CN108413411A - 生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法和***，以生活垃圾焚烧发电***的汽轮发电机组低压抽汽蒸汽作为热源，对污泥进行干化处理；干化处理后的污泥与生活垃圾掺混焚烧进行发电：污泥干化过程产生的臭气、废水以及污泥在焚烧过程中产生的烟气和灰渣通过生活垃圾焚烧发电***的废水、废气、废渣污染防治设施共同处理。本发明利用生活垃圾焚烧发电协同处置污泥，干化过程中达到了减量、消毒、灭菌、解臭的效果，满足了污泥处理的“无害化”要求，在此前提下真正意义上实现了污泥的“减量化”和“资源化”，具有良好的经济效益、社会效益与环境效益。

Description

生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法和***

技术领域

本发明属于污泥处理技术，涉及一种生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法和***。

背景技术

随着经济的迅猛发展，城市人口的不断增加和美丽乡村的建设发展，污泥产生量急剧增加。污泥有机物含量高、易腐烂，有强烈的臭味，并且含有寄生虫卵、病原微生物和铜、锌、铬、汞等重金属以及盐类、多氯联苯、二恶英、放射性核素等难降解的有毒有害物质，如不加以妥善处理，任意排放，将会造成二次污染。特别是在污水处理过程中，70%～90%的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中，重金属超标是阻碍污泥农用的主要问题。

目前污泥的处理处置技术有堆肥、填埋、生物消化、焚烧等，污泥堆肥产物可用于园林绿化、菜地、农田等，但是污泥中的重金属会被植物吸收，影响生态发展；污泥填埋占用大量的土地资源，不适用土地资源紧张的地方；生物消化对污泥有机质含量有特定要求，且工艺流程长、投资大、运行成本高，减量化、资源化利用效率低；焚烧法被认为是污泥处理最有效最彻底的方法，不仅能大大减小污泥的体积，有效杀灭致病菌等微生物，同时还能回收污泥焚烧的发热量。

现有的污泥焚烧法有四种适用技术，包括在燃煤电厂污泥干化后按比例入炉混烧、水泥窑对干化污泥协同焚烧处置、生活垃圾焚烧发电协同处置污泥、污泥焚烧炉单独焚烧处置。如申请号为201611193258.3的中国专利文件公开了一种生活垃圾与污泥协同焚烧发电废气净化超低排放***，利用生活垃圾和污泥一同进行焚烧发电，但是由于污水处理厂出来的污泥含水率高、热值低，大多数污泥含水率高达60%以上、低位热值不到300kcal/kg，如果直接与生活垃圾掺混在一起燃烧，会降低焚烧炉燃烧温度，造成焚烧炉烟气二噁英超标排放。如果对污泥干化后进行焚烧，可以提高污泥的燃烧效率，但是同时需要消耗能源对污泥进行干化处理。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的污泥协同生活垃圾焚烧处理技术存在的上述问题，提供一种生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法和***，利用发电***的多余热能对污泥进行干化，同时利用生活垃圾焚烧发电***的污染防治设施与污泥干化过程完全共享。

本发明采用如下技术方案实现：

生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，以生活垃圾焚烧发电***的汽轮发电机组低压抽汽蒸汽作为热源，对污泥进行干化处理；干化处理后的污泥与生活垃圾掺混焚烧进行发电：污泥干化过程产生的臭气、废水以及污泥在焚烧过程中产生的烟气和灰渣通过生活垃圾焚烧发电***的废水、废气、废渣污染防治设施共同处理。

