所述废气清洗装置排出的所述清洗液的热量来加热液体；
供给路径，其将由所述第一热交换器加热后的液体作为热源向所述污泥干燥机供给；以及
第二热交换器，其在所述供给路径的中途利用热量来加热所述液体，该热量是从比所述废气清洗装置靠上游的所述废气和所述发电装置中的至少一方回收到的热量。
2.根据权利要求1所述的污泥焚烧设备，其中，
所述污泥焚烧设备具有从废气中去除固态成分的集尘装置，该废气是从所述焚烧炉排出的废气，
所述第二热交换器具有第一温水加热装置，该第一温水加热装置在所述废气的流动方向上设于所述集尘装置与所述废气清洗装置之间。
3.根据权利要求2所述的污泥焚烧设备，其中，
所述发电装置具有发电装置主体、以及使载热体在所述发电装置主体与所述废热源之间循环的载热体循环路径，
所述第二热交换器具有第二温水加热装置，该第二温水加热装置在所述载热体循环路径的所述载热体的流动方向上设于所述发电装置主体的下游侧且所述废热源的上游侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的污泥焚烧设备，其中，
所述污泥焚烧设备具有：
第二供给路径，其将向所述污泥干燥机供给之后排出的所述液体作为所述发电装置的冷却源而进行供给；以及
第三供给路径，其将向所述发电装置供给之后排出的所述液体向所述第一热交换器供给，
使所述液体在所述供给路径、所述第二供给路径以及所述第三供给路径中循环。
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