专利名称：污泥干化设备及相应污泥焚烧设备的制作方法
技术领域：
本实用 新型涉及环保技术，特别是涉及一种污泥干化设备。本实用新型还进一 步涉及采用所述污泥干化设备的污泥焚烧设备、热电装置及设备。
背景技术：
随着科技的发展和人们对环境要求的日益提高，世界范围内对污水进行处理的 比例和程度逐渐提高。污泥是污水处理过程中产生的主要废弃物之一。随着城市化的发 展和工业的进步，污泥的产量越来越大，对污泥进行无害化、减量化、稳定化、资源化 处置的要求也越来越迫切。而污泥干化是目前污泥处置的一个重要方面。污泥具有高含水率和低热值，例如在含水率方面，污泥的含水率可以达到 96%-98%。因此，对污泥进行处理的第一个步骤往往是污泥干化，干化后的污泥可以进 行后续处理和/或使用，例如进行填埋、焚烧、堆肥和制砖等等。在现有技术中，通常 将污泥干化至含水率为35%左右或更低后再进行后续处理。此种干化设备能够最大限度 地降低经干化污泥的含水量，以降低后续运输或输送成本、提高于化污泥的单位重量热 值。此种干化设备的缺点在于在干化过程中容易发生爆炸，容易产生粉尘污染，且干 化过程消耗较多的热量，经济效率低下。因此，希望有一种新型的污泥干化设备来对污泥进行更有效的干化处理，以节 约能源与降低成本。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种新的污泥干化设备，来节约污泥干化过程中 的能源消耗，并降低成本、以及增加生产安全性。为实现上述目的，本实用新型提供一种新型的污泥干化设备，所述污泥干化设 备包括对污泥进行干化的干化装置、设置在所述干化装置中用于感测污泥含水量的感测 装置、以及控制装置，所述控制装置与所述感测装置和所述干化装置电连接，当感测装 置感测到污泥含水量处在70% 40%的范围时，所述控制装置控制干化装置停止对污泥 的干化。需要指出的是，可以采用任何适当的装置(例如加热蒸发装置、机械脱水装 置、晾晒装置、辅料添加装置、水解装置或热解装置以及其任意组合方式)来将污泥干 化至70% 40%的含水量。本实用新型的设计人发现，污泥中的水分主要有下列四种存在形式颗粒间的 空隙水，其约占污泥总水分的70% ；在污泥颗粒间形成一些小的毛细管内所含的水，称 为毛细水，约占污泥水分的20%;吸附在颗粒表面的水分，称为吸附水，约占污泥水分 的7%;存在于污泥颗粒内部或微生物细胞内的水，称为内部水，约占污泥水分的3%。 本设计人进一步发现，除去污泥中上述四种水分的难度依次顺序为内部水>吸附水> 毛细水>空隙水。即内部水最难除去，而空隙水最容易除去。需要指出的是，污泥还可 以包括可经重力沉淀和机械作用去除的自由态水。污泥的干化，就是去除污泥中水分的过程，根据干化后污泥含水率(质量比)的 不同，污泥的干化程度大体上可分为以下三种干化后污泥含水率在75% 40%之间，属于浅干化；干化后污泥含水率在35%左右，属于半干化；干化后污泥含水率在10%左 右，属于全干化。在污泥干化的不同阶段，失去水分的速率是不一样的，当含水率高时 失水速率高，当含水率降低时失水速率随之降低。而且，在污泥的干化过程中，随着含 水量的减少，干化的难度越来越大；且去除单位量的水，所消耗的能量也越来越多。当 采用蒸发干燥时，蒸发单位水分所消耗的能量也越来越大。 因此，本实用新型的污泥干化设备将污泥干化至70% 40%的含水量，带来以 下优点一方面，在干化过程中，仅仅对容易去除的水分进行去除，提高了污泥水分去 除的能源效率与时间效率。另一方面，所述含水量设置还可以消除或至少大大减轻了污 泥干化过程中容易发生爆炸的安全隐患。优选地，可以将所述污泥干化至含水量处在60% 50%的范围内。当污泥的含 水量小于等于60%时，污泥基本上为固态，从而容易对污泥进行运输与传送，而且将污 泥干化至60% 50%的含水量时单位能量的去水量效率较高。