一种污泥干化尾气处理设备及方法与流程

本发明属于节能环保技术领域，具体涉一种污泥干化尾气处理设备及工艺方法。

背景技术

随着社会的发展和人类的进步，人们对生存环境的保护和改善意识不断加强。伴随着工业化和城市化的加快，需要处理的在工业生产和人们生活中污水处理所产生的湿污泥量逐年增加，这些湿污泥除有机质含量高外，可能含有重金属或病原体给环境造成了巨大压力。污泥干化作为污泥减量化、资源化、无害化处置的重要途径具有重要意义。污泥热干化过程中湿污泥产生的蒸汽，目前的方法多为水喷淋混合降温后，大量的废液直接排放去污水处理站，而产生的不凝性臭气直接排放至大气。该方法污泥干化尾气处理过程中，消耗水量和排水规模较大，增大了供水及污水处理站系统规模，不利于节能和节约用水，排放的废气未进行无害化处理，对环境造成了严重污染。因此，需要一种新的技术方案解决上述问题。

本发明的有益技术效果包括：

(1)本发明采用循环喷淋冷凝的方式，新鲜水循环使用，喷淋冷凝器内集成了双层换热盘管、双层喷淋球、双层喷嘴，有利于污泥干化的蒸汽快速降温冷凝；本发明喷淋循环系统管路设置有反冲洗过滤器，可全自动控制，滤除干化蒸汽内被喷淋洗涤进入液体的粉尘，有利于提高换热盘管的换热效率；以污泥干化处理的尾气量4000nm³/h为例，温度100～110℃，含湿量为0.15～0.3kg(水)/kg(干空气)，经尾气处理系统后温度降为45℃，相比于采用25℃新鲜水混合冷凝干化尾气至25℃可节约用水5～10t/h。

(2)本发明喷淋式冷凝罐的出气口通过管道和除雾器连通，可有效去除污泥干化尾气内部的雾滴，雾滴粒径＞15μm，保证除雾器出口雾滴含量≤75mg/nm³，不会对下游处理工艺产生影响，排出的气体去到除臭或焚烧系统中。

(3)本发明还对换热后的循环冷却水体进行余热回收利用，用于预热加热螺旋输送机的管程内待干化的污泥，节约能源显著。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种污泥干化尾气处理设备及方法，经本发明处理后的污泥干燥的尾气除了可直接进入除臭系统，亦可排入焚烧装置中焚化，进而将尾气无害化处置。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种污泥干化尾气处理设备，包括旋风分离器10、喷淋式冷凝罐20、第一循环水泵30、反冲洗过滤器40、除雾器50、第一引风机60和加热螺旋输送机70；

所述喷淋式冷凝罐20的罐体内由上至下依次设有第一喷淋冷凝机构、第二喷淋冷凝机构和过渡腔，所述第一喷淋冷凝机构和第二喷淋冷凝机构的结构相同，且每个喷淋冷凝机构从上至下依次设有喷嘴层、喷淋球层和降温盘管；

所述第二喷淋冷凝机构下方的过渡腔的一侧壁上设有进气管27；位于喷淋式冷凝罐20内的进气管27的一端为进气口271，位于喷淋式冷凝罐20外部的进气管27的另一端和旋风分离器10上部出气口连通；所述旋风分离器10顶部进气口通过管道连通污泥干化机的废气出口，所述旋风分离器10底部设有收尘料斗11和双层重锤翻板阀12；

所述第一喷淋冷凝机构的降温盘管和第二喷淋冷凝机构的降温盘管的下端口并联，通过阀门xiv114连通至循环冷却水进口；所述第一喷淋冷凝机构的降温盘管和第二喷淋冷凝机构的降温盘管的上端口并联，依次通过阀门xiii113、加热螺旋输送机70连通至循环冷却水出口；

