一种污泥干燥安全焚烧系统的制作方法

1.本实用新型属于污泥处理技术领域，涉及一种污泥干燥安全焚烧系统。


背景技术：

2.污泥干燥焚烧技术就是将污泥含水率降低到一定程度，达到一定热值，再进行焚烧处理的技术，因此分为干燥和焚烧两个阶段。目前干燥技术采用直接干燥和间接干燥等两种方式，直接干燥方式主要是通过高温烟气与污泥直接传热，蒸发污泥中的水分等；间接干燥主要是通过金属腔体内蒸汽或导热油受热，蒸发腔体另一面附着的污泥等。
3.其中，采用烟气直接干燥污泥，烟气温度越高、与污泥混合越充分，则污泥干燥时间越短、热交换效率越高。考虑烟气与污泥的混合，最充分的方式是将污泥粒化，粒化直径越小，与烟气接触的比面积就越大；考虑烟气，直接是焚烧炉焚烧污泥产生的烟气。
4.一种湿污泥粒化装置通过压缩空气辅助，可将含水率80％的湿污泥粒化成直径 100um～1000um大小的颗粒，喷入一种通入高温烟气的干燥罐中，被瞬间干燥成含水率 20％～30％的干污泥，类似专利zl 200710070060.0-污泥干化、焚烧处理方法及集成装置。
5.然而，这种方式有一些问题待解决。一是因为污泥粒化直径小，而干燥罐烟气初始温度高，污泥中有机质容易被直接热解；二是烟气干燥污泥后温度下降非常大，在后端烟气处理系统中容易结露；三是烟气是直接从焚烧炉中接来的，烟气中会有未燃尽的火星，容易引起后端烟气处理系统中易燃设备着火。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种污泥干燥安全焚烧系统，以解决上述的问题。
7.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种污泥干燥安全焚烧系统，包括污泥焚烧装置，污泥焚烧装置将污泥进行燃烧，燃烧后的高温烟气分为送风主路和送风支路，送风主路的燃气进入到干燥单元内对污泥进行干燥，送风支路又分成两路，其中送风支路一直接排空，送风支路二与从干燥单元出来的烟气管路汇合，从干燥单元出来后的烟气通过火星去除器后进入到粉尘收集装置，干燥单元内干燥后的干污泥和粉尘收集装置收集的干污泥进入到污泥收集器，污泥收集器内的污泥进入到污泥焚烧装置，粉尘收集装置出来的烟气进入到烟气净化单元进行净化。
9.进一步的，污泥焚烧装置包括焚烧炉本体，焚烧炉本体分为启燃段、焚烧段和燃烬段。
10.进一步的，污泥焚烧装置还包括主燃烧器、辅助燃烧器、一次风单元和二次风单元，主燃烧器作为点火设备设置在启燃段，一次风单元设置在主燃烧器处为主燃烧器提供燃烧空气，辅助燃烧器设置在燃烬段，二次风单元在给辅助燃烧器提供风的同时也给燃烬段提供二次风。
11.进一步的，送风主路上还设置有用于给送风主路提供冷风的冷风单元。
12.进一步的，污泥仓与干燥单元连通为干燥单元输送污泥。
13.进一步的，干燥单元选择干燥塔或者干燥罐或者干燥箱。
14.进一步的，粉尘收集装置与烟气净化单元之间的管道上设置有用于给管路补充臭氧的臭氧发生器。
15.进一步的，污泥焚烧装置的底部与灰渣收集仓连通。
16.本实用新型的有益效果在于：
17.本实用新型将污泥焚烧装置内出来的高温燃气加入了冷风降低了烟气的温度，这样在污泥粒化直径小，干燥罐烟气初始温度高的情况下，污泥中有机质不容易被直接热解；
18.由于烟气干燥污泥后温度下降非常大，在后端烟气处理系统中容易结露，所以将污泥焚烧装置出来的高温烟气做了支路，对干燥单元出来的烟气进行了补温；
19.烟气是直接从污泥焚烧装置中接来的，烟气中会有未燃尽的火星，容易引起后端烟气处理系统中易燃设备着火，所以增加了火星去除器。
