污泥干化焚烧系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及污泥处理技术，具体涉及一种污泥干化焚烧系统和方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，在国家节能减排和积极的财政政策作用下，城镇污水处理得到迅速发展， 城镇水环境治理取得显著成效。但是城镇污水处理过程产生的大量污泥还未普遍得到有效 处理处置。这些污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理的 话，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施 的环境效益大大降低，同时影响国家节能减排战略实施的积极效果。污泥焚烧是一种减量 化、稳定化、无害化的处理方法，这种方法可将污泥中水分和有机质完全去除，并杀灭病原 体。
[0003] 例如中国专利文献CN 1270988 C(申请号200510038416. 3)公开了一种污泥焚烧 处理方法及污泥焚烧处理系统，该方法是将含水率为75%~85%的脱水污泥输送至循环流 化床的燃烧室中，将脱水污泥在贮藏过程中产生的污染气体送入循环流化床的燃烧室中， 脱水污泥、污染气体与煤一起焚烧，焚烧产生的尾气经处理后排放。该法在焚烧污泥时需要 大量煤，脱水污泥与煤的重量比为20~30 : 70~80,即焚烧一吨污泥需要耗煤3. 5~4 吨左右的煤，污泥焚烧成本非常高，经济可行性差。
[0004] 中国专利文献CN 100351188C (申请号200510111467. 4)公开了一种污泥干化与 焚烧工艺及其系统装置，适用于城市污水处理厂活性污泥的处理，脱水污泥工艺流程依次 经过以下装置：湿污泥料仓、计量斗、污泥混合器、污泥干燥机、粒状分离器、冷却器、干化产 品贮仓、焚烧炉、烟气净化装置，所述的焚烧炉采用鼓泡流化床焚烧炉，焚烧炉尾部布置有 省煤器、空气预热器，焚烧所产生的高温烟气分别用来加热导热油及冷空气，别加热后的导 热油通过循环泵送至污泥干燥机干燥湿污泥。该污泥干化系统用来干燥湿污泥的能源是热 的导热油，即高温烟气先将热量传递给导热油，热的导热油再来干燥污泥。
[0005] 关于污泥的干燥方法，中国专利文献CN 103043879 A (申请号201210559711.3) 公开了一种利用烟气干燥污泥的设备及方法，包括干燥塔、烟气入口、污泥料仓、螺旋加料 器、雾化气流入口、气流雾化装置、烟气出口、灰斗和螺旋出料装置，所述干燥塔为一个竖立 的圆筒结构，所述干燥塔的下部设有烟气入口，干燥塔的上部设有气流雾化装置，气流雾化 装置同时与螺旋加料器和雾化气流入口连接，螺旋加料器上安装有污泥料仓，所述干燥塔 的顶部设有烟气出口，干燥塔的底部设有灰斗，灰斗与螺旋出料装置连接。干燥时，首先烟 气从干燥塔下部的烟气入口进入，在塔内由下向上流动；其次，需要干燥的湿污泥从污泥料 仓通过螺旋加料器，并与雾化气流汇集到气流雾化装置，从而形成很小的污泥液滴；接下 来，雾化后的污泥液滴在干燥塔顶向下喷洒，在重力作用下在塔内下落，污泥液滴与烟气形 成逆流，并在下落过程中与烟气接触进行传热传质，使之得以干燥，干燥后的污泥汇聚在塔 的底部灰斗，通过螺旋输送机排出塔外；最后，完成干燥的烟气经干燥塔顶部烟气出口排 出。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能源利用率高、处理成本低的污泥干化焚 烧系统和方法。
[0007] 实现本发明目的的技术方案是一种污泥干化焚烧系统，包括湿污泥储罐、污泥高 压喷射装置、烘干装置、焚烧装置、烟气净化装置和供气装置。
[0008] 湿污泥储罐包括罐体和污泥送料管道，污泥送料管道的出泥端与污泥高压喷射装 置的进泥口相连通。
[0009] 污泥高压喷射装置安装固定在烘干装置的烘干箱的一侧墙板上，包括喷头座组件 和喷头，喷头座组件设有进泥口和进气口；污泥高压喷射装置的喷头的喷泥口与烘干箱的 污泥进口相连通，喷头内设有污泥通道。
[0010] 烘干装置包括烘干箱、烘干床、驱动装置、引风装置和热交换器，烘干床设置在烘 干箱内部，驱动装置与烘干床的驱动辊连接。
[0011] 烘干箱设有第一进气口、第一出气口、第二进气口、第二出气口和第三出气口。
[0012] 烘干箱的第一进气口通过进气管路与相应的进气设备相连，由进气设备提供热空 气或污泥焚烧后产生的带热量的烟气，第一进气口通过相应的管路与烘干床的烟气进口密 闭连通，烘干箱的第一出气口通过相应的管路与烘干床的烟气出口密闭连通。
[0013] 第二进气口、第二出气口和第三出气口与烘干箱内腔连通，第一出气口通过相应 的第一管路与第二进气口在烘干箱的外部密闭连通，第一引风机设置在第一管路上；第二 出气口通过相应的第二管路与第三出气口相连通；第二引风机设置在第二管路的右端，用 于将烘干箱中的烟气抽出来；第二引风机的出口通过管道与烟气净化装置的进气口密闭连 通；第三引风机设置在第二管路的左端，第三引风机的出气口通过相应的管路与热交换器 的烟气进口相连通。