所述喷淋式冷凝罐20的下方设有水箱90，水箱90和喷淋式冷凝罐20的底部相通，所述水箱90的上部设有溢流口91和进液口92、下部设有出液口93、底部设有排污口94；所述溢流口91串联设有阀门ⅰ101、排污口94串联设有阀门ⅱ102，所述溢流口91和排污口94并联通过管道连通至污水出口；所述进液口92通过阀门ⅹ110管道连通至新鲜水进口；所述出液口93通过阀门ⅲ103管道连通至第一循环水泵30的入口；

所述第一循环水泵30的出口分为两路，一路通过阀门ⅶ107连通至第一喷淋冷凝机构的降温盘管；另一路串联设有阀门ⅴ105、反冲洗过滤器40和阀门ⅵ106，所述反冲洗过滤器40内设有阀门ⅳ104，与所述反冲洗过滤器40并联设置有相配适的压差计80；所述阀门ⅵ106的出口通过管道连通至第二喷淋冷凝机构的降温盘管；所述阀门ⅴ105和反冲洗过滤器40之间设有阀门ⅸ109，阀门ⅸ109的进口通过管道连通新鲜水进口；所述反冲洗过滤器40的排渣口通过阀门ⅷ108管道连通至污水出口；

所述喷淋式冷凝罐20顶部的出气口通过管道连通除雾器50的进口；所述除雾器50的出口通过阀门ⅻ112管道连通至第一引风机60的入口，第一引风机60的出口通过管道连通无害化处理系统的入口；所述除雾器50的顶部进液口通过阀门ⅺ111管道连通新鲜水进口；所述除雾器50的底部出液口通过管道连通污水出口；

工作时，新鲜水流入水箱90，并在第一循环水泵30的作用下，新鲜水在水箱90与第一喷淋冷凝机构、第二喷淋冷凝机构之间循环流动，喷淋式冷凝罐20内的废气携带的微小粉尘、可凝性气体、可溶性气体被新鲜水喷淋、洗涤和吸附下来，吸附杂质后的废水经反冲洗过滤器40，杂质被过滤下来并进入污水出口，过滤水继续循环使用，节约水源；同时从喷淋式冷凝罐20顶部排出的废气经过除雾器50，除去粒径＞15μm液滴，得到可直接排出的气体；第一喷淋冷凝机构、第二喷淋冷凝机构在设备工作时吸收废气中的热量被循环冷却水带走，且循环冷却水回水经过加热螺旋输送机70，预热待干化的污泥，节约了能源。

进一步的，所述降温盘管为圆锥体状，且高度为喷淋式冷凝罐20高度的1/8～1/5；所述喷嘴层的相邻喷嘴间距为0.3～0.8m；所述喷淋球层内填充有双层的喷淋球，且球径为25mm～76mm；所述第一喷淋冷凝机构由上至下依次包括第一喷嘴层21、第一喷淋球层22和第一降温盘管23；所述第二喷淋冷凝机构由上至下依次包括第二喷嘴层24、第二喷淋球层25和第二降温盘管26。

进一步的，所述阀门ⅳ104、阀门ⅴ105、阀门ⅵ106、阀门ⅶ107、阀门ⅷ108和阀门ⅸ109均为电动阀门。

进一步的，所述加热螺旋输送机70为无轴螺旋式输送机，所述加热螺旋输送机70设有换热夹套，管程通过管道连通污泥干化机的上料口，壳程通过管道连通循环冷却水回口。进一步的，与所述阀门ⅻ112和第一引风机60所在的管路并联设置另一管路，且另一管路上串联设有阀门xvi116和第二引风机61。

进一步的，与所述阀门ⅲ103和第一循环水泵30所在的管路并联设置另一管路，且另一管路上串联设有阀门xv115和第二循环水泵31。

进一步的，所述除雾器50为玻璃钢折流板式除雾器；所述除雾器50内设有全锥形的冲洗喷嘴，所述冲洗喷嘴管通过阀门ⅺ111管道连通新鲜水进口，且冲洗喷嘴的冲洗喷射角度为90°～120°。

