CN110498589A - 一种利用炉烟处理城市污泥的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用炉烟处理城市污泥的系统及方法，系统结构简单、能耗小、运行费用低、能够连续安全高效利用烟气干燥处理并输送污泥，同时将污泥中水分回收利用。所述系统，包括炉烟管道和污泥一体化处理机；所述的污泥一体化处理机包括回转污泥干燥滚筒、粉碎输送风机以及蒸汽冷凝器；炉烟管道包括输入炉烟管道和输出炉烟管道；回转污泥干燥滚筒的烟气入口连接输入炉烟管道，烟气出口连接粉碎输送风机，回转污泥干燥滚筒上设置有连接污泥送料装置的污泥入口；回转污泥干燥滚筒内放置有若干蓄热球；蒸汽冷凝器与回转污泥干燥滚筒并联，或者串联在回转污泥干燥滚筒与粉碎输送风机之间；粉碎输送风机出口连接输出炉烟管道。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种利用炉烟处理城市污泥的系统及方法。
背景技术
城市污泥是城市生活和与城市生活活动相关的城市市政设施运行与维护过程中产生的污泥。城市污泥根据其来源主要分为城市污水厂污泥、城市给水污泥、城市水体疏浚淤泥、城市排水沟道污泥、城市建筑工地泥浆等。随着我国城市化进程的加快，城市污泥量大幅增涨，出现了污泥围城等社会治理难题。传统的城市污泥处置方法主要有卫生填埋、土地利用、焚烧、投海等方法，但传统的城市污泥处置方法存在二次污染、大气水质污染难控制、投资及运行成本高等方面的问题。
燃煤发电厂是利用化石燃料煤作为燃料生产电能的工厂。在其生产电能的过程中存在丰富的热源(例如蒸汽、烟气等可用于干燥污泥)，同时燃煤电厂锅炉炉膛燃烧具有温度高的特点，可以将污泥中携带的细菌、二噁英等有害物质在炉膛高温环境中消灭掉，因此燃煤发电厂在处理城市污泥是具有一定的优势。当前燃煤发电厂处理城市污泥的典型技术路线为利用蒸汽间接加热干燥炭化污泥，干燥炭化的污泥送至磨煤机与原煤一起磨制后送入炉膛进行燃烧。该技术路线存在系统复杂、设备多、运行维护成本高、初始投资高、投资回收期长等缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用炉烟处理城市污泥的系统及方法，系统结构简单、能耗小、运行费用低、能够连续安全高效利用烟气干燥处理并输送污泥，同时将污泥中水分回收利用。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种利用炉烟处理城市污泥的系统，包括炉烟管道和污泥一体化处理机；所述的污泥一体化处理机包括回转污泥干燥滚筒、粉碎输送风机以及蒸汽冷凝器；
所述的炉烟管道包括输入炉烟管道和输出炉烟管道；
所述的回转污泥干燥滚筒的烟气入口连接输入炉烟管道，烟气出口连接粉碎输送风机，回转污泥干燥滚筒上设置有连接污泥送料装置的污泥入口；回转污泥干燥滚筒内放置有若干蓄热球；
所述的蒸汽冷凝器与回转污泥干燥滚筒并联，或者串联在回转污泥干燥滚筒与粉碎输送风机之间；
所述的粉碎输送风机出口连接输出炉烟管道。
