公布日：2023.10.27
申请日：2023.08.04
分类号：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
本发明公开了一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理系统与工艺，属于污泥处理技术领域。所述系统包括污泥储罐、低碳高干污泥脱水单元、鼓泡床、半干法脱酸塔、静电除尘器、布袋除尘器、湿法脱酸塔、消白换热器和烟囱。具体工艺为：将污泥通入立式高压压滤机中，将水分挤出后再通入低温余热干化装置干化，再通入鼓泡床中进行焚烧，将得到的烟气进行降温后通入半干法脱酸塔中，加入石灰浆液进行脱酸处理，接着经静电除尘器除尘后，再利用湿法脱酸塔进行脱酸处理，最后利用消白换热器进行消白，即可完成污泥焚烧处理工艺。本发明的污泥焚烧处理过程污泥热值高，系统的热利用率高，不需要额外补充热源、无臭味、处理简单且成本较低。
权利要求书
1.一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理系统，其特征在于，按照物料走向，所述系统依次包括污泥储罐、低碳高干污泥脱水单元、鼓泡床、半干法脱酸塔、静电除尘器、布袋除尘器、湿法脱酸塔、消白换热器和烟囱；所述低碳高干污泥脱水单元包括立式高压压滤机和低温余热干化装置；所述污泥储罐出口与所述立式高压压滤机单元的入口连通；所述立式高压压滤机的污泥出口与所述低温余热干化装置入口连通；所述低温余热干化装置的出口与所述鼓泡床连通；所述鼓泡床与所述半干法脱酸塔、静电除尘器、布袋除尘器、湿法脱酸塔、消白换热器和烟囱依次串联。
2.根据权利要求1所述的一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理系统，其特征在于，所述鼓泡床中设置有空气预热器、水冷壁和余热锅炉；所述鼓泡床和所述半干法脱酸塔之间还包括脱硝系统；所述鼓泡床的顶部通过发电机组与所述低温余热干化装置的顶部连接。
3.一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理工艺，其特征在于，使用权利要求1～4任一项所述一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理系统，具体包括以下步骤：(1)将污泥通入所述立式高压压滤机中，将污泥含水量降至45～55％后再通入所述低温余热干化装置干化至污泥含水量降至20％以下，得到干化后的污泥；(2)将所述干化后的污泥通入所述鼓泡床中进行焚烧，灰渣从底部排出，烟气降温后通入所述半干法脱酸塔中，加入石灰浆液进行脱酸处理，接着经所述静电除尘器除尘后，再利用所述湿法脱酸塔进行脱酸处理，最后利用所述消白换热器进行消白，即完成污泥焚烧处理工艺。
4.根据权利要求3所述的一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理工艺，其特征在于，步骤(1)中所述污泥的初始含水率为80％～85％，并且在通入所述立式高压压滤机之前先加入调理剂对所述污泥进行调理；所述调理剂包括硫酸亚铁或氯化铝；所述调理剂添加重量为污泥干基重量的1～3％。
5.根据权利要求3所述的一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理工艺，其特征在于，步骤(1)中所述干化为先利用余热将所述低温余热干化装置中的空气升温至70℃，得到热空气，然后将所述热空气循环穿过污泥，使污泥中的水分蒸发干化至含水率≤20％。
6.根据权利要求3所述的一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理工艺，其特征在于，步骤(2)中所述烟气在进行降温之前先利用所述脱硝系统进行脱硝处理，脱硝过程中加入尿素或氨水；所述降温的具体的方法为利用所述余热锅炉对产生的热量进行回收以达到降温的目的，将烟气降温至200～250℃。
7.根据权利要求3所述的一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理工艺，其特征在于，步骤(2)中所述脱酸处理之前先将经过除尘后的烟气和活性炭粉末混合，吸附烟气中的二噁英组分。
发明内容
为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理系统与工艺。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供了一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理系统，按照物料走向，所述系统依次包括污泥储罐、低碳高干污泥脱水单元、鼓泡床、半干法脱酸塔、静电除尘器、布袋除尘器、湿法脱酸塔、消白换热器和烟囱；
所述低碳高干污泥脱水单元包括立式高压压滤机和低温余热干化装置；
所述污泥储罐底部与所述立式高压压滤机单元的底部连通；
所述立式高压压滤机的污泥出口与所述低温余热干化装置顶端连通；
所述低温余热干化装置的底部与所述鼓泡床连通；
所述鼓泡床烟气出口与所述半干法脱酸塔、静电除尘器、布袋除尘器、湿法脱酸塔、消白换热器和烟囱依次串联。
