CN100364907C - 烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统。该系统由供热系统、污泥预处理系统、进料系统、污泥干化和成粒系统、除尘除气系统等子系统构成，污水处理厂污泥通过该系统，经过两段式干化过程，含水率大幅度降低，体积减少至原来的三分之一以下，并形成粒径为0.5-8毫米质地坚硬的污泥团粒，该污泥团粒可以作为燃煤的辅助燃料，也可以烧制轻质节能砖和生产水泥压制品。本发明充分利用烟道气余热资源干化污泥，降低污泥干化的处理成本，具有日处理污泥(含水率75～85%)100～200吨的能力，为城市污水处理厂污泥的无害化、减量化和资源化处理开辟了一条以废治废和废弃物循环利用的新途径，能够产生显著的社会、环境和经济三重效益。

Description

烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统

技术领域

本发明涉及一种烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统。

背景技术

城市生活污水和工业废水必须经过污水处理厂的处理，达到国家污水排放标准后才能排放，这已成为一种强制性的环境保护工程措施。城市污水处理厂的职能有以下两方面：一是净化污水，使城市生活污水和工业废水经过处理后达标排放；二是安全地处置在污水处理过程中产生的污泥，防止污泥引起二次环境污染。近几十年来，通过不断地引进和消化国外先进技术，使我国的水处理技术日趋成熟，各类污水经过净化处理后，一般都能达到排放标准。但是，如何安全科学地处置和处理数量巨大，且含水率高，并富集高浓度污染物和重金属的污泥，成为水处理行业共同面临的世界性难题。发达国家比我们面临这个难题要早20年，为了解决这个难题，尽管他们在财力上和人力上做出了巨大的努力，基本建立了污泥卫生填埋、土地利用、焚烧和投海等处置处理方法，但是，今天看来这些处理方法不仅技术本身存在较大的缺陷，而且实施起来会带来较大的负面效应，特别是在我国，污泥的生产量非常大，据初步估计，我国现有污泥年生产量已超过1亿吨，每年还在以百分之十五的速度增长，如果采用污泥卫生填埋方法，且不谈污泥运输和填埋费用很高，城市周围根本没有适合污泥填埋的空间；如果采用污泥土地利用，即将污泥开发成肥料在农业上应用，我国城市污水处理多采用生活污水和工业废水合并处理的方法，因此污泥中含有大量的重金属和持久性有毒有害物质，即使有些污泥来自生活污水，虽然重金属含量较低，但污泥中所含的病原体和污水处理过程中添加的各种药剂，都会给环境带来危害，用污泥生产肥料，在农业上使用会产生严重的负面效应，污泥中的有毒有害物质和重金属会在土壤中富集，并通过作物的吸收进入食物链，最终危害人体健康，就是用于园林绿化，也会因积累效应影响生态环境；焚烧虽然可以使污泥明显减量，但是由于焚烧设备投资大、能源消耗量大，因此使得每吨污泥处理的成本至少在400元以上，而且焚烧后的残渣还需再次处理，根据我国的国情，这在经济上是难以承受的，不仅如此，污泥焚烧所引起的大气污染控制要求很高，特别是污泥焚烧过程中难以避免产生二噁英，这在技术上也较难达到要求；污泥投海处置也被环境保护部门严令禁止。如上所述，国际上通常采用的这些污泥处理方法，在我国至今还没有一种被认为是有效的污泥处理技术可以借鉴，也正因为如此，目前我国城市污水处理厂污泥主要采取临时堆埋的处置方法，这给生态环境造成严重的威胁，特别是污泥中的污水下渗，给地下水资源带来的危害更是无法估计，而事实上城市周围不可能有适合堆放这类污泥的空间和场地，污泥临时堆埋而产生的环境二次污染问题日趋尖锐，有些地区一方面因污泥量不断增加的压力，需要尽快找到污泥临时堆埋的场地；另一方面污泥临时堆埋场地周边的居民一旦了解到污泥对生存环境的破坏性影响，拒绝污泥堆埋，对已有的污泥堆埋场，纷纷向地方政府或企业提出高额的经济赔偿，由此产生的矛盾，以成为社会不稳定的因素。

