公布日：2023.12.22
申請日：2023.09.22
分類號：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
本發明公開了一種利用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥的工藝方法，使用的工藝系統主要包括污泥焚燒爐、污泥干化機、干燥塔、除塵系統、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。利用焚燒污泥產生的熱煙氣干化污泥、干化后的污泥再進行焚燒、煙氣余熱梯級利用及處理排放，實現污泥的干化、焚燒的同步處置，所述污泥干化機為旋轉氣流床干化機，無需對污泥進行破碎、制粒、制條、噴嘴霧化，簡化了設備種類。通過采用部分煙氣返流，減少煙氣排放量及廢熱損失；在高濕氣流下運行，干化過程中不增加氧含量，降低污泥在干化過程中爆燃的可能性。利用蓄熱式熱力焚燒爐脫除VOCs和CO，解決污泥干化后置導致的煙氣超標問題。
權利要求書
1.一種利用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥的工藝系統，包括污泥焚燒爐(1)、污泥干化機(3)、除塵系統、濕法脫酸塔(11)、冷煙再熱器(12)和煙囪(13)，所述污泥焚燒爐(1)內配置有高溫分離器(2)；其特征在于：該工藝系統還包括干燥塔(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的煙氣減溫器(8)、煙氣冷凝器(9)；所述污泥干化機(3)為旋轉氣流床干化機，所述旋轉氣流床干化機包括干化主筒，所述干化主筒內設有攪拌推動桿，污泥進入所述干化主筒后，被所述攪拌推動桿攪拌、打碎；所述污泥焚燒爐(1)產生的高溫煙氣經過所述高溫分離器(2)分離后通過管路A進入所述干化主筒，對污泥進行高溫加熱，實現污泥的快速均勻干化，污泥在所述攪拌推動桿的推動下，向污泥出料口移動；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的進口，所述除塵系統包括多級串聯的除塵器；每級除塵器的污泥出口連接至干污泥刮板輸送機(701)的進料口，所述干污泥刮板輸送機(701)的出口連接至所述污泥焚燒爐(1)的進料口；最后一級除塵器的煙氣出口經過所述煙氣減溫器(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)通過導熱油管路連接進行換熱循環；所述煙氣冷凝器(9)的出口管路通過管接頭分為兩路，一路通過煙氣回流管路C連接至管路A，另一路通過管路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)，脫酸處理后煙氣經過所述冷煙再熱器(12)加熱后通過煙囪(13)排入大氣。
2.根據權利要求1所述的工藝系統，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.根據權利要求1所述的工藝系統，其特征在于：所述除塵系統是由串聯的旋風除塵器(5)和布袋除塵器(7)構成的兩級除塵系統。
4.根據權利要求1所述的工藝系統，其特征在于：所述除塵系統是由依次串聯的的旋風除塵器(5)、靜電除塵器(6)和布袋除塵器(7)構成的三級除塵系統。
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，利用如權利要求1所述的工藝系統，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輸送機輸送至所述污泥干化機(3)中，同時，開啟所述污泥焚燒爐(1)；所述污泥干化機(3)內，脫水污泥被攪拌推動桿攪拌、打碎，所述污泥焚燒爐(1)提供的＞850℃的高溫煙氣與打碎的污泥接觸、融合，通過熱交換使得污泥中的水份蒸發，形成的污泥小塊在攪拌推動桿的推動下向污泥出料口移動；同時，所述污泥干化機(3)內，高溫煙氣在2s內變成溫度為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)排出的半干污泥進入除塵系統后，通過除塵補集的方式經所述干污泥刮板輸送機(701)進入所述污泥焚燒爐(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)內通過所述脫硫裝置中的石灰石粉噴槍進行爐內干法脫硫，同時通過低氧回流風低氮燃燒進行爐內脫硝；在焚燒過程中，根據污泥焚燒爐(1)內溫度探測裝置，通過調整送風量及輔助燃料輸出量，將污泥焚燒爐(1)內的燃燒溫度控制在870～970℃，與此同時，所述高溫分離器(2)進行氣固分離，未燃盡的污泥回流至污泥焚燒爐(1)，燃盡的灰渣通過冷渣機(201)收集至灰渣庫(202)，分離后的高溫煙氣排入至污泥干化機(3)；步驟3、煙氣除塵所述干燥塔(4)排出的濕煙氣進入除塵系統，根據所述除塵系統的不同結構，除塵過程為下述兩種情形之一：一是：所述除塵系統由煙道串聯的旋風除塵器(5)和布袋除塵器(7)構成的兩級除塵系統；煙氣除塵的過程是：進入所述兩級除塵系統的濕煙氣首先經過所述旋風除塵