CN107285599A - 能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，将常压过热蒸汽直接干化湿污泥，将污泥的含水率由60%干燥至20%以下，然后将干燥后的污泥颗粒送入循环流化床中燃烧，污泥燃烧产生的热量将干化过程中产生的水蒸气加热至400℃左右，之后将400℃左右的常压过热蒸汽直接干化湿污泥，当污泥的干基热值达到1800kcal/kg时，可以实现能量的自给自足，且系统简单，占地面积小，投资省，没有压力容器，采用常压过热蒸汽干燥污泥，无爆炸危险等。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体地说涉及能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备。
背景技术
污泥处置关乎污水治理效果，现已经得到国家环保部的高度重视，目前，我国工业污水和市政污水大多混合处理，全国城镇污水处理厂仅4000座，每年产生5000多万吨含水80%的湿污泥，污水中60%的污染物附寄在污泥中，如果污泥得不到妥善处治，那污水处理仅完成了任务的40%，污泥必须得到无害化处理才能实现污水处理的最终目标。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种通过焚烧处理此类污泥，将含水60%的湿污泥在污水处理厂内直接干化及焚烧，实现污泥干化与焚烧系统能量的自给自足，同时尾气经处理后达标排放的净化装备。
本发明的技术方案为：能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，包括：多级螺旋干燥机、循环流化床焚烧炉、旋风分离器、蒸汽换热器、空气预热器、布袋除尘器、脱硫塔，
所述多级螺旋干燥机包括多个依次叠加的绞龙箱体，每级绞龙箱体外部均设有副入料口、副出料口、连接套管和电机，所述副入料口位于每级绞龙箱体的一端顶部，副出料口位于另一端底部，且上一级的副出料口与相邻的下一级绞龙箱体的副入料口对应；叠加在顶部的绞龙箱体的副入料口为多级螺旋干燥机的主入料口，叠加在底部的绞龙箱体的副出料口为多级螺旋干燥机的主出料口；
每级绞龙箱体内部均设有螺旋式的旋转轴和旋转叶片，所述旋转轴为两端封闭的中空管，所述连接套管为两个，分别固定在绞龙箱体两端的外侧壁上，旋转轴的从绞龙箱体的两端伸出后通过轴承套在连接套管上，位于连接套管内的旋转轴上均设有多个通孔，每相邻一级绞龙箱体上的连接套管均通过管道连通，形成串联管路，每级旋转轴的一端与电机连接，固定在每级旋转轴上的旋转叶片的螺距由入料方向向出料方向逐渐依次变大，逐渐变大的螺距了可以加快湿污泥的进料，进料后可快速对湿污泥进行挤压，排出湿污泥内的水分；
所述多级螺旋干燥机的主出料口通过干污泥输送管道与循环流化床焚烧炉的入料口相连，在循环流化床焚烧炉的底部设有出料口，循环流化床焚烧炉顶部与旋风分离器顶部连通，旋风分离器底部与循环流化床焚烧炉连通；所述旋风分离器的顶部出口与蒸汽换热器顶部入口连通，在蒸汽换热器内设有蒸汽管道，蒸汽管道的出口与叠加在顶部的绞龙箱体上的首个连接套管相连通，所述蒸汽管道的入口与叠加在底部的绞龙箱体上的末端连接套管相连通；空气预热器内设有烟气管道，蒸汽换热器底部设有出口与空气预热器顶部的烟气管道入口连通，在空气预热器的顶部还设有空气管道的空气入口和烟气管道出口，烟气管道出口与布袋除尘器通过烟道连接，在烟道上还设有活性炭喷洒器，空气预热器底部设有空气管道的空气出口，空气出口与循环流化床焚烧炉连通；所述布袋除尘器、脱硫塔与湿式旋风除尘器依次通过管道串连，湿式旋风除尘器的顶部出口与烟筒连接。
