公布日：2023.12.22
申請(qǐng)日：2023.09.22
分類號(hào)：C02F11/13(2019.01)I;C02F11/12(2019.01)I;F23G7/00(2006.01)I;B01D50/00(2022.01)I;B01D50/20(2022.01)I;B01D53/04(2006.01)I;B03C3/017(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥的工藝方法，使用的工藝系統(tǒng)主要包括污泥焚燒爐、污泥干化機(jī)、干燥塔、除塵系統(tǒng)、煙氣冷凝塔、蓄熱式熱力焚化爐10、濕法脫酸塔、冷煙再熱器和煙囪。利用焚燒污泥產(chǎn)生的熱煙氣干化污泥、干化后的污泥再進(jìn)行焚燒、煙氣余熱梯級(jí)利用及處理排放，實(shí)現(xiàn)污泥的干化、焚燒的同步處置，所述污泥干化機(jī)為旋轉(zhuǎn)氣流床干化機(jī)，無(wú)需對(duì)污泥進(jìn)行破碎、制粒、制條、噴嘴霧化，簡(jiǎn)化了設(shè)備種類。通過(guò)采用部分煙氣返流，減少煙氣排放量及廢熱損失；在高濕氣流下運(yùn)行，干化過(guò)程中不增加氧含量，降低污泥在干化過(guò)程中爆燃的可能性。利用蓄熱式熱力焚燒爐脫除VOCs和CO，解決污泥干化后置導(dǎo)致的煙氣超標(biāo)問(wèn)題。
權(quán)利要求書
1.一種利用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥的工藝系統(tǒng)，包括污泥焚燒爐(1)、污泥干化機(jī)(3)、除塵系統(tǒng)、濕法脫酸塔(11)、冷煙再熱器(12)和煙囪(13)，所述污泥焚燒爐(1)內(nèi)配置有高溫分離器(2)；其特征在于：該工藝系統(tǒng)還包括干燥塔(4)、煙氣冷凝塔和蓄熱式熱力焚化爐(10)；所述煙氣冷凝塔包括串聯(lián)的煙氣減溫器(8)、煙氣冷凝器(9)；所述污泥干化機(jī)(3)為旋轉(zhuǎn)氣流床干化機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)氣流床干化機(jī)包括干化主筒，所述干化主筒內(nèi)設(shè)有攪拌推動(dòng)桿，污泥進(jìn)入所述干化主筒后，被所述攪拌推動(dòng)桿攪拌、打碎；所述污泥焚燒爐(1)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)所述高溫分離器(2)分離后通過(guò)管路A進(jìn)入所述干化主筒，對(duì)污泥進(jìn)行高溫加熱，實(shí)現(xiàn)污泥的快速均勻干化，污泥在所述攪拌推動(dòng)桿的推動(dòng)下，向污泥出料口移動(dòng)；所述污泥出料口連接至所述干燥塔(4)，所述干燥塔(4)的出口連接至除塵系統(tǒng)的進(jìn)口，所述除塵系統(tǒng)包括多級(jí)串聯(lián)的除塵器；每級(jí)除塵器的污泥出口連接至干污泥刮板輸送機(jī)(701)的進(jìn)料口，所述干污泥刮板輸送機(jī)(701)的出口連接至所述污泥焚燒爐(1)的進(jìn)料口；最后一級(jí)除塵器的煙氣出口經(jīng)過(guò)所述煙氣減溫器(8)后連接至所述煙氣冷凝器(9)；所述煙氣減溫器(8)與所述冷煙再熱器(12)通過(guò)導(dǎo)熱油管路連接進(jìn)行換熱循環(huán)；所述煙氣冷凝器(9)的出口管路通過(guò)管接頭分為兩路，一路通過(guò)煙氣回流管路C連接至管路A，另一路通過(guò)管路B連接至所述蓄熱式熱力焚化爐(10)，所述蓄熱式熱力焚化爐(10