CN108793668A - 一种污泥雾化干燥焚烧的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污泥雾化干燥焚烧的方法，污泥经管道送至位于喷雾干燥塔顶端的污泥气流雾化器，压缩空气将污泥雾化成微粒，同时从烟气降温器过来的200～220℃的热风进入环绕于污泥气液流雾化器外部的热风分配器，在热风分配器中形成旋转气流，与污泥雾滴于喷雾干燥塔中混合，将污泥干燥为干燥污泥；干燥污泥从喷雾干燥塔底部排出，与辅助燃料混合形成混合料后送至流化床焚烧炉，在850～950℃的温度下对干燥污泥进行焚烧，污泥焚烧后残渣排出。本发明中先将烟气冷却至200～220℃，再对污泥进行干燥，有效避免了污泥中有机质的挥发，充分利用污泥的热值，减少焚烧时辅助燃料量，降低运行成本，同时避免了臭气的产生，减少了尾气达标排放处理装置及运行费用。

Description

一种污泥雾化干燥焚烧的方法

技术领域

本发明涉及的是污泥处理处置技术领域，尤其涉及一种污泥雾化喷雾干燥焚烧的方法。

背景技术

城镇污水处理厂活性污泥是指经污水处理工艺处理后的剩余污泥，污泥含水率高75％～99％(其中间隙水约占70％，毛细结合水约占20％，表面粘附水约占7％，内部水约占3％)，有机质含量高(我国29个城市污泥有机质平均含量为38.4％)，颗粒细0.02～0.2mm，密度小1002～1006kg·m^-3，呈胶体结构，易腐烂。污泥主要是由残余的有机物质、无机性颗粒、细菌菌体以及胶体等物质组成的成分极其复杂的混合体，另外还含有一些其他有害物质。

现有污泥处理方法，一是将污泥好氧堆肥或厌氧发酵制沼气，存在处理不彻底的问题；二是采用传动式干燥设备(浆叶干燥机、带式干燥机、滚筒干燥机等)进行热能干化和焚烧，工艺复杂，装置投资大，运行成本高；三是污泥喷雾干燥焚烧工艺，一般采用离心雾化和压力雾化，同时采用高温干燥加回转窑焚烧或流化床焚烧工艺，污泥有机质易挥发，产生的臭气处理难度大和初始投资大，维护费用高等缺点。

发明的内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种污泥雾化干燥焚烧的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

污泥经管道送至位于喷雾干燥塔顶端的污泥气流雾化器，压缩空气将污泥雾化成微粒，同时从烟气降温器过来的200～220℃的热风进入环绕于污泥气液流雾化器外部的热风分配器，在热风分配器中形成旋转气流，与污泥雾化微粒于喷雾干燥塔中混合，将污泥干燥为干燥污泥；

干燥污泥从喷雾干燥塔底部排出，与辅助燃料混合形成混合料后送至流化床焚烧炉，在850～950℃的温度下对干燥污泥进行焚烧，污泥焚烧后残渣排出，污泥焚烧产生的850～950℃的烟气经管道进入烟气降温器降温形成200℃～220℃的热风。

在本发明的技术方案中，先将烟气冷却至200℃～220℃，再对污泥进行干燥，有效避免了污泥中有机质的挥发，充分利用污泥的热值，减少焚烧时辅助燃料量，降低运行成本，同时避免了臭气的产生，减少了尾气达标排放处理装置及运行费用。

优选的方案，所述污泥气流雾化器，包括上部压盖和下部喷嘴；

所述下部喷嘴包括同轴固定装配的中间压缩空气管、污泥管和外层压缩空气管，形成污泥环形通道以及分别位于污泥环形通道内侧和外侧的压缩空气通道；

所述上部压盖压紧固定在下部喷嘴的上端面，其上设有连接污泥环形通道的污泥进口管和连接压缩空气通道的压缩空气进口管；

所述下部喷嘴的下端面设有污泥环形喷口和压缩空气环形喷口，所述污泥环形喷口位于污泥环形通道的下端，所述压缩空气环形喷口分别位于中间压缩空气管和外层压缩空气管的下端，并且靠近污泥环形喷口的内侧和外侧布置；

