CN102531302A - 污泥热干化及与煤掺烧处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥热干化及与煤掺烧处理系统，其包括：污泥储池、污泥螺旋输送机、螺杆泵、干燥器、旋风分离器、干泥螺旋输送机和皮带输送机，其中，污泥储池用于暂存污泥，污泥储池顶部设置有活动盖板，底部设有液压驱动滑架，污泥螺旋输送机设置在污泥储池出口处，污泥在液压驱动滑架的作用下推至污泥螺旋输送机；螺杆泵连接在第一螺旋输送机与干燥器之间，将污泥送入干燥器内，干燥器内通有从电站锅炉省煤器引入的高温烟道气；旋风分离器设置在干燥器的出口处，将干燥后的污泥和含有水汽的烟道气分离；干泥螺旋输送机连接在旋风分离器和皮带输送机之间，将干燥后的污泥输送至输煤皮带与电站燃煤混合后一起送入电站锅炉燃烧。

Description

污泥热干化及与煤掺烧处理系统

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，具体而言，涉及一种污泥热干化及与煤掺烧处理系统。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城市污水处理厂的普及和运行，城市污水处理厂的数目和污泥产量也急剧增加。污泥处理与处置是污水处理一个非常重要的环节，通常污泥处理处置的运行成本占整个污水处理厂总运行成本的20％～50％，甚至高达70％左右，投资占污水处理厂总投资的30％～40％。2007年末，我国城市共有污水处理厂883座，城市污水年处理总量227亿m3，按污泥含水率80％估算，会产生1500～2000万吨左右的污泥。污泥产量巨大，并以每年5％～10％的速度增长，如果进行深度处理，污泥量还会增加0.5～1.0倍。

污泥处理已成为城市污水处理厂所面临的沉重负担。如何解决污泥的处理处置出路，已成为我国城市发展过程中亟待解决的重大环境问题。

污泥处理方法通常有以下几种：污泥填埋、堆肥、污泥焚烧、污泥热干化等。

污泥填埋是最简单的污泥处理措施，但处理的污泥会产生渗出液和气体，渗出液是一种被严重污染的液体，如果选址或运行不当，这种液体就会进入地下水层，污染地下水。填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和起火。另外，适合污泥填埋的场所因城市污泥的大量产生而越来越有限，这也限制了该法的进一步发展。

污泥堆肥是利用好氧的嗜温菌、嗜热菌的作用，将污泥中的有机物分解，并杀灭传染病菌、寄生虫卵与病毒，提高污泥肥分的一种污泥资源化方法。但很多工业废水中含有许多重金属和有毒有害的有机物，这使得剩余污泥中含有重金属离子、呋喃等有害物质，若长期将剩余污泥施用于土地，有可能会因为有害物质的积累而影响人们的身体健康，这也限制了污泥堆肥的推广应用。

污泥焚烧能够解决污泥存放问题，但污泥焚烧需要消耗大量的能源，而能源价格又不断上涨，焚烧的成本和运行费均很高；且存在烟气污染问题，噪声、震动、热和辐射以及产生成为环境热点的二恶英污染问题，这也限制了该技术的广泛推广。

污泥热干化是近年来国外比较先进的污泥处理技术，它具有高效、灵活、安全、稳定的优势，但污泥热干化主要成本在于热能，降低成本的关键在于是否能够选择和利用恰当的热源。采用煤、油、煤气等常规燃料作为污泥干化的热源，每吨湿污泥的处置成本约为200～400元/吨，如何能利用废热来进行干化处理，且干化后的污泥如何处理，是本发明专利的核心内容。

发明内容

本发明提供一种污泥热干化及与煤掺烧处理系统，用以解决污泥难处置及污泥二次污染的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种污泥热干化及与煤掺烧处理系统，其包括：污泥储池、污泥螺旋输送机、螺杆泵、干燥器、旋风分离器、干泥螺旋输送机和皮带输送机，其中

污泥储池用于暂存污泥，污泥储池顶部设置有活动盖板，底部设有液压驱动滑架，污泥螺旋输送机设置在污泥储池出口处，污泥在液压驱动滑架的作用下推至污泥螺旋输送机；

螺杆泵连接在第一螺旋输送机与干燥器之间，污泥螺旋输送机将污泥输送至螺杆泵，螺杆泵将污泥送入干燥器内，干燥器内通有从电站锅炉省煤器引入的高温烟道气，对送入其内的污泥进行热干化处理；

