申請日2015.08.31
公開(公告)日2015.12.16
IPC分類號C02F11/12
摘要
本發(fā)明公開了一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)及其方法。它包括熱電廠鍋爐、電動閘閥、多管旋風(fēng)除塵器、排氣管道、引風(fēng)機(jī)、下層污泥干化與造粒一體化裝置、上層污泥干化與造粒一體化裝置、進(jìn)氣口、出氣口、污泥儲存罐、污泥輸送泵、污泥分散器、進(jìn)料口、出料口、封閉式皮帶輸送機(jī)、斗提式輸送機(jī)、成品倉、除塵裝置、脫硫裝置、煙囪。本發(fā)明利用煙氣余熱干化污泥，可以在不消耗新能源的情況下，將污水處理廠污泥的含水量占總重量質(zhì)量百分比降至30%以下。采用上下雙層結(jié)構(gòu)，使污泥干化與造粒一體化裝置的占地面積比原先縮小了二分之一，從而克服了熱電廠因平面空間小而使利用煙氣余熱干化污泥工程不能落地的問題。
權(quán)利要求書
1.一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)，其特征在于電廠鍋爐(1)、第一電動閘閥(2)、多管旋風(fēng)除塵器(3)、第一排氣管道(4)、第一引風(fēng)機(jī)(5)順次相連，第一引風(fēng)機(jī)(5)分別與第一進(jìn)氣口(8)和第二進(jìn)氣口(9)相連接，第一進(jìn)氣口(8)、下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)、第一出氣口(20)順次相連，下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)內(nèi)設(shè)有第一污泥分散器(14)、第一進(jìn)料口(15)、第一出料口(17)，第二進(jìn)氣口(9)、上層污泥干化與造粒一體化裝置(7)、第二出氣口(21)順次相連，上層污泥干化與造粒一體化裝置(7)內(nèi)設(shè)有第二污泥分散器(12)、第二進(jìn)料口(13)、第二出料口(16)，污泥儲存罐(10)與污泥輸送泵(11)相連接，污泥輸送泵(11)分別與第一污泥分散器(14)、第二污泥分散器(12)相連接，第一污泥分散器(14)與第一進(jìn)料口(15)相連接，第二污泥分散器(12)與第二進(jìn)料口(13)相連接，第一出料口(17)和第二出料口(16)通過封閉式皮帶輸送機(jī)(18)，與成品倉(19)相連接，第一出氣口(20)和第二出氣口(21)通過第二電動閘閥(22)，順次與除塵裝置(23)、脫硫裝置(24)、第二引風(fēng)機(jī)(25)、第二排氣管道(26)和煙囪(27)相連接。
2.一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)熱，其特征在于熱電廠鍋爐(1)、第一電動閘閥(2)、多管旋風(fēng)除塵器(3)、第一排氣管道(4)、第一引風(fēng)機(jī)(5)順次相連，第一引風(fēng)機(jī)(5)分別與第一進(jìn)氣口(8)和第二進(jìn)氣口(9)相連接，第一進(jìn)氣口(8)、下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)、第一出氣口(20)順次相連，下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)內(nèi)設(shè)有第一污泥分散器(14)、第一進(jìn)料口(15)、第一出料口(17)，第二進(jìn)氣口(9)、上層污泥干化與造粒一體化裝置(7)、第二出氣口(21)順次相連，上層污泥干化與造粒一體化裝置(7)內(nèi)設(shè)有第二進(jìn)料口(13)、第二出料口(16)，污泥儲存罐(10)、污泥輸送泵(11)、第一污泥分散器(14)、第一進(jìn)料口(15)順次相連，第一出料口(17)、斗提式輸送機(jī)(28)、第二進(jìn)料口(13)順次相連，第二出料口(16)、封閉式皮帶輸送機(jī)(18)、成品倉(19)順次相連，第一出氣口(20)和第二出氣口(21)通過第二電動閘閥(22)，順次與除塵裝置(23)、脫硫裝置(24)、第二引風(fēng)機(jī)(25)、第二排氣