公布日：2022.12.13
申请日：2022.08.12
分类号：F23G5/04(2006.01)I;F23G5/30(2006.01)I;F23G5/44(2006.01)I;F23G5/46(2006.01)I;F23G7/00(2006.01)I;F23J15/00(2006.01)I;F23J15/02(2006.01)I
摘要
本发明属于污泥处置技术领域，涉及一种基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统及工艺，包括鼓泡流化床、喷雾干燥单元、粉尘收集单元、烟气净化单元以及泥罐，鼓泡流化床的高温烟气出口经气气换热器换热后与喷雾干燥单元的高温烟气入口连通，喷雾干燥单元的出气口与粉尘收集单元连通以收集喷雾干燥单元的出气口排出烟气内夹带的干污泥粉尘，喷雾干燥单元的固体物出口和粉尘收集单元的固体物出口分别与污泥收集器连通，污泥收集器的出口与污泥混合装置的进料口连通，污泥混合装置的出料口连接鼓泡流化床的污泥进料口，粉尘收集单元的出气口与用于烟气净化的烟气净化单元相连；泥罐分别与喷雾干燥单元的污泥喷射口和污泥混合装置的进料口连通。
权利要求书
1.一种基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，其特征在于：包括用于焚烧污泥的鼓泡流化床(1)、喷雾干燥单元(8)、粉尘收集单元、烟气净化单元以及用于装载污泥的泥罐(6)，鼓泡流化床(1)的烟气出口经气气换热器(3)换热后与喷雾干燥单元(8)的高温烟气入口连通，喷雾干燥单元(8)的出气口与粉尘收集单元连通以收集所述喷雾干燥单元(2)的出气口排出烟气内夹带的干污泥粉尘，喷雾干燥单元(2)的固体物出口和粉尘收集单元的固体物出口分别与污泥收集器(9)连通，污泥收集器(9)的出口与污泥混合装置(11)的进料口连通，污泥混合装置(11)的出料口连接所述鼓泡流化床(1)的污泥进料口，粉尘收集单元的出气口与用于烟气净化的烟气净化单元相连；所述泥罐(6)分别与喷雾干燥单元(8)的污泥喷射口和污泥混合装置(11)的进料口连通。
2.根据权利要求1所述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，其特征在于：所述气气换热器(3)与喷雾干燥单元(8)之间还设有第一旋风分离器(4)。
3.根据权利要求1所述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，其特征在于：所述气气换热器(3)上包括相对设置的烟气通道和流化风通道，烟气通道的入口连接所述鼓泡流化床(1)的烟气出口，烟气通道的出口连接所述喷雾干燥单元(8)的高温烟气入口，流化风通道的入口连接流化风机(2)，流化风通道的出口连接鼓泡流化床(1)的燃烧空气入口。
4.根据权利要求1所述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，其特征在于：所述粉尘收集单元包括第二旋风分离器(10)和第一布袋除尘器(12)，喷雾干燥单元(8)的出气口与第二旋风分离器(10)的进气口连通，第二旋风分离器(10)的出气口与第一布袋除尘器(12)的进气口连通，布袋除尘器(12)的出气口与烟气净化单元的进气口连通，第二旋风分离器(10)和第一布袋除尘器(12)的固体物出口分别与污泥收集器(9)连通。
5.根据权利要求1所述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，其特征在于：所述烟气净化单元包括沿烟气传输方向依次设置的烟道反应器(14)、第二布袋除尘器(16)、喷淋塔(19)、烟气脱白装置(21)以及烟囱(22)，所述烟道反应器(14)上设有消石灰喷射口和活性碳喷射口，消石灰喷射口与消石灰储罐(13)连通，活性炭喷射口与活性炭储罐(23)连通。
