CN111116006B - 一种循环回热式污泥处理系统、处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种循环回热式污泥处理系统、处理方法，处理系统包括污泥处理子系统、湿烟气处理子系统、循环回热子系统；污泥处理子系统包括回转烘干窑、燃烧机与混燃室，从混燃室气体入口流入的空气与燃烧机所产生的火焰混燃后流入回转烘干窑；湿烟气处理子系统包括依次连接的除尘器、降温塔、二燃室；循环回热子系统包括换热器、烟气回流管、烟气排出管，烟气回流管的一端与降温塔的烟气出口相连接，其经过换热器后与混燃室相连接，烟气排出管的一端与二燃室的烟气出口相连接，其经过换热器后与尾气处理装置相连接。本发明在采用回转烘干窑的基础上，循环回收利用二燃室的高温气体，具有能耗低、烟气处理设备负荷小的优点。

Description

一种循环回热式污泥处理系统、处理方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种循环回热式污泥处理系统、处理方法。

背景技术

随着经济的高速发展，我国固体废物污泥产生量急剧增加，对污泥进行有效的处理与处置已十分重要。目前污泥的处理主要有填埋处理和焚烧处理两种方式。由于在填埋处理过程中受到各种环境要素的影响，条件要求苛刻，处理不好极易对地下水、土壤等造成二次污染；污泥焚烧处理具有减量化、稳定化、无害化的显著优点，是目前使用较为广泛的方式。

目前的回转窑烘干污泥过程，多数采用燃烧直接供热，燃烧机火焰直接在窑内燃烧，利用火焰的热量直接把污泥烘干。回转烘干窑是一个加热设备，燃料及助燃用的一次空气通过窑头烧嘴送入燃烧室，形成高温火焰，放出大量的热量，产生的高温烟气作为干燥物料的热源，排出的废气经过收尘净化后排至大气中，其存在的主要缺陷是燃烧机产生的火焰直接烧制污泥，在回转烘干窑内形成局部高温，由于燃烧机产生的火焰温度一般为1000℃，直接烧制污泥，会损害污泥里的有机物，产生大量的废气，造成烟气排放量增大、能耗过高的难题，通过增加对后续废气处理设备的要求。

在污泥采用回转窑干化处理过程中，会产生大量的湿烟气，需要进行净化处理后，才能进行外排，目前的烟气处理方式主要采取除尘+脱硫脱硝处理工艺，或者是采取二燃室焚烧+脱硫脱硝处理工艺，其虽然能够进行湿烟气的有效处理，但是依旧存在下述缺陷：1)烟气排放量较大，湿烟气直接进入二燃室内进行焚烧，排出的烟气量较大；2)对烟气处理装置的功耗较大，烟气中含有一定的杂质(例如粉尘)，对后续设备的破坏较高；3)湿烟气的温度较高，并且湿烟气中含有较多的水分，后续设备，尤其是二燃室的负荷较大，能耗高，焚烧效率低。

例如中国专利申请201310061327.5公开了一种一体化冷凝脱水及余热利用的污泥处理装置及工艺流程，包括依次连接的磁化热解机、除湿塔、热交换器、二燃室和尾气处理装置，所述磁化热解机的水烟混合气出口与除湿塔的烟气进口相连，除湿塔的烟气出口与热交换器的烟气进口相连，热交换器的烟气输出口经一烟道通往磁化热解机，经另一烟道通往二燃室的烟气进口，二燃室的烟气出口经过热交换器后热循环后与尾气处理装置相连。上述现有技术中采用磁化热解机的方式进行污泥的处理。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种循环回热式污泥处理系统、处理方法，在采用回转烘干窑的基础上，循环回收利用二燃室的高温气体，具有能耗低、烟气处理设备负荷小的优点。

本发明的第一目的是提供一种循环回热式污泥处理系统，包括污泥处理子系统、湿烟气处理子系统以及循环回热子系统；其中，污泥处理子系统包括回转烘干窑、燃烧机与位于回转烘干窑与燃烧机之间的混燃室，混燃室能够接收燃烧机所产生的火焰，混燃室设有气体入口，从气体入口流入的空气与燃烧机所产生的火焰混燃后流入回转烘干窑；其中，湿烟气处理子系统包括除尘器、降温塔、二燃室，除尘器的烟气入口与回转烘干窑的烟气出口相连接，除尘器的烟气出口与降温塔的烟气入口相连接，降温塔的烟气出口经第一支管与二燃室的烟气入口相连接；其中，循环回热子系统包括换热器、烟气回流管、烟气排出管，烟气回流管的一端与降温塔的烟气出口相连接，其经过换热器后与混燃室相连接，烟气排出管的一端与二燃室的烟气出口相连接，其经过换热器后与尾气处理装置相连接。

