CN112777903B - 一种市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备及焚烧方法 - Google Patents

Abstract

一种市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备及焚烧方法，包括2级以上依次连通的卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置、等离子火焰悬浮焚烧装置和废气净化装置，本发明能实现市政污泥链碾悬浮干化清洁焚烧一体化，其处理工艺过程简单、热利用效率高、能耗低、运行连续可靠、污泥处置量大、占地面积小、运行成本较低。本发明还提供一种焚烧方法，利用含湿污泥、热风在相对封闭空间内多级棒链辗挂悬浮干化的工艺，可快速脱除污泥中的水分，有效缩短污泥粘滞区的停留时间，有效提高污泥脱水干化效率、降低干化热耗。

Description

一种市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备及焚烧方法

技术领域

本发明涉及焚烧装置，特别是涉及一种市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备及焚烧方法。

背景技术

市政污水处理厂在处理城市生活污水包括部分工业废水过程中产生的原生（沉淀后）污泥含水率为90～99%，经带式压滤机脱水后的脱水污泥含水率约80%，脱水污泥经加脊性材料混合进一步真空压滤深度脱水后含水率可降至约60%（深度脱水成本高达200～480元/t）。一般市政污泥脱水至含水率70%~84%时污泥呈塑性态，脱水至含水率60%~65%时为半固体状态，烘干至含水率为35%~45%（污泥干化厂产品含水率约为40%）时为固体状即半干化状态，烘干至含水率为 10%~15%则可成粉末状。

市政脱水污泥（含水率约80%）为灰黑色或黑褐色的半流体状或泥饼状的絮凝体，是由无机质泥砂、和有机质（纤维、动植物残片以及多种微生物形成的菌胶团等）组成的非均质絮凝状㬵体态复杂混合物，有机质含量一般为48%~80%，且其中的有机质具有被泥质化（即被污泥中的无机质-泥质成分所渗透和结构性覆裹而硅质化/铝质化）及菌团内水高及硫化合物偏高等特点；同时污泥中含有铜、砷、铅、锌、铬、镉等重金属和难降解的有机、无机污染成分，易腐败恶臭，产生硫化氢、硫醇、硫醚、吲哚类等恶臭气体，易带来一些较为严重的污染问题如：（1）有毒性异臭污染环境空气，市政污泥在运输、堆存/库存、干燥、焚烧或利用过程中均易产生异臭；（2）病原微生物污染，包括病原微生物和寄生虫污染，污泥中能够对人类或其它生物健康产生危害或引起疾病的有害生物主要有4类：细菌、病毒、原生动物和寄生虫；（3）重金属污染，污泥中的重金属主要有Cd、Pb、As、Cr、Hg、Cu、Zn、Ni等，我国各地污泥所含重金属种类大同小异， 其含量相差较大。可在动植物体内富集，危害人体和其他生物体；（4）有机高聚物污染，包括苯、氯酚、多氯联苯(PCBs)、多氯二苯并呋喃(PCDFs)和多氯二苯并二噁英 (PCDDs)等，可对人体的器官和免疫系统造成损害；（5）N、P等养分污染，造成地表水体的富营养化，渗入地下造成地下水污染 。

随着国家城镇化经济的发展，2019年我国市政污水排放总量已达近608亿吨，我国相配套建设的污水处理工程处理能力亦快速提高，污泥量也同步大幅增加。截至2019年2月底，全国设市城市累计建成污水处理厂4500多座，污水处理能力达2.04亿立方米/日，年产生含水量80%的脱水污泥达到5000多万吨(不含工业污泥4000多万吨)。尽管“水十条”规定，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上，住建部亦明确要求：各地要按照“绿色、环保、循环、低碳”的污泥处置技术路线，督促落实城市人民政府规划建设的主体责任，合理选择工艺，加快设施建设，但因市政污泥的特性，我国污水处理厂所产生的污泥，至少有70%没有得到妥善处理，污泥运输倾倒或填埋或随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。

当前，国内外市政污泥无害化处理技术或方法大致可概括为：

1、卫生填埋。这类处置方法简单、易行、成本低，但客观上填埋渗滤液和异臭气体的产生会污染地下水环境，并影响周围数十公里大气环境，欧洲已经有立法禁止污泥填埋。

2、污泥制农肥。该方法曾经广泛地应用于中国各地造成了大量的土地脊化和重金属超标。

3、海洋处理。即将污泥倾入海洋中，因对海洋生态环境影响引起世界关注，污泥弃海已被大多数国家所禁止。

4、污泥制建材制品。污泥用于烧砖、烧制陶粒等轻质材料、及制生化纤维板等，因人们环境要求的提高，难以解决利用污泥过程中的异味问题等，现大多已停用。

5、厌氧消化污泥制沼气。污泥厌氧消化对污泥中的有机质进一步降解利用，延伸并强化了污水处理过程中的厌氧处理能力，可减少部分污泥量，但很有限，且易产生二次污染。

6、污泥作粘结剂，代替黄泥作为工用型煤、工业锅炉的粘结剂，客观上存在二次污染，且有异味影响。

7、污泥提金。即从污泥焚烧后的残渣中提取贵金属金、银等。

8、水泥窑协同处置污泥，但在客观上对厂内工作环境质量及窑系统工况、产量和能耗造成了影响。

9、垃圾焚烧发电厂或热电厂协同处置污泥，其显见的负作用一是影响炉内的燃烧，增加助燃油料等的消耗；二是增加灰渣中的未燃物。

10、污泥混制水煤浆，因泥质化有机物等影响，导致碳转化率降低1～6%，且污泥运输、加工过程中易引起二次污染。

11、污泥热解气化，该技术现处于实验室阶段，显然存在潜在的高能耗和二次污染隐患。

12、污泥的超临界氧化技术，该技术投资大、能耗高、处理量小、成本高。

13、污泥制吸附剂技术，该技术现处于实验室阶段，存在显见的高能耗和二次污染隐患。

14、污泥的减量化干化技术，主要有对流传热直接干燥技术、传导传热间接干燥技术、辐射（红外/微波）干燥技术和组合干燥技术，但或多或少存在投资较大、占地面积大，处理成本高，且废气异味难以处理等缺陷。