管道(26)和煙囪(27)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)，其特征在于所述的污泥分散器固定在進(jìn)料口中央，它有兩種形式：第一種形式由2片分隔片組成，2片分隔片的上方無間隙相拼接，并打磨鋒利成刀口，下方分開，使分隔片以80°-95°的傾角相兩邊分開，分隔片的長度10-20cm，寬度3-5cm，厚度1-2mm;第二種形式由微型電動機(jī)與污泥摔出器兩部分組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)，其特征在于所述的污泥干化與造粒一體化裝置的筒體直徑為1.8～3.5m，長為18～35m。
5.一種使用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化方法，其特征在于，包括如下步驟：
1)將含水量占總重量質(zhì)量百分比為80～85%的污水處理廠污泥，用專用污泥輸送車送入污泥儲存罐(10);
2)通過與污泥儲存罐(10)相連的污泥輸送泵(11)，將污泥分別均勻連續(xù)地送入下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)的第一進(jìn)料口(15)和上層污泥干化與造粒一體化裝置(7)的第二進(jìn)料口(13)，經(jīng)過第一污泥分散器(14)和第二污泥分散器(12)，使污泥變?yōu)樾〉膲K體，輸入污泥的速度與煙氣進(jìn)行熱交換反應(yīng)的速度同步;
3)熱電廠鍋爐(1)排放的溫度為120℃～200℃的煙氣，經(jīng)過多管旋風(fēng)除塵器(3)除去煙氣中大部分粒徑>10微米的顆粒物，然后通過第一引風(fēng)機(jī)(5)分別送入下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)和上層污泥干化與造粒一體化裝置(7)內(nèi)，第一電動閘閥(2)調(diào)節(jié)風(fēng)門開啟度的大小，控制煙氣的流量;
4)轉(zhuǎn)動下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)和下層污泥干化與造粒一體化裝置(7)，使污泥與熱煙氣充分接觸，污泥在從煙氣中吸收熱量使水分蒸發(fā)的同時，吸收煙氣中粒徑≤2.5微米和粒徑≤10微米的細(xì)小微粒和二氧化硫，并將它們包裹在顆粒中;
5)當(dāng)污泥干化至含水量占總重量質(zhì)量百分比為40～45%時，自然形成粒徑為2～8mm的污泥顆粒，完成干化與造粒過程后，污泥顆粒通過封閉式皮帶輸送機(jī)(18)進(jìn)入污泥成品庫(19)，在冷卻時進(jìn)一步脫水，含水量占總重量質(zhì)量百分比降至<30%，體積減少至三分之一以下，并保存95%原始熱值，作為輔助燃料與煤一起摻燒，也能作為燒制輕質(zhì)節(jié)能磚、陶粒、水泥的原料，進(jìn)行資源化綜合利用;
6)煙氣經(jīng)過污泥干化后的尾氣，從第一出氣口(20)和第二出氣口21排出，進(jìn)入除塵裝置(23)和脫硫裝置(24)，通過除塵和脫硫處理后，達(dá)標(biāo)排放。
6.一種使用如權(quán)利要求2所述系統(tǒng)的雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化方法，其特征在于，包括如下步驟：
1)將含水量占總重量質(zhì)量百分比為80～85%的污水處理廠污泥，用專用污泥輸送車送入污泥儲罐(10);
2)通過與污泥儲存罐(10)相連的污泥輸送泵(11)，將污泥分別均勻連續(xù)地送入下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)的第一進(jìn)料口(15)，經(jīng)過第一污泥分散器(14)，使污泥變?yōu)樾〉膲K體，輸入污泥的速度與煙氣進(jìn)行熱交換反應(yīng)的速度同步;
3)污泥在下層干化與造粒一體化裝置(6)進(jìn)行第一段干化，含水量占總重量質(zhì)量百分比從80～85%降至60～65%，經(jīng)過第一段干化的污泥從下層干化與造粒一體化裝置(6)的第一出料口(17)輸出，通過斗提式輸送機(jī)(28)送入上層污泥干化與造粒一體化裝置(7)的第二進(jìn)料口(13)，進(jìn)行第二段干化;
