申请日2017.08.10
公开(公告)日2017.11.21
IPC分类号C02F11/10; C02F11/12; B01D53/84; B01D50/00; F23G7/00; F23J15/00
摘要
本发明提出了一种热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置及方法，包括：所述多功能污泥贮仓的送料口接原料污泥，所述多功能污泥贮仓的出料口通过泥饼输送泵组连接所述污泥补充干化装置的入料口，所述污泥补充干化装置通过强制螺旋搅拌机构连接多膛炉的进料口，所述多膛炉的工艺尾气出口依次连接二次炉、废热蒸汽锅炉、洗气塔、生物除臭塔、旋风除雾器、总引风机，由总引风机将处理后的气体排入空气。本发明能够确保核心设备多膛炉不论是采取焚烧模式还是采取热解模式时，均能保证进炉干化污泥的固相物含量达到45%以上，使炉子始终维持在自热平衡运行工况，最大程度地实现节能目标。
权利要求书
1.一种热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置，其特征在于，包括：环保集风系统、多功能污泥贮仓、泥饼输送泵组、污泥补充干化装置、多膛炉、二次炉、废热蒸汽锅炉、洗气塔、生物除臭塔、旋风除雾器、总引风机;
所述多功能污泥贮仓的送料口接原料污泥，所述多功能污泥贮仓的出料口通过泥饼输送泵组连接所述污泥补充干化装置的入料口，所述污泥补充干化装置通过强制螺旋搅拌机构连接多膛炉的进料口，所述多膛炉的工艺尾气出口依次连接二次炉、废热蒸汽锅炉、洗气塔、生物除臭塔、旋风除雾器、总引风机，由总引风机将处理后的气体排入空气;
其中，所述环保集风系统的入口分别连接原料污泥、多功能污泥贮仓、泥饼输送泵组，所述环保集风系统的出口连接洗气塔的进气口;所述污泥补充干化装置通过输送管道系统接入废热蒸汽锅炉排除的过热蒸汽，并将换热后的过热蒸汽输送至多功能污泥贮仓的夹套;所述多膛炉的废热风连接回用的中轴，并通过鼓风机将中轴冷却后的废热风输送回所述多膛炉;所述洗气塔的进气口还连接污泥补充干化装置输入的含臭废气，并将所述洗气塔处理废气所得的废水送入集水阱，之后排入废水处理厂总入口内。
2.如权利要求1所述的热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置，其特征在于：所述二次炉通过燃烧机供热，所述多膛炉通过多膛炉专用燃烧机组供热，且燃烧机和多膛炉专用燃烧机的助燃风都来自助燃风机。
3.如权利要求1所述的热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置，其特征在于：集水阱还与多功能污泥贮仓的蒸汽冷凝水排出口、旋风除雾器的排水口连接。
4.如权利要求1所述的热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置，其特征在于：所述多膛炉的灰渣质送入二次利用或处理装置。
5.如权利要求1所述的热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置，其特征在于：所述泥饼输送泵组采用多个泥饼输送泵，并通过多条输送管道与多膛炉连接。
6.如权利要求1所述的热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置，其特征在于：所述多膛炉为多个时，所述泥饼输送泵组、所述污泥补充干化装置也都为多个，且每个所述污泥补充干化装置都与高位感化污泥料仓连接，高位感化污泥料仓通过1个或多个强制喂料机组连接同一个多膛炉。
7.如权利要求1所述的热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置。