6.根据权利要求5所述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，其特征在于：所述消石灰储罐(13)还与所述鼓泡流化床(1)连通以向所述鼓泡流化床(1)内的污泥燃烧过程提供消石灰进行脱酸。
7.根据权利要求5所述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，其特征在于：从第二布袋除尘器(16)的固体物出口处到所述烟道反应器(14)的消石灰喷射口处设有一条回收消石灰的管路以实现消石灰的循环利用。
8.根据权利要求5所述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，其特征在于：所述第二布袋除尘器(16)与喷淋塔(19)之间的烟道上设有臭氧喷入装置。
9.根据权利要求5所述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，其特征在于：所述喷淋塔(19)的内部上部区域设有多层碱液喷嘴，所述碱液喷嘴连接外部碱液储存罐。
10.一种基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧工艺，其特征在于，采用根据权利要求1-9任一项中所述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，具体包括以下步骤：S1：将污泥收集器(9)内的干燥污泥与泥罐(6)内的部分湿污泥在污泥混合装置(11)内混合均匀后送入鼓泡流化床(1)内进行焚烧，焚烧后产生高温烟气；S2：高温烟气经气气换热器(3)换热后进入到喷雾干燥单元(8)，泥罐(6)内的另一部分湿污泥粒化后喷射进喷雾干燥单元(8)内与高温烟气直接接触进行干燥，干燥后的污泥颗粒进入到污泥收集器(9)内，干燥后的低温烟气进入到粉尘收集单元内；S3：低温烟气在粉尘收集单元内进行干污泥颗粒的进一步收集，收集到的干污泥颗粒进入到污泥收集器(9)中；S4：从粉尘收集单元内排出的烟气进入烟气净化单元，烟气净化单元对烟气进行脱酸、除臭、脱硝以及脱白后进行排放。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统及工艺，结合鼓泡流化床具有燃烧效率高、经济性好、过量空气系数小、燃料消耗小、易于实现对有害气体的控制等焚烧优点，配套污泥直接干化方式处置污泥。鼓泡流化床焚烧污泥产生的高温烟气在喷雾干燥单元中直接干燥污泥，然后再将干燥污泥与湿污泥混合后送入鼓泡流化床进行焚烧，再搭配烟气净化单元对干燥污泥后的烟气进行净化后排放，实现了污泥焚烧与污泥干燥的协同配合，解决了污泥干燥成本高、效率低和污泥焚烧的热量无法回收、能源利用率低的问题，并且能够将部分湿污泥直接进行焚烧，进一步降低了污泥处理的成本。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，包括用于焚烧污泥的鼓泡流化床、喷雾干燥单元、粉尘收集单元、烟气净化单元以及用于装载污泥的泥罐，鼓泡流化床的烟气出口经气气换热器换热后与喷雾干燥单元的高温烟气入口连通，喷雾干燥单元的出气口与粉尘收集单元连通以收集所述喷雾干燥单元的出气口排出烟气内夹带的干污泥粉尘，喷雾干燥单元的固体物出口和粉尘收集单元的固体物出口分别与污泥收集器连通，污泥收集器的出口与污泥混合装置的进料口连通，污泥混合装置的出料口连接所述鼓泡流化床的污泥进料口，粉尘收集单元的出气口与用于烟气净化的烟气净化单元相连；所述泥罐分别与喷雾干燥单元的污泥喷射口和污泥混合装置的进料口连通。