具体的，所述污泥干化处理包括如下步骤：

步骤一、湿污泥接收与存储；

步骤二、湿污泥给料；

步骤三、污泥造粒与干化；

步骤四、干污泥输送与存储。

进一步的，所述步骤一中接收的湿污泥含水率不超过65％，步骤三造粒和干化后的干污泥含水率为40%-45%。

进一步的，所述步骤三中，采用生活垃圾焚烧发电***的汽轮发电机组低压抽汽蒸汽作为热源。

进一步的，所述步骤三中的湿污泥造粒和干化蒸汽换热淅出的凝结水收集后通过生活垃圾焚烧发电***的锅炉疏水***回用；

干化后的高湿热废气通过冷却收集凝结废水，冷却后的低含湿废气循环送入步骤三进行污泥干化换气，重新带出湿污泥干化产生的湿蒸汽。

进一步的，所述步骤三中高湿热废气的冷却介质由生活垃圾焚烧发电***的循环冷却水***提供。

进一步的，步骤一和步骤二中含有恶臭成分废气以及步骤三中产生的富余干燥循环废气一同作为焚烧炉一次风送入炉排助燃。

本发明还公开了一种生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理***，采用上述生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，具体包括依次串联连接的湿污泥存储单元1、湿污泥给料单元2、污泥造粒单元3、污泥干燥单元4和干污泥存储单元5，其中，湿污泥存储单元1用于湿污泥的接收和存储，湿污泥给料单元2用于湿污泥向污泥造粒单元3给料输送，污泥造粒单元3用于湿污泥的造粒，污泥干燥单元4用于湿污泥的干燥，干污泥存储单元5用于干化后的干污泥存储；

所述湿污泥存储单元1通过湿污泥给料单元2连接污泥造粒单元3，所述污泥干燥单元4与污泥造粒单元3配套设置，并与干污泥存储单元5通过输送设备对接，所述干污泥存储单元5通过车辆转运连接至垃圾掺混单元12，干污泥与生活垃圾在垃圾掺混单元12混合后送入垃圾焚烧炉10进行焚烧；其中，

所述污泥造粒单元3和污泥干燥单元4的加热蒸汽通道与生活垃圾焚烧发电***的汽轮发电机组11低压抽汽蒸汽连通，所述污泥造粒单元3和污泥干燥单元4的冷凝水通道与冷凝水收集单元6连接，所述冷凝水收集单元6连接至锅炉疏水单元7；

所述污泥造粒单元3的干燥循环风出口连接至干燥循环风换热单元9，所述干燥循环风换热单元9产生的凝结废水通过管道与渗滤液处理单元8连通。

进一步的，所述干燥循环风换热单元9与污泥造粒单元3和污泥干燥单元4的内部物料通道通过干燥循环风管路连接，将冷却后的低含湿废气循环利用。

进一步的，所述干燥循环风换热单元9和污泥干燥单元4之间的干燥循环风管路引出一路排风支管，与湿污泥存储单元1内部的臭气负压抽吸管路汇合，一同连接至垃圾掺混单元12内部，将富余废气和湿污泥臭气作为焚烧炉一次风送入炉排助燃。

进一步的，所述干燥循环风换热单元9和污泥干燥单元4之间的干燥循环风管路引出一路排风支管，与湿污泥存储单元1内部的臭气负压抽吸管路汇合，一同连接至垃圾掺混单元12内部，将富余废气和湿污泥臭气作为焚烧炉一次风送入炉排助燃。

本发明的有益效果是：

一、生活垃圾焚烧发电协同处置市政污泥可提高污泥无害化、减量化、资源化处置水平，投资节省，环境效益、社会效益、经济效益显著。

二、本发明干燥过程产生的臭气、凝结废水可得到有效收集处置，能耗较低。市政污泥干化物料含水率控制在40%左右，入炉混烧对垃圾热值影响较小，混烧比例可以不必约束。

三、干化污泥中的重金属含量低于农林用肥标准时可优先考虑工业化堆肥，焚烧炉能源化利用作为备选途径。造粒干化污泥颗粒余温45℃左右，加上生物热能，肥堆降温缓慢，有利于菌群快速繁殖生长；无粉尘的不规则的颗粒堆放，自然形成内部构架所形成的供氧通道，堆肥的孔隙率高可以包容足够的氧分，是好氧菌群繁殖的必备条件。

综上所述，本发明将污泥先行干化到合适的含水率，提高其低位发热值，同时在干化过程中达到减量、消毒、灭菌、解臭的效果，利用生活垃圾焚烧协同处置污泥的干化，相比现行其他焚烧处置技术高标准满足了“无害化”要求，在此前提下真正意义上实现了污泥的“减量化”和“资源化”，投资最省，具有良好的经济效益、社会效益与环境效益。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理***的连接示意图。