)的煙氣出口連接至所述濕法脫酸塔(11)，脫酸處理后煙氣經(jīng)過(guò)所述冷煙再熱器(12)加熱后通過(guò)煙囪(13)排入大氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝系統(tǒng)，其特征在于：所述污泥焚燒爐(1)為鼓泡流化床焚燒爐，所述污泥焚燒爐(1)配置有SNCR脫硝裝置和脫硫裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝系統(tǒng)，其特征在于：所述除塵系統(tǒng)是由串聯(lián)的旋風(fēng)除塵器(5)和布袋除塵器(7)構(gòu)成的兩級(jí)除塵系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝系統(tǒng)，其特征在于：所述除塵系統(tǒng)是由依次串聯(lián)的的旋風(fēng)除塵器(5)、靜電除塵器(6)和布袋除塵器(7)構(gòu)成的三級(jí)除塵系統(tǒng)。
5.一種利用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥的工藝方法，其特征在于，利用如權(quán)利要求1所述的工藝系統(tǒng)，并包括以下步驟：步驟1、污泥干化將脫水后的含水率為60％～80％的市政污水廠脫水污泥經(jīng)輸送機(jī)輸送至所述污泥干化機(jī)(3)中，同時(shí)，開(kāi)啟所述污泥焚燒爐(1)；所述污泥干化機(jī)(3)內(nèi)，脫水污泥被攪拌推動(dòng)桿攪拌、打碎，所述污泥焚燒爐(1)提供的＞850℃的高溫?zé)煔馀c打碎的污泥接觸、融合，通過(guò)熱交換使得污泥中的水份蒸發(fā)，形成的污泥小塊在攪拌推動(dòng)桿的推動(dòng)下向污泥出料口移動(dòng)；同時(shí)，所述污泥干化機(jī)(3)內(nèi)，高溫?zé)煔庠?/span>2s內(nèi)變成溫度為150～160℃的濕煙氣，而后濕煙氣攜帶半干污泥排入至干燥塔(4)；步驟2、半干污泥回流焚燒經(jīng)所述干燥塔(4)后的半干污泥的含水率為25～35％，所述干燥塔(4)排出的半干污泥進(jìn)入除塵系統(tǒng)后，通過(guò)除塵補(bǔ)集的方式經(jīng)所述干污泥刮板輸送機(jī)(701)進(jìn)入所述污泥焚燒爐(1)中焚燒，所述污泥焚燒爐(1)為鼓泡流化床焚燒爐，所述污泥焚燒爐(1)中配置有SNCR脫硝裝置和脫硫裝置；污泥焚燒爐(1)內(nèi)通過(guò)所述脫硫裝置中的石灰石粉噴槍進(jìn)行爐內(nèi)干法脫硫，同時(shí)通過(guò)低氧回流風(fēng)低氮燃燒進(jìn)行爐內(nèi)脫硝；在焚燒過(guò)程中，根據(jù)污泥焚燒爐(1)內(nèi)溫度探測(cè)裝置，通過(guò)調(diào)整送風(fēng)量及輔助燃料輸出量，將污泥焚燒爐(1)內(nèi)的燃燒溫度控制在870～970℃，與此同時(shí)，所述高溫分離器(2)進(jìn)行氣固分離，未燃盡的污泥回流至污泥焚燒爐(1)，燃盡的灰渣通過(guò)冷渣機(jī)(201)收集至灰渣庫(kù)(202)，分離后的高溫?zé)煔馀湃胫廖勰喔苫瘷C(jī)(3)；步驟3、煙氣除塵所述干燥塔(4)排出的濕煙氣進(jìn)入除塵系統(tǒng)，根據(jù)所述除塵系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)，除塵過(guò)程為下述兩種情形之一：一是：所述除塵系統(tǒng)由煙道串聯(lián)的旋風(fēng)除塵器(5)和布袋除塵器(7)構(gòu)成的兩