CN107365040A - 一种出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法，本系统包括锅炉及播泥风机，所述锅炉底部开设有炉渣排出口，所述锅炉的侧壁上开设有污泥进料口，所述播泥风机的出风口借助播泥管道与所述污泥进料口相连通，所述锅炉的侧壁上还开设有热空气排出口，所述炉渣排出口连接有一套炉渣处理设备，所述炉渣处理设备上开设有用于吸入冷空气、实现设备内炉渣冷却的冷空气吸入口，所述冷空气吸入口与所述炉渣排出口相连通，所述热空气排出口与所述播泥风机的进风口相连通。本发明利用焚烧后的炉渣完成对空气的加热，再利用加热后的空气完成对污泥的干燥。热能利用率高，充分地简化了工艺流程、降低了生产成本。

Description

一种出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法。

背景技术

截止2015年，我国城市污水厂日处理能力达到13784万立方米，年产生污泥量约3500万吨，预计到2020年，我国的市政污泥产量将达到6000万吨~9000万吨。同时，印染、纺织等工业企业也有大量污泥产生。

目前，我国现有的污泥处理技术主要采用如下三种方式：

1、污泥通过泵或输送机直接送入锅炉燃烧的方式，此方式虽工艺简单，但由于湿污泥本身含水率高，污泥中水分对锅炉运行影响非常大，所以只适用于处理能力低的锅炉；

2、污泥与煤炭等燃料掺配混合、输送和预处理后送入锅炉燃烧的方式，该方式时常出现污泥粘结、架桥和堵塞等情况，影响燃料系统的运行，同时也不利于锅炉调整，处理能力也非常有限；

3、污泥经热力干化后与煤炭等燃料掺配或直接送入锅炉燃烧的方式，此方式对锅炉燃烧的影响相对较小，但干化过程的能源损失较大，防爆、粉尘和臭味等问题难以解决，且工艺复杂，系统投资较大，同时运行费用较高。

总体而言，现阶段我国污泥处理设施的规模、能力和技术水平严重滞后，难以满足现有和未来污泥处理处置的需要。就我国污泥处理领域的实际发展层次而言，利用电厂锅炉协同处置污泥已逐渐发展成为污泥处理的最合理途径之一。

但是在目前行业内常见的电厂锅炉协同污泥焚烧系统中，普遍存在着一个显著性的问题，即需要一整套加热设备来实现污泥的前期干化处理。这样一来，不仅增大了整个系统的设备投入，并且也十分不利于工艺流程的简化。此外，由于污泥干化的过程中会产生大量的水蒸气，部分污泥处理系统由于其结构较为复杂，为了避免水蒸气对燃烧效率及系统本身产生负面影响，还引入了蒸汽冷凝装置及污水处理装置。毫无疑问的，这些额外设备的设置进一步加剧了整个污泥处理工艺流程的复杂性，更重要的是还增大了系统的投资和运行成本，非常不利于其工业化应用。

鉴于此，考虑到当前我国电站锅炉协同处置污泥的工艺和装备尚不成熟，故而迫切需要对现有的电厂锅炉协同污泥焚烧系统进行改进，以克服其工艺复杂、设备投资及运行成本高的不足。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的电厂锅炉协同污泥焚烧系统中所存在的工艺复杂、设备投资及运行成本高的缺陷，进而提供一种工艺简单可靠、设备投资和运行成本低且不产生二次污染的出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种出渣热干化污泥焚烧处理系统，包括锅炉及播泥风机，所述锅炉底部开设有炉渣排出口，所述锅炉的侧壁上开设有污泥进料口，所述播泥风机的出风口借助播泥管道与所述污泥进料口相连通，所述锅炉的侧壁上还开设有热空气排出口，所述炉渣排出口连接有一套炉渣处理设备，所述炉渣处理设备上开设有用于吸入冷空气、实现设备内炉渣冷却的冷空气吸入口，所述冷空气吸入口与所述炉渣排出口相连通，所述热空气排出口与所述播泥风机的进风口相连通。

优选地，所述锅炉内部存在一主加热区，所述主加热区位于所述热空气排出口的上方并与所述污泥进料口相连通。

优选地，所述炉渣处理设备包括设备外壳及设置于所述设备外壳内的炉渣输送带，所述设备外壳上开设有炉渣进料口、炉渣下料口以及所述冷空气吸入口，所述炉渣进料口与所述炉渣排出口相连接，吸入所述炉渣处理设备内的冷空气的流动方向与所述炉渣输送带的运行方向相反。