图中标号：1-湿污泥存储单元，2-湿污泥给料单元，3-污泥造粒单元，4-污泥干燥单元，5-干污泥存储单元，6-冷凝水收集单元，7-锅炉疏水单元，8-凝结废水收集单元，9-干燥循环风换热单元，10-垃圾焚烧炉，11-汽轮发电机组，12-垃圾掺混单元。

具体实施方式

实施例

结合参见图1，图示中的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理***为本发明的一种优选方案，具体包括湿污泥存储单元1、湿污泥给料单元2、污泥造粒单元3、污泥干燥单元4、干污泥存储单元5、冷凝水收集单元6、锅炉疏水单元7、凝结废水收集单元8、干燥循环风换热单元9、垃圾焚烧炉10、汽轮发电机组11、垃圾掺混单元12。其中，湿污泥存储单元1、湿污泥给料单元2、污泥造粒单元3、污泥干燥单元4和干污泥存储单元5依次串联连接形成污泥干化的工艺主体，湿污泥存储单元1用于湿污泥的接收和存储，湿污泥给料单元2用于向污泥造粒单元3给料，污泥造粒单元3用于湿污泥的造粒，污泥干燥单元4用于湿污泥的干燥，干污泥存储单元5用于干化后的干污泥存储。

图示中的实线箭头为湿污泥或干污泥等固态物料的连接线路示意，点画线箭头为冷凝水或凝结废水等液态的连接线路示意，虚线为蒸汽或废气等气态物料的连接线路示意。

湿污泥存储单元1通过湿污泥给料单元2连接污泥造粒单元3，通过湿污泥给料单元2将湿污泥存储单元1内的湿污泥输送到污泥造粒单元3中，污泥干燥单元4与污泥造粒单元3配套设置，先将湿污泥形成颗粒状，以提高湿污泥的受热面积，然后将污泥颗粒送入到污泥干燥单元4内受热干燥，污泥干燥单元4与干污泥存储单元5通过输送设备对接，干化后的污泥颗粒被转移到干污泥存储单元内，干污泥存储单元5与垃圾掺混单元12通过转运设备连接，干污泥在垃圾掺混单元12内与生活垃圾掺混后送入垃圾焚烧炉10进行焚烧。

具体的，湿污泥存储单元1包括污泥存储池、卸料大门。接收的湿污泥要求含水率不超过65%，湿污泥采用密闭自卸式运输车从卸料平台卸入污泥存储池，污泥存储池采用密闭结构并设有负压抽吸装置，抽吸含有恶臭成份废气与干燥循环风富余废气合并送入垃圾焚烧炉进行助燃。

湿污泥给料单元2主要包括抓斗、污泥受料斗及污泥给料机，抓斗抓取污泥存储池中的湿污泥喂入受料斗，污泥受料斗下部对接设置的螺旋污泥给料机将湿污泥均匀送入污泥造粒单元。

污泥造粒单元3和污泥干燥单元4分别采用污泥造粒机与盘式干燥机，污泥造粒机与盘式干燥机垂直布置，污泥造粒机在上部，盘式干燥机在下面，湿污泥在污泥造粒机重复造粒破壁热蒸发，形成了中间镂空的、极不规则的污泥颗粒，该颗粒表面积非常大、堆比重很轻、透气性很强，粒径约为3～10mm且独立相互不粘连，进一步提高污泥颗粒的受热表面积。造粒污泥进入盘式干燥机后，在各层耙齿的耙动下，逐级干燥下落，干燥污泥终端出***水率不超过40%。

干污泥存储单元5主要包括密闭刮板式输送机、斗式提升机、干污泥存储罐，盘式干燥机的出口连接干污泥由密闭刮板式输送机、斗式提升机输送至干污泥存储罐暂存。垃圾掺混单元12即为与垃圾焚烧炉对接的垃圾池，由厂内自卸汽车将干污泥存储单元5内的干污泥转运至垃圾池指定区域混入垃圾堆熟料，由垃圾池给料装置将掺混了干污泥的垃圾直接给入垃圾焚烧炉10。