15、污泥焚烧技术，主要有污泥雾化焚烧技术、立式多段焚烧技术、沸腾焚烧/流化床焚烧技术、回转窑焚烧技术、炉排式焚烧技术和等离子体火炬污泥废弃物焚烧技术等，但仍存在污泥废渣燃尽率低、工艺较复杂、运行耗电量大、能耗高，以及废气中异味难以清洁处理，易产生二次污染等问题。

综上所述，我国市政污泥的无害化、或减量化、或资源化、或能源化处理技术虽取得了快速发展，但尚不足以有效解决我国污水处理厂所产生的大量污泥的无害化处理问题，致使至少有70%的污泥没有得到妥善处理，尤其是尚没有可靠的技术方案解决好大量湿污泥运输滴漏、倾倒、或填埋、或随意堆放所造成的污染与再污染问题。为此，迫切需要一种全新的占地面积较小、投资小、运行可靠且成本较低、无二次污染扩散，并适合于市政污水处理厂或污泥生产企业对含水率约80%的脱水污泥直接或就近无害化处理的设备及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种热利用效率高、能耗低、运行连续可靠、污泥处置量大、占地面积小、运行成本较低且无二次污染的市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备。

本发明进一步所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种以市政污泥中的有机质为主要能源、处理工艺过程简单的市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备的焚烧方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备，主要包括2～8级依次连通的卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置、1～2级等离子火焰悬浮焚烧装置和废气净化装置，所述的废气净化装置的进风口和卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置的废气出口相连通，所述的卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置的干化物料出料口与等离子火焰悬浮焚烧装置的进料口相连通，所述的棒链辗挂悬浮干化装置主要包括干化壳体、耐磨衬板、干化主轴和柔性链式搅拌器，所述的干化壳体固定在支架上，耐磨衬板固定在干化壳体内壁上，干化主轴固定于干化壳体的中心位置，柔性链式搅拌器固定在干化主轴上，干化主轴带动柔性链式搅拌器旋转并与耐磨衬板构成污泥的打散悬浮干化空间；所述的等离子悬浮焚烧装置主要包括焚烧壳体、高温耐磨衬板、高温等离子体火炬、焚烧主轴和搅拌器，所述的焚烧壳体固定在支架上，所述的高温耐磨衬板固定在焚烧壳体的内壁上，所述的高温等离子体火炬固定在焚烧壳体中上部和/或顶部，焚烧主轴固定于焚烧壳体的中心位置，搅拌器固定在焚烧主轴上，焚烧主轴带动搅拌器旋转并与高温等离子体火炬和高温耐磨衬板共同构成干化污泥的悬浮焚烧空间，高温等离子体火炬产生高温等离子火焰保证污泥充分燃烧净化的温度场，并为干化污泥提供热能。

优选的，所述的废气净化装置、卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置、等离子火焰悬浮焚烧装置固定于支架上。

进一步，所述的柔性链式搅拌器主要包括刮链、舞链，所述的刮链由支杆固定在干化主轴上，平行于干化主轴或与干化主轴有一定倾斜角，用于炒起底部的污泥和清理干化壳体上附着的污泥及推动污泥沿干化主轴的轴线方向移动；所述的舞链由支杆固定在干化主轴上，与干化主轴的中线垂直，用于打散悬空的污泥，使污泥动态的悬浮在打散悬浮干化空间中，同时其尾部也可击打底部的污泥使污泥溅起和甩起污泥，多根舞链呈与刮链平行的线形排列或多头螺旋状排列或其它形状排列，全部舞链在干化壳体的中心轴线上的投影完全覆盖中心轴线或均匀交错间隔分布在中心轴上，且相邻的舞链之间具有一定的夹角，以避免舞链之间发生缠绕。所述的支杆上设有弹簧，弹簧在刮链、舞链作圆周运动及与污泥碰撞时不断的伸缩，产生振动，将附着在刮链、舞链和支杆上的部分污泥振落；所述的柔性链式搅拌器还包括敲打装置，所述敲打装置固定在舞链和刮链的支杆上，用于打散污泥，以及随弹簧振动不断敲击干化主轴上的粘附的污泥，以避免干化主轴粘附过多的污泥。

优选的，所述敲打装置为摆链和/或摆链锤。

进一步，所述的刮链和舞链还设有泥耙，所述的泥耙使刮链和舞链更易于进入底部污泥内和从中携带出污泥。

进一步，所述的卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置还包括清理装置，所述清理装置悬挂在棒链辗挂悬浮干化装置的顶部，通过与刮链、舞链的碰撞，将链条上附着的污泥振落，同时，清理装置还具有幕帘作用，以阻挡热气体及悬浮污泥的通过。

优选的，所述清理装置包括清理链或清理链板。

利用刮链、舞链、和/或摆链/摆链锤，或清理链和弹簧支杆等结构组成独特的柔性多级棒链辗挂悬浮干化工艺，可实现主动式干燥污泥和干化装置自清洁的功能，同时有效解决了污泥在悬浮干化装置内粘结的问题。