在本发明的上述技术方案中，污泥处理子系统中，增设有混燃室，混燃室能够接近完全接收燃烧机所产生的火焰，避免了火焰直接烧制污泥而损害污泥有机物的现象，外部的空气通过气体入口进入混燃室内，与混燃室内的火焰混燃，形成高温的加热气体，能避免燃烧机高温火焰直接烧制污泥，损害污泥里的有机物，然后加热气体通入回转烘干窑内，以对回转烘干窑内的污泥进行烘干，以完成污泥的减量化与无害化处理过程。

优选的，混燃室内形成的加热气体的温度不低于300℃，但是其也不采用超高的温度(优选不超过1300℃)，例如为500℃即可。

进一步的，从回转烘干窑排出的烟气先经过除尘器进行过滤处理，除尘后的烟气在进入降温塔(优选为喷淋降温塔)进行洗涤；其中，洗涤的目的之一是对湿烟气进行冷却降温，降低湿烟气的含水量。由于从回转烘干窑排出的烟气温度较高，含水量较高，通过对烟气进行喷淋洗涤，把烟气的温度降低，使湿烟气含水率达到饱和，从而使水结露成液体，达到气液分离，降低烟气含水量，以便于湿烟气的后续处理；洗涤的目的之二是通过喷淋进一步除去湿烟气的粉尘。

然后控制饱和湿烟气流入在二燃室内进行充分焚烧，二燃室设有加热用的燃烧器，其燃烧温度为300℃～1300℃，例如为1000℃，以使饱和湿烟气充分焚烧分解，去除其含有的有害物质，以便于后续继续处理。

具体的，循环回热子系统用作回收获取二燃室中排出烟气的热量，通过换热器进行烟气回流管、烟气排出管之间的热量交换，一方面，烟气回流管中的烟气获取较多的热量而升温形成高温烟气，直接回收至回转烘干窑中，进行利用；另一方面烟气排出管中的烟气温度降低而形成低温烟气，以便于烟气的排出以及后续装置的再处理过程。

需要具体指出的是，烟气回流管中的烟气来自降温塔，其无需经过二燃室，并直接回流至回转烘干窑中进行使用，该部分烟气无需进行处理，工艺过程简单；同时其温度较低的特性，适合与通过二燃室进行充分燃烧处理的另一部分烟气进行热交换，以降低该另一部分烟气的温度，方便其排出，而无需再设置降温装置进行处理该另一部分烟气，以降低整个系统的占地面积，工艺操作性更强。

根据本发明的另一种具体实施方式，回转烘干窑以卧式倾斜方式设置，其中，回转烘干窑处于低位的一端部设有污泥出口，回转烘干窑处于高位的一端部设有污泥入口，相应的，回转烘干窑的烟气出口也设置在其处于高位的一端部上。

根据本发明的另一种具体实施方式，进一步包括喷淋用水循环子系统，其包括蓄水池、与蓄水池相连的冷却塔与循环水管，循环水管包括第一水管、第二水管，第一水管的一端连接至降温塔的底部水槽区段，第一水管的另一端连接至冷却塔，第二水管的一端连接蓄水池，第二水管的另一端连接降温塔的喷淋头。

根据本发明的另一种具体实施方式，在除尘器与降温塔之间的连接管路上设有引风风机，在降温塔与二燃室之间的连接管路上设有引风风机。

根据本发明的另一种具体实施方式，尾气处理装置包括先后设置的布袋除尘器、脱硫塔与净烟道，以用作进行脱硫处理，具体的，在布袋除尘器与脱硫塔之间的连接管路上设有引风风机。