进一步优选地，可以将污 泥干化至其含水量处在56% 54%的范围内。更优选地，可以将污泥干化至含水量为 55%。本实用新型还提供一种污泥焚烧方法，在该污泥焚烧方法中，在以上述污泥干 化方法对污泥进行干化处理之后，进一步对经干化污泥进行焚烧处理。70% 40%的含 水量使得经干化污泥在燃烧时无需与其它燃料掺烧，而是可以直接燃烧，这也有利于能 源的节约，还有利于污泥焚烧处理设备的投资成本的降低；而且还降低传统污泥焚烧技 术中容易干化过程发生爆炸那样的缺点。优选地，焚烧污泥产生的热量可以部分或全部用于对污泥进行干化。这同样可 以实现焚烧所产生热量的回收，以进一步节约能量。优选地，可以将经干化污泥投入焚烧炉或锅炉焚烧。从而实现污泥的高效燃
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JyCi。本实用新型还提供一种污泥焚烧设备，所述设备包括干化设备，用于将湿污 泥干化至含水量处在70% 40%的范围内；以及焚烧设备，其设置在干化设备的附近， 用于对经所述干化设备干化后的干化污泥进行焚烧。从而所述设备以能源消耗少且安全 的方式对污泥进行焚烧处理。优选地，所述污泥焚烧设备进一步包括热量循环装置，用 于引导将焚烧污泥产生的热量部分地或全部地引导至所述污泥干化设备以用于对污泥进 行所述干化处理。本实用新型还提供一种包括上述污泥焚烧设备的热电厂。从而以能源消耗少且 安全的方式对所产生的污泥进行焚烧处理。本实用新型还提供一种系统，其有污泥产出并且上述污泥干化设备。
图1为根据本实用新型一优选实施例的污泥焚烧设备的示意性工作流程图，该 污泥焚烧设备采用根据本实用新型的污泥干化设备。
具体实施方式
根据本实用新型一个具体实施例的污泥干化设备包括对污泥进行干化的干化装置、设置在所述干化装置中用于感测污泥含水量的感测装置、以及控制装置，所述控制 装置与所述感测装置和所述干化装置电连接，当感测装置感测到污泥含水量处在70% 40%的范围时，所述控制装置控制干化装置停止对污泥的干化。需要指出的是，可以采 用任何适当的工艺(例如加热蒸发、机械脱水、晾晒、添加辅料、水解或热解装置以及 其任意组合方式)来将污泥干化至70% 40%的含水量。所述污泥可以是任何类型的污 泥，例如可以是城市脱水污泥和工业脱水污泥(如造纸污泥、印染污泥等)。需要指出的 是，如果没有特别指出，文中的术语“污泥”中的水分不包括可经重力沉淀和机械作用 去除的自由态水。本实用新型的方法还可以适用于、生活污泥、石化污泥、皮革污泥及 其它化工污泥。对所述湿污泥进行干化的装置可以包括加热蒸发装置(优点速度快；缺 点能耗高)、机械脱水装置(优点在高含水率时去水效率高，但只能获得较高的含水 率，例如，通常难以实现60%以下的含水率)、晾晒装置(优点能耗低，尤其适于在 干燥和高温环境下使用；但时间效率低)、辅料添加装置(优点速度快；缺点成本 高)、水解装置和/或热解装置(优点在含水率较低时具有高的去水效率，缺点成本较 高)等等。从而以有效的方式实现对污泥的干化。所述污泥干设备法带来以下优点一方面，在干化过程中，仅仅对容易去除的 水分进行去除，提高了污泥水分去除的能源效率与时间效率。另一方面，所述含水量设 置还消除或至少大大减轻了污泥干化过程中容易发生爆炸的安全隐患。更具体而言，通过将待燃烧污泥(经干化污泥)的含水量设置为70% 40% (或 者说将干化步骤的干化目标设置为70% 40%的含水量)，一方面，在干化过程中，仅 仅对容易去除的水分进行去除，提高了水分去除的能源消耗效率与时间效率，即以较少 的能量与较短的时间来去除较多的水分。例如，干燥机(对污泥进行干化的设备)运行 时，要消耗诸如电能的能量。