所述中间压缩空气管的底部轴心位置通过固定螺栓装配有中间气阀，在中间压缩空气管的底部形成向中间压缩空气管外侧倾斜的环形导向斜面；

所述外层压缩空气管的底部设置向内侧倾斜的环形导向斜面；

所述上部压盖和下部喷嘴的外层压缩空气管之间通过法兰固定连接，在上部压盖和下部喷嘴的连接法兰面之间设有密封垫；

所述污泥进口管与污泥管同轴对接，所述压缩空气进口管从侧面引入污泥进口管，并与中间压缩空气管同轴对接，所述上部压盖内部设有进气分配孔，所述进气分配孔一端与压缩空气进口管连通，另一端连通至外层压缩空气管。

所述污泥环形喷口的间隙为3-10mm。

所述压缩空气环形喷口的间隙为0.5-1mm。

优选的方案，所述污泥由污泥螺杆泵Ⅱ经管道送至位于喷雾干燥塔顶端的污泥气流雾化器上部压盖的污泥进口管，在从下部喷嘴的污泥环形喷口挤出形成3-10mm的厚度的环形污泥，压力为0.6～0.7MPa的压缩空气由压缩空气管接入气流雾化器上部压盖的压缩空气进口管，从下部喷嘴的中间和外层压缩空气环形喷口射出，将挤出的环形污泥雾化成微粒。

在本发明的技术方案中，采用的污泥气流雾化器，从下部喷嘴的中间和外层压缩空气环形喷口高速射出，对挤出的环形污泥从里、外进行高速剪切和破碎，形成带一定角度的、比表面积很大的污泥和水的雾化粒子，污泥雾化速度快，污泥雾化效果好，污泥间隙水完全暴露并污泥粒子分离，粒子细，比表面积大。

优选的方案，所述热风分配器为蜗壳式分配器。其具有环形蜗壳，环形蜗壳内部、外侧安装有导风板。

优选的方案，所述污泥气流雾化器置于热风配器环型蜗壳中心，被热风分配器环绕其中。

优选的方案，所述烟气降温器一端与流化床焚烧炉出口管连接，另一端与干燥塔顶的热风分配器连接。

优选的方案，所述烟气降温器采用文氏管结构，污泥焚烧产生的烟气通过文氏管时形成真空，吸进空气与烟气混合降温。

在本发明中，污泥气流雾化器置于热风配器环型蜗壳中心，进入热风分配器的热风，热风分配器中形成旋转气流，与通过污泥气流雾化器所形成的污泥和水的雾化粒子在干燥塔内混合，雾化粒子随热风旋转，可增加干燥塔内的停留时间，使得雾化粒子在干燥塔内可被200℃～220℃的热风充份干燥。

优选的方案，所述污泥的含水率为75％～85％。

优选的方案，所述干燥污泥的含水率为35％～45％。作为进一步的优选，所述干燥污泥的含水率为36％～44％。

优选的方案，所述干燥污泥的温度≤70℃。

优选的方案，所述喷雾干燥塔上部为圆筒，下部为锥形斗，顶部安装热风分配器及污泥气流雾化器，锥形斗为干燥污泥收集斗，锥形斗上部设置有排气管，所述排气管依次外接旋风除尘器和脉冲布袋除尘器。

优选的方案，所述干燥污泥从喷雾干燥塔的收集斗底部排出，由螺旋输送机送入混合机内与辅助燃料在混合机内混合形成混合料，由提升机送入焚烧料仓，并由下部给料机送入流化床焚烧炉。

优选的方案，焚烧炉底部由风机供风通入空气，空气通过流化床风帽布风并对焚烧物料进行流化焚烧。

优选的方案，所述热风对雾化粒子进行干燥后形成尾气由喷雾干燥塔的排气管排出，经旋风除尘器进行气固分离后进入脉冲布袋除尘器进一步除尘，尾气经碱洗塔去除酸性气体后达标排放；旋风除尘器和脉冲布袋除尘器收集的干燥污泥粉尘经底部排出，由螺旋输送机送入混合机内与干燥污泥及辅助燃料混合形成混合料。

