CN107572740A - 一种利用烟气余热的污泥低温干化焚烧一体化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种利用烟气余热的污泥低温干化焚烧一体化方法及系统。其特征是所述的系统包括污泥干化系统和污泥掺混焚烧系统。其中污泥干化系统包括：给料装置，皮带式污泥干化装置，循环风机，冷却水循环装置，烟气余热利用装置，引风机；污泥掺混焚烧系统包括干料仓，干化污泥破碎装置，干化污泥传送装置，燃料污泥掺混装置，锅炉等。本发明利用烟气余热进行污泥低温干化，具有以下特点：1）节能高效，不仅充分利用污泥的热值，利用烟气余热还可提高锅炉的热效率；2）减排环保，利用封闭式空气循环处理，干化装置没有臭气泄露；3）节省投资,无需另外增加尾气处理系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥处理技术，尤其是一种利用烟气余热对污泥进行干燥后焚烧的方法及系统，具体地说是一种利用锅炉烟气余热的污泥低温干化焚烧一体化方法及系统。
背景技术
随着我国城市化进程加快，城市工业污水与生活污水排放量日益增多，据统计，2016年全国的污水排放量达到850亿吨，远远超过环境容量。其中，污泥是污水处理过程中的产物之一，城市污水处理过程中产生的机械脱水污泥含水率一般在80%左右，体积较大。污泥中含有大量的氮、磷等有机养分，但同时也含有大量的细菌微生物、重金属和持久性有机污染物等有毒物质，如果不进行有效处理处置，会对生态和环境造成严重危害，甚至还会引起传染性疾病。因此，如何妥善、科学处理污泥，实现市政污泥无害化、减量化、资源化处理已经成为当前亟待解决的问题。
目前污泥的处置方法主要有卫生填埋、土地利用、焚烧三种方式。卫生填埋是传统的污泥处理方法，由于占据大量土地和产生二次污染，世界各国已逐步减少污泥填埋的比例。土地利用是指将污泥使用在土壤中以改善土壤条件或提高其肥力，但污泥中含有有毒有害物，污泥土地利用会对环境造成潜在的污染威胁。污泥焚烧是近年来应用较广泛的处置方式，其优点在于减容效果明显，并且通过焚烧可彻底处理掉污泥中的大部分有机物和微生物，对环境的负面影响相对易于控制。
污泥干化焚烧工艺是指将脱水污泥进一步进行干化处理后焚烧。干化焚烧工艺能消灭病原体、固化重金属、减少排量，是最彻底的处理方法，经过长期大量的实际运用和优化，污泥焚烧已经体现出了在污泥处置中的技术、经济和环境等方面的优势。随着经济的发展，土地资源的日益稀缺，焚烧必将成为国内污泥处置中的主要手段之一，是未来大型污水处理和土地紧缺的城市污泥处置的主要处理方法。
污泥经过机械脱水，含水率一般在80%左右，降低污泥的含水率和减少污泥的体积，是污泥处理的关键。污泥中含有大量的有机物质，具有燃料价值根据相关分析，我国污泥的平均热值在1500~2500Kcal/kg之间。“污泥低温干化”是指利用低于干污泥燃点（250℃）的介质进行污泥干化，使得污泥中的水分蒸发而有机物质不受破坏的过程。
我国的能源结构以燃煤为主，且燃煤电厂分布广泛。热电厂的排烟温度在120～200℃之间,排烟损失是能量损失的主要途径之一，一般排烟温度降低10～15℃，锅炉效率能提高1%。采用热电厂协同处理污泥，既可以利用热电厂烟气余热进行污泥干化，又可以利用已有的锅炉和烟气处理系统，使得污泥处理的投资和运行成本大大降低。因此，利用热电厂烟气余热的污泥干化焚烧处理工艺，是实现污泥高效、安全、经济利用的有效的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有的经机械脱水的污泥直接燃烧能耗高，而各类电厂锅炉烟气排气温度高造成大量能源浪费的问题，发明一种利用烟气余热的污泥低温干化焚烧一体化方法及系统，为污泥的无害化、减量化和资源化处理提供一种切实可行的路径。
