本实用新型涉及污泥干化焚烧处理技术，特别涉及一种利用垃圾焚烧厂房现有厂房和设备的污泥干化焚烧处理设备。
背景技术：
污水处理厂的脱水污泥若要妥善处置，进行污泥干化脱水是目前所有污泥处理工艺的必须环节。目前，国内普遍的做法是通过电厂蒸汽加热、烟气余热等方式对污泥进行高温热干化。高温热干化具有能耗高、设备占地空间大，配套设备多，干燥尾气处理困难的特点，且干化过程中存在粉尘和臭气污染的问题。干化产生的冷凝污水，污染指标高，需要建设单独的污水处理站处理。而且在垃圾焚烧厂内建设的污泥协同处理项目，由于蒸汽热干化设施设备占用空间大，需要建设独立厂房，带来干污泥的二次储存和运输，需要配套专门的干污泥料仓、运输车和司机，运行成本高。
低温污泥干化技术是近几年发展起来的一种利用电能直接加热空气来进行污泥干化的技术，因其干燥温度在90℃以下，一般称之为低温干化技术。传统的低温干化机采用单级或多级热泵系统进行冷凝除湿，但是由于热泵系统工作在高温工况下，制冷负荷高，热泵机组选型大，运行过程中大约产生所需制冷负荷30～50％的废热，废热需要通过室外风冷凝器或水冷凝器进行排除，造成大量的能源浪费，设备运行成本高，使集中处理模式下的低温干化推广应用受到限制。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种污泥干化焚烧处理设备。可充分利用垃圾焚烧发电厂现有设备，对污泥进行干化及后处理，有效利用厂房现有资源。并能够实现干化气体的潜热和显热的全热回收，提高热回收效率。
本实用新型提供一种污泥干化焚烧处理设备，应用于垃圾焚烧发电厂的焚烧主厂房，污泥干化焚烧处理设备包括污泥存储装置、污泥干化装置、污泥焚烧装置以及热能发电装置。污泥存储装置与污泥干化装置之间通过污泥输送装置连接，污泥干化装置与污泥焚烧装置之间通过污泥输送装置连接。污泥焚烧装置耦接热能发电装置。污泥干化装置为低温污泥干化装置。待处理的湿污泥自污泥存储装置送出，经污泥干化装置干化后送入污泥焚烧装置焚烧，生成的高温烟气供给热能发电装置，热能发电装置向污泥干化装置提供电力。
在本实用新型的一个实施例中，焚烧主厂房设有垃圾卸料大厅，污泥干化装置设置于垃圾卸料大厅下方，污泥存储装置设置在垃圾卸料大厅一端。
在本实用新型的一个实施例中，热能发电装置包括一热回收装置，一热能动能转化装置以及一发电机，热回收装置集中回收污泥焚烧装置生成的高温烟气，将热能供给热能动能转化装置，在热能动能转化装置中转化为动能，将动能传递给发电机发电，以向污泥干化装置提供电力。
在本实用新型的一个实施例中，污泥焚烧装置是焚烧主厂房的垃圾焚烧装置，热能发电装置是焚烧主厂房的热能发电装置。
在本实用新型的一个实施例中，污泥干化装置包括一网带干燥机及一污泥加工装置。网带干燥机用于对湿污泥进行干化脱水，网带干燥机设置有入料斗、出料口以及连通入料斗和出料口的物料干化输送装置。
污泥加工装置设置于网带干燥机的入料斗处，接收来自污泥存储装置的湿污泥并加工成型，或分别接收来自污泥存储装置的湿污泥和部分经网带干燥机干化后的干污泥，将干污泥和湿污泥按比例掺混并加工成型，以控制投入网带干燥机的湿污泥的含水率。
在本实用新型的一个实施例中，出料口设置于网带干燥机的下方，入料斗及污泥加工装置设置于网带干燥机的上方，污泥输送装置在网带干燥机的下方连通出料口，并连通污泥焚烧装置，或在所述网带干燥机的下方连通所述出料口，并在网带干燥机的上方连通污泥加工装置，最终连通污泥焚烧装置。
在本实用新型的一个实施例中，网带干燥机的数量为至少一个，污泥加工装置的数量与网带干燥机的数量相同。
