公布日：2023.12.29

申請日：2023.11.09

分類號：C02F11/13(2019.01)I;F23G7/00(2006.01)I

摘要

本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種污泥干化焚燒系統(tǒng)及污泥干化焚燒方法，該系統(tǒng)包括依次連通設(shè)置的污泥干化器、除塵器、冷凝換熱器、載氣風(fēng)機(jī)、載氣加熱器以及污泥焚燒爐；載氣加熱器上依次連通設(shè)置有凝結(jié)水箱和凝結(jié)水泵，且凝結(jié)水泵與污泥焚燒爐連通；污泥干化器分別與載氣加熱器和污泥焚燒爐連通；污泥干化器上設(shè)置有濕污泥進(jìn)口和加熱蒸汽進(jìn)口。方法：污泥干化焚燒方法采用該污泥干化焚燒系統(tǒng)。本發(fā)明的污泥干化焚燒系統(tǒng)核心是利用余熱回收技術(shù)將濕污泥干化后產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水加熱干化載氣，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部熱量的最大化回收利用，不僅能有效避免凝結(jié)水泵的汽蝕問題，還能解決干化載氣運(yùn)輸過程中環(huán)境污染問題。

權(quán)利要求書

1.一種污泥干化焚燒系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：依次連通設(shè)置的污泥干化器(1)、除塵器(2)、冷凝換熱器(3)、載氣風(fēng)機(jī)(4)、載氣加熱器(5)以及污泥焚燒爐(6)；所述的載氣加熱器(5)上還依次連通設(shè)置有凝結(jié)水箱(7)和凝結(jié)水泵(8)，且所述的凝結(jié)水泵(8)與所述污泥焚燒爐(6)連通；所述的污泥干化器(1)還分別與所述載氣加熱器(5)和所述污泥焚燒爐(6)連通；所述的污泥干化器(1)上設(shè)置有濕污泥進(jìn)口(1-1)和加熱蒸汽進(jìn)口(1-2)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污泥干化焚燒系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝換熱器(3)采用的冷卻介質(zhì)為水；所述的冷凝換熱器(3)上設(shè)置有冷卻水進(jìn)口(3-1)和冷卻水出口(3-2)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污泥干化焚燒系統(tǒng)，其特征在于，所述的污泥干化器(1)上連通設(shè)置有蒸汽凝結(jié)水管(1-3)，且所述的蒸汽凝結(jié)水管(1-3)與所述載氣加熱器(5)連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污泥干化焚燒系統(tǒng)，其特征在于，所述的污泥干化器(1)上還連通設(shè)置有半干污泥管(1-4)，且所述的半干污泥管(1-4)與所述污泥焚燒爐(6)連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污泥干化焚燒系統(tǒng)，其特征在于，所述的污泥干化器(1)采用圓盤式干化器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污泥干化焚燒系統(tǒng)，其特征在于，所述的除塵器(2)采用旋風(fēng)除塵器。

7.一種污泥干化焚燒方法，其特征在于，該方法采用了權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的污泥干化焚燒系統(tǒng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種污泥干化焚燒方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：S1、將濕污泥從濕污泥進(jìn)口(1-1)輸送至污泥干化器(1)中，將飽和蒸汽從加熱蒸汽進(jìn)口(1-2)輸送至污泥干化器(1)中，利用所述飽和蒸汽對所述濕污泥進(jìn)行間接加熱，使所述濕污泥初步干化成為半干污泥；污泥干化的同時(shí)：在所述的污泥干化器(1)中會產(chǎn)生高溫的干化載氣和蒸汽凝結(jié)水；S2、將所述的干化載氣經(jīng)過所述除塵器(2)除塵后，進(jìn)入所述冷凝換熱器(3)中進(jìn)行冷卻降溫；S3、將降溫后的干化載氣通過所述載氣風(fēng)機(jī)(4)引入到所述載氣加熱器(5)中，將所述的蒸汽凝結(jié)水輸送至所述載氣加熱器(5)中，利用所述蒸汽凝結(jié)水對降溫后的干化載氣進(jìn)行間接加熱；加熱后，所述蒸汽凝結(jié)水的溫度降低，然后在所述凝結(jié)水箱(7)中回收，再經(jīng)所述凝結(jié)水泵(8)加壓后供給污泥焚燒爐(6)；S4、將所述的半干污泥輸送至所述污泥焚燒爐(6)中，將步驟S3加熱后的干化載氣引入到所述污泥焚燒爐(6)中，在所述污泥焚燒爐(6)中完成污泥焚燒。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種污泥干化焚燒方法，其特征在于，步驟S1中所述的濕污泥由市政污泥經(jīng)機(jī)械脫水獲得；其中：所述市政污泥的初始含水率為95～99.8％；脫水后的濕污泥的含水率為75～85％。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種污泥干化焚燒方法，其特征在于，步驟S1中所述飽和蒸汽的溫度為150～170℃；所述半干污泥的含水率為35～45％。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：為了解決現(xiàn)有干化載氣處理措施存在的冷凝現(xiàn)象以及蒸汽凝結(jié)水的熱能浪費(fèi)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種污泥干化焚燒系統(tǒng)，解決了上述兩個(gè)問題。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