优选地，所述锅炉的侧壁上还开设有燃煤进料口，所述燃煤进料口位于所述主加热区的上方。

优选地，还包括相互连接设置的煤仓及磨煤机，所述磨煤机借助送煤管道与所述燃煤进料口相连通。

优选地，还包括用于完成污泥进料前分散破碎的污泥破碎机，所述污泥破碎机设置有入料口及出料口，所述污泥破碎机的入料口连接有污泥输送管道，所述污泥输送管道上设置有用于污泥预加热的伴热器，所述污泥破碎机的出料口与所述播泥管道相连通。

优选地，污泥进入所述污泥破碎机内的输送方式为容积泵输送、管道正压输送、螺旋输送或刮板输送。

优选地，所述锅炉底部还开设有灰渣排出口，所述灰渣排出口与烟囱相连通。

优选地，在所述灰渣排出口与所述烟囱之间还连接有除尘设备及引风机，所述除尘设备的进料口与所述灰渣排出口相连通、出料口与所述引风机的进风口相连通，所述引风机的出风口于所述烟囱相连通。

一种使用上述出渣热干化污泥焚烧处理系统的处理方法，包括如下步骤：

S1、污泥经过污泥破碎机的分散破碎后，与播泥风机送出的热空气一起由污泥进料口进入锅炉炉腔内；

S2、煤仓内的燃煤经过磨煤机的加工后被送入锅炉炉腔内，所述燃煤粉末在主加热区上方充分燃烧，并产生炉渣及灰渣，带有热量的炉渣及少量未燃尽的燃煤粉末下落，并在其下落的过程中与热空气相配合，完成对污泥的干化，经过干化的污泥在所述主加热区内充分燃烧，部分未充分燃烧的污泥在气流的带动下上升，并在所述主加热区上方燃尽，污泥燃烧产生烟尘；

S3、下落的炉渣借助炉渣排出口完成排出并进入炉渣处理设备内，所述炉渣处理设备内的炉渣输送带带动炉渣完成排出，所述燃煤粉末燃烧所产生的灰渣及所述污泥燃烧所产生的烟尘均进入除尘设备内进行除尘处理，再由引风机抽出并借助烟囱排出；

S4、所述主加热区及所述炉渣处理设备内保持负压，外界冷空气通过冷空气吸入口被吸入所述炉渣处理设备内，冷空气在流动过程中被所述炉渣处理设备内的炉渣加热，成为500~900℃的热空气，热空气通过所述炉渣排出口进入所述锅炉炉腔内，一部分热空气上升流入所述主加热区内、另一部分通过热空气排出口流入所述播泥风机的进风口内；

S5、污泥在所述播泥风机吹出的热空气、主加热区内的热空气以及锅炉炉腔内炉渣的共同作用下充分干化，污泥中的水分气化形成水蒸气，干化后的污泥粉末再次在主加热区内燃烧，少部分未完成干化的大颗粒污泥自然下落至所述炉渣处理设备内，下落过程中经历干燥、燃尽过程，燃烧热量仍留在所述锅炉炉腔内；

S6、重复上述S1~S5，直至完成全部污泥的出渣热干化焚烧处理。

与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法，利用焚烧后的炉渣完成对空气的加热，再利用加热后的空气完成对污泥的干燥。不仅使得整个系统的热损失非常小，热能利用率高，而且也使得整个系统内无需再设置额外的处理装置，简化了整个工艺流程、降低了生产成本。

同时，本发明选用热空气作为干燥介质，不仅充分地利用了加工过程中的生产介质，还可以减少额外气体的使用量，从而降低对锅炉内烟、风比例的影响。整体而言，本发明具有干燥速度快，处理能力强、无燃烧或爆炸风险等优点，具有很高的使用及推广价值。

此外，在本发明提供的出渣热干化污泥焚烧处理系统中，包括热空气、水蒸气、污泥在内的所有介质均在管道和设备等封闭系统中运行，且整个处理过程循环反复，能够有效防止粉尘、臭味等二次污染，环保价值高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

