申请日2017.06.01
公开(公告)日2017.12.01
IPC分类号F23G7/00; F23G7/06; F23J15/00; F23J15/02; F23J15/04
摘要
本发明公开了一种污泥自持焚烧系统及工作方法，污泥自持焚烧系统包括储存和输送系统、半干化系统、焚烧和余热锅炉系统、汽轮机发电系统、烟气处理系统以及灰渣处理系统;所述半干化系统包括污泥干化机，所述焚烧和余热锅炉系统包括焚烧炉与余热锅炉，所述汽轮机发电系统包括汽轮发电机与蒸汽循环管线，所述蒸汽循环管线包含依次串联所述汽轮发电机、污泥干化机以及焚烧和余热锅炉系统的闭环循环管线。其工作方法利用焚烧所产生的热量进行发电以及用于半干化系统对湿污泥进行干化操作。本发明整个干化+焚烧+余热利用系统配合其使用方法具有很高的热利用效率，无需添加外加能量能够实现污泥自持焚烧，年运行时间达到8000h，出口烟气满足国标排放。
权利要求书
1.一种污泥自持焚烧系统，其特征在于：从前到后依次包括储存和输送系统、半干化系统、焚烧和余热锅炉系统、汽轮机发电系统、烟气处理系统以及灰渣处理系统;所述半干化系统包括污泥干化机(2)，所述焚烧和余热锅炉系统包括焚烧炉(7)与余热锅炉(8)，所述汽轮机发电系统包括汽轮发电机(9)与蒸汽循环管线，所述蒸汽循环管线包含依次串联所述汽轮发电机(9)、污泥干化机(2)以及焚烧和余热锅炉系统的闭环循环管线。
2.根据权利要求1所述的一种污泥自持焚烧系统，其特征在于：还包括设置于所述烟气处理系统之后的烟气排出系统，所述烟气排出系统依次包括烟气再热器(17)、引风机(18)与烟囱(19)，所述蒸汽循环管线还包含依次串联所述汽轮发电机(9)、烟气再热器(17)以及焚烧和余热锅炉系统的闭环循环管线。
3.根据权利要求1所述的一种污泥自持焚烧系统，其特征在于：所述焚烧炉(7)为多层鼓泡流化床焚烧炉，配合所述焚烧炉(7)设置有设置于焚烧炉(7)上部用于向焚烧炉(7)中喷入尿素溶液的尿素储仓(6)、用于向焚烧炉(7)中注入助燃剂的助燃剂储罐(5)、用于向所述焚烧炉(7)中注入空气的空气管线，所述空气管线上设有鼓风机(3)，且所述空气管线穿过所述余热锅炉(8)。
4.根据权利要求1所述的一种污泥自持焚烧系统，其特征在于：所述烟气处理系统依次包括静电除尘器(12)、活性炭吸附系统、布袋除尘器(14)、湿式洗涤塔(15)，所述灰渣处理系统包括配合所述静电除尘器(12)使用的普通飞灰储仓(10)和配合所述布袋除尘器(14)使用的危险废弃物储仓(11)。
5.根据权利要求4所述的一种污泥自持焚烧系统，其特征在于：配合所述湿式洗涤塔(15)设置有洗涤液管路以及用于将所述湿式洗涤塔(15)内的洗涤液提升后从所述湿式洗涤塔(15)的上方喷入的洗涤液循环泵(16)。
6.根据权利要求1所述的一种污泥自持焚烧系统，其特征在于：储存和输送系统整体为负压运行，负压运行所抽出的气体通过管道通入所述焚烧炉(7)。
7.一种污泥自持焚烧系统的工作方法，其特征在于：污泥自持焚烧系统从前到后依次包括储存和输送系统、半干化系统、焚烧和余热锅炉系统、汽轮机发电系统、烟气处理系统、灰渣处理系统以及烟气排出系统;所述储存和输送系统包括湿污泥储仓(1)以及湿污泥储仓(1)底部的螺旋输送机;所述半干化系统包括污泥干化机(2)与第二螺旋输送机(4)，所述焚烧和余热锅炉系统包括焚烧炉(7)与余热锅炉(8)，所述汽轮机发电系统包括汽轮发电机(9)与蒸汽循环管线，所述烟气处理系统依次包括静电除尘器(12)、活性炭吸附系统、布袋除尘器(14)、湿式洗涤塔(15)，所述活性炭吸附系统