公布日：2023.10.27
申請日：2023.08.04
分類號：F23G7/00(2006.01)I;F23G5/04(2006.01)I;F23G5/44(2006.01)I;F23G5/46(2006.01)I;F23J15/02(2006.01)I;F23J15/06(2006.01)I;C02F11/13(2019.01)I;C02F11/
122(2019.01)I;B01D53/80(2006.01)I;B01D53/40(2006.01)I
摘要
本發明公開了一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理系統與工藝，屬于污泥處理技術領域。所述系統包括污泥儲罐、低碳高干污泥脫水單元、鼓泡床、半干法脫酸塔、靜電除塵器、布袋除塵器、濕法脫酸塔、消白換熱器和煙囪。具體工藝為：將污泥通入立式高壓壓濾機中，將水分擠出后再通入低溫余熱干化裝置干化，再通入鼓泡床中進行焚燒，將得到的煙氣進行降溫后通入半干法脫酸塔中，加入石灰漿液進行脫酸處理，接著經靜電除塵器除塵后，再利用濕法脫酸塔進行脫酸處理，最后利用消白換熱器進行消白，即可完成污泥焚燒處理工藝。本發明的污泥焚燒處理過程污泥熱值高，系統的熱利用率高，不需要額外補充熱源、無臭味、處理簡單且成本較低。
權利要求書
1.一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理系統，其特征在于，按照物料走向，所述系統依次包括污泥儲罐、低碳高干污泥脫水單元、鼓泡床、半干法脫酸塔、靜電除塵器、布袋除塵器、濕法脫酸塔、消白換熱器和煙囪；所述低碳高干污泥脫水單元包括立式高壓壓濾機和低溫余熱干化裝置；所述污泥儲罐出口與所述立式高壓壓濾機單元的入口連通；所述立式高壓壓濾機的污泥出口與所述低溫余熱干化裝置入口連通；所述低溫余熱干化裝置的出口與所述鼓泡床連通；所述鼓泡床與所述半干法脫酸塔、靜電除塵器、布袋除塵器、濕法脫酸塔、消白換熱器和煙囪依次串聯。
2.根據權利要求1所述的一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理系統，其特征在于，所述鼓泡床中設置有空氣預熱器、水冷壁和余熱鍋爐；所述鼓泡床和所述半干法脫酸塔之間還包括脫硝系統；所述鼓泡床的頂部通過發電機組與所述低溫余熱干化裝置的頂部連接。
3.一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理工藝，其特征在于，使用權利要求1～4任一項所述一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理系統，具體包括以下步驟：(1)將污泥通入所述立式高壓壓濾機中，將污泥含水量降至45～55％后再通入所述低溫余熱干化裝置干化至污泥含水量降至20％以下，得到干化后的污泥；(2)將所述干化后的污泥通入所述鼓泡床中進行焚燒，灰渣從底部排出，煙氣降溫后通入所述半干法脫酸塔中，加入石灰漿液進行脫酸處理，接著經所述靜電除塵器除塵后，再利用所述濕法脫酸塔進行脫酸處理，最后利用所述消白換熱器進行消白，即完成污泥焚燒處理工藝。
4.根據權利要求3所述的一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理工藝，其特征在于，步驟(1)中所述污泥的初始含水率為80％～85％，并且在通入所述立式高壓壓濾機之前先加入調理劑對所述污泥進行調理；所述調理劑包括硫酸亞鐵或氯化鋁；所述調理劑添加重量為污泥干基重量的1～3％。