本发明的第二目的是提供一种循环回热式污泥处理方法，采用回转烘干窑进行污泥的焚烧处理，控制排出污泥的含水率在50％以下，其产生的湿烟气进入除尘器，除尘处理后湿烟气进入降温塔进行洗涤，洗涤后的一部分烟气进入二燃室进行燃烧处理得到高温烟气，高温气体通过烟气排出管排出，另一部分烟气通过烟气回流管流入回转烘干窑进行循环使用；其中，在烟气回流管与烟气排出管之间设有换热器，用以提升该烟气回流管中烟气的温度。

在本发明的上述技术方案中，采用回转烘干窑对污泥进行燃烧处理，从回转烘干窑排出的烟气经过除尘器过滤后，进入降温塔进行洗涤，洗涤的目的之一是对湿烟气进行冷却降温，降低湿烟气的含水量。由于从回转烘干窑排出的烟气温度较高，含水量较高，通过对烟气进行喷淋洗涤，把烟气的温度降低，使湿烟气含水率达到饱和，从而使水结露成液体，达到气液分离，降低烟气含水量，以便于湿烟气的后续处理；洗涤的目的之二是通过喷淋进一步除去湿烟气的粉尘。

进一步的，经过降温塔洗涤后的烟气，一部分经过二燃室进行燃烧处理，以进行后续的外排处理，另一部分经过烟气回流管回流补充至回转烘干窑内进行再次利用，这里，通过在烟气回流管与烟气排出管之间设有换热器，一方面对烟气回流管中的烟气进行增温形成高温加热用的烟气，另一方面对烟气排出管中的烟气进行降温形成低温的烟气而进行后续外排处理。

根据本发明的另一种具体实施方式，控制回流至该回转烘干窑的烟气温度不低于80℃，以节省回转烘干窑采用的燃烧机的能源消耗。

根据本发明的另一种具体实施方式，其特征在于，控制降温塔排出的饱和湿烟气的温度为30℃～100℃，例如为50℃，此时，该饱和湿烟气所含有相对较少的水分，有利于降低二燃室的燃烧负荷，并且有效降低其烟气的排放量。

根据本发明的另一种具体实施方式，二燃室的燃烧温度为300℃～1300℃。

本发明具备以下有益效果：

本发明的循环回热式污泥处理系统设置了特有的混燃室，燃烧机所产生的高温火焰在混燃室内与空气进行充分混燃，形成高温的加热气体并进入回转烘干窑内进行使用，避免了高温火焰直接烧制污泥的现象。

此外，加热气体的温度不低于300℃，例如500℃，一方面可以形成足够的热量以烘干污泥，另一方面可以有效避免烧制污泥的现象出现，降低废气的排放量。

此外，通过降温塔、二燃室与尾气处理装置的结合处理，一方面降低烟气的排放量，另一方面能够降低二燃室与尾气处理装置的负荷，具有烟气排放量小、能耗低、投资运行成本低的优点；

此外，设置了换热器进行烟气回流管与烟气排出管之间进行换热，将二燃室产生的热量进行循环再利用，将换热后具有较高温度的烟气循环至混燃室内进行使用，一方面降低回转烘干炉所需能耗，另一方面降低排出烟气的温度，便于其后续外排处理过程。

本发明的循环回热式污泥处理方法，一方面能够有效降低湿烟气的排放量，能够降低二燃室与尾气处理装置的负荷，另一方面将二燃室所产生的热量进行循环再利用，降低整体的能耗。

此外，通过控制换热器的换热效率，得到符合回转烘干窑处理污泥的烟气温度，以节省回转烘干窑采用的燃烧机的能源消耗。

此外，控制降温塔排出的饱和湿烟气的温度，合理调配二燃室所处理的废弃烟气的用量，以进一步节省二燃室所需能源用量，使得整体能源分配更加合理，能耗更低。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明循环回热式污泥处理系统的流程示意图；

图2是本发明污泥处理子系统的示意图；

图3是本发明尾气处理装置的示意图。

具体实施方式

实施例1

一种循环回热式污泥处理系统，如图1－3所示，包括污泥处理(焚烧或干化)子系统10、湿烟气处理子系统20、喷淋用水循环子系统30、循环回热子系统40、尾气处理装置50。

污泥处理子系统10包括回转烘干窑11、燃烧机12与混燃室13，参见图2，混燃室13位于回转烘干窑11与燃烧机12之间，其能够接收燃烧机12所产生的火焰，混燃室13设有气体入口131，从该气体入口131流入的空气与燃烧机12所产生的火焰混燃后流入回转烘干窑11。