4)熱電廠鍋爐(1)排放的溫度為120℃～200℃的煙氣，經(jīng)過多管旋風(fēng)除塵器(3)除去煙氣中大部分粒徑>10微米的顆粒物，然后通過第一引風(fēng)機(jī)(5)分別送入下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)和上層污泥干化與造粒一體化裝置(7)內(nèi)，第一電動閘閥(2)調(diào)節(jié)風(fēng)門開啟度的大小，控制煙氣的流量;
4)轉(zhuǎn)動下層污泥干化與造粒一體化裝置(6)和下層污泥干化與造粒一體化裝置(7)，使污泥與熱煙氣充分接觸，污泥在從煙氣中吸收熱量使水分蒸發(fā)的同時，吸收煙氣中粒徑≤2.5微米和粒徑≤10微米的細(xì)小微粒和二氧化硫，并將它們包裹在顆粒中;
5)當(dāng)污泥在上層干化與造粒一體化裝置(7)內(nèi)干化至含水量占總重量質(zhì)量百分比為40～45%時，自然形成粒徑為2～8mm的污泥顆粒，完成干化與造粒過程后，污泥顆粒通過封閉式輸送機(jī)(18)進(jìn)入污泥成品庫(19，在冷卻時進(jìn)一步脫水，含水量占總重量質(zhì)量百分比降至<30%，體積減少至三分之一以下，并保存95%原始熱值，作為輔助燃料與煤一起摻燒，也能作為燒制輕質(zhì)節(jié)能磚、陶粒、水泥的原料，進(jìn)行資源化綜合利用;
6)煙氣經(jīng)過污泥干化后的尾氣，從第一出氣口(20)和第二出氣口(21)排出，進(jìn)入除塵裝置(23)和脫硫裝置(24)，通過除塵和脫硫處理后，達(dá)標(biāo)排放。
說明書
雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)
城市污水和工業(yè)廢水在凈化過程中會產(chǎn)生大量的污泥，這種污泥不僅含有病源微生物、多種有機(jī)和無機(jī)污染物以及重金屬，而且含水率高而體積龐大，因此，是一類危害性極大的固體廢棄物。如何經(jīng)濟(jì)安全地處理污水處理廠污泥是世界性的環(huán)境難題，解決這一環(huán)境難題對我國來說已刻不容緩，這是因?yàn)槲覈勰嗟臄?shù)量特別大，已達(dá)到2億噸/年(含水率80%)，根本沒有污泥填埋的空間;另外由于我國的生活污水和工業(yè)廢水合并處理，從而使污泥的成分非常復(fù)雜，特別是重金屬含量很高，無法土地利用。目前我國大部分污泥只經(jīng)過初步處理后，便進(jìn)行無序地臨時堆存或簡單填埋，不僅占用大面積的土地資源，而且破壞生態(tài)環(huán)境和污染地下水資源，對局部環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。
污泥無害化、減量化和資源化處理是世界各國共同努力的目標(biāo)，
而降低污泥的含水率和減小污泥的體積，首先使污泥實(shí)現(xiàn)減量化，是最終實(shí)現(xiàn)污泥無害化和資源化處理的關(guān)鍵。實(shí)踐已表明，“熱干化”是污泥深度脫水和減少體積最有效的方法，但是，污泥熱干化是能量凈消耗的過程，能耗費(fèi)用通常占污泥處理總費(fèi)用的百分之八十以上，因而存在“能耗瓶頸”。
中國的能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主，中國煤炭年消費(fèi)量超過36億噸，約占國內(nèi)能源總消費(fèi)66%，在未來的二十年里，中國整體煤炭消費(fèi)量仍將保持較高水平。全國各地遍布的大大小小熱電廠，排放的煙氣溫度一般在120～200℃之間，大量的能源以廢能的形式通過煙氣被排放而損失掉，熱電廠排放的煙氣中所蘊(yùn)藏的巨大潛能，正是污泥低溫干化最理想的熱源。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，在低溫條件(即120-200℃的煙氣溫度)下，要完成污泥干化與造粒過程，需要足夠的空間與充分的時間來保證熱煙氣與濕污泥之間的熱交換反應(yīng)。然而，在具體實(shí)施利用煙氣余熱的污泥干化工程時，常常因?yàn)闊犭姀S缺少足夠的空間，而使污泥干化與造粒的一體化裝置及其輔助設(shè)施在平面上難以布置，最終影響工程的落地。
雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)及其方法，可以使污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)及其輔助設(shè)施在最小的平面空間里，得到最緊湊的布置，從而使適合于利用煙氣余熱干化污泥技術(shù)所需要的占地面積比原先減少了二分之一，這為充分利用了煙氣余熱資源，徹底克服污泥熱干化的“能耗瓶頸”，創(chuàng)造了有利條件。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)及其方法。
一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)熱中的電廠鍋爐、第一電動閘閥、多管旋風(fēng)除塵器、第一排氣管道、第一引風(fēng)機(jī)順次相連，第一引風(fēng)機(jī)分別與第一進(jìn)氣口和第二進(jìn)氣口相連接，第一進(jìn)氣口、下層污泥干化與造粒一體化裝置、第一出氣口順次相連，下層污泥干化與造粒一體化裝置內(nèi)設(shè)有第一污泥分散器、第一進(jìn)料口、第一出料口，第二進(jìn)氣口、上層污泥干化與造粒一體化裝置、第二出氣口順次相連，上層污泥干化與造粒一體化裝置內(nèi)設(shè)有第二污泥分散器、第二進(jìn)料口、第二出料口，污泥儲存罐與污泥輸送泵相連接，污泥輸送泵分別與第一污泥分散器、第二污泥分散器相連接，第一污泥分散器與第一進(jìn)料口相連接，第二污泥分散器與第二進(jìn)料口相連接，第一出料口和第二出料口通過封閉式皮帶輸送機(jī)，與成品倉相連接，第一出氣口和第二出氣口通過第二電動閘閥，順次與除塵裝置、脫硫裝置、第二引風(fēng)機(jī)、第二排氣管道和煙囪相連接。
另一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化系統(tǒng)熱中的熱電廠鍋爐、第一電動閘閥、多管旋風(fēng)除塵器、第一排氣管道、第一引風(fēng)機(jī)順次相連，第一引風(fēng)機(jī)分別與第一進(jìn)氣口和第二進(jìn)氣口相連接，第一進(jìn)氣口、下層污泥干化與造粒一體化裝置、第一出氣口順次相連，下層污泥干化與造粒一體化裝置內(nèi)設(shè)有第一污泥分散器、第一進(jìn)料口、第一出料口，第二進(jìn)氣口、上層污泥干化與造粒一體化裝置、第二出氣口順次相連，上層污泥干化與造粒一體化裝置內(nèi)設(shè)有第二進(jìn)料口、第二出料口，污泥儲存罐、污泥輸送泵、第一污泥分散器、第一進(jìn)料口順次相連，第一出料口、斗提式輸送機(jī)、第二進(jìn)料口順次相連，第二出料口、封閉式皮帶輸送機(jī)、成品倉順次相連，第一出氣口和第二出氣口通過第二電動閘閥，順次與除塵裝置、脫硫裝置、第二引風(fēng)機(jī)、第二排氣管道和煙囪相連接。
所述的泥分散器固定在進(jìn)料口中央，它有兩種形式：第一種形式由2片分隔片組成，2片分隔片的上方無間隙相拼接，并打磨鋒利成刀口，下方分開，使分隔片以80°-95°的傾角相兩邊分開，分隔片的長度10-20cm，寬度3-5cm，厚度1-2mm;第二種形式由微型電動機(jī)與污泥摔出器兩部分組成。
所述的污泥干化與造粒一體化裝置的筒體直徑為1.8～3.5m，長為18～35m。
一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化方法包括如下步驟：
1)將含水量占總重量質(zhì)量百分比為80～85%的污水處理廠污泥，用專用污泥輸送車送入污泥儲存罐;
2)通過與污泥儲存罐相連的污泥輸送泵，將污泥分別均勻連續(xù)地送入下層污泥干化與造粒一體化裝置的第一進(jìn)料口和上層污泥干化與造粒一體化裝置的第二進(jìn)料口，經(jīng)過第一污泥分散器和第二污泥分散器，使污泥變?yōu)樾〉膲K體，輸入污泥的速度與煙氣進(jìn)行熱交換反應(yīng)的速度同步;
3)熱電廠鍋爐排放的溫度為120℃～200℃的煙氣，經(jīng)過多管旋風(fēng)除塵器除去煙氣中大部分粒徑>10微米的顆粒物，然后通過第一引風(fēng)機(jī)分別送入下層污泥干化與造粒一體化裝置和上層污泥干化與造粒一體化裝置內(nèi)，第一電動閘閥調(diào)節(jié)風(fēng)門開啟度的大小，控制煙氣的流量;