随着我国经济的快速发展和城市人口的迅速增长，城市污水的数量在不断地增加，与此同时人们对环境质量的要求也越来越高，工业废水和城市生活污水的处理率也将不断提高，这意味着污水处理厂污泥的数量将与日俱增，因此，开辟一条有效的污泥处理途径已刻不容缓。当前，国内外把无害化、减量化和资源化作为对城市污泥进行彻底处理的最终目标，实践也证明只有在对污泥进行减量化的基础上，进而实现无害化和资源化处理，才能最终达到污泥彻底处理的目标；实践同时表明，从污水处理厂产生的污泥，通过机械脱水，含水率一般在75％-85％之间，因此只有首先即安全又经济地实现污泥干化，使污泥减量后，才能顺利地对污水处理厂污泥进行无害化和资源化处理。然而，通过干化过程，如果将污泥的含水率降到30％以下，可以使污泥的体积减少到含水率为80％的污泥体积的三分之一以下，但是，这需要消耗大量的能源，使得污泥干化的成本较高，从而限制了污泥无害化、减量化和资源化处理的实施。为了大幅度降低污泥干化处理成本，使污泥无害化和资源化处理得以实现，我们曾经提出了利用热电厂烟气余热干化污泥的发明专利技术，通过建立串联式污泥干化系统，不仅使污泥的含水率降低至30％以下，污泥体积减少至原体积的三分之一以下，干化后的污泥自然形成质地坚硬不溶于水的团粒，同时保存了污泥原有热值的百分之九十以上，成为污泥综合利用的中间产品，而且使污泥干化的成本降低到最低的水平，从而克服了传统的污泥干化成本高，而难以实施污泥无害化、减量化和资源化处理的瓶颈问题，开辟了一条废物循环利用，以废治废的有效途径。该项技术在江苏江阴具体实施后的综合评估表明，既实现了污泥干化的零处理成本，又因节约污泥填埋费和污泥资源综合利用产生了明显的经济效益，从而获得了显著的社会、环境和经济三重效益。

根据我们的深入了解，许多地方拥有更多的规模较小的烟气余热资源，这些烟气余热资源有的来自较小功率的热电厂烟道气，有的来自各种锅炉排放的烟道气，由于分散且量小，不能满足干化一定数量的污泥所需要的能量要求，因此较难被利用。为了使这部分烟气余热资源也能够用于污泥干化，我们提出了干化污泥时，在将能够利用的烟气余热资源完全得到利用的基础上，对于要干化较大数量的污泥而不足的能源，采用外加双供热源的方法进行弥补，从而实现即能使可利用的烟气余热资源得到充分的利用，又能满足干化较大数量污泥的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统。

它具有相连接的第一送料机、第一输送带、第一进料口、第一回转烘干窑、第一封闭式冷输送带、第一切刻式粉碎机、第一斗带式提升机、第二进料口、第二回转烘干窑、筛分设备，相连接的第二送料机、第二输送带、第三进料口、第三回转烘干窑、第二封闭式冷输送带、第二切刻式粉碎机、第二斗带式提升机、第二进料口、第二回转烘干窑，第一沸腾炉经第一通风管道、第一风门与第一回转烘干窑的进气口相接，第一沸腾炉与第一风门之间设有温度调节器，第一通风管道与第二回转烘干窑之间设有第二风门，第二沸腾炉经第二通风管道、第三风门与第三回转烘干窑的进气口相接，第二沸腾炉与第三风门之间设有温度调节器，第二通风管道与第二回转烘干窑之间设有第四风门，第一引风机经烟道、第五风门与第二回转烘干窑的进气口相接，第一回转烘干窑和第二回转烘干窑的出气口经第三通风管道与第一水膜除尘器、第二引风机、烟尘相接，第三回转烘干窑、第一封闭式冷输送带和第二封闭式冷输送带的出气口经第四通风管道与第二水膜除尘器、第三引风机、烟尘相接。第一送料机和第二送料机连接设有翻混机的污泥堆放场。