級(jí)除塵系統(tǒng)；煙氣除塵的過(guò)程是：進(jìn)入所述兩級(jí)除塵系統(tǒng)的濕煙氣首先經(jīng)過(guò)所述旋風(fēng)除塵器(5)的固氣分離，經(jīng)所述旋風(fēng)除塵器(5)初步除塵后的濕煙氣進(jìn)入所述布袋除塵器(7)前的煙道，在該煙道內(nèi)噴入活性炭，所述活性炭隨濕煙氣進(jìn)入所述布袋除塵器(5)進(jìn)行除塵處理，除塵處理過(guò)程中，活性炭吸收重金屬和二噁英，所述布袋除塵器(7)收集的粉塵和利用過(guò)的活性炭收集至所述危廢倉(cāng)(702)；除塵處理后的濕煙氣排入至所述煙氣減溫器(8)；二是：所述除塵系統(tǒng)是由煙道依次串聯(lián)的的旋風(fēng)除塵器(5)、靜電除塵器(6)和布袋除塵器(7)構(gòu)成的三級(jí)除塵系統(tǒng)；煙氣除塵的過(guò)程是：進(jìn)入所述三級(jí)除塵系統(tǒng)的濕煙氣首先經(jīng)過(guò)所述旋風(fēng)除塵器(5)的固氣分離，經(jīng)所述旋風(fēng)除塵器(5)初步除塵后的濕煙氣進(jìn)入所述靜電除塵器(6)進(jìn)行煙氣凈化并將粉塵和氣體分離；經(jīng)過(guò)所述靜電除塵器(6)除塵后的濕煙氣進(jìn)入所述布袋除塵器(7)前的煙道，在該煙道內(nèi)噴入活性炭，所述活性炭隨濕煙氣進(jìn)入所述布袋除塵器(5)進(jìn)行除塵處理，除塵處理過(guò)程中，活性炭吸收重金屬和二噁英，所述布袋除塵器(7)收集的粉塵和利用過(guò)的活性炭收集至所述危廢倉(cāng)(702)；除塵處理后的煙氣排入至所述煙氣減溫器(8)；步驟4、煙氣冷凝經(jīng)過(guò)步驟3除塵處理后的濕煙氣經(jīng)過(guò)所述煙氣減溫器(8)將煙氣溫度降至115±5℃，之后進(jìn)入所述煙氣冷凝塔(9)進(jìn)行氣液分離，分離出的水份經(jīng)污水處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放；分離后的一部分煙氣通過(guò)煙氣回流管路C回流至污泥干化機(jī)(3)循環(huán)使用，分離后的另外一部分煙氣進(jìn)入所述蓄熱式熱力焚化爐(10)；所述蓄熱式熱力焚化爐(10)包括兩個(gè)蓄熱室和燃燒室；步驟5：脫除煙氣中的VOCs和CO進(jìn)入所述蓄熱式熱力焚化爐(10)的煙氣，經(jīng)過(guò)其中一個(gè)蓄熱室預(yù)熱后進(jìn)入燃燒室，加熱升溫到760～800℃，使其中的VOCs和CO氧化成CO2和H2O；氧化過(guò)程生成的高溫?zé)煔庠偻ㄟ^(guò)另一個(gè)蓄熱室釋放熱量，至溫度為115±5℃，然后自所述蓄熱式熱力焚化爐(10)排放至所述濕法脫酸塔(11)；步驟6、對(duì)煙氣進(jìn)行濕法脫酸所述濕法脫酸塔(11)采用塔外溶液循環(huán)的方式，所述溶液為片堿或是堿液；自所述蓄熱式熱力焚化爐(10)排出的煙氣進(jìn)入所述濕法脫酸塔(11)與噴淋的所述溶液接觸，去除煙氣中的酸性物質(zhì)，此時(shí)煙氣溫度降至50℃±5℃；步驟7、煙氣排除經(jīng)所述濕法脫酸塔(11)處理后的煙氣經(jīng)過(guò)所述冷煙再熱器(12)加熱至98℃±5℃，然后再經(jīng)過(guò)煙囪(13)高空排入大氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝方法，其特征在于：所述煙氣冷凝器(9)的出口管路的管接頭處設(shè)有流量閥，用于控制煙氣回流量，煙氣回流量占總風(fēng)量的20％。