CN113958960A - 一种市政污泥处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种市政污泥处理系统，包括脱水机，脱水机的进泥口上设有原泥管路，脱水机的出泥口通过湿泥管路与干化机的进泥口连接，干化机的出泥口通过干泥管路连接至焚烧炉的进料口，焚烧炉由助燃风机通过助燃风管路为其通风,焚烧炉的排烟口与换热器的进烟口连接，换热器的出烟口通过管道连接至烟气处理装置，换热器内设有换热管道；干化机内的湿气通过主路风机以及冷风主管路一排入喷淋塔的底部，喷淋塔内设有除雾器，喷淋塔的顶部通过冷风主管路Ⅱ与换热管道的一端连接，换热管道的另一端通过热风主管路与干化机的进风口连接；冷风主管路Ⅱ、热风主管路之间还设有旁路系统。本发明能够确保污泥持续燃烧，并具有节能效果，结构设计简单实用。

Description

一种市政污泥处理系统

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种市政污泥处理系统。

背景技术

市政污泥处置通常采用填埋、堆肥、焚烧等工艺方法，其中，污泥焚烧工艺又包括掺烧和自持燃烧，掺烧是将污泥作为一种废弃燃料投入到燃煤锅炉中直接燃烧，自持燃烧是对污泥进行脱水、干化等工序处理后再进行燃烧，不添加辅助燃料。

然而，自持燃烧对污泥热值及污泥含水率的要求较高。市政污泥热值随季节变化较大，高位热值的污泥全年变化幅度在1800~3800kcal/kg之间，最大热值是最低热值的2倍以上；而污泥含水率受季节及设备稳定性影响。当污泥热值变低或污泥含水率波动时，燃烧难以继续完成。针对现有污泥焚烧工艺存在的缺陷和不足，急需提供一种市政污泥综合处置的新工艺。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供一种市政污泥处理系统，具体方案如下：

一种市政污泥处理系统，包括脱水机，所述脱水机的进泥口上设有原泥管路，脱水机的出泥口通过湿泥管路与干化机的进泥口连接，干化机的出泥口通过干泥管路连接至焚烧炉的进料口，所述焚烧炉由助燃风机通过助燃风管路为其通风,焚烧炉的排烟口与换热器的进烟口连接，所述换热器的出烟口通过管道连接至烟气处理装置，换热器内设有换热管道；所述干化机内的湿气通过主路风机以及冷风主管路一排入喷淋塔的底部，所述喷淋塔内设有除雾器，喷淋塔的顶部通过冷风主管路二与所述换热管道的一端连接，所述换热管道的另一端通过热风主管路与干化机的进风口连接；所述冷风主管路二、热风主管路之间还设有旁路系统，所述旁路系统包括连接冷风主管路二、热风主管路的旁路管，所述旁路管上设有旁路风机、热泵，旁路管内设有阀门。

基于上述，所述湿泥管路上设有原泥流量计、原泥浓度计，所述冷风主管路一上设有冷风流量计一、冷风温度计一、冷风湿度计一，所述冷风主管路二上设有冷风流量计二、冷风温度计二、冷风湿度计二，所述热风主管路上设有热风流量计、热风温度计、热风湿度计。

基于上述，所述焚烧炉的排渣口通过热渣管道与冷渣器的入口连接，冷渣器的底部设有出口，冷渣器的侧壁设有夹层，所述夹层设有进水口、出水口，所述出水口通过冷轧出水管与热水混合水箱连接，所述喷淋塔的底部通过喷淋排水管与热水混合水箱连接；所述热水混合水箱通过散热进水管与散热器的进水口连接，所述散热器的出水口通过散热出水管与冷水混合水箱连接，所述冷水混合水箱上设有与所述进水口连接的冷渣进水管以及为所述喷淋塔内的喷淋管网供水的喷淋进水管，所述冷渣进水管上设有冷渣水泵，所述喷淋进水管上设有喷淋水泵。

基于上述，所述焚烧炉内设有燃烧温度计。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明具有以下优点：

1、本发明中，通过在原自持燃烧处置工艺的基础上增加一套旁路系统，即冷风主管路二、热风主管路之间设置旁路管，旁路管上设置旁路风机、热泵，旁路管内设有阀门，当污泥热值变低或污泥含水率升高时，启动旁路系统，补充热量，利用旁路系统消耗多余水分，可以保证污泥燃烧能够持续，当污泥含水率波动结束，退出旁路系统。

