CN109595562A - 污泥隧道式直接焚烧处理***及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥隧道式直接焚烧处理***及其方法，所述焚烧处理***包括密闭隧道式焚烧炉，所述密闭隧道式焚烧炉设有连通的干燥区、脱水区和焚烧区，在干燥区与脱水区直接设有气流隔断装置，还包括设在密闭隧道式焚烧炉头部的助燃空气进口、设在脱水区末端的烟气出口、设在密闭隧道式焚烧炉两端的进料密封炉门和出料密封炉门、设在干燥区前端的干燥空气进口、设在密闭隧道式焚烧炉尾部的干燥尾气出口。本发明将干燥、脱水、焚烧三个工艺过程集合在一个一体化的连续工艺即密闭隧道式焚烧炉内完成；同时焚烧产生的热能，用于干燥工艺过程，实现了污泥处理焚烧和烘干的能源自给平衡，最大限度地节约了能源，降低了成本。

Description

污泥隧道式直接焚烧处理***及其方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理技术领域，涉及一种污泥焚烧处理方法，特别涉及污泥隧道式直接焚烧处理***及其方法。
背景技术
污泥指含有大量有机物的工业或生活污水，经污水处理厂进行污水处理处理后产生的淤泥，淤泥经机械脱水后得到产物称为污泥。未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，对生态环境和人类的活动构成了严重的威胁。污泥带来的主要环境问题如下：
(1)污泥含水率高，堆放面积大，挤压垃圾填埋场库容；
(2)污泥特别适合细菌滋生，污泥堆场往往各类有害细菌的滋生泛滥场所；
(3)污泥易发散臭气和异味，造成严重的大气污染。
污泥主要由微生物、难降解有机物、以及其他金属和非金属元素组成。在干燥的污泥中挥发分约占50％-70％，灰分约占30％-50％左右，其中C含量约为20-30％，H含量约为3％-5％，O含量约为20％-25％，N含量约为3％-5％，S含量约为1％-2％。
以焚烧为核心的污泥处理技术是最彻底的污泥专业化处理方法。它可以使污泥中有机物全部碳化并燃烧、在燃烧的同时烧死病原体，可以对含有重金属或化学污染物的污泥实现完全的惰性化处理，可最大限度减少污染，且焚烧后产生的焚烧灰或炉渣可以用做改良土壤、制作建材等。
污泥中有机物等物质具有一定热值，由于污泥所含水分较高，有很多污泥自身热值不足以蒸发污泥自身所含水分。即使有些污泥自身热值可以蒸发污泥自身所含水分，但是不经干燥处理的污泥达不到污泥燃烧要求的条件。
目前污泥焚烧处理的技术方法一般是依靠外来热源先对污泥进行脱水烘干，达到污泥燃烧所要求的条件，然后再进行焚烧。一般情况下焚烧产生的热量如果不进行烟气中水蒸气气化潜热回收的话不能满足烘干需求，通常需要补充热能，而且一般烘干与焚烧在两个***完成，***投资大，工艺路线长。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种污泥隧道式直接焚烧处理***及其方法，本发明所要解决的技术问题是：如何将干燥、脱水、焚烧三个工艺过程集合在一个一体化的连续工艺即密闭隧道式焚烧炉内完成；同时回收脱水、焚烧产生的热能，特别是水蒸汽的汽化潜热，用于干燥工艺过程。实现了污泥处理焚烧和烘干的能源自给平衡，最大限度地节约了能源，降低了成本。另外，减少了设备投资，缩短了工艺流程，提高了处理效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一方面，本发明提供一种污泥隧道式直接焚烧处理***，包括