包括活性炭储仓(13)，活性炭由活性炭储仓(13)通过喷射方式进入烟道中与烟气充分混合，所述灰渣处理系统包括配合所述静电除尘器(12)使用的普通飞灰储仓(10)和配合所述布袋除尘器(14)使用的危险废弃物储仓(11);所述烟气排出系统包括依次包括烟气再热器(17)、引风机(18)以及烟囱(19);所述蒸汽循环管线包含依次串联所述汽轮发电机(9)、污泥干化机(2)以及焚烧和余热锅炉系统的闭环循环管线、以及依次串联所述汽轮发电机(9)、烟气再热器(17)以及焚烧和余热锅炉系统的闭环循环管线;
包括以下步骤：
步骤一：外运污泥经称重后进入湿污泥储仓(1)，湿污泥储仓(1)中的污泥经螺旋输送机送入所述半干化系统;所述储存和输送系统整体负压运行，负压运行所抽出的臭气通过管道通入所述焚烧炉(7)焚烧;
步骤二：所述污泥干化机(2)将湿污泥进行半干化处理变成半干化污泥，污泥干化机(2)的热源来自于所述蒸汽循环管线中的蒸汽;
步骤三：半干化污泥由所述第二螺旋输送机(4)输送进入所述焚烧炉(7)焚烧，焚烧炉(7)采用由所述助燃剂储罐(5)注入的助燃剂启动燃烧，当焚烧炉(7)正常运行后停止注入助燃剂;焚烧炉(7)所需的空气由空气管线上的鼓风机(3)提供并经余热锅炉(8)预热;焚烧炉(7)上部尿素储仓(6)喷入尿素溶液进行选择性非催化还原法脱硝;
步骤四：焚烧炉(7)所产生的高温烟气进入所述余热锅炉(8)，余热锅炉(8)加热所述蒸汽循环管线中的蒸汽形成高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入汽轮发电机(9)进行发电，从汽轮发电机(9)出来的蒸汽作为热源分为两路，一路蒸汽经过所述污泥干化机(2)、另一路蒸汽经过所述烟气再热器(17)，然后两路蒸汽汇总后由所述焚烧和余热锅炉系统再次回到所述汽轮发电机(9)，形成循环;
步骤五：经余热锅炉(8)利用后的烟气进入静电除尘器(12)除尘，除下的灰尘由普通飞灰储仓(10)储存;污泥焚烧产生的二噁英及重金属采用活性炭吸附方式去除，活性炭由活性炭储仓(13)通过喷射方式进入烟道中与烟气充分混合;携带着活性炭颗粒的烟气进入布袋除尘器(14)再次除尘，再次除下的灰尘由危险废弃物储仓(11)储存;过滤后的烟气从湿式洗涤塔(15)下部进入，配合所述湿式洗涤塔(15)设置有洗涤液管路以及洗涤液循环泵(16)，湿式洗涤塔(15)下部的洗涤液经洗涤液循环泵(16)提升后从洗涤塔(15)上方喷入，洗涤液与烟气在洗涤塔内逆向流动并进行吸收反应;
步骤六：湿式洗涤塔(15)反应后的烟气温度较低，经烟气再热器(17)间接换热，随后通过引风机(18)排入烟囱(19)。
8.根据权利要求7所述的一种污泥自持焚烧系统的工作方法，其特征在于：所述污泥干化机(2)出口污泥温度范围为100～105℃，污泥干化机(2)排放尾气温度范围为98～100℃，污泥干化机(2)的热利用效率范围为90～95%。
9.根据权利要求7所述的一种污泥自持焚烧系统的工作方法，其特征在于：所述污泥干化机(2)进口的污泥的含固率范围为20～25%，污泥干化机(2)出口的污泥的含固率范围为43～47%。
10.根据权利要求7所述的一种污泥自持焚烧系统的工作方法，其特征在于：所述焚烧炉(7)内的燃烧温度为850～950℃，焚烧所产生烟气温度在850℃以上停留的时间大于2s，焚烧炉(7)有15%的超负荷能力。
说明书
一种污泥自持焚烧系统及工作方法
技术领域
本发明涉及污染物处理领域，特别是涉及一种污泥自持焚烧系统及工作方法。
背景技术