其中，混燃室13能够接近完全或者完全接收燃烧机12所产生的火焰，经过与空气混燃后，形成高温的加热气流，以流入回转烘干窑11内进行污泥的干化；混燃室13内形成高温的加热气流温度优选在400℃～700℃之间，例如为500℃，一方面可以形成足够的热量以烘干污泥，另一方面可以有效避免超高温烧制污泥的现象出现。

进一步的，回转烘干窑11以卧式倾斜方式设置，在回转烘干窑11处于低位的一端部11a设有污泥出口111与高温加热气流入口112，该高温加热气流入口112与混燃室13相连通，污泥出口111用于排出干化后的污泥；在回转烘干窑11处于高位的一端部11b设有污泥入口113，用于污泥的补给，相应的，回转烘干窑11的烟气出口114也设置在其处于高位的一端部11b上。

此时，从回转烘干窑11的烟气出口114排出的烟气可以直接循环至混燃室13进行使用，基于其携带水汽较多、不利于污泥干化、污泥焚烧效率不太高的缘故，这里不作为优选方式进行使用。

湿烟气处理子系统20包括除尘器21、降温塔22、二燃室23，除尘器21的烟气入口211与回转烘干窑11的烟气出口114相连接，除尘器21的烟气出口212与降温塔22的烟气入口221相连接，降温塔22的烟气出口222经第一支管24与二燃室23的烟气入口231相连接。

其中，从回转烘干窑11排出的烟气先经过除尘器21进行过滤处理，除尘后的烟气在进入降温塔22进行洗涤，以获得温度较低的、含水量较低的饱和湿烟气，同时进一步除去湿烟气的粉尘，以便于后续再处理过程。

优选的，控制降温塔22排出的饱和湿烟气的温度为30℃～80℃，例如为50℃，此时，该饱和湿烟气所含有相对较少的水分，有利于降低二燃室23的燃烧负荷，并且有效降低其烟气的排放量。

进一步的，控制饱和湿烟气流入在二燃室23内进行充分燃烧，二燃室23设有加热用的燃烧器，其燃烧温度为300℃～1300℃，例如为1000℃，以使饱和湿烟气充分焚烧分解，去除其含有的有害物质，以便于后续继续处理。

喷淋用水循环子系统30用于对降温塔22中的冷却水进行循环使用，以节省喷淋用水，参见图1，其包括蓄水池31、与蓄水池31相连的冷却塔32与循环水管33，循环水管33包括第一水管331、第二水管332，第一水管331的一端连接至降温塔22的底部水槽区段223，第一水管331的另一端连接至冷却塔32，第二水管332的一端连接蓄水池31，第二水管332的另一端连接降温塔22的喷淋头224。

循环回热子系统40用作回收获取二燃室23中排出烟气的热量，其包括换热器41、烟气回流管42、烟气排出管43，烟气回流管42的一端与降温塔22的烟气出口222相连接，其经过换热器41后与混燃室13相连接，烟气排出管43的一端与二燃室23的烟气出口232相连接，其经过换热器41后与尾气处理装置50相连接。

其中，换热器41能够进行烟气回流管42、烟气排出管43之间的热量交换，一方面，烟气回流管42中的烟气获取较多的热量而升温形成高温烟气，直接回收至回转烘干窑11中，进行利用；另一方面烟气排出管43中的烟气温度降低而形成低温烟气，以便于烟气的排出以及后续装置的再处理过程。

再次参见图1，烟气回流管42中的烟气来自降温塔22，其无需经过二燃室23，并直接回流至回转烘干窑11中进行使用，该部分烟气无需进行处理，工艺过程简单；同时其温度较低的特性，适合与通过二燃室23进行充分燃烧处理的另一部分烟气进行热交换，以降低该另一部分烟气的温度，方便其排出，而无需再设置降温装置进行处理该另一部分烟气，以降低整个系统的占地面积，工艺操作性更强。

尾气处理装置50包括先后设置的布袋除尘器51、脱硫塔52与净烟道53，参见图3，以用作进行脱硫脱磷处理，具体的，在布袋除尘器51与脱硫塔52之间的连接管路上设有引风风机54，用于实现烟气的稳定流动。