20.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
21.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
22.图1为本实用新型详细的工艺流程图；
23.图2为本实用新型简易的工艺流程图；
24.图3为焚烧净化后的烟气排放物及排放值的相应数值表格。
25.附图标记：
26.1、污泥焚烧装置；11、焚烧炉本体；111、启燃段；112、焚烧段；113、燃烬段；12、主燃烧器；13、辅助燃烧器；14、一次风单元；15、二次风单元；2、干燥单元；21、送风主路；22、风阀一；23、送风支路一；24、风阀二；25、送风支路二；26、风阀三；27、冷风单元；28、污泥仓；3、火星去除器；4、粉尘收集装置；41、一级旋风分离器；42、二级旋风分离器；43、布袋除尘器；44、活性炭储罐；45、消石灰储罐；5、烟气净化单元；51、引风机；52、洗涤塔；53、碱液灌；54、压缩空气进气管；55、除雾器；56、除雾风机；57、烟囱；6、臭氧发生器；7、污泥收集器；8、灰渣收集仓；a、脱酸通道一；b、脱酸通道二； c、脱酸通道三；d、脱酸通道四。
具体实施方式
27.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
29.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
30.请参阅图1～图3，为一种污泥干燥焚烧系统，包括污泥焚烧装置1，污泥焚烧装置1将污泥进行燃烧，燃烧后的高温烟气分为送风主路21和送风支路，送风主路21的燃气进入到干燥装置内对污泥进行干燥，送风支路又分成两路，其中一路直接排空，另外一路与从干燥装置出来的烟气管路汇合。污泥焚烧装置1内出来的高温烟气将干燥装置内的污泥进行干燥。从干燥装置出来后的烟气进入到火星去除器3后进入到粉尘收集装置4，干燥装置内干燥后的干污泥和粉尘收集装置4收集的干污泥进入到污泥收集器7，污泥收集器7内的污泥进入到污泥焚烧装置1。粉尘收集装置4出来的烟气进入到烟气净化单元5进行净化。
31.污泥焚烧装置1包括焚烧炉本体11、主燃烧器12、一次风单元14、辅助燃烧器13和二次风单元15。
32.焚烧炉本体11可以是回转窑或流化床，用于污泥焚烧，焚烧炉本体11可分为启燃段111、焚烧段112和燃烬段113。启燃段111作为启动焚烧，将焚烧炉的温度提高到一定温度后，再投污泥，使污泥着火燃烧，一般温度在600℃左右；焚烧段112主要满足污泥燃烧，并将燃烧的污泥送至燃烬段113，该段温度一般在700℃～800℃，其中输送污泥的方式，回转窑采用机械旋转输送，而流化床则采用高压流化风输送；燃烬段113主要是将污泥完全燃烧，温度控制在850℃以上；焚烧炉排出的灰渣被收集后统一进行资源化处理。
33.焚烧炉本体11如果采用回转窑则采用卧式布置，如果采用流化床则采用立式布置。主燃烧器12设置在焚烧炉本体11的启燃段111，作为点火作用。一次风单元14设置在主燃烧器12处为主燃烧器12提供燃烧空气供污泥焚烧使用。辅助燃烧器13设置在燃烬段113，当污泥热值不够时，燃烬段113温度无法达到850℃以上时，启动辅助燃烧器13，提高温度使污泥完全燃烬。二次风单元15在给辅助燃烧器13提供风的同时也给燃烬段113提供二次风。焚烧炉本体11的底部与灰渣收集仓8连通，焚烧后的污泥残渣进入到灰渣收集仓8。
34.干燥装置包括冷风单元27、烟气输送单元、污泥粒化单元和干燥单元2。
