利用煙氣余熱的并聯(lián)式污泥低溫干化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用煙氣余熱的并聯(lián)式污泥低溫干化方法。它的步驟如下：1)將熱電廠、水泥廠和垃圾焚燒廠排放的煙氣，通過引風(fēng)機(jī)，送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，進(jìn)行污泥低溫干化和成粒過程；2)將來自污水處理廠或河湖疏浚污泥，通過污泥輸送車，倒入污泥料斗；3)污泥料斗底部的雙螺旋推進(jìn)器，將污泥通過設(shè)置在出泥口的隔離板，均分送入兩個輸送設(shè)備；4）輸送設(shè)備分別將污泥連續(xù)定量地送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，與熱煙氣直接接觸，進(jìn)行熱交換反應(yīng)，使污泥水分蒸發(fā)，并自然成粒；5)干化后的污泥顆粒通過輸送設(shè)備送入成品庫；6)經(jīng)過污泥干化后排放的尾氣，通過干濕多級除塵和脫硫，達(dá)標(biāo)排放。
【專利說明】利用煙氣余熱的并聯(lián)式污泥低溫干化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用煙氣余熱的并聯(lián)式污泥低溫干化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市生活污水和工業(yè)廢水經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)排放，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境建設(shè)必不可少的環(huán)境工程措施。至2010年我國城市污水處理率不低于70%，至2012年6月底，全國城鎮(zhèn)污水處理量已達(dá)到1.39億立方米/天。城市生活污水和工業(yè)廢水在得到凈化的過程中，會產(chǎn)生大量的污泥，我國由此而產(chǎn)生的污泥數(shù)量已達(dá)3480萬噸/年，并每年以10?15%的增長率而增加。城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥，由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等復(fù)雜的非均質(zhì)體所組成，經(jīng)過機(jī)械脫水后，污泥的含水率在75%?85%之間，由于它含水率高而體積龐大，并含有多種有毒有害物質(zhì)，因此，是一類危害性極大的固體廢棄物，如果不加以徹底的處理與控制，將會對環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。如何安全經(jīng)濟(jì)地處理城市污水處理廠污泥是世界各國共同面臨的環(huán)境難題。
[0003]國外經(jīng)過數(shù)十年實踐所建立的污泥處理方法，主要有衛(wèi)生填埋、焚燒和土地利用等。這些方法得以實施依賴于以下必要的條件:污泥衛(wèi)生填埋需要有足夠的填埋空間；污泥焚燒需要昂貴的設(shè)備投資和很高的運行費用；土地利用對污泥中有害物質(zhì)如重金屬的含量等有嚴(yán)格的限制條件。我國污泥處理的具體國情:一是污泥的數(shù)量和體積特別大，根本沒有適合污泥填埋的空間；二是在經(jīng)濟(jì)上無法承受高額的處理費用；三是由于生活污水和工業(yè)廢水合并處理，從而使污泥的成分非常復(fù)雜，特別是重金屬含量很高，土地利用對生態(tài)環(huán)境存在負(fù)面影響的潛在風(fēng)險。顯然易見，國外的污泥處理技術(shù)難以在中國實施，目前我國大部分污泥只經(jīng)過初步處理后，便進(jìn)行無序地臨時堆存或簡單填埋，不僅占用大面積的土地資源，而且破壞生態(tài)環(huán)境和污染地下水資源，對人體健康帶來嚴(yán)重的不良影響。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的迅速增長，城市污水和工業(yè)廢水處理量在不斷地增加，這意味著污水處理廠污泥的數(shù)量將與日俱增。面對以上現(xiàn)實，開辟一條符合中國國情的污泥無害化、減量化、資源化處理的新途徑勢在必行。
