CN114735918A - 一种污泥的循环再利用处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥的循环再利用处理系统，包括污泥干燥系统、污泥焚烧系统、烟气处理系统和秸秆气化系统；所述污泥干燥系统包括依次连接的湿污泥料坑、入料螺旋机、流化床干燥机、第一旋风除尘器、二级冷却器和第一引风机；所述污泥焚烧系统包括依次连接的干污泥料坑、炉前给料系统、流化床焚烧炉、沉降室和余热锅炉；所述炉前给料系统上方并联设有碳酸钙定量给料机。本发明提供的污泥循环再利用处理系统，将污泥焚烧产生的烟气作为预干燥热源循环利用，能解决现有系统运行成本高、运行稳定性差以及处理效果不理想的技术问题，实现了污泥稳定化、无害化、资源化利用。

Description

一种污泥的循环再利用处理系统
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥的循环再利用处理系统。
背景技术
随着我国人口的日益增长和经济的飞速发展，截至2015年底，我国已建3910多座城镇污水处理厂，污水处理厂日处理能力已达到1.67亿立方米/日，作为污水的衍生品，2015年市政污泥(含水率80％)产生3000万吨～4000万吨，预计到2020年，我国的市政污泥产量将达到6000万吨～9000万吨。
污泥是水处理过程中污染物的浓缩，主要由微生物细胞群体和其解体产物组成，除有机质含量高外，还含有的大量重金属离子、病原菌等有害物质，并具有含水率高、体积大，形态复杂、输送困难等特性。如果污泥得不到及时有效的处理处置，将从空气、地下水和食物链三方面威胁人类的生活，原来严重的水污染问题非但没有解决，反而又带来了新的环境问题。因此加强污泥处理处置及其资源化利用已成为城市水体污染物减排的主要途径之一。如何将产量巨大、成分复杂的污泥变废为宝，使之成为人类可利用的资源，已经成为我国及当今世界研究的一个热点课题。
污泥处置目标是减量化、稳定化、无害化和最终资源化，即便于运输和消纳，又对污染资源再利用。当前各种处理方法中，投入的成本由低到高分别为填埋、消化利用、协同焚烧等。
焚烧是污泥处置过程中最大化减量的手段。焚烧后污泥体积相对机械脱水后污泥体积，减少高达90％的量；且一般污泥干化后具有一定的热值，因此可以保证燃烧的进行。与其他处置方法相比，1)焚烧极大的减少了污泥的体积和重量，最终需要处理的物质很少；2)污泥处理速度快，不需要长期储存，特别适合大规模集中处置城市污水处理厂污泥；3)污泥可以就地焚烧，不需要长距离运输，有效防止污泥运输过程可能对环境造成的二次污染；4)可以回收热量，用于发电和供热。
中国专利200510038416.3公开的一种利用CFB焚烧炉对湿污泥进行焚烧的方法和系统，其申请人常州第一热电厂通过CFB技术对湿污泥进行焚烧，虽然所排放的二噁英、氮氧化物、硫化物及铅、镉、汞等指标，均优于生活垃圾焚烧污染控制标准限值，灰渣则制砖利用，所含重金属基本固化，消除了二次污染。但是，该技术中把没有经过干化的湿污泥直接送入炉内焚烧，污泥内大量水分需在炉内蒸发，烟气量大，污染物排放量大，锅炉尾部腐蚀严重，同时大量水分蒸发耗能大，处理成本高，污泥处理能力也受到一定的限制，该项技术无法实现低成本，大规模处理污泥。
目前市场上的污泥干化焚烧项目，大多系统构成复杂，导致投资成本居高不下，污泥焚烧过程往往还需添加煤、天然气、重油等辅助燃料助燃，造成日常运行成本增加，好多项目由于不合理的设计，出现系统运行不稳定、处理效果不理想的状况
