多段干燥机及流化床焚烧炉处理污泥并回收能源的系统的制作方法

本发明涉及一种多段干燥机及流化床焚烧炉处理污泥并回收能源的系统，属于环保技术领域。

背景技术：

随着我国城镇化发展水平的提升，城镇污水处理率大幅度提升，与此同时也产生了大量污泥亟待处理。未经适当处理的污泥进入环境后，直接会给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类活动构成了严重威胁。

目前，污泥的处置方法主要是填埋、堆肥农用和焚烧三种。污泥填埋对土地资源浪费较大，且在运输过程及在填埋场里的渗滤液均易对环境造成二次污染；污泥堆肥或制复合微生物肥时，由于不能有效去除污泥中的重金属和有害物质，重金属离子易在土壤和植物体内积累，使土地利用受到限制。干燥后的污泥可产生12-20mj/t的热能，是一种低热值的燃料，而且焚烧后的灰渣不会造成二次污染。因此，在污泥处置领域，污泥干化焚烧是目前国家环保推荐使用的一种技术，应用范围较广，适合处理我国不同特性的市政污泥。

污泥干化焚烧工艺的核心设备–干燥机和焚烧炉。干燥机是一种将含水率80%的湿污泥干化处理后产生含水率30%及以下的半干污泥，目前常用的处理市政污泥的干燥机有桨叶式干燥机、流化床干燥机、薄层干燥机等。焚烧炉是一种将废气、废液、固体废弃物进行高温焚烧，达到减量化、稳定后、无害化的一种环保设备。目前，干燥机和焚烧炉环保领域的应用非常广泛。

目前国家开始大力提倡节能环保推广节能减排技术。因此采取有效的措施对污泥干化焚烧处理工艺系统进行能量回收，对提高能源利用率，意义重大。目前能量回收采用的形式是通过余热锅炉将焚烧产生高温烟气把水加热成水蒸气，水蒸气作为干化系统的热源回收利用。通过此种工艺能回收烟气余热，但是需要增加余热锅炉设备且热回收率相对较低。

目前国内很多污泥处理采用污泥干化焚烧处理工艺，但污泥干化处理工艺采用的是间接换热，即水和高温烟气换热产生水蒸气，水蒸气再和湿污泥在干化机内间接换热，干化处理后的污泥进入焚烧炉处理。此种工艺换热效率相对较低，本发明载气和高温烟气换热，高温的载气作为干燥机的热源直接和污泥换热，无须设置余热锅炉，减少设备的投资成本。

技术实现要素：

为提高污泥干化焚烧处理工艺能量回收利用，本发明提供一种多段干燥机及流化床焚烧炉处理污泥并回收能源的系统，采用高效率的热载气直接和污泥接触换热的直接式多段污泥干燥机，整体工艺的污泥干燥效率大幅度提升，热载气循环使用，焚烧炉烟气作为热处理用的热源回收利用，无须设置余热锅炉，减少设备投资成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种多段干燥机及流化床焚烧炉处理污泥并回收能源的系统，其特征在于

所述系统包括多段式干燥机、流化床焚烧炉、一次加热器、循环引风机、二次加热器、除尘器、烟气再热器、带式除尘器、脱酸喷淋塔、引风机、烟囱、辅助热风炉；

多段式干燥机，所述多段式干燥机用于将输入的湿污泥干燥，输出半干污泥；

流化床焚烧炉，所述流化床焚烧炉通过管道与多段式干燥机的输出端连接，用于将输入的湿污泥和多段式干燥机形成的半干污泥一起焚化；

一次加热器，一次加热器设烟气输入端、烟气输出端、载气输入端和载气输出端，其烟气输入端与所述流化床焚烧炉的烟气输出端通过管道相连，载气输入端与多段式干燥机的载气输出端通过管道连接；

二次加热器，二次加热器下部设烟气输入端、烟气输出端、载气输入端和载气输出端，其烟气输入端与一次加热器的烟气输出端通过管道相连，其载气输入端通过循环引风机与一次加热器的载气输出端相连；

烟气再热器，所述烟气再热器设烟气输入端和烟气输出端，二次加热器的烟气输出端通过除尘器与烟气再热器的烟气输入端相连；

带式除尘器，烟气再热器的烟气输出端通过管道连接至带式除尘器；

脱酸喷淋塔，所述脱酸喷淋塔的烟气输入端与带式除尘器的烟气输出端连接；

烟囱，所述脱酸喷淋塔的烟气输出端通过引风机连接至烟囱；

辅助热风炉，所述辅助热风炉包括空气进气端、天然气进气端和热风输出端；

热风温度调节器，所述热风温度调节器包括载气输入端、载气输出端、辅助热风输入端和辅助热风输出端，所述热风温度调节器的辅助热风输入端与辅助热风炉的热风输出端连接，辅助热风输出端通过管道连接至烟囱排出，载气输入端通过管道与二次加热器的载气输出端相连，热风温度调节器的载气输出端连接至多段式干燥机的进风端，用于对多段式干燥机的污泥加热。

进一步地，二次加热器的进风管路上设有至脱酸喷淋塔的旁路，旁路上设置阀门，用于调节循环载气量。

进一步地，辅助热风炉的天然气进气端设置流量控制阀门，控制辅助热风炉天然气流量，通过多段式干燥机进风端上设置的温度计控制调节天然气流量。

一种多段干燥机及流化床焚烧炉处理污泥并回收能源的方法，其特征在于所述方法包括：

1）将市政湿污泥分两部分，一部分投入多段式干燥机干化处理后再投入焚烧炉，另一部分直接投入焚烧炉，在投入焚烧炉前将多段式干燥机处理后的半干污泥与湿污泥进行混合后，投入焚烧炉；