[0004]污泥成分的測定結(jié)果顯示，污泥中含有大量的有機(jī)物質(zhì)，根據(jù)污泥有機(jī)質(zhì)與熱值之間的相關(guān)性分析，我國污泥的平均熱值在1500?2500Kcal/kg之間，這說明了污泥中較高的有機(jī)質(zhì)含量使污泥具有可利用的熱值，正是這種熱值使污泥具有可資源化利用的價值。然 而，當(dāng)污泥的含水率大于80%時，污泥不具有熱值的，只有當(dāng)含水率降至30%以下，污泥的熱值才具有可利用的價值。這是由于水分蒸發(fā)需要吸收的平均熱量為2675.9kJ/kg，而非絕干污泥在放熱之前，必須要吸收熱量去蒸發(fā)水分，因此，含水率80%的污泥要將水分蒸發(fā)所吸收的熱量，大大超過污泥本身所具有的熱值。
[0005]污水處理廠經(jīng)過機(jī)械脫水，污泥的含水率一般在80%左右，降低污泥的含
水率和減小污泥的體積，首先實現(xiàn)減量化是污泥最終得到無害化和資源化處理的關(guān)鍵，而“熱干化”是污泥深度脫水和減少體積最有效的方法，它不僅可以殺滅污泥中的細(xì)菌， 而且可以使污泥中的有害物質(zhì)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化。為了保證污泥在干化時，水分蒸發(fā)污泥有效減量，有機(jī)質(zhì)不被破壞而保存95%以上原始熱值，污泥干化必須在低溫條件下進(jìn)行。因此， “低溫干化”是污泥得到最終處理的技術(shù)核心。所謂的“污泥低溫干化”是指熱源提供低于絕干污泥燃點(250°C)的熱量，使污泥中的水分蒸發(fā)達(dá)到減量效果而有機(jī)質(zhì)不受破壞的過程。但是，污泥熱干化是能量凈消耗的過程，能耗費用通常占污泥處理總費用的百分之八十以上，因而形成“能耗瓶頸”。
[0006]中國的能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主，全國各地遍布著大大小小的熱電廠，水泥是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)原材料，水泥生產(chǎn)需要消耗大量能源，熱電廠和水泥廠每時每刻都在排出大量的煙氣，煙氣溫度一般在120?200°C之間。另外，垃圾焚燒是城市垃圾處理的主要方法之一， 垃圾焚燒爐內(nèi)溫度一般控制在980°C左右，近年來，垃圾焚燒處理與高溫(1650-1800°C )熱分解、融熔處理結(jié)合，垃圾經(jīng)焚燒處理后，消滅了各種病原體，將有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物，并能回收熱能，現(xiàn)代垃圾焚燒爐配有良好的煙塵凈化裝置，防止大氣污染，煙氣排放的指標(biāo)與一般燃煤電廠相同，垃圾焚燒時排放的煙氣溫度較高，一般在200°C左右。由此可見， 熱電廠和水泥廠以及垃圾焚燒廠排放的煙氣蘊藏著巨大的潛能，正是污泥低溫干化最理想的熱源。如果利用這些煙氣余熱進(jìn)行污泥干化，必然使污泥處理的運行成本大大降低，從而徹底克服了污泥熱干化的“能耗瓶頸”。干化后的污泥顆粒作為輔助燃料，與煤和垃圾一起焚燒發(fā)電，作為水泥生產(chǎn)的原料，也可以燒制輕質(zhì)節(jié)能磚和陶粒，以及生產(chǎn)水泥壓制品，真正實現(xiàn)以廢治廢、廢棄物循環(huán)利用的污泥無害化、減量化、資源化處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用煙氣余熱的并聯(lián)式污泥低溫
干化方法。
[0008]利用煙氣余熱的并聯(lián)式污泥低溫干化方法的步驟如下:
