CN113651521A - 一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法，包括在淤泥层中布置冻结管、测温管和排水结构，随后对淤泥质土进行冻结处理，再对淤泥层进行解冻处理，并配合排水装置排水，至少一次冻融处理后，将淤泥质土与高水分煤在循环流化床锅炉上进行掺烧发电处理。该方法先采用冻融或反复冻融的方式，配合排水装置，对淤泥质土进行脱水处理，使淤泥质土的沉降性能、过滤性能均得到明显改善，并使淤泥质土有效粒径变大，含水率趋于60％，此外，还可以抑制淤泥质土的气味污染；后将冻融或反复冻融后的淤泥质土与烟煤按4～20％之间的掺烧比在循环流化床锅炉上进行掺烧处理，不仅可以保证锅炉机组正常运转发电，而且烟气中二噁英的排放量在检测限值以下。
Description
技术领域
本发明涉及淤泥处理技术领域，尤其涉及一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法。
背景技术
淤泥疏浚是航道疏通、港口维护、湖泊治理中常用的工程措施，我国每年都有数亿方以上的疏浚淤泥产生。长期以来，海洋倾倒和陆地抛填是疏浚淤泥的常规处理方法，但随着环保意识的不断提高，海洋倾倒正在被越来越多的国家所禁止，而陆地抛填也由于严重的土地占用和环境问题受到质疑。因此，如何高效处理疏浚淤泥已经成为一个重要的课题。
疏浚淤泥中沉积的有机质燃烧时所产生的热能可用于发电，采用配以适当比例的原煤进行焚烧发电，在发达国家和国内已有成功的经验，而且疏浚淤泥采用焚烧处理，其所含有机污染物，如病菌、病毒、二恶英等，在高温焚烧过程中被烧尽消灭，无害效果明显。但疏浚淤泥含水量较高，在掺烧过程中会降低锅炉的理论燃烧温度，导致锅炉燃烧效率降低，因此必须进行脱水处理。
传统的淤泥脱水方式主要经历蒸发过程和扩散过程，包括传统热干化、太阳能干化、微波加热干化、超声波干化及生物干化等技术，淤泥沉降速度和过滤速度较慢，需要加入混凝剂，成本较高，效率较低。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法，包括如下步骤：
S1、将淤泥质土晾晒沉淀；
S2、将晾晒沉淀后的淤泥质土倾倒至土池中，在土池中形成淤泥层；
S3、在淤泥层中布置若干冻结孔，冻结孔从淤泥层顶面垂直向下延伸至淤泥层底部，每一冻结孔中均沉放冻结管；
S4、在淤泥层中布置若干测温孔，测温孔从淤泥层顶面垂直向下延伸至淤泥层底部，每一测温孔中均沉放测温管，通过温度监测系统从测温管中检测淤泥层的温度；
S5、在淤泥层中布置若干排水结构，安装真空预压装置；
S6、通过制冷系统将冷媒剂溶液循环送入冻结管，经冷媒剂溶液连续吸取冻结管外的热量，使冻结管周围的淤泥层冻至-5～-20℃，在冻结过程中，冻胀力压缩土体，配合真空预压装置排水；
S7、拆除真空预压装置，自然通风，利用地温并在冻结管中循环常温媒剂溶液对淤泥层进行解冻；
S8、淤泥层完全解冻后再次安装真空预压装置，通过真空预压装置排水；
S9、循环至少一次步骤S6～S8，拆除真空预压装置，拔出冻结管、测温管、排水结构，将淤泥质土从土池中取出；
S10、将冻融处理后的淤泥质土与高水分煤按4～20％的掺烧比在循环流化床锅炉上进行掺烧发电处理。
进一步的，所述冻结孔在淤泥层中按梅花形等间距分布，冻结孔的间距为0.9-1.5m。
进一步的，所述冷媒剂溶液为冷却至-10～-30℃的CaCl2溶液，所述常温媒剂溶液为常温CaCl2溶液。
进一步的，所述冻结管和测温管均为下端封闭的无缝钢管。
进一步的，所述排水结构为塑料排水板或沙井。
本发明的有益效果为：
该人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法先采用冻融或反复冻融的方式，配合排水装置，对淤泥质土进行脱水处理，使淤泥质土的沉降性能、过滤性能均得到明显改善，并使淤泥质土有效粒径变大，含水率趋于60％，此外，还可以抑制淤泥质土的气味污染；后将冻融或反复冻融后的淤泥质土与高水分煤按4％～20％之间的掺烧比在循环流化床锅炉上进行掺烧处理，不仅可以保证锅炉机组正常运转发电，炉膛燃烧稳定，而且烟气中二噁英的排放量在检测限值以下。
附图说明
图1为本发明土池(已倾倒淤泥质土并布置冻结管、测温管、排水结构)的结构示意图。
标注说明：1、土池，2、淤泥层，3、冻结孔，4、测温孔，5、排水结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1所示，一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法，包括如下步骤：
S1、将淤泥质土晾晒沉淀，一般周期为4～6个月；
S2、将晾晒沉淀后的淤泥质土倾倒至土池1中，在土池1中形成淤泥层2；