35.冷风单元27用于抽取环境风与焚烧炉本体11出口处的烟气混合。由于焚烧炉本体11出口处的烟气温度超过850℃以上，为防止部分污泥干化过程中被热解，需要控制干燥污泥的烟气温度在400～650℃之间，然而焚烧炉本体11出口的烟气温度太高，需要配比一定冷风，将温度降下来。
36.烟气输送单元就是送风主路21和送风支路。送风支路包括送风支路一23和送风支路二 25。送风主路21和干燥单元2之间的管路上设置风阀一22，送风主路21输送焚烧炉本体11 出口到干燥单元2之间的烟气。送风支路一23是用来直接排空的，送风支路一23的管
路上设置风阀二24。送风支路二25是与干燥单元2的出口汇合的管路，送风支路二25上设置有风阀三26。
37.危险工况时，风阀一22和风阀三26完全关闭，风阀三26打开，所有烟气需要通过送风支路一23进行排空。
38.送风支路二25的作用：因为利用烟气干燥污泥，污泥中水分迅速蒸发，烟气温度下降非常快，干燥污泥后，烟气的温度一般会低于120℃，而此时烟气含湿率可达到35％，这样的烟气条件，对后续的烟气处理系统形成障碍，表现为低温露点腐蚀，即烟气在净化系统中结露，腐蚀净化设备。因此，除干燥污泥的送风主路21外，增加一条不参与干燥污泥的送风支路二25，待主路烟气干燥污泥后，再混合一起，使烟气温度再次提高到170℃～200℃，防止设备腐蚀。
39.污泥仓28与干燥单元2连通为干燥单元2输送污泥。干燥单元2内设置有能够将污泥粒化的污泥粒化装置，一般根据处理量，采用一定数量的粒化器，辅助压缩空气，可将湿污泥粒化到直径100um～1000um大小的颗粒，污泥喷入方向与烟气流向呈一定角度，当喷入高温烟气时，可被瞬间干燥。
40.干燥单元2可以为干燥塔、干燥罐或干燥箱等适用于喷雾干燥的设备，高温烟气通入和污泥喷入，两者在干燥设备中混合，污泥被干燥，85％的污泥颗粒由干燥单元2底部收集进入到污泥收集器7，颗粒温度70～90℃，再送往焚烧炉本体11中焚烧；而1 5％的污泥颗粒被烟气带走，烟气温度在110℃左右，烟气送往烟气处理单元中被净化。
41.粉尘收集装置4采用两级旋风分离器和布袋除尘器43进行组合除尘，收集后的粉尘同干燥单元2收集到的干污泥颗粒一起进入到污泥收集器7进而输送到污泥焚烧装置1中进行燃烧。
42.火星去除器3安装在干燥烟气与送风支路二25混合后的管路上，火星去除器3此处烟气温度在170℃左右。由于烟气直接来自焚烧炉，且所经管道和干燥装置时间短，部分未燃烬物质可能还在燃烧，带着火星，为防止火星连同污泥收集后，存积时引燃干污泥，或者火星被带到后端的布袋除尘器43中，烧毁布袋，因此本工艺需要去除火星。火星去除器3内部设置气流分布板，在烟气经过时，改变气流的流向，在其内部形成折流，使烟气中的火星不断撞击气流分布板，气流分布板从而使部分火星在撞击的同时熄灭，落入下方的污泥收集器7 中，被收集后送入污泥焚烧装置1中。
43.粉尘收集装置4收集烟气中大概99.9％的颗粒物。
44.一级旋风分离器41，主要收集烟气中的颗粒物(颗粒粒径≥10um)，其收集效率大概 80％左右。一级旋风分离器41后端连接直管段，直管段用于稳定烟气流动，并在直管段上设置活性炭喷射口和消石灰喷射口，消石灰喷射口位于活性炭喷射口后方，活性炭喷射口与活性炭储罐44连通，消石灰喷射口与消石灰储罐45连通。在直管段内喷入活性炭和消石灰分别用于吸收烟气中的重金属和脱硫。
45.二级旋风分离器42，接在直管段后端，二级旋风分离器42，采用低效率设计方案，主要目的是将活性炭和消石灰与烟气进行充分混合。二级旋风分离器42，有两方面作用，一是增加烟气与活性炭、消石灰的混合，延长吸收和反应时间；二是收集部分活性炭和消石灰，再送入直管段中，再次吸收烟气中重金属和脱硫，剩下部分落入下方污泥收集器7中，输送到污泥焚烧装置1中焚烧。