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种污泥的循环再利用处理系统，通过将湿污泥经污泥干化系统干化后，在焚烧炉中焚烧时无需添加辅助燃料即可自持焚烧，节省了辅助燃料开支，降低了运行成本；污泥焚烧产生的热量经热能回收系统回用于污泥干化，形成了能量循环利用闭环，系统能量利用率高，能解决现有系统运行成本高、运行稳定性差以及处理效果不理想的技术问题，实现了污泥集干化——焚烧——尾气处理于一体的循环再利用处理系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种污泥的循环再利用处理系统，包括污泥干燥系统、污泥焚烧系统、烟气处理系统和秸秆气化系统；
所述污泥干燥系统包括依次连接的湿污泥料坑、入料螺旋机、流化床干燥机、第一旋风除尘器、二级冷却器和第一引风机；所述流化床干燥机上方设有蒸汽盘管，下方设有定向风室和定向风帽，侧面设有溢流口；
所述污泥焚烧系统包括依次连接的干污泥料坑、炉前给料系统、流化床焚烧炉、沉降室和余热锅炉；所述炉前给料系统上方并联设有碳酸钙定量给料机，所述沉降室上部和出口均安装有蒸发器；所述余热锅炉上方设有换热器，下方设有空预器；所述流化床焚烧炉、沉降室和余热锅炉下部设有连通的排渣冷却系统；
所述污泥干燥系统中第一引风机出口通过管道与所述污泥焚烧系统中的流化床焚烧炉进口相连接；所述污泥焚烧系统中余热锅炉出口通过管道与烟气处理系统中的干法脱硫机进口相连接；所述烟气处理系统中第二增压引风机出口通过管道与换热器进口相连接，所述换热器出口通过管道与污泥干燥系统中的定向风室相连接；所述秸秆气化系统中的高温离心风机出口通过管道与污泥焚烧系统中的流化床焚烧炉入口相连接。
优选的，所述烟气处理系统包括依次连接的干法脱硫机、一级布袋除尘器、二级布袋除尘器、第二引风机和脱硫塔，所述干法脱硫机上方连接有消石灰定量给料机，所述一级布袋除尘器和二级布袋除尘器之间并联设有活性炭定量给料机，所述脱硫塔上方设有烟囱。
优选的，所述烟气处理系统中一级布袋除尘器和二级布袋除尘器之间并联设有串联的第一增压引风机和第二增压引风机，将低温烟气引入到余热锅炉中的换热器。
优选的，所述秸秆气化系统包括依次连接的圆盘粉碎机、粉碎机、第二旋风除尘器、造粒机、秸秆气化炉和高温离心风机，所述第二旋风除尘器的上方还设有脉冲除尘器，所述秸秆气化炉下方还设有碳冷却装置。
优选的，所述污泥焚烧系统还包括并联的一次风机和二次风机，所述一次风机连接至湿污泥料坑，将泥仓臭气输送至空预器加热，最后再送至流化床焚烧炉；所述二次风机连接至湿污泥料坑，将泥仓臭气输直接送至流化床焚烧炉。
优选的，所述流化床干燥机与沉降室之间还并联设有软水箱，所述软水箱的进口与蒸汽盘管的出口相连接，所述软水箱的出口与蒸发器的进口相连接。
优选的，所述余热锅炉与流化床干燥机之间还并联设有分汽缸，所述分汽缸的进口与余热锅炉上方连接，所述分汽缸的出口与蒸汽盘管的进口相连接。
优选的，所述流化床干燥机内还放有一定粒径的石英砂颗粒，不但能够蓄热，而且能够通过剧烈流化将污泥打碎变成细颗粒。
优选的，所述流化床焚烧炉上部还设有SNCR喷射装置，用于喷射尿素，流化床焚烧炉内部还放入石灰石进行炉内脱硫，所述余热锅炉尾部还设有一层SCR。
优选的，所述干污泥料坑还设有拨料器，将干污泥均匀送至炉前给料系统。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供污泥的循环再利用处理系统，利用烟气余热再加热后进流化床干燥机，不但节约了干燥能耗，而且惰性烟气大大降低了污泥干燥后易燃烧的特性；流化床干燥不但能够实现强烈的接触式对流换热，而且对污泥颗粒进行破碎，能量利用率大大增加。