密闭隧道式焚烧炉，所述密闭隧道式焚烧炉设有连通的干燥区、脱水区和焚烧区，干燥区与脱水区之间设有气流隔断装置；
还包括设在密闭隧道式焚烧炉头部的助燃空气进口、设在脱水区末端的烟气出口、设在密闭隧道式焚烧炉两端的进料密封炉门和出料密封炉门、设在干燥区前端的干燥空气进口、设在密闭隧道式焚烧炉尾部的干燥尾气出口。
还包括利用生产蒸汽的余热锅炉、用于加热空气的气-汽换热器、用于污泥实现工艺过程的载料小车、用于启动***补充燃料的点火器。
所述余热锅炉上部设有抽取烟气尾气的引风机；余热锅炉的底部设有用于外排冷凝水的泥浆泵。
所述气-汽换热器连接有用于送入环境空气的鼓风机。
优选的是，所述进料密封炉门处设有用于防止干燥尾气发散的集气罩。
另一方面，本发明提供一种基于前述的污泥隧道式直接焚烧处理***的污泥焚烧处理方法，包括以下的步骤：
步骤a、将污泥压制成型并置于载料小车上；
步骤b、将干燥、脱水、焚烧三个工艺过程集合在一个一体化的密闭隧道式焚烧炉内完成：物料从密闭隧道式焚烧炉干燥区进入，并连续通过脱水区、焚烧区，依次进行干燥工艺、脱水工艺和焚烧工艺，脱除表面吸附水、脱除内部间隙水和结合水、燃烧污泥中的挥发分，最后将焚烧后的灰渣送出密闭隧道式焚烧炉。
进一步的，步骤b中、助燃空气与达到燃烧条件的污泥接触发生燃烧反应，燃烧后产生的高温烟气向脱水区流动，加热污泥并对污泥进行脱水；通过焚烧区、脱水区后的高温烟气通过烟气出口引出焚烧炉体系，通过余热锅炉和气-汽换热器充分回收高温烟气热能，得到热干空气，热干空气再通过干燥空气进口送回焚烧炉体系，进入干燥区对污泥进行干燥；干燥后，热干空气温度下降，并通过干燥尾气出口排至除臭塔，除臭塔处理后排放。
优选的是，回收高温烟气热能的方法是：烟气出口排出的高温烟气与余热锅炉进行一次换热后，烟气温度在180℃以上，然后进入气-汽换热器与环境空气进行二次换热，换热后排烟温度控制在60℃以下，同时生产热干空气；热干空气一部分送入干燥区对污泥进行干燥，另一部分送入焚烧区作为助燃空气。
优选的是，在污泥进入密闭隧道式焚烧炉前，先进行密闭性检查：启动引风机，关闭助燃空气进口、干燥空气进口、干燥尾气出口，检查密闭隧道式焚烧炉、余热锅炉、气-汽换热器的气密性，关闭引风机；关闭助燃空气进口、烟气出口，开启干燥空气进口、干燥尾气出口，启动鼓风机，检查密闭隧道式焚烧炉、余热锅炉、气-汽换热器的气密性，关闭鼓风机。
进一步的，步骤b具体方法是：开启进料密封炉门，步进式推料装置先送入一辆载有助燃燃料的载料小车，然后送入满载的载料小车至隧道窑内满置，关闭进料密封炉门，关闭助燃空气进口、干燥空气进口、干燥尾气出口，启动引风机，打开助燃空气进口，点火器通入天然气并点燃，热气流从助燃空气进口进入密闭隧道式焚烧炉内；在热气流作用下第一辆载有易燃物的载料小车发生燃烧，载料小车上的污泥稳定燃烧后，关闭点火器的点火烧嘴；后续载料小车的污泥受热后水汽蒸发，烟气出口处的温度逐步提高，开启脱水区风循环***的风机，开启余热锅炉，开启气-汽换热器，打开干燥空气进口、干燥尾气出口，启动鼓风机，开启焚烧区风循环***的风机，开启干燥区风循环***的风机；
当第一辆小车上的污泥燃烧完后，同时进料密封炉门和出料密封炉门，推出第一辆载料小车，送入一辆新的载料小车；被推出的焚烧完毕的载料小车的底板上为焚烧所得的灰渣，扒料机构将灰渣清除后的空载载料小车返回接收成型污泥，进入下一个循环。
与现有技术相比，本发明优点在于：
1.本发明将干燥、脱水、焚烧三个工艺过程集合在一个一体化的连续工艺即密闭隧道式焚烧炉内完成。