在本实用新型的一个实施例中，污泥干化装置还包括一全热回收装置。网带干燥机和全热回收装置通过主回风管路相连通。全热回收装置具有转轮式全热回收器，转轮式全热回收器的热侧吸收进入全热回收装置的湿热气体的热量，转轮式全热回收器的冷侧对降温干燥后的气体加热升温。全热回收装置具有冷却装置、干燥装置和升温装置，干燥装置设置在冷却装置和转轮式全热回收器的冷侧之间；干燥装置包括至少一个冷媒蒸发器；干燥装置对通过的气体进行冷凝干升温装置设置在转轮式全热回收器之后；升温装置包括至少一个冷媒冷凝器；升温装置对通过的气体进行升温，使送回网带干燥机的气体温度和湿度达到网带干燥机中干燥气体的温度和湿度的作业标准。
在本实用新型的一个实施例中，全热回收装置为一全热回收箱，与网带干燥机共用同一箱体。全热回收箱接收来自所述网带干燥机的湿热气体，进行降温干燥处理，后再升温成热干气体供所述网带干燥机循环使用。全热回收箱具有至少一个风道，每一风道内均设置有过滤装置、干燥装置和升温装置。各风道共用同一个冷却装置。过滤装置设置于各风道的转轮式全热回收器的热侧之前。过滤装置包括初效过滤器和高效过滤器，对进入全热回收箱的气体进行除尘除杂。
在本实用新型的一个实施例中，污泥输送装置为污泥柱塞泵、螺杆泵、螺旋输送机和埋刮板输送机中的一种或多种的组合。
本实用新型的有益效果在于，将污泥干化设备安置于垃圾焚烧发电厂的焚烧主厂房，利用厂房现有的设备和厂房空间，无需另外再单独设置配套设备，节省了空间成本和设备成本。在部分实施例中，污泥干化设备自身具有全热回收装置，仅需电能供给即可工作，无需单独配置热能设备。污泥干化焚烧后的热能转化为电能供给自身驱动工作，配合垃圾焚烧发电厂原本的焚烧发电装置即可满足工作需要的电能，可大幅节省电能的消耗。
附图说明
图1为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备应用于垃圾焚烧发电厂厂房的布局示意图；
图2为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备部分组件的布局示意图；
图3为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备的污泥存储装置和污泥干化装置连接关系的示意图；
图4为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备的污泥存储装置和污泥干化装置连接关系的示意图；
图5为本实用新型的一个实施例中的污泥干化装置的结构示意图；
图6为本实用新型的一个实施例中的污泥干化装置的侧视图；
图7为本实用新型的一个实施例中的污泥干化装置的全热回收箱的结构示意图；
图8为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备的工作流程图。
其中，附图标记说明如下：
1 湿污泥料仓
2 污泥干化装置
201 网带干燥机
2011 入料斗
2012 出料口
2013 输送带
202 全热回收箱
2020 箱体框架
20201 保温隔板
2021 初效过滤器
2022 高效过滤器
2023 转轮式全热回收器
2024 冷却装置
2025 冷媒蒸发器
2026 冷媒冷凝器
203 污泥加工装置
3 污泥焚烧装置
301 焚烧炉
302 焚烧炉
303 焚烧坑
4 热能发电装置
401 余热锅炉
402 汽轮机
403 发电机
5 污泥输送装置
具体实施方式
以下将结合附图，通过本实用新型的具体实施例对本实用新型所提供的技术方案进行详细说明，以供本领域技术人员对本实用新型进行更明确的了解。需要说明的是，以下实施例所提供的技术方案及说明书附图仅供对本发明进行说明使用，并非用于对本发明加以限制。以下实施例及附图中，与本发明非直接相关的元件、步骤均已省略而未示出；且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。
以下详细叙述本发明的一实施例，从而对本发明所提供的技术方案进行详细说明，以供本领域技术人员对本发明进行更明确的了解。