有益效果：本发明利用立式高压压滤机，采用物理脱水方式对污泥进行压榨脱水，最大限度去除其中的水分。该过程能够减少后续热干化所需要蒸发水量，减少了气化潜热的消耗，大大提高系统的热效率。
进一步地，所述鼓泡床中设置有空气预热器、水冷壁和余热锅炉，及时带走多余的热量，使其能够耐受高热值污泥，能够使进泥含水率降低至20％以下，污泥热值高，产生的蒸汽量会更多，提高系统的热利用率；所述鼓泡床和所述半干法脱酸塔之间还包括脱硝系统；所述鼓泡床的顶部通过发电机组与所述低温余热干化装置的顶部连接。
进一步地，所述低温余热干化装置内还包括内循环风机，干化热风在机器内部循环，臭气不会释放出来，除臭成本更低；所述湿法脱酸塔和所述消白换热器之间包括引风机，在引风机的作用下使烟气从湿法脱酸塔进入消白换热器。
本发明还提供了一种基于高效物理脱水的污泥焚烧处理工艺，具体包括以下步骤：
(1)将污泥通入所述立式高压压滤机中，将水分挤出后再通入所述低温余热干化装置干化，得到干化后的水泥；
(2)将所述干化后的水泥通入所述鼓泡床(鼓泡床锅炉)中进行焚烧，将得到的烟气进行降温后通入所述半干法脱酸塔中，加入石灰浆液进行脱酸处理，接着经所述静电除尘器除尘后，再利用所述湿法脱酸塔进行脱酸处理，最后利用所述消白换热器进行消白，即可完成污泥焚烧处理工艺。
有益效果：本发明的技术方案与污泥间接干化和鼓泡床焚烧技术相比，污泥脱水干化的运行成本可得到有效降低。本发明利用低温余热干化将污泥中的含水率进一步降低至含水率20％以下，大大提高了污泥的热值，使焚烧过程更加顺利，不需要补充燃料。低温干化过程污泥温度不超过70℃，污泥中的有机质分解和挥发量少，设备稳定性、安全性大大提高。
进一步地，步骤(1)中所述污泥为含水率为80％～85％的污泥，并且在通入所述立式高压压滤机之前先加入调理剂对所述含水率为80％～85％的污泥进行调理；所述调理剂包括硫酸亚铁或氯化铝，所述调理剂的添加重量为污泥干基重量的1～3％，折合为含水率80％污泥重量的0.2～0.6％。所述将水分挤出后得到的是含水率为45％～55％的污泥。
有益效果：本发明通过向污泥中投加适量的硫酸亚铁或氯化铝调理剂，可以使污泥颗粒的胶体表面电荷或胶体结构发生改变，胶体粒子间的斥力降低，使胶体颗粒脱稳，污泥颗粒得以絮凝而沉淀。
进一步地，步骤(1)中所述干化为先利用余热将所述低温余热干化装置中的空气升温至70℃，得到热空气，然后再经过所述内循环风机将所述热空气循环穿过污泥，使污泥中的水分蒸发干化至含水率≤20％。
有益效果：本发明所用余热为鼓泡床中焚烧过程中产生的高温高压蒸汽，高温高压蒸汽经过汽轮机组带动发电机发电，高温高压蒸汽变为低温低压蒸汽后再进入低温余热干化装置，充分利用焚烧烟气产生的余热对污泥进一步干化，提高污泥热值，焚烧过程不需要补充其他燃料，降低焚烧的运行成本。而且，焚烧过程中产生的蒸汽也可以经过发电机组发电后自用或者上网，降低运行成本，并且还可以将变为低温低压蒸汽进行外售，增加额外的收益。
本发明中污泥经低温干化过程冷凝出来的污水，直接回流到原来的污水池，避免直接排放带来的二次污染的问题。
进一步地，步骤(2)中所述焚烧的温度为850℃，焚烧后产生的烟气停留时间为≥2s，焚烧过程中所需要的空气经过所述空气预热器预热至300～500℃，有利于稳定燃烧；
步骤(2)中所述烟气在进行降温之前先利用所述脱硝系统进行脱硝处理，去除烟气中的氮氧化物污染物。脱硝过程中加入尿素或氨水，加入量依据烟气中氮氧化物组分含量进行计算得出，确保氮氧化物能够得到充分去除即可；所述降温的具体的方法为利用所述余热锅炉对产生的热量进行回收以达到降温的目的，将烟气降温至200～250℃。
进一步地，步骤(2)中所述脱酸处理之前先将经过除尘后的烟气和活性炭粉末混合，吸附烟气中的二噁英组分；所述石灰浆液的加入量依据烟气中SO2、HCl等酸性污染气体的量进行计算得出，确保酸性污染气体能够得到充分去除即可。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中的污泥焚烧处理工艺的技术原理为：
本发明通过脱水干化去除污泥中的水分，然后利用焚烧炉高温焚烧方式处理污泥，实现污泥的减量化、无害化和资源化。焚烧过程产生的热能通过锅炉产生蒸汽供发电和为干化提供热源，焚烧过程产生的烟气经过处置后实现达标排放。
本发明将立式高压压滤机和低温余热干化机直接耦合为低碳高干污泥脱水单元，使污泥能够从80％～85％含水率直接脱水干化至含水率20％以下，实现了污泥的低能耗脱水干化功能，且在这一阶段中并未利用其他的专门热源进行干化，节能降耗。本发明在鼓泡床上添加水冷壁和余热锅炉，及时带走多余的热量，使其能够耐受高热值污泥，并且使进泥含水率降低至20％以下，污泥热值高，产生的蒸汽量会更多，提高系统的热利用率，而且产生的蒸汽可以用于发电或者外售，提高项目收益。本发明在鼓泡床的上方加了受热面，用水吸收热量转换为水蒸气，保护炉内不发生温度过高导致炉体的损坏，提高了换热效率。
本发明中立式高压压滤机后耦合低温干化工艺，充分利用焚烧烟气余热对污泥进一步干化，提高污泥热值，焚烧过程不需要补充其他燃料，降低焚烧的运行成本。低温干化过程污泥温度不超过70℃，污泥中的有机质分解和挥发量少，设备稳定性、安全性大大提高。而且干化热风在机器内部循环，臭气不会释放出来，除臭成本更低。
（发明人：陈兆林;武振恒;韩志伟;袁婧;李天增;张鸿涛;高宏洲）