CN112028449A - 一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统与方法，包括湿污泥仓、初步破碎单元和快速气流床污泥干化机，其中，湿污泥仓上设置有湿污泥入口和湿污泥出口，所述湿污泥出口经过用于对湿污泥进行初步破碎的初步破碎单元连接快速气流床污泥干化机上的湿污泥进料口，所述快速气流床污泥干化机上设置的乏汽出口连接煤粉锅炉的燃烧器的进料口；所述快速气流床污泥干化机中设置有干燥管和过风破碎装置，其中，干燥管置于过风破碎装置的上方，且干燥管和过风破碎装置的内腔相通；所述过风破碎装置上设置有烟气进口，所述烟气进口连接煤粉锅炉上的尾部烟道上开设的烟气出口；该系统较为简单，具有占地小、维护成本低、运行电耗低、投资小、回收快等优点。
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，特别涉及一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统与方法。
背景技术
目前全国约有1万座在运行的污水处理厂，污泥作为污水处理的衍生物，近年来其产生量日益增加，2020年预计将高达6200万吨。在日益严格的国家环保政策下，如此巨量的城市污泥的“无害化、减量化和资源化”处置迫在眉睫。考虑到国内分布于各个城市的数量众多的燃煤机组，集合燃煤机组展开污泥的焚烧利用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运行特性直接掺烧一定比例的城市污泥，无需干化处理。而存量更大的煤粉锅炉，由于其燃烧系统的特殊性，对入炉焚烧的湿污泥含水与颗粒粒径有较高要求。湿污泥的干化处理主要采用烟气或蒸汽作为热源，将湿污泥部分含水蒸发后再送入锅炉焚烧。现有的污泥干化焚烧工艺，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，寻求更加高效低耗且简易的污泥干化与焚烧装置，即是对现有干化技术的重要补充，也有助于推动污泥干化焚烧的更大范围的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统与方法，解决了现有技术中存在的上述不足，具体是经过风破碎装置破碎且初步干燥后的湿污泥，继续在快速气流床内完成污泥的干化、破碎及气力分选，分选出的污泥粒径满足直接入炉焚烧的燃料粒度要求，直接采用气力输送法送入炉膛焚烧。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，包括湿污泥仓、初步破碎单元和快速气流床污泥干化机，其中，湿污泥仓上设置有湿污泥入口和湿污泥出口，所述湿污泥出口经过用于对湿污泥进行初步破碎的初步破碎单元连接快速气流床污泥干化机上的湿污泥进料口，所述快速气流床污泥干化机上设置的乏汽出口连接煤粉锅炉的燃烧器的进料口；
所述快速气流床污泥干化机中设置有干燥管和过风破碎装置，其中，干燥管置于过风破碎装置的上方，且干燥管和过风破碎装置的内腔相通；
所述过风破碎装置上设置有烟气进口，所述烟气进口连接煤粉锅炉上的尾部烟道上开设的烟气出口。
优选地，所述湿污泥仓的出料口和初步破碎单元的进料口之间依次设置有皮带输送机和湿污泥临时仓。
优选地，所述湿污泥仓的出料口和皮带输送机之间设置有卸料螺旋。
优选地，所述皮带输送机上设置有料斗，所述湿污泥仓的出料口连接料斗的进料口，所述料斗的出料口连接湿污泥临时仓的进料口。
优选地，所述初步破碎单元为双螺旋绞龙。
优选地，所述过风破碎装置包括壳体和打击轮，所述打击轮置于壳体内，所述壳体上开设有烟气进口和污泥进料口，所述烟气进口连接煤粉锅炉上的尾部烟道上开设的烟气出口；所述污泥进料口与干燥管连通；所述打击轮连接有电机。
一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧方法，基于所述的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，包括以下步骤：
湿污泥仓内待处理的含水的城市污泥经初步破碎单元进行初步破碎后落入快速气流床污泥干化机的干燥管中；
从煤粉锅炉抽取的烟气从快速气流床污泥干化机的过风破碎装置的中空结构侧流入，与湿污泥颗粒之间较大的温差使得湿污泥颗粒被干燥；