污泥造粒单元3和污泥干燥单元4采用垃圾焚烧炉10余热利用产生的蒸汽驱动汽轮发电机组11发电后的低压抽汽蒸汽作为干燥热源，造粒干燥机和盘式干燥机采用间接加热方式，污泥造粒单元3和污泥干燥单元4的加热蒸汽通道分别为造粒干燥机和盘式干燥机的加热夹套，来自汽轮发电机组的低压抽汽通过管路阀门调节控制分别进入污泥造粒干燥机和盘式干燥机的加热夹套内，与下落的污泥接触传导热量，使湿污泥内部的水分蒸发。蒸汽在换热过程中温度降低，凝结成水，由自动疏水阀控制导入冷凝水收集单元6的冷凝水收集箱内，收集的冷凝水经泵加压送入发电机组的锅炉疏水单元7回用。

污泥造粒单元3和污泥干燥单元4内部换热后的高湿热废气引流至干燥循环风换热单元9，对湿热水蒸汽进行冷却凝结去除，干燥循环风换热单元9主要包括板式换热器、循环冷却水及其管路***。从污泥造粒机上部排出的高湿热废气温度约100℃，富集腐蚀性气体和大量水蒸汽，在循环风机前的***管路上设置板式换热器，通过间接换热方式与循环冷却水产生热交换，换热后的低含湿废气温度降至40℃～50℃区间，可作为污泥造粒单元3和污泥干燥单元4的干燥循环风，淅出的大量凝结废水收集到凝结废水收集单元8，板式换热器循环冷却水由垃圾电厂循环冷却水***统一供给。为延长板式换热器使用寿命，空气侧材质采用耐腐蚀合金材料。

凝结废水收集单元8主要包括凝结废水收集池及其管路***，凝结废水收集池连接到垃圾电厂渗滤液处理***。板式换热器冷却干燥循环风淅出的凝结废水自流进入收集池，泵送至生活垃圾渗滤液处理***合并处置。

干燥循环风换热单元9与污泥造粒单元3和污泥干燥单元4通过干燥循环风管路连接。干燥循环风管路上设置循环风机，循环的干燥循环风从盘式干燥机下部送入，从污泥造粒机上部导出，循环风机的作用是克服管路***阻力，保证干燥循环风以一定流速在***中正常循环流动，管路***全程保持负压状态，防止异味气体外泄。在循环风机出口引出一路排风支管与湿污泥存储单元1的负压抽吸管路汇合，并在汇合管路上设一台抽吸风机，将臭气排往垃圾掺混单元12，该排风支管的作用是将***各处漏入的空气排出，保持***风量平衡。垃圾池内臭味气体汇合后作为焚烧炉一次风送入炉排助燃，臭味气体在850℃以上的高温下彻底消解。污泥干化工艺***干燥循环风采用循环***，干化污泥臭气抽排量只占垃圾电厂焚烧炉正常运行一次风量的4%左右，不会对垃圾池负压保持产生影响。

以生活垃圾焚烧发电协同处置市政污泥为例，市政污泥的干化工艺***作为生活垃圾焚烧发电项目子***同步建设实施，厂房及总平面整体功能协调布局。以生活垃圾焚烧发电***的汽轮发电机组低压抽汽蒸汽作为热源，对污泥进行干化处理；干化处理后的污泥与生活垃圾掺混焚烧进行发电：污泥干化过程产生的臭气、废水以及污泥在焚烧过程中产生的烟气和灰渣通过生活垃圾焚烧发电***的废水、废气、废渣污染防治设施共同处理。

具体的，市政污泥在干化过程中包括如下具体步骤：

步骤一、湿污泥接收与存储，接收的湿污泥含水率不超过65％；

步骤二、湿污泥给料；

步骤三、采用生活垃圾焚烧发电***的汽轮发电机组低压抽汽蒸汽作为热源对污泥进行造粒与干化。步骤四、干污泥输送与存储。干化后的干污泥含水率在40%-45%之间，市政污泥在此含水率水平下，其低位热值可提升至850 kcal/kg以上，既可满足焚烧炉稳定焚烧要求，也满足好氧堆肥最佳水分条件区间。干化污泥中的重金属含量低于农林用肥标准时可优先考虑工业化堆肥，焚烧炉能源化利用作为备选途径。