1)將熱電廠、水泥廠和垃圾焚燒廠排放的煙氣，通過引風(fēng)機(jī)，分別送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，進(jìn)行污泥低溫干化和成粒過程，煙氣溫度為120?200°C，煙氣風(fēng)量為 8X IO4?20X 104m3，煙氣送入污泥干化成粒裝置的方向有兩種，一種是與干化污泥前進(jìn)的方向一致，另一種是與干化污泥前進(jìn)的方向相反；
2)將來自污水處理廠或河湖疏浚污泥，污泥質(zhì)量百分含水率為75?85%，通過污泥輸送車，倒入楔形或上半部為柱狀下半部為楔形的污泥料斗，污泥料斗的容積為15?60m3，當(dāng)裝滿污泥后，料斗上部的蓋板自動關(guān)閉；
3)污泥料斗底部的雙螺旋推.進(jìn)器，將污泥通過設(shè)置在出泥口的隔離板，均分送入兩個輸送設(shè)備；
4)輸送設(shè)備分別將污泥連續(xù)定量地送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，與熱煙氣直接接觸，進(jìn)行熱交換反應(yīng)，使污泥水分蒸發(fā)，并自然形成粒徑為I?10_的污泥顆粒，污泥干化成粒裝置長22?30m，直徑1.8?2.5m,轉(zhuǎn)速為3?6轉(zhuǎn)/min，傾斜度為1.5?2°，污泥和煙氣之間的熱交換時間為55?65min，干化污泥30?100t/d，質(zhì)量百分含水率從75? 85%降至40?45%以下；
5)將干化后的污泥顆粒通過輸送設(shè)備送入成品庫，在冷卻過程中進(jìn)一步脫水，直至質(zhì)量百分含水率降至30%以下，作為輔助燃料與煤一起焚燒，或綜合利用，釋放的異味氣體通過生物濾床消除；6)經(jīng)過污泥干化后，從兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置中排放出的尾氣，通過引風(fēng)機(jī)送入多管旋風(fēng)除塵器，去除90%以上的粉塵，然后再進(jìn)入多級水幕除塵和脫硫裝置，除塵除氣后達(dá)標(biāo)排放。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
1)利用熱電廠、水泥廠或垃圾焚燒廠排放的煙氣余熱(120?200°C)，為污水廠污泥和疏浚污泥干化提供理想的低溫干化熱源，在不消耗新能源的情況下，使污泥得到有效干化而減量，為無害化和資源化處理奠定關(guān)鍵性基礎(chǔ)，不僅徹底克服了污泥干化的“能源瓶頸”， 而且提高了發(fā)電和水泥生產(chǎn)的能量利用效率，真正開辟了一條以廢治廢、節(jié)能減排和綠色環(huán)保的污泥無害化、減量化和資源化處理的新途徑；
2)利用煙氣余熱的低溫干化污泥，熱煙氣與濕污泥直接接觸，一方面使污泥的干化效率達(dá)到最大化，另一方面污泥在干化成粒過程中，在降低熱污染的同時，吸附煙氣中的大部分煙塵和20?25%的二氧化硫，因減少大氣污染負(fù)荷而使除塵除氣的效率大大提高；
3)利用煙氣余熱進(jìn)行污泥低溫干化，使污泥中水分蒸發(fā)而有機(jī)物不被破壞，不僅保存了 95%以上的污泥原始熱值，而且從源頭控制了有害氣體的釋放，少量異味氣體釋放在大量煙氣的背景下，通過稀釋作用和化學(xué)反應(yīng)，保證尾氣達(dá)標(biāo)排放；
4)利用來干化污泥的煙氣，從熱電廠、水泥廠或垃圾焚燒廠末端的煙道截取，截取的煙氣量大小，通過風(fēng)門來控制，當(dāng)污泥干化成粒系統(tǒng)需要檢修等操作時，關(guān)閉風(fēng)門，煙氣通過原排煙系統(tǒng)順利排出，因此，不影響熱電廠、水泥廠和垃圾焚燒廠的正常運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]附圖是利用煙氣余熱的并聯(lián)式污泥低溫干化方法總的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]如附圖所示·，利用煙氣余熱的并聯(lián)式污泥低溫干化方法的步驟如下:
1)將熱電廠、水泥廠和垃圾焚燒廠排放的煙氣，通過引風(fēng)機(jī)，分別送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，進(jìn)行污泥低溫干化和成粒過程，煙氣溫度為120?200°C，煙氣風(fēng)量為 8X IO4?20X 104m3，煙氣送入污泥干化成粒裝置的方向有兩種，一種是與干化污泥前進(jìn)的方向一致，另一種是與干化污泥前進(jìn)的方向相反；