旋风分离器设置在干燥器的出口处，将干燥后的污泥和含有水汽的烟道气分离；

干泥螺旋输送机连接在旋风分离器和皮带输送机之间，将干燥后的污泥输送至皮带输送机，皮带输送机将干燥后的污泥输送至输煤皮带与电站燃煤混合后一起送入电站锅炉燃烧。

干燥器包括：进料口、干燥主体、螺旋出料机、驱动装置、旋翼装置、进风口、防爆口和出风口，其中

干燥主体为腔体结构，进料口设置在干燥主体的一侧，螺旋出料机设置在干燥主体的与进料口相对的另一侧，旋翼装置与驱动装置相连接并设置在螺旋出料机上侧，进风口设置在干燥主体上并位于进料口上侧，出风口设置在干燥主体上与进风口相对的一侧，防爆口设置在干燥主体上并位于进风口与出风口之间。

干燥器还包括：

刮壁装置，设置在干燥主体的腔体内。

支架，干燥主体设置在支架上。

干燥主体上还设置有一个或多个检修门。

进风口和出风口的侧壁上分别设置有观察孔。

上述系统还包括：

引风机，设置在旋风分离器的出口处；

静电除尘器和脱硫装置，依次设置在引风机之后的烟气管道上。

上述系统还包括：

除臭装置，设置在污泥储池之上，并连接至静电除尘器之前的烟气管道上。

上述实施例采用火力发电厂省煤器烟气的余热干化污泥，干化后的污泥掺入煤中一起送入锅炉炉膛里燃烧，达到减量化、无害化、稳定化、资源化的目的，彻底解决了污泥二次污染问题，且燃烧后的粉煤灰则采用常规方式资源化利用处置，有效降低污泥处理处置成本和投资，节约大量优质能源，实现了以废治废。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的污泥热干燃烧处理系统示意图；

图2为本发明一实施例的干燥器结构示意图。

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付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。

污泥热干化，顾名思义就是利用热能将污泥中的水分快速蒸发的一种处理工艺。国内外实践表明，经传统的浓缩和脱水工艺处理后，污泥含水率为75％左右。要达到对污泥的进一步脱水，比较经济的方法是引入化工操作中常用的热干燥技术。其具有以下优点：

①集约化。由于采用了装置化运行，设备布置紧凑，占地面积小。

②机械化。目前应用较多的几种干化均为全自动化操作，装置安全、高效、稳定，符合工业化的流行趋势。

③减量化。干化可以使污泥大幅度缩减体积和重量，便于运输和消纳。

④无害化。干化污泥性状安全卫生。

⑤稳定化。干化后污泥含水率低于20％，微生物活性完全受到了抑制，污泥性质稳定，不会腐败发臭，可长时间储藏和运输。

⑥资源化。干化产品通常为颗粒状，符合相关要求时，可作为肥料及土壤改良剂，也可作为燃料用于焚烧厂、发电厂和水泥厂，其燃烧热值在14.7kJ/kg，与褐煤相近。

污泥热干化的主要成本在于热能，降低成本的关键在于是否能够选择和利用恰当的热源。采用煤、油、煤气等常规燃料作为污泥干化的热源，每吨湿污泥的处置成本约为200～400元/t。如此高的处置费用是大多数城市所不能接受的，只能在一些大城市使用，大大限制了污泥干化技术的应用范围。

电厂的烟气及乏汽含有大量余热。如将脱水后的污泥送到电厂，利用烟气及乏汽的余热干化污泥，可大大降低污泥干化的成本。可在不影响现有机组运行的情况下采用干化污泥替代部分燃煤作为电厂锅炉的燃料，开创既解决环境污染问题又能回收生物质能源的双赢局面，同时不需要建立单独的污泥焚烧炉，大大降低了污泥处置工程的投资。通常热电厂距离城市较近，可方便的将城市污水厂的污泥送到电厂进行干化-掺烧处理，这样扩大了污泥热干化技术在全国城市的适用范围。

图1为本发明一实施例的污泥热干燃烧处理系统示意图；如图1所示，该系统包括：污泥储池2、污泥螺旋输送机(图中未示出)、螺杆泵3、干燥器4、旋风分离器5、干泥螺旋输送机(图中未示出)和皮带输送机7。

污水厂污泥1由厂外收集运输进入厂区，经地磅称重后卸至污泥储池2暂存(污泥储池为地下结构，便于污泥的倾卸操作)，污泥储池2底部设置有液压驱动滑架，污泥螺旋输送机设置在污泥储池1出口处，液压驱动骨架将污泥输送至的污泥螺旋输送机；