进一步优选地，所述多级螺旋干燥机内螺旋式绞龙的数量为4级或4级以上，所述每相邻一级的旋转轴的运行方向相反。
进一步优选地，每级旋转轴内还设有翅片，所述翅片位置与旋转轴上的旋转叶片位置相对应，通过设置翅片可以增加常压蒸汽对旋转轴及旋转叶片与湿污泥的受热面、提高传热效率，从而加快挥发湿污泥中的水分。
进一步优选地，所述每级螺旋式绞龙的箱体侧壁上均匀设有多个通透的排气孔，所述排气孔用来排出常压蒸汽对湿污泥受热后挥发的水分。
进一步优选地，所述多个排气孔外面罩有排气管道，每级螺旋式绞龙的排气管道并联，并联后可将湿污泥受热后挥发的水分统一从排气管道排出，防止有害气体对环境的污染。
进一步优选地，所述脱硫塔为喷气火炮式湿法烟气脱硫塔。
进一步优选，在蒸汽管道的入口与叠加在底部的绞龙箱体上的末端连接套管之间设有蝶阀，蝶阀可以控制从多级螺旋干燥机内流向蒸汽换热器的蒸汽流量。
本发明具有的有益效果
通过将多级螺旋干燥机中每级旋转轴上旋转叶片的螺距设置成渐进式，使湿污泥在每级绞龙箱体内的前进过程中可以多次逐级地排出水分，而且还可以避免现有等距旋转叶片沾粘湿污泥的弊端；同时将旋转轴设置成中空结构，并与蒸汽换热器连通，通过流动的常压过热蒸汽使每级绞龙箱体内湿污泥中的水分得到充分挥发。本系统具有结构简单、占地面积小、投资省、处理成本低，污泥焚烧时无需添加任何助燃成分、环保效果好的特点；此外，本系统中没有使用压力容器，采用常压过热蒸汽干燥污泥，无爆炸危险。
附图说明
图1是本发明的A向结构示意图；
图2是本发明的B向结构示意图；
图3是本发明的俯视图；
图4是相邻两级绞龙箱体的结构示意图；
图5是图4的剖面图；
其中：多级螺旋干燥机1、多级螺旋干燥机的主入料口1-1、多级螺旋干燥机的主出料口1-2、循环硫化床焚烧炉2、循环硫化床焚烧炉的入料口2-1、循环硫化床焚烧炉的出料口2-2、旋风分离器3、蒸汽交换器4、空气预热器5、烟道6、布袋除尘器7、布袋除尘器底部的出料口7-1、活性炭喷洒器8、喷气火炮式湿法烟气脱硫塔9、湿式旋风除尘器10、烟筒11，连接套管12、旋转轴13、旋转叶片14、电机15、通孔16、开口17、密封垫18、排气孔19。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明做出更为清楚明确的界定。
实施例1
如图1至图3所示，能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，主要包括：多级螺旋干燥机1、循环流化床焚烧系统、除尘系统、烟气处理系统、输送管道，所述循环流化床焚烧系统主要包括循环流化床焚烧炉2和旋风分离器3，所述除尘系统主要包括布袋除尘器7，烟气处理系统主要包括喷气火炮式湿法烟气脱硫塔9和烟筒11。
多级螺旋干燥机1顶部设有多级螺旋干燥机的主入料口1-1，多级螺旋干燥机1底部设有多级螺旋干燥机的出料口1-2，所述多级螺旋干燥机1包括多个结构相同依次叠加的绞龙箱体，所述绞龙箱体的数量为4级或4级以上，每相邻一级旋转轴的运行方向相反。每级绞龙箱体外部均设有副入料口、副出料口、连接套管12和电机15，所述副入料口位于每级绞龙箱体的一端顶部，副出料口位于另一端底部，且上一级的副出料口与相邻的下一级绞龙箱体的副入料口对应；叠加在顶部的绞龙箱体的副入料口为多级螺旋干燥机的主入料口1-1，叠加在底部的绞龙箱体的副出料口为多级螺旋干燥机的主出料口1-2；每级绞龙箱体内部均设有螺旋式的旋转轴13和旋转叶片14，所述旋转轴13为两端封闭的中空管，所述连接套管12为两个，且连接套管12分别固定在绞龙箱体两端的外侧壁上，旋转轴13从绞龙箱体的两端伸出后通过轴承套在连接套管12上，使旋转轴13与轴承同步转动，为了保持良好的密封效果，在旋转轴13的两端还套有密封垫18，所述密封垫18嵌在连接套管12的内壁上；位于连接套管12内部的旋转轴13上设有多个均匀分布的通孔16。