专利名称：一种带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法
技术领域：
本发明涉及废弃物处理技术领域，特别是涉及一种湿污泥的焚烧处理 方法。
背景技术：
污泥是污水处理后的固体残留物，污泥量约占污水处理量的1°;左右
(以含水率80%计)。随着污水处理厂的不断兴建，我国的工业和生活污水 处理量正在迅速增加，必将产生更多的污泥。污泥的成分非常复杂，除含 有大量的水分外，还含有大量的有机质、难降解的有机物、多种微量元素、 病原微生物和寄生虫卵、重金属等成分。如何将产量巨大、成分复杂的污 泥无害化、资源化，已成为全世界环境界瞩目的课题之一。
以焚烧为核心的污泥处理方法能够达到减量化、稳定化、无害化和资 源化的目标。目前国外应用较多的污泥焚烧方法为先干化后焚烧的方法， 先对污泥进行干化等预处理后再进行焚烧，污泥的干化与焚烧由两套基本 独立的系统来完成，工艺复杂，设备初投资高，而且污泥的干化过程还需 要消耗大量能量(通常为电能或辅助燃料燃烧提供的热能)，因而运行成 本高昂，难以适应我国的国情。
除了先干化后焚烧的污泥焚烧处理方法，现有技术中也有将湿污泥直 接加入炉膛进行焚烧的方法。由于普通脱水污泥含水率通常为80%左右， 热值非常低，需要加入辅助燃料才能保持炉膛温度，完成污泥焚烧。但这 样一来，炉膛温度虽然保证了，却炉膛排出的高温烟气须冷却到除尘器能 够承受的温度范围才能排放。如果污泥焚烧厂区附近没有热用户，就会造 成热量浪费。
通过利用烟气的余热对湿污泥进行干燥后再焚烧，现有技术已经能够 实现含水率不高于75%左右的湿污泥不需要添加辅助燃料即可自持燃烧。 但目前污水处理厂的脱水污泥含水率和热值常常波动较大，含水率超过75%的情况较多，如不能保证污泥自持燃烧，污泥焚烧装置中还是需要设 置辅助燃料系统，运行中也还是需要添加辅助燃料，这将使得设备初投资 和运行成本仍然居高不下。如果能在不影响现有技术的烟气余热利用的基
础上，将脱水污泥先干燥至含水率75%以下，将可以取消辅助燃料系统，
使污泥焚烧处理系统的设备初投资和运行成本大幅度下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，深度 利用焚烧炉排烟的余热预干燥湿污泥，以达到节能的目的。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下
一种带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，用循环流化床焚烧炉焚烧 处理含水率为60 90%的湿污泥
a) 在除尘器后设置间壁式换热器，将焚烧炉排出的烟气和湿污泥分
别引入间壁式换热器，使烟气在换热器中冷却至露点，使烟气中的水蒸气
凝结；湿污泥吸收烟气降温释放的显热和水蒸气凝结释放的潜热，使温度 升高，水分蒸发，被干燥；其中，湿污泥吸收的水蒸气凝结释放的潜热多 于其吸收的烟气降温释放的显热；
b) 干燥后的污泥送入循环流化床焚烧炉炉膛，在850 90CTC的温度 下焚烧；
c) 对间壁式换热器排出的含有水蒸气和少量不凝气体的乏气进行冷 却，使水蒸气冷凝，不凝气体通入焚烧炉炉膛上部焚烧；
d) 同时，使用后的烟气从间壁式换热器排出。
所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，其所述d)步，烟气从 间壁式换热器排出后，与经过预热的空气混合，再经烟囱排放；空气利用 进入间壁式换热器之前的烟气进行预热。所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚 烧处理方法，其所述d)步，烟气从间壁式换热器排出后，部分或全部经尾 部烟道再热后，再经烟囱排放。
所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，其所述b)步，经过冷 凝式干燥后的污泥，又经二次干燥再送入焚烧炉焚烧。
所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，其所述二次干燥，是在流化床干燥器中进行，流化床干燥器内的放热盘管与焚烧炉尾部烟道中 的热交换器相通，其中充有的换热介质从尾部烟道的烟气中吸热，在流化 床干燥器中放热；流化床干燥器底部通入流化空气；流化床干燥器排出的 乏气通入焚烧炉炉膛下部作为炉膛二次风；流化床干燥器内的工作温度为 75 95°C。
所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，其所述流化床干燥器与 焚烧炉返料器相通，将一部分循环灰引入流化床干燥器作为干燥热源。
所述的带冷凝式干燥的污泥焚烧处理方法，其所述b)步，经过冷凝式 千燥后的污泥，含水率降低至《75%。
所述的带冷凝式干燥的污泥焚烧处理方法，其所述湿污泥经二次干 燥，含水率降低至5 25%。
本发明的优点
本发明的带冷凝式干燥的污泥焚烧处理方法，巧妙利用了冷凝与蒸发 过程的相互匹配关系，深度利用了锅炉烟气余热，有利于节约能源，提高 系统经济性。
图1是本发明实施例1的示意图； 图2是本发明实施例2的示意图； 图3是本发明实施例3的示意图.