1-锅炉；11-炉渣排出口；12-污泥进料口；13-热空气排出口；14-燃煤进料口；15-灰渣排出口；2-主加热区；3-播泥风机；4-炉渣处理设备；41-冷空气吸入口；51-煤仓；52-磨煤机；61-污泥破碎机；62-伴热器；7-烟囱；81-除尘设备；82-引风机。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明揭示了一种出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法。

如图1所示，一种出渣热干化污泥焚烧处理系统，包括锅炉1及播泥风机3，所述锅炉1底部开设有炉渣排出口11，所述锅炉1的侧壁上开设有污泥进料口12，所述播泥风机3的出风口借助播泥管道与所述污泥进料口12相连通，所述锅炉1的侧壁上还开设有热空气排出口13，所述炉渣排出口11连接有一套炉渣处理设备4，所述炉渣处理设备上开设有用于吸入冷空气、实现设备内炉渣冷却的冷空气吸入口41，所述冷空气吸入口41与所述炉渣排出口11相连通，所述热空气排出口13与所述播泥风机3的进风口相连通。

所述锅炉1内部存在一主加热区2，所述主加热区2位于所述热空气排出口13的上方并与所述污泥进料口12相连通。

所述炉渣处理设备4包括设备外壳及设置于所述设备外壳内的炉渣输送带，所述设备外壳上开设有炉渣进料口、炉渣下料口以及所述冷空气吸入口41，所述炉渣进料口与所述炉渣排出口11相连接，吸入所述炉渣处理设备4内的冷空气的流动方向与所述炉渣输送带的运行方向相反。

在本实施例中，为了保证所述炉渣处理设备4的最佳使用效果，在本实施例中，所述冷空气吸入口41开设于所述炉渣处理设备4的顶部、位于所述炉渣下料口的上方位置，这也是为了保证进入所述炉渣处理设备4内的冷空气能够充分接触到炉渣，从而实现冷空气的完全加热。

所述锅炉1的侧壁上还开设有燃煤进料口14，所述燃煤进料口14位于所述主加热区2的上方。

本发明的系统还包括相互连接设置的煤仓51及磨煤机52，所述磨煤机52借助送煤管道与所述燃煤进料口14相连通。

由于再污泥进入所述锅炉1炉腔前将其破碎成小颗粒，可以有效地提升污泥的加热、干化效率，因此，本发明的系统还包括用于完成污泥进料前分散破碎的污泥破碎机61，所述污泥破碎机61设置有入料口及出料口，所述污泥破碎机61的入料口连接有污泥输送管道，所述污泥输送管道上设置有用于污泥预加热的伴热器62，所述污泥破碎机61的出料口与所述播泥管道相连通。所述伴热器62的设置可以为污泥提供充分得前期加热，从而进一步提升污泥的干化效率。

污泥进入所述污泥破碎机61内的输送方式为容积泵输送、管道正压输送、螺旋输送或刮板输送。

具体而言，当污泥含水率较高时，可采用容积泵输送或管道正压输送等方式；当污泥含水率较低时，可采用螺旋输送或刮板输送等方式。在实际的设备运行过程中，污泥输送速度小于0.3米/秒。

所述锅炉1底部还开设有灰渣排出口15，所述灰渣排出口15与烟囱7相连通。

在所述灰渣排出口15与所述烟囱7之间还连接有除尘设备81及引风机82，所述除尘设备81的进料口与所述灰渣排出口15相连通、出料口与所述引风机82的进风口相连通，所述引风机82的出风口于所述烟囱7相连通。

在实际的系统使用过程中，在所述灰渣排出口15至所述除尘设备81之间还设置有脱硫设备及其他一些辅助设备，由于这类技术均属于现有技术，因此不做赘述和限定。

需要说明的是，在本实施例所述的处理系统中，内部温度超过100℃的管道、设备等的内外表面均需要进行防腐和保温处理，以提高其热效率和使用寿命。

一种使用上述出渣热干化污泥焚烧处理系统的处理方法，包括如下步骤：

S1、污泥经过污泥破碎机61的分散破碎后，与播泥风机3送出的热空气一起由污泥进料口12进入锅炉1炉腔内；

S2、煤仓51内的燃煤经过磨煤机52的加工后被送入锅炉1炉腔内，所述燃煤粉末在主加热区2上方充分燃烧，并产生炉渣及灰渣，带有热量的炉渣及少量未燃尽的燃煤粉末下落，并在其下落的过程中与热空气相配合，完成对污泥的干化，经过干化的污泥在所述主加热区2内充分燃烧，部分未充分燃烧的污泥在气流的带动下上升，并在所述主加热区2上方燃尽，污泥燃烧产生烟尘；