S3、在淤泥层2中布置若干冻结孔3，冻结孔3从淤泥层2顶面垂直向下延伸至淤泥层2底部，每一冻结孔3中均沉放冻结管，其中，所述冻结孔3在淤泥层2中按梅花形等间距分布，冻结孔3的间距为0.9-1.5m；
S4、在淤泥层2中布置若干测温孔4，测温孔4从淤泥层2顶面垂直向下延伸至淤泥层2底部，每一测温孔4中均沉放测温管，通过温度监测系统从测温管中检测淤泥层2的温度；
S5、在淤泥层2中布置若干排水结构5，安装真空预压装置，其中，所述排水结构5为塑料排水板或沙井；
S6、通过制冷系统将冷媒剂溶液循环送入冻结管，经冷媒剂溶液连续吸取冻结管外的热量，使冻结管周围的淤泥层2冻至-5～-20℃，在冻结过程中，冻胀力压缩土体，配合真空预压装置排水，其中，所述冷媒剂溶液为冷却至-10～-30℃的CaCl2溶液；
S7、拆除真空预压装置，自然通风，利用地温并在冻结管中循环常温媒剂溶液对淤泥层2进行解冻，其中，所述常温媒剂溶液为常温CaCl2溶液；
S8、淤泥层2完全解冻后再次安装真空预压装置，通过真空预压装置排水；
S9、循环至少一次步骤S6～S8，也就是进行一次或多次反复冻融，拆除真空预压装置，拔出冻结管、测温管、排水结构5，将淤泥质土从土池1中取出。经过一次或多次反复冻融使富含有机质淤泥中的淤泥颗粒迅速凝集沉降，淤泥中的胶体性能发生变化，将淤泥颗粒间的结合水和间隙水排出，并配合真空预压装置排水，使得淤泥的脱水性能明显改善，含水率在50～70％之间；
S10、将冻融处理后的淤泥质土与高水分煤按4～20％的掺烧比在循环流化床锅炉上进行掺烧发电处理，其中，高水分煤为发热量达到20～30MJ/kg的烟煤。
优选的是，所述冻结管和测温管均为下端封闭的无缝钢管。本实施例中，冻结管所用无缝钢管的直径为89～159mm，测温管所用无缝钢管的直接为45mm。
上述技术方案中，温度监测系统由盐水温度传感器、冻土温度传感器、温度采集模块以及上位机等组成，制冷系统由冷却回路和循环回路等组成。温度监测系统和制冷系统均为成熟现有技术，此处不再赘述。
具体的，本发明先采用冻融或反复冻融的方式，配合排水装置(即真空预压装置，也可以采用堆载方式)，对淤泥质土进行脱水处理，使淤泥质土的沉降性能、过滤性能均得到明显改善(提高几十倍)，可以自然过滤脱水，不必加混凝剂，并使淤泥质土有效粒径变大，含水率趋于60％，此外，还可以抑制淤泥质土的气味污染；后将冻融或反复冻融后的淤泥质土与高水分煤按4％～20％之间的掺烧比在循环流化床锅炉上进行掺烧处理，不仅可以保证锅炉机组正常运转发电，炉膛燃烧稳定，而且烟气中二噁英的排放量在检测限值以下。
当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将淤泥质土晾晒沉淀；
S2、将晾晒沉淀后的淤泥质土倾倒至土池中，在土池中形成淤泥层；
S3、在淤泥层中布置若干冻结孔，冻结孔从淤泥层顶面垂直向下延伸至淤泥层底部，每一冻结孔中均沉放冻结管；
S4、在淤泥层中布置若干测温孔，测温孔从淤泥层顶面垂直向下延伸至淤泥层底部，每一测温孔中均沉放测温管，通过温度监测系统从测温管中检测淤泥层的温度；
S5、在淤泥层中布置若干排水结构，安装真空预压装置；
S6、通过制冷系统将冷媒剂溶液循环送入冻结管，经冷媒剂溶液连续吸取冻结管外的热量，使冻结管周围的淤泥层冻至-5～-20℃，在冻结过程中，冻胀力压缩土体，配合真空预压装置排水；
S7、拆除真空预压装置，自然通风，利用地温并在冻结管中循环常温媒剂溶液对淤泥层进行解冻；
S8、淤泥层完全解冻后再次安装真空预压装置，通过真空预压装置排水；
S9、循环至少一次步骤S6～S8，拆除真空预压装置，拔出冻结管、测温管、排水结构，将淤泥质土从土池中取出；
S10、将冻融处理后的淤泥质土与高水分煤按4～20％的掺烧比在循环流化床锅炉上进行掺烧发电处理。
2.根据权利要求1所述的一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法，其特征在于：所述冻结孔在淤泥层中按梅花形等间距分布，冻结孔的间距为0.9-1.5m。
3.根据权利要求1所述的一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法，其特征在于：所述冷媒剂溶液为冷却至-10～-30℃的CaCl2溶液，所述常温媒剂溶液为常温CaCl2溶液。
4.根据权利要求1所述的一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法，其特征在于：所述冻结管和测温管均为下端封闭的无缝钢管。
5.根据权利要求1所述的一种人工冻融淤泥脱水掺煤焚烧处理方法，其特征在于：所述排水结构为塑料排水板或沙井。
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