利用清理链/清理链板、弹簧和摆链清理柔性链式搅拌器和主轴上粘附的污泥，实现污泥链碾悬浮干化清洁焚烧装备的自清理，避免干化效率的大幅下降或污泥“抱轴”现象。

进一步，所述卧式棒链辗挂悬浮干化装置上设有等离子火焰燃烧装置、固体燃料燃烧装置、燃气燃烧装置、燃油燃烧装置中的至少一种，以稳定调控辗挂悬浮干化机构内的干化温度。

进一步，所述的等离子悬浮焚烧装置还设有火焰喷射器，该火焰喷射器为燃油火焰喷射器或燃气火焰喷射器，辅以燃气或燃油焚烧污泥，以节省电能；所述的等离子悬浮焚烧装置的底部还可增设流化结构和/或炉排结构等其他结构形式，以促进污泥等物料的翻转和悬浮，使其充分燃烧；所述的等离子悬浮焚烧装置出风口顶部还设有脱硝系统和冷却水喷枪系统。所述的等离子悬浮焚烧装置的上方或侧壁还设有人孔门和观察孔。

进一步，所述的污泥链碾悬浮干化清洁焚烧装备还设有鼓风冷却输料装置，所述的鼓风冷却输料装置利用冷空气快速冷却等离子悬浮焚烧装置排出的热渣，其加热后的空气直接进入等离子悬浮焚烧装置辅助污泥燃烧，热渣经冷却后经输送外排。

进一步，所述的废气净化装置为废气催化净化机构和/或废气凝水机构，废气催化净化机构由等离子体净化机构、蓄热氧化炉、催化燃烧炉中的至少一种构成，废气凝水机构由多管气旋凝水机构、丝网凝水机构、相变凝聚机构、冷凝析水机构中的至少一种构成。高含湿废气经凝水机构冷凝产生的冷凝水直接排入污水厂污水处理池，无废水外排；利用废气净化装置同步氧化去除污泥脱水时随水蒸气挥发出来的分子态异味有机污染物，其效率高、速度快、效果好，无二次污染，可实现洁净化规模化连续干化焚烧污泥的目标。

优选的，相变凝聚机构为相变凝聚器或相变凝聚塔；冷凝析水机构为冷凝析水器或冷凝析水塔。

进一步，所述的链碾悬浮干化清洁焚烧装备还设有引风装置，所述的引风装置的进风口与废气净化装置的出风口相连通，使废气净化装置、棒链辗挂悬浮干化装置和等离子悬浮焚烧装置均处于微负压状态。

进一步，所述的链碾悬浮干化清洁焚烧装备还设有监测控制系统，所述的监测控制系统包括温度检测仪、压力测试仪、看火摄像头、在线烟气分析仪及中控台等，用于实时监测和控制污泥干化及焚烧过程的工况及烟气成分；所述的链碾悬浮干化清洁焚烧装备还设有防爆和消防灭火控制系统。

进一步，所述链碾悬浮干化清洁焚烧装备还设有用于向含湿污泥或干化污泥中添加污泥改性剂、和/或脱硫固硫剂、和/或重金属固融促进剂的药剂添加装置，以破坏污泥中菌团胶质保水絮凝的功能，提高脱水干化效率和污泥处理效率，以及解决含硫和/或含重金属的污泥污染问题。

进一步，所述的链碾悬浮干化清洁焚烧装备还设有用于向含湿污泥或干化污泥中添加钙质材料（如石灰等）和/或硅铝质材料（如硅铝质废渣、矾土等）和/或铁质材料（如氧化铁粉等）等辅助原料的添加装置，以提高焚烧固体灰渣的活性。

进一步，所述的链碾悬浮干化清洁焚烧装备还设有向湿态污泥中或焚烧处理过程中添加生活垃圾粉碎料、和/或园林木质废弃物粉碎料、和/或废塑料粉碎料、和/或橡胶废弃物粉碎料、和/或沥青粉碎料等其他燃料和/或其他含有机质废料粉碎料的添加装置，以提高有机质固体废弃物资源化、能源化利用率。

本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备的焚烧方法，具体包括以下步骤：

（1）将含湿污泥为含水率≤90%的市政污泥，尤其是含水率约80%的市政脱水污泥连续喂入多级依次连通的卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置，在卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置刮链、舞链、和/或摆链/摆链锤、和/或清理链等多类型搅拌链的协同作用下使含湿污泥不断地被抄起、辗挂、打散、悬浮，同时与从等离子火焰焚烧干化污泥产生的750℃～1100℃中高温、非还原性的热气体均匀接触混合快速换热干化脱水，同时在旋转过程中舞链击打因脱水收缩而形成的表面结壳硬化而内部仍然是稀湿的、极难干化的污泥颗粒并使之迸裂，使结壳稀泥碎裂与热气体接触而快速脱水，直至污泥干化成松散的细小颗粒状撒入悬浮焚烧空间；

（2）经多级卧式棒链辗挂悬浮干化装置脱水后的干化污泥进入等离子悬浮焚烧装置，以等离子体火焰引燃干化污泥，于900℃～1380℃氧化性气氛中干化污泥有机质完全燃烧并提供热能，焚烧后的高温灰渣经冷却后为活性固体渣，可直接作为活性掺合料或用于制造建材，焚烧产生高温废气依次进入多级卧式棒链辗挂悬浮干化装置中干化污泥；

（3）焚烧废气余热经多级卧式棒链辗挂悬浮干化装置利用后，通过废气出口排出至废气净化装置处理，废气经净化处理后达标排放。

采用多级卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置处理含湿污泥，再辅以等离子体火焰引燃干化污泥，以干化污泥中可燃物为主要能源进行焚烧，高温等离子悬浮焚烧装置用于稳定维持焚烧温度，使干化污泥完全焚烧转化为活性固体渣，并采用废气净化装置净化系统含湿废气。干化污泥在高温等离子火焰氧化燃烧中可消除二噁英及碳氢挥发性化合物，污泥中的无机质矿物热分解后高温化合为有一定潜在水硬活性的硅铝酸盐矿物，同时高温热化学反应以硅酸根团和/或铝酸根团和/或硅铝酸根团高温熔融固化重金属离子。