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種利用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)污泥的干化、焚燒的同步處置，在工藝流程中加入蓄熱式熱力焚化爐裝置，可以解決污泥干化后置導(dǎo)致的煙氣中揮發(fā)性有機(jī)物、一氧化碳超標(biāo)問(wèn)題。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種利用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥的工藝系統(tǒng)，包括污泥焚燒爐、污泥干化機(jī)、除塵系統(tǒng)、濕法脫酸塔、冷煙再熱器和煙囪，所述污泥焚燒爐內(nèi)配置有高溫分離器；該工藝系統(tǒng)還包括干燥塔、煙氣冷凝塔和蓄熱式熱力焚化爐；所述煙氣冷凝塔包括串聯(lián)的煙氣減溫器、煙氣冷凝器；所述污泥干化機(jī)為旋轉(zhuǎn)氣流床干化機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)氣流床干化機(jī)包括干化主筒，所述干化主筒內(nèi)設(shè)有攪拌推動(dòng)桿，污泥進(jìn)入所述干化主筒后，被所述攪拌推動(dòng)桿攪拌、打碎；所述污泥焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)所述高溫分離器分離后通過(guò)管路A進(jìn)入所述干化主筒，對(duì)污泥進(jìn)行高溫加熱，實(shí)現(xiàn)污泥的快速均勻干化，污泥在所述攪拌推動(dòng)桿的推動(dòng)下，向污泥出料口移動(dòng)；所述污泥出料口連接至所述干燥塔，所述干燥塔的出口連接至除塵系統(tǒng)的進(jìn)口，所述除塵系統(tǒng)包括多級(jí)串聯(lián)的除塵器；每級(jí)除塵器的污泥出口連接至干污泥刮板輸送機(jī)的進(jìn)料口，所述干污泥刮板輸送機(jī)的出口連接至所述污泥焚燒爐的進(jìn)料口；最后一級(jí)除塵器的煙氣出口經(jīng)過(guò)所述煙氣減溫器后連接至所述煙氣冷凝器；所述煙氣減溫器與所述冷煙再熱器通過(guò)導(dǎo)熱油管路連接進(jìn)行換熱循環(huán)；所述煙氣冷凝器的出口管路通過(guò)管接頭分為兩路，一路通過(guò)煙氣回流管路C連接至管路A，另一路通過(guò)管路B連接至所述蓄熱式熱力焚化爐，所述蓄熱式熱力焚化爐的煙氣出口連接至所述濕法脫酸塔，脫酸處理后煙氣經(jīng)過(guò)所述冷煙再熱器加熱后通過(guò)煙囪排入大氣。
進(jìn)一步講，本發(fā)明所述的工藝系統(tǒng)，其中：
所述污泥焚燒爐為鼓泡流化床焚燒爐，所述污泥焚燒爐配置有SNCR脫硝裝置和脫硫裝置。
所述除塵系統(tǒng)是由串聯(lián)的旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器構(gòu)成的兩級(jí)除塵系統(tǒng)或是由依次串聯(lián)的的旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器和布袋除塵器構(gòu)成的三級(jí)除塵系統(tǒng)。
同時(shí)，本發(fā)明中還提出了利用上述工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥的工藝方法，該工藝包括以下步驟：
步驟1、污泥干化