进一步的，所述进气管27的进气口271为弯管状进气口，所述弯管状的进气口271弯折弧度为45°。

进一步的，与所述溢流口91相邻的水箱90上部设置有液位计95。

本发明还包括一种污泥干化尾气处理方法：具体包括以下步骤：

步骤(1)：关闭阀门xv115、阀门ⅶ107、阀门ⅷ108、阀门ⅸ109、阀门ⅺ111、阀门ⅱ102，打开阀门ⅹ110，开始由新鲜水进口向水箱90内加入新鲜水，所述新鲜水加入速度为5m³/h～15m³/h；

步骤(2)：当水箱90液位达到高液位，即液位计95高液位报警，打开阀门ⅲ103并开启第一循环水泵30；

步骤(3)：第一循环水泵30开启后，水箱90的液位下降，继续向水箱90内加入新鲜水，当液位计95再次高液位报警时，打开阀门ⅰ101，关闭阀门ⅹ110，停止新鲜水向水箱90内的加入；

步骤(4)：关闭阀门xvi116，打开阀门ⅻ112，启动第一引风机60；

步骤(5)：打开阀门xiv114，循环冷却水开始供水；

步骤(6)：打开阀门xiii113，启动污泥干化机和加热螺旋输送机70，此时整个污泥干化尾气处理设备处于运转状态；

步骤(7)：当压差计80测得反冲洗过滤器40的进出口压差达到0.04～0.08mpa时，压差计80发出信号；打开阀门ⅶ107、阀门ⅷ108和阀门ⅸ109，关闭阀门ⅸ104、阀门ⅴ105和阀门ⅵ106，新鲜水开始冲洗反冲洗过滤器40的滤网，对滤网冲洗10～60s，杂质和污水通过污水管道，流入污水出口；

步骤(8)：所述反冲洗过滤器40反冲洗完毕后，关闭阀门ⅶ107、阀门ⅷ108和阀门109ⅸ，打开阀门ⅳ104、阀门ⅴ105和阀门ⅵ106；

步骤(9)：每隔3～8小时打开阀门ⅺ111，新鲜水对除雾器50进行清洗，每次清洗时间20～60s，污水通过污水管道，流入污水出口。

附图说明

图1为本发明的污泥干化尾气处理流程图；

图2为本发明的喷淋式冷凝罐的结构示意图；

其中：10-旋风分离器；11-收尘料斗；12-双层重锤翻板阀；20-喷淋式冷凝罐；21-第一喷嘴层；22-第一喷淋球层；23-第一降温盘管；24-第二喷嘴层；25-第二喷淋球层；26-第二降温盘管；27-进气管；271-进气口；30-第一循环水泵；31-第二循环水泵；40-反冲洗过滤器；50-除雾器；60-第一引风机；61-第二引风机；70-加热螺旋输送机；80-压差计；90-水箱；91-溢流口；92-进液口；93-出液口；94-排污口；95-液位计；101-阀门ⅰ；102-阀门ⅱ；103-阀门；ⅲ104-阀门ⅸ；105-阀门ⅴ；106-阀门ⅵ；107-阀门ⅶ；108-阀门ⅷ；109-阀门ⅸ；110-阀门ⅹ；111-阀门ⅺ；112-阀门ⅻ；113-阀门xiii；114-阀门xiv；115-阀门xv；116-阀门xvi。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种污泥干化尾气处理设备，包括旋风分离器10、喷淋式冷凝罐20、第一循环水泵30、反冲洗过滤器40、除雾器50、第一引风机60和加热螺旋输送机70；所述反冲洗过滤器40内设有阀门ⅳ104，与所述反冲洗过滤器40并联设置有相配适的压差计80；