第一和第二回转烘干窑直径为1.8～2.4m，长为20～30m；第三个回转烘干窑直径为1.6～2.4m，长为18～30m。

本发明具有以下明显的优点：

1)不仅能使城市污水处理厂污泥的无害化、减量化和资源化处理在较低的运行成本下进行，而且使烟气余热在干化污泥得到利用的过程中，温度降低，经过水膜除尘器，烟尘得到更有效的控制，最终使烟气的排放达到国家大气排放标准；

2)利用烟气余热和双外供热复合能源干化污泥，即使有回转烘干窑需要检修，其它回转烘干窑仍然能够使烟气顺畅排出，因此不会影响锅炉正常运行，如果因烟气余热临时无法利用，双外供热源仍然能够保证污泥处理不中断；

3)本发明使污泥能在低温条件下得到干化，一方面使污泥保持了90％以上原始的热值，干化后的污泥团粒可以作为热电厂锅炉燃煤的辅助燃料，另一方面保证了污泥中的混凝剂不受破坏，而使污泥团粒的质地硬度满足烧制轻质节能砖和生产水泥压制砖的技术要求；

4)本发明具有处理较大污泥量的能力，日处理污泥(含水率75～85％)可达100～200吨。因此，这实际上开辟了一条以废治废和废弃物循环利用的有效途径，既能够产生显著的社会和环境效益，又能获得明显的经济效益。本发明已在江苏江阴和常熟等地投入实际运用，实践表明，采用该项技术不仅使工业和生活污水污泥得到有效的无害化和资源化处理，而且使烟气完全达标排放，获得显著的社会、环境和经济三重效益。

附图说明

附图(a)是烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统设备结构示意图。图中：第一送料机1、第一输送带2、第一进料口3、第一回转烘干窑4、第一封闭式冷输送带5、第一切刻式粉碎机6、第一斗带式提升机7、第二进料口8、第二回转烘干窑9、第二送料机10、第二输送带11、第

进料口12、第三回转烘干窑13、第二封闭式冷输送带14、第二切刻式粉碎机15、第二斗带式提升机16、第一沸腾炉17、第一温度调节器18、第一通风管道19、第一风门20、第二风门21、第二沸腾炉22、第二温度调节器23、第四风门24、第二通风管道25、第三风门26、第一引风机27、烟道28、第五风门29、第三通风管道30、第四通风管道31、第一水膜除尘器32、第二水膜除尘器33、第二引风机34、第三引风机35、烟囱36、筛分设备37。

附图(b)是烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统污泥预处理子系统结构示意图。图中：污泥堆放场38、翻混机39。

具体实施方式

如附图所示，利用烟气余热与外供热复合能源的污泥干化系统具有供热系统、污泥预处理系统、进料系统、污泥干化和成粒系统、除尘除气等子系统。

供热系统具有第一沸腾炉17、第二沸腾炉22、第一温度调节器18、第二温度调节器23、第一通风管道19、第二通风管道25、第一风门20、第二风门21、第三风门26、第四风门24、第五风门29、第一引风机27、烟道28，第一沸腾炉17提供的热能，通过第一温度调节器18将温度控制在200～400℃，由第一风20控制热风量，通过第一通风管道19送入第一回转烘干窑4，由第二风门21控制热风量送入第二回转烘干窑9，第二沸腾炉22提供的热能，通过第二温度调节器23将温度控制在200～400℃，由第三风门26控制热风量，通过第二通风管道25送入第三回转烘干窑13，由第四风门24控制热风量送入第二回转烘干窑9，第一引风机27将100～250℃经过除尘器的烟气，通过烟道28，由第五风门29控制烟气量送入第二回转烘干窑9，当有充足的烟气余热时，可以由第二风门21控制烟气量送入第一回转烘干窑4，也可以由第四风门24控制烟气量送入第三回转烘干窑13。

污泥预处理系统具有槽式堆泥场38，在槽式堆泥场上设有翻混机39，污泥在槽式堆泥场38堆放2～5天，并经过翻混机39的翻混，在使污泥均匀化的同时，可以自然蒸发掉一部分水分。

进料系统具有第一送料机1、第二送料机10、第一输送带2、第二输送带11，第一送料机1将经过预处理的污泥通过第一输送带2，连续均匀地送入第一进料口3，第二送料机10将经过预处理的污泥通过第二输送带11，连续均匀地送入第三进料口12。