采取以上实施方式，通过生活垃圾焚烧发电与市政污泥干化协同工作，干化过程中达到了减量、消毒、灭菌、解臭的效果，干化污泥可以有效能源化、资源化利用。

本发明不局限于上述实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，其特征在于：

以生活垃圾焚烧发电***的汽轮发电机组低压抽汽蒸汽作为热源，对污泥进行干化处理；

干化处理后的污泥与生活垃圾掺混焚烧进行发电：

污泥干化过程产生的臭气、废水以及污泥在焚烧过程中产生的烟气和灰渣通过生活垃圾焚烧发电***的废水、废气、废渣污染防治设施共同处理。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，所述污泥干化处理包括如下步骤：

步骤一、湿污泥接收与存储；

步骤二、湿污泥给料；

步骤三、污泥造粒与干化；

步骤四、干污泥输送与存储。

3.根据权利要求2所述的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，所述步骤一中接收的湿污泥含水率不超过65％，步骤三造粒和干化后的干污泥含水率为40%-45%。

4.根据权利要求2所述的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，所述步骤三中，采用生活垃圾焚烧发电***的汽轮发电机组低压抽汽蒸汽作为热源。

5.根据权利要求4所述的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，所述步骤三中的湿污泥造粒和干化蒸汽换热淅出的凝结水收集后通过生活垃圾焚烧发电***的锅炉疏水***回用；

干化后的高湿热废气通过冷却收集凝结废水，冷却后的低含湿废气循环送入步骤三进行污泥干化换气，重新带出湿污泥干化产生的湿蒸汽。

6.根据权利要求5所述的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，所述步骤三中高湿热废气的冷却介质由生活垃圾焚烧发电***的循环冷却水***提供。

7.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，步骤一和步骤二中含有恶臭成分废气以及步骤三中产生的富余干燥循环废气一同作为焚烧炉一次风送入炉排助燃。

8.生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理***，其特征在于采用权利要求1-7中的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理方法，包括：

湿污泥存储单元（1），用于湿污泥的接收和存储；

湿污泥给料单元（2），用于向污泥造粒单元给料；

污泥造粒单元（3），用于湿污泥的造粒；

污泥干燥单元（4），用于湿污泥的干燥；

干污泥存储单元（5），用于干化后的干污泥存储；

所述湿污泥存储单元（1）通过湿污泥给料单元（2）连接污泥造粒单元（3），所述污泥干燥单元（4）与污泥造粒单元（3）配套设置，并与干污泥存储单元（5）通过输送设备对接，所述干污泥存储单元（5）通过车辆转运连接至垃圾掺混单元（12），干污泥与生活垃圾在垃圾掺混单元（12）混合后送入垃圾焚烧炉（10）进行焚烧；其中，

所述污泥造粒单元（3）和污泥干燥单元（4）的加热蒸汽通道与生活垃圾焚烧发电***的汽轮发电机组（11）低压抽汽蒸汽连通，所述污泥造粒单元（3）和污泥干燥单元（4）的冷凝水通道与冷凝水收集单元（6）连接，所述冷凝水收集单元（6）连接至锅炉疏水单元（7）；

所述污泥造粒单元（3）的干燥循环风出口连接至干燥循环风换热单元（9），所述干燥循环风换热单元（9）产生的凝结废水通过管道与渗滤液处理单元（8）连通。

9.根据权利要求8所述的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理***，所述干燥循环风换热单元（9）与污泥造粒单元（3）和污泥干燥单元（4）的内部物料通道通过干燥循环风管路连接，将冷却后的低含湿废气循环利用。

10.根据权利要求9所述的生活垃圾焚烧发电协同污泥干化处理***，所述干燥循环风换热单元（9）和污泥干燥单元（4）之间的干燥循环风管路引出一路排风支管，与湿污泥存储单元（1）内部的臭气负压抽吸管路汇合，一同连接至垃圾掺混单元（12）内部，将富余废气和湿污泥臭气作为焚烧炉一次风送入炉排助燃。