(2)本发明提供污泥的循环再利用处理系统，流化床干燥机配套蒸汽盘管，能够有效避免污泥含水率波动以及流化状态不稳定对干燥效果的影响；干燥后的烟气经过冷凝除水后可以经过低温加热后直接返回流化床焚烧炉，如对流化床焚烧炉温度带来降温影响，可通入秸秆气化炉的碳化气维持流化床焚烧炉燃烧。
(3)本发明提供污泥的循环再利用处理系统，流化床焚烧炉的设计有效保证低热值污泥的自持焚烧，燃料最低可达到1000kcal/kg；流化床焚烧炉出口配套沉降室，避免污泥大量灰对尾部受热面换热的影响，从而可以最大程度产生蒸汽用于干化，最终减少秸秆气化炉的热解气量；烟气再循环用于污泥干燥系统，实现了余热利用，而且重新回到流化床焚烧炉实现再燃，避免烟气难以处理，秸秆碳化气的热量补充可以使得循环烟气量加大后也能维持流化床焚烧炉温度的稳定。
附图说明
图1为污泥干燥系统的结构示意图；
图2为污泥焚烧系统的结构示意图；
图3为污泥循环再利用处理系统的整体结构示意图。
其中，1、湿污泥料坑；2、入料螺旋机；3、流化床干燥机；4、第一旋风除尘器；5、二级冷却器；6、第一引风机；7、定向风室；8、定向风帽；9、蒸汽盘管；10、益流口；11、循环水塔；12、干污泥料坑；13、炉前给料系统；14、碳酸钙定量给料机；15、流化床焚烧炉；16、沉降室；17、余热锅炉；18、换热器；19、空预器；20、一次风机；21、二次风机；22、干法脱硫机；23、一级布袋除尘器；24、二级布袋除尘器；25、消石灰定量给料机；26、活性碳定量给料机；27、第二引风机；28、脱硫塔；29、烟囱；30、第一增压引风机；31、第二增压引风机；32、圆盘粉碎机；33、粉碎机；34、第二旋风除尘器；35、脉冲除尘器；36、造粒机；37、秸秆气化炉；38、碳冷却装置；39、高温离心风机；40、软水箱；41、分汽缸；42、排渣冷却系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-3，一种污泥的循环再利用处理系统，包括污泥干燥系统、污泥焚烧系统、烟气处理系统和秸秆气化系统；
所述污泥干燥系统包括依次连接的湿污泥料坑1、入料螺旋机2、流化床干燥机3、第一旋风除尘器4、二级冷却器5和第一引风机6；所述流化床干燥机3上方设有蒸汽盘管9，下方设有定向风室7和定向风帽8，侧面设有溢流口10；
所述污泥焚烧系统包括依次连接的干污泥料坑12、炉前给料系统13、流化床焚烧炉15、沉降室16和余热锅炉17；所述炉前给料系统13上方并联设有碳酸钙定量给料机14，所述沉降室16上部和出口均安装有蒸发器；所述余热锅炉17上方设有换热器18，下方设有空预器19；所述流化床焚烧炉15上方设有喷淋冷却装置，所述流化床焚烧炉15、沉降室16和余热锅炉17下部设有连通的排渣冷却系统42；
所述污泥干燥系统中第一引风机6出口通过管道与所述污泥焚烧系统中的流化床焚烧炉15进口相连接；所述污泥焚烧系统中余热锅炉17出口通过管道与烟气处理系统中的干法脱硫机22进口相连接；所述烟气处理系统中第二增压引风机31出口通过管道与换热器18进口相连接，所述换热器18出口通过管道与污泥干燥系统中的定向风室7相连接；所述秸秆气化系统中的高温离心风机39出口通过管道与污泥焚烧系统中的流化床焚烧炉15入口相连接。
在本实施例中，所述烟气处理系统包括依次连接的干法脱硫机22、一级布袋除尘器23、二级布袋除尘器24、第二引风机27和脱硫塔28，所述干法脱硫机22上方连接有消石灰定量给料机25，所述一级布袋除尘器23和二级布袋除尘器24之间并联设有活性炭定量给料机26，所述脱硫塔28上方设有烟囱29。
