CN111156529A - 一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，包括以下步骤：对污水厂的生活污泥用可再生能源进行非相变低温烘干，对烘干产生的水蒸气用生物菌降解除臭，将烘干后的生活污泥高压粉碎改性为微粉燃料，用于焚烧危废，炉灰用作建材填充料。相应地，本发明还公开了一种生活污泥制备燃料焚烧危废的系统，包括太阳能高温集热装置、烘干装置、生物除臭装置、高压粉碎装置、燃烧装置和远程监控装置子系统。本发明实现了将生活污泥变废为宝，彻底燃烧固体废物的物理结构，终结填埋对环境造成的恶性污染，破解其减量化、无害化、资源化利用的世界性难题。
Description
技术领域
本发明属于固体废物资源化利用技术领域，特别涉及一种用生活污泥制备燃料焚烧危废的方法及系统。
背景技术
我国有5000余座市政污水厂，年均产生以粪便成分为主的湿污泥约8000万吨。生活污泥由细胞膜包裹99％以上结合水胶质体构成，蒸发破壁脱水是最简单有效的减量方法，但是由于生产蒸汽的能量投入与污泥自身产出的热值入不敷出，特别污泥等同于垃圾填埋的处置后果，使国家出台了禁止污水厂使用锅炉干化污泥的规定，目前普遍采用昂贵的高分子材料对其破壁后，再用机械压滤到含水80％后填埋，既占用土地又污染环境。
为了寻找热源，出现了很多挖掘污泥热值干化、碳化的方法，但是均不能消除其固体形态。
尽管国家要求发电厂、水泥厂协同处置污泥，由于焚烧高含水污泥，实际在焚烧污水，容易降低炉温造成二噁英排放和影响水泥熟料质量，加之污水厂与发电厂、水泥厂布局不匹配，很难普遍实施。
有的试图在污水池上安装太阳能光伏板和聚焦、追踪的光热装置提供热源，受限于污水池严禁遮挡光照，破坏结构而无法实施。
发明内容
本发明提供了一种用生活污泥制备燃料焚烧危废的方法及系统，实现将生活污泥改性为燃料，焚烧危废，变废为宝，终结填埋污染。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，包括以下步骤：用太阳能高温介质及辅助电加热，对抑制污泥高温裂解恶臭的低温深度脱水，提供高效、稳定、经济的热源，对蒸发的臭气用生物菌降解，保留污泥热值高压粉碎，改性为微粉燃料，用于焚烧炉燃烧危废，炉灰用作建材填充料。
优选的，本方法包括以下步骤：在污水池上无损伤铺设太阳能装置，由一条U形结构的金属流道串联若干支真空管组成，U形结构之间用免焊接的射流器连接，由循环泵驱动工作介质雾化，换出真空管闷晒的热能。
优选的，系统根据太阳能集热器出口处的温控探头检测输出工作介质的温度，自动控制入口处的阀门开度，调节介质均衡输出同等热能，避免热短路。
优选的，太阳能高温介质用保温罐储能，辅助电加热，为抑制污泥恶臭裂解的小于100℃低温深度脱水，提供高效、稳定、经济的热源。
优选的，本方法包括以下步骤：烘干产生的水蒸气用中水通过多级喷淋塔冷凝，用生物菌繁殖吞噁产生氨气、硫化氢的病原体降解除臭。
优选的，充分保留干化污泥的有机热值，高压粉碎至20-40um，提高燃值，改性为微粉燃料。
优选的，微粉燃料燃烧时包括以下步骤：先点火加温，后送风注氧，再将微粉燃料从立式扁形结构的燃烧室底部雾化送入，沿内壁旋转，延长燃烧时间。
优选的，燃烧室的底部送料管配有防止回火的紧急封闭装置，和/或，燃烧装置配有强化注氧助燃的二次送风装置，和/或，燃烧室中设有注水夹套，配套锅炉使用。
一种实施前述方法的系统，包括：太阳能高温集热装置，低温烘干装置、生物除臭塔、高压粉碎设备、燃烧装置和远程监控子系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用太阳能真空管高温集热器开发污水池闲置的可再生能源，降低了污泥干化成本，充分保留污泥的有机热值，高压粉碎为超细微粉，增加燃值，改性为微粉燃料焚烧危废，变废为宝，彻底消灭固体废物的物理结构，终结填埋对环境造成的恶性污染，破解其减量化、无害化、资源化世界性难题。
附图说明
图1为本发明一种生活污泥制备燃料焚烧危废方法的流程示意图；
图2为本发明一种生活污泥制备燃料焚烧危废系统的结构框图；