在进行浅干化时(目标含水量为75% 40% )去除单位水 量所消耗的能量大约为进行半干化时所消耗能量的1/2。并且同样的设备产量(经干化污 泥)却能提高1.2 1.5倍。另一方面，所述含水量(70% 40% )使得污泥在燃烧时无 需与其它燃料掺烧，而是可以直接燃烧，这也有利于能源的节约，还有利于污泥焚烧处 理设备的投资成本的降低，例如可以节约燃料运输设备的投资与维护成本。还需要指出的是，所述含水量设置还消除或至少大大减轻了现有污泥焚烧设备 中容易发生爆炸的安全隐患。如前所述，现有技术中的污泥干化方法将污泥干化至含水 率为35%左右或更低。然后进行后续处理或利用，例如进行焚烧处理。本设计人注意 到随着污泥干化程度的提高，越来越易于产生可燃粉尘，从而发生爆炸的可能性急剧 增加，必须采取足够的防爆措施才能够确保安全生产。尤其是在污泥进行全干化和半干 化时，非常容易产生可燃粉尘，而在对污泥进行浅干化时则通常很少产生可燃粉尘。因 此，将干化的目标含水量设置为70% 40%，还有利于干化过程的的安全进行。
以下结合附图对本实用新型的一具体实施方式
进行说明。如图1中所示，根据 本实用新型一实施例的污泥焚烧方法包括两个步骤1)对湿污泥进行干化(或者说，进 行浅干化)；以及2)对步骤1)中得到的经干化污泥进行焚烧。步骤1)是图中标号2所 指示的步骤，步骤2)是图中编号3所指示的步骤。在步骤1)中将湿污泥干化至后其含 水量为处在污泥质量的70% 40%的范围内。图中标号1所指示的是本实用新型的污泥焚烧方法的初始点，即湿污泥。如前所述，污泥的含水量很高，即使是经机械脱水处理后污泥的含水率也还是 很高，一般在75%-85%。显然，污泥的直接焚烧是不可行的。目前，最主要的焚烧方 式有两种。第一种方式是将污泥和其他燃料掺在一起焚烧，其缺点是需要专门的燃料 运输和供给系统，而且，所需燃料的量比较大，运输成本高，而且燃料消耗导致很高的 成本，污泥处理量受到限制。第二种方式是将污泥干化后(干化后污泥含水率为35%左 右或更低)再进行焚烧，其缺点是在干化过程中容易爆炸，容易产生粉尘污染，且干 化消耗较多的热量，干化成本太高。经干化污泥的焚烧主要可以在焚烧炉或锅炉(图中示出为在锅炉中燃烧)中进 行，在污泥的焚烧过程中，污泥中的可燃成分会产生热量，而污泥中的水分则会吸收热 量，含水率越高，产热越少，吸热越多，产生的热量和吸收的热量的差值为污泥的净输 出热量。对于干基热值为3000kcal/kg的污泥，当含水率为75%时，为热值平衡点；当 含水率为60%时，每吨污泥的燃烧贡献热值为53万kcal ；当含水率为50%时，每吨污 泥的燃烧贡献热值为91万kcal;当含水率为40%时，每吨污泥的燃烧贡献热值为129万 kcal。由此还可以得出，当含水率低于75%时，污泥可自行燃烧，而不是必需与煤或其 它燃料掺烧。本实用新型选择为不超过70%，以利于污泥燃烧的进行。焚烧炉或锅炉既可以直接燃烧湿污泥，也可以燃烧半干化、全干化的污泥。污 泥燃烧的温度通常设置在大约1300°C左右，这一方面有利于污泥的稳定燃烧，另一方 面，有利于有害气体的分解。当污泥的净输出热量不足以维持燃烧的温度时，必须掺烧 一定比例的其他燃料。污泥的净输出热量越高，掺烧其他燃料的比例越低，如果炉内全 部焚烧污泥，当污泥含水率在65%以上时，炉温会降至900°C以下。如果与煤混烧，按 30%的污泥比例，添加含水率在70% 40%之间的浅干化污泥，维持足够的炉温是没有 问题的。掺烧的比例越少，污泥焚烧的经济性越好，考虑到锅炉的热效率，以及污泥干 燥的成本，在本实用新型的一优选实施例中，将污泥干燥至含水率50% 60%再对之进 行燃烧。所述含水量使得污泥在燃烧时无需与其它燃料掺烧，而是可以直接燃烧，这也 有利于能源的节约，还有利于污泥焚烧处理设备的投资成本的降低。