在本实施例中，所述烟气处理系统中一级布袋除尘器23和二级布袋除尘器24之间并联设有串联的第一增压引风机30和第二增压引风机31，将低温烟气引入到余热锅炉17中的换热器18。
在本实施例中，所述秸秆气化系统包括依次连接的圆盘粉碎机32、粉碎机33、第二旋风除尘器34、造粒机36、秸秆气化炉37和高温离心风机39，所述第二旋风除尘器34的上方还设有脉冲除尘器35，所述秸秆气化炉37下方还设有碳冷却装置38。
在本实施例中，所述污泥焚烧系统还包括并联的一次风机20和二次风机21，所述一次风机20连接至湿污泥料坑1，将泥仓臭气输送至空预器19加热，最后再送至流化床焚烧炉15；所述二次风机21连接至湿污泥料坑1，将泥仓臭气输直接送至流化床焚烧炉15。
在本实施例中，所述流化床干燥机3与沉降室16之间还并联设有软水箱40，所述软水箱40的进口与蒸汽盘管9的出口相连接，所述软水箱40的出口与蒸发器的进口相连接。
在本实施例中，所述余热锅炉17与流化床干燥机3之间还并联设有分汽缸41，所述分汽缸41的进口与余热锅炉上方连接，所述分汽缸41的出口与蒸汽盘管9的进口相连接。
在本实施例中，所述流化床干燥机3内还放有一定粒径的石英砂颗粒，不但能够蓄热，而且能够通过剧烈流化将污泥打碎变成细颗粒。
在本实施例中，所述流化床焚烧炉15上部还设有SNCR，喷射装置，用于喷射尿素，流化床焚烧炉15内部还放入石灰石进行炉内脱硫，所述余热锅炉17尾部还设有一层SCR。
在本实施例中，所述干污泥料坑还设有拨料器，将干污泥均匀送至炉前给料系统。
具体的工作方式，结合上述工艺流程描述如下，
将80％含水率污泥经过抓斗进入到干燥机前端的温污泥料坑1，然后通过拨料机将污泥均匀的分散到入料螺旋机2的料斗中，80％污泥经过4台入料螺旋机2均匀的从侧面进入到流化床干燥机3中，在污泥进入流化床干燥机3后通过旋转破碎机将80％污泥全部打散分散至流化床干燥机3内，流化床干燥机3内放入一定粒径的石英砂颗粒，不但能够蓄热，而且能够通过剧烈流化将污泥打碎变成细颗粒。
流化床干燥机3所需的高温流化风来自烟气处理系统中一级布袋除尘器23后的160℃烟气，通过第一增压引风机30和第二增压引风机31将惰性160℃烟气通过余热锅炉17上部的换热器18，温升至280℃以上，然后通过5个定向风室7均匀的将高温惰性烟气经过定向风帽8通入流化床干燥机3内流化加热石英砂及80％含水率污泥；80％含水率污泥加入干燥机内经过剧烈的对流换热及与石英砂摩擦换热，通过调整定向风帽8布置及溢流口10处的溢流板高度，将污泥在流化床干燥机3内停留时间达到10-15min，从而保证出口污泥含水率下降至40％左右。为了保证流化床干燥机3的污泥干燥效果，将后端流化床焚烧炉燃烧产生的低压蒸汽6-7吨/小时通过蒸汽盘管进入流化床干燥机3内进行伴热，从而避免污泥水分波动对干燥机带来的影响。40％左右污泥从流化床干燥机3侧面溢流口10出来后通过水冷螺旋进入至干污泥料坑12。
干燥后的烟气夹带大量细污泥颗粒从流化床干燥机3出来后经过第一旋风除尘器4后，直接进入二级冷却器5，将干燥后烟气中夹带的大量水汽冷凝脱除效率80％以上，冷凝水直接进入污水处理环节，脱除水汽后的烟气经过低温换热后直接通过第一引风机6送入流化床焚烧炉15进行掺烧，避免烟气中大量水汽对流化床焚烧炉15温度的影响。