相应的，本实施例中在除尘器21与降温塔22之间的连接管路上设有引风风机25，在降温塔22与二燃室23之间的连接管路上设有引风风机26，以实现整个系统烟气流动的稳定。

更具体的，在各个连接管路上，还设置有控制其流动的阀门，例如电动开度阀，以进行流量的调节。

实施例2

一种循环回热式污泥处理方法，能够实现图1－3所示的工艺过程，该方法为采用回转烘干窑11进行污泥的焚烧处理，控制排出污泥的含水率在50％以下，其产生的湿烟气进入除尘器21，除尘处理后湿烟气进入降温塔22进行洗涤，洗涤后的一部分湿烟气(控制该饱和湿烟气的温度为30℃～100℃，例如为50℃)进入二燃室23进行燃烧处理得到高温烟气(二燃室23的燃烧温度为300℃～1300℃)，高温气体通过烟气排出管43排出，另一部分湿烟气通过烟气回流管42流入回转烘干窑11进行循环使用；其中，在烟气回流管42与烟气排出管43之间设有换热器41，用以提升该烟气回流管42中烟气的温度。

其中，回转烘干窑11的填入污泥的含水量一般在50％～85％之间。

进一步的，经过降温塔22洗涤后的烟气，一部分经过二燃室23进行燃烧处理，以进行后续的外排处理(具体设置有例如图实施例1中的尾气处理装置50)，另一部分经过烟气回流管42回流补充至回转烘干窑11内进行再次利用，这里，通过在烟气回流管42与烟气排出管43之间设有换热器41，一方面对烟气回流管42中的烟气进行增温形成高温加热用的烟气，另一方面对烟气排出管43中的烟气进行降温形成低温的烟气而进行后续外排处理。

具体的，控制流至该回转烘干窑11的烟气温度不低于80℃，优选为直接与回转烘干窑11加热用的加热烟气的温度相同，以降低能源的消耗，例如回转烘干窑11中的加热烟气的温度为300℃，控制回流至该回转烘干窑11的烟气温度为300℃，以节省回转烘干窑11采用的燃烧机12的能源消耗，此时，图1中示出的燃烧机12只在系统启动阶段进行使用即可，或者是进行辅助加热即可，不作为主要热源进行使用。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (3)

1.一种循环回热式污泥处理系统，其特征在于，包括：

污泥处理子系统；

湿烟气处理子系统；

喷淋用水循环子系统；以及

循环回热子系统；

其中，所述污泥处理子系统包括回转烘干窑、燃烧机与位于所述回转烘干窑与所述燃烧机之间的混燃室，所述混燃室能够接收所述燃烧机所产生的火焰，所述混燃室设有气体入口，从所述气体入口流入的空气与所述燃烧机所产生的火焰混燃后流入所述回转烘干窑，所述回转烘干窑以卧式倾斜方式设置；其中，所述湿烟气处理子系统包括除尘器、降温塔、二燃室，所述除尘器的烟气入口与所述回转烘干窑的烟气出口相连接，所述除尘器的烟气出口与所述降温塔的烟气入口相连接，所述降温塔的烟气出口经第一支管与所述二燃室的烟气入口相连接；

其中，所述喷淋用水循环子系统包括蓄水池、与所述蓄水池相连的冷却塔与循环水管，所述循环水管包括第一水管、第二水管，所述第一水管的一端连接至所述降温塔的底部水槽区段，所述第一水管的另一端连接至所述冷却塔，所述第二水管的一端连接所述蓄水池，所述第二水管的另一端连接所述降温塔的喷淋头；

其中，所述循环回热子系统包括换热器、烟气回流管、烟气排出管，所述烟气回流管的一端与所述降温塔的烟气出口相连接，其经过所述换热器后与所述混燃室相连接，所述烟气排出管的一端与所述二燃室的烟气出口相连接，其经过所述换热器后与尾气处理装置相连接；

其中，所述混燃室内形成的加热气体的温度在400℃ ~ 700℃之间。

2.如权利要求1所述的循环回热式污泥处理系统，其特征在于，在所述除尘器与所述降温塔之间的连接管路上设有引风风机，在所述降温塔与所述二燃室之间的连接管路上设有引风风机。

3.如权利要求1所述的循环回热式污泥处理系统，其特征在于，所述尾气处理装置包括先后设置的布袋除尘器、脱硫塔与烟道。

Images