本发明的技术方案之一是：
一种利用烟气余热的污泥低温干化焚烧一体化方法, 其特征在于它的步骤如下：
1）将来自污水处理厂的质量百分含水率为70~85%的脱水污泥，通过给料装置1均匀送入皮带式污泥干化装置2；
2）通过循环风机5将80- 90℃的干热空气送入皮带式污泥干化装置2，利用气体流动和换热对污泥进行干燥，产生含水率10~40%的干泥；
3）加热后的干泥通过皮带传送进入干料仓6，经过干化污泥破碎装置7破碎后通过干化污泥传送装置8输送至锅炉区，与燃煤经过燃料污泥掺混装置11混合后送入锅炉12燃烧；
4）将皮带式污泥干化装置2中干燥过程中产生的60-70℃的饱和湿空气送入冷却水循环装置3，利用常温约25℃左右的循环冷却水冷却湿空气，温度降低，湿空气中的水蒸气饱和蒸气压降低，水份析出，从而达到冷却去湿效果；冷凝水随着冷却盘管进入收集管，排入工业污水池；
5）抽取锅炉烟道14部分烟气，烟气温度为130~200℃，通过引风机10送入烟气余热利用装置4，对循环空气进行加热，加热后的干热空气通过循环风机5进入污泥干化系统进行下一循环，烟气余热利用后返回锅炉烟道继续下一步流程；
所述的抽取锅炉烟道中部分的烟气量根据皮带式污泥干化装置2所需的干燥出力自动调节。
干化污泥的空气为闭式循环，没有臭气泄露。
本发明的技术方案之二是：
一种利用烟气余热的污泥低温干化焚烧一体化装置，其特征在于它包括：
污泥干化系统和污泥掺混焚烧系统；其中污泥干化系统包括：给料装置1，皮带式污泥干化装置2，循环风机5，冷却水循环装置3，烟气余热利用装置4，引风机10；所述的污泥掺混焚烧系统包括干料仓6，干化污泥破碎装置7，干化污泥传送装置8，燃料污泥掺混装置11和锅炉12；给料装置1将经过脱水的污泥送入皮带式污泥干化装置2中，皮带式污泥干化装置2的脱水污泥经过循环风机5送入的干热空气进一步干燥脱水使其含水率达到燃烧标准，干燥后的污泥送入干料仓6，经过干化污泥破碎装置7破碎后经干化污泥传送装置8送入燃料污泥掺混装置11中与给煤仓9中的燃煤混合后送入锅炉12中燃烧产生的烟气经除渣尘13和余热回收后排放，烟道14中的部分烟气经引风机10引入烟气余热利用装置4产生干热空气再通过循环风机5送入皮带式污泥干化装置2中对脱水污泥进行干燥，烟气余热利用装置4吸热后的烟气再次返回到锅炉烟道进行无害化处理后排放，而皮带式污泥干化装置2中的污泥脱水过程中产生的湿热空气被引入冷却水循环装置3中冷却，冷却后的空气送入烟气余热利用装置4进行加热后再次进入皮带式污泥干化装置2中对脱水污泥进行加热，冷却产生的冷凝水进入工业污水污排放。
所述的皮带式污泥干化装置2产生的湿热空气在系统管道中内循环，不会外泄产生臭气。
所述的皮带式污泥干化装置2、冷却水循环装置3、烟气余热利用装置4和循环风机5组成一个封闭式污泥干化区。
本发明的有益效果：
本发明利用来自热电厂锅炉的烟气余热，使得污泥在低温条件下干化后焚烧，在不污染环境的前提下充分利用潜在能量，“变废为宝”，解决了目前城市中存在的污泥处理成本高的难题，开辟了一条废物循环利用的有效途径，使现有运行成本降低60%以上。本发明与其他污泥干化焚烧相比具有以下优点：1）污泥在低温下干化，最大程度的保留污泥中的有机物质，提高了干污泥热值；2）干化污泥的空气采用闭式循环，无臭气外泄，洁净环保；3）充分利用锅炉烟气中的余热，提高锅炉效率，降低锅炉烟气处理段能耗；4）充分利用空气中的水蒸气潜热，降低锅炉运行费用；5）烟气与污泥不直接接触，与常规烟气干化污泥焚烧装置相比，省却了庞大的尾气处理系统。本发明还具有以下优点：