5.根據權利要求3所述的一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理工藝，其特征在于，步驟(1)中所述干化為先利用余熱將所述低溫余熱干化裝置中的空氣升溫至70℃，得到熱空氣，然后將所述熱空氣循環穿過污泥，使污泥中的水分蒸發干化至含水率≤20％。
6.根據權利要求3所述的一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理工藝，其特征在于，步驟(2)中所述煙氣在進行降溫之前先利用所述脫硝系統進行脫硝處理，脫硝過程中加入尿素或氨水；所述降溫的具體的方法為利用所述余熱鍋爐對產生的熱量進行回收以達到降溫的目的，將煙氣降溫至200～250℃。
7.根據權利要求3所述的一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理工藝，其特征在于，步驟(2)中所述脫酸處理之前先將經過除塵后的煙氣和活性炭粉末混合，吸附煙氣中的二噁英組分。
發明內容
為解決現有技術中的上述問題，本發明提供了一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理系統與工藝。
為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：
本發明提供了一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理系統，按照物料走向，所述系統依次包括污泥儲罐、低碳高干污泥脫水單元、鼓泡床、半干法脫酸塔、靜電除塵器、布袋除塵器、濕法脫酸塔、消白換熱器和煙囪；
所述低碳高干污泥脫水單元包括立式高壓壓濾機和低溫余熱干化裝置；
所述污泥儲罐底部與所述立式高壓壓濾機單元的底部連通；
所述立式高壓壓濾機的污泥出口與所述低溫余熱干化裝置頂端連通；
所述低溫余熱干化裝置的底部與所述鼓泡床連通；
所述鼓泡床煙氣出口與所述半干法脫酸塔、靜電除塵器、布袋除塵器、濕法脫酸塔、消白換熱器和煙囪依次串聯。
有益效果：本發明利用立式高壓壓濾機，采用物理脫水方式對污泥進行壓榨脫水，最大限度去除其中的水分。該過程能夠減少后續熱干化所需要蒸發水量，減少了氣化潛熱的消耗，大大提高系統的熱效率。
進一步地，所述鼓泡床中設置有空氣預熱器、水冷壁和余熱鍋爐，及時帶走多余的熱量，使其能夠耐受高熱值污泥，能夠使進泥含水率降低至20％以下，污泥熱值高，產生的蒸汽量會更多，提高系統的熱利用率；所述鼓泡床和所述半干法脫酸塔之間還包括脫硝系統；所述鼓泡床的頂部通過發電機組與所述低溫余熱干化裝置的頂部連接。
進一步地，所述低溫余熱干化裝置內還包括內循環風機，干化熱風在機器內部循環，臭氣不會釋放出來，除臭成本更低；所述濕法脫酸塔和所述消白換熱器之間包括引風機，在引風機的作用下使煙氣從濕法脫酸塔進入消白換熱器。
本發明還提供了一種基于高效物理脫水的污泥焚燒處理工藝，具體包括以下步驟：
(1)將污泥通入所述立式高壓壓濾機中，將水分擠出后再通入所述低溫余熱干化裝置干化，得到干化后的水泥；
(2)將所述干化后的水泥通入所述鼓泡床(鼓泡床鍋爐)中進行焚燒，將得到的煙氣進行降溫后通入所述半干法脫酸塔中，加入石灰漿液進行脫酸處理，接著經所述靜電除塵器除塵后，再利用所述濕法脫酸塔進行脫酸處理，最后利用所述消白換熱器進行消白，即可完成污泥焚燒處理工藝。
有益效果：本發明的技術方案與污泥間接干化和鼓泡床焚燒技術相比，污泥脫水干化的運行成本可得到有效降低。本發明利用低溫余熱干化將污泥中的含水率進一步降低至含水率20％以下，大大提高了污泥的熱值，使焚燒過程更加順利，不需要補充燃料。低溫干化過程污泥溫度不超過70℃，污泥中的有機質分解和揮發量少，設備穩定性、安全性大大提高。