所述喷淋式冷凝罐20内由上至下依次设有第一喷嘴层21、第一喷淋球层22、第一降温盘管23、第二喷嘴层24、第二喷淋球层25、第二降温盘管26和进气管27；所述进气管27的一端为进气口271，另一端和旋风分离器10上部出气口连通；所述旋风分离器10顶部进气口通过管道连通污泥干化机的废气出口，所述旋风分离器10底部设有收尘料斗11和双层重锤翻板阀12；

所述第一降温盘管23和第二降温盘管26的进液口并联通过阀门xiv114管道连通至循环冷却水进口，所述第一降温盘管23和第二降温盘管26)的出口并联，依次通过阀门xiii113、加热螺旋输送机70管道连通至循环冷却水回口；

所述喷淋式冷凝罐20的下方设有水箱90，水箱90和喷淋式冷凝罐20的底部相通，所述水箱90的上部设有溢流口91和进液口92、下部设有出液口93、底部设有排污口94；所述溢流口91串联设有阀门1、排污口94串联设有联阀门ⅱ102，所述溢流口91和排污口94并联通过管道连通至污水出口；所述进液口92通过阀门10管道连通至新鲜水进口；所述出液口93通过阀门ⅲ103管道连通至第一循环水泵30的入口；所述第一循环水泵30的出口分为两路，一路通过阀门ⅶ107连通至第一喷嘴层21和第二喷嘴层24；另一路串联设有阀门ⅴ105、反冲洗过滤器40和阀门ⅵ106，所述阀门ⅵ106的出口通过管道连通至第一喷嘴层和第二喷嘴层；所述阀门ⅴ105和反冲洗过滤器40之间设有阀门ⅸ109，阀门ⅸ109的进口通过管道连通新鲜水进口；所述反冲洗过滤器40的排渣口通过阀门ⅷ108管道连通至污水出口；

所述喷淋式冷凝罐20顶部的出气口通过管道连通除雾器50的进口，所述除雾器50的出口通过阀门ⅻ112管道连通至第一引风机60的入口，第一引风机60的出口通过管道连通无害化处理系统的入口；所述除雾器50的顶部进液口通过阀门ⅺ111管道连通新鲜水进口；所述除雾器50的底部出液口通过管道连通污水出口；

工作时，新鲜水流入水箱，达到设定液位后；开启第一循环水泵30，新鲜水从第一喷嘴21和第二喷嘴24喷淋下来；继续向水箱90内加入新鲜水，再次到达设定液位；停止向水箱90内加入新鲜水；启动第一引风机60，系统内形成负压，并向第一降温盘管22和第二降温盘管23供应循环冷却水；启动污泥干化机和加热螺旋输送机70，加热螺旋输送机70是污泥干化机的上料设备，吸收循环冷却水的余热来预热待干化的污泥；污泥干化机产生的尾气首先进入旋风分离器10内，尾气内携带的较大颗粒粉尘在旋风分离器10内收集进入其底部收尘料斗11，收尘料斗11下可接料桶或吨袋，通过双层重锤翻板阀12卸料，收集的粉尘经鉴定后安全处置；经旋风分离器10后的废气进入喷淋冷凝器20底部，废气携带的微小粉尘、可凝性气体、可溶性气体在新鲜水的喷淋洗涤与吸附作用下，进入液体中，防止废液内粉尘粘附在第一降温盘管23和第二降温盘管26外壁降低换热效率，大部分粉尘在系统废液循环过程中经反冲洗过滤器40的滤网截留；少部分粉尘在重力作用下沉积在水箱90底部，通过排污口94进入全厂污水管网；反冲洗过滤器40上并联设置有压差计80，压差计80具有测定压力差和定时自动排污双重功能。反冲洗过滤器40在反冲洗过程中排出的含泥废液通过排渣口52排放至全厂污水管网；除雾器50对经过喷淋式冷凝罐20顶部的出气口排出的气体进行除雾，可有效去除粒径＞15μm液滴；最后经第一引风机60排出的气体可直接去除臭或焚烧系统。