优选的，回转污泥干燥滚筒内壁沿筒体轴线设置的若干径向隔板，隔板将回转污泥干燥滚筒内空间分隔成多个连通的空腔体，蓄热球放置在空腔体内。
优选的，所述的炉烟采用高温炉烟和/或者中温炉烟；所述的输入炉烟管道的入口端设置有两个入口，一个入口连接锅炉炉膛的出口烟道抽取高温炉烟，另一个入口连接SCR脱硝装置的出口烟道抽取中温炉烟，锅炉炉膛和SCR脱硝装置依次连接。
优选的，粉碎输送风机出口经输出炉烟管道连接锅炉炉膛的燃烧器喷口。
优选的，所述的蒸汽冷凝器入口与回转污泥干燥滚筒的烟气入口连接，蒸汽冷凝器出口与回转污泥干燥滚筒的烟气出口连接，形成蒸汽冷凝器与回转污泥干燥滚筒的并联；蒸汽冷凝器管路上设置蒸汽阀门，输入炉烟管道上设置炉烟阀门，回转污泥干燥滚筒的烟气出口设置出口阀门。
优选的，所述的蒸汽冷凝器入口与回转污泥干燥滚筒的烟气出口连接，蒸汽冷凝器出口与粉碎输送风机入口连接，同时在回转污泥干燥滚筒炉烟出口与粉碎输送风机入口设置连接管道，连接管道与蒸汽冷凝器并联布置，形成蒸汽冷凝器与回转污泥干燥滚筒的串联；蒸汽冷凝器管路上设置蒸汽阀门，炉烟管道上设置炉烟阀门，连接管道上设置旁路阀门。
一种利用炉烟处理城市污泥的方法，基于上述任意一种所述的系统，包括如下步骤，
a、蓄热；
通过粉碎输送风机和输入炉烟管道从锅炉尾部烟道抽取高温和/或中温炉烟，高温和/或中温炉烟进入回转污泥干燥滚筒内加热蓄热球并使蓄热球完成蓄热；蓄热的同时，由于粉碎输送风机对烟气的持续抽取，在回转污泥干燥滚筒形成负压状态；放热后的高温和/或中温炉烟被粉碎输送风机经输出炉烟管道送至锅炉炉膛；
b、污泥干燥，蒸汽回收；
回转污泥干燥滚筒内蓄热球完成蓄热后，断开输入炉烟管道通路，停止抽取高温和/或中温炉烟，此时将湿污泥通过污泥给料系统送入回转污泥干燥滚筒内，在蓄热球的挤压及加热下，使湿污泥中水分的蒸发；与此同时，蒸发出来的水蒸汽进入蒸汽冷凝器进行冷凝放热，使得水蒸汽携带热量和冷凝水得到回收利用；
c、吹扫；
污泥干燥完成后，关闭蒸汽冷凝器回路，打开输入炉烟管道，通过粉碎输送风机抽取高温和/或中温炉烟对回转污泥干燥滚筒内干污泥进行吹扫输送，将干燥后的污泥经输出炉烟管道送入锅炉炉膛燃烧；在污泥吹扫过程中并对回转污泥干燥滚筒内蓄热球进行蓄热；
d、回转污泥干燥滚筒内污泥吹扫完毕后重复步骤a至c，周期性循环处理污泥。
优选的，蒸汽冷凝器与回转污泥干燥滚筒并联时；
步骤b中，蒸汽回收时，炉烟阀门和出口阀门关闭，蒸汽阀门打开；
步骤c中，吹扫输送干污泥时，炉烟阀门和出口阀门打开，蒸汽阀门关闭。
优选的，蒸汽冷凝器与回转污泥干燥滚筒串联时；
步骤b中，蒸汽回收时，炉烟阀门和旁路阀门关闭，蒸汽阀门打开；
步骤c中，吹扫输送干污泥时，炉烟阀门和旁路阀门打开，蒸汽阀门关闭。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明系统简单，仅包括污泥一体化处理机及炉烟管道设备，使得整套系统初期投资少、运行维护成本低、系统安全运行可靠性高；通过回转污泥干燥筒中的蓄热球进行蓄热放热蒸干污泥中水分，在此过程中蓄热球挤压破碎污泥，污泥中水分蒸干接触面增大使得水分的蒸干速度加快，提高的污泥的干燥效率。通过蒸汽冷凝器将污泥蒸干过程中的蒸汽热量进行回收，同时对污泥中水分冷凝后进行回收利用，具有较好的节能、节水效益；最后通过粉碎输送风机将干燥后的污泥直接送入炉膛，无二次污染。