進一步地，步驟(1)中所述污泥為含水率為80％～85％的污泥，并且在通入所述立式高壓壓濾機之前先加入調理劑對所述含水率為80％～85％的污泥進行調理；所述調理劑包括硫酸亞鐵或氯化鋁，所述調理劑的添加重量為污泥干基重量的1～3％，折合為含水率80％污泥重量的0.2～0.6％。所述將水分擠出后得到的是含水率為45％～55％的污泥。
有益效果：本發明通過向污泥中投加適量的硫酸亞鐵或氯化鋁調理劑，可以使污泥顆粒的膠體表面電荷或膠體結構發生改變，膠體粒子間的斥力降低，使膠體顆粒脫穩，污泥顆粒得以絮凝而沉淀。
進一步地，步驟(1)中所述干化為先利用余熱將所述低溫余熱干化裝置中的空氣升溫至70℃，得到熱空氣，然后再經過所述內循環風機將所述熱空氣循環穿過污泥，使污泥中的水分蒸發干化至含水率≤20％。
有益效果：本發明所用余熱為鼓泡床中焚燒過程中產生的高溫高壓蒸汽，高溫高壓蒸汽經過汽輪機組帶動發電機發電，高溫高壓蒸汽變為低溫低壓蒸汽后再進入低溫余熱干化裝置，充分利用焚燒煙氣產生的余熱對污泥進一步干化，提高污泥熱值，焚燒過程不需要補充其他燃料，降低焚燒的運行成本。而且，焚燒過程中產生的蒸汽也可以經過發電機組發電后自用或者上網，降低運行成本，并且還可以將變為低溫低壓蒸汽進行外售，增加額外的收益。
本發明中污泥經低溫干化過程冷凝出來的污水，直接回流到原來的污水池，避免直接排放帶來的二次污染的問題。
進一步地，步驟(2)中所述焚燒的溫度為850℃，焚燒后產生的煙氣停留時間為≥2s，焚燒過程中所需要的空氣經過所述空氣預熱器預熱至300～500℃，有利于穩定燃燒；
步驟(2)中所述煙氣在進行降溫之前先利用所述脫硝系統進行脫硝處理，去除煙氣中的氮氧化物污染物。脫硝過程中加入尿素或氨水，加入量依據煙氣中氮氧化物組分含量進行計算得出，確保氮氧化物能夠得到充分去除即可；所述降溫的具體的方法為利用所述余熱鍋爐對產生的熱量進行回收以達到降溫的目的，將煙氣降溫至200～250℃。
進一步地，步驟(2)中所述脫酸處理之前先將經過除塵后的煙氣和活性炭粉末混合，吸附煙氣中的二噁英組分；所述石灰漿液的加入量依據煙氣中SO2、HCl等酸性污染氣體的量進行計算得出，確保酸性污染氣體能夠得到充分去除即可。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明中的污泥焚燒處理工藝的技術原理為：
本發明通過脫水干化去除污泥中的水分，然后利用焚燒爐高溫焚燒方式處理污泥，實現污泥的減量化、無害化和資源化。焚燒過程產生的熱能通過鍋爐產生蒸汽供發電和為干化提供熱源，焚燒過程產生的煙氣經過處置后實現達標排放。
本發明將立式高壓壓濾機和低溫余熱干化機直接耦合為低碳高干污泥脫水單元，使污泥能夠從80％～85％含水率直接脫水干化至含水率20％以下，實現了污泥的低能耗脫水干化功能，且在這一階段中并未利用其他的專門熱源進行干化，節能降耗。本發明在鼓泡床上添加水冷壁和余熱鍋爐，及時帶走多余的熱量，使其能夠耐受高熱值污泥，并且使進泥含水率降低至20％以下，污泥熱值高，產生的蒸汽量會更多，提高系統的熱利用率，而且產生的蒸汽可以用于發電或者外售，提高項目收益。本發明在鼓泡床的上方加了受熱面，用水吸收熱量轉換為水蒸氣，保護爐內不發生溫度過高導致爐體的損壞，提高了換熱效率。
本發明中立式高壓壓濾機后耦合低溫干化工藝，充分利用焚燒煙氣余熱對污泥進一步干化，提高污泥熱值，焚燒過程不需要補充其他燃料，降低焚燒的運行成本。低溫干化過程污泥溫度不超過70℃，污泥中的有機質分解和揮發量少，設備穩定性、安全性大大提高。而且干化熱風在機器內部循環，臭氣不會釋放出來，除臭成本更低。
（發明人：陳兆林;武振恒;韓志偉;袁婧;李天增;張鴻濤;高宏洲）