进一步，为破坏污泥的菌团胶质保水絮凝体结构，提高脱水干化效率，和/或改善污泥中被泥质化有机物和高内水菌团有机质的燃烧性能，降低污泥干化能耗和焚烧能耗，提高污泥处理效率，湿态污泥中可以加入任意质量比的具有上述功能效果的污泥改性剂。市售污泥改性剂优选湖南省小尹无忌环境能源科技开发有限公司研发的由强氧化剂高铁酸盐等和离子干扰剂为主要成分的污泥改性剂，用量为湿态污泥质量比的0.25～0.75%；对于硫含量偏高、或重金属含量偏高的污泥，为提高固硫效果，和/或强化重金属晶格固融效果，湿态污泥中、或焚烧处理过程中可以加入脱硫固硫剂、和/或重金属固融促进剂，脱硫固硫剂用量为湿态高硫污泥质量的0.2～0.5%，重金属固融促进剂用量为湿态污泥质量的0.1～0.4%。

进一步，含有机物的高含湿废气经凝水之后可引入总风量的10%~30%至等离子悬浮焚烧装置内焚烧处置。

进一步，多级棒链辗挂悬浮干化装置内氧含量小于7%，优选多级棒链辗挂悬浮干化装置内氧含量小于3%。

进一步，污泥棒链辗挂悬浮干化焚烧装置干化热量来源，还可以由热风炉供热（尤其是启动时），或利用其他余热。

本发明的有益效果：

实现市政污泥链碾悬浮干化清洁焚烧一体化，其处理工艺过程简单、热利用效率高、能耗低、运行连续可靠、污泥处置量大、占地面积小、运行成本较低。

本发明利用含湿污泥、热风在相对封闭空间内多级棒链辗挂悬浮干化的工艺，可快速脱除污泥中的水分，有效缩短污泥粘滞区的停留时间，有效提高污泥脱水干化效率、降低干化热耗。

利用干化污泥有机质焚烧产生热量和高温等离子体火焰稳定维持焚烧温度，可彻底分解污泥中的有机质，燃烧效率高，且不会产生二噁英及其它有害物质；利用干化装置内打散的含湿污泥沉降烟气中的部分飞灰及污染物，同时利用高含湿废气吸附飞灰至凝水工段沉降，无飞灰外排，实现污泥洁净化处理。

污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备系统生产的活性渣性能优异，可作为活性掺合料广泛应用于水泥厂、粉磨站、商混站等建材企业。

可直接在污水处理厂或环保企业等污泥产生源头使用，实现污水处理厂或环保企业的污泥就近减量化处理和直接无害化处理，避免污泥在堆放或运输过程对环境的二次污染。

附图说明

图1为本发明实施例1的卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置的结构示意图；

图2 为本发明实施例1中链碾悬浮干化清洁焚烧装备的结构示意图；

图3 为本发明实施例1中3级棒链辗挂悬浮干化装置的结构示意图；

图4 为本发明实施例1中等离子悬浮焚烧装置的结构示意图；

图5 为本发明实施例1中柔性链式搅拌器的结构示意图；

图6 为本发明实施例1中支杆的结构示意图；

图7 为本发明实施例1中两根刮链的结构示意图；

图8为本发明实施例1链碾悬浮干化清洁焚烧装备的工艺流程示意图；

图9为本发明实施例2的结构示意图；

图10 为本发明实施例2中摆链锤的结构示意图；

图11 为本发明实施例2中行星式刮链组的结构示意图；

图12 为本发明实施例3的结构示意图；

图13为本发明实施例4中带泥耙的链节的结构示意图。

图中，1-棒链辗挂悬浮干化装置、1A-第一级棒链辗挂悬浮干化装置、1B-第二级棒链辗挂悬浮干化装置、1C-第三级棒链辗挂悬浮干化装置、1D-第四级棒链辗挂悬浮干化装置、1E-第五级棒链辗挂悬浮干化装置、11-干化壳体、12-耐磨衬板、13-干化主轴、14-柔性链式搅拌器、141-刮链、142-舞链、143-摆链、144-支杆、145-弹簧、15-清理链、16-第一动力机构、17-锁风喂料机构，2-等离子悬浮焚烧装置、21-焚烧壳体、22-高温耐磨衬板、23-高温等离子火炬、24-搅拌器、25-焚烧主轴、26-燃油辅助焚烧装置、3-废气净化装置、31-废气凝水机构、32-废气催化净化机构，4-支架，5-鼓风冷却输料装置，6-引风装置，7-废气循环引风装置。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

参照图1～8，本实施例主要包括3级依次连通的棒链辗挂悬浮干化装置1、1级等离子悬浮焚烧装置2、废气净化装置3、支架4，棒链辗挂悬浮干化装置1的出料口与等离子悬浮焚烧装置2的进料口相连通，第一级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1A的出风口与废气净化装置3的进风口相连通，棒链辗挂悬浮干化装置1、等离子悬浮焚烧装置2、废气净化装置3皆固定于支架4上。