螺杆泵3连接在污泥螺旋输送机与干燥器4之间，污泥螺旋输送机将污泥输送至螺杆泵3，螺杆泵将污泥送入干燥器4内，干燥器4内通有从电站锅炉省煤器引入的高温(300℃)烟道气，输送至干燥器4的污泥在干燥器4内被搅拌扬起过程中与高温烟道气充分接触发生热交换，水分汽化随烟道气排出系统；

旋风分离器5设置在干燥器4的出口处，将干燥后的污泥和含有水汽的烟道气分离；

干泥螺旋输送机连接在旋风分离器5和皮带输送机7之间(根据现场的情况，还可在干泥螺旋输送机和皮带输送机7之间设置有成品冷却存储器6，以对干燥后的污泥进行冷却)，将干燥后的污泥输送至皮带输送机7，皮带输送机7将干燥后的污泥输送至输煤皮带9混合后送入煤粉炉进行燃烧(根据进料的速度要求，还可在皮带输送机7和输煤皮带9之间设置成品进料分配仓8)。

上述实施例采用火力发电厂省煤器烟气的余热干化污泥，干化后的污泥掺入煤中一起送入锅炉炉膛里燃烧，达到减量化、无害化、稳定化、资源化的目的，彻底解决了污泥二次污染问题，且燃烧后的粉煤灰则采用常规方式资源化利用处置，有效降低污泥处理处置成本和投资，节约大量优质能源，实现了以废治废。

火力发电厂的烟气及乏汽含有大量余热，如将脱水后的污泥送到火力发电厂，利用烟气及乏汽的余热干化污泥，可大大降低污泥干化的成本。可在不影响现有机组运行的情况下采用干化污泥替代部分燃煤作为电厂锅炉的燃料，开创了既解决环境污染问题又能回收生物质能源的双赢局面，同时不需要建立单独的污泥焚烧炉，大大降低了污泥处置工程的投资。

图2为本发明一实施例的干燥器结构示意图。如图2所示，干燥器包括：进料口401、干燥主体403、螺旋出料机405、驱动装置406、旋翼装置407、进风口411、防爆口410和出风口409，其中

干燥主体403为腔体结构，进料口401设置在干燥主体403的一侧，螺旋出料机405设置在干燥主体403的与进料口401相对的另一侧，旋翼装置407与驱动装置406相连接并设置在螺旋出料机405上侧，进风口411设置在干燥主体403上并位于进料口401上侧，出风口409设置在干燥主体403上与进风口411相对的一侧，防爆口410设置在干燥主体403上并位于进风口411与出风口409之间。

如图2所示，为将粘壁污泥及时刮下，干燥器还包括：

刮壁装置412，设置在干燥主体403的腔体内。

如图2所示，干燥器还包括：

支架，以将干燥主体设置在支架上。

如图2所示，干燥主体403上还设置有一个或多个检修门402。

如图2所示，进风口411和出风口409的侧壁上分别设置有观察孔408。

例如，为防止污泥散发异味，污泥储池顶部设置有活动盖板。

如图1所示，为分离和收集干燥后污泥携带的烟气，上述系统还包括：

引风机12，设置在旋风分离器5的出口处；

静电除尘器12和脱硫装置13，依次设置在引风机12之后的烟气管道上。

高温烟气(300℃)从空预器前引入干燥器内，在干燥器内和污泥发生热交换，污泥水分汽化随烟道气排出系统。烟气(100℃)夹带干污泥同时进入旋风分离器，重力分离由引风机排入电除尘前与锅炉尾部烟气混合，进行除尘处理。电除尘器烟气经除尘后进入脱硫系统，经脱硫塔内石灰乳液洗涤进一步去除粉尘和酸性物质后由烟囱排入大气。干化后的污泥经螺旋输送机送到皮带机，经皮带输送机送到锅炉输煤皮带与燃煤混合，吹入锅炉充分燃烧达到减量化、无害化、稳定化、资源化的目的，粉煤灰则采用常规方式资源化利用处置。

上述实施例中的干燥器改变传统物料贴壁式传热方式，采用抛掷式物料干燥方式，通过旋叶的机械运动强制弥散湿泥，使其在不同干燥腔内呈流态化悬浮状，从而与热风充分接触，强化湿泥与热风的传热传质效果。干化过程中旋叶对污泥起破碎作用，取消了传统污泥干燥机干燥后的污泥二次破碎环节。而且污泥在干燥机内停留时间短，热交换效率高，处理量大，干燥成本低。体积仅为滚筒干燥机的1/2。