2、本发明中，焚烧炉产生的炉渣，经过热渣管道进入到冷渣器内，被冷渣水冷却后，再经过冷渣管道排出，冷渣进水采用中水，在冷渣水泵的驱动下经冷渣进水管进入到冷渣器内，升温后的冷渣水经冷渣出水管进入到热水混合水箱；低温喷淋进水经过喷淋塔后吸收了水蒸气的汽化潜热，具备较高的热量，变成高温的喷淋出水，喷淋出水排入到热水混合水箱与冷渣出水混合，热水混合水箱内的热水，经过散热进水管进入到散热器内，散热器散发出的热量可供办公室供暖等需要热能的地方，经过散热器后的冷水通过散热出水管进入冷水混合水箱，冷渣用水和喷淋用水再从冷水混合水箱抽取，此结构设计避免了热能的浪费。

3、本发明中，焚烧产物包括烟气和炉渣，高温烟气作为高位能源被有效利用，低温烟气净化后排放，对环境影响极小，炉渣可用于铺路、制作保温材料，也可用来培养花卉绿植。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图中：1.原泥管路；2.脱水机；3.湿泥管路；4.干化机；5.干泥管路；6.焚烧炉；7.助燃风机；8.助燃风管路；9.换热器；10.主路风机；11.冷风主管路一；12.喷淋塔；13.冷风主管路二；14.热风主管路；15.喷淋进水管；16.喷淋管网；17.除雾器；18.喷淋排水管；19.喷淋水泵；20.旁路管；21.旁路风机；22.热泵；24.阀门；25.原泥流量计；26.原泥浓度计；27.热风流量计；28.热风温度计；29.热风湿度计；30.冷风流量计一；31.冷风温度计一；32.冷风湿度计一；33.冷风流量计二；34.冷风温度计二；35.冷风湿度计二；36.燃烧温度计；37.热渣管道；38.冷渣器；40.冷渣进水管；41.冷轧水泵；42.冷渣出水管；43.热水混合水箱；44.散热进水管；45.散热器；46.散热出水管；47.冷水混合水箱；48.烟气处理装置。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进步的详细描述。

实施例

如图1所示，本发明提供一种市政污泥处理系统，包括脱水机2，所述脱水机2的进泥口上设有原泥管路1，脱水机2的出泥口通过湿泥管路3与干化机4的进泥口连接，干化机4的出泥口通过干泥管路5连接至焚烧炉6的进料口，所述焚烧炉6由助燃风机7通过助燃风管路8为其通风,焚烧炉6的排烟口与换热器9的进烟口连接，所述换热器9的出烟口通过管道连接至烟气处理装置48，换热器9内设有换热管道；

所述干化机4内的湿气通过主路风机10以及冷风主管路一11排入喷淋塔12的底部，所述喷淋塔12内设有除雾器17，喷淋塔12的顶部通过冷风主管路二13与所述换热管道的一端连接，所述换热管道的另一端通过热风主管路14与干化机4的进风口连接。

考虑到污泥热值变低或污泥含水率升高时，焚烧炉6内的污泥无法满足自持燃烧，在冷风主管路二13、热风主管路14之间还设有旁路系统，所述旁路系统包括连接冷风主管路二13、热风主管路14的旁路管20，所述旁路管20上设有旁路风机21、热泵22，旁路管20内设有阀门24。当污泥热值变低或污泥含水率升高时，启动旁路系统，补充热量，利用旁路系统消耗多余水分，可以保证污泥燃烧能够持续，当污泥含水率波动结束，退出旁路系统。

为便于确定旁路系统的启动时间，需要对多项参数进行实时监测，故在湿泥管路3上设有原泥流量计25、原泥浓度计26，在冷风主管路一11上设有冷风流量计一30、冷风温度计一31、冷风湿度计一32，在冷风主管路二13上设有冷风流量计二33、冷风温度计二34、冷风湿度计二35，所述热风主管路14上设有热风流量计27、热风温度计28、热风湿度计29。

考虑到燃烧产生的炉渣以及喷淋塔12中喷淋产生的水中均含有一定的热量，为便于对该部分热量进行循环利用，焚烧炉6的排渣口通过热渣管道37与冷渣器38的入口连接，冷渣器38的底部设有出口，冷渣器38的侧壁设有夹层，所述夹层设有进水口、出水口，所述出水口通过冷渣出水管42与热水混合水箱43连接，所述喷淋塔12的底部通过喷淋排水管18与热水混合水箱43连接；所述热水混合水箱43通过散热进水管44与散热器45的进水口连接，所述散热器45的出水口通过散热出水管46与冷水混合水箱47连接，所述冷水混合水箱47上设有为所述喷淋塔12内的喷淋管网16供水的喷淋进水管15，所述冷渣进水管40上设有冷渣水泵41，所述喷淋进水管15上设有喷淋水泵19。