2.本发明在污泥焚烧处理过程中，回收污泥焚烧产生的热能，特别是水蒸汽的汽化潜热，用于干燥工艺过程，实现了污泥处理焚烧和烘干的能源自给平衡，最大限度地节约了能源，降低了成本。
3.污泥燃烧产生的烟气中的水蒸气经过与环境空气的换热后，达到冷凝温度，通过冷凝水可以用于对烟气中的粉尘进行吸附除尘。
4.减少了设备投资，缩短了工艺流程，提高了处理效率。
附图说明
图1为本发明的污泥隧道式直接焚烧处理***示意图。
图中，1-密闭隧道式焚烧炉；2-烟气出口；3-助燃空气进口；4-进料密封炉门；5-出料密封炉门；6-干燥空气进口；7-干燥尾气出口；8-焚烧区风循环***；9-脱水区风循环***；10-干燥区风循环***；11-余热锅炉；12-气-汽换热器；13-引风机；14-泥浆泵；15-鼓风机；16-气流隔断装置；17-载料小车；18-点火器；19-集气罩；20-空气预热器；21-步进式推料装置。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的设计思路是将污泥干燥、脱水、焚烧三个工艺过程集合在一个一体化的连续工艺设备中，本发明设计了密闭隧道式焚烧炉，将污泥压制成型并置于载料小车上；密闭隧道式焚烧炉的进料炉门与出料炉门开启，推动***将一辆载料小车送入密闭隧道式焚烧炉的干燥工艺区，同时一辆焚烧后的载料小车从密闭隧道式焚烧炉的焚烧工艺区推出，完成一个循环。同时，通过结构设计，回收并充分利用高温烟气的热能，节省能源。
下面结合图1介绍本发明的污泥隧道式直接焚烧处理***的组成。
包括密闭隧道式焚烧炉1，所述密闭隧道式焚烧炉1设有连通的干燥区、脱水区和焚烧区，干燥区与脱水区之间设有气流隔断装置16。
还包括设在密闭隧道式焚烧炉1头部的助燃空气进口3、设在脱水区末端的烟气出口2、设在密闭隧道式焚烧炉1两端的进料密封炉门4和出料密封炉门5、设在干燥区前端的干燥空气进口6、设在密闭隧道式焚烧炉1尾部的干燥尾气出口7。
还包括设在焚烧区的烟气返回焚烧区的焚烧区风循环***8；设在脱水区的烟气返回脱水区的脱水区风循环***9；设在干燥区的烟气返回干燥区的干燥区风循环***10。
还包括利用生产蒸汽的冷凝式余热锅炉11、用于加热空气的气-汽换热器12、用于污泥实现工艺过程的载料小车17、用于启动***补充燃料的点火器18。
气-汽换热器12连接有用于送入环境空气的鼓风机15，余热锅炉11上部设有抽取烟气尾气的引风机13；余热锅炉11的底部设有用于外排冷凝水的泥浆泵14，烟气出口2排出的烟气与余热锅炉11进行一次换热后，进入气-汽换热器12进行二次换热，换热后排烟温度通常控制在60℃以下(以保证烟气中水蒸汽充分冷凝)，同时生产热空气。烟气在换热降温过程中会产生大量冷凝水，可以用于对烟气中的粉尘进行吸附除尘，生成的冷凝水用泥浆泵14送至废液处理池，尾气送入尾气回收池进一步处理。
另外，为了防止载料小车17从进料密封炉门4推入时干燥尾气发散，在进料密封炉门4处设有集气罩19。
本发明所涉及的密闭隧道式焚烧炉1属于非标准设备，需要依据处理量、污泥特性进行设计生产，制作隧道式焚烧炉的材料均常规市购得到；本发明的装置所涉及的其他设备均常规市购得到，为常规设备，具体结构此处不再赘述。
下面结合前述的污泥隧道式直接焚烧处理***，对本发明的污泥处理方法作详细说明，本发明的污泥焚烧处理方法包括如下步骤：
一、污泥压制成型。