图3为本发明一实施例中燃烧装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
参考图1，一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，包括以下步骤：对污水厂提供的包括常规压滤后的含水生活污泥，用太阳能热源进行抑制恶臭裂解的小于100℃低温深度脱水，对烘干产生的水蒸气用中水通过多级喷淋塔冷凝，用活体生物菌繁殖，吞噁产生氨气，硫化氢的病原体，降解除臭，将干化污泥高压粉碎至20-40um，提高表面积增加燃值，改性为微粉燃料，作为焚烧炉的燃料焚烧危废，炉灰用作建材填充料，消除固体废物的物理结构，终结填埋污染。
在一个实施例中，包括以下步骤：开发污水厂闲置的太阳能高温介质，辅助电加热，为污泥低温深度脱水提供高效、稳定、经济的热源。
在一个实施例中，包括以下步骤：在污水池上方无损伤安装钢结构铺设太阳能装置，太阳能集热器由一条U形结构的金属流道串联若干支真空管，用免焊接射流器连接，通过循环泵驱动介质射流雾化，吸收真空管闷晒热能，产出高温热能。介质由软化水改为导热油时，热能提高一倍。
在金属流道中雾化为循环泵驱动的包括软化水和导热油在内的工作介质换热循环回路，换热金属流道依次经过若干支太阳能真空管，并在太阳能真空管中呈U形结构，U形结构之间连接有射流雾化器。
太阳能集热器可以采用多组太阳能真空管串联和/或并联的方式，通过串联增加温度，通过并联增加流量，对太阳能集热器各部件的数量均不进行限制。循环泵驱动介质射流雾化，吸收真空管闷晒热能，输出高温介质用保温罐储能，辅助电加热，全天候提供干化污泥的热源。
在一个实施例中，包括以下步骤：太阳能集热器出口处装有温控探头，检测输出工作介质的温度，按照设定温度，自动控制太阳能集热器入口处的阀门开度，实现每一组集热器都均衡产出同等热能，避免系统热短路。
在一个实施例中，包括以下步骤：在污水池上方铺设具有安全防护网的钢结构，将太阳能集热器铺设在钢结构上，循环保温管道安装在检修通道旁，便于巡检。
钢结构水平铺设在污水池上方，安全防护网水平铺设在钢结构之间，而太阳能集热器则铺设在钢结构上。无损伤安装钢结构不破坏污水池的物理结构，安装真空管集热器不遮挡光照，不影响污水池的使用功能。该设计按照开发污水池闲置的太阳能热源，填补锅炉缺失的空白，同时保持污水处理功能不变实施。
在一个实施例中，包括以下步骤：针对污泥产生恶臭的链状烷烃类，环烷烃类等有机挥发物的挥发温度均在100-300℃以上，采用抑制高温裂解恶臭的非相变工艺，设定为低于100℃深度脱水，同时提高产能，降低能耗。
在一个实施例中，包括以下步骤：通过可再生能源干化污泥，充分保留污泥中富含的2000-3000大卡热值，高压粉碎至20-40um，通过增加表面积提高燃值，改性为微粉燃料。
在一个实施例中，焚烧微粉燃料包括以下步骤：先点火加温，后送风注氧，再将微粉燃料从立式扁形结构的燃烧室的底部雾化送入，沿内壁旋转，延长燃烧时间。
设定先点火加温以及后送风注氧的操作程序，主要是限制粉尘发生爆炸的条件，微粉燃料从燃烧室的底部雾化送入，沿内壁旋转，延长停留时间，在注氧条件下连同烟气一起充分燃烧，替代化石能源，作为焚烧炉的燃料焚烧危废，一次性燃烧其污泥和危废原有的固体废物结构和形态，变废为宝，终结填埋污染。
在一个实施例中，包括以下步骤：燃烧室的送料管配有防止回火的紧急封闭装置，当送风注氧装置发生故障时，能够紧急封闭送料口，防止回火。
在一个实施例中，包括以下步骤：燃烧室设有进行二次送风注氧或者多次送风注氧装置，根据炉温及烟气排放，随时调整其送风量，保证物料完全燃烧。
在一个实施例中，包括以下步骤：由在线检测装置分别对太阳能介质的进出口温度，污泥蒸发的除臭气体，焚烧炉的粉尘及尾气排放进行检测。
在一个实施例中，包括以下步骤：微粉燃烧装置还可以用于锅炉、窑炉、发电。
参考图2，一种实施前述任一实施例所述方法的系统，包括：太阳能高温集热器、低温烘干装置、生物除臭塔、高压粉碎设备、燃烧装置和远程监控子系统。