参见图1-图8，图1为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备应用于垃圾焚烧发电厂厂房的布局示意图。图2为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备部分组件的布局示意图。图3为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备的污泥存储装置和污泥干化装置连接关系的示意图。图4为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备的污泥存储装置和污泥干化装置连接关系的示意图。图5为本实用新型的一个实施例中的污泥干化装置的结构示意图。图6为本实用新型的一个实施例中的污泥干化装置的侧视图。图7为本实用新型的一个实施例中的污泥干化装置的全热回收箱的结构示意图。图8为本实用新型的一个实施例的污泥干化焚烧处理设备的工作流程图。
具体到本实施例中，如图1和图2所示的，本实用新型提供一种污泥干化焚烧处理设备，应用于垃圾焚烧发电厂的焚烧主厂房。该污泥干化焚烧处理设备包括湿污泥料仓(污泥存储装置)1、污泥干化装置2、污泥焚烧装置3以及热能发电装置4。湿污泥料仓1与污泥干化装置2之间通过一些污泥输送装置5连接，污泥干化装置2与污泥焚烧装置3之间通过另一些污泥输送装置5连接。污泥焚烧装置3耦接热能发电装置4。污泥干化装置2为低温污泥干化装置，干化温度在90℃以下。一般作业中，污泥干化装置2中干燥气体的温度控制在60～80℃，相对湿度控制在30℃以下。焚烧主厂房设置有卸料大厅，湿污泥料仓1设置在卸料大厅的垃圾卸料一端，污泥干化装置2设置于垃圾卸料大厅下方。
其中，湿污泥料仓1可以采用钢制或砼制平底料仓，底部设有防结拱滑架，防结拱滑架通过液压油缸驱动，可以对污泥破拱，防止污泥架桥。一般湿污泥料仓1容积为1～2天的湿污泥处理量。本领域技术人员可根据实际需求，选择其他容量的料仓容积。污泥输送装置5可以是污泥柱塞泵、螺杆泵、螺旋输送机和埋刮板输送机中的一种或多种的组合。在湿污泥料仓1至污泥干化装置2的阶段，优选使用污泥柱塞泵，其具有输送能力强、输送距离远、便于调节、运行稳定、维护方便的优点。在污泥干化装置2至污泥焚烧装置3的阶段，优选采用埋刮板输送机，埋刮板输送机即可以水平、倾斜输送，也可以垂直提升，适宜于各种形式的干污泥输送线。且刮板机设备运行稳定可靠，无易损易耗件，使用寿命长。当然，本领域技术人员也可根据实际需要，选择其他的输送装置。
如图3-图7所示的，污泥干化装置2包括一网带干燥机201及一污泥加工装置203。在本实施例中，污泥干化装置2还包括一全热回收箱202。
网带干燥机201设置有位于网带干燥机201上方的入料斗2011、位于网带干燥机下方的出料口2012以及设置于网带干燥机201内部的连通入料斗2011和出料口2012的输送带(物料干化输送装置)2013。出料口2013通过输送装置5连接污泥焚烧装置3，并在连接污泥焚烧装置3的输送路径上连接污泥加工装置203。即，污泥输送装置5在网带干燥机201的下方连通出料口2012，在网带干燥机201的上方连通污泥加工装置203，并最终连通污泥焚烧装置3。在一些实施例中，污泥输送装置5直接连通污泥焚烧装置，不连通污泥加工装置203。本领域技术人员可根据实际需要进行选择。污泥加工装置203通过输送装置5连接湿污泥料仓1和网带干燥机202的出料口2012，分别接收来自湿污泥料仓1的湿污泥和经网带干燥机202干化处理后的干污泥，将其按比例掺混，以控制投入入料口2011的湿污泥的含水率。掺混后污泥加工装置203将掺混完成的污泥造粒或切条成型，以提高后续干化过程的处理效率，污泥成型后投入入料口2011，在网带干燥机2011内进行低温干化。网带干燥机2011内完成低温干化的湿热气体流入全热回收箱202内进行全热回收处理。