具体地，污泥经由市售混凝土砌块成型机压制成多孔块状，多孔块状的孔隙率控制在15％至25％；孔隙率由污泥特性如含水量、粘结性具体而定。多孔块状外形尺寸与载料小车17底板即接料板存在模数关系。将压制成型的污泥块摆放到载料小车17底板上。
二、干燥、脱水、焚烧工艺处理。
方法原理是：将干燥、脱水、焚烧三个工艺过程集合在一个一体化的连续工艺设备即密闭隧道式焚烧炉1内完成：物料从密闭隧道式焚烧炉1干燥区进入，并连续通过脱水区、焚烧区，依次进行干燥工艺、脱水工艺和焚烧工艺，脱除表面吸附水、脱除内部间隙水和结合水、燃烧污泥中的挥发分，最后将焚烧后的灰渣送出密闭隧道式焚烧炉1。
1、在助燃空气进口3处设置点火器18，点火器18也可以补加燃料助燃，助燃用于启动也可以增加***总热量，补加燃料优选天然气。助燃空气与天然气通过助燃空气进口3进入密闭隧道式焚烧炉1内，助燃空气与干燥、脱水达到燃烧条件的高温污泥接触发生燃烧反应，污泥在焚烧区高温条件下燃烧的同时，污泥中大量挥发分挥发成为可燃烟气，为强化挥发性可燃烟气的充分燃烧，可在焚烧区设置烟气返回焚烧区的焚烧区风循环***8，进行二次燃烧。燃烧后产生的高温烟气向脱水区流动，加热污泥并对污泥进行脱水，脱除污泥的结合水、间隙水。在干燥区与脱水区之间设置气流隔断装置16，通过焚烧区、脱水区后的高温烟气通过烟气出口2引出焚烧炉体系，通过余热锅炉11和气-汽换热器12充分回收高温烟气热能特别是烟气中大量水蒸汽的汽化潜热预热空气，得到热干空气。热干空气再通过干燥空气进口6送回焚烧炉体系，进入干燥区对污泥进行干燥，即利用污泥自身回收热能干燥污泥，如果污泥热值足够高还可以在烟气预热空气前先生产一部分蒸汽。
2、污泥从密闭隧道式焚烧炉1的进料密封炉门4进入干燥区，采用热干燥空气脱除比较容易脱除的污泥表面吸附的自由水分即吸附水。污泥在干燥区脱除污泥吸附水采用300℃以下的热干空气。热干空气由环境空气通过与烟气换热升温至300℃以下，换热过程见下文介绍。热干空气在干燥过程不生成二噁英等物质，同时干燥区污泥湿度大，不产生粉尘，经过干燥区后，热干空气温度下降，可以直接排放，若有臭味，可通过干燥尾气出口7排至除臭塔，除臭塔处理后排放。
为增强污泥干燥效果，可在干燥区设置若干气体返回的干燥区风循环***10，以加大干燥气体的风速提高干燥效率。
其中，环境空气与高温烟气的换热过程即回收高温烟气热能的方法是：烟气出口2排出的高温烟气与余热锅炉11进行一次换热后，烟气温度在180℃以上，然后进入气-汽换热器12与环境空气进行二次换热，换热后排烟温度控制在烟气冷凝温度以下，一般60℃-80℃，或者更低，烟气中的水蒸气在换热过程中冷凝，回收大量冷凝热的同时产生的大量冷凝水对烟气中的粉尘起到了吸附除尘的作用。换热的同时生产热干空气，热干空气一部分送入干燥区对污泥进行干燥，另一部分送入焚烧区作为助燃空气。还可以在高温烟气出口/热干空气入口处设置空气预热器20，来调节烟气温度，满足工艺需求。
3、污泥在干燥区脱除表面吸附水后直接跨过干燥区与脱水区的气流隔断装置16进入脱水区。来***烧区的高温烟气在脱水区脱除污泥中较难脱除的污泥内部间隙水、结合水。通过焚烧区、脱水区后的高温烟气通过脱水区末端的烟气出口2引出焚烧炉体系，完成一个循环。
推出的焚烧后的载料小车17，剥除载料小车17上燃烬的炉渣，及时返回污泥压制成型工区接收成型污泥后再送入密闭隧道式焚烧炉1。
***正常运行时，一般同时开启干燥区的进料密封炉门4和焚烧区的出料密封炉门5，采用推料机在干燥区推入一辆满载小车的同时在焚烧区一辆焚烧完毕的载料小车被推出。
下面结合图1具体说明一下本专利实施的操作步骤：