將脫水后的含水率為60％～80％的市政污水廠脫水污泥經(jīng)輸送機(jī)輸送至所述污泥干化機(jī)中，同時(shí)，開(kāi)啟所述污泥焚燒爐；所述污泥干化機(jī)內(nèi)，脫水污泥被攪拌推動(dòng)桿攪拌、打碎，所述污泥焚燒爐提供的＞850℃的高溫?zé)煔馀c打碎的污泥接觸、融合，通過(guò)熱交換使得污泥中的水份蒸發(fā)，形成的污泥小塊在攪拌推動(dòng)桿的推動(dòng)下向污泥出料口移動(dòng)；同時(shí)，所述污泥干化機(jī)內(nèi)，高溫?zé)煔庠?/span>2s內(nèi)變成溫度為150～160℃的濕煙氣，而后濕煙氣攜帶半干污泥排入至干燥塔；
步驟2、半干污泥回流焚燒
經(jīng)所述干燥塔后的半干污泥的含水率為25～35％，所述干燥塔排出的半干污泥進(jìn)入除塵系統(tǒng)后，通過(guò)除塵補(bǔ)集的方式經(jīng)所述干污泥刮板輸送機(jī)進(jìn)入所述污泥焚燒爐中焚燒，所述污泥焚燒爐為鼓泡流化床焚燒爐，所述污泥焚燒爐中配置有SNCR脫硝裝置和脫硫裝置；污泥焚燒爐內(nèi)通過(guò)所述脫硫裝置中的石灰石粉噴槍進(jìn)行爐內(nèi)干法脫硫，同時(shí)通過(guò)低氧回流風(fēng)低氮燃燒進(jìn)行爐內(nèi)脫硝；在焚燒過(guò)程中，根據(jù)污泥焚燒爐內(nèi)溫度探測(cè)裝置，通過(guò)調(diào)整送風(fēng)量及輔助燃料輸出量，將污泥焚燒爐內(nèi)的燃燒溫度控制在870～970℃，與此同時(shí)，所述高溫分離器進(jìn)行氣固分離，未燃盡的污泥回流至污泥焚燒爐，燃盡的灰渣通過(guò)冷渣機(jī)收集至灰渣庫(kù)，分離后的高溫?zé)煔馀湃胫廖勰喔苫瘷C(jī)；
步驟3、煙氣除塵：自所述干燥塔排出的濕煙氣進(jìn)入除塵系統(tǒng)，根據(jù)所述除塵系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)，除塵過(guò)程為下述兩種情形之一：
一是：所述除塵系統(tǒng)由煙道串聯(lián)的旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器構(gòu)成的兩級(jí)除塵系統(tǒng)；煙氣除塵的過(guò)程是：進(jìn)入所述兩級(jí)除塵系統(tǒng)的濕煙氣首先經(jīng)過(guò)所述旋風(fēng)除塵器的固氣分離，經(jīng)所述旋風(fēng)除塵器初步除塵后的濕煙氣進(jìn)入所述布袋除塵器前的煙道，在該煙道內(nèi)噴入活性炭，所述活性炭隨濕煙氣進(jìn)入所述布袋除塵器進(jìn)行除塵處理，除塵處理過(guò)程中，活性炭吸收重金屬和二噁英，所述布袋除塵器收集的粉塵和利用過(guò)的活性炭收集至所述危廢倉(cāng)；除塵處理后的濕煙氣排入至所述煙氣減溫器；
二是：所述除塵系統(tǒng)是由煙道依次串聯(lián)的的旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器和布袋除塵器構(gòu)成的三級(jí)除塵系統(tǒng)；煙氣除塵的過(guò)程是：進(jìn)入所述三級(jí)除塵系統(tǒng)的濕煙氣首先經(jīng)過(guò)所述旋風(fēng)除塵器的固氣分離，經(jīng)所述旋風(fēng)除塵器初步除塵后的濕煙氣進(jìn)入所述靜電除塵器進(jìn)行煙氣凈化并將粉塵和氣體分離；經(jīng)過(guò)所述靜電除塵器除塵后的濕煙氣進(jìn)入所述布袋除塵器前的煙道，在該煙道內(nèi)噴入活性炭，所述活性炭隨濕煙氣進(jìn)入所述布袋除塵器進(jìn)行除塵處理，除塵處理過(guò)程中，活性炭吸收重金屬和二噁英，所述布袋除塵器收集的粉塵和利用過(guò)的活性炭收集至所述危廢倉(cāng)；除塵處理后的濕煙氣排入至所述煙氣減溫器；