将40％含水率污泥经过抓斗送至干污泥料坑12，坑内设置拨料器，可以将污泥均匀的送至仓底的炉前给料系统13，从而实现污泥稳定进入流化床焚烧炉15，流化床焚烧炉15炉膛为绝热炉膛，温度维持在850-950℃之间，出口设置颗粒沉降室16，沉降室16上部安装有蒸发器，沉降室16出口再安装蒸发器，从而产生更多低压蒸汽用于流化床干燥机3加热。经过蒸发器后流化床焚烧炉15产生的烟气温度从930℃下降至500℃，将一级布袋除尘器23引出来的低温烟气进入到余热锅炉17上部的换热器18，将低温烟气由160℃加热升至280℃以上，余热锅炉17内的烟气经过换热器18后温度由500℃下降至300℃左右。为了充分利用余热，将一次风机20送出的风通过空预器19预热后温度由20℃加热至130℃左右送入流化床焚烧炉15助燃，余热锅炉17内的烟气经过空预器19后由300℃下降至200℃，然后进入一级布袋除尘器。流化床焚烧炉15、沉降室16和余热锅炉17下部设有连通的排渣冷却系统，将滚筒冷渣机将高温渣冷却至100℃左右。
流化床焚烧炉15上部添加有SNCR喷射装置，用于喷射尿素，且余热锅炉17尾部烟道预留一层SCR，通过SNCR过量喷氨后实现氮氧化物低于50mg/Nm3。流化床焚烧炉15内添加石灰石炉内脱硫，脱硫效率可达到60％以上，且一级布袋除尘器23前喷射氢氧化钙实现脱硫，最后第二引风机27后方还设有脱硫塔，从而SO2排放低于35mg/Nm3，同时HCl排放也优于国家排放标准，最后处理完的烟气通过烟囱29进入大气。两级布袋除尘器可以实现颗粒物浓度低于10mg/Nm3，第二级布袋前喷射活性炭，脱除烟气中的重金属及二噁英，实现烟气的超净排放。
为了保持流化床焚烧炉15稳定燃烧，避免污泥热值波动以及烟气循环量变化等对污泥流化床干燥机3和流化床焚烧炉15的影响，每台焚烧炉炉设置一套秸秆气化系统。秸秆经过气化炉气化后，主要产物为秸秆碳及具有一定热值的碳化气，通过运行调整，可以实现碳化气产量的自由调整，从而满足流化床焚烧炉15的稳定燃烧要求。碳化气的热值一般在1200-1400kcal/kg，助燃时需要增设1-2套燃烧器，实现稳定助燃。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，包括污泥干燥系统、污泥焚烧系统、烟气处理系统和秸秆气化系统；
所述污泥干燥系统包括依次连接的湿污泥料坑(1)、入料螺旋机(2)、流化床干燥机(3)、第一旋风除尘器(4)、二级冷却器(5)和第一引风机(6)；所述流化床干燥机(3)上方设有蒸汽盘管(9)，下方设有定向风室(7)和定向风帽(8)，侧面设有溢流口(10)；
所述污泥焚烧系统包括依次连接的干污泥料坑(12)、炉前给料系统(13)、流化床焚烧炉(15)、沉降室(16)和余热锅炉(17)；所述炉前给料系统(13)上方并联设有碳酸钙定量给料机(14)，所述沉降室(16)上部和出口均安装有蒸发器；所述余热锅炉(17)上方设有换热器(18)，下方设有空预器(19)；所述流化床焚烧炉(15)、沉降室(16)和余热锅炉(17)下部设有连通的排渣冷却系统(42)；
所述污泥干燥系统中第一引风机(6)出口通过管道与所述污泥焚烧系统中的流化床焚烧炉(15)进口相连接；所述污泥焚烧系统中余热锅炉(17)出口通过管道与烟气处理系统中的干法脱硫机(22)进口相连接；所述烟气处理系统中第二增压引风机(31)出口通过管道与换热器(18)进口相连接，所述换热器(18)出口通过管道与污泥干燥系统中的定向风室(7)相连接；所述秸秆气化系统中的高温离心风机(39)出口通过管道与污泥焚烧系统中的流化床焚烧炉(15)入口相连接。
2.根据权利要求1所述一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，所述烟气处理系统包括依次连接的干法脱硫机(22)、一级布袋除尘器(23)、二级布袋除尘器(24)、第二引风机(27)和脱硫塔(28)，所述干法脱硫机(22)上方连接有消石灰定量给料机(25)，所述一级布袋除尘器(23)和二级布袋除尘器(24)之间并联设有活性炭定量给料机(26)，所述脱硫塔(28)上方设有烟囱(29)。