3级棒链辗挂悬浮干化装置1分别为第一级棒链辗挂悬浮干化装置1A、第二级棒链辗挂悬浮干化装置1B、第三级棒链辗挂悬浮干化装置1C，其相邻两级出料口（亦为热风进口）和进料口（亦为热风出口）依次连通，每级棒链辗挂悬浮干化装置均包括干化壳体11、耐磨衬板12、干化主轴13、柔性链式搅拌器14、清理链15和第一动力机构16，干化壳体11侧壁设有进料口（亦为热风出口），与进料口相对的侧壁上设有溢流型出料口（亦为热风进口），其中第一级棒链辗挂悬浮干化装置1A的进料口和出风口分开设置，进料口位于干化壳体11的顶部，出风口位于干化壳体11的上部侧壁，第一级棒链辗挂悬浮干化装置1A的进料口还设置有锁风喂料机构17，用于污泥喂料和防止未预热的气体进入棒链辗挂悬浮干化装置1内或防止棒链辗挂悬浮干化装置1内的废气外泄，干化壳体11顶部还设置有两个人孔，高温耐磨衬板12固定在干化壳体11的内壁上，干化主轴13以轴承固定于干化壳体11的中心，柔性链式搅拌器14固定在干化主轴13上，清理链15固定在干化壳体11的内侧顶部，通过与柔性链式搅拌器14的碰撞，将柔性链式搅拌器14上附着的污泥振落，同时，密集的清理链15还具有幕帘作用，以阻挡热气体及悬浮污泥的通过，第一动力机构16固定在支架3上，与干化主轴13相连接。

所述的柔性链式搅拌器14包括刮链141、舞链142、摆链143、支杆144和弹簧145，刮链141、舞链142由不同长度的支杆144固定在干化主轴13上，刮链141的两端分别与两根支杆144通过销轴相连，刮链141与干化壳体11之间有很小的间隙，刮链141与干化主轴13有一定倾斜角，用于抄起底部的污泥和清理干化壳体11上附着的污泥及推动污泥沿干化主轴13的轴线方向移动；多根舞链142固定在与干化主轴13垂直的支杆144的端部，呈三头螺旋状排列，全部舞链142在干化壳体11的中心轴线上的投影完全覆盖中心轴线，且相邻舞链142的投影之间具有一定的夹角，以避免舞链之间发生缠绕，用于打散悬空的污泥，使污泥动态的悬浮在打散悬浮干化空间中，同时其尾部也可打击底部的污泥使污泥溅起和甩起污泥；摆链143固定在支杆144的中部，用于打散污泥，以及随弹簧145振动不断敲击干化主轴13上的粘附的污泥，以避免干化主轴13粘附过多的污泥；所述支杆144由焊接段144a、中间段144b、接链段144c组成，焊接段144a焊接在干化主轴13上，中间段144b与焊接段144a通过螺纹相连接，接链段144c与焊接段144a及中间段144b的导向孔间隙配合，且与中间段144b之间设有密封件；弹簧145为压缩弹簧，套在接链段144c上，位于接链段144c的台阶与中间段144b之间，弹簧145在刮链141、舞链142作圆周运动产生的离心力、重力及污泥撞击力的共同作用下不断的伸缩，产生振动，将附着在刮链141、舞链142和支杆144上的部分污泥振落。

第一级棒链辗挂悬浮干化装置1A和第二级棒链辗挂悬浮干化装置1B的刮链141均有6条，呈三组，组内两两对称，组间呈90度且在干化主轴13中线上的投影有重叠部分，第三级棒链辗挂悬浮干化装置1C的刮链141与棒链辗挂悬浮干化装置1A和棒链辗挂悬浮干化装置1B的刮链141区别在于：其刮链141均有12条，每个支杆上设置有同心布置的两根刮链141，同时不设置摆链143。

单级等离子悬浮焚烧装置2包括焚烧壳体21、高温耐磨衬板22、高温等离子火炬23、搅拌器24、焚烧主轴25和第二动力机构（图中未示出），焚烧壳体21固定在支架4上，其侧壁上设置有进料口（亦为焚烧热风出口），下部侧边设置有出料口（亦为冷却风进口），高温耐磨衬板22固定在焚烧壳体21的内壁上，多个高温等离子火炬23固定在焚烧壳体21的上部；焚烧主轴25通过轴承固定于焚烧壳体21的中心，搅拌器24固定在焚烧主轴25上，其结构与柔性链式搅拌器14相似，但刮链的数量为16条，舞链的密度减半，且不设摆链，第二动力机构与焚烧主轴25相连，提供动力，以带动焚烧主轴25和搅拌器24旋转，将干化污泥搅动，使其呈动态悬浮状通过悬浮焚烧空间，从而快速燃烧分解。

废气净化装置3由废气凝水机构31和废气催化净化机构32组成，废气催化净化机构32由带丝网的管道（装置）空间和高温等离子火焰组成，并同步氧化去除污泥脱水时随水蒸气挥发出来的分子态异味有机污染物，由多管气旋凝水机构组成的废气凝水机构31将高含水气体的水、气分离，净化气体外排，水排入污水厂污水处理池。