进一步的，本发明污泥蒸干段采用负压系统，同时污泥干燥后直接送入炉膛进行燃烧，消除了污泥干燥过程中外漏以及干燥污泥二次倒运对环境造成二次污染。
附图说明
图1为本发明所述蒸汽冷凝器并联时，利用烟气处理城市污泥的系统结构示意图。
图2为本发明图1中A-A的剖面结构示意图。
图3为本发明所述蒸汽冷凝器串联时，利用烟气处理城市污泥的系统结构示意图。
图中：1-污泥一体化处理机；2-回转污泥干燥滚筒；3-粉碎输送风机；4-蒸汽冷凝器；5-污泥给料系统；6-隔板；7-回转污泥干燥滚筒筒壁；8-蓄热球；9-锅炉炉膛；10-SCR脱硝装置；11-炉烟阀门；12-蒸汽阀门；13-出口阀门；14-输入炉烟管道；15-输出炉烟管道、16-连接管道；17-旁路阀门、18-高温炉烟阀门、19-中温炉烟阀门。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种利用炉烟处理城市污泥的装置，如图1所示，包括污泥一体化处理机1和炉烟管道，其中污泥一体化处理机1如图1中虚线框中所示，其包括回转污泥干燥滚筒2、粉碎输送风机3和蒸汽冷凝器4。如图2所示，回转污泥干燥滚筒2内部沿轴向设置的若干径向隔板6分隔成多个空腔体，并在空腔体内放置蓄热球8，隔板沿径向设置，径向长度小于回转污泥干燥滚筒2半径，使得空腔体在回转污泥干燥滚筒2的中央连通。
具体的，本发明一种利用炉烟处理城市污泥的系统中，如图1所示，所述的回转污泥干燥滚筒2烟气入口与锅炉尾部烟道高温/中温炉烟取烟口连接，烟气出口与粉碎输送风机3入口连接，粉碎输送风机3出口与锅炉炉膛9的燃烧器喷口连接。所述的回转污泥干燥滚筒2的烟气入口侧布置污泥送料装置5。所述的输入炉烟管道14的入口端设置有两个入口，一个入口连接锅炉炉膛9的出口烟道抽取高温炉烟，另一个入口连接SCR脱硝装置10的出口烟道抽取中温炉烟，锅炉炉膛9和SCR脱硝装置10依次连接；两个入口上分别对应设置有高温炉烟阀门18和中温炉烟阀门19。
所述的蒸汽冷凝器4出口与粉碎输送风机3入口连接，入口可与回转污泥干燥滚筒2烟气出口或者烟气入口连接，与烟气入口连接时为与回转污泥干燥滚筒2并联，与烟气出口连接时为回转污泥干燥滚筒2串联。
并联时，如图1所示，输入炉烟管道14上设置炉烟阀门11，蒸汽冷凝器4的输入端设置蒸汽阀门12，回转污泥干燥滚筒2的烟气出口设置出口阀门13；蒸汽回收时，炉烟阀门11和出口阀门13关闭，蒸汽阀门12打开；吹扫输送干污泥时，炉烟阀门11和出口阀门13打开，蒸汽阀门12关闭。
串联时，如图3所示，与蒸汽冷凝器4并联布置了连接管道16，输入炉烟管道14上设置炉烟阀门11，蒸汽冷凝器4的输入端设置蒸汽阀门12，连接管道16设置旁路阀门17；蒸汽回收时，炉烟阀门11和旁路阀门17关闭，蒸汽阀门12打开；吹扫输送干污泥时，炉烟阀门11和旁路阀门17打开，蒸汽阀门12关闭。