优选的方案，尾气的温度≤70℃。

在本发明中，采用200℃的热风对污泥进行干燥，使得喷雾干燥塔产生的尾气以及干燥污泥的温度小于70℃，适合采用布袋收尘器进行除尘，以利于低成本收尘和降低环境污染。

优选的方案，所述混合料中，辅助燃料的质量分数为40wt％～75wt％。作为进一步的优选，所述混合料中，辅助燃料的质量分数为50wt％～75wt％。

优选的方案，所述辅助燃料选自煤、谷壳、桔杆、木屑中的的一种。

优选的方案，控制流化床焚烧炉中烟气停留时间≥2s。烟气停留时间大于2s，可有效避免产生二噁英。

本发明的有益效果：

在本发明的技术方案中，先采用烟气降温器将流化床焚烧炉过程中产生的850～950℃的烟气冷却至200℃～220℃，再对污泥进行干燥，有效避免了污泥中有机质的挥发，充分利用污泥的热值，减少焚烧时辅助燃料量，降低运行成本，同时避免了臭气的产生，减少了尾气达标排放处理装置及运行费用。

在发明中，从下部喷嘴的中间和外层压缩空气环形喷口高速射出，对挤出的环形污泥从里、外进行高速剪切和破碎，形成带一定角度的、比表面积很大的污泥和水的雾化粒子，污泥雾化速度快，污泥雾化效果好，污泥间隙水完全暴露并污泥粒子分离，粒子细，比表面积大。

在本发明中，污泥气流雾化器置于热风配器环型蜗壳中心，进入热风分配器的热风，热风分配器中形成旋转气流，与通过污泥气流雾化器所形成的污泥和水的雾化粒子在干燥塔内混合，具有粒子细、比表面积大的雾化粒子随热风旋转，可增加干燥塔内的停留时间，使得雾化粒子在干燥塔内可被200℃的热风充份干燥。

本发明具有设备简单、环境友好、节约资源的特点，具有重大的产业化意义。

附图说明

图1、本发明的工艺流程图

附图中：1—污泥受料斗，2—污泥螺杆泵I，3—污泥过滤器，4—污泥贮槽，5—污泥螺杆泵II，6—污泥气流雾化器，7—热风分配器，8—干燥塔，9—排气管，10—旋风降尘器，11—脉冲布袋除尘器，12—引风机I，13—碱洗塔，14—星形下料阀I，15—星形下料阀II，16—星形下料阀III，17—螺旋输送机，18—混合机，19—提升机，20—焚烧料仓，21—给料机，22—流化床焚烧炉，23—送风机II，24—烟气降温器，25—螺杆压缩机。

图2、为实施例中的污泥气流雾化器的内部结构示意图；

图3、为实施例中的污泥气流雾化器底部喷口示意图；

附图中，61-上部压盖，62-连接螺栓，63-密封垫，64-中间压缩空气管，65-污泥管，66-外层压缩空气管，67-中间气阀，68-固定螺栓，6100-污泥进口管，6200-压缩空气进口管，6201-进气分配孔，6202-污泥环形喷口，6203-压缩空气环形喷口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明中所用污泥气流雾化器6具体结构如下：

参见图2和图3，图示中的一种污泥气流雾化器具体包括上部压盖61、连接螺栓62、密封垫63、中间压缩空气管64、污泥管65、外层压缩空气管66、中间气阀67、固定螺栓68等部件。其中，中间压缩空气管64、污泥管65和外层压缩空气管66同轴固定装配成雾化器的下部喷嘴，上部压盖61与外层压缩空气管66的上端面固定连接，将雾化器封装。

具体的，在雾化器的下部喷嘴内部形成了污泥环形通道以及分别位于污泥环形通道内侧和外侧的压缩空气通道，其中，中间压缩空气管64的内腔为内侧的压缩空气通道，套在中间压缩空气管64外侧的污泥管65与中间压缩空气管64之间形成污泥环形通道，最外侧的外层压缩空气管66与污泥管65之间形成外侧的环形压缩空气通道，并且外层压缩空气管66作为下部喷嘴的壳体与上部压盖1连接。