器(5)的固氣分離，經所述旋風除塵器(5)初步除塵后的濕煙氣進入所述布袋除塵器(7)前的煙道，在該煙道內噴入活性炭，所述活性炭隨濕煙氣進入所述布袋除塵器(5)進行除塵處理，除塵處理過程中，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的活性炭收集至所述危廢倉(702)；除塵處理后的濕煙氣排入至所述煙氣減溫器(8)；二是：所述除塵系統是由煙道依次串聯的的旋風除塵器(5)、靜電除塵器(6)和布袋除塵器(7)構成的三級除塵系統；煙氣除塵的過程是：進入所述三級除塵系統的濕煙氣首先經過所述旋風除塵器(5)的固氣分離，經所述旋風除塵器(5)初步除塵后的濕煙氣進入所述靜電除塵器(6)進行煙氣凈化并將粉塵和氣體分離；經過所述靜電除塵器(6)除塵后的濕煙氣進入所述布袋除塵器(7)前的煙道，在該煙道內噴入活性炭，所述活性炭隨濕煙氣進入所述布袋除塵器(5)進行除塵處理，除塵處理過程中，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的活性炭收集至所述危廢倉(702)；除塵處理后的煙氣排入至所述煙氣減溫器(8)；步驟4、煙氣冷凝經過步驟3除塵處理后的濕煙氣經過所述煙氣減溫器(8)將煙氣溫度降至115±5℃，之后進入所述煙氣冷凝塔(9)進行氣液分離，分離出的水份經污水處理系統處理達標后排放；分離后的一部分煙氣通過煙氣回流管路C回流至污泥干化機(3)循環使用，分離后的另外一部分煙氣進入所述蓄熱式熱力焚化爐(10)；所述蓄熱式熱力焚化爐(10)包括兩個蓄熱室和燃燒室；步驟5：脫除煙氣中的VOCs和CO進入所述蓄熱式熱力焚化爐(10)的煙氣，經過其中一個蓄熱室預熱后進入燃燒室，加熱升溫到760～800℃，使其中的VOCs和CO氧化成CO2和H2O；氧化過程生成的高溫煙氣再通過另一個蓄熱室釋放熱量，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、對煙氣進行濕法脫酸所述濕法脫酸塔(11)采用塔外溶液循環的方式，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，此時煙氣溫度降至50℃±5℃；步驟7、煙氣排除經所述濕法脫酸塔(11)處理后的煙氣經過所述冷煙再熱器(12)加熱至98℃±5℃，然后再經過煙囪(13)高空排入大氣。
6.根據權利要求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有流量閥，用于控制煙氣回流量，煙氣回流量占總風量的20％。
發明內容
針對上述現有技術，本發明提供一種利用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥的系統，可以實現污泥的干化、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致的煙氣中揮發性有機物、一氧化碳超標問題。
為了解決上述技術問題，本發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，包括污泥焚燒爐、污泥干化機、除塵系統、濕法脫酸塔、冷煙再熱器和煙囪，所述污泥焚燒爐內配置有高溫分離器；該工藝系統還包括干燥塔、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的煙氣減溫器、煙氣冷凝器；所述污泥干化機為旋轉氣流床干化機，所述旋轉氣流床干化機包括干化主筒，所述干化主筒內設有攪拌推動桿，污泥進入所述干化主筒后，被所述攪拌推動桿攪拌、打碎；所述污泥焚燒爐產生的高溫煙氣經過所述高溫分離器分離后通過管路A進入所述干化主筒，對污泥進行高溫加熱，實現污泥的快速均勻干化，污泥在所述攪拌推動桿的推動下，向污泥出料口移動；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的進口，所述除塵系統包括多級串聯的除塵器；每級除塵器的污泥出口連接至干污泥刮板輸送機的進料口，所述干污泥刮板輸送機的出口連接至所述污泥焚燒爐的進料口；最后一級除塵器的煙氣出口經過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導熱油管路連接進行換熱循環；所述煙氣冷凝器的出口管路通過管接頭分為兩路，一路通過煙氣回流管路C連接至管路A，另一路通過管路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，脫酸處理后煙氣經過所述冷煙再熱器加熱后通過煙囪排入大氣。
進一步講，本發明所述的工藝系統，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。
所述除塵系統是由串聯的旋風除塵器和布袋除塵器構成的兩級除塵系統或是由依次串聯的的旋風除塵器、靜電除塵器和布袋除塵器構成的三級除塵系統。