本发明利用炉烟干燥污泥并在污泥干燥方式上进行了创新，首先依靠炉烟加热回转污泥干燥滚筒2内蓄热球8并使其蓄热，然后通过蓄热球8挤压污泥并放热快速蒸干污泥中水分，同时将蒸发出来蒸汽热量进行回收并对冷凝水回收利用，提高污泥干燥效率同时达到节能、节水的效果。
本发明一种利用炉烟处理城市污泥的方法，包括如下步骤，
a、通过粉碎输送风机3和输入炉烟管道14从锅炉尾部烟道抽取高温和/或中温炉烟，高温和/或中温炉烟进入回转污泥干燥滚筒2内加热蓄热球8并使蓄热球完成蓄热；蓄热的同时，由于粉碎输送风机3对烟气的持续抽取，在回转污泥干燥滚筒2形成负压状态，防止物料外漏。在实际运行过程中，高温/中温炉烟抽取量通过污泥处理量来调节。放热后的高温/中温炉烟被粉碎输送风机3送至锅炉炉膛。
b、回转污泥干燥滚筒2内蓄热球8完成蓄热后，断开输入炉烟管道14通路，停止抽取高温和/或中温炉烟，此时将湿污泥通过污泥给料系统5送入回转污泥干燥滚筒2内，在蓄热球8的挤压及加热下，使湿污泥中水分的蒸发面增大以加快水分的蒸发。与此同时蒸发出来的水蒸汽进入蒸汽冷凝器4进行冷凝放热，使得水蒸汽携带热量和冷凝水得到回收利用，达到节能和节水的目的；
c、污泥干燥完成后，关闭蒸汽冷凝器4回路，打开输入炉烟管道14，通过粉碎输送风机3抽取高温和/或中温炉烟对回转污泥干燥滚筒2内干污泥进行吹扫输送，将干燥后的污泥送入锅炉炉膛燃烧。在污泥吹扫过程中并对回转污泥干燥滚筒2内蓄热球8进行蓄热。
d、回转污泥干燥滚筒2内污泥吹扫完毕后重复步骤a至c，周期性循环处理污泥。
Claims (9)
1.一种利用炉烟处理城市污泥的系统，其特征在于，包括炉烟管道和污泥一体化处理机(1)；所述的污泥一体化处理机(1)包括回转污泥干燥滚筒(2)、粉碎输送风机(3)以及蒸汽冷凝器(4)；
所述的炉烟管道包括输入炉烟管道(14)和输出炉烟管道(15)；
所述的回转污泥干燥滚筒(2)的烟气入口连接输入炉烟管道(14)，烟气出口连接粉碎输送风机(3)，回转污泥干燥滚筒(2)上设置有连接污泥送料装置(5)的污泥入口；回转污泥干燥滚筒(2)内放置有若干蓄热球(8)；
所述的蒸汽冷凝器(4)与回转污泥干燥滚筒(2)并联，或者串联在回转污泥干燥滚筒(2)与粉碎输送风机(3)之间；
所述的粉碎输送风机(3)出口连接输出炉烟管道(15)。
2.根据权利要求1所述的一种利用炉烟处理城市污泥的系统，其特征在于，回转污泥干燥滚筒(2)内壁沿筒体轴线设置的若干径向隔板(6)，隔板(6)将回转污泥干燥滚筒(2)内空间分隔成多个连通的空腔体，蓄热球(8)放置在空腔体内。
3.根据权利要求1所述的一种利用炉烟处理城市污泥的系统，其特征在于，所述的炉烟采用高温炉烟和/或者中温炉烟；所述的输入炉烟管道(14)的入口端设置有两个入口，一个入口连接锅炉炉膛(9)的出口烟道抽取高温炉烟，另一个入口连接SCR脱硝装置(10)的出口烟道抽取中温炉烟，锅炉炉膛(9)和SCR脱硝装置(10)依次连接。
4.根据权利要求1所述的一种利用炉烟处理城市污泥的系统，其特征在于，粉碎输送风机(3)出口经输出炉烟管道(15)连接锅炉炉膛(9)的燃烧器喷口。