3.根据权利要求2所述一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，所述烟气处理系统中一级布袋除尘器(23)和二级布袋除尘器(24)之间并联设有串联的第一增压引风机(30)和第二增压引风机(31)，将低温烟气引入到余热锅炉(17)中的换热器(18)。
4.根据权利要求1所述一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，所述秸秆气化系统包括依次连接的圆盘粉碎机(32)、粉碎机(33)、第二旋风除尘器(34)、造粒机(36)、秸秆气化炉(37)和高温离心风机(39)，所述第二旋风除尘器(34)的上方还设有脉冲除尘器(35)，所述秸秆气化炉(37)下方还设有碳冷却装置(38)。
5.根据权利要求1所述一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，所述污泥焚烧系统还包括并联的一次风机(20)和二次风机(21)，所述一次风机(20)连接至湿污泥料坑(1)，将泥仓臭气输送至空预器(19)加热，最后再送至流化床焚烧炉(15)；所述二次风机(21)连接至湿污泥料坑(1)，将泥仓臭气输直接送至流化床焚烧炉(15)。
6.根据权利要求1所述一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，所述流化床干燥机(3)与沉降室(16)之间还并联设有软水箱(40)，所述软水箱(40)的进口与蒸汽盘管(9)的出口相连接，所述软水箱(40)的出口与蒸发器的进口相连接。
7.根据权利要求6所述一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，所述余热锅炉(17)与流化床干燥机(3)之间还并联设有分汽缸(41)，所述分汽缸(41)的进口与余热锅炉上方连接，所述分汽缸(41)的出口与蒸汽盘管(9)的进口相连接。
8.根据权利要求1所述一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，所述流化床干燥机(3)内还放有一定粒径的石英砂颗粒，不但能够蓄热，而且能够通过剧烈流化将污泥打碎变成细颗粒。
9.根据权利要求1所述一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，所述流化床焚烧炉(15)上部还设有SNCR喷射装置，流化床焚烧炉(15)内部还放入石灰石进行炉内脱硫，所述余热锅炉(17)尾部还设有一层SCR。
10.根据权利要求1所述一种污泥的循环再利用处理系统，其特征在于，所述干污泥料坑还设有拨料器，将干污泥均匀送至炉前给料系统。
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Denomination of invention: A sludge recycling and reuse treatment system

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Pledgee: Wuxi rural commercial bank Limited by Share Ltd. Yixing branch

Pledgor: JIANGSU ZHONGDING ENVIRONMENT ENGINEERING SHARE CO.,LTD.

Registration number: Y2024980014997