另外，在焚烧炉6内还设有燃烧温度计36以便于对焚烧炉6内污泥的燃烧状态进行监测。

需要说明的是，为实现自动化控制，上述各个电气元件均与控制器连接。

本发明具体工作原理：

一、正常工况

污泥热值与污泥含税率匹配，干污泥焚烧释放的热量与湿污泥干化所需的热量相等。此时，阀门24处于关闭状态，旁路系统不运行，原泥经过原泥管路1进入到脱水机2、而后经湿泥管路3、干化机4中进行脱水、干化等工序，生产出干泥。干泥经过干泥管路5送入到焚烧炉6进行焚烧，焚烧产生的炉渣排出。焚烧所需的助燃空气通过助燃风机7、助燃风管路8送入焚烧炉6。干泥在焚烧炉6中焚烧释放热烟气，热烟气通过换热器9将热量转移到主路风系统，将主路冷风升温变成主路热风，而烟气则由热烟气变为冷烟气，冷烟气进入后续工艺进行净化处理。

干化介质采用空气，空气在主路风系统中循环。热风进入到干化机4中将污泥中的水分携带出来，热风变成为冷风。冷风通过冷风主管路一11进入到喷淋塔12中进行除尘脱水，再通过冷风主管路二13进入到换热器9进行加热，加热后冷风变为热风，热风通过热风主管路14再进入到干化机4内去干化污泥。如此反复运行，主路风系统靠主路风机10进行驱动。

喷淋塔12具备除尘脱水功能，喷淋进水取自冷水混合水箱47，喷淋出水进入热水混合水箱43。

二、非正常工况

污泥热值与污泥含税率不匹配，干污泥焚烧释放的热量不足于提供湿污泥干化所需的热量，此时，需要输入外部热源。阀门24处于开启状态，旁路系统投入运行，此时主路系统仍按照正常工况继续运行。

旁路系统从主路风系统中的冷风主管路二13抽取一部分冷风，旁路冷风在旁路风机21的驱动下，通过阀门24、旁路管20、旁路风机21进入到热泵22中进行升温，升温后再通过旁路管20进入到热风主管路14中。旁路热风与主路热风混合后再进入到干化机4内去干化污泥，当污泥含水率波动结束，退出旁路系统，切换到正常工况运行。

三、工况判断

本发明专利的工艺系统遵循的基本原理是能量守恒和质量守恒。

污泥热值与湿泥管路3中的湿泥含水率相匹配是自持燃烧得以维持的必要条件，污泥热值间隔半个月检测一次，同时得出相匹配的湿泥含水率。

污泥焚烧温度不得低于850℃，为了保证足够的焚烧温度，干泥管路5内的干泥含水率不得超过25%。

质量守恒：干化机4内汽化水量=喷淋塔12内凝结水量=目标去水量

原泥流量计25数值、原泥浓度计26数值、与热值匹配的湿泥含水率、干泥含水率共同确定了目标去水量，目标去水量代表了系统运行负荷，是周期固定值；

热风流量计27数值、热风温度计28数值、热风湿度计29数值共同确定干化机4前的热风中水蒸汽含量，冷风流量计一30数值、冷风温度计一31数值、冷风湿度计一32数值共同确定了干化机4后的冷风中水蒸汽含量，前后差值即干化机4内汽化水量；

冷风流量计一30数值、冷风温度计一31数值、冷风湿度计一32数值共同确定了喷淋塔12前的冷风中水蒸汽含量，冷风流量计二33数值、冷风温度计二34数值、冷风湿度计二35数值共同确定了喷淋塔12后的冷风中水蒸汽含量，前后差值即喷淋塔12内凝结水量。

能量守恒：换热器9内交换热量=喷淋塔12内凝结放热=目标去水量的汽化潜热。

冷风流量计二33数值、冷风温度计二34数值、冷风湿度计二35数值共同确定了换热器9前的冷风热量，热风流量计27数值、热风温度计28数值、热风湿度计29数值共同确定了换热器9后的热风热量，前后差值即换热器9内交换热量；

冷风流量计一30数值、冷风温度计一31数值、冷风湿度计一32数值共同确定了喷淋塔12前的冷风热量，冷风流量计二33数值、冷风温度计二34数值、冷风湿度计二35数值共同确定了喷淋塔12后的冷风热量，前后差值即喷淋塔12内凝结放热。