长期以来，我国污水处理界普遍存在“重水轻泥”的倾向，遗留下许多污泥处理处置问题。污泥作为污水处理的剩余产物，是污水处理过程中产生的高水分沉淀物质，是由多种微生物菌胶团及其吸附的有机物和无机物组成的集合体。污泥中含有重金属等有毒有害物质和病原菌、寄生虫以及难降解物质，严重威胁着人类和生态环境的安全。如果污泥得不到科学合理的处理处置，很容易造成二次污染。目前，污泥处理处置已经成为我国污水处理行业和城镇化进程快速发展的瓶颈。
污泥焚烧是一种高温热处理技术，污泥中有害有毒物质可以在高温中因氧化热解而被破坏，是目前最为彻底的处理方法。污泥焚烧能最大限度实现污泥的减量化、资源化和无害化，具有占地面积小、处理速度快、炉渣可继续利用等优点，目前，污泥焚烧在国内应用越来越广泛。
城市污泥的组成与污水的来源、处理工艺、城市居民的生活水平和饮食结构等有关。日本、意大利、德国、美国等发达国家的污泥干基热值较高，均值在15～19MJ/kg，我国城市污泥干基热值均值在11MJ/kg左右，与欧美等发达国家相比，我国污泥干基热值低了22.4%～37.7%。同时，国内污泥厂等外运污泥仍具有较高的含水率，经脱水浓缩后的污泥含水率基本在80%左右。较高的含水率和较低的污泥热值使得国内大部分污泥只能作为掺烧物，与垃圾焚烧发电厂、水泥窑以及燃煤电厂等进行协同处置，但污泥掺烧量有限，且污泥掺烧会降低炉内温度和灰的软化点，并增加飞灰产生量，增加除尘和烟气净化负荷，降低锅炉效率等一系列缺点。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可实现污泥的自持燃烧、低能耗、稳定可靠、适于大批量处理的污泥自持焚烧系统及工作方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的污泥自持焚烧系统从前到后依次包括储存和输送系统、半干化系统、焚烧和余热锅炉系统、汽轮机发电系统、烟气处理系统以及灰渣处理系统;所述半干化系统包括污泥干化机，所述焚烧和余热锅炉系统包括焚烧炉与余热锅炉，所述汽轮机发电系统包括汽轮发电机与蒸汽循环管线，所述蒸汽循环管线包含依次串联所述汽轮发电机、污泥干化机以及焚烧和余热锅炉系统的闭环循环管线。
进一步地，还包括设置于所述烟气处理系统之后的烟气排出系统，所述烟气排出系统依次包括烟气再热器、引风机与烟囱，所述蒸汽循环管线还包含依次串联所述汽轮发电机、烟气再热器以及焚烧和余热锅炉系统的闭环循环管线。
进一步地，所述焚烧炉为多层鼓泡流化床焚烧炉，配合所述焚烧炉设置有设置于焚烧炉上部用于向焚烧炉中喷入尿素溶液的尿素储仓、用于向焚烧炉中注入助燃剂的助燃剂储罐、用于向所述焚烧炉中注入空气的空气管线，所述空气管线上设有鼓风机，且所述空气管线穿过所述余热锅炉。
进一步地，所述烟气处理系统依次包括静电除尘器、活性炭吸附系统、布袋除尘器、湿式洗涤塔，所述灰渣处理系统包括配合所述静电除尘器使用的普通飞灰储仓和配合所述布袋除尘器使用的危险废弃物储仓。
进一步地，配合所述湿式洗涤塔设置有洗涤液管路以及用于将所述湿式洗涤塔内的洗涤液提升后从所述湿式洗涤塔的上方喷入的洗涤液循环泵。
进一步地，储存和输送系统整体为负压运行，负压运行所抽出的气体通过管道通入所述焚烧炉。
