申请日2015.08.06
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号C02F11/12; C02F11/00; C02F11/18; B01J2/00; B01D53/00; B01D50/00; B01D53/14; B01D53/18; B01D45/12
摘要
本发明公开了一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统及其方法。污泥干化造粒装置设有进气口、出气口、进料口、出料口，热电厂锅炉与第一电动闸阀、第一排气管道、多管旋风除尘器、第一引风机、第二排气管道、进气口顺次相连，进料口与污泥分散器、螺旋输送机、双螺旋定量进泥机、地埋式污泥储存仓底部顺次相连，出料口与封闭式皮带输送机、成品仓顺次相连，出气口与滤尘烟道、第二电动闸阀、第三排气管道、除尘装置、脱硫装置、第二引风机、第四排气管道和烟囱顺次相连。本发明利用烟气余热干化污泥，不仅在不消耗新能源的情况下使污泥实现减量化，而且能够去除烟气中大量的PM2.5、PM10和二氧化硫。
权利要求书
1.一种具有除尘功能的污泥 干化与造粒一体化系统，其特征在于，具有污泥干化造粒装置(8)，污泥干化造粒装置(8)设有进气口(7)、出气口(17)、进料口(9)、出料口(14)，热电厂锅炉(1)与第一电动闸阀(2)、第一排气管道(3)、多管旋风除尘器(4)、第一引风机(6)、第二排气管道(5)、进气口(7)顺次相连，进料口(9)与污泥分散器(10)、螺旋输送机(13)、双螺旋定量进泥机(12)、地埋式污泥储存仓(11)底部顺次相连，出料口(14)与封闭式皮带输送机(15)、成品仓(16)顺次相连，出气口(17)与滤尘烟道(18)、第二电动闸阀(19)、第三排气管道(20)、除尘装置(21)、脱硫装置(22)、第二引风机(23)、第四排气管道(24)和烟囱(25)顺次相连。
2.一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统，其特征在于，具有污泥干化造粒装置(8)，污泥干化造粒装置(8)设有进气口(7)、出气口(17)、进料口(9)、出料口(14)，热电厂锅炉(1)与除尘装置(21)、第一电动闸阀(2)、第一引风机(6)、第二排气管道(5)、进气口(7)顺次相连，进料口(9)与污泥分散器(10)、螺旋输送机(13)、双螺旋定量进泥机(12)、地埋式污泥储存仓(11)底部顺次相连，出料口(14)与封闭式皮带输送机(15)、成品仓(16)顺次相连，出气口(17)与滤尘烟道(18)、第二电动闸阀(19)、第三排气管道(20)、脱硫装置(22)、第二引风机(23)、第四排气管道(24)和烟囱(25)顺次相连。
3.根据权利要求1或2所述一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统，其特征在于，所述的污泥分散器(10)固定在进料口(9)中央，它有两种形式：第一种形式是由1-2根钢丝和2片分隔片组成，钢丝长度20-35cm，2片分隔片的上方无间隙相拼接，下方分开，使分隔片以65°-85°的倾角相两边分开，钢丝与分隔片上缘之间有3-5cm的间距，分隔片的长度20-35cm，宽度10-20cm，厚度1-1.5mm;第二种形式是由微型电动机与污泥摔出器两部分组成。
4.根据权利要求1或2所述一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统，其特征在于，所述的滤尘烟道(18)安装在污泥干化造粒装置出气口(17)上方垂直烟道段，它由内、外两层组成，两层之间有1-2cm的间隙，内层安装有螺旋式上升的隔板，内层壁上设有落尘沟，落尘沟下段与内、外两层的间隙相通。
5.根据权利要求1或2所述一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统，其特征在于，所述的污泥干化造粒装置的筒体直径为1.8～3.5m，长为18～35m。