8.一种热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，原料污泥由废水处理厂压滤工序输送进入多膛炉污泥热解系统的多功能污泥贮仓中，高含水的原料污泥由设置在多功能污泥贮仓内的强制螺旋搅拌机构混合均匀并被强制输送到后继的泥饼输送泵组，通过泥饼输送泵组将原料污泥喂入污泥补充干化装置;此外，环保集风系统将原料污泥、多功能污泥贮仓、泥饼输送泵组内的含臭味的非高温废气送入洗气塔处理;
步骤二，污泥补充干化装置的干化机夹套及中空桨叶中通入来自废热蒸汽锅炉的过热蒸汽，过热的乏蒸汽在污泥补充干化装置的蒸汽通路中进一步降压并提供热能，使污泥补充干化装置主腔室内的原料污泥部分水分发生蒸发，形成的含臭饱和换热后的蒸汽由专用管线和引风机输送到多功能污泥贮仓;
步骤三，通过污泥补充干化装置蒸发水分后的干化污泥从污泥补充干化装置中卸出后，立刻由后端的强制喂料机组送入多膛炉或本体炉中进行焚烧或热解处理;
步骤四，进入多膛炉或本体炉的干化污泥，多膛炉或本体炉通过多膛炉专用燃烧机组给多膛炉提供焚烧或热解的热能，并通过回用的中轴冷却排除的废热风，并将冷却后的废热风输送到多膛炉或本体炉内，干化污泥焚烧或热解后产生的固体残渣由多膛炉或本体炉的炉底排出，去做二次利用或处理，多膛炉或本体炉的热解工艺尾气由炉顶排气管道排出并随后进入二次炉;
步骤五，焚烧或热解工艺尾气在二次炉内与鼓风机送入的二次风混合充分燃烧，二次炉能够维持一定炉温要求值，将热工艺尾气中所有可燃成分完全焚毁，产生的高温烟气送入到废热蒸汽锅炉处理，产生的过热蒸汽返回到污泥补充干化装置中，;
步骤六，废热蒸汽锅炉排出的烟气依次进入洗气塔、生物除臭塔进行冷凝脱水、除尘和除臭;洗气塔还通入污泥补充干化装置焚烧或热解工艺所产生的含臭蒸出的废气、环保集风系统送入的含臭废气，最后都由洗气塔处理，洗气塔排除的废水送入到集水阱，之后排入废水处理厂的总进水口，
步骤七，由生物除臭塔排除的烟气在进入末端的总引风机之前先经过旋风除雾器，除去烟气中的液滴，此外旋风除雾器将除去的液滴排入集水阱;
最后由总引风机将净化后的气体排入空气中。
9.如权利要求8所述的热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理方法，其特征在于：当多功能污泥贮仓为多个时，原料污泥分别输送至每个多功能污泥贮仓，由每个多功能污泥贮仓对应的泥饼输送泵组输送给对应的污泥补充干化装置，再由每个污泥补充干化装置输送给高位干化污泥料仓。
10.如权利要求9所述的热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理方法，其特征在于：高位干化污泥料仓通过一个或多个强制喂料机组输送给同一个多膛炉内进行焚烧或热解工艺处理。
说明书
热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置及方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置及方法。
背景技术
对废水污泥(包括生活废水污泥、工业废水污泥、河道底泥等)进行热处理，实现污泥的“减量化、无害化、资源化/能源化”治理和利用目标，是一项从1930年代就已经商业化运营的工艺技术类型，迄今已有近80年的应用历史。
废水污泥热处理有两种技术类别。
一是焚烧工艺，在高温(700至900℃)及充足氧气(过剩氧浓度6%以上)的反应气氛中，污泥中的有机质得以彻底燃烧，最终的固体灰渣质碳含量小于5%，且灰渣质的体积量只有原料污泥体积量的2%至5%。
另一种是热解工艺，在较低操作温度(450至700℃)及缺氧(将进氧量控制到化学式量的80%左右)气氛中，使污泥中大约70%至85%的有机质发生热分解/热裂解和缺氧燃烧反应，在显著削减污泥体积量(最终的灰渣含碳量10%至15%，灰渣体积量为原料污泥体积量的8%至12%)的同时，大幅减少污泥处理过程的能耗。