4)轉(zhuǎn)動下層污泥干化與造粒一體化裝置和下層污泥干化與造粒一體化裝置，使污泥與熱煙氣充分接觸，污泥在從煙氣中吸收熱量使水分蒸發(fā)的同時，吸收煙氣中粒徑≤2.5微米和粒徑≤10微米的細(xì)小微粒和二氧化硫，并將它們包裹在顆粒中;
5)當(dāng)污泥干化至含水量占總重量質(zhì)量百分比為40～45%時，自然形成粒徑為2～8mm的污泥顆粒，完成干化與造粒過程后，污泥顆粒通過封閉式皮帶輸送機(jī)進(jìn)入污泥成品庫，在冷卻時進(jìn)一步脫水，含水量占總重量質(zhì)量百分比降至<30%，體積減少至三分之一以下，并保存95%原始熱值，作為輔助燃料與煤一起摻燒，也能作為燒制輕質(zhì)節(jié)能磚、陶粒、水泥的原料，進(jìn)行資源化綜合利用;
6)煙氣經(jīng)過污泥干化后的尾氣，從第一出氣口和第二出氣口排出，進(jìn)入除塵裝置和脫硫裝置，通過除塵和脫硫處理后，達(dá)標(biāo)排放。
另一種雙層結(jié)構(gòu)的污泥干化與造粒一體化方法包括如下步驟：
1)將含水量占總重量質(zhì)量百分比為80～85%的污水處理廠污泥，用專用污泥輸送車送入污泥儲罐;
2)通過與污泥儲存罐相連的污泥輸送泵，將污泥分別均勻連續(xù)地送入下層污泥干化與造粒一體化裝置的第一進(jìn)料口，經(jīng)過第一污泥分散器，使污泥變?yōu)樾〉膲K體，輸入污泥的速度與煙氣進(jìn)行熱交換反應(yīng)的速度同步;
3)污泥在下層干化與造粒一體化裝置進(jìn)行第一段干化，含水量占總重量質(zhì)量百分比從80～85%降至60～65%，經(jīng)過第一段干化的污泥從下層干化與造粒一體化裝置的第一出料口輸出，通過斗提式輸送機(jī)送入上層污泥干化與造粒一體化裝置的第二進(jìn)料口，進(jìn)行第二段干化;
4)熱電廠鍋爐排放的溫度為120℃～200℃的煙氣，經(jīng)過多管旋風(fēng)除塵器除去煙氣中大部分粒徑>10微米的顆粒物，然后通過第一引風(fēng)機(jī)分別送入下層污泥干化與造粒一體化裝置和上層污泥干化與造粒一體化裝置內(nèi)，第一電動閘閥調(diào)節(jié)風(fēng)門開啟度的大小，控制煙氣的流量;
4)轉(zhuǎn)動下層污泥干化與造粒一體化裝置和下層污泥干化與造粒一體化裝置，使污泥與熱煙氣充分接觸，污泥在從煙氣中吸收熱量使水分蒸發(fā)的同時，吸收煙氣中粒徑≤2.5微米和粒徑≤10微米的細(xì)小微粒和二氧化硫，并將它們包裹在顆粒中;
5)當(dāng)污泥在上層干化與造粒一體化裝置內(nèi)干化至含水量占總重量質(zhì)量百分比為40～45%時，自然形成粒徑為2～8mm的污泥顆粒，完成干化與造粒過程后，污泥顆粒通過封閉式輸送機(jī)進(jìn)入污泥成品庫，在冷卻時進(jìn)一步脫水，含水量占總重量質(zhì)量百分比降至<30%，體積減少至三分之一以下，并保存95%原始熱值，作為輔助燃料與煤一起摻燒，也能作為燒制輕質(zhì)節(jié)能磚、陶粒、水泥的原料，進(jìn)行資源化綜合利用;
6)煙氣經(jīng)過污泥干化后的尾氣，從第一出氣口和第二出氣口排出，進(jìn)入除塵裝置和脫硫裝置，通過除塵和脫硫處理后，達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果：
1)利用煙氣余熱干化污泥，可以在不消耗新能源的情況下，將污水處理廠污泥的含水量占總重量質(zhì)量百分比降至30%以下，使污泥體積減少至三分之一以下，徹底克服了污泥熱干化的“能耗瓶頸”。
2)采用上下雙層結(jié)構(gòu)，使污泥干化與造粒一體化裝置的占地面積比原先縮小了二分之一，從而克服了熱電廠因平面空間小而使利用煙氣余熱干化污泥工程不能落地的問題。
3)采用濕污泥與熱煙氣直接接觸的干化方式，不僅使污泥干化的效率達(dá)到最大化，更重要的是污泥能夠吸附煙氣中PM2.5和PM10以及二氧化硫，從而起到了對大氣污染的源頭控制作用。
4)由于在進(jìn)料口安裝了污泥分散器，增加了濕污泥與熱煙氣的接觸面積，從而可以提高干化效率和吸附更多的煙塵，為后續(xù)的煙氣除塵和脫硫減輕了污染負(fù)荷，從而大大提高了除塵脫硫的效果。