2)將來自污水處理廠或河湖疏浚污泥，污泥質(zhì)量百分含水率為75?85%，通過污泥輸送車，倒入楔形或上半部為柱狀下半部為楔形的污泥料斗，污泥料斗的容積為15?60m3，當(dāng)裝滿污泥后，料斗上部的蓋板自動關(guān)閉；
3)污泥料斗底部的雙螺旋推進(jìn)器，將污泥通過設(shè)置在出泥口的隔離板，均分送入兩個輸送設(shè)備；
4)輸送設(shè)備分別將污泥連續(xù)定量地送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，與熱煙氣直接接觸，進(jìn)行熱交換反應(yīng)，使污泥水分蒸發(fā)，并自然形成粒徑為I?10_的污泥顆粒，污泥干化成粒裝置長22?30m，直徑1.8?2.5m,轉(zhuǎn)速為3?6轉(zhuǎn)/min，傾斜度為1.5?2°，污泥和煙氣之間的熱交換時間為55?65min，干化污泥30?100t/d，質(zhì)量百分含水率從75? 85%降至40?45%以下；
5)將干化后的污泥顆粒通過輸送設(shè)備送入成品庫，在冷卻過程中進(jìn)一步脫水，直至質(zhì)量百分含水率降至30%以下，作為輔助燃料與煤一起焚燒，或綜合利用，釋放的異味氣體通過生物濾床消除；
6)經(jīng)過污泥干化后，從兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置中排放出的尾氣，通過引風(fēng)機(jī)送入多管旋風(fēng)除塵器，去除90%以上的粉塵，然后再進(jìn)入多級水幕除塵和脫硫裝置，除塵除氣后達(dá)標(biāo)排放。
[0012]應(yīng)用實例I。
[0013]浙江江陰熱電廠利用煙氣余熱的污泥干化工程。該工程利用75t燃煤鍋爐排放的熱煙氣(煙氣溫度130?180°C、煙氣量15X104m3 /h)，每天干化約80噸印染污泥，含水率從80%左右降至40%以下。污泥運輸車將來自污水處理廠含水率為80%左右的印染污泥送入污泥儲存庫，由吊斗將污泥裝入定量進(jìn)泥裝置的料斗，楔形料斗底部的雙螺旋將污泥推進(jìn)至出泥口，在出泥口設(shè)有的隔離板，把污泥均分為兩部分，分別由兩個螺旋輸送機(jī)，連續(xù)地將定量的污泥送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，與此同時，引風(fēng)機(jī)在電除塵器之前將通過風(fēng)門的熱煙氣，送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，污泥干化成粒裝置長25m，直徑
2.4m，傾斜度為1.5°，熱煙氣與濕污泥直接接觸，在污泥干化成粒裝置以4轉(zhuǎn)/min的速度轉(zhuǎn)動下，進(jìn)行60min的熱交換反應(yīng)，煙氣中的大部分煙塵和20?25%的二氧化硫被濕污泥吸附，并被固定在污泥顆粒中，直至完成污泥干化成粒過程，經(jīng)過干化后，污泥的含水率從 80%左右降至45%左右，體積降至原污泥體積的三分之一，并自然形成粒徑為I?IOmm的污泥顆粒。經(jīng)過污泥干化后排放的尾氣，首先進(jìn)入多管旋風(fēng)除塵器，然后再進(jìn)入電除塵和脫硫裝置，經(jīng)過除塵除氣，達(dá)標(biāo)排放。干化后的污泥顆粒通過輸送設(shè)備，送入成品庫，在自然冷卻的過程中，進(jìn)一步脫水，最后使含水率降至30%以下，無異味氣體釋放，印染污泥的平均熱值為2105kcal/kg，干化后污泥顆粒直接送入熱電廠，作為輔助燃料與煤一起燃燒，貢獻(xiàn)熱能，使印染污泥得到徹底地?zé)o害化和資源化處理。
[0014]應(yīng)用實例2。