本实施例提供一种利用污泥链辗悬浮干化清洁装置进行焚烧的方法，包括以下步骤：将含水率约80%的原生湿态污泥直接从第一级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1A的前端顶部喂入，在多级棒链辗挂悬浮干化装置的刮链141、舞链142、摆链143和清理链15等多类型链条的协同作用下不断被抄起、撒落、打散、悬浮，同时悬浮的污泥物料与从等离子悬浮焚烧装置2逆向而来的860℃~950℃中高温、非还原性热气体均匀接触混合，热气体与相对冷态的悬浮污泥中的水、固态颗粒物等直接快速换热，广阔的换热接触面积快速带走污泥中的水分，有效提高了污泥脱水干化效率并降低干化热耗，同时在旋转过程中舞链击打因脱水收缩而形成的表面结壳硬化而内部仍然是稀湿的、极难干化的污泥颗粒并使之迸裂，使结壳稀泥与热气体接触而快速脱水，直至污泥干化成松散的细小颗粒状撒入悬浮焚烧空间。其中棒链辗挂悬浮干化装置1中刮链141的主要功能是将粘在干化机构内壁上的污泥刮打分散开来，以清洁干化机构内壁；舞链142主要利用旋转离心击打作用抄起打散干化机构内沉积的污泥，使其均匀撒落悬浮于干化机构内与热气体混合接触高效换热，摆链143的主要功能是击落主轴和支撑板上粘结的污泥；清理链15的主要功能是对动态悬浮污泥进行导流，同时通过撞击清理刮链141和舞链142上的粘结污泥，避免链体之间的缠绕，以及阻挡热风及悬浮污泥通过。经第一级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1A初步干化的污泥通过尾部卸料口进入第二级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1B进一步干化，经第二级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1B干化的污泥通过尾部卸料口进入第三级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1C进行终极干化。

经3级棒链辗挂悬浮干化装置脱水后的干化污泥进入等离子悬浮焚烧装置2，在搅拌器24的搅拌下经过高温等离子体火炬火焰所覆盖的区域，在高温等离子体火炬23提供的1050℃～1150℃高温等离子火焰氧化性气氛中，干化污泥内的有机质完全燃烧并提供污泥干化热能，等离子悬浮焚烧装置2作为焚烧污泥的焚烧炉，同时也作为热风炉，主要用于维持炉内焚烧温度，同时催化净化燃烧干化污泥，在高温等离子火焰氧化燃烧中完全消除二噁英及碳氢挥发性化合物，产生热气体依次进入前置的3级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1中干化污泥，污泥中的无机质矿物热分解后高温化合为有一定潜在水硬活性的硅铝酸盐矿物，同时高温热化学反应以硅酸根团和/或铝酸根团和/或硅铝酸根团高温熔融固化重金属离子，焚烧后的高温灰渣经冷却后为活性固体渣，其活性指数较好，可直接作为活性掺合料或用于制造建材。

处于连续旋转棒链辗挂悬浮干化过程中的含湿污泥脱水产生的高含湿废气，于微负压下依次流经各级棒链辗挂悬浮干化装置，最后通过第一级棒链辗挂悬浮干化装置1A的废气出口排出至废气净化装置3内净化，进入废气净化装置3内的废气先通过废气催化净化机构32内的高温等离子火焰、丝网的管道（装置）空间，在高温等离子火焰、活化催化丝网、及因中高温等离子火焰作用于水蒸汽产生的大量热态高活性羟基自由基的协同作用下，同步氧化去除污泥脱水时随水蒸气挥发出来的分子态异味有机污染物。高含湿废气经高温等离子火焰净化后进入废气净化装置3内的废气凝水机构31，高含湿废气产生的冷凝水中的杂质为无毒性的无机质，直接排入污水处理厂处理，净化废气经引风装置6引出达标排放。

本次试验显示，污泥洁净化悬浮干化焚烧是可行的，方法简单，干化效率高，污泥资源化利用程度大，无二次污染。

实施例2：

参照图9-11，本实施例与实施例1区别是：污泥链碾悬浮干化清洁焚烧装备包括5级卧式棒链辗挂悬浮干化装置（1A、1B、1C、1D和1E）和2级带搅拌结构的等离子悬浮焚烧装置（2A、2B）。

第四级棒链辗挂悬浮干化装置1D的柔性链式搅拌器14与棒链辗挂悬浮干化装置1A、1B、1C的相同，第五级棒链辗挂悬浮干化装置1E的刮链141与棒链辗挂悬浮干化装置1A~1D的刮链141区别在于：其刮链141均有12条，每个支杆上设置有同心布置的两根刮链141，同时不设置摆链143。

本实施例中的清理链15采用链板式。

本实施例中的摆链143为摆链锤。

本实施例中的第三级棒链辗挂悬浮干化装置1C、第四级棒链辗挂悬浮干化装置1D还设有辅助等离子火焰燃烧机构（图中未示出），以稳定控制干化机构内的干化温度。

第三级棒链辗挂悬浮干化装置1C还设有防爆装置和消防灭火系统。

等离子悬浮焚烧装置2内的刮链141呈行星式刮链组形式分布。

热态干化污泥的等离子火焰焚烧系统还配置有燃油辅助焚烧装置26，当焚烧系统工况运行不稳定时，可适当喷油助燃，同时可节省电能。

第二级等离子悬浮焚烧装置的出料口设置在底部，出料口与鼓风冷却输料装置5的进料口相连通。

所述的鼓风冷却输料装置5为钢链式风冷输料机，利用冷风快速冷却等离子悬浮焚烧装置2排出的活性渣，并将活性渣通过循环移动钢链送出，预热后的空气直接进入等离子悬浮焚烧装置2辅助污泥燃烧。

所述的污泥链碾悬浮干化清洁焚烧装备还包括污泥改性剂添加装置、脱硫固硫剂添加装置和辅助原料（石灰、矾土和氧化铁粉）喂料装置，污泥改性剂添加装置、脱硫固硫剂添加装置均设置在第一级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1A的污泥进料口旁，辅助原料（石灰、矾土和氧化铁粉）喂料装置设置在第四级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1D的前端顶部。

本实施例中的废气凝水机构31由丝网凝水机构组成。

本实施例所处理的高硫原生污泥含水率约85%，喂入污泥的同时在第一级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1A的前端侧部按比例添加污泥改性剂和脱硫固硫剂，在第四级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1D顶部按比例喂入石灰、矾土和氧化铁粉，第一级多级棒链辗挂悬浮干化装置1A排出的高含湿废气经废气凝水机构31凝水之后通过废气循环引风装置7部分引入等离子悬浮焚烧装置2内焚烧，剩余废气排入废气催化净化机构32进一步净化后通过引风装置6达标排放。