5.根据权利要求1所述的一种利用炉烟处理城市污泥的系统，其特征在于，所述的蒸汽冷凝器(4)入口与回转污泥干燥滚筒(2)的烟气入口连接，蒸汽冷凝器(4)出口与回转污泥干燥滚筒(2)的烟气出口连接，形成蒸汽冷凝器(4)与回转污泥干燥滚筒(2)的并联；蒸汽冷凝器(4)管路上设置蒸汽阀门(12)，输入炉烟管道(14)上设置炉烟阀门(11)，回转污泥干燥滚筒(2)的烟气出口设置出口阀门(13)。
6.根据权利要求1所述的一种利用炉烟处理城市污泥的系统，其特征在于，所述的蒸汽冷凝器(4)入口与回转污泥干燥滚筒(2)的烟气出口连接，蒸汽冷凝器(4)出口与粉碎输送风机(3)入口连接，同时在回转污泥干燥滚筒(2)炉烟出口与粉碎输送风机(3)入口设置连接管道(16)，连接管道(16)与蒸汽冷凝器(4)并联布置，形成蒸汽冷凝器(4)与回转污泥干燥滚筒(2)的串联；蒸汽冷凝器(4)管路上设置蒸汽阀门(12)，炉烟管道(14)上设置炉烟阀门(11)，连接管道(16)上设置旁路阀门(17)。
7.一种利用炉烟处理城市污泥的方法，其特征在于，基于权利要求1-6任意一种所述的系统，包括如下步骤，
a、蓄热；
通过粉碎输送风机(3)和输入炉烟管道(14)从锅炉尾部烟道抽取高温和/或中温炉烟，高温和/或中温炉烟进入回转污泥干燥滚筒(2)内加热蓄热球(8)并使蓄热球(8)完成蓄热；蓄热的同时，由于粉碎输送风机(3)对烟气的持续抽取，在回转污泥干燥滚筒(2)形成负压状态；放热后的高温和/或中温炉烟被粉碎输送风机(3)经输出炉烟管道(15)送至锅炉炉膛(9)；
b、污泥干燥，蒸汽回收；
回转污泥干燥滚筒(2)内蓄热球(8)完成蓄热后，断开输入炉烟管道(14)通路，停止抽取高温和/或中温炉烟，此时将湿污泥通过污泥给料系统(5)送入回转污泥干燥滚筒(2)内，在蓄热球(8)的挤压及加热下，使湿污泥中水分的蒸发；与此同时，蒸发出来的水蒸汽进入蒸汽冷凝器(4)进行冷凝放热，使得水蒸汽携带热量和冷凝水得到回收利用；
c、吹扫；
污泥干燥完成后，关闭蒸汽冷凝器(4)回路，打开输入炉烟管道(14)，通过粉碎输送风机(3)抽取高温和/或中温炉烟对回转污泥干燥滚筒(2)内干污泥进行吹扫输送，将干燥后的污泥经输出炉烟管道(15)送入锅炉炉膛(9)燃烧；在污泥吹扫过程中并对回转污泥干燥滚筒(2)内蓄热球(8)进行蓄热；
d、回转污泥干燥滚筒(2)内污泥吹扫完毕后重复步骤a至c，周期性循环处理污泥。
8.根据权利要求7所述的一种利用炉烟处理城市污泥的方法，其特征在于，蒸汽冷凝器(4)与回转污泥干燥滚筒(2)并联时；
步骤b中，蒸汽回收时，炉烟阀门(11)和出口阀门(13)关闭，蒸汽阀门(12)打开；
步骤c中，吹扫输送干污泥时，炉烟阀门(11)和出口阀门(13)打开，蒸汽阀门(12)关闭。
9.根据权利要求7所述的一种利用炉烟处理城市污泥的方法，其特征在于，蒸汽冷凝器(4)与回转污泥干燥滚筒(2)串联时；
步骤b中，蒸汽回收时，炉烟阀门(11)和旁路阀门(17)关闭，蒸汽阀门(12)打开；
步骤c中，吹扫输送干污泥时，炉烟阀门(11)和旁路阀门(17)打开，蒸汽阀门(12)关闭。
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