开发污水池闲置的可再生能源，采用抑制污泥高温裂解恶臭的非相变工艺，低温深度脱水，高效节能。蒸发气体通过多级喷淋塔用中水冷凝，由生物菌繁殖吞噁产生氨气、硫化氢臭气的病原体降解除臭。将干化污泥高压粉碎至20-40um，通过增加表面积提高燃值，改性为微粉燃料。替代化石能源，作为焚烧炉的燃料焚烧危废，炉灰作为建材的填充料，通过燃烧彻底消灭固体废物原有的物理结构和形态，终结填埋污染。系统配套远程监控，包括但不限于各类传感组件和摄像头组件。远程监控子系统可以是局域网的远程监控，也可以是互联网的远程监控，即由互联网实施控制在线检测，包括使用手机和电脑在内的智能设备进行远程监控。远程监控子系统对太阳能介质温度、低温烘干、生物除臭、高压粉碎、防爆燃烧、尾气排放等设备工作程序及排放参数进行监控检测。
参考图3，燃烧装置包括底架1、电机2、传动装置3、燃烧室4和锅炉5，电机2、燃烧室4和锅炉5均安装在底架1上；燃烧室4为立式扁形结构，可以增加雾化微粉燃料在燃烧室内的停留时间，充分燃烧；电机2带动传动装置3驱动风扇，为燃烧室4内送风注氧和/或二次送风注氧；燃烧室4内微粉燃料燃烧焚烧炉5中危废，从而彻底消除固体废物的物理结构和形态。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，其特征在于，包括以下步骤：对污水厂的生活污泥用可再生能源进行抑制高温恶臭裂解的非相变低温烘干，对烘干产生的水蒸气用生物菌降解除臭，将烘干后的生活污泥高压粉碎改性为微粉燃料，作为焚烧炉的燃料焚烧危废，炉灰用作建材填充料。
2.根据权利要求1所述的一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，其特征在于：太阳能高温介质用保温罐储能，辅助电加热，为污泥深度脱水提供稳定热源。
3.根据权利要求2所述的一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，其特征在于，包括以下步骤：在污水池铺设不损伤结构，不遮挡光照的太阳能真空管高温集热器，用一条U形换热金属流道串联若干支真空管，用免焊接的射流装置连接，使循环泵驱动的工作介质雾化，通过吸收真空管闷晒热能换出高温介质。
4.根据权利要求3所述的一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，其特征在于：太阳能集热器出口处安装有温控探头，根据输出工作介质的温度，自动设定入口处的阀门开度，避免系统热短路。
5.根据权利要求3所述的一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，其特征在于：烘干机设定为小于100℃的非相变低温，抑制恶臭裂解，同时用生物菌对蒸发的气体降解除臭。
6.根据权利要求3所述的一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，其特征在于，包括以下步骤：将富含有机热值的干化污泥高压粉碎至20-40um，提高燃值，改性为微粉燃料。
7.根据权利要求1所述的一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，其特征在于，燃烧微粉燃料包括以下步骤：先点火加温，后送风注氧，再将微粉燃料从立式扁形结构的燃烧室的底部雾化送入，沿内壁旋转充分燃烧。
8.根据权利要求7所述的一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，其特征在于，燃烧室的底部送料管配有防止回火的紧急封闭装置，和/或，燃烧装置配有强化注氧助燃的二次送风装置，和/或，燃烧室中设有注水夹套，与锅炉配套使用。
9.根据权利要求1所述的一种生活污泥制备燃料焚烧危废的方法，其特征在于：危废焚烧炉装有烟气和除尘处理装置。
10.一种实施如权利要求1-9任一项所述方法的系统，其特征在于，包括：太阳能集热器、低温烘干装置、生物除臭塔、高压粉碎设备、燃烧装置和远程监控子系统。
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