S3、下落的炉渣借助炉渣排出口11完成排出并进入炉渣处理设备4内，所述炉渣处理设备4内的炉渣输送带带动炉渣完成排出，所述燃煤粉末燃烧所产生的灰渣及所述污泥燃烧所产生的烟尘均进入除尘设备81内进行除尘处理，再由引风机82抽出并借助烟囱7排出；

S4、所述主加热区2及所述炉渣处理设备4内保持负压，外界冷空气通过冷空气吸入口41被吸入所述炉渣处理设备4内，冷空气在流动过程中被所述炉渣处理设备4内的炉渣加热，成为500~900℃的热空气，热空气通过所述炉渣排出口11进入所述锅炉1炉腔内，一部分热空气上升流入所述主加热区2内、另一部分通过热空气排出口13流入所述播泥风机3的进风口内；

S5、污泥在所述播泥风机3吹出的热空气、主加热区2内的热空气以及锅炉1炉腔内炉渣的共同作用下充分干化，污泥中的水分气化形成水蒸气，干化后的污泥粉末再次在主加热区2内燃烧，少部分未完成干化的大颗粒污泥自然下落至所述炉渣处理设备4内，下落过程中经历干燥、燃尽过程，燃烧热量仍留在所述锅炉1炉腔内；

S6、重复上述S1~S5，直至完成全部污泥的出渣热干化焚烧处理。

与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下优点：

1、本发明提供的出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法，利用焚烧后的炉渣完成对空气的加热，再利用加热后的空气完成对污泥的干燥。一则利用热空气将污泥携带进入锅炉炉腔内，有效避免了原料堵塞和污泥异味的散发，二则也省去了用于污泥加热设备的设置。此外，本发明的出渣热干化污泥焚烧处理系统在进行污泥焚烧处理时，会将干化污泥、水蒸汽及热空气等一并送入锅炉内燃烧，从而使得整个系统的热损失非常小，热能利用率高。另一方面，上述处理方式也使得整个系统内无需再设置气粉分离装置、污水处理装置或储存及输送装置等，从而简化了整个工艺流程、最大限度地降低了设备的投资和运行成本，提升了本发明系统的实用性。

2、本发明提供的出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法，充分地利用到了后续炉渣冷却过程中所产生的热空气，并对其加以循环利用，一则利用了处理过程中的生产介质、进一步节约了生产成本，二则还可以减少其他额外气体的使用量，尽可能地降低对锅炉炉腔内烟、风比例的影响。整体而言，本发明具有干燥速度快，处理能力强、无燃烧或爆炸风险等优点，具有很高的使用及推广价值。

3、本发明提供的出渣热干化污泥焚烧处理系统及处理方法，包括热空气、污泥在内的所有介质均在管道和设备等封闭系统中运行，且整个处理过程循环反复，能够有效防止粉尘、臭味等二次污染，环保价值高。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种出渣热干化污泥焚烧处理系统，包括锅炉（1）及播泥风机（3），所述锅炉（1）底部开设有炉渣排出口（11），所述锅炉（1）的侧壁上开设有污泥进料口（12），所述播泥风机（3）的出风口借助播泥管道与所述污泥进料口（12）相连通，其特征在于：所述锅炉（1）的侧壁上还开设有热空气排出口（13），所述炉渣排出口（11）连接有一套炉渣处理设备（4），所述炉渣处理设备上开设有用于吸入冷空气、实现设备内炉渣冷却的冷空气吸入口（41），所述冷空气吸入口（41）与所述炉渣排出口（11）相连通，所述热空气排出口（13）与所述播泥风机（3）的进风口相连通。

2.根据权利要求1所述的出渣热干化污泥焚烧处理系统，其特征在于：所述锅炉（1）内部存在一主加热区（2），所述主加热区（2）位于所述热空气排出口（13）的上方并与所述污泥进料口（12）相连通。