6.一种使用如权利要求1所述系统的具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化方法，包括如下步骤：
1)将含水量占总重量质量百分比为80～85%的污水处理厂污泥，用封闭式污泥输送车送入地埋式污泥储存仓(11);
2)通过安装在地埋式污泥储存仓(11)底部的双螺旋定量进泥机(12)，将污泥分割为小块状，用螺旋输送机(13)，均匀连续地送入进料口(9)，经过污泥分散器(10)，使污泥变为更小的块体，输入污泥的速度与烟气进行热交换反应的速度同步;
3)热电厂锅炉(1)排放的温度为120℃～200℃的烟气，经过多管旋风除尘器(4)除去烟气中大部分粒径>10微米的颗粒物，然后通过第一引风机(6)送入污泥干化造粒装置(8)内，第一电动闸阀(2)调节风门开启度的大小，控制烟气的流量;
4)转动污泥干化造粒装置(8)，使污泥与热烟气充分接触，污泥在从烟气中吸收热量使水分蒸发的同时，吸收烟气中的PM2.5和PM10细小微粒和二氧化硫，并将它们包裹在颗粒中;
5)当污泥干化至含水率为40～45%时，自然形成粒径为1～8mm的污泥颗粒，完成干化与造粒过程后，污泥颗粒通过封闭式皮带输送机(15)进入污泥成品库(16)，在冷却时进一步脱水，含水率降至<30%，体积减少至三分之一以下，并保存95%原始热值，作为辅助燃料与煤一起掺烧，也可以作为烧制轻质节能砖、陶粒、水泥的原料;
6)烟气经过污泥干化后的尾气，从出气口(17)排出，经过滤尘烟道(18)，除去悬浮颗粒物，然后进入除尘装置(21)和脱硫装置(22)，通过除尘和脱硫处理后，达标排放。
7.一种使用如权利要求2所述系统的具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化方法，包括如下步骤：
1)将含水量占总重量质量百分比为80～85%的污水处理厂污泥，用封闭式污泥输送车送入地埋式污泥储存仓(11);
2)通过安装在地埋式污泥储存仓(11)底部的双螺旋定量进泥机(12)，将污泥分割为小块状，用螺旋输送机(13)，均匀连续地送入进料口(9)，经过污泥分散器(10)，使污泥变为更小的块体，输入污泥的速度与烟气进行热交换反应的速度同步;
3)热电厂锅炉(1)排放的温度为120℃～200℃的烟气，经过除尘装置(21)，除去烟气中绝对大部分烟尘，然后通过第一引风机(6)送入污泥干化造粒装置(8)内，第一电动闸阀(2)调节风门开启度的大小，控制烟气的流量;
4)转动污泥干化造粒装置(8)，使污泥与热烟气充分接触，污泥在从烟气中吸收热量使水分蒸发的同时，吸收烟气中的PM2.5和PM10细小微粒和二氧化硫，并将它们包裹在颗粒中;
5)当污泥干化至含水率为40～45%时，自然形成粒径为1～8mm的污泥颗粒，完成干化与造粒过程后，污泥颗粒通过封闭式皮带输送机(15)进入污泥成品库(16)，在冷却时进一步脱水，含水率降至<30%，体积减少至三分之一以下，并保存95%原始热值，作为辅助燃料与煤一起掺烧，也可以作为烧制轻质节能砖、陶粒、水泥的原料;
6)烟气经过污泥干化后的尾气，从出气口(17)排出，经过滤尘烟道(18)，除去悬浮颗粒物，然后进入脱硫装置(22)，通过脱硫处理后达标排放。
说明书
具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统及其方法。
背景技术
至2014年，我国城市污水处理量已达到1.49亿立方米/天。城市生活污水和工业废水在得到净化的过程中，产生的污泥(含水率80%)已达2亿吨/年。这些污泥由于含有病源微生物、多种有机和无机污染物以及重金属，含水率高而体积庞大，因此，是一类危害性极大的固体废弃物。世界上对污泥的处理，通常采用卫生填埋、土地利用和焚烧三方法。但是，我国的国情：一是污泥的数量和体积特别大，根本没有适合污泥填埋的空间;二是由于生活污水和工业废水合并处理，从而使污泥的成分非常复杂，特别是重金属含量很高，无法土地利用;三是不仅在经济上无法承受高额的污泥焚烧处理费用，而且污泥焚烧需要消耗大量的能源。因此，国外的污泥处理方法在我国无法实施。目前我国大部分污泥只经过初步处理后，便进行无序地临时堆存或简单填埋，不仅占用大面积的土地资源，而且破坏生态环境和污染地下水资源，对人体健康带来严重的不良影响，因此，如果对污泥不加以彻底的处理与控制，将会对环境造成严重的二次污染。