步驟4、煙氣冷凝：經(jīng)過(guò)步驟3除塵處理后的濕煙氣經(jīng)過(guò)所述煙氣減溫器將煙氣溫度降至115±5℃，之后進(jìn)入所述煙氣冷凝塔進(jìn)行氣液分離，分離出的水份經(jīng)污水處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放；分離后的一部分煙氣通過(guò)煙氣回流管路C回流至污泥干化機(jī)循環(huán)使用，分離后的另外一部分煙氣進(jìn)入所述蓄熱式熱力焚化爐；所述蓄熱式熱力焚化爐包括兩個(gè)蓄熱室和燃燒室；
步驟5：脫除煙氣中的VOCs和CO：進(jìn)入所述蓄熱式熱力焚化爐的煙氣，經(jīng)過(guò)其中一個(gè)蓄熱室預(yù)熱后進(jìn)入燃燒室，加熱升溫到760～800℃，使其中的VOCs和CO氧化成CO2和H2O；氧化過(guò)程生成的高溫?zé)煔庠偻ㄟ^(guò)另一個(gè)蓄熱室釋放熱量，至溫度為115±5℃，然后自所述蓄熱式熱力焚化爐排放至所述濕法脫酸塔；
步驟6、對(duì)煙氣進(jìn)行濕法脫酸：所述濕法脫酸塔采用塔外溶液循環(huán)的方式，所述溶液為片堿或是堿液；自所述蓄熱式熱力焚化爐排出的煙氣進(jìn)入所述濕法脫酸塔與噴淋的所述溶液接觸，去除煙氣中的酸性物質(zhì)，此時(shí)煙氣溫度降至50℃±5℃；
步驟7、煙氣排除：經(jīng)所述濕法脫酸塔處理后的煙氣經(jīng)過(guò)所述冷煙再熱器加熱至98℃±5℃，然后再經(jīng)過(guò)煙囪高空排入大氣。
進(jìn)一步講，本發(fā)明所述的工藝方法，其中，所述煙氣冷凝器的出口管路的管接頭處設(shè)有流量閥，用于控制煙氣回流量，煙氣回流量占總風(fēng)量的20％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明技術(shù)方案中將污泥干化、焚燒同步處置，采用旋轉(zhuǎn)氣流床干化機(jī)，無(wú)需對(duì)污泥進(jìn)行破碎、制粒、制條、噴嘴霧化，對(duì)污泥的流動(dòng)性無(wú)要求，簡(jiǎn)化了設(shè)備種類，系統(tǒng)可接受市政污水處理廠30～80％含水率的脫水污泥，處置范圍廣，系統(tǒng)熱效率高，設(shè)備種類少。
(2)采用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥，系統(tǒng)熱傳遞效率大大提高；可最大限度降低輔助燃料投加量，降低了市政污泥直接焚燒處置成本。
(3)根據(jù)工藝需求改進(jìn)了煙氣處理系統(tǒng)，采用部分煙氣返流，干化煙氣量＞焚燒煙氣量＝煙氣排放量，充分利用余熱資源，最大限度提高系統(tǒng)熱效率，降低煙氣處理系統(tǒng)負(fù)荷，減少煙氣排放量及廢熱損失；在高濕氣流下運(yùn)行，且干化過(guò)程中不增加氧含量，降低污泥在干化過(guò)程中爆燃的可能性。
(4)針對(duì)煙氣中除含氮氧化物、酸性氣體外，還有煙氣未完全燃燒產(chǎn)生的CO氣體及VOCs，通過(guò)引入了蓄熱式熱力焚燒爐脫除VOCs和CO，進(jìn)一步完善了煙氣處理系統(tǒng)。全面控制氮氧化物、酸性氣體、VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)、CO(一氧化碳)等有害氣體排放。
（發(fā)明人：張琪;李朦;王拓;張棟俊;張偉;夏文輝;李國(guó)金;張?jiān)葡?/span>;王松;張松發(fā);俞文廣）