在每个连接套管12上均设有一个开口17，所述开口17通过管道与上一级或下一级螺旋式的旋转轴13连通，使每相邻一级绞龙箱体内的旋转轴13形成串联管路，在每级旋转轴13的一端与电机15连接，由电机15带动旋转轴13进行转动。固定在每级旋转轴13的圆周表面上的旋转叶片14的螺距由入料方向向出料方向逐渐依次变大，逐渐变大的螺距可以加快湿污泥的进料，进料后可加紧对湿污泥进行挤压，使湿污泥内的水分得到排出。所述多级螺旋干燥机1的出料口1-2通过干污泥输送管道与循环流化床焚烧炉2顶部的入料口2-1相连。
在循环流化床焚烧炉2的底部设有出料口2-2，循环流化床焚烧炉2顶部与旋风分离器3顶部连通，旋风分离器3底部与循环流化床焚烧炉2下部连通，所述旋风分离器3的顶部还与蒸汽换热器4顶部入口连通。
在蒸汽换热器4内设有蒸汽管道， 在多级螺旋干燥机1的顶部设有蒸汽入口，在多级螺旋干燥机1的底部设有蒸汽出口，所述蒸汽出口与蒸汽管道的入口连通，蒸汽入口与蒸汽管道的出口连通，所述蒸汽入口与叠加在顶部一级绞龙箱体的旋转轴13上的连接套管12的开口17连通，所述蒸汽出口与叠加在底部一级绞龙箱体的旋转轴13上的连接套管12的开口17连通；空气预热器5内设有烟气管道，蒸汽换热器4底部出口与空气预热器5顶部的烟气管道入口连通，在空气预热器5的顶部还设有空气入口和烟气管道出口，空气预热器5底部设有空气出口，空气出口与循环流化床焚烧炉2之间通过输送管道连通。在蒸汽管道的入口与叠加在底部的绞龙箱体上的末端连接套管12之间设有蝶阀，蝶阀可以控制从多级螺旋干燥机1内流向蒸汽换热器4的蒸汽流量。
所述除尘系统主要包括布袋除尘器7和活性炭喷洒器8，烟气管道出口与布袋除尘器7通过烟道6连接，所述活性炭喷洒器8设置在烟道6上，在布袋除尘器7的底部设有出料口7-1。
烟气处理系统包括脱硫塔、烟筒11和湿式旋风除尘器10，所述脱硫塔为喷气火炮式湿法烟气脱硫塔9，布袋除尘器7与喷气火炮式湿法烟气脱硫塔9通过输送管道连接， 喷气火炮式湿法烟气脱硫塔9的顶部设有出口与所述湿式旋风除尘器10的入口连通，湿式旋风除尘器10的顶部出口与烟筒11连接。
实施例2
本实施例与实施例1的区别之处在于，本实施例中的每级旋转轴13内还设有翅片，所述翅片位于旋转轴13的空心轴内，且与空心轴外的旋转叶片14位置对应，通过设置翅片可以增加常压蒸汽对旋转轴13及旋转叶片14与湿污泥的受热面积、提高传热效率，从而加快挥发湿污泥中的水分。
实施例3
本实施例与实施例2的区别之处在于，本实施例中的每级绞龙箱体的上侧壁上均匀设有多个通透的排气孔19，所述排气孔19用来排出常压蒸汽对湿污泥受热后挥发的水分。
实施例4
本实施例与实施例3的区别之处在于，本实施例中在多个排气孔19外面罩有排气管道，每级绞龙箱体的排气管道并联后集中处理，将湿污泥受热后挥发的水分统一从排气管道排出，防止有害气体对环境的污染。
能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备的工作流程具体步骤如下：
第一步：板框压滤机先将含水60%的湿污泥过滤后，将湿污泥的含水率降至60%以下。
第二步：通过管道输送管道将湿污泥从多级螺旋干燥机的入料口1-1投入到多级螺旋干燥机1内，且每相邻一级螺旋式旋转轴13的运行方向相反，湿污泥从多级螺旋干燥机的入料口1-1进入第一级绞龙箱体内再由该级的副出料口进入下一级的副入料口，以此类推，由每级旋转轴13逐级进行挤压、搅拌和输送；与此同时，通过蒸汽交换器4内的蒸汽管道将常压过热蒸汽从与蒸汽入口连通的连接套管12的开口17进入到叠加在顶部一级的绞龙箱体的旋转轴13内，在每级的旋转轴13内流动，并从叠加在底部一级的旋转轴13的连接套管12上的开口17流到蒸汽出口；当常压过热蒸汽在旋转轴13内流动时，通过对旋转轴13外的湿污泥进行烘干，可将湿污泥水分干燥到20%－25%，为了加大过热面积，可以在旋转轴13内设有翅片，使湿污泥内的水分得到充分蒸发，蒸发后形成的水分可以从每级绞龙箱体侧壁上的排气孔19排出；为了防止排出的气体污染空气，还可以在排气孔19外面罩有排气管道，每级绞龙箱体的排气管道并联，将湿污泥受热后挥发的水分统一从排气管道排出。