本发明一个实施例的旋叶流化干燥机主要技术参数如下：

污泥含水率      75～85％；

进泥温度        10～25℃；

干泥含水率      20～30％；

烟气温度        300-350℃；

掺烧比例        ＜5％；

干化系统压力    微负压；

系统占地面积    800m²左右。

如图1所示，上述系统还包括：

除臭装置13，设置在污泥储池2之上，并连接至静电除尘器之前的烟气管道上，以将污泥散发的气体除臭将排至烟气管道内进一步处理，处理后的污泥工艺废气对电厂环境不会造成任何影响。

此外，上述实施例的应用对火力发电厂运行没有影响，具体分析如下：

(1)对锅炉燃烧没有影响

干化后污泥的含水率为20～30％，呈较松散的颗粒状，可直接进入电厂混煤、磨煤系统，因此不需对锅炉本体进行改造。当污泥与煤的掺烧比例较小时(通常要求小于5％)，掺烧污泥对锅炉热效率的影响较小，尾气量变化也不会太大，对炉温没有太大的影响。因此在电厂实施污泥干化-掺烧项目不会对电厂锅炉的正常运行产生不利影响。

(2)对空预器运行没有影响

干化处理系统需要的高温烟气(300～350℃)是从空气预热器前抽取的。通常在选择空预器时，会保留5％的余量。因此为了确保锅炉空预器的正常工作，通常限定烟气抽取量不超过总烟气量的5％。

(3)对电厂烟气处理系统没有影响

当污泥与煤的掺烧比例较小时(通常要求小于5％)，由于污泥带入的N和S的量非常有限，因此掺烧烟气中的灰分、SO₂和NOx等的浓度并不会有显著增加，所以不会对电厂的烟气处理系统产生不利影响。另外煤粉炉较高的炉温(1300℃)，能够有效的消灭污泥燃烧过程中产生的二恶英，避免二次污染问题。

(4)对电厂环境卫生没有影响

通常污泥热干化过程中，会产生较多的恶臭气体，如不进行控制会对周围的卫生环境产生不利影响。本干化技术是从空预器前抽取高温烟气进行污泥干化，干燥器排出的尾气从电除尘器前进入电厂的烟气处理系统。因此污泥干化产生的臭气可以在烟气处理系统中得到部分处理。当污泥与煤的掺烧比例较小时(通常要求小于5％)，干化尾气量不超过电厂总烟气量的10％。另外处理后的烟气是通过200m高的烟囱排放的。因此在掺烧比例较小的情况下，不会对电厂的环境卫生产生不利影响。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种污泥热干燃烧处理系统，其特征在于，包括：污泥储池、污泥螺旋输送机、螺杆泵、干燥器、旋风分离器、干泥螺旋输送机和皮带输送机，其中

所述污泥储池用于暂存污泥，所述污泥储池顶部设置有活动盖板，底部设有液压驱动滑架，所述污泥螺旋输送机设置在所述污泥储池出口处，污泥在所述液压驱动滑架的作用下推至所述污泥螺旋输送机；

所述螺杆泵连接在所述第一螺旋输送机与所述干燥器之间，所述污泥螺旋输送机将污泥输送至所述螺杆泵，所述螺杆泵将污泥送入所述干燥器内，所述干燥器内通有从电站锅炉省煤器引入的高温烟道气，对送入其内的污泥进行热干化处理；

所述旋风分离器设置在所述干燥器的出口处，将干燥后的污泥和含有水汽的烟道气分离；

所述干泥螺旋输送机连接在所述旋风分离器和所述皮带输送机之间，将干燥后的污泥输送至所述皮带输送机，所述皮带输送机将干燥后的污泥输送至输煤皮带与电站燃煤混合后一起送入电站锅炉燃烧。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述干燥器包括：进料口、干燥主体、螺旋出料机、驱动装置、旋翼装置、进风口、防爆口和出风口，其中

所述干燥主体为腔体结构，所述进料口设置在所述干燥主体的一侧，所述螺旋出料机设置在所述干燥主体的与所述进料口相对的另一侧，所述旋翼装置与所述驱动装置相连接并设置在所述螺旋出料机上侧，所述进风口设置在所述干燥主体上并位于所述进料口上侧，所述出风口设置在所述干燥主体上与所述进风口相对的一侧，所述防爆口设置在所述干燥主体上并位于所述进风口与所述出风口之间。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述干燥器还包括：

刮壁装置，设置在所述干燥主体的腔体内。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述干燥器还包括：

支架，所述干燥主体设置在所述支架上。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述干燥主体上还设置有一个或多个检修门。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述进风口和所述出风口的侧壁上分别设置有观察孔。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

引风机，设置在所述旋风分离器的出口处；

静电除尘器和脱硫装置，依次设置在引风机之后的烟气管道上。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

除臭装置，设置在所述污泥储池之上，并连接至所述静电除尘器之前的烟气管道上。

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