之后烟气自下至上进入干燥管，对进入干燥管内的湿污泥进行干燥；在重力作用下，湿污泥颗粒落入快速气流床污泥干化机的底部，通过其内腔中的过风破碎装置将落入底部的团状/块状/大颗粒湿污泥打击并破碎成更小的颗粒；形成的颗粒在烟气的携带作用下，进入干燥管内继续脱水、破碎，最终送入煤粉锅炉的燃烧器内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，基于快速气流床污泥干化机构建的污泥干化焚烧系统，结合气力分选技术，综合实现湿污泥的破碎、干化与干污泥的分选与输送，将乏气与干污泥一并入炉焚烧，整个过程在封闭管道系统内完成，对厂房与厂区影响小。整套系统较为简单，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，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是本发明涉及的系统结构示意图；
图2是打击轮的结构示意图。
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、图2所示，本发明提供的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，包括湿污泥仓1、卸料螺旋2、皮带输送机3、湿污泥临时仓4、双螺旋绞龙5、过风破碎装置6、打击轮7、干燥管8、引风机9、煤粉锅炉10、空预器11和连接管12，其中，所述湿污泥仓1上设置有待处理污泥入口和湿污泥出口，所述湿污泥出口连接卸料螺旋2的进料口，所述卸料螺旋2的出料口连接皮带输送机3的进料口，所述皮带输送机3的出料口连接湿污泥临时仓4的进料口，湿污泥临时仓4的出料口连接双螺旋绞龙5的进料口，所述双螺旋绞龙5的出料口连接快速气流床污泥干化机上设置的湿污泥进料口，所述快速气流床污泥干化机上设置的颗粒污泥出料口连接煤粉锅炉10的燃烧器的进料口。
所述快速气流床污泥干化机中设置有干燥管8和过风破碎装置6，其中，干燥管8置于过风破碎装置6的上方，且干燥管8和过风破碎装置6的内腔相通；
所述过风破碎装置6上设置有烟气进口，所述烟气进口连接煤粉锅炉10上的尾部烟道上开设的烟气出口。
所述皮带输送机3上设置有料斗，所述卸料螺旋2的出料口连接料斗的进料口，所述料斗的出料口连接湿污泥临时仓4的进料口。
所述过风破碎装置6包括壳体和打击轮7，所述打击轮7置于壳体内，所述壳体上开设有烟气进口和污泥进料口，所述烟气进口连接煤粉锅炉10上的尾部烟道上开设的烟气出口；所述污泥进料口与干燥管8连通。
所述打击轮7连接有电机；所述打击轮7的转速为400～600rpm。
所述煤粉锅炉10上的尾部烟道和过风破碎装置6的烟气入口之间设置有空预器11。
干燥管8上设置有乏汽出口，所述乏汽出口经过引风机9连接煤粉锅炉10的进料口。
本发明的工作过程是：
待处理的60～80％含水的城市污泥集中送到建于燃煤机组附近的湿污泥仓1临时储存，湿污泥从湿污泥仓1的底部由卸料螺旋2卸出，落入皮带输送机3。
皮带输送机3的皮带上连接有料斗，湿污泥落入料斗内，有效避免80％含水的流动状污泥在皮带上的黏连污染问题。
湿污泥被输送并倾倒于建于高处的湿污泥临时仓4中，经双螺旋绞龙5初步破碎后落入快速气流床污泥干化机的干燥管8中，干燥管8中自下而上流经有从煤粉锅炉10的尾部烟道如空预器11上游合适位置抽取的中高温烟气；通过中高温烟气对进入干燥管8内的湿污泥进行初步干燥，在重力作用下，湿污泥颗粒落入底部的过风破碎装置6中，该装置主体结构类似于风扇磨煤机，依靠在中心高速旋转400～600rpm的打击轮7将落入底部的团状/块状/大颗粒湿污泥打击并破碎成更小的颗粒；打击轮7的一侧被电机带动，另一侧为中空结构；参见图2。
从煤粉锅炉10抽取的烟气从该中空结构侧流入，在过分破碎装置6内停留时间较短，与湿污泥颗粒之间较大的温差使得湿污泥颗粒被初步干燥。
湿污泥颗粒在旋转打击轮7的离心力与干燥烟气的携带作用下，被“甩入”干燥管8内，湿污泥颗粒在高温与高气速的对流换热环境内继续脱水，而颗粒间也经历频繁剧烈的膨胀破碎，包括与新落进干燥管8的湿污泥颗粒进行碰撞。
在干燥管8内，粗颗粒与细颗粒表现出不同的行为。粗颗粒由于颗粒较大，在干燥管较短的停留时间内无法通过碰撞破碎与自身干燥破裂完全裂变成细颗粒，更多是在重力作用下，再次落入底部，被打击轮7再次机械破碎，经过多次反复的干燥与破碎，粗颗粒完全裂化成细颗粒。细颗粒由于比表面积较大，传质传热更快，可更为充分地将污泥中的自由水、间隙水与部分表面水脱除，实现预期的脱水效果，而其自身重力低于气流的裹挟力，最终将被裹挟着离开干燥管8。
