CN111649334A - 一种新型污泥干化焚烧系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种新型污泥干化焚烧系统及方法，包括湿污泥仓、快速气流床污泥干燥机、初级打散破碎器、二次打散破碎器、风室、旋风分离器和煤粉锅炉，其中，湿污泥仓的出料口连接快速气流床污泥干燥机上的污泥进料口；快速气流床污泥干燥机的出料口连接旋风分离器的进料口；所述旋风分离器的干污泥出口经过输煤系统连接煤粉锅炉的进料口；所述旋风分离器的乏气出口连接煤粉锅炉的烟道内布置的除尘器；所述污泥进料口处设置有初级打散破碎器；所述快速气流床污泥干燥机的底部设置有风室，所述风室上的进风口连接煤粉锅炉烟道上的高温烟气出口；所述风室的底部设置有二次打散破碎器；本发明解决了现有的污泥干化系统存在的系统复杂、占地面积大、投资大、电耗高、维护成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉耦合生物质利用环保技术领域，特别涉及一种新型污泥干化焚烧系统及方法。
背景技术
随着社会发展与人民生活水平的提高，城市污水处理量日益增加，与之对应的是污水处理的衍生物——城市污泥的产生量日益增加。2015年全国城市污泥年产生量达到5000万吨，若算上工业污泥，其总量达到城市生活垃圾水平。大量城市污泥合理环保的处理需求日益增长。结合中国国情，基于燃煤机组焚烧的污泥处理是最为环保有效的处置方式。
现阶段污泥无害化处置方式，因是否干化、干化程度、干化介质、接触方式等诸多因素的差别而各有不同。例如，循环流化床锅炉可借助其燃料适应范围广的特性直接掺烧一定比例的城市污泥，无需干化处理。而先存量更大的煤粉锅炉，由于其燃烧系统的特殊性，需要将污泥干化并磨碎成粒径合格的干污泥才能与原煤一并入炉焚烧或单独入炉焚烧。污泥干化处理主要采用烟气或蒸汽作为热源，进行不同程度的干化，再送入燃煤锅炉焚烧。虽能较好地完成污泥干化焚烧任务，但污泥干化系统不同程度地存在系统复杂、占地面积大、投资大、电耗高、维护成本高等问题，寻求更加高效低耗的污泥干化与焚烧装置，显得较为紧迫，也是对现有干化技术领域的重要补充。
结合煤泥干燥与褐煤提质等项目的研究经验，更新了适应于城市污泥破碎与干燥的快速气流床装置，集合气力分选技术在快速气流床干化器中一并实现污泥的破碎、干化与分离，并设计了干污泥与乏气送入锅炉焚烧并处理的不同路径，该工艺对于扩宽现阶段的污泥干化技术，增加行业技术积累，具有积极的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型污泥干化焚烧系统及方法，解决了现有的污泥干化系统存在的系统复杂、占地面积大、投资大、电耗高、维护成本高的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种新型污泥干化焚烧系统，包括湿污泥仓、快速气流床污泥干燥机、初级打散破碎器、二次打散破碎器、风室、旋风分离器和煤粉锅炉，其中，湿污泥仓的出料口连接快速气流床污泥干燥机上的污泥进料口；快速气流床污泥干燥机的出料口连接旋风分离器的进料口；所述旋风分离器的干污泥出口经过输煤系统连接煤粉锅炉的进料口；所述旋风分离器的乏气出口连接煤粉锅炉的烟道内布置的除尘器；
所述污泥进料口处设置有初级打散破碎器；
所述快速气流床污泥干燥机的底部设置有风室，所述风室上的进风口连接煤粉锅炉烟道上的高温烟气出口；
所述风室的底部设置有二次打散破碎器。
优选地，所述污泥进料口设置有多个；多个污泥进料口沿快速气流床污泥干燥机的筒体的圆周方向均布；所述每个污泥进料口的进口处设置有一个初级打散破碎器。
优选地，所述快速气流床污泥干燥机的内腔上还设置有防堵格栅，所述防堵格栅布置在污泥进料口的下方。
优选地，所述风室的上方设置有布风板；所述布风板上设置有风帽。