46.布袋除尘器43，接在二级旋风分离器42后，收集烟气中剩下的颗粒物，收集效率大于 99％。
47.烟气净化单元5包括提供动力的引风机51，引风机51的进风口与布袋除尘器43的出风口连通，引风机51的出风口与洗涤塔52的进风口连通，洗涤塔52的内部顶端设置有碱液喷淋头，碱液灌53为碱液喷淋头提供碱液，碱液灌53与碱液喷淋头之间的管路上还设置有压缩空气进气管54，压缩空气和碱液混合后实现碱液的喷洒。洗涤塔52的出气口与除雾器55 连通，洗涤塔52的废液可通往污水厂进一步处理，除雾风机56为除雾器55提供动力，除雾器55的出风口与烟囱57连通，烟气经过除雾器55除雾后排放到烟囱57内部进行排放。
48.本系统还设置有脱酸单元。脱酸单元采用脱酸通道将ca(oh)2加入到设备中。
49.本实用新型采用污泥焚烧装置1中的焚烧预脱硫工艺与烟气管道上干法脱硫结合，实现脱酸。由于干法脱硫，有反应时间和温度要求，仅在污泥焚烧装置1中喷入ca(oh)2干粉，脱酸效率不高，因此，本实用新型采用四条脱酸通道喷入ca(oh)2来提高脱酸效率。
50.脱酸通道一a为从消石灰储罐45内引出消石灰喷入到焚烧炉本体11的燃烬段113内的通道，ca(oh)2干粉喷入焚烧炉内，与焚烧污泥产生的酸性气体反应，生产稳定的物质。 ca(oh)2干粉进行炉内焚烧预脱硝，相比较，与未进行炉内预脱硝的方式比较，该方法最大减少烟气中50％的含硫量。脱酸通道二b就是消石灰储罐45与消石灰喷射口通过管路连通，往直管段内喷洒消石灰。ca(oh)2干粉喷入烟道的直管段中，烟气温度140℃、湿度20～35％的条件下，与烟气在直管段和二级旋风分离器42中充分混合，由于烟气湿度高，ca(oh)2干粉和烟气中的酸性气体反应更快，生产稳定的物质，微细粒径的活性炭和消石灰随烟气进入布袋除尘器43中，附着在布袋上，与烟气中so2化学反应，进一步完成脱酸。脱酸通道三c是引入一条回收管路从二级旋风分离器42的固体物出口处到活性炭喷射口和消石灰喷射口之间的直管段处。目的是将二级旋风分离器42内的ca(oh)2再循环使用，增加活性炭和消石灰的利用率。二级旋风分离器42收集到未反应的ca(oh)2，部分重新喷入烟道直管段中，与烟气再次循环反应。脱酸通道四d为二级旋风分离器42和布袋除尘器43分别与污泥收集器7连通的管路，二级旋风分离器42和布袋除尘器43收集的另外一部分ca(oh)2干粉进入到污泥收集器7输送进焚烧炉本体11中，与污泥一起焚烧，与酸性物质反应。烟道的脱酸效率可达到50％，与炉内预脱酸结合，可完全达到脱酸效果。脱酸通道一a和脱酸通道四d可实现50％的脱酸效率，脱酸通道二b和脱酸通道三c可实现50％的脱酸效率，最终达到完全脱酸的效果。
51.ca(oh)2干粉与烟气中酸性物质反应，生成稳定物质其原理如下：
52.处理so2的原理：so2+ca(oh)2＝caso3+h2o
53.2caso3+o2＝2caso454.处理hcl的原理：ca(oh)2+2hcl＝cacl2+2h2o
55.处理hf的原理：2hf+ca(oh)2＝caf2+2h2o
56.引风机51与布袋除尘器43之间的管路上设置有脱硝及除臭装置，脱硝及除臭装置包括臭氧发生器6，臭氧发生器6为引风机51与布袋除尘器43之间的管路提供臭氧。采用臭氧发生系统产生的强氧化剂(臭氧)强制氧化烟气中的no
x
，反应生成易溶于水的高价氮氧化物(n2o5)。另外，臭氧对包括氨、硫化氢、甲硫醇、二甲硫化物、二甲二硫化物等vocs 的异味具有强氧化作用，达到除臭的效果。