不论是采用焚烧模式还是采用热解模式对废水污泥进行热处理，只有炉子处于“自热平衡”状态时，才是最理想、最节能的运行方式，而污泥处理是一个高耗能的技术领域，需要尽最大可能地使炉子维持自热平衡的运行状态，不消耗或者少消耗辅助燃料(燃油或燃气)。研究表明，炉子能否维持自热平衡工况，最大的影响因素是进炉污泥的干固物质含量。当采用焚烧模式运行时，污泥的干固物质含量只要达到约35%以上就可以进入“自热平衡”工况;但采用热解工艺时，污泥的干固物质含量只有达到约45%以上时才可能实现“自热平衡”工况。两种运行模式对污泥的补充干化装置系统运行负荷要求相差极大，若继续延用焚烧运行模式的补充干化装置，则采取热解模式运行多膛炉时，势必需要消耗更多的辅助燃料，使热解工艺的节能优势大打折扣。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置及方法，能够满足热解和焚烧工艺的双模式切换运行模式、确保环保达标、最大限度削减污泥体积量、最大可能地资源化和/或能源化利用污泥。
为了实现上述目的，本发明提供一种热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置，包括：环保集风系统、多功能污泥贮仓、泥饼输送泵组、污泥补充干化装置、多膛炉、二次炉、废热蒸汽锅炉、洗气塔、生物除臭塔、旋风除雾器、总引风机;
所述多功能污泥贮仓的送料口接原料污泥，所述多功能污泥贮仓的出料口通过泥饼输送泵组连接所述污泥补充干化装置的入料口，所述污泥补充干化装置通过强制螺旋搅拌机构连接多膛炉的进料口，所述多膛炉的工艺尾气出口依次连接二次炉、废热蒸汽锅炉、洗气塔、生物除臭塔、旋风除雾器、总引风机，由总引风机将处理后的气体排入空气;
其中，所述环保集风系统的入口分别连接原料污泥、多功能污泥贮仓、泥饼输送泵组，所述环保集风系统的出口连接洗气塔的进气口;所述污泥补充干化装置通过输送管道系统接入废热蒸汽锅炉排除的过热蒸汽，并将换热后的过热蒸汽输送至多功能污泥贮仓的夹套;所述多膛炉的废热风连接回用的中轴，并通过鼓风机将中轴冷却后的废热风输送回所述多膛炉;所述洗气塔的进气口还连接污泥补充干化装置输入的含臭废气，并将所述洗气塔处理废气所得的废水送入集水阱，之后排入废水处理厂总入口内。
进一步的，所述二次炉通过燃烧机供热，所述多膛炉通过多膛炉专用燃烧机组供热，且燃烧机和多膛炉专用燃烧机的助燃风都来自助燃风机。
进一步的，集水阱还与多功能污泥贮仓的蒸汽冷凝水排出口、旋风除雾器的排水口连接。
进一步的，所述多膛炉的灰渣质送入二次利用或处理装置。
进一步的，所述泥饼输送泵组采用多个泥饼输送泵，并通过多条输送管道与多膛炉连接。
进一步的，所述多膛炉为多个时，所述泥饼输送泵组、所述污泥补充干化装置也都为多个，且每个所述污泥补充干化装置都与高位感化污泥料仓连接，高位感化污泥料仓通过1个或多个强制喂料机组连接同一个多膛炉。
进一步的，还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理装置。
本发明还提供一种热解焚烧双模式多膛炉污泥热处理方法，包括以下步骤：
步骤一，原料污泥由废水处理厂压滤工序输送进入多膛炉污泥热解系统的多功能污泥贮仓中，高含水的原料污泥由设置在多功能污泥贮仓内的强制螺旋搅拌机构混合均匀并被强制输送到后继的泥饼输送泵组，通过泥饼输送泵组将原料污泥喂入污泥补充干化装置;此外，环保集风系统将原料污泥、多功能污泥贮仓、泥饼输送泵组内的含臭味的非高温废气送入洗气塔处理;