优选地，所述旋风分离器的干污泥出料口连接闭风卸料器的进料口，所述闭风卸料器的出料口连接干污泥仓的进料口；所述干污泥仓的出料口经过输煤系统连接煤粉锅炉的进料口。
优选地，所述干污泥仓的出料口和输煤系统之间设置有污泥输送皮带。
优选地，所述煤粉锅炉烟道上的高温烟气出口布置在空预器的上方，所述空预器布置在煤粉锅炉的烟道上。
一种新型污泥干化焚烧方法，基于所述的一种新型污泥干化焚烧系统，包括以下步骤：
储存在湿污泥仓内的待处理的城市污泥输送至快速气流床污泥干燥机中进行干燥，湿污泥进入污泥进料口内，被初级打散破碎器进行初步破碎；
小粒径的湿污泥块与从煤粉锅炉烟道中抽取经过风室的高温烟气接触后，发生剧烈的传质传热作用；之后输送至旋风分离器中进行分离；
大粒径的湿污泥块，在重力作用下颗粒下降，在与污泥颗粒的碰撞与布置于底部的二次打散破碎器的综合作用下，分裂成更小粒径的粒径并完成干化、上升，之后输送至旋风分离器中进行分离；
从旋风分离器中分离出来的干污泥颗粒接入输煤系统，与燃煤混合后进行磨碎，后入炉焚烧；
从旋风分离器顶部排出的乏气直接接入煤粉锅炉的除尘器前端烟道，利用锅炉的烟气污染物脱除装置对乏气进行多重处置，实现达标排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种新型污泥干化焚烧系统及方法，基于快速气流床构建的污泥干化焚烧系统，结合气力分选技术，在静态无旋转的快速气流床污泥干燥机内综合实现湿污泥的破碎、干化与分选，具有系统简单、占地小、维护成本低、运行电耗低、投资小、回收快等多重优点，分离出的干污泥可直接入炉焚烧，乏气送入锅炉尾部而不是炉膛焚烧，降低了机组运行的能耗；解决了现有的污泥干化系统存在的系统复杂、占地面积大、投资大、电耗高、维护成本高的问题。
附图说明
图1是本发明涉及的系统结构示意图；
图2是防堵格栅的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种新型污泥干化焚烧系统，包括湿污泥仓1、螺旋输送器2、快速气流床污泥干燥机3、污泥进料口4、初级打散破碎器5、防堵格栅6、布风板7、风帽8、二次打散破碎器9、风室10、旋风分离器11、干污泥仓12、引风机14、空预器15、除尘器16、煤粉锅炉17和闭风卸料器18，其中，湿污泥仓1的出料口连接螺旋输送器2的进料口；所述螺旋输送器2的出料口连接快速气流床污泥干燥机3的筒体上的污泥进料口4。
所述污泥进料口4设置有多个；多个污泥进料口沿快速气流床污泥干燥机3的筒体的圆周方向均布。
所述每个污泥进料口4的进口处设置有一个初级打散破碎器5，用以将湿污泥进行初步破碎，避免以块状或团状形式进入干化机内影响干化效率。
所述快速气流床污泥干燥机3的内腔上还设置有防堵格栅6，所述防堵格栅6布置在污泥进料口4的下方。
所述快速气流床污泥干燥机3的底部为风室10，所述风室10的上方设置有布风板7。
所述布风板7上设置有风帽8。
所述风室10的进风口连接煤粉锅炉17的烟道。
所述风室10的底部设置有二次打散破碎器9。
所述快速气流床污泥干燥机3的干污泥颗粒出口连接有旋风分离器11。
所述旋风分离器11的干污泥出料口连接闭风卸料器18的进料口，所述闭风卸料器18的出料口连接干污泥仓12的进料口。
所述旋风分离器11的乏气出口连接引风机14的进风口，所述引风机14的出风口连接煤粉锅炉17的烟道内布置的除尘器16。
本发明的工作过程是：
待处理的城市污泥集中送到燃煤机组附近的湿污泥仓1储存，由螺旋输送器2将湿污泥仓1卸出的湿污泥输运至快速气流床污泥干燥机3；根据待处理污泥含水量的不同，可针对性建设对应的湿污泥仓1并使用专用的螺旋输送器2，例如，对于80％含水率的流动性污泥，使用污泥螺杆泵，而对于60％含水率的块状污泥，可使用绞龙进行输运。
