公布日：2023.10.03

申請日：2023.06.06

分類號：F23G7/00(2006.01)I;F23G5/04(2006.01)I;F23G5/44(2006.01)I;F23G5/50(2006.01)I;F23G5/46(2006.01)I

摘要

本發明公開一種污泥干化與焚燒協同處理系統及處理方法，系統包括：用于焚燒垃圾和干化污泥的焚燒爐、用于回收利用焚燒產生的高溫煙氣余熱的余熱鍋爐、用于進一步回收煙氣余熱并對余熱利用后的煙氣進行凈化處理的煙氣凈化系統、用于實現濕污泥干化的污泥干化單元；余熱鍋爐的高溫煙氣出口分別與煙氣凈化系統和旋流混合器連通，旋流混合器還連通污泥干化單元的蒸汽輸出口，用于實現高溫煙氣與蒸汽進行混合干燥，旋流混合器與混合風機連通，混合風機連通至焚燒爐，用于實現干燥后的混合氣體進入焚燒爐內焚燒；污泥干化單元與焚燒爐連接，用于實現干化污泥輸送至焚燒爐內焚燒。本發明具有操作簡單、調節靈活性高、投資成本低且無廢水產生等優點。

權利要求書

1.一種污泥干化與焚燒協同處理系統，其特征在于，包括：用于焚燒垃圾和干化污泥的焚燒爐(1)、用于回收利用焚燒產生的高溫煙氣余熱的余熱鍋爐(2)、用于進一步回收煙氣余熱并對余熱利用后的煙氣進行凈化處理的煙氣凈化系統(3)、用于實現濕污泥干化的污泥干化單元；其中，余熱鍋爐(2)的高溫煙氣出口一路與煙氣凈化系統(3)連通，另一路與旋流混合器(8)的輸入口連通，旋流混合器(8)的輸入口還連通污泥干化單元的蒸汽輸出口，旋流混合器(8)用于實現余熱鍋爐(2)中經余熱利用后的煙氣與污泥干化單元中污泥干化所產生的蒸汽進行混合干燥，所述旋流混合器(8)的輸出口與混合風機(9)的輸入口連通，混合風機(9)的輸出口連通至焚燒爐(1)，用于實現旋流混合器(8)中輸出的混合氣體進入焚燒爐(1)內焚燒；所述污泥干化單元與焚燒爐(1)連接，用于實現干化后的污泥輸送至焚燒爐(1)內焚燒。

2.根據權利要求1所述的污泥干化與焚燒協同處理系統，其特征在于，所述污泥干化單元包括濕污泥倉(4)、污泥干化機(6)和污泥緩存倉(7)；所述濕污泥倉(4)與污泥干化機(6)之間設有輸送泵(5)，以實現濕污泥輸送至污泥干化機(6)進行干燥處理；所述旋流混合器(8)的輸入口連通污泥干化機(6)的蒸汽輸出口，所述污泥干化機(6)的污泥輸出口與污泥緩存倉(7)連接，用于實現干化污泥緩存；所述污泥緩存倉(7)與連通至焚燒爐(1)，用于實現干化后的污泥輸送至焚燒爐(1)內焚燒。

3.根據權利要求2所述的污泥干化與焚燒協同處理系統，其特征在于，所述余熱鍋爐(2)的煙氣出口壓力為-300pa～-150pa，所述污泥干化機(6)的出口壓力為-500±10pa；所述余熱鍋爐(2)與旋流混合器(8)的連接管道上設有擋板閥(10)，所述擋板閥(10)用于調節抽吸煙氣的壓力。

4.根據權利要求3所述的污泥干化與焚燒協同處理系統，其特征在于，所述余熱鍋爐(2)與旋流混合器(8)的連接管道上還設有流量傳感器(11)、溫度傳感器(12)和抽吸風機(13)，用于實現余熱鍋爐(2)中的高溫煙氣輸送至旋流混合器(8)內，并監測進入旋流混合器(8)內的煙氣流量和煙氣溫度。

5.根據權利要求4所述的污泥干化與焚燒協同處理系統，其特征在于，所述輸送泵(5)與污泥干化機(6)之間的連接管道上設有流量傳感器(11)，用于監測進入污泥干化機(6)的濕污泥流量。