2）投入干燥机的污泥由干燥机的顶部层进入内部，高温载气由多段式干燥机的第二层吹入至干燥机内；

3）高温热载气直接与湿污泥接触，使湿污泥中的水分大量蒸发，并携带这些蒸发的水分，与污泥同方向，逐步从上层流向底层，温度逐步降低，最后从底层排出多段式干燥机；

4）多段式干燥机排出的载气通过一次加热器后，与焚烧炉产生的烟气在依次加热器内进行热交换后，烟气进入二次加热器，载气进入循环引风机，一部分载气进入二次加热器与进入二次加热器的烟气再次换热后，返送至多段式干燥机循环使用，载气温度不足时，用天然气热风辅助炉产生的高温热风通过载气温度调节器进行再加热；剩余载气直接送往焚烧炉烟气处理的喷淋塔处理；

5）经过二次加热器后的烟气进入除尘器除尘后，进入烟气再热器降温，同时除去部分粉尘后，再经过布袋除尘器除去粉尘后，经喷淋塔脱酸处理，再回到烟气再热器的被加热源入口，加温后最后进入烟囱，天然气热风辅助炉的高温热风，通过载气温度调节器换热后进入烟囱与烟气汇合后外排至大气。

本发明采用高效率的热载气直接和污泥接触换热的直接式多段污泥干燥机，整体工艺的污泥干燥效率大幅度提升，热载气循环使用，焚烧炉烟气作为热处理用的热源回收利用。载气和高温烟气换热，高温的载气作为干燥机的热源直接和污泥换热，无须设置余热锅炉。

与现有的污泥处理技术相比本发明的特点为：

1）采用热载气直接和污泥接触换热的高效率直接换热多段污泥干燥技术，整体工艺的污泥干燥效率提升约15%，节能环保经济效益好。

2）焚烧炉烟气作为加热载气的热源直接和载气换热回收利用，无须设置余热锅炉，减少设备投资成本和运行成本。

3）高温热载气循环使用，多段式干燥机内部及循环管道内充满了有污泥蒸发的水分（蒸汽状态），氧含量在3%以下，不存在着火和爆炸的危险。

4）载气温度调节器通过间接方式换热，减少热风炉的燃料消耗，不存在着火和爆炸的危险。

附图说明

图1是本发明实施例所述的一种实用多段干燥机及流化床焚烧炉处理污泥并回收能源的系统装置的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以上实施例用于说明本发明，但不限制本发明的范围。

如图1所示，种实用多段干燥机及流化床焚烧炉处理污泥并回收能源的系统装置包括多段式干燥机1、流化床焚烧炉2、一次加热器3、循环风机4、二次加热器5、除尘器6、烟气再热器7、带式除尘器8、脱酸塔9、引风机10、烟囱11、辅助热风炉12和载气温度调节器，其特征在于：多段式干燥机1进风管道上设有载气温度调节器14。湿污泥到多段式干燥机1和流化床焚烧炉2通过管道连接，多段式干燥机1出来的干污泥到流化床焚烧炉2通过输送设备连接。烟气部分：流化床焚烧炉2与一次加热器3之间以及一次加热器3与二次加热器5之间以及二次加热器5与除尘器6之间以及除尘器6与烟气再热器7之间以及烟气再热器7与除尘器8之间以及除尘器8与脱酸塔9之间以及脱酸塔9与引风机10之间以及引风机10与烟气再热器7之间以及烟气再热器7与烟囱11之间通过管道连接。载气部分：多段式干燥机1与一次加热器3之间以及一次加热器3与循环风机4之间以及循环风机4与二次加热器5之间以及二次加热器5与载气温度调节器14之间以及载气温度调节器14与多段式干燥机1之间通过管路连接。

本发明的多段干燥机及流化床焚烧炉处理污泥并回收能源的方法，包括以下步骤：

1）将市政湿污泥分两部分，一部分投入多段式干燥机1干化处理后再投入流化床焚烧炉2，另一部分直接投入流化床焚烧炉2，在投入流化床焚烧炉2前将多段式干燥机1处理后的含水率约30%的半干污泥与含水率约80%的湿污泥进行混合后，投入流化床焚烧炉1。

2）投入多段式干燥机1的污泥由多段式干燥机2的顶部层进入内部，约400℃热载气由多段式干燥机2的第二层吹入至多段式干燥机2内。

3）载气的组成为污泥中蒸发出来的水分蒸气和少量的空气，载气中约85%是水分，空气量少，含氧量为3%以下。高温热载气直接与高含水率约80%的污泥接触，使污泥中的水分大量蒸发，并携带这些蒸发的水分，与污泥同方向，逐步从上层流向底层，温度逐步降低至约150℃，最后从底层排出多段式干燥机1。

4）载气通过一次加热器3，通过蒸气循环引风机4，一部分载气进入二次加热器5再加热至约400℃后，返送至多段式干燥机1循环使用，剩余载气直接送往流化床焚烧炉2烟气处理的喷淋塔9处理。

5）载气温度不足400℃时，通过载气温度调节器14进行再加热后进入多段式干燥机1。载气温度调节器14通过载气与天然气辅助热风的间接换热调节控制载气温度。

6）经过二次加热器5后的烟气进入除尘器6除尘后，进入烟气再热器7降温到200℃以下，同时除去部分粉尘后，再经过布袋除尘器8除去粉尘后，经喷淋塔9脱酸处理，被烟气再热器7加热后，进入烟囱11与载气温度调节器14过来的换热后的辅助热风混合升温后外排大气。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。