全热回收箱202与网带干燥机201共用一个箱体，且具有至少一个风道。各风道通过一冷却装置2024对来自网带干燥机201的湿热气体降温。各风道均具有转轮式全热回收器2023，转轮式全热回收器2023的热侧吸收进入全热回收箱202的湿热气体的热量，冷侧对降温干燥后的气体加热升温，将来自网带干燥机202的湿热气体进行降温干燥，后再升温成热干气体供网带干燥机202循环使用。
如图7所示的，本实施例中的全热回收箱202具有一箱体框架2020。且具有两条风道，两条风道共用一个冷却装置2024。当然，本领域技术人员可根据实际需要，选择其他数量的风道。在本实施例中，左右两个风道均分为上下两层，上层为热侧，下层为冷侧，由保温隔板20201隔开。每一风道均具有一转轮式全热回收器2023，以及一过滤装置、一干燥装置和一升温装置。转轮式全热回收器2023纵跨风道的热侧和冷侧(即纵跨上下两侧)。在本实施例中，冷却装置2024为冷水盘管表冷器，设置于左右两个风道共用的部分，与保温隔板20201位于相同水平面。本领域技术人员也可根据实际需求，选择风冷盘管表冷器或其他合适的冷却装置以及设置位置，本发明并不以此为限。过滤装置包括初效过滤器2021和高效过滤器2022，设置在每一风道气体路径上进入转轮式全热回收器2023的热侧之前。在本实施例中，初效过滤器2021为板式过滤器，高效过滤器2022为布袋过滤器。本领域技术人员可根据实际需要选择其他的过滤器，本发明并不以此为限。干燥装置包括至少一个冷媒蒸发器2025，设置在气体路径上冷却装置2024和转轮式全热回收器2023的冷侧之间，对经过冷却的气体进行干燥。在本实施例中，冷媒蒸发器2025为一个，但本领域技术人员可根据实际情况选择使用一个以上的冷媒蒸发器，以进行多级降温干燥，本发明并不以此为限。升温装置设置在转轮式全热回收器2023的冷侧之后。升温装置包括至少一个冷媒蒸发器2026。升温装置对通过的气体进行升温，使送回所述网带干燥机202的气体温度与网带干燥机202中的干燥气体温度和湿度达到网带干燥机中干燥气体的温度和湿度的作业标准。在本实施例中，冷媒蒸发器2025和冷媒蒸发器2026之间通过一冷媒循环管路相连(图中未示出)，冷媒循环管路上设置有冷媒压缩机和冷媒膨胀阀，形成一热泵系统(图中未示出)。
经由污泥干化装置2低温干化处理后的污泥由输送装置5输送至污泥焚烧装置3。污泥焚烧装置3包括两个焚烧炉301和302，还包括一焚烧坑303。焚烧炉301、302和焚烧坑303均为垃圾焚烧发电厂原本的垃圾焚烧设备，301、302为垃圾焚烧炉，303为垃圾焚烧坑。利用焚烧厂房原有的设备进行污泥焚烧。经低温干化处理后的污泥，因为经过污泥加工装置造粒或切条，污泥粒径均匀，灰尘比例低，适宜在垃圾焚烧炉排炉内焚烧，相比蒸汽热干化产生的粉状污泥，避免了粉状污泥在炉排间隙漏料的问题，污泥燃烧的更彻底。炉渣可收集输送至外部设备进行回收利用，例如制砖。焚烧产生的烟气输送给耦接的热能发电装置4。
热能发电装置4包括一余热锅炉(热回收装置)401、一汽轮机(热能动能转化装置)402和一发电机403。余热锅炉401进行热能集中回收，接收焚烧产生的烟气，用于加热锅炉产生蒸汽，蒸汽携带的热能进入汽轮机402转化成动能，带动发电机401进行发电，以供给污泥干化装置202进行工作。其中余热锅炉401、汽轮机402和发电机403也均为垃圾焚烧发电厂的原有设备。一般污泥自身热值产生的电能即可满足污泥低温干化所需电能的50％，剩余电能利用垃圾焚烧产生的电能补充。以处理1吨80％含水率的污泥为例，干化至40％含水率入炉焚烧，低温干化过程需要消耗180kwh/t湿泥，低温干化焚烧发电全流程折合仅需要消耗90kwh/t湿泥。