設(shè)計(jì)一種污泥干化焚燒系統(tǒng)，其包括：依次連通設(shè)置的污泥干化器、除塵器、冷凝換熱器、載氣風(fēng)機(jī)、載氣加熱器以及污泥焚燒爐；所述的載氣加熱器上還依次連通設(shè)置有凝結(jié)水箱和凝結(jié)水泵，且所述的凝結(jié)水泵與所述污泥焚燒爐連通；所述的污泥干化器還分別與所述載氣加熱器和所述污泥焚燒爐連通；所述的污泥干化器上設(shè)置有濕污泥進(jìn)口和加熱蒸汽進(jìn)口。

具體的，在本發(fā)明設(shè)計(jì)的污泥干化焚燒系統(tǒng)中：設(shè)置了載氣加熱器，并在載氣加熱器中采用干化載氣作為冷源，干化后產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水作為熱源，利用蒸汽凝結(jié)水加熱干化載氣來完成二者之間的熱交換。通過這種方法，不僅可以最大程度地回收蒸汽凝結(jié)水的余熱，還能有效地解決凝結(jié)水泵汽蝕和干化載氣運(yùn)行過程中的滴漏跑冒問題(即冷凝現(xiàn)象)，不會導(dǎo)致干化載氣中的水分析出腐蝕管道，也不會導(dǎo)致臭氣外泄。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的污泥干化焚燒系統(tǒng)，其核心就是利用余熱回收技術(shù)：將濕污泥干化后產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水來加熱干化載氣，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部熱量的最大化回收利用。本發(fā)明的污泥干化焚燒系統(tǒng)不僅能有效避免凝結(jié)水泵的汽蝕問題，還能解決干化載氣運(yùn)輸過程中環(huán)境污染問題。

進(jìn)一步的，一種污泥干化焚燒系統(tǒng)：所述冷凝換熱器采用的冷卻介質(zhì)為水；所述的冷凝換熱器上設(shè)置有冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口。

具體的，在本發(fā)明的污泥干化焚燒系統(tǒng)中若不設(shè)置冷凝換熱器對高溫的干化載氣進(jìn)行冷卻降溫處理，直接將高溫載氣送至污泥焚燒爐中進(jìn)行焚燒，則干化載氣中含有的大量水蒸氣會嚴(yán)重不利于污泥焚燒工作的順利進(jìn)行。

進(jìn)一步的，一種污泥干化焚燒系統(tǒng)：所述的污泥干化器上連通設(shè)置有蒸汽凝結(jié)水管，且所述的蒸汽凝結(jié)水管與所述載氣加熱器連通。