1）节能高效，不仅充分利用污泥的热值，利用烟气余热还可提高锅炉的热效率。
2）减排环保，利用封闭式空气循环处理，干化装置没有臭气泄露。
3）节省投资,无需另外增加尾气处理系统。本发明实现了污泥干化焚烧一体化，既解决了目前城市中污泥处理成本高的困难问题，又降低了锅炉排烟温度，提高了锅炉效率。
附图说明
图1为污泥干化焚烧一体化系统示意图。
图中箭头所示方向为各工质流程方向。图中标记分别表示为：1-给料装置；2-皮带式污泥干化装置；3-冷却水循环装置；4-烟气余热利用装置；5-循环风机；6-干料仓；7-干化污泥破碎装置；8-干化污泥传送装置；9-给煤仓；10-引风机；11-燃料污泥掺混装置；12-锅炉，13-除渣尘装置，14-烟道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种利用烟气余热的污泥低温干化焚烧一体化装置，它包括：
污泥干化系统和污泥掺混焚烧系统；其中污泥干化系统包括：给料装置1，皮带式污泥干化装置2，循环风机5，冷却水循环装置3，烟气余热利用装置4，引风机10；所述的污泥掺混焚烧系统包括干料仓6，干化污泥破碎装置7，干化污泥传送装置8，燃料污泥掺混装置11和锅炉12；所述的皮带式污泥干化装置2、冷却水循环装置3、烟气余热利用装置(如高效内外翅片换热器、扰流片换热器)和循环风机5组成一个封闭式污泥干化区，以防止臭气外泄。皮带式污泥干化装置2产生的湿热空气在系统管道中内循环，不会外泄产生臭气。如图1所示，给料装置1将经过脱水的污泥送入皮带式污泥干化装置2中，皮带式污泥干化装置2的脱水污泥经过循环风机5送入的干热空气进一步干燥脱水使其含水率达到燃烧标准，干燥后的污泥送入干料仓6，经过干化污泥破碎装置7破碎后经干化污泥传送装置8送入燃料污泥掺混装置11中与给煤仓9中的燃煤混合后送入锅炉12中燃烧产生的烟气经除渣尘装置13和烟道14后除尘排放，烟道中的部分烟气经引风机10引入烟气余热利用装置4产生干热空气再通过循环风机5送入皮带式污泥干化装置2中对脱水污泥进行干燥，烟气余热利用装置4吸热后的烟气再次返回到锅炉烟道14进行无害化处理后排放，而皮带式污泥干化装置2中的污泥脱水过程中产生的湿热空气被引入冷却水循环装置3中冷却，冷却后的空气送入烟气余热利用装置4进行加热后再次进入皮带式污泥干化装置2中对脱水污泥进行加热，冷却产生的冷凝水进入工业污水污排放。
上述系统的使用方法和工作流程为：
1）污水处理厂的质量百分含水率为70~85%的脱水污泥，通过给料装置1均匀送入皮带式污泥干化装置2；
2）通过循环风机5将80- 90℃的干热空气送入皮带式污泥干化装置2，利用气体流动和换热对污泥进行干燥，产生含水率10~40%的干泥；
3）加热后的干泥通过皮带传送进入干料仓6，经过干化污泥破碎装置7破碎后通过干化污泥传送装置8输送至锅炉区，与燃煤经过燃料污泥掺混装置11混合后送入锅炉12燃烧；
4）将皮带式污泥干化装置2中干燥过程中产生的60-70℃的饱和湿空气送入冷却水循环装置3，利用常温约25℃左右的循环冷却水冷却湿空气，温度降低，湿空气中的水蒸气饱和蒸气压降低，水份析出，从而达到冷却去湿效果；冷凝水随着冷却盘管进入收集管，排入工业污水池；
5）抽取锅炉烟道14中部分烟气，烟气温度为130~200℃，通过引风机10送入烟气余热利用装置4，对循环空气进行加热，加热后的干热空气通过循环风机5进入污泥干化系统进行下一循环，烟气余热利用后返回锅炉烟道继续下一步流程；所述的抽取锅炉烟道部分的烟气量根据皮带式污泥干化装置2所需的干燥出力自动调节。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种利用烟气余热的污泥低温干化焚烧一体化方法, 其特征在于它的步骤如下：