第三步：将干燥后的污泥颗粒从多级螺旋干燥机底部的出料口1-2排出，通过输送管道将污泥颗粒输送到循环流化床焚烧炉顶部的入料口2-1内进行燃烧。
第四步：多级螺旋干燥机1产生的150度左右的常压水蒸汽从多级螺旋干燥机1底部的蒸汽出口流出，常压水蒸气通过输送管道经循环风机从蒸汽换热器4中设有的蒸汽管道入口进入到蒸汽换热器4内进行预热，预热后从蒸汽管道的出口流出，通过输送管道从多级螺旋干燥机1顶部的蒸汽入口进入到多级螺旋干燥机1内部，作为湿污泥干化的热源；从空气预热器5进入的空气通过输送管道送到循环硫化床焚烧炉内2进行焚烧除臭。
第五步：循环流化床焚烧炉2采用分级燃烧，烟气再循环以及炉内脱硫，实现污泥高效燃烧，燃烧后的干污泥可从循环流化床焚烧炉底部的出料口2-2排出；燃烧后产生的高温含尘烟气进入旋风分离器3后，经旋风分离器3进行气固分离后，固体颗粒可以从旋风分离器3底部再次进入循环流化床焚烧炉2内部，进行再次燃烧，高温烟气从旋风分离器3的顶部出口进入蒸汽换热器4内；蒸汽管道内的多级螺旋干燥机1产生的150度左右的常压水蒸汽被蒸汽管道外的高温烟气加热到400度左右的常压过热蒸汽，然后通过输送管道从蒸汽入口输送到多级螺旋干燥机1内作为污泥干化的热源，换热后的常压过热蒸汽降成温度为150度左右的常压水蒸汽，常压水蒸汽再次通过输送管道进入蒸汽换热器4内，再次被加热成400度左右的常压过热蒸汽，如此循环反复。
第六步：当高温烟气把常压水蒸汽预热后，从空气预热器5的烟气管道入口进入到空气预热器5内，此时，空气从空气预热器5顶部的空气入口进入到空气预热器5内，烟气管道内的高温烟气把空气加热到400度左右，空气被预热后，通过输送管道从空气预热器5底部的空气出口送入到循环硫化床焚烧炉1内进行助燃，烟气从空气预热器5的烟气管道的出口流出后，通过烟道6进入布袋除尘器7。
第七步：在空气预热器5和布袋除尘器7之间的烟道6上设有活性炭喷洒器8，当烟气通过烟道6时活性炭喷洒器喷出活性炭粉末，活性炭可以对烟气中的重金属和二恶英进行吸附，进入布袋除尘器7除尘后的烟尘浓度低于30mg／m³，二恶英排放浓度低于0.1 ngTEQ/N m³ ，布袋除尘器7收集的飞灰，从布袋除尘器底部的出料口7-1排出，目前飞灰不是危险废物，可送到填埋厂进行填埋处理。
第八步：经布袋除尘器7除尘后的烟气，通过输送管道传送到喷气火炮式湿法烟气脱硫塔9内进行脱硫、湿式旋风除尘器10内进行除尘，采用氧化钙作为脱硫剂，脱硫后的二氧化硫小于30 mg／m³，再次除尘后的烟气中的烟尘浓度小于10mg/ m³ ，氮氧化物小于100mg／m³，除尘脱硫后的烟气从湿式旋风除尘器10的顶部出口排到烟筒11内，最后排放到空气中。