3.根据权利要求1所述的出渣热干化污泥焚烧处理系统，其特征在于：所述炉渣处理设备（4）包括设备外壳及设置于所述设备外壳内的炉渣输送带，所述设备外壳上开设有炉渣进料口、炉渣下料口以及所述冷空气吸入口（41），所述炉渣进料口与所述炉渣排出口（11）相连接，吸入所述炉渣处理设备（4）内的冷空气的流动方向与所述炉渣输送带的运行方向相反。

4.根据权利要求2所述的出渣热干化污泥焚烧处理系统，其特征在于：所述锅炉（1）的侧壁上还开设有燃煤进料口（14），所述燃煤进料口（14）位于所述主加热区（2）的上方。

5.根据权利要求4所述的出渣热干化污泥焚烧处理系统，其特征在于：还包括相互连接设置的煤仓（51）及磨煤机（52），所述磨煤机（52）借助送煤管道与所述燃煤进料口（14）相连通。

6.根据权利要求1所述的出渣热干化污泥焚烧处理系统，其特征在于：还包括用于完成污泥进料前分散破碎的污泥破碎机（61），所述污泥破碎机（61）设置有入料口及出料口，所述污泥破碎机（61）的入料口连接有污泥输送管道，所述污泥输送管道上设置有用于污泥预加热的伴热器（62），所述污泥破碎机（61）的出料口与所述播泥管道相连通。

7.根据权利要求6所述的出渣热干化污泥焚烧处理系统，其特征在于：污泥进入所述污泥破碎机（61）内的输送方式为容积泵输送、管道正压输送、螺旋输送或刮板输送。

8.根据权利要求1所述的出渣热干化污泥焚烧处理系统，其特征在于：所述锅炉（1）底部还开设有灰渣排出口（15），所述灰渣排出口（15）与烟囱（7）相连通。

9.根据权利要求8所述的出渣热干化污泥焚烧处理系统，其特征在于：在所述灰渣排出口（15）与所述烟囱（7）之间还连接有除尘设备（81）及引风机（82），所述除尘设备（81）的进料口与所述灰渣排出口（15）相连通、出料口与所述引风机（82）的进风口相连通，所述引风机（82）的出风口于所述烟囱（7）相连通。

10.一种使用如权利要求1~9所述的出渣热干化污泥焚烧处理系统的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、污泥经过污泥破碎机（61）的分散破碎后，与播泥风机（3）送出的热空气一起由污泥进料口（12）进入锅炉（1）炉腔内；

S2、煤仓（51）内的燃煤经过磨煤机（52）的加工后被送入锅炉（1）炉腔内，所述燃煤粉末在主加热区（2）上方充分燃烧，并产生炉渣及灰渣，带有热量的炉渣及少量未燃尽的燃煤粉末下落，并在其下落的过程中与热空气相配合，完成对污泥的干化，经过干化的污泥在所述主加热区（2）内充分燃烧，部分未充分燃烧的污泥在气流的带动下上升，并在所述主加热区（2）上方燃尽，污泥燃烧产生烟尘；

S3、下落的炉渣借助炉渣排出口（11）完成排出并进入炉渣处理设备（4）内，所述炉渣处理设备（4）内的炉渣输送带带动炉渣完成排出，所述燃煤粉末燃烧所产生的灰渣及所述污泥燃烧所产生的烟尘均进入除尘设备（81）内进行除尘处理，再由引风机（82）抽出并借助烟囱（7）排出；

S4、所述主加热区（2）及所述炉渣处理设备（4）内保持负压，外界冷空气通过冷空气吸入口（41）被吸入所述炉渣处理设备（4）内，冷空气在流动过程中被所述炉渣处理设备（4）内的炉渣加热，成为500~900℃的热空气，热空气通过所述炉渣排出口（11）进入所述锅炉（1）炉腔内，一部分热空气上升流入所述主加热区（2）内、另一部分通过热空气排出口（13）流入所述播泥风机（3）的进风口内；

S5、污泥在所述播泥风机（3）吹出的热空气、主加热区（2）内的热空气以及锅炉（1）炉腔内炉渣的共同作用下充分干化，污泥中的水分气化形成水蒸气，干化后的污泥粉末再次在主加热区（2）内燃烧，少部分未完成干化的大颗粒污泥自然下落至所述炉渣处理设备（4）内，下落过程中经历干燥、燃尽过程，燃烧热量仍留在所述锅炉（1）炉腔内；

S6、重复上述S1~S5，直至完成全部污泥的出渣热干化焚烧处理。