[0015]浙江德清利用垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣余熱的污泥干化工程。該工程利用35T垃圾焚燒爐排放的煙氣(煙氣溫度150?170°C，煙氣量IOX 104m3 /h),每天干化污泥50噸，含水率從80%左右降至40%以下。污泥運輸車將來自污水處理廠含水率為80%左右的污泥，直接倒入定量進(jìn)泥裝置上半部為圓柱體下半部為楔形的料斗，料斗底部的雙螺旋將污泥推進(jìn)至出泥口，在出泥口設(shè)有的隔離板，把污泥均分為兩部分，分別由兩個螺旋輸送機(jī)，連續(xù)地將定量的污泥送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，與此同時，引風(fēng)機(jī) 在布袋除塵器之后將通過風(fēng)門的熱煙氣，送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，污泥干化成粒裝置長26m，直徑2.5m, 傾斜度為1.5°，熱煙氣與濕污泥直接接觸，在污泥干化成粒裝置以3.5轉(zhuǎn)/min的速度轉(zhuǎn)動下，進(jìn)行65min的熱交換反應(yīng)，直至完成污泥干化成粒過程，經(jīng)過干化后，污泥的含水率從 80%左右降至45%左右，體積降至原污泥體積的三分之一，并自然形成粒徑為I?IOmm的污泥顆粒。經(jīng)過污泥干化后排放的尾氣，首先進(jìn)入多管旋風(fēng)除塵器，然后再進(jìn)入兩級水幕除塵除氣裝置，達(dá)標(biāo)排放。干化后的污泥顆粒通過輸送設(shè)備，送入成品庫，在自然冷卻的過程中， 進(jìn)一步脫水，最后使含水率降至30%以下，釋放的異味氣體通過生物濾床消除，污泥的平均熱值為2087kcal/kg，干化后污泥顆粒與垃圾一起焚燒發(fā)電，使污泥得到徹底地?zé)o害化和資源化處理。
【權(quán)利要求】
1.一種利用煙氣余熱的并聯(lián)式污泥低溫干化方法，其特征在于它的步驟如下:1)將熱電廠、水泥廠和垃圾焚燒廠排放的煙氣，通過引風(fēng)機(jī)，分別送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，進(jìn)行污泥低溫干化和成粒過程，煙氣溫度為120?200°C，煙氣風(fēng)量為 8X IO4?20X 104m3，煙氣送入污泥干化成粒裝置的方向有兩種，一種是與干化污泥前進(jìn)的方向一致，另一種是與干化污泥前進(jìn)的方向相反；2)將來自污水處理廠或河湖疏浚污泥，污泥質(zhì)量百分含水率為75?85%，通過污泥輸送車，倒入楔形或上半部為柱狀下半部為楔形的污泥料斗，污泥料斗的容積為15?60m3，當(dāng)裝滿污泥后，料斗上部的蓋板自動關(guān)閉；3)污泥料斗底部的雙螺旋推進(jìn)器，將污泥通過設(shè)置在出泥口的隔離板，均分送入兩個輸送設(shè)備；4)輸送設(shè)備分別將污泥連續(xù)定量地送入兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置，與熱煙氣直接接觸，進(jìn)行熱交換反應(yīng)，使污泥水分蒸發(fā)，并自然形成粒徑為I?IOmm的污泥顆粒，污泥干化成粒裝置長22?30m，直徑1.8?2.5m,轉(zhuǎn)速為3?6轉(zhuǎn)/min，傾斜度為1.5?2°，污泥和煙氣之間的熱交換時間為55?65min，干化污泥30?100t/d，質(zhì)量百分含水率從75? 85%降至40?45% 以下；5)將干化后的污泥顆粒通過輸送設(shè)備送入成品庫，在冷卻過程中進(jìn)一步脫水，直至質(zhì)量百分含水率降至30%以下，作為輔助燃料與煤一起焚燒，或綜合利用，釋放的異味氣體通過生物濾床消除；6)經(jīng)過污泥干化后，從兩個并聯(lián)的污泥干化成粒裝置中排放出的尾氣，通過引風(fēng)機(jī)送入多管旋風(fēng)除塵器，去除90%以上的粉塵，然后再進(jìn)入多級水幕除塵和脫硫裝置，除塵除氣后達(dá)標(biāo)排放。
【文檔編號】C02F11/12GK103435244SQ201310348472
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】翁煥新, 蘇閩華, 陳海燕 申請人:浙江大學(xué)