湿污泥被送入均匀布置于快速气流床污泥干燥机3的筒体上的污泥进料口4，污泥进料口4的数量2、4个或更多，可结合待处理污泥量与污泥属性进行设计。
湿污泥被污泥进料口4内的初级打散破碎器5进行初步破碎，避免以块状或团状形式进入干化机内影响干化效率。
同时，污泥进料口4下方的干燥机内部适当高度加装防堵格栅6，详见图2，格栅网孔的尺寸结合污泥特性优化设计，如150×150mm，少数未经充分破碎的大湿污泥块被防堵格栅6拦截，经高温烟气的干燥与自下而上的污泥颗粒的碰撞作用，被干化破碎成较小颗粒落入底部。
快速气流床污泥干燥机3底部设置有风室10，在引风机作用下，定量的干化烟气如340℃，从煤粉锅炉17的空预器15上方的烟道被抽取并送入风室10；风室10上方设置有布风板7，其中均匀设置合计设计的风帽8，将流经风室10的干化烟气加速后送入干燥机内。
湿污泥与高温烟气接触后，发生剧烈的传质传热作用：干燥机截面平均气速取决于烟气抽取量，直接对应了湿污泥颗粒的临界直径dc，临界直径为污泥颗粒的重力与气流对颗粒的曳力相平衡时的污泥颗粒直径，由于重力与曳力平衡，污泥可出于悬浮状态，但由于传热传质过程，该污泥颗粒失重，并在曳力的持续作用下上升并被带离出快速气流床污泥干燥机3并被其下游的气固分离装置——旋风分离器11所分离，在整个过程中，湿污泥颗粒不断被干燥，变成合格含水率如不超过40％的干污泥颗粒被分离。
而对直径大于临界直径的湿污泥颗粒，在重力作用下颗粒下降，在与污泥颗粒的碰撞与布置于底部的二次打散破碎器9的综合作用，分裂成更小粒径的粒径并完成干化、上升与分离，大颗粒污泥经历多次的碰撞与破碎，可最终变成预期含水率的干污泥。
烟气与干化蒸发的水蒸气、污泥干化气体如NH3、H2S等混合，统称乏气。乏气裹挟着干污泥颗粒并在旋风分离器11内完成气固分离，分离下来的干污泥颗粒经闭风卸料器18进入干污泥仓12中暂时储存。
经底部的卸料装置排除，干污泥可经污泥输送皮带13接入输煤系统，与燃煤混合后经磨煤机磨碎后入炉焚烧，适用于干污泥仓距离输煤皮带较近的情形。
对于二者相距较远的情况，由于污泥经快速气流床污泥干化机3的破碎干化，及旋风分离器11的分离，其粒径较小通过设计干燥机内气速可使分离后的干污泥粒径满足入炉焚烧的煤粉粒径要求，该部分干污泥可直接经污泥输送皮带13入炉焚烧，不会对锅炉的焚烧系统造成严重影响。
从旋风分离器11顶部排出的乏气，其温度在130～150℃之间，其所含污染物为常规烟气污染物低温烟气干化不会导致二噁英前驱物及二噁英的生成，故乏气可经引风机14作用直接接入煤粉锅炉17的除尘器16前端烟道，利用锅炉的烟气污染物脱除装置如除尘器与脱硫塔等对乏气进行多重处置，实现达标排放。
基于快速气流床构建的污泥干化焚烧系统，结合气力分选技术，在静态无旋转的快速气流床污泥干燥机3内综合实现湿污泥的破碎、干化与分选，具有系统简单、占地小、维护成本低、运行电耗低、投资小、回收快等多重优点，分离出的干污泥可直接入炉焚烧，乏气送入锅炉尾部而不是炉膛焚烧，降低了机组运行的能耗。
以某电厂660MW机组利用快速气流床干化焚烧240吨/天的60％湿污泥为例，干化污泥的掺烧比例为2.6％，机组运行煤耗增加～0.66g/kWh，对锅炉热效率影响～0.12％，无水耗，运行电耗等指标低于同等条件其他干化焚烧技术的70％，优势明显，相比现有的污泥干化焚烧技术，竞争力较为突出。
Claims (8)
1.一种新型污泥干化焚烧系统，其特征在于，包括湿污泥仓(1)、快速气流床污泥干燥机(3)、初级打散破碎器(5)、二次打散破碎器(9)、风室(10)、旋风分离器(11)和煤粉锅炉(17)，其中，湿污泥仓(1)的出料口连接快速气流床污泥干燥机(3)上的污泥进料口(4)；快速气流床污泥干燥机(3)的出料口连接旋风分离器(11)的进料口；所述旋风分离器(11)的干污泥出口经过输煤系统连接煤粉锅炉(17)的进料口；所述旋风分离器(11)的乏气出口连接煤粉锅炉(17)的烟道内布置的除尘器(16)；