6.根據權利要求5所述的污泥干化與焚燒協同處理系統，其特征在于，所述污泥干化機(6)與旋流混合器(8)的連接管道上設有溫度傳感器(12)和抽吸風機(13)，用于輸送污泥干化機(6)內的蒸汽至旋流混合器(8)內，并監測進入旋流混合器(8)的蒸汽溫度；所述旋流混合器(8)與混合風機(9)的連接管道上設有溫度傳感器(12)，用于監測進入混合風機(9)的混合氣體溫度。

7.一種污泥干化與焚燒協同處理方法，其特征在于，采用權利要求1至6中任意一項所述的污泥干化與焚燒協同處理系統，該方法包括以下步驟：濕污泥倉(4)內的濕污泥經輸送泵(5)輸送至污泥干化機(6)，并在污泥干化機(6)中干化至預設含水率；得到的干化污泥輸送至焚燒爐(1)中與垃圾進行摻燒；污泥干化機(6)中的濕熱廢蒸汽和余熱鍋爐(2)中的高溫煙氣被抽吸至旋流混合器(8)內進行混合，混合完成后經混合風機(9)輸送至焚燒爐(1)內850℃以上的高溫區進行焚燒處理。

8.根據權利要求7所述的污泥干化與焚燒協同處理方法，其特征在于，所述污泥干化機(6)中的濕熱廢蒸汽流量Q汽采用下式計算得到：

其中，濕污泥處理量為G濕，濕污泥含水率為ω濕，干化污泥含水率為ω干，干化污泥為G干；1.244為水蒸發成為水蒸汽時的體積轉換系數。

9.根據權利要求8所述的污泥干化與焚燒協同處理方法，其特征在于，對于混合前后的濕熱廢蒸汽、高溫煙氣，有如下等式：

其中：Q汽—廢蒸汽流量，kNm3/h，H汽--廢蒸汽焓值，kJ/Nm3,Q煙—高溫煙氣流量，kNm3/h，H煙—高溫煙氣焓值，kJ/Nm3,H’煙—目標溫度下高溫煙氣焓值，kJ/Nm3，H’汽—目標溫度下廢蒸汽焓值，kJ/Nm3。

10.根據權利要求8所述的污泥干化與焚燒協同處理方法，其特征在于，經混合風機(9)輸出的混合氣體流量Q’混合由下式計算得到：

其中，Q’混合—混合氣體流量，km3/h，P’混合—混合風機出口壓力，kPa，Patm—標況壓力，kPa，k--冗余系數，可采用1.2。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術中污泥干化過程中廢水處理成本高的不足，提供一種結構緊湊、操作簡單、調節靈活性高、投資成本低且無廢水產生的污泥干化與焚燒協同處理系統及處理方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種污泥干化與焚燒協同處理系統，包括：用于焚燒垃圾和干化污泥的焚燒爐、用于回收利用焚燒產生的高溫煙氣余熱的余熱鍋爐、用于進一步回收煙氣余熱并對余熱利用后的煙氣進行凈化處理的煙氣凈化系統、用于實現濕污泥干化的污泥干化單元；其中，余熱鍋爐的高溫煙氣出口一路與煙氣凈化系統連通，另一路與旋流混合器的輸入口連通，旋流混合器的輸入口還連通污泥干化單元的蒸汽輸出口，旋流混合器用于實現余熱鍋爐中經余熱利用后的煙氣與污泥干化單元中污泥干化所產生的水蒸汽進行混合干燥，所述旋流混合器的輸出口與混合風機的輸入口連通，混合風機的輸出口連通至焚燒爐，用于實現旋流混合器中輸出的混合氣體進入焚燒爐內焚燒；所述污泥干化單元與焚燒爐連接，用于實現干化后的污泥輸送至焚燒爐內焚燒。

作為本發明的進一步改進，所述污泥干化單元包括濕污泥倉、污泥干化機和污泥緩存倉；所述濕污泥倉與污泥干化機之間設有輸送泵，以實現濕污泥輸送至污泥干化機進行干燥處理；所述旋流混合器的輸入口連通污泥干化機的蒸汽輸出口，所述污泥干化機的污泥輸出口與污泥緩存倉連接，用于實現干化污泥緩存；所述污泥緩存倉與連通至焚燒爐，用于實現干化后的污泥輸送至焚燒爐內焚燒。