如图3所示，在下部喷嘴的下端面为雾化喷出端，其上设有污泥环形喷口6202和压缩空气环形喷口6203，其中，污泥环形喷口6202位于污泥环形通道的下端，压缩空气环形喷口6203为两组，分别位于中间压缩空气管64和外层压缩空气管66的下端，并且靠近污泥环形喷口6202的内侧和外侧布置。

为了保证压缩空气环形喷口6203喷射的压缩空气对污泥环形喷口6202喷出的泥浆的雾化效果，在中间压缩空气管64的底部轴心位置通过固定螺栓68装配有中间气阀67，在中间压缩空气管64的底部形成向中间压缩空气管64外侧倾斜的环形导向斜面，使得中间压缩空气管64底部的压缩空气环形喷口喷射的气流向外侧扩散，从内侧对污泥环形喷口喷出的污泥进行剪切。

污泥气流雾化器上部压盖61为钢铸件，下部喷嘴的各个管件为钢加工件，本实施例将下部喷嘴的中间压缩空气管64底部的喷口部位、污泥管65底部的喷口部位、外层压缩空气管66底部的喷口部位以及中间气阀7的表面均进行渗氮耐磨处理，以提高喷口处的耐磨性，提高雾化器使用寿命。

对应的，还在外层压缩空气管66的底部设置向内侧倾斜的环形导向斜面，使得外层压缩空气管66底部的压缩空气环形喷口喷射的压缩空气向内侧扩散，从外侧对污泥环形喷口喷出的污泥进行剪切雾化。

如图2所示，上部压盖61压紧固定在下部喷嘴的上端面，在上部压盖61内部设有连接污泥环形通道的污泥进口管6100和连接压缩空气通道的压缩空气进口管6200，用于向下部喷嘴分别送入污泥和压缩空气。

具体的，上部压盖61内腔设置为污泥进口管6100，在上部压盖61与下部喷嘴连接后，污泥进口管6100与污泥管65同轴对接，污泥进口管6100与外部污泥螺杆泵的污泥管道连接，直接向雾化器输入污泥。压缩空气进口管6200从侧面引入污泥进口管6100，末端与中间压缩空气管64同轴对接，同时在上部压盖下端面的连接处加工控制座，控制座内内部加工设有进气分配孔6201，进气分配孔6201一端与压缩空气进口管6200连通，另一端连通至外层压缩空气管66，将压缩空气进口管6100内的压缩空气同时送入外层压缩空气管66内。压缩空气进口管6200与外部压缩空气管采用丝扣连接。

污泥环形喷口6202的间隙为8mm，对应的压缩空气环形喷口6203的间隙设为0.65mm。

在实施例中，所用热风分配器7为蜗壳式分配器，其具有环形蜗壳，环形蜗壳内部外侧安装有导风板。

在实施例中，污泥气流雾化器6置于热风分配器环形蜗壳中心，被热风分配器环绕其中。

在实施例中，烟气降温器24一端与流化床焚烧炉22出口管连接，另一端与喷雾干燥塔8顶的热风分配器7连接。

在实施例中，烟气降温器24采用文氏管结构，污泥焚烧产生的烟气通过文氏管时形成真空，吸进空气与烟气混合降温。

实施例中，喷雾干燥塔8上部为圆筒，下部为锥形斗，顶部安装热风分配器及污泥气流雾化器，锥形斗为干燥污泥收集斗，锥形斗上部设置有排气管，所述排气管依次外接旋风除尘器和脉冲布袋除尘器。

实施例中的方案操作步骤：

如图1所示，汽车运来的城市生活污水处理厂的污泥先卸入污泥受料斗1，启动污泥螺杆泵I2，通过污泥过滤器3，将污泥泵入污泥贮槽4，定期清洗污泥过滤器3。

待污泥贮槽4达到一定容积，具备连续运行要求时，将污泥由污泥螺杆泵Ⅱ5经管道送至位于喷雾干燥塔8顶端的污泥气流雾化器6上部压盖的污泥进口管，在从下部喷嘴的污泥环形喷口挤出形成8mm的厚度的环形污泥，由螺杆压缩机25过来的压缩空气由压缩空气管接入气流雾化器上部压盖的压缩空气进口管，从气流雾化器下部喷嘴的中间和外层压缩空气环形喷口射出，将挤出的环形污泥雾化成微粒。