所述污泥进料口(4)处设置有初级打散破碎器(5)；
所述快速气流床污泥干燥机(3)的底部设置有风室(10)，所述风室(10)上的进风口连接煤粉锅炉(17)烟道上的高温烟气出口；
所述风室(10)的底部设置有二次打散破碎器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种新型污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述污泥进料口(4)设置有多个；多个污泥进料口沿快速气流床污泥干燥机(3)的筒体的圆周方向均布；所述每个污泥进料口(4)的进口处设置有一个初级打散破碎器(5)。
3.根据权利要求1所述的一种新型污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述快速气流床污泥干燥机(3)的内腔上还设置有防堵格栅(6)，所述防堵格栅(6)布置在污泥进料口(4)的下方。
4.根据权利要求1所述的一种新型污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述风室(10)的上方设置有布风板(7)；所述布风板(7)上设置有风帽(8)。
5.根据权利要求1所述的一种新型污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述旋风分离器(11)的干污泥出料口连接闭风卸料器(18)的进料口，所述闭风卸料器(18)的出料口连接干污泥仓(12)的进料口；所述干污泥仓(12)的出料口经过输煤系统连接煤粉锅炉(17)的进料口。
6.根据权利要求5所述的一种新型污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述干污泥仓(12)的出料口和输煤系统之间设置有污泥输送皮带(13)。
7.根据权利要求1所述的一种新型污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述煤粉锅炉(17)烟道上的高温烟气出口布置在空预器(15)的上方，所述空预器(15)布置在煤粉锅炉(17)的烟道上。
8.一种新型污泥干化焚烧方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任一项所述的一种新型污泥干化焚烧系统，包括以下步骤：
储存在湿污泥仓(1)内的待处理的城市污泥输送至快速气流床污泥干燥机(3)中进行干燥，湿污泥进入污泥进料口(4)内，被初级打散破碎器(5)进行初步破碎；
小粒径的湿污泥块与从煤粉锅炉(17)烟道中抽取经过风室(10)的高温烟气接触后，发生剧烈的传质传热作用；之后输送至旋风分离器(11)中进行分离；
大粒径的湿污泥块，在重力作用下颗粒下降，在与污泥颗粒的碰撞与布置于底部的二次打散破碎器(9)的综合作用下，分裂成更小粒径的粒径并完成干化、上升，之后输送至旋风分离器(11)中进行分离；
从旋风分离器(11)中分离出来的干污泥颗粒接入输煤系统，与燃煤混合后进行磨碎，后入炉焚烧；
从旋风分离器(11)顶部排出的乏气直接接入煤粉锅炉(17)的除尘器(16)前端烟道，利用锅炉的烟气污染物脱除装置对乏气进行多重处置，实现达标排放。
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2020
- 2020-06-29 CN CN202010605878.3A patent/CN111649334A/zh active Pending
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