水的汽化潜热与温度有关，可查表获得，通常按2260kj/kg考虑。汽化潜热与目标去水量的乘积即目标去水量的汽化潜热。

湿泥含水率需取样测定，且不是实时数据，无法纳入自动控制系统，根据质量平衡和能量平衡原理，系统中的流量、温度、湿度与湿泥含水率密切相关，因此将流量、温度、湿度作为监测对象。

正常工况下，系统和维持着质量和能量的平衡，流量、温度、湿度等参数基本稳定不变。

当湿泥含水率波动，波动特指湿泥含水率突然增大，系统进入非正常工况，能量平衡被破坏。流量受风机控制，无变化，但温度和湿度数值发生了相应变化。 湿泥含水率增大，进入系统中的水量变大，因此湿度会增加，由于水蒸气和空气的比热差距，温度会降低。经过反复验证，温度对湿泥含水率波动的反应比湿度更灵敏，因此将温度作为湿泥含水率波动的代表参数，湿度作为定性分析参数。

将热风温度计28、冷风温度计二34的数值纳入联锁保护，热风温度计28和冷风温度计二34的差值设定标准值。热风温度计28和冷风温度计二34的差值小于设定标准值，进行报警并投运旁路系统，为防止数值显示跳动造成误操作，设定的标准值低于实际差值2℃。

旁路系统投运过程中，应频繁测定湿泥含水率，20分钟测定一次，直至湿泥含水率恢复正常值。湿泥含水率恢复正常值后1小时内仍维持稳定，可退出旁路系统。

旁路系统投运过程中，应同时调整喷淋水系统使之相匹配。喷淋水泵19采用变频方式运行，可适应不同程度的含水率波动。

当焚烧炉6温度计数值低于880℃时报警，低于850℃时自动投运旁路系统。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种市政污泥处理系统，其特征在于：包括脱水机（2），所述脱水机（2）的进泥口上设有原泥管路（1），脱水机（2）的出泥口通过湿泥管路（3）与干化机（4）的进泥口连接，干化机（4）的出泥口通过干泥管路（5）连接至焚烧炉（6）的进料口，所述焚烧炉（6）由助燃风机（7）通过助燃风管路（8）为其通风,焚烧炉（6）的排烟口与换热器（9）的进烟口连接，所述换热器（9）的出烟口通过管道连接至烟气处理装置（48），换热器（9）内设有换热管道；所述干化机（4）内的湿气通过主路风机（10）以及冷风主管路一（11）排入喷淋塔（12）的底部，所述喷淋塔（12）内设有除雾器（17），喷淋塔（12）的顶部通过冷风主管路二（13）与所述换热管道的一端连接，所述换热管道的另一端通过热风主管路（14）与干化机（4）的进风口连接；所述冷风主管路二（13）、热风主管路（14）之间还设有旁路系统，所述旁路系统包括连接冷风主管路二（13）、热风主管路（14）的旁路管（20），所述旁路管（20）上设有旁路风机（21）、热泵（22），旁路管（20）内设有阀门（24）。

2.根据权利要求1所述的市政污泥处理系统，其特征在于：所述湿泥管路（3）上设有原泥流量计（25）、原泥浓度计（26），所述冷风主管路一（11）上设有冷风流量计一（30）、冷风温度计一（31）、冷风湿度计一（32），所述冷风主管路二（13）上设有冷风流量计二（33）、冷风温度计二（34）、冷风湿度计二（35），所述热风主管路（14）上设有热风流量计（27）、热风温度计（28）、热风湿度计（29）。

3.根据权利要求1所述的市政污泥处理系统，其特征在于：所述焚烧炉（6）的排渣口通过热渣管道（37）与冷渣器（38）的入口连接，冷渣器（38）的底部设有出口，冷渣器（38）的侧壁设有夹层，所述夹层设有进水口、出水口，所述出水口通过冷渣出水管（42）与热水混合水箱（43）连接，所述喷淋塔（12）的底部通过喷淋排水管（18）与热水混合水箱（43）连接；所述热水混合水箱（43）通过散热进水管（44）与散热器（45）的进水口连接，所述散热器（45）的出水口通过散热出水管（46）与冷水混合水箱（47）连接，所述冷水混合水箱（47）上设有与所述进水口连接的冷渣进水管（40）以及为所述喷淋塔（12）内的喷淋管网（16）供水的喷淋进水管（15），所述冷渣进水管（40）上设有冷渣水泵（41），所述喷淋进水管15上设有喷淋水泵（19）。

4.根据权利要求1所述的市政污泥处理系统，其特征在于：所述焚烧炉（6）内设有燃烧温度计（36）。

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