首先，在污泥进入密闭隧道式焚烧炉1前，先进行密闭性检查：启动引风机13，关闭助燃空气进口3、干燥空气进口6、干燥尾气出口7，检查密闭隧道式焚烧炉1、余热锅炉11、气-汽换热器12的气密性，关闭引风机；关闭助燃空气进口3、烟气出口2，开启干燥空气进口6、干燥尾气出口7，启动鼓风机15，检查密闭隧道式焚烧炉1、余热锅炉11、气-汽换热器12的气密性，关闭鼓风机15。
然后，开启进料密封炉门4，步进式推料装置21先送入一辆载有助燃燃料的载料小车17，然后送入满载的载料小车17至隧道窑内满置，关闭进料密封炉门4，关闭助燃空气进口3、干燥空气进口6、干燥尾气出口7，启动引风机13，打开助燃空气进口3，点火器18通入天然气并点燃，热气流从助燃空气进口3进入密闭隧道式焚烧炉1内；在热气流作用下第一辆载有易燃物的载料小车17发生燃烧，载料小车17上的污泥稳定燃烧后，关闭点火器18的点火烧嘴；后续载料小车17的污泥受热后水汽蒸发，烟气出口2处的温度逐步提高，开启脱水区风循环***9的风机，开启余热锅炉11，开启气-汽换热器12，打开干燥空气进口6、干燥尾气出口7，启动鼓风机15，开启焚烧区风循环***8的风机，开启干燥区风循环***10的风机；
当第一辆小车上的污泥燃烧完后，同时进料密封炉门4和出料密封炉门5，推出第一辆载料小车，送入一辆新的载料小车；被推出的焚烧完毕的载料小车的底板上为焚烧所得的灰渣，扒料机构将灰渣清除后的空载载料小车返回接收成型污泥，进入下一个循环。
本发明的方法处理污泥后得到的灰渣其成分取决于组成污泥的化学成分，主要是空气中粉尘类物质沉积汇聚而成，如钙、硅、镁、铝、铁的氧化物。气-气换热器产生的污泥与余热锅炉收集的粉尘与灰渣合并。
污泥中有机物、细菌等生物体全部燃烧干净，水分全部蒸发，蒸发出的水蒸汽在冷凝式余热锅炉11内生产大量外供的冷凝水，剩余尾气进入尾气回收池进一步处理。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.污泥隧道式直接焚烧处理***，其特征在于，包括
密闭隧道式焚烧炉，所述密闭隧道式焚烧炉设有连通的干燥区、脱水区和焚烧区，干燥区与脱水区之间设有气流隔断装置；
还包括设在密闭隧道式焚烧炉头部的助燃空气进口、设在脱水区末端的烟气出口、设在密闭隧道式焚烧炉两端的进料密封炉门和出料密封炉门、设在干燥区前端的干燥空气进口、设在密闭隧道式焚烧炉尾部的干燥尾气出口。
2.基于权利要求1所述的污泥隧道式直接焚烧处理***的污泥焚烧处理方法，其特征在于，包括以下的步骤：
步骤a、将污泥压制成型并置于载料小车上；
步骤b、将干燥、脱水、焚烧三个工艺过程集合在一个一体化的密闭隧道式焚烧炉内完成：物料从密闭隧道式焚烧炉干燥区进入，并连续通过脱水区、焚烧区，依次进行干燥工艺、脱水工艺和焚烧工艺，脱除表面吸附水、脱除内部间隙水和结合水、燃烧污泥中的挥发分，最后将焚烧后的灰渣送出密闭隧道式焚烧炉。
3.根据权利要求2所述的污泥焚烧处理方法，其特征在于，步骤b中、助燃空气与达到燃烧条件的污泥接触发生燃烧反应，燃烧后产生的高温烟气向脱水区流动，加热污泥并对污泥进行脱水；通过焚烧区、脱水区后的高温烟气通过烟气出口引出焚烧炉体系，经气-汽换热器充分回收高温烟气热能，得到热干空气，热干空气再通过干燥空气进口送回焚烧炉体系，进入干燥区对污泥进行干燥；干燥后，热干空气温度下降，并通过干燥尾气出口排至除臭塔，除臭塔处理后排放。
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