本发明提供的能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备中除了多级螺旋循环干燥机、循环流化床焚烧系统、除尘系统、烟气处理系统、输送管道外，还包括用来实现自动化控制的电控系统，进风口、点火器、压力表、循环风机等能够实现能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备功能和安全运行的机构，电控系统主要包括：温度检测、排放气体检测、输送管道控制、料的进给和排放、风量控制等，在此就不一一赘述。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点，未详细叙述的部分为现有技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，其特征在于：包括：多级螺旋干燥机、循环流化床焚烧炉、旋风分离器、蒸汽换热器、空气预热器、布袋除尘器、脱硫塔，所述多级螺旋干燥机包括多个依次叠加的绞龙箱体，每级绞龙箱体外部均设有副入料口、副出料口、连接套管和电机，所述副入料口位于每级绞龙箱体的一端顶部，副出料口位于另一端底部，且上一级的副出料口与相邻的下一级绞龙箱体的副入料口对应；叠加在顶部的绞龙箱体的副入料口为多级螺旋干燥机的主入料口，叠加在底部的绞龙箱体的副出料口为多级螺旋干燥机的主出料口；每级绞龙箱体内部均设有螺旋式的旋转轴和旋转叶片，所述旋转轴为两端封闭的中空管，所述连接套管为两个，分别固定在绞龙箱体两端的外侧壁上，旋转轴从绞龙箱体的两端伸出后通过轴承套在连接套管上，位于连接套管内的旋转轴上均设有多个通孔，每相邻一级绞龙箱体上的连接套管均通过管道连通，形成串联管路，每级旋转轴的一端与电机连接，固定在每级旋转轴上的旋转叶片的螺距由入料方向向出料方向逐渐依次变大；所述多级螺旋干燥机的主出料口通过干污泥输送管道与循环流化床焚烧炉的入料口相连，在循环流化床焚烧炉的底部设有出料口，循环流化床焚烧炉顶部与旋风分离器顶部连通，旋风分离器底部与循环流化床焚烧炉连通；所述旋风分离器的顶部出口与蒸汽换热器顶部入口连通，在蒸汽换热器内设有蒸汽管道，蒸汽管道的出口与叠加在顶部的绞龙箱体上的首个连接套管相连通，所述蒸汽管道的入口与叠加在底部的绞龙箱体上的末端连接套管相连通；空气预热器内设有烟气管道，蒸汽换热器底部设有出口与空气预热器顶部的烟气管道入口连通，在空气预热器的顶部还设有空气管道的空气入口和烟气管道出口，烟气管道出口与布袋除尘器通过烟道连接，在烟道上还设有活性炭喷洒器，空气预热器底部设有空气管道的空气出口，空气出口与循环流化床焚烧炉连通；所述布袋除尘器、脱硫塔与湿式旋风除尘器依次通过管道串连，湿式旋风除尘器的顶部出口与烟筒连接。
2.根据权利要求1所述的能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，其特征在于：所述多级螺旋干燥机内螺旋式绞龙的数量为4级或4级以上，所述每相邻一级的旋转轴的运行方向相反。
3.根据权利要求2所述的能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，其特征在于：每级旋转轴内还设有翅片，所述翅片位置与旋转轴上的旋转叶片位置相对应。
4.根据权利要求3所述的能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，其特征在于：所述每级绞龙箱体的上侧壁均匀设有多个通透的排气孔。
5.根据权利要求4所述的能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，其特征在于：所述多个排气孔外面罩有排气管道，每级绞龙箱体的排气管道并联。
6.根据权利要求1至5任一所述的能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，其特征在于：所述脱硫塔为喷气火炮式湿法烟气脱硫塔。
7.根据权利要求6所述的能量自给型污泥干化与循环流化床焚烧及尾气净化装备，其特征在于：在蒸汽管道的入口与叠加在底部的绞龙箱体上的末端连接套管之间设有蝶阀。
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