在根据一优选实施例的方法中，焚烧污泥产生的热量部分或全部用于对湿污泥 进行预热和/或干化。从而可以实现焚烧所产生热量的回收，以进一步节约能量。本实用新型还提供一种污泥焚烧设备，所述设备包括干化设备，用于将湿污 泥干化至含水量处在70% 40%的范围内；以及焚烧设备，其设置在干化设备的附近， 用于对经所述干化设备干化后的干化污泥进行焚烧。从而所述设备以能源消耗少且安全 的方式对污泥进行焚烧处理。所述焚烧设备例如是焚烧炉或锅炉。本实用新型还提供一种包括上述污泥焚烧设备的热电厂，以及一种采用上述污 泥干化设备的有污泥产出的系统(例如，污水处理厂、造纸厂、印染厂或养殖场等)。从 而以能源消耗少且安全的方式对污泥进行优化的干化处理。本实用新型还提供了一种污泥焚烧厂，其包括污泥干化设备和锅炉，污泥先经 污泥干化设备浅干化后，输送至锅炉进行焚烧，焚烧产生的部分或全部热量直接地和/ 或间接地传传导至污泥干化设备用于污泥的干化或预热。所述污泥焚烧厂可以包括热电 厂、发电厂、污水处理场、污水处理厂、造纸厂、印染厂、养殖场等。所述浅干化污泥的燃烧设备可以包括热源锅炉、焚烧炉。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式 上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型， 任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示 的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技 术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变 化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种污泥干化设备，其特征在于，包括对污泥进行干化的干化装置、设置在所述 干化装置中用于感测污泥含水量的感测装置、以及控制装置，所述控制装置与所述感测 装置和所述干化装置电连接。
2.如权利要求1所述的污泥干化设备，其特征在于，所述干化装置为加热蒸发干化装 置、机械脱水干化装置、晾晒干化装置、辅料添加装置、水解干化装置和/或热解干化装置ο
3.—种污泥焚烧设备，其特征在于，包括如权利要求1-2中任一项所述的污泥干化设 备以及设置在所述污泥干化设备附近的焚烧装置，所述焚烧装置用于在对污泥进行干化 处理之后，对经干化污泥进行焚烧处理。
4.如权利要求3所述的污泥焚烧设备，其特征在于，进一步包括热量循环装置，用于 引导将焚烧污泥产生的热量部分地或全部地引导至所述污泥干化设备以用于对污泥进行 所述干化处理。
5.如权利要求3所述的污泥焚烧设备，其特征在于，所述焚烧装置为焚烧炉或锅炉。
专利摘要本实用新型公开一种污泥干化设备及相应污泥焚烧设备。所述污泥干化设备包括对污泥进行干化的干化装置、设置在所述干化装置中用于感测污泥含水量的感测装置、以及控制装置。所述控制装置与所述感测装置和所述干化装置电连接。当感测装置感测到污泥含水量处在70％～40％的范围时，所述控制装置控制干化装置停止对污泥的干化。一方面，所述污泥干化装置在干化过程中仅仅对容易去除的水分进行去除，提高了污泥水分去除的能源效率与时间效率。另一方面，所述含水量设置还可以消除或至少大大减轻了污泥干化过程中容易发生爆炸的安全隐患。所述污泥焚烧设备、热电厂及系统均采用了上述污泥干化设备。
文档编号F23G7/00GK201793466SQ201029166029
公开日2011年4月13日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者吴淼, 孙浩, 巩长勇 申请人:北京中矿环保科技股份有限公司