本实施例中的污泥改性剂选自湖南省小尹无忌环境能源科技开发有限公司市售的WJ-2型污泥改性剂，添加量为湿态污泥质量比的0.35%。

本实施例中脱硫固硫剂添加量为原生污泥喂入量的0.3%。

本实施例中石灰、矾土和氧化铁粉添加量为湿态污泥加入量的78%、14%、8%。

高含湿废气产生的冷凝水中的杂质为无毒性的无机质，在过滤无机质灰渣后直接达标外排。

污泥动态混合旋转棒链辗挂悬浮干化焚烧系统启动时，采用外置热风炉供热，待焚烧系统稳定运行后，停止热风炉运转。

等离子火焰焚烧干化污泥产生的880℃～1020℃中高温、非还原性的热气体用于污泥换热干化脱水。高温等离子体火炬提供高温等离子火焰，污泥于980℃~1100℃氧化性气氛中其内的有机质完全燃烧并提供污泥干化热能。

其余工作过程同实施例1。

污泥经链碾悬浮干化清洁焚烧产生的活性固体渣，其活性指数高，可直接作为活性掺合料或用于制造建材。本次试验显示，污泥洁净化悬浮干化焚烧是可行的，方法简单，干化效率高，污泥资源化利用程度大，无二次污染。

实施例3：

参照图12，本实施例与实施例1区别是：本实施例中的污泥链碾悬浮干化清洁焚烧装备主要包括4级卧式棒链辗挂悬浮干化装置（1A、1B、1C和1D）和1级等离子悬浮焚烧装置2。

第四级棒链辗挂悬浮干化装置1D的柔性链式搅拌器14与前三级棒链辗挂悬浮干化装置1A、1B、1C的相同。

污泥链碾悬浮干化清洁焚烧装备还包括园林木质废弃物粉碎料喂料装置，园林木质废弃物粉碎料喂料装置设置在第二级卧式棒链辗挂悬浮干化装置1B的前端顶部。

第一级棒链辗挂悬浮干化装置1B、第三级棒链辗挂悬浮干化装置1C和第四级棒链辗挂悬浮干化装置1D上分别设置有高温等离子体火炬23，高温等离子体火炬23位于进料口处，以调控进入棒链辗挂悬浮干化装置1A、1B、1C内的热气体温度。

等离子悬浮焚烧装置2的顶部设有燃油辅助焚烧装置26，所述的燃油辅助焚烧装置26用于辅以燃气或燃油焚烧污泥，以节省电能。

等离子悬浮焚烧装置2的出风口顶部还设有脱硝系统（图中未示出）。

等离子悬浮焚烧装置2的出料口设置在底部，该出料口与鼓风冷却输料装置5的进料口相连通。

鼓风冷却输料装置5为钢链式风冷输料机，利用冷风快速冷却等离子悬浮焚烧装置2排出的活性渣，并将活性渣通过循环移动钢链送出，其加热后的空气直接进入等离子悬浮焚烧装置2协助污泥燃烧。

本实施例中的搅拌器24用两层刚性的螺带替代刮链141。

本实施例中的废气净化装置3还包括废气催化净化机构32，所述的废气催化净化机构32为蓄热氧化炉（RTO），利用高温燃烧氧化净化污泥脱水时随水蒸气挥发出来的分子态异味有机污染物，有机物被氧化分解为二氧化碳和水，其进风口与第一级棒链辗挂悬浮干化装置1A的出风口相连通，其出风口与废气凝水机构31的进风口相连通，废气经废气凝水机构31凝水之后通过引风装置6达标排放。

本实施例所处理的原生污泥含水率约75%，等离子火焰焚烧干化污泥产生的800℃～930℃中高温、非还原性的热气体用于污泥换热干化脱水，高温等离子体火炬提供高温等离子火焰，污泥于950℃~1070℃氧化性气氛中其内的有机质完全燃烧并提供污泥干化热能。

其余工作过程同实施例1。

污泥经链碾悬浮干化清洁焚烧产生的活性固体渣，其活性指数较高，可直接用于制砖等建材产品。本次试验显示，污泥洁净化悬浮干化焚烧是可行的，方法简单，干化效率高，污泥资源化利用程度大，无二次污染。

实施例4：

参考图13，本实施例与实施例1区别是：所述的多级污泥链碾悬浮干化清洁焚烧装备主要包括5级卧式棒链辗挂悬浮干化装置（1A、1B、1C、1D和1E）和1级等离子悬浮焚烧装置2。

本实施例中，刮链141和舞链142的链节上设置有使刮链141和舞链142更易于进入底部污泥内和从中携带出污泥的泥耙。

本实施例中的废气净化装置3包括废气凝水机构31和废气催化净化机构32，所述的废气催化净化机构32为置催化燃烧炉（RCO），高含湿废气经废气催化净化机构32净化后进入废气凝水机构31，废气经废气凝水机构31凝水之后通过引风装置6达标排放。

本实施例中的等离子悬浮焚烧装置2底部增设炉排结构。

本实施例所处理的原生污泥含水率约87%，等离子火焰焚烧干化污泥产生的920℃～1050℃中高温、非还原性的热气体用于污泥换热干化脱水，高温等离子体火炬提供高温等离子火焰，污泥于1080℃～1250℃氧化性气氛中其内的有机质完全燃烧并提供污泥干化热能。