1）将来自污水处理厂的质量百分含水率为70~85%的脱水湿污泥，通过给料装置（1）均匀送入皮带式污泥干化装置（2）；
2）通过循环风机（5）将80- 90℃的干热空气送入皮带式污泥干化装置（2），利用气体流动和换热对污泥进行干燥，产生含水率10~40%的干泥；
3）加热后的干泥通过皮带传送进入干料仓（6），经过干化污泥破碎装置（7）破碎后通过干化污泥传送装置（8）输送至锅炉区，与燃煤经过燃料污泥掺混装置（11）混合后送入锅炉（12）燃烧；
4）将皮带式污泥干化装置（2）中干燥过程中产生的60-70℃的饱和湿空气送入冷却水循环装置（3），利用常温约25℃左右的循环冷却水冷却湿空气，温度降低，湿空气中的水蒸气饱和蒸气压降低，水份析出，从而达到冷却去湿效果；冷凝水随着冷却盘管进入收集管，排入工业污水池；
5）抽取锅炉部分烟气，烟气温度为130~200℃，通过引风机（10）送入烟气余热利用装置（4），对循环空气进行加热，加热后的干热空气通过循环风机（5）进入污泥干化系统进行下一循环，烟气余热利用后返回锅炉烟道与原烟气混合后继续下一步流程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的抽取锅炉部分的烟气量根据皮带式污泥干化装置（2）所需的干燥出力自动调节。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，干化污泥的空气为闭式循环，没有臭气泄露。
4.一种利用烟气余热的污泥低温干化焚烧一体化装置，其特征在于它包括：
污泥干化系统和污泥掺混焚烧系统；其中污泥干化系统包括：给料装置（1），皮带式污泥干化装置（2），循环风机（5），冷却水循环装置（3），烟气余热利用装置（4），引风机（10）；所述的污泥掺混焚烧系统包括干料仓（6），干化污泥破碎装置（7），干化污泥传送装置（8），燃料污泥掺混装置（11）和锅炉（12）；给料装置（1）将经过脱水的污泥送入皮带式污泥干化装置（2）中，皮带式污泥干化装置（2）的脱水污泥经过循环风机（5）送入的干热空气进一步干燥脱水使其含水率达到燃烧标准，干燥后的污泥送入干料仓（6），经过干化污泥破碎装置（7）破碎后经干化污泥传送装置（8）送入燃料污泥掺混装置（11）中与给煤仓（9）中的燃煤混合后送入锅炉（12）中燃烧产生的烟气经过除渣尘（13）和烟道（14）余热回收后除尘排放，烟道中的部分烟气经引风机（10）引入烟气余热利用装置（4）产生干热空气再通过循环风机（5）送入皮带式污泥干化装置（2）中对脱水污泥进行干燥，烟气余热利用装置（4）吸热后的烟气再次返回到锅炉烟道进行无害化处理后通过烟囱排放，而皮带式污泥干化装置（2）中的污泥脱水过程中产生的湿热空气被引入冷却水循环装置（3）中冷却，冷却后的空气送入烟气余热利用装置（4）进行加热后再次进入皮带式污泥干化装置（2）中对脱水污泥进行加热，冷却产生的冷凝水进入工业污水污排放。
5.根据权利要求4所述的一体化系统，其特征是所述的皮带式污泥干化装置（2）产生的湿热空气在系统管道内闭式循环，不会外泄产生臭气。
6.根据权利要求4所述的一体化系统，其特征是所述的皮带式污泥干化装置（2）、冷却水循环装置（3）、烟气余热利用装置（4）和循环风机（5）组成一个封闭式污泥干化区。
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