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。乏气携带着干污泥颗粒，在引风机9提供的输送动力整套系统运行的阻力在7～8kPa下，以气力输送的方式被运送至煤粉锅炉10的燃烧器，顺利进入炉膛，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10配备的污染物脱除装置作用下实现达标排放。
快速气流床污泥干化机，其底部的过风破碎装置6结构简单，打击轮的运行，不仅可产生一定的压头，减少引风机9的电耗，而且基于机械破碎解决了大颗粒湿污泥在干化机底部可能的淤积与堵塞温度，实现了系统的高效稳定运行。
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，综合实现湿污泥的破碎、干化与干污泥的分选与输送，将乏气与干污泥一并入炉焚烧，整个过程在封闭管道系统内完成，对厂房与厂区影响小。整套系统较为简单，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，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)
1.一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，其特征在于，包括湿污泥仓(1)、初步破碎单元和快速气流床污泥干化机，其中，湿污泥仓(1)上设置有湿污泥入口和湿污泥出口，所述湿污泥出口经过用于对湿污泥进行初步破碎的初步破碎单元连接快速气流床污泥干化机上的湿污泥进料口，所述快速气流床污泥干化机上设置的乏汽出口连接煤粉锅炉(10)的燃烧器的进料口；
所述快速气流床污泥干化机中设置有干燥管(8)和过风破碎装置(6)，其中，干燥管(8)置于过风破碎装置(6)的上方，且干燥管(8)和过风破碎装置(6)的内腔相通；
所述过风破碎装置(6)上设置有烟气进口，所述烟气进口连接煤粉锅炉(10)上的尾部烟道上开设的烟气出口。
2.根据权利要求1所述的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述湿污泥仓(1)的出料口和初步破碎单元的进料口之间依次设置有皮带输送机(3)和湿污泥临时仓(4)。
3.根据权利要求2所述的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述湿污泥仓(1)的出料口和皮带输送机(3)之间设置有卸料螺旋(2)。
4.根据权利要求2所述的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述皮带输送机(3)上设置有料斗，所述湿污泥仓(1)的出料口连接料斗的进料口，所述料斗的出料口连接湿污泥临时仓(4)的进料口。
5.根据权利要求1所述的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述初步破碎单元为双螺旋绞龙(5)。
6.根据权利要求1所述的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，其特征在于，所述过风破碎装置(6)包括壳体和打击轮(7)，所述打击轮(7)置于壳体内，所述壳体上开设有烟气进口和污泥进料口，所述烟气进口连接煤粉锅炉(10)上的尾部烟道上开设的烟气出口；所述污泥进料口与干燥管(8)连通；所述打击轮(7)连接有电机。
7.一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧方法，其特征在于，基于权利要求1-6中任一项所述的一种高效防堵塞的气流床污泥干化焚烧系统，包括以下步骤：
湿污泥仓(1)内待处理的含水的城市污泥经初步破碎单元进行初步破碎后落入快速气流床污泥干化机的干燥管(8)中；
从煤粉锅炉(10)抽取的烟气从快速气流床污泥干化机的过风破碎装置(6)的中空结构侧流入，与湿污泥颗粒之间较大的温差使得湿污泥颗粒被干燥；
之后烟气自下至上进入干燥管(8)，对进入干燥管(8)内的湿污泥进行干燥；在重力作用下，湿污泥颗粒落入快速气流床污泥干化机的底部，通过其内腔中的过风破碎装置(6)将落入底部的团状/块状/大颗粒湿污泥打击并破碎成更小的颗粒；形成的颗粒在烟气的携带作用下，进入干燥管(8)内继续脱水、破碎，最终送入煤粉锅炉(10)的燃烧器内。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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