其余工作过程同实施例1。

污泥经链碾悬浮干化清洁焚烧产生的活性固体渣，其活性指数较高，可直接作为活性掺合料。本次试验显示，污泥洁净化悬浮干化焚烧是可行的，方法简单，干化效率高，污泥资源化利用程度大，无二次污染。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备，其特征在于：包括2级以上依次连通的卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置、等离子火焰悬浮焚烧装置和废气净化装置，所述废气净化装置的进风口与卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置的废气出口相连通，所述卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置的干化物料出料口与等离子火焰悬浮焚烧装置的进料口相连通；所述卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置包括干化壳体、耐磨衬板、干化主轴和柔性链式搅拌器，所述干化壳体固定在支架上，耐磨衬板固定在干化壳体内壁上，干化主轴固定于干化壳体的中心位置，柔性链式搅拌器固定在干化主轴上，干化主轴带动柔性链式搅拌器旋转并与耐磨衬板构成污泥的打散悬浮干化空间；所述柔性链式搅拌器包括刮链、舞链，所述刮链和舞链由支杆固定在干化主轴上，所述刮链平行于干化主轴或与干化主轴之间具有倾斜角，所述舞链与干化主轴的中线垂直，多根舞链呈与刮链平行的线形排列或多头螺旋状排列，舞链在干化壳体的中心轴线上的投影覆盖中心轴线或均匀交错间隔分布在中心轴上，且相邻的舞链之间具有夹角，所述柔性链式搅拌器还设有敲打装置，所述敲打装置固定在舞链和刮链的支杆上，所述支杆上设有弹簧，所述刮链和舞链上设有泥耙；所述卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置还设有清理装置，所述清理装置悬挂在卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置的顶部，所述卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置上还设有等离子火焰燃烧装置、固体燃料燃烧装置、燃气燃烧装置、燃油燃烧装置中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备，其特征在于：所述等离子火焰悬浮焚烧装置包括焚烧壳体、高温耐磨衬板、高温等离子体火炬、焚烧主轴和搅拌器，所述焚烧壳体固定在支架上，所述高温耐磨衬板固定在焚烧壳体的内壁上，所述高温等离子体火炬固定在焚烧壳体中上部和/或顶部，焚烧主轴固定于焚烧壳体的中心位置，搅拌器固定在焚烧主轴上，焚烧主轴带动搅拌器旋转并与高温等离子体火炬、高温耐磨衬板构成干化污泥的悬浮焚烧空间。

3.根据权利要求1所述的市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备，其特征在于：所述等离子火焰悬浮焚烧装置设有火焰喷射器，所述等离子火焰悬浮焚烧装置的底部设有流化结构和/或炉排结构，所述等离子火焰悬浮焚烧装置的出风口顶部还设有脱硝系统和冷却水喷枪系统，所述等离子火焰悬浮焚烧装置的上方或侧壁设有人孔门和观察孔。

4.根据权利要求1所述的市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备，其特征在于：所述废气净化装置为废气催化净化机构和/或废气凝水机构，废气催化净化机构由等离子体净化机构、蓄热氧化炉、催化燃烧炉中的至少一种构成，废气凝水机构由多管气旋凝水机构、丝网凝水机构、相变凝聚机构、冷凝析水机构中的至少一种构成。

5.根据权利要求4所述的市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备，其特征在于：还设有鼓风冷却输料装置、药剂添加装置、辅助原料添加装置、有机碎料添加装置、引风装置和监测控制系统，所述引风装置的进风口与废气净化装置的出风口相连通，所述监测控制系统包括温度检测仪、压力测试仪、看火摄像头、在线烟气分析仪及中控台，所述链碾悬浮干化清洁焚烧装备还包括防爆和消防灭火控制系统。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备的焚烧方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将含湿污泥为含水率≤90%的市政污泥，连续喂入多级依次连通的卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置，通过卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置的刮链、舞链、敲打装置和清理装置的协同作用使含湿污泥不断地被抄起、辗挂、打散、悬浮，同时与从等离子火焰焚烧干化污泥产生的750℃～1100℃中高温、非还原性的热气体均匀接触混合快速换热干化脱水，在旋转过程中舞链击打因脱水收缩而形成的表面结壳硬化而内部仍然是稀湿的、极难干化的污泥颗粒并使之迸裂，使结壳稀泥碎裂与热气体接触而快速脱水，直至污泥干化成松散的细小颗粒状撒入悬浮焚烧空间；

（2）经多级卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置脱水后的干化污泥进入等离子火焰悬浮焚烧装置，以等离子体火焰引燃干化污泥，于900℃～1380℃氧化性气氛中干化污泥有机质完全燃烧并提供热能，焚烧后的高温灰渣经冷却后为活性固体渣，可直接作为活性掺合料或用于制造建材，焚烧产生高温废气依次进入多级卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置中用于干化污泥；

（3）焚烧废气余热经多级卧式污泥棒链辗挂悬浮干化装置利用后，通过废气出口排出至废气净化装置处理，废气经净化处理后达标排放。

7.根据权利要求6所述的市政污泥链辗悬浮干化清洁焚烧装备的焚烧方法，其特征在于：湿态污泥中加入由强氧化剂高铁酸盐和离子干扰剂为主要成分的污泥改性剂，用量为湿态污泥质量的0.25～0.75%；对于硫含量偏高、或重金属含量偏高的污泥，为提高固硫效果，湿态污泥中、或焚烧处理过程中加入脱硫固硫剂；为了强化重金属晶格固融效果，湿态污泥中、或焚烧处理过程中加入重金属固融促进剂，脱硫固硫剂用量为湿态高硫污泥质量的0.2～0.5%，重金属固融促进剂用量为湿态污泥质量的0.1～0.4%。