進(jìn)一步的，一種污泥干化焚燒系統(tǒng)：所述的污泥干化器上還連通設(shè)置有半干污泥管，且所述的半干污泥管與所述污泥焚燒爐連通。

進(jìn)一步的，一種污泥干化焚燒系統(tǒng)：所述的污泥干化器采用圓盤式干化器。

進(jìn)一步的，一種污泥干化焚燒系統(tǒng)：所述除塵器采用旋風(fēng)除塵器。

提供一種污泥干化焚燒方法，該方法采用了上述的污泥干化焚燒系統(tǒng)進(jìn)行焚燒。

進(jìn)一步的，一種污泥干化焚燒方法：該方法包括如下步驟：

S1、將濕污泥從濕污泥進(jìn)口輸送至所述污泥干化器中，將飽和蒸汽從所述加熱蒸汽進(jìn)口輸送至所述污泥干化器中，利用所述飽和蒸汽對所述濕污泥進(jìn)行間接(非接觸式)加熱，使所述濕污泥初步干化成為半干污泥；污泥干化的同時(shí)：在所述污泥干化器中會產(chǎn)生高溫的干化載氣和蒸汽凝結(jié)水；

S2、將所述的干化載氣經(jīng)過所述除塵器除塵后，進(jìn)入所述冷凝換熱器中進(jìn)行冷卻降溫；

S3、將降溫后的干化載氣通過所述載氣風(fēng)機(jī)引入到所述載氣加熱器中，將所述的蒸汽凝結(jié)水輸送至所述載氣加熱器中，利用所述蒸汽凝結(jié)水對降溫后的干化載氣進(jìn)行間接加熱；

加熱后，所述的蒸汽凝結(jié)水溫度降低，然后在所述凝結(jié)水箱中回收，再經(jīng)所述凝結(jié)水泵加壓后供給污泥焚燒爐；

S4、將所述的半干污泥輸送至所述污泥焚燒爐中，將步驟S3加熱后的干化載氣引入到所述污泥焚燒爐中，在所述污泥焚燒爐中完成污泥焚燒。

更進(jìn)一步的，一種污泥干化焚燒方法：步驟S1中所述的濕污泥由市政污泥經(jīng)機(jī)械脫水獲得；

其中：所述市政污泥的初始含水率為95～99.8％；脫水后的濕污泥的含水率為75～85％。

更進(jìn)一步的，一種污泥干化焚燒方法：步驟S1中所述飽和蒸汽的溫度為150～170℃；所述半干污泥的含水率為35～45％。

市政污泥初始泥含水率通常在95～99.8％，經(jīng)過機(jī)械脫水處理后含水率可降至約75～85％，進(jìn)一步降低含水率以實(shí)現(xiàn)減量減質(zhì)比較困難，因此需要進(jìn)行干化處理。污泥干化焚燒處理工藝能迅速和最大程度地使污泥減容，有害物質(zhì)得到徹底處理，可以實(shí)現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的處理目標(biāo)，達(dá)到了節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，對土地資源緊俏的城市十分友好，符合城市污泥的產(chǎn)生、處理現(xiàn)狀。市政污泥干化焚燒處理同時(shí)存在運(yùn)行成本高、污泥干化前后儲存及運(yùn)輸過程中的臭氣問題。

目前，在污泥干化領(lǐng)域的技術(shù)方案有多種，包括圓盤干化、槳葉干化、薄膜干化、流化床干化、轉(zhuǎn)子干化、帶式干化、電滲透干化、太陽能干化以及低溫真空干化等方法。目前，圓盤干化是應(yīng)用最廣泛的方法之一，已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化生產(chǎn)，并且運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。本申請采用的污泥干化器以圓盤干化器為例，同時(shí)也適用于其他以蒸汽為加熱介質(zhì)的污泥干化器。