步骤二，污泥补充干化装置的干化机夹套及中空桨叶中通入来自废热蒸汽锅炉的过热蒸汽，过热的乏蒸汽在污泥补充干化装置的蒸汽通路中进一步降压并提供热能，使污泥补充干化装置主腔室内的原料污泥部分水分发生蒸发，形成的含臭饱和换热后的蒸汽由专用管线和引风机输送到多功能污泥贮仓;
步骤三，通过污泥补充干化装置蒸发水分后的干化污泥从污泥补充干化装置中卸出后，立刻由后端的强制喂料机组送入多膛炉或本体炉中进行焚烧或热解处理;
步骤四，进入多膛炉或本体炉的干化污泥，多膛炉或本体炉通过多膛炉专用燃烧机组给多膛炉提供焚烧或热解的热能，并通过回用的中轴冷却排除的废热风，并将冷却后的废热风输送到多膛炉或本体炉内，干化污泥焚烧或热解后产生的固体残渣由多膛炉或本体炉的炉底排出，去做二次利用或处理，多膛炉或本体炉的热解工艺尾气由炉顶排气管道排出并随后进入二次炉;
步骤五，焚烧或热解工艺尾气在二次炉内与鼓风机送入的二次风混合充分燃烧，二次炉能够维持一定炉温要求值，将热工艺尾气中所有可燃成分完全焚毁，产生的高温烟气送入到废热蒸汽锅炉处理，产生的过热蒸汽返回到污泥补充干化装置中，;
步骤六，废热蒸汽锅炉排出的烟气依次进入洗气塔、生物除臭塔进行冷凝脱水、除尘和除臭;洗气塔还通入污泥补充干化装置焚烧或热解工艺所产生的含臭蒸出的废气、环保集风系统送入的含臭废气，最后都由洗气塔处理，洗气塔排除的废水送入到集水阱，之后排入废水处理厂的总进水口，
步骤七，由生物除臭塔排除的烟气在进入末端的总引风机之前先经过旋风除雾器，除去烟气中的液滴，此外旋风除雾器将除去的液滴排入集水阱;
最后由总引风机将净化后的气体排入空气中。
进一步的，当多功能污泥贮仓为多个时，原料污泥分别输送至每个多功能污泥贮仓，由每个多功能污泥贮仓对应的泥饼输送泵组输送给对应的污泥补充干化装置，再由每个污泥补充干化装置输送给高位干化污泥料仓。
进一步的，高位干化污泥料仓通过一个或多个强制喂料机组输送给同一个多膛炉内进行焚烧或热解工艺处理。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明能够将废水污泥(含生活废水污泥、工业废水污泥、河道污泥，或者各种混合废水污泥)热处理总体工艺流程设计方案和关键单元设备设施的设计和选型原则，能够满足热解和焚烧工艺的双模式切换运行模式、确保环保达标、最大限度削减污泥体积量、最大可能地资源化和/或能源化利用污泥。
2、本发明的旋风除雾器，能够确保多膛炉技术系统不论采取焚烧运行模式还是采取热解运行模式时，均能达到设计要求的烟气线速度，从而保证烟气的环保排放性能。
3、本发明不仅能广泛适应各种污泥热处理环保和技术要求，而且能够灵活地安排、同期处理新产污泥和历史堆存污泥，在尽可能短的时间内使历史堆存污泥得以减量化、安全化、资源化处理和利用，并确保不再产生新的污泥堆存量。
4、本发明设计建造的原料污泥备料、输送及污泥补充干化装置子，能够确保核心设备多膛炉有效地处于正常运行负荷工艺要求范围内，且能够在保证自热平衡工况前提下，避免进炉污泥流量发生剧烈波动进而引起炉温和气体环境的剧烈波动，从而损害炉子的关键部件。
5、本发明能够确保核心设备多膛炉不论是采取焚烧模式还是采取热解模式时，均能保证进炉干化污泥的固相物含量达到45%以上，使炉子始终维持在自热平衡运行工况，最大程度地实现节能目标。
6、本发明能够从设计理念阶段就完全避免设备系统在实际投运后，因特定原因(例如：因废水处理工艺改变，污泥性质发生相应改变而需要更改热处理工艺类型;因受到环境容纳压力而需要加大污泥处理负荷;通过改变热处理工艺类型而实现污泥灰渣质的特定用途)而更改运行模式时，必然会遭遇到的设备改造难题和相应的技术困扰，削减单一运行模式多膛炉污泥热处理技术系统投运后可能发生的“技术改造成本”以及由污泥固有的复杂性和易变性引起的设备运行成本超预算支出等问题。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