作為本發明的進一步改進，所述余熱鍋爐的煙氣出口壓力為-300pa～-150pa，所述污泥干化機的出口壓力為-500±10pa；所述余熱鍋爐與旋流混合器的連接管道上設有擋板閥，所述擋板閥用于調節抽吸煙氣的壓力。

作為本發明的進一步改進，所述余熱鍋爐與旋流混合器的連接管道上還設有流量傳感器、溫度傳感器和抽吸風機，用于實現余熱鍋爐中的高溫煙氣輸送至旋流混合器內，并監測進入旋流混合器內的煙氣流量和煙氣溫度。

作為本發明的進一步改進，所述輸送泵與污泥干化機之間的連接管道上設有流量傳感器，用于監測進入污泥干化機的濕污泥流量。

作為本發明的進一步改進，所述污泥干化機與旋流混合器的連接管道上設有溫度傳感器和抽吸風機，用于輸送污泥干化機內的蒸汽至旋流混合器內，并監測進入旋流混合器的蒸汽溫度；所述旋流混合器與混合風機的連接管道上設有溫度傳感器，用于監測進入混合風機的混合氣體溫度。

作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種污泥干化與焚燒協同處理方法，采用上述的污泥干化與焚燒協同處理系統，該方法包括以下步驟：

濕污泥倉內的濕污泥經輸送泵輸送至污泥干化機，并在污泥干化機中干化至預設含水率；得到的干化污泥輸送至焚燒爐中與垃圾進行摻燒；

污泥干化機中的濕熱廢蒸汽和余熱鍋爐中的高溫煙氣被抽吸至旋流混合器內進行混合，混合完成后經混合風機輸送至焚燒爐內850℃以上的高溫區進行焚燒處理。

作為本發明的進一步改進，所述污泥干化機中的濕熱廢蒸汽流量Q汽采用下式計算得到：

其中，濕污泥處理量為G濕，濕污泥含水率為ω濕，干化污泥含水率為ω干，干化污泥為G干；1.244為水蒸發成為水蒸汽時的體積轉換系數。

作為本發明的進一步改進，對于混合前后的濕熱廢蒸汽、高溫煙氣，有如下等式：

其中：

Q汽—廢蒸汽流量，kNm3/h，

H汽--廢蒸汽焓值，kJ/Nm3,

Q煙—高溫煙氣流量，kNm3/h，

H煙—高溫煙氣焓值，kJ/Nm3,

H’煙—目標溫度下高溫煙氣焓值，kJ/Nm3，

H’汽—目標溫度下廢蒸汽焓值，kJ/Nm3。

作為本發明的進一步改進，經混合風機輸出的混合氣體流量Q’混合由下式計算得到：

其中，

Q’混合—混合氣體流量，km3/h，

P’混合—混合風機出口壓力，kPa，

Patm—標況壓力，kPa，

k--冗余系數，可采用1.2。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明的污泥干化與焚燒協同處理系統，通過設置旋流混合器連通余熱鍋爐的高溫煙氣出口和污泥干化機的蒸汽排放口，將余熱鍋爐中進行余熱利用后的高溫煙氣與污泥干化機中干化濕污泥產生的蒸汽進行混合，實現了濕熱蒸汽的干化，減少了污泥熱干化過程中的濕熱蒸汽冷凝系統，防止了濕熱蒸汽中的水蒸汽進入風機被加壓后冷凝，節省了投資，減少了冷卻水系統，而且濕熱蒸汽的能量進入焚燒爐，減少了鍋爐從環境吸入環境風的熱量損失，提高了焚燒爐的熱效率。

2、本發明的污泥干化與焚燒協同處理方法，采用余熱鍋爐中的高溫煙氣來干燥污泥干化機中干化污泥產生的濕熱廢蒸汽，有效提高了廢汽的干度，而且換熱后的煙氣和廢汽最終經混合風機從焚燒爐燃燒室的二次風或三次風處輸送至焚燒爐內850℃以上的高溫區進行焚燒處理，實現了廢汽中的有害物質徹底分解。與此同時，污泥干化機中產生的干化污泥經過不同的輸送方式輸送進入焚燒爐內焚燒處理，高效回收了污泥中的化學能。

（發明人：吳波;李小鵬;劉松雄;廖榮智;朱華）