同时从烟气降温器24过来的热风进入环绕于污泥气液流雾化器外部的热风分配器7，在热风分配器7中形成旋转气流，与污泥雾滴于喷雾干燥塔8中混合，将污泥干燥为干燥污泥；

干燥污泥从喷雾干燥塔8底部的星形下料阀Ⅰ14排出，由螺旋输送机17送入混合机内；

热风对雾化粒子进行干燥后形成尾气由喷雾干燥塔8的排气管9排出，经旋风除尘器10进行气固分离后进入脉冲布袋除尘器11进一步除尘，尾气通过引风机12经碱洗塔13去除酸性气体后达标排放；旋风除尘器10和脉冲布袋除尘器11收集的干燥污泥粉尘经各自底部的星形下料阀Ⅱ15和星形下料阀Ⅲ16排出，由螺旋输送机17送入混合机18；

在混合机18内加入辅助燃料与干燥污泥及干燥污泥粉尘混合获得混合料。

所述辅助燃料为谷壳。

混合料由提升机19送入焚烧料仓20，并由下部给料机21送入流化床焚烧炉22，流化床焚烧炉22底部由风机23供风，空气通过流化床风帽布风并对焚烧物料进行流化焚烧。

流化焚烧过程中控制烟气停留时间大于2s，从流化床焚烧炉出来的烟气通过烟气降温器，通过控制烟气降温器的阀门，引入空气降温，获得热风。

具体实施例中的工艺参数见表1，具体实施例中的结果如表2所示

表1实施例中的工艺参数

所述辅助燃料的含量是指在混合料中的质量分数。

表2实施例中的结果数据

实施例	干燥污泥的含水量	干燥污泥的温度	尾气的温度	设备运行
					实施例1	44％	56℃	56℃	正常
实施例2	42％	58℃	58℃	正常
					实施例3	40％	60℃	60℃	正常
实施例4	36％	68℃	68℃	正常

对比例1：

其他条件与实施例1相同，仅不采用烟气降温器降温，则进入热风分配器的热风温度达750～850℃，污泥在干化过程中，有机质挥发，在实施例1的燃烧辅料比例下，焚烧炉内将不能持续燃烧，温度波动大，需要在焚烧过程中额外补入燃料，才能维持设备的正常运行。

对比例2

其他条件与实施例1相同，仅烟气降温器降温后热风的温度为400℃，污泥在干化过程中，有机质挥发，焚烧炉内将不能持续燃烧，温度波动大，需增加辅助燃料的比例，才能维持焚烧炉内的稳定燃烧，维持设备正常运行。

对比例3

其他条件与实施例1相同，仅不采用本发明的中雾化器，而是采用专利201610947585.7中的气流雾化器，结果雾化粒子颗粒粗大，使得在在干燥后，污泥颗粒外表含水率较低，而内部含水率很高，达50％以上，焚烧稳定性差。

对比例4

其他条件与实施例1相同，仅不采用热风分配器，而是直接将热风从喷雾干燥塔顶部引入，由于干化时间较短，污泥在干燥后，所得干燥污泥的含水率为55％，含水率过高，焚烧稳定性差。

Claims (10)

1.一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：污泥经管道送至位于喷雾干燥塔顶端的污泥气流雾化器，压缩空气将污泥雾化成微粒，同时从烟气降温器过来的200～220℃的热风进入环绕于污泥气液流雾化器外部的热风分配器，在热风分配器中形成旋转气流，与污泥雾化微粒于喷雾干燥塔中混合，将污泥干燥为干燥污泥；

干燥污泥从喷雾干燥塔底部排出，与辅助燃料混合形成混合料后送至流化床焚烧炉，在850～950℃的温度下对干燥污泥进行焚烧，污泥焚烧后残渣排出，污泥焚烧产生的850～950℃的烟气经管道进入烟气降温器降温形成200℃～220℃的热风。