具体实施例方式
本发明的原理是
现有技术中利用焚烧炉烟气余热进行湿污泥的干燥，只利用了烟气的 显热，烟气降温后温度仍高于水蒸气露点，其中的水蒸气不会凝结下来， 而是随烟气排放，这样水蒸气就会带走大量的汽化潜热。本发明在不影响 现有技术的烟气余热利用的基础上，利用烟气中水蒸气的汽化潜热，对湿 污泥进行预干燥，降低其含水率，提高其热值，使预干燥后的污泥达到不 添加辅助燃料即可自持燃烧的含水率和热值要求。
普通锅炉排烟中的水蒸气含量(以体积计) 一般不会超过20%，此时烟气的露点低于6crc，这使得烟气冷凝热量利用途径非常有限。而污泥焚
烧炉的烟气中水蒸气含量较多，常常超过30%，露点接近7(TC;水蒸气含 量达到50%时，则露点可达8(TC;由于烟气中含有微量飞尘和酸性气体， 露点还可能上升至90'C。同时，由于高含水率物料的干燥过程，主要是物 料中的水分的蒸发过程，此过程需要吸收大量的汽化潜热，同时保持温度
不变，这恰恰可以与烟气中的水蒸气凝结过程相互匹配换热器中一侧发
生冷凝放热，另一侧发生蒸发吸热，同时保持温差基本不变。因此，利用 这种冷凝与蒸发的相互匹配而发明的带冷凝式干燥的污泥焚烧处理方法 可以深度利用烟气余热，在现有的利用烟气余热干燥湿污泥的基础上，又 从系统中回收了一部分热量，将湿污泥干化焚烧技术又推向了新的节能高 度。
间壁式换热器排出乏气主要为从污泥中蒸发出来的水蒸气，以及少量
不凝气体，将乏气冷却，使其中的水蒸气冷凝；不凝气体由于量非常少， 直接通入炉膛上部焚烧。
湿污泥经冷凝式干燥后，含水率降至75%以下， 一般即可达到自持燃 烧。此时，污泥还需要进行二次干燥，回收利用烟气的显热，将污泥继续 干燥至含水率5 25%，再入炉焚烧，这样有利于保持炉膛温度在850 900 °C，该温度区域对破除污泥焚烧过程中可能产生的有害物质及进行炉内脱 硫都是比较适宜的。
二次干燥采用流化床干燥器，从其底部通入流化用的空气，因此流化 床干燥器排出的乏气主要为空气和水蒸气，同时还含有污泥中的易挥发成 分在干化过程中形成的臭气以及被流化气体夹带的污泥细粉。乏气中的水 蒸气以及二次干燥后的污泥中残存的水分，焚烧后将成为烟气中的水蒸 气，乏气直接通入炉膛将为冷凝式干燥提供水蒸气含量较高的烟气，保证 了湿污泥在冷凝式干燥过程中被干燥至含水率75%以下。
将乏气通入焚烧炉炉膛下部，密相区与稀相区的交界处，作为炉膛二 次风，可以将乏气中的臭气和污泥细粉直接进行高温焚烧处理；同时，乏 气中的水蒸气比热远大于空气，焚烧后产生的含大量水蒸气的高温烟气将 大量热量从炉膛带入尾部烟道，尾部烟道中的热交换器因而可吸收更多热 量提供给流化床干燥器；此外，由于污泥中含有大量的氮，若采用常规二次风，N0x排放浓度仍很高；而将乏气通入炉膛作为二次风，既利用了乏 气中的空气进行分级配风，更利用了乏气中所含的大量水蒸汽形成NH3，
从而进一步降低N0x排放浓度。
由于间壁式换热器排出的烟气为饱和状态，烟气在烟囱中将会有水蒸 气随着温度降低而继续冷凝，为了避免这个问题，需对烟气进行加温后再 经烟囱排放。对烟气加温的手段可以是与经过预热的热空气混合，也可以 是将部分或全部的烟气进行加热。无论是空气的预热，还是烟气的再热， 热量都来自于通入间壁式换热器之前的温度较高的烟气。由于通入间壁式 换热器之前的烟气中含有较多的水蒸气，因此焓值较高，从中吸收部分热 量用于直接或通过间接加热水蒸气大量冷凝后的烟气，并不会使其温度大 幅度降低。
因此，本发明的带冷凝式干燥的污泥焚烧处理方法，巧妙利用了冷凝 与蒸发过程的相互匹配关系，深度利用了锅炉烟气余热，有利于节约能源， 提高系统经济性。