污泥干化和成粒系统具有第一回转烘干窑4、第二回转烘干窑9、第三回转烘干窑13、第一封闭式冷却输送带5、第二封闭式冷却输送带14、第一切刻式粉碎机6、第二切刻式粉碎机15、第一斗带式提升机7、第二斗带式提升机16、筛分设备37，污泥经过第一回转烘干窑4的第一段干化后，通过第一封闭式冷却输送带5，送入第一切刻式粉碎机6，将较大的污泥团块切刻粉碎为直径8～12mm的污泥团粒，通过第一斗带式提升机7将该污泥团粒送入第二进料口8，污泥经过第三回转烘干窑13的第一段干化后，通过第二封闭式冷却输送带14，送入第二切刻式粉碎机15，将较大的污泥团块切刻粉碎为直径8～12mm的污泥团粒，通过第二斗带式提升机16将该污泥团粒送入第二进料口8，污泥经过第二回转烘干窑9的第二段干化后形成直径为8～10mm以下的质地坚硬的污泥团粒，经过筛分设备37，直径为2～6mm的污泥团粒可以作为烧制节能轻质砖和生产水泥压制品的原料，其余的污泥团粒可以作为燃煤的辅助燃料。

除尘除气系统具有第三通风管30、第四通风管31、第一水膜除尘器32、第二水膜除尘器33、第二引风机34、第三引风机35、烟囱36，第三通风管30将来自第一回转烘干窑4和第二回转烘干窑9的尾气接到第一水膜除尘器32，并由第二引风机34将经过除尘除气达到排放标准的尾气，送入烟囱36，第四通风管31将来自第三回转烘干窑13、第一封闭式冷却输送带5和第二封闭式冷却输送带14的尾气接到第二水膜除尘器33，由第三引风机35将经过除尘除气达到排放标准的尾气，送入烟囱36。

Claims (3)

1.一种烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统，其特征在于，它具有相连接的第一送料机(1)、第一输送带(2)、第一进料口(3)、第一回转烘干窑(4)、第一封闭式冷输送带(5)、第一切刻式粉碎机(6)、第一斗带式提升机(7)、第二进料口(8)、第二回转烘干窑(9)、筛分设备(37)，相连接的第二送料机(10)、第二输送带(11)、第三进料口(12)、第三回转烘干窑(13)、第二封闭式冷输送带(14)、第二切刻式粉碎机(15)、第二斗带式提升机(16)、第二进料口(8)、第二回转烘干窑(9)，第一沸腾炉(17)经第一通风管道(19)、第一风门(20)与第一回转烘干窑(4)的进气口相接，第一沸腾炉(19)与第一风门(20)之间设有温度调节器(18)，第一通风管道(19)与第二回转烘干窑(9)之间设有第二风门(21)，第二沸腾炉(22)经第二通风管道(25)、第三风门(26)与第三回转烘干窑(13)的进气口相接，第二沸腾炉(22)与第三风门(26)之间设有温度调节器(23)，第二通风管道(25)与第二回转烘干窑(9)之间设有第四风门(24)，第一引风机(27)经烟道(28)、第五风门(29)与第二回转烘干窑(9)的进气口相接，第一回转烘干窑(4)和第二回转烘干窑(9)的出气口经第三通风管道(30)与第一水膜除尘器(32)、第二引风机(34)、烟尘(36)相接，第三回转烘干窑(13)、第一封闭式冷输送带(5)和第二封闭式冷输送带(14)的出气口经第四通风管道(31)与第二水膜除尘器(33)、第三引风机(35)、烟囱(36)相接。

2.根据权利要求1所述的一种烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统，其特征在于，所述的第一送料机(1)和第二送料机(10)连接设有翻混机(39)的污泥堆放场(38)。

3.根据权利要求1所述的一种烟气余热与双外供热源复合的污泥干化系统，其特征在于，所述的第一和第二回转烘干窑直径为1.8～2.4m，长为20～30m；第三回转烘干窑直径为1.6～2.4m，长为18～30m。

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