污泥无害化、减量化和资源化处理是世界各国共同努力的目标，
而降低污泥的含水率和减小污泥的体积，首先使污泥实现减量化，是最终实现污泥无害化和资源化处理的关键。实践已表明，“热干化”是污泥深度脱水和减少体积最有效的方法，但是，污泥热干化是能量净消耗的过程，能耗费用通常占污泥处理总费用的百分之八十以上，因而存在“能耗瓶颈”。
中国的能源结构以燃煤为主，中国煤炭年消费量超过36亿吨，约占国内能源总消费66%，占世界煤炭消费总量的49.33%，在未来的二十年里，中国整体煤炭消费量仍将保持较高水平。然而，我国的能源利用率仅为35%左右，全国各地遍布的大大小小热电厂，排放的烟气温度一般在120～200℃之间，大量的能源以废能的形式通过烟气被排放而损失掉，热电厂排放的烟气中所蕴藏的巨大潜能，正是污泥低温干化最理想的热源。在热烟气排放损失能源的同时，虽然烟气经过电除尘或布袋除尘等除尘设备以及脱硫系统的处理，仍有大量的烟尘排入大气层中，据有关部分的调查研究表明，燃煤通过烟气排放对中国PM2.5年均浓度的“贡献”在51%至61%之间，因此，燃煤是造成我国雾霾日益严重的最根本原因。
我们发明的一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统与方法，不仅充分利用了烟气余热，彻底克服了污泥热干化的“能耗瓶颈”，而且在湿污泥与热烟气直接接触进行干化与造粒过程中，一方面可以吸附烟气中难以被现有除尘脱硫系统去除的微小颗粒物(PM2.5和PM10)，以及二氧化硫，并将它们包裹在污泥颗粒中，另一方面可以将污泥干化过程中产生的尘去除。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统及其方法。
一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统具有污泥干化造粒装置，污泥干化造粒装置设有进气口、出气口、进料口、出料口，热电厂锅炉与第一电动闸阀、第一排气管道、多管旋风除尘器、第一引风机、第二排气管道、进气口顺次相连，进料口与污泥分散器、螺旋输送机、双螺旋定量进泥机、地埋式污泥储存仓底部顺次相连，出料口与封闭式皮带输送机、成品仓顺次相连，出气口与滤尘烟道、第二电动闸阀、第三排气管道、除尘装置、脱硫装置、第二引风机、第四排气管道和烟囱顺次相连。
另一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化系统具有污泥干化造粒装置，污泥干化造粒装置设有进气口、出气口、进料口、出料口，热电厂锅炉与除尘装置、第一电动闸阀、第一引风机、第二排气管道、进气口顺次相连，进料口与污泥分散器、螺旋输送机、双螺旋定量进泥机、地埋式污泥储存仓底部顺次相连，出料口与封闭式皮带输送机、成品仓顺次相连，出气口与滤尘烟道、第二电动闸阀、第三排气管道、脱硫装置、第二引风机、第四排气管道和烟囱顺次相连。
所述的污泥分散器固定在进料口中央，它有两种形式：第一种形式是由1-2根钢丝和2片分隔片组成，钢丝长度20-35cm，2片分隔片的上方无间隙相拼接，下方分开，使分隔片以65°-85°的倾角相两边分开，钢丝与分隔片上缘之间有3-5cm的间距，分隔片的长度20-35cm，宽度10-20cm，厚度1-1.5mm;第二种形式是由微型电动机与污泥摔出器两部分组成。
所述的滤尘烟道18安装在污泥干化造粒装置出气口上方垂直烟道段，它由内、外两层组成，两层之间有1-2cm的间隙，内层安装有螺旋式上升的隔板，内层壁上设有落尘沟，落尘沟下段与内、外两层的间隙相通。
所述的污泥干化造粒装置的筒体直径为1.8～3.5m，长为18～35m。
