CN111735057A - 一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置及方法，包括湿污泥仓、快速气流床污泥干燥机、初级打散破碎器、污泥破碎器、风室和煤粉锅炉，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煤粉锅炉的进料口；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污泥破碎器；本发明整套系统较为简单，且具有占地小、维护成本低、运行电耗低、投资小、回收快等多重优点，避免了干污泥从乏气中分离后单独处置对干化机与燃煤机组运行的潜在影响，整套系统更为简易，可靠性更高，相比现阶段其他污泥干化焚烧技术，优势明显，竞争力较为突出。

Description

一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置及方法
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，特别涉及一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置及方法。
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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置及方法，解决了现有的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：
本发明提供的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，包括湿污泥仓、快速气流床污泥干燥机、初级打散破碎器、污泥破碎器、风室和煤粉锅炉，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煤粉锅炉的进料口；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污泥破碎器。
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。
优选地，所述快速气流床污泥干燥机的干污泥颗粒出口通过引风机连接煤粉锅炉的进料口。
一种快速气流床污泥干化焚烧简易方法，基于所述的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，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；之后输送至煤粉锅炉的进料口；
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污泥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，之后输送至煤粉锅炉的进料口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，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，乏气与干污泥颗粒一并送入炉膛高温环境中焚烧处理，整套系统较为简单，且具有占地小、维护成本低、运行电耗低、投资小、回收快等多重优点，避免了干污泥从乏气中分离后单独处置对干化机与燃煤机组运行的潜在影响，整套系统更为简易，可靠性更高，相比现阶段其他污泥干化焚烧技术，优势明显，竞争力较为突出。
附图说明
图1是本发明涉及的装置结构示意图；
图2是防堵格栅结构示意图。
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、图2所示，本发明提供的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，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、污泥破碎器9、风室10、引风机11、空预器12和煤粉锅炉13，其中，所述湿污泥仓1的出料口通过螺旋输送器2连接快速气流床污泥干燥机3上的污泥进料口。
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。
所述防堵格栅6的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。
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13的烟道上开设的高温烟气出口。
所述高温烟气出口置于烟道内的空预器12的上方。
所述风室10的底部设置有污泥破碎器9。
所述快速气流床污泥干燥机3的干污泥颗粒出口通过引风机11连接煤粉锅炉13的进料口。
本发明的工作过程：
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。
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。
快速气流床污泥干燥机3底部设置有风室10，在引风机14作用下，定量的干化烟气(如340℃)从煤粉锅炉13的空预器12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，在干燥管内发生剧烈的传质传热作用：在特定的烟速下，如果湿污泥颗粒的重力与烟气对它的曳力相平衡，污泥颗粒将悬浮，但在高温环境中，湿污泥与烟气将发生剧烈的传质传热过程而失重，最终完成干化并在曳力作用下被携带出干化机。对于较大粒径的湿污泥，在重力作用下，将一边向下运动一边干化，运动到干化机底部时，将被污泥破碎器9机械破碎成小粒径的颗粒，最终同细颗粒一样完成干化并被带离干化机。通过对烟温与烟速和干化机的筒径与筒高等参数的优化设计，可实现湿污泥的预期干化效果(如含水率达到40％)。
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。乏气在在通流面积更小的干化机的下游管道内烟气流速增加，且在干化机内完成气力分选的干污泥颗粒粒径较小，保证了乏气对干污泥颗粒良好的携带能力，实现气力输送。
干化烟气抽取、干化机运行及乏气输送的动力都由引风机11提供，整套系统运行的阻力在7～8kPa，引风机11的压头可选定在10kPa左右。
乏气携带干污泥颗粒经过引风机11，被一并送入煤粉锅炉13的炉膛内焚烧，在超过1200℃的焚烧环境中，乏气中NH3、H2S等气体将被分解并在煤粉锅炉13配备的污染物脱除装置作用下实现达标排放。
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，乏气与干污泥颗粒一并送入炉膛高温环境中焚烧处理，整套系统较为简单，且具有占地小、维护成本低、运行电耗低、投资小、回收快等多重优点，避免了干污泥从乏气中分离后单独处置对干化机与燃煤机组运行的潜在影响，整套系统更为简易，可靠性更高，相比现阶段其他污泥干化焚烧技术，优势明显，竞争力较为突出。

Claims (7)

1.一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，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)、污泥破碎器(9)、风室(10)和煤粉锅炉(13)，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)的出料口连接煤粉锅炉(13)的进料口；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(13)烟道上的高温烟气出口；
所述风室(10)的底部设置有污泥破碎器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，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所述的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，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所述的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，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所述的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，其特征在于，所述煤粉锅炉(13)烟道上的高温烟气出口布置在空预器(12)的上方，所述空预器(12)布置在煤粉锅炉(13)的烟道上。
6.根据权利要求1所述的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，其特征在于，所述快速气流床污泥干燥机(3)的干污泥颗粒出口通过引风机(11)连接煤粉锅炉(13)的进料口。
7.一种快速气流床污泥干化焚烧简易方法，其特征在于，基于权利要求1-6中任一项所述的一种快速气流床污泥干化焚烧简易装置，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(13)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；之后输送至煤粉锅炉(13)的进料口；
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污泥破碎器(9)的综合作用下，分裂成更小粒径的粒径并完成干化、上升，之后输送至煤粉锅炉(13)的进料口。
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