[0014] 焚烧装置包括输泥装置、送料装置、焚烧炉和温度传感器，输泥装置的进泥端与烘 干装置的出料口密封连通，输泥装置的出泥端与送料装置的进料口密封连通，送料装置的 出料口与焚烧炉的进料口密封连通。
[0015] 供气装置的出气口通过各供气管道与污泥高压喷射装置和焚烧装置的送料装置 相连通。
[0016] 所述污泥高压喷射装置的喷头的位于出泥段的污泥通道的直径为12毫米至20毫 米；烘干箱的第一进气口通过进气管路与焚烧装置的焚烧炉的烟气出口相连通。
[0017] 所述供气装置包括储气罐、空气压缩机和供气管道，储气罐的出气口通过第一供 气管道、第三供气管道和第四供气管道与热交换器的冷气进口相连通，热交换器的热气出 口通过第六供气管道与污泥高压喷射装置的喷头座组件的进气口相连通。
[0018] 所述热交换器的烟气出口与污泥焚烧装置的焚烧炉的进气口相连通。
[0019] 所述湿污泥储罐还包括搅拌电机、搅拌桨叶和污泥回流管道，搅拌电机设置在罐 体的底部外侧，搅拌电机的电机轴自下向上伸入罐体的内腔，电机轴与罐体内部的搅拌桨 叶连接；污泥回流管道的进泥端口与污泥喷射装置的回泥口相连通，污泥回流管道的出泥 端口与罐体的侧壁上的回泥入口相连通。
[0020] 所述烟气净化装置包括第一除尘器、第二除尘器、干燥塔、电晕式除尘除臭装置和 烟囱；第一除尘器的上端烟气进口与热交换器的烟气出口相连通，第一除尘器的下端烟气 出口与第二除尘器的上端烟气进口相连通，第二除尘器的下端烟气出口与干燥塔的下端进 气口相连通，干燥塔上端的出气口与电晕式除尘除臭装置的进气端相连通，电晕式除尘除 臭装置的出气端与烟囱的下端进气口相连通。
[0021] 所述第一除尘器、第二除尘器为旋风除尘器，用于除去烟气中的颗粒；所述干燥塔 中自下向上放置若干隔层，每层隔层上放置干燥剂，用于除去烟气中的水汽；所述电晕式除 尘除臭装置用于除去烟气中的颗粒和臭气；所述烟囱的下端设置水淋装置。
[0022] 一种如上所述的污泥干化焚烧系统干化焚烧污泥的方法，包括以下步骤： ①将城市污水处理厂产生的含水率为75%~85%的湿污泥输送入湿污泥储罐的罐体 中，打开污泥泵将湿污泥由罐体中送入污泥高压喷射装置中；打开空气压缩机和储气罐，向 污泥高压喷射装置的进气口通入高压热空气，此时产生的负压将湿污泥带出喷头进入烘干 装置的干燥箱中，湿污泥进入干燥箱的瞬间被打散成雾状。
[0023] ②烘干装置的干燥箱中充满了温度为100°C~120°C的烟气，雾状污泥在下降 过程中与烟气热交换；污泥在重力作用下最后散落在烘干床上，烘干床表面的温度为 300°C~3KTC，污泥中的水份迅速蒸发进入干燥箱中，污泥附着在烘干床表面上，随烘干床 表面移动，在移动过程中进一步干燥，污泥最后被刮板从烘干床表面上剥离而落入烘干箱 的出料斗中。
[0024] ③污泥焚烧装置的输泥装置将出料斗中的干污泥输送至送料装置中，干污泥被打 碎成粉末状后进入焚烧炉的中燃烧；污泥燃烧后产生的烟气从烟气出口流出，经过进气管 路进入烘干装置的烘干床内腔。
[0025] ④燃烧后产生的高温烟气先进入烘干床内腔，从烘干床内腔流出后再进入干燥箱 内腔，从干燥箱内腔流出的一部分烟气进入烟气净化装置，烟气经过第一除尘器、第二除尘 器除尘后，进入干燥塔中干燥，然后流入电晕式除尘除臭装置去除气体中的臭气，最后在烟 囱的下部水淋后从烟囱排出，从干燥箱内腔流出的另一部分烟气经过热交换器后进入焚烧 炉中。
[0026] 上述步骤①所用的高压热空气是从储气罐流出的高压冷空气经过热交换器，与从 干燥箱中流出的烟气进行热量交换后得到的。污泥从污泥高压喷射装置中喷出时的流速为 lm/s 至 3m/s 〇
[0027] 上述焚烧炉内控制温度为800 °C~850 °C。
[0028] 上述步骤②烘干结束后，烘干箱的出料斗中污泥的含水率为5%~10%。
[0029] 本发明具有积极的效果：（1)本发明的污泥干化焚烧系统利用污泥焚烧时产生的 高温烟气所携带的热量对湿污泥进行干燥，污泥干燥阶段完全利用污泥焚烧产生的热量， 不需要使用其他热源。
[0030] 本发明的干化焚烧系统在对含水率约为80%的湿污泥进行干燥时，首先将湿污泥 送入喷射装置中，污泥从喷嘴喷出后以雾状进入干燥装置的干燥箱中，雾化状态的污泥在 下降过程中与干燥箱内充满的高温烟气接触，进行第一阶段的干燥，由于污泥是雾状，能够 与高温烟气充分接触。雾状污泥在重力作用下最后散落在干燥装置内的干燥床的钢带表面 的一端，钢带表面的温度由焚烧后的高温烟气加热至300°C左右，污泥颗粒与钢带接触后， 污泥中的水分迅速蒸发，同时污泥随着钢带往出料口方向移动，经过第二阶段钢带的干燥， 从干燥箱排出的污泥含水率已下降至5%~10%，该含水率为5%~1