一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化方法，包括如下步骤：
1)将含水量占总重量质量百分比为80～85%的污水处理厂污泥，用封闭式污泥输送车送入地埋式污泥储存仓;
2)通过安装在地埋式污泥储存仓底部的双螺旋定量进泥机，将污泥分割为小块状，用螺旋输送机，均匀连续地送入进料口，经过污泥分散器，使污泥变为更小的块体，输入污泥的速度与烟气进行热交换反应的速度同步;
3)热电厂锅炉排放的温度为120℃～200℃的烟气，经过多管旋风除尘器除去烟气中大部分粒径>10微米的颗粒物，然后通过第一引风机送入污泥干化造粒装置内，第一电动闸阀调节风门开启度的大小，控制烟气的流量;
4)转动污泥干化造粒装置，使污泥与热烟气充分接触，污泥在从烟气中吸收热量使水分蒸发的同时，吸收烟气中的PM2.5和PM10细小微粒和二氧化硫，并将它们包裹在颗粒中;
5)当污泥干化至含水率为40～45%时，自然形成粒径为1～8mm的污泥颗粒，完成干化与造粒过程后，污泥颗粒通过封闭式皮带输送机进入污泥成品库，在冷却时进一步脱水，含水率降至<30%，体积减少至三分之一以下，并保存95%原始热值，作为辅助燃料与煤一起掺烧，也可以作为烧制轻质节能砖、陶粒、水泥的原料;
6)烟气经过污泥干化后的尾气，从出气口排出，经过滤尘烟道，除去悬浮颗粒物，然后进入除尘装置和脱硫装置，通过除尘和脱硫处理后，达标排放。
另一种具有除尘功能的污泥干化与造粒一体化方法，包括如下步骤：
1)将含水量占总重量质量百分比为80～85%的污水处理厂污泥，用封闭式污泥输送车送入地埋式污泥储存仓;
2)通过安装在地埋式污泥储存仓底部的双螺旋定量进泥机，将污泥分割为小块状，用螺旋输送机，均匀连续地送入进料口，经过污泥分散器，使污泥变为更小的块体，输入污泥的速度与烟气进行热交换反应的速度同步;
3)热电厂锅炉排放的温度为120℃～200℃的烟气，经过除尘装置，除去烟气中绝对大部分烟尘，然后通过第一引风机送入污泥干化造粒装置内，第一电动闸阀调节风门开启度的大小，控制烟气的流量;
4)转动污泥干化造粒装置，使污泥与热烟气充分接触，污泥在从烟气中吸收热量使水分蒸发的同时，吸收烟气中的PM2.5和PM10细小微粒和二氧化硫，并将它们包裹在颗粒中;
5)当污泥干化至含水率为40～45%时，自然形成粒径为1～8mm的污泥颗粒，完成干化与造粒过程后，污泥颗粒通过封闭式皮带输送机进入污泥成品库，在冷却时进一步脱水，含水率降至<30%，体积减少至三分之一以下，并保存95%原始热值，作为辅助燃料与煤一起掺烧，也可以作为烧制轻质节能砖、陶粒、水泥的原料;
6)烟气经过污泥干化后的尾气，从出气口排出，经过滤尘烟道，除去悬浮颗粒物，然后进入脱硫装置，通过脱硫处理后达标排放。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1)利用烟气余热干化污泥，可以在不消耗新能源的情况下，将污水处理厂污泥的含水率降至30%以下，使污泥体积减少至三分之一以下，首先使污泥实现减量化，为污泥的无害化和资源化处理完成了关键一步。
2)采用湿污泥与热烟气直接接触的干化方式，不仅大大提高了污泥干化的热利用率，更重要的是污泥能够吸收烟气中PM2.5和PM10以及二氧化硫，从而起到了对大气污染的源头控制作用。
3)由于在进料口安装了污泥分散器，增加了湿污泥与热烟气的接触面积，从而可以提高干化效率和吸附更多的烟尘;由于在出气口安装了滤尘烟道，除去了尾气中悬浮的颗粒物，为后续的烟气除尘和脱硫减轻了污染负荷，从而大大提高了除尘脱硫的效果。
4)由于烟气温度120-200℃干化污泥，污泥中水分蒸发的湿球温度仅为48-68℃，在此低温条件下完成污泥干化与造粒过程，污泥中的有机物不会被破坏，因此保存了污泥95%的原始热值，干化后的污泥颗粒作为辅助燃料贡献1500-2500kcal/kg的热值，也可以作为烧制轻质节能砖、陶粒、水泥的原料，真正开辟了一条以废治废、节能减排、废物循环利用的新途径。