实施例1
在循环流化床焚烧炉中焚烧经过干燥的湿污泥，将焚烧炉排出的150 。C、湿度为50%的烟气D，经除尘器6除尘后，通入间壁式换热器7的一 侧，同时将25°C、含水率为80%的湿污泥A送入间壁式换热器7的另一侧。 烟气D被污泥A冷却，降温至露点，水蒸气冷凝，并被过冷至7(TC，引出 间壁式换热器7。污泥A被烟气间接加热，水分蒸发，被干燥至含水率75%、 85°C，排出间壁式换热器7，送至焚烧炉炉膛l焚烧。
间壁式换热器7排出的乏气E进行喷淋冷却，使其中的水蒸气冷凝， 少量不凝气体F通入焚烧炉炉膛1上部焚烧处理。
为避免间壁式换热器7排出的水蒸气饱和的烟气在烟囱中进一步冷 凝，将其全部经尾部烟道4再热到13(TC后再通过烟囱排放。
实施例2
在循环流化床焚烧炉中焚烧经过干燥的湿污泥，将焚烧炉排出的热烟 气D，经除尘器6除尘后，通入间壁式换热器7的一侧，同时将含水率为80%的湿污泥A送入间壁式换热器7的另一侧。烟气D被污泥冷却，降温 至露点，水蒸气冷凝；污泥A被烟气间接加热，水分蒸发，被干燥至含水 率75%;间壁式换热器7排出的乏气E在冷却器9中进行喷淋冷却，使其 中的水蒸气冷凝，少量不凝气体F通入焚烧炉炉膛1上部焚烧处理。
经冷凝式干燥的污泥B送至流化床干燥器5进行二次干燥。流化床干 燥器5内的放热盘管与焚烧炉尾部烟道4中的热交换器相通，其中充有的 换热介质从尾部烟道4的烟气中吸热，在流化床干燥器5中放热；流化床 干燥器5底部通入流化空气I;流化床干燥器5排出的乏气G通入焚烧炉 炉膛1下部作为炉膛二次风；流化床干燥器5内的工作温度为75°C。污泥 经流化床干燥器5 二次干燥为含水率15%的干污泥C，再送入焚烧炉炉膛1 中焚烧。
间壁式换热器7排出的烟气与预热到20(TC的热空气H混合后通过烟 囱10排放；热空气H来自于设置在锅炉尾部烟道4中的空气加热器，利 用流经间壁式干燥器7之前的烟气进行加热。
实施例3
在循环流化床焚烧炉中焚烧经过干燥的湿污泥，将焚烧炉排出的热烟 气D，经除尘器6除尘后，通入间壁式换热器7的一侧，同时将含水率为 78%的湿污泥A送入间壁式换热器7的另一侧。烟气D被污泥冷却，降温 至露点，水蒸气冷凝；污泥A被烟气间接加热，水分蒸发，被干燥至含水 率74%;间壁式换热器7排出的乏气E在冷却器9中进行喷淋冷却，使其 中的水蒸气冷凝，少量不凝气体F通入焚烧炉炉膛1上部焚烧处理。
经冷凝式干燥的污泥B送至流化床干燥器5进行二次干燥。流化床干 燥器5内的放热盘管与焚烧炉尾部烟道4中的热交换器相通，其中充有的 换热介质从尾部烟道4的烟气中吸热，在流化床干燥器5中放热；流化床 干燥器5与分离器2底部的返料器3相通，将一部分循环灰J引入流化床 干燥器5作为干燥热源。流化床干燥器5底部通入流化空气I;流化床干 燥器5排出的乏气G通入焚烧炉炉膛1下部作为炉膛二次风；流化床干燥 器5内的工作温度为95°C。污泥经流化床干燥器5 二次干燥为含水率12% 的干污泥C，再送入焚烧炉炉膛1中焚烧。间壁式换热器7排出的烟气与预热到18(TC的热空气H混合后通过烟
囱10排放；热空气H来自于设置在锅炉尾部烟道4中的空气加热器，利
用流经间壁式干燥器7之前的烟气进行加热。
权利要求