进一步，所述气气换热器与喷雾干燥单元之间还设有第一旋风分离器，所述第一旋风分离器用于脱除高温烟气中的飞灰。
进一步，所述气气换热器上包括相对设置的烟气通道和流化风通道，烟气通道的入口连接所述鼓泡流化床的烟气出口，烟气通道的出口连接所述喷雾干燥单元的高温烟气入口，流化风通道的入口连接流化风机，流化风通道的出口连接鼓泡流化床的燃烧空气入口。
进一步，所述粉尘收集单元包括第二旋风分离器和第一布袋除尘器，喷雾干燥单元的出气口与第二旋风分离器的进气口连通，第二旋风分离器的出气口与第一布袋除尘器的进气口连通，布袋除尘器的出气口与烟气净化单元的进气口连通，第二旋风分离器和第一布袋除尘器的固体物出口分别与污泥收集器连通。
进一步，所述烟气净化单元包括沿烟气传输方向依次设置的烟道反应器、第二布袋除尘器、喷淋塔、烟气脱白装置以及烟囱，所述烟道反应器上设有消石灰喷射口和活性碳喷射口，消石灰喷射口与消石灰储罐连通，活性炭喷射口与活性炭储罐连通。
进一步，所述消石灰储罐还与所述鼓泡流化床连通以向所述鼓泡流化床内的污泥燃烧过程提供消石灰进行脱酸。
进一步，从第二布袋除尘器的固体物出口处到所述烟道反应器的消石灰喷射口处设有一条回收消石灰的管路以实现消石灰的循环利用。
进一步，所述第二布袋除尘器与喷淋塔之间的烟道上设有臭氧喷入装置。
进一步，所述喷淋塔的内部上部区域设有多层碱液喷嘴，所述碱液喷嘴连接外部碱液储存罐。
另一方面，本发明还提供一种基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧工艺，上述的基于鼓泡流化床的污泥干燥焚烧系统，具体包括以下步骤：
S1：将污泥收集器内的干燥污泥与泥罐内的部分湿污泥在污泥混合装置内混合均匀后送入鼓泡流化床内进行焚烧，焚烧后产生高温烟气；
S2：高温烟气经气气换热器换热后进入到喷雾干燥单元，泥罐内的另一部分湿污泥粒化后喷射进喷雾干燥单元内与高温烟气直接接触进行干燥，干燥后的污泥颗粒进入到污泥收集器内，干燥后的低温烟气进入到粉尘收集单元内；
S3：低温烟气在粉尘收集单元内进行干污泥颗粒的进一步收集，收集到的干污泥颗粒进入到污泥收集器中；
S4：从粉尘收集单元内排出的烟气进入烟气净化单元，烟气净化单元对烟气进行脱酸、除臭、脱硝以及脱白后进行排放。
本发明的有益效果在于：
1、本发明将鼓泡流化床内出来的高温烟气经过气气换热器换热，不仅降低了烟气温度，并且无需向烟气内补充大量空气，保障了进入喷雾干燥单元的烟气中含氧量低于10％，从而在污泥粒化直径小的情况下，使得喷雾干燥也同样安全可靠，并且能够将高温烟气的温度控制在污泥中有机质不容易被直接热解的范围内，保证了入炉的干化污泥热值；利用气气换热器不仅实现了高温烟气的降温，还实现了燃烧空气的加热，将气气换热器加热的燃烧空气通入鼓泡流化床的燃烧空气入口，加热污泥的同时提供污泥燃烧需要的氧气，极大地提高能源利用率。
2、本发明中的污泥无需全部干化，只需要通过喷雾干燥单元干燥一部分湿污泥，然后将干污泥与湿污泥在污泥混合装置中混合均匀后即可送入鼓泡流化床中进行焚烧，极大的减少了用于污泥干燥的能源。
3、本发明中采用烟道反应器+第二布袋除尘器的组合，一方面使烟气与消石灰、活性炭混合更加均匀，另一方面通过布袋吸附，增加消石灰、活性炭与烟气的反应时间，此处布袋除尘器不仅作为收集装置，还作为反应装置，使得烟气的除重金属和脱酸效果更好。并且本发明针对烟气干燥污泥后，烟气中水分含量高，此种工况下采用干法脱酸，脱酸效果更好。本发明采用向鼓泡流化床内直接喷入消石灰进行焚烧预脱酸工艺与在烟道反应器上的干法脱酸以及消石灰再循环工艺相结合，实现完全脱酸效果。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
（发明人：李煜;丁堂文;彭泽均;何春龙;李俊;王睿;何强;马成龙）