同時，本發明中還提出了利用上述工藝系統實現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輸送機輸送至所述污泥干化機中，同時，開啟所述污泥焚燒爐；所述污泥干化機內，脫水污泥被攪拌推動桿攪拌、打碎，所述污泥焚燒爐提供的＞850℃的高溫煙氣與打碎的污泥接觸、融合，通過熱交換使得污泥中的水份蒸發，形成的污泥小塊在攪拌推動桿的推動下向污泥出料口移動；同時，所述污泥干化機內，高溫煙氣在2s內變成溫度為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入除塵系統后，通過除塵補集的方式經所述干污泥刮板輸送機進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；污泥焚燒爐內通過所述脫硫裝置中的石灰石粉噴槍進行爐內干法脫硫，同時通過低氧回流風低氮燃燒進行爐內脫硝；在焚燒過程中，根據污泥焚燒爐內溫度探測裝置，通過調整送風量及輔助燃料輸出量，將污泥焚燒爐內的燃燒溫度控制在870～970℃，與此同時，所述高溫分離器進行氣固分離，未燃盡的污泥回流至污泥焚燒爐，燃盡的灰渣通過冷渣機收集至灰渣庫，分離后的高溫煙氣排入至污泥干化機；
步驟3、煙氣除塵：自所述干燥塔排出的濕煙氣進入除塵系統，根據所述除塵系統的不同結構，除塵過程為下述兩種情形之一：
一是：所述除塵系統由煙道串聯的旋風除塵器和布袋除塵器構成的兩級除塵系統；煙氣除塵的過程是：進入所述兩級除塵系統的濕煙氣首先經過所述旋風除塵器的固氣分離，經所述旋風除塵器初步除塵后的濕煙氣進入所述布袋除塵器前的煙道，在該煙道內噴入活性炭，所述活性炭隨濕煙氣進入所述布袋除塵器進行除塵處理，除塵處理過程中，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的活性炭收集至所述危廢倉；除塵處理后的濕煙氣排入至所述煙氣減溫器；
二是：所述除塵系統是由煙道依次串聯的的旋風除塵器、靜電除塵器和布袋除塵器構成的三級除塵系統；煙氣除塵的過程是：進入所述三級除塵系統的濕煙氣首先經過所述旋風除塵器的固氣分離，經所述旋風除塵器初步除塵后的濕煙氣進入所述靜電除塵器進行煙氣凈化并將粉塵和氣體分離；經過所述靜電除塵器除塵后的濕煙氣進入所述布袋除塵器前的煙道，在該煙道內噴入活性炭，所述活性炭隨濕煙氣進入所述布袋除塵器進行除塵處理，除塵處理過程中，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的活性炭收集至所述危廢倉；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：經過步驟3除塵處理后的濕煙氣經過所述煙氣減溫器將煙氣溫度降至115±5℃，之后進入所述煙氣冷凝塔進行氣液分離，分離出的水份經污水處理系統處理達標后排放；分離后的一部分煙氣通過煙氣回流管路C回流至污泥干化機循環使用，分離后的另外一部分煙氣進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蓄熱室和燃燒室；
步驟5：脫除煙氣中的VOCs和CO：進入所述蓄熱式熱力焚化爐的煙氣，經過其中一個蓄熱室預熱后進入燃燒室，加熱升溫到760～800℃，使其中的VOCs和CO氧化成CO2和H2O；氧化過程生成的高溫煙氣再通過另一個蓄熱室釋放熱量，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、對煙氣進行濕法脫酸：所述濕法脫酸塔采用塔外溶液循環的方式，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，此時煙氣溫度降至50℃±5℃；
步驟7、煙氣排除：經所述濕法脫酸塔處理后的煙氣經過所述冷煙再熱器加熱至98℃±5℃，然后再經過煙囪高空排入大氣。
進一步講，本發明所述的工藝方法，其中，所述煙氣冷凝器的出口管路的管接頭處設有流量閥，用于控制煙氣回流量，煙氣回流量占總風量的20％。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
(1)本發明技術方案中將污泥干化、焚燒同步處置，采用旋轉氣流床干化機，無需對污泥進行破碎、制粒、制條、噴嘴霧化，對污泥的流動性無要求，簡化了設備種類，系統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，系統熱效率高，設備種類少。
(2)采用焚燒污泥熱煙氣直接干化污泥，系統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)根據工藝需求改進了煙氣處理系統，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，最大限度提高系統熱效率，降低煙氣處理系統負荷，減少煙氣排放量及廢熱損失；在高濕氣流下運行，且干化過程中不增加氧含量，降低污泥在干化過程中爆燃的可能性。
(4)針對煙氣中除含氮氧化物、酸性氣體外，還有煙氣未完全燃燒產生的CO氣體及VOCs，通過引入了蓄熱式熱力焚燒爐脫除VOCs和CO，進一步完善了煙氣處理系統。全面控制氮氧化物、酸性氣體、VOCs(揮發性有機物)、CO(一氧化碳)等有害氣體排放。
（發明人：張琪;李朦;王拓;張棟俊;張偉;夏文輝;李國金;張云霞;王松;張松發;俞文廣）