1. 一种带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，用循环流化床焚烧炉焚烧处理含水率为60～90％的湿污泥，其特征在于a)在除尘器后设置间壁式换热器，将焚烧炉排出的烟气和湿污泥分别引入间壁式换热器，使烟气在换热器中冷却至露点，使烟气中的水蒸气凝结；湿污泥吸收烟气降温释放的显热和水蒸气凝结释放的潜热，使温度升高，水分蒸发，被干燥；其中，湿污泥吸收的水蒸气凝结释放的潜热多于其吸收的烟气降温释放的显热；b)干燥后的污泥送入循环流化床焚烧炉炉膛，在850～900℃的温度下焚烧；c)对间壁式换热器排出的含有水蒸气和少量不凝气体的乏气进行冷却，使水蒸气冷凝，不凝气体通入焚烧炉炉膛上部焚烧；d)烟气从间壁式换热器排出。
2.按权利要求1所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，其特征在于，所述d)步，烟气从间壁式换热器排出后，与经过预热的空气混合， 再经烟囱排放；空气利用进入间壁式换热器之前的烟气进行预热。
3. 按权利要求1所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，其特征 在于，所述d)步，烟气从间壁式换热器排出后，部分或全部经尾部烟道再热后，再经烟囱排放。
4. 按权利要求1所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，其特征 在于，所述b)步，经过冷凝式干燥后的污泥，又经二次干燥再送入焚烧炉 焚烧。
5. 按权利要求4所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，其特征 25在于，所述二次干燥，是在流化床干燥器中进行，流化床干燥器内的放热盘管与焚烧炉尾部烟道中的热交换器相通，其中充有的换热介质从尾部 烟道的烟气中吸热，在流化床干燥器中放热；流化床干燥器底部通入流化 空气；流化床干燥器排出的乏气通入焚烧炉炉膛下部作为炉膛二次风；流 化床干燥器内的工作温度为75 95°C。 30
6.按权利要求5所述的带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，其特征在于，所述流化床干燥器与焚烧炉返料器相通，将一部分循环灰引入流化 床干燥器作为干燥热源。
7. 按权利要求1所述的带冷凝式干燥的污泥焚烧处理方法，其特征在于，所述b)步，经过冷凝式干燥后的污泥，含水率降低至《75%。
8. 按权利要求4所述的带冷凝式干燥的污泥焚烧处理方法，其特征在 于，所述湿污泥经二次干燥，含水率降低至5 25%。
全文摘要
本发明公开了一种带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法，涉及环保技术，用循环流化床焚烧炉焚烧处理含水率为60～90％的湿污泥，在除尘器后设置间壁式换热器，将焚烧炉排出的烟气和湿污泥分别引入间壁式换热器，使烟气在换热器中冷却至露点，使烟气中的水蒸气凝结；湿污泥吸收烟气降温释放的显热和水蒸气凝结释放的潜热，使温度升高，水分蒸发，被干燥；干燥后的污泥送入循环流化床焚烧炉炉膛，在850～900℃的温度下焚烧；对间壁式换热器排出的含有水蒸气和少量不凝气体的乏气进行冷却，使水蒸气冷凝，不凝气体通入焚烧炉炉膛上部焚烧。本发明深度利用焚烧炉排烟的余热预干燥湿污泥，以达到节能的目的。
文档编号F23G5/02GK101430094SQ200810238869
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者包绍麟, 吕清刚, 朱建国, 李云玉, 李诗媛, 那永洁, 鸣 高 申请人:中国科学院工程热物理研究所