在目前的污泥干化焚燒工藝中：在污泥干化時(shí)產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水(溫度在110℃左右)采用的是外部循環(huán)冷卻水對其進(jìn)行降溫處理，冷卻后的蒸汽凝結(jié)水匯入凝結(jié)水箱，熱量通過外部循環(huán)冷卻水帶走，未實(shí)現(xiàn)回收利用，其一方面造成了能源浪費(fèi)；另一方面還增加了外部循環(huán)冷卻水的投資與運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)，干化載氣經(jīng)除塵和冷凝后，采用直接輸送到污泥焚燒爐或進(jìn)入除臭系統(tǒng)中處理的方法，而未采取加熱措施，這種方式存在干化載氣輸送過程中冷凝的問題，容易導(dǎo)致載氣輸送管道的腐蝕和滴水，并致使臭氣外泄等問題。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明設(shè)計(jì)的污泥干化焚燒系統(tǒng)，其帶來的經(jīng)濟(jì)效益顯著：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了利用污泥干化時(shí)產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水來加熱干化載氣，其一方面能夠防止干化載氣在輸送至污泥焚燒爐過程中出現(xiàn)的冷凝現(xiàn)象；另一方面能夠避免蒸汽凝結(jié)水熱能的浪費(fèi)。若采用傳統(tǒng)的外部供熱蒸汽方式來對干化載氣進(jìn)行加熱，則每年會產(chǎn)生大量的費(fèi)用；同時(shí)若采用外部循環(huán)水來對蒸汽凝結(jié)水進(jìn)行冷卻，也會產(chǎn)生大量的運(yùn)行費(fèi)用；而本申請?jiān)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)，其利用系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的熱源(蒸汽凝結(jié)水)對冷源(干化載氣)進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)二者之間的熱交換，既達(dá)到了降低蒸汽凝結(jié)水溫度的目的，又實(shí)現(xiàn)了加熱干化載氣的效果，大幅度節(jié)省了傳統(tǒng)干化載氣的加熱費(fèi)用以及外部循環(huán)水的運(yùn)行費(fèi)用，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。

(2)本發(fā)明設(shè)計(jì)的污泥干化焚燒系統(tǒng)，有效促進(jìn)了污泥干化焚燒廠區(qū)環(huán)境的改善：通過設(shè)置載氣加熱器，并利用蒸汽凝結(jié)水作為熱源可將干化載氣加熱，同時(shí)對干化載氣輸送管道進(jìn)行保溫，可以保證送入污泥焚燒爐中的干化載氣的溫度較高，大大高于載氣的露點(diǎn)溫度；使得在實(shí)際的載氣運(yùn)行過程中，不會出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，不會出現(xiàn)載氣管道滴漏跑冒問題，從而有效改善了廠區(qū)的運(yùn)行環(huán)境。

(3)本發(fā)明可以有效利用污泥干化過程中產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水的余熱，實(shí)現(xiàn)污泥干化焚燒運(yùn)行成本的降低，同時(shí)有效促進(jìn)污泥干化運(yùn)行環(huán)境的改善，具有安全節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等方面的顯著優(yōu)勢。

(4)本發(fā)明設(shè)計(jì)的污泥干化焚燒系統(tǒng)，可以充分利用該干化焚燒系統(tǒng)自身的余熱：通過利用污泥干化時(shí)產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水來加熱干化載氣，充分利用干化系統(tǒng)的余熱，實(shí)現(xiàn)了能源的有效節(jié)約。本發(fā)明不僅具備運(yùn)行成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，而且還減少了一次能源的消耗，有效保護(hù)了運(yùn)行廠區(qū)的工作環(huán)境，具有良好的節(jié)能收益及經(jīng)濟(jì)收益。

(5)本發(fā)明采用污泥干化后的蒸汽凝結(jié)水對干化載氣進(jìn)行加熱，使載氣在輸送過程中不會發(fā)生冷凝，從而避免干化載氣產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，不會造成載氣滴漏跑冒等臭氣臭水問題，有效保護(hù)了廠區(qū)的工作環(huán)境。

(6)本發(fā)明設(shè)計(jì)的污泥干化焚燒系統(tǒng)，能夠提升進(jìn)入污泥焚燒爐中干化載氣的溫度，有助于優(yōu)化污泥焚燒爐的能量利用和提升污泥焚燒爐整體的安全穩(wěn)定性，保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行；還降低了蒸汽凝結(jié)水對凝結(jié)水泵的汽蝕，保障了凝結(jié)水泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)節(jié)約了外部循環(huán)冷卻水的用量，大幅節(jié)約了運(yùn)行成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（發(fā)明人：韋曉麗;陳高森;馮琰磊;方鵬;魏輝;王紅巖;孫東海;張曉波）