一种污泥自持焚烧系统的工作方法，污泥自持焚烧系统从前到后依次包括储存和输送系统、半干化系统、焚烧和余热锅炉系统、汽轮机发电系统、烟气处理系统、灰渣处理系统以及烟气排出系统;所述储存和输送系统包括湿污泥储仓以及湿污泥储仓底部的螺旋输送机;所述半干化系统包括污泥干化机与第二螺旋输送机，所述焚烧和余热锅炉系统包括焚烧炉与余热锅炉，所述汽轮机发电系统包括汽轮发电机与蒸汽循环管线，所述烟气处理系统依次包括静电除尘器、活性炭吸附系统、布袋除尘器、湿式洗涤塔，所述活性炭吸附系统包括活性炭储仓，活性炭由活性炭储仓通过喷射方式进入烟道中与烟气充分混合，所述灰渣处理系统包括配合所述静电除尘器使用的普通飞灰储仓和配合所述布袋除尘器使用的危险废弃物储仓;所述烟气排出系统包括依次包括烟气再热器、引风机以及烟囱;所述蒸汽循环管线包含依次串联所述汽轮发电机、污泥干化机以及焚烧和余热锅炉系统的闭环循环管线、以及依次串联所述汽轮发电机、烟气再热器以及焚烧和余热锅炉系统的闭环循环管线;
包括以下步骤：
步骤一：外运污泥经称重后进入湿污泥储仓，湿污泥储仓中的污泥经螺旋输送机送入所述半干化系统;所述储存和输送系统整体负压运行，负压运行所抽出的臭气通过管道通入所述焚烧炉焚烧;
步骤二：所述污泥干化机将湿污泥进行半干化处理变成半干化污泥，污泥干化机的热源来自于所述蒸汽循环管线中的蒸汽;
步骤三：半干化污泥由所述第二螺旋输送机输送进入所述焚烧炉焚烧，焚烧炉采用由所述助燃剂储罐注入的助燃剂启动燃烧，当焚烧炉正常运行后停止注入助燃剂;焚烧炉所需的空气由空气管线上的鼓风机提供并经余热锅炉预热;焚烧炉上部尿素储仓喷入尿素溶液进行选择性非催化还原法脱硝;
步骤四：焚烧炉所产生的高温烟气进入所述余热锅炉，余热锅炉加热所述蒸汽循环管线中的蒸汽形成高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入汽轮发电机进行发电，从汽轮发电机出来的蒸汽作为热源分为两路，一路蒸汽经过所述污泥干化机、另一路蒸汽经过所述烟气再热器，然后两路蒸汽汇总后由所述焚烧和余热锅炉系统再次回到所述汽轮发电机，形成循环;
步骤五：经余热锅炉利用后的烟气进入静电除尘器初步除尘，初步除尘产生的沉淀物由普通飞灰储仓储存;污泥焚烧产生的二噁英及重金属采用活性炭吸附方式去除，活性炭由活性炭储仓通过喷射方式进入烟道中与烟气充分混合;携带着活性炭颗粒的烟气进入布袋除尘器再次除尘，再次除尘产生的沉淀物由危险废弃物储仓储存;过滤后的烟气从湿式洗涤塔下部进入，配合所述湿式洗涤塔设置有洗涤液管路以及洗涤液循环泵，湿式洗涤塔下部的洗涤液经洗涤液循环泵提升后从洗涤塔上方喷入，洗涤液与烟气在洗涤塔内逆向流动并进行吸收反应;
步骤六：湿式洗涤塔反应后的烟气温度较低，经烟气再热器间接换热，随后通过引风机排入烟囱。
进一步地，所述污泥干化机出口污泥温度范围为100～105℃，污泥干化机排放尾气温度范围为98～100℃，污泥干化机的热利用效率范围为90～95%。
进一步地，所述污泥干化机进口的污泥的含固率范围为20～25%，污泥干化机出口的污泥的含固率范围为43～47%。
进一步地，所述焚烧炉内的燃烧温度为850～950℃，焚烧所产生烟气温度在850℃以上停留的时间大于2s，焚烧炉有15%的超负荷能力。
有益效果：本发明的污泥自持焚烧系统及工作方法具有如下优点：
(1)采用完全传导式干化机，干燥过程中热介质与污泥通过导热性能优良的金属换热面换热，这种间接传热方式使污泥的温度不直接受热介质影响，其主要受水蒸发平衡状态的影响，从而使离开干化机的干泥温度很低，约100～105℃，干化机所排放的尾气温度约98～100℃，干化机具有90～95%的高热利用效率;
(2)多层鼓泡流化床通常是一个圆柱形反应器，在反应室内无移动部件，具有结构稳定的特点;
(3)整个干化+焚烧+余热利用系统具有很高的热利用效率，无需添加外加能量能够实现污泥自持焚烧，年运行时间达到8000h，出口烟气满足国标排放。