如图8所示的，设备运行时，待处理的湿污泥自湿污泥料仓1送出，由污泥输送装置5输送至污泥干化装置2。湿污泥经污泥干化装置2干化后再由另一部分的污泥输送装置5送入污泥焚烧装置3焚烧，生成的高温烟气供给热能发电装置4，热能发电装置4向污泥干化装置2提供电力。其中污泥干化装置2干化过程中产生的水蒸气在全热回收箱202中经过过滤降温后在冷媒冷凝器2025中凝结成水，凝结水可输送至垃圾焚烧发电厂内的污水处理站进行处理后成为中水进行再利用；焚烧装置3产生的炉渣可制砖；用于锅炉加热后的烟气送入垃圾焚烧发电厂的烟气处理设备进行烟气处理，飞灰固化填埋，处理后的烟气达标排放。
污泥干化装置202在工作状态下，气体的过程如下：从网带干燥机202中来的湿热气体进入全热回收箱202的上部，自然分流成左右两个风道，其中任一风道中，湿热气体先通过初效过滤器2021和高效过滤器2022，得到干净的、无杂质的湿热气体。这一步骤可避免后续流程中转轮式全热回收器2023、冷却装置2024、冷媒蒸发器2025和冷媒蒸发器2026产生杂质堵塞和损坏。干净的湿热气体进入转轮式全热回收器2023的热侧进行降温冷凝，转轮式全热回收器2023将气体中的显热和潜热全部进行回收，热回收效率可以达到60％以上。降温后的湿热气体再经过冷却装置2024，通过冷水盘管表冷器调节进入热泵系统的气体温度，以降低冷媒循环管路上的热泵系统的制冷负荷，并将热泵系统的冷媒压缩机运转产生的废热排出干燥系统。冷却装置2024通过温度检测，变频风机或比例阀调节，利用PLC系统实现自动控制。经过冷却装置2024后气体进入冷媒蒸发器2025冷凝去湿，将气体在系统中吸收的水份冷凝去除，湿热气体变成干冷气体。优选的，通过冷媒压缩机的蒸发温度控制，即通过膨胀阀调节和控制冷媒的蒸发压力，使干冷气体温度控制在20℃～35℃之间。同时水份冷凝释放的热量，通过冷媒蒸发器1205中制冷剂蒸发进入冷媒循环管路。通过冷媒蒸发器2025的冷干气体进入转轮式全热回收器2023的冷侧进行吸热升温，将转轮式全热回收器2023的转轮芯体内的热量重新回收。经过转轮式全热回收器2023加热后的热干气体，最后通过冷媒冷凝器2026，进一步提高温度和焓值，降低热干气体的相对湿度，使通过的气体的温度和湿度达到网带干燥机202中干燥气体的温度和湿度的作业标准。冷媒冷凝器2026的热量来自于热泵系统从冷媒蒸发器2025中吸收的能量和热泵系统运转产生的废热。最后，热干气体被加热到60℃～75℃，通过风机送回网带干燥机202继续进行对湿污泥的干化脱水。
在一些实施例中，湿污泥料仓1可以选用多个，污泥干化装置2也可以包括多个网带干燥机201，相应的污泥加工装置203及全热回收箱202数量应与网带干燥机201的数量相同。如本实施例中，湿污泥料仓1和网带干燥机201均为4个，可形成相应配套的干化流水线。本领域技术人员可根据实际需求，选择不同的数目。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型的污泥干化焚烧处理设备，由于低温干化使用的干化气体可进行自循环，仅需电能驱动。而所需的电能一半可由自身污泥焚烧过程提供，利用厂房原有的设备即可进行运作。因此体量较小，且无需外部供气供热，故而可设置于垃圾焚烧发电厂中垃圾卸料大厅的下方。由于充分利用了垃圾焚烧发电厂厂房原有的设备和空间，因此节省了空间成本和设备成本。同时自身节能环保。
以上为本发明所提供的污泥干化焚烧处理系统的一些实施例，通过实施例的说明，相信本领域技术人员能够了解本发明的技术方案及其运作原理。然而以上仅为本发明的优选实施例，并非对本发明加以限制。本领域技术人员可根据实际需求对本发明所提供技术方案进行适当修改，所做修改及等效变换均不脱离本发明所要求保护的范围。本发明所要求保护的权利范围，当以所附的权利要求书为准。