2.根据权利要求1所述的一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：

所述污泥气流雾化器，包括上部压盖和下部喷嘴；

所述下部喷嘴包括同轴固定装配的中间压缩空气管、污泥管和外层压缩空气管，形成污泥环形通道以及分别位于污泥环形通道内侧和外侧的压缩空气通道；

所述上部压盖压紧固定在下部喷嘴的上端面，其上设有连接污泥环形通道的污泥进口管和连接压缩空气通道的压缩空气进口管；

所述下部喷嘴的下端面设有污泥环形喷口和压缩空气环形喷口，所述污泥环形喷口位于污泥环形通道的下端，所述压缩空气环形喷口分别位于中间压缩空气管和外层压缩空气管的下端，并且靠近污泥环形喷口的内侧和外侧布置；

所述中间压缩空气管的底部轴心位置通过固定螺栓装配有中间气阀，在中间压缩空气管的底部形成向中间压缩空气管外侧倾斜的环形导向斜面；

所述外层压缩空气管的底部设置向内侧倾斜的环形导向斜面；

所述上部压盖和下部喷嘴的外层压缩空气管之间通过法兰固定连接，在上部压盖和下部喷嘴的连接法兰面之间设有密封垫；

所述污泥进口管与污泥管同轴对接，所述压缩空气进口管从侧面引入污泥进口管，并与中间压缩空气管同轴对接，所述上部压盖内部设有进气分配孔，所述进气分配孔一端与压缩空气进口管连通，另一端连通至外层压缩空气管；

所述污泥环形喷口的间隙为3-10mm；

所述压缩空气环形喷口的间隙为0.5-1mm。

3.根据权利要求2所述的一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：

所述污泥由污泥螺杆泵Ⅱ经管道送至位于喷雾干燥塔顶端的污泥气流雾化器上部压盖的污泥进口管，在从下部喷嘴的污泥环形喷口挤出形成3-10mm的厚度的环形污泥，压力为0.6～0.7MPa的压缩空气由压缩空气管接入气流雾化器上部压盖的压缩空气进口管，从下部喷嘴的中间和外层压缩空气环形喷口射出，将挤出的环形污泥雾化成微粒。

4.根据权利要求1所述的一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：

所述热风分配器为蜗壳式分配器，所述污泥气流雾化器置于热风配器环型蜗壳中心，被热风分配器环绕其中。

5.根据权利要求1所述的一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：

所述烟气降温器一端与流化床焚烧炉出口管连接，另一端与干燥塔顶的热风分配器连接，所述烟气降温器采用文氏管结构，污泥焚烧产生的烟气通过文氏管时形成真空，吸进空气与烟气混合降温。

6.根据权利要求1所述的一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：

所述干燥污泥的含水率为35％～45％。

所述干燥污泥的温度≤70℃。

7.根据权利要求1所述的一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：

所述喷雾干燥塔上部为圆筒，下部为锥形斗，顶端安装热风分配器及污泥气流雾化器，锥形斗为干燥污泥收集斗，锥形斗上部设置有排气管，所述排气管依次外接旋风除尘器和脉冲布袋除尘器。

8.根据权利要求7所述的一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：

所述干燥污泥从喷雾干燥塔的收集斗底部排出，由螺旋输送机送入混合机内与辅助燃料在混合机内混合形成混合料，由提升机送入焚烧料仓，并由下部给料机送入流化床焚烧炉。

9.根据权利要求1所述的一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：

所述热风对雾化粒子进行干燥后形成尾气由喷雾干燥塔的排气管排出，经旋风除尘器进行气固分离后进入脉冲布袋除尘器进一步除尘，尾气经碱洗塔去除酸性气体后达标排放；旋风除尘器和脉冲布袋除尘器收集的干燥污泥粉尘经底部排出，由螺旋输送机送入混合机内与干燥污泥及辅助燃料混合形成混合料。

10.根据权利要求1所述的一种污泥雾化干燥焚烧的方法，其特征在于：

所述尾气的温度≤70℃。