57.臭氧处理no
x
的原理如下：
58.o3脱硝：no+o3＝no2+o259.no+o3＝no2+o260.no2+o3＝no3+o261.no2+no2＝n2o462.no3+no2＝n2o563.3no2+h2o＝2hno3+no
64.n2o5+h2o
→
2hno365.所述除臭机理：主要利用臭氧作为强氧化剂的氧化原理，与发出异味的化学物质发生化学反应。例如：当恶臭气体为nh3时，氨先与水反应生成氨水，然后在有氧条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的硝化作用转为硝酸，在兼性厌氧条件下，硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为氮气。
66.洗涤塔52采用的碱液喷淋，采用30％naoh的碱液。洗涤塔52主要有三个方面的作用。一是去除脱销阶段产生的高价氮氧化物(n2o5)；二是去除脱酸阶段残留的少量二氧化硫 (so2)、硫化氢(h2s)、氯化氢(hcl)；三是清洗除臭阶段残留的溶于水的vocs。
67.进一步去除n2o5的原理：
68.首先与水反应：n2o5+h2o
→
2hno369.与碱液中和反应：naoh+hno3＝nano3+h2o
70.洗涤塔52的出口氮氧化物(nox)的浓度应达到100mg/m3(折合11％氧含量，24h均值)以下。除雾器55目的是降低烟气湿度，达到烟气“脱白”的目的，消除视觉污染的同时，将部分烟气中的水蒸汽冷凝成水。
71.本实用新型的工作原理：
72.污泥从污泥收集器7中进入到污泥焚烧装置1内燃烧，污泥首先在焚烧炉本体11的启燃段111内启动焚烧，首先将焚烧炉的温度提高到一定温度后，在投污泥，使污泥着火燃烧，一般温度在600℃左右；污泥在启燃段111燃烧后进入到焚烧段112，焚烧段112主要满足污泥燃烧，并将燃烧的污泥送至燃烬段113，焚烧段112温度一般在700℃～800℃；燃烬段 113主要是将污泥完全燃烧，温度控制在850℃以上；焚烧炉排出的灰渣进入到灰渣收集仓8 被收集后统一进行资源化处理。
73.从污泥焚烧装置1内出来的烟气分为三路，一路进入到干燥单元2，一路与从干燥单元2 内出来的烟气汇合，一路排空。由于污泥焚烧装置1出口烟气温度超过850℃以上，为防止部分污泥干化过程中被热解，需要控制干燥污泥的烟气温度在400～650℃之间，所以进入干燥单元2的烟气需要配比一定冷风。
74.将含水率80％湿污泥由污泥仓28出来后通过污泥泵送系统(常用螺杆泵)压入粒化器中，辅以一定量压缩空气后混合喷出，形成直径约100μm～1000μm的污泥颗粒。污泥颗粒(喷出温度为常温)被喷入干燥单元2中，同时通入高温烟气流(约550℃～650℃)与其充分接触、混合，进行直接干燥。整个干燥过程持续约十秒，污泥颗粒最终成为含水率约20％～30％的干污泥颗粒。干污泥中85％的颗粒(约70℃～90℃)直接从干燥装置底部排出进入到污泥收集器7内，15％的颗粒左右随干化后烟气(约110℃)进入烟气净化单元5。
75.从干燥单元2内出来的烟气与送风支路二25的烟气混合后进入到火星去除器3内，
烟气经过火星去除器3去除火星后进入到粉尘收集装置4内，烟气依次进入到一级旋风分离器41、二级旋风分离器42和布袋除尘器43内后在引风机51的作用下进入到洗涤塔52内进行碱液洗涤。洗涤后的烟气经过除雾器55后进入到烟囱57内进行排放。
76.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。