进一步的，所述降温盘管为圆锥体状，且高度为喷淋式冷凝罐20高度的1/7；所述喷嘴层的相邻喷嘴间距为0.7m；所述喷淋球层内填充有双层的喷淋球，且球径60mm；所述第一喷淋冷凝机构由上至下依次包括第一喷嘴层21、第一喷淋球层22和第一降温盘管23；所述第二喷淋冷凝机构由上至下依次包括第二喷嘴层24、第二喷淋球层25和第二降温盘管26。

进一步的，所述阀门ⅳ104、阀门ⅴ105、阀门ⅵ106、阀门ⅶ107、阀门ⅷ108和阀门ⅸ109均为电动阀门，可进行全自动操作。

进一步的，所述加热螺旋输送机70为无轴螺旋式输送机，所述加热螺旋输送机70设有换热夹套，管程通过管道连通污泥干化机的上料口，壳程通过管道连通循环冷却水回口，可为进入干化设备的污泥进行预热，有利于余热回收和节约能源。

进一步的，与所述阀门12和第一引风机60所在的管路并联设置另一管路，且另一管路上串联设有阀门xvi116和第二引风机61。保证系统安全稳定运行，第一引风机60和第二引风机61，1开1备用。

进一步的，与所述阀门ⅲ103和第一循环水泵30所在的管路并联设置另一管路，且另一管路上串联设有阀门xv115和第二循环水泵31。保证系统安全稳定运行，第一循环水泵30和第二循环水泵31，1开1备用。

进一步的，所述除雾器50为玻璃钢折流板式除雾器，可有效去除粒径＞15μm液滴，可承受在冲洗水压0.3mpa下，叶片能正常工作；所述除雾器50内设有全锥形的冲洗喷嘴，所述冲洗喷嘴管通过阀门ⅺ111管道连通新鲜水进口，且冲洗喷嘴的冲洗喷射角度为100°，保证折流板叶片全部被覆盖；正常工况下，保证除雾器出口雾滴含量≤75mg/nm³。整个除雾器系统的压降低于120pa。

进一步的，所述进气管27的进气口271为弯管状进气口，所述弯管状的进气口271弯折弧度为45°。

进一步的，与所述溢流口91相邻的水箱90上部设置有液位计95。

基于上述污泥干化尾气处理设备，还包括一种污泥干化尾气的处理方法，以工业危废污泥干化尾气处理为例；污泥干化需处理的尾气量为4000nm³/h，温度100～110℃，含湿量为0.15～0.3kg(水)/kg(干空气)，具体包括以下步骤：

步骤(1)：关闭阀门xv115、阀门ⅶ107、阀门ⅷ108、阀门ⅸ109、阀门ⅺ111、阀门ⅱ102，打开阀门ⅹ110，开始由新鲜水进口向水箱90内加入新鲜水，所述新鲜水加入速度为5m³/h～15m³/h；

步骤(2)：当水箱90液位达到高液位，即液位计95高液位报警，打开阀门ⅲ103并开启第一循环水泵30；

步骤(3)：第一循环水泵30开启后，水箱90的液位下降，继续向水箱90内加入新鲜水，当液位计95再次高液位报警时，打开阀门ⅰ101，关闭阀门ⅹ110，停止新鲜水向水箱90内的加入；

步骤(4)：关闭阀门xvi116，打开阀门ⅻ112，启动第一引风机60；

步骤(5)：打开阀门xiv114，循环冷却水开始供水；

步骤(6)：打开阀门xiii113，启动污泥干化机和加热螺旋输送机70，此时整个污泥干化尾气处理设备处于运转状态；

步骤(7)：当压差计80测得反冲洗过滤器40的进出口压差达到0.04～0.08mpa时，压差计80发出信号；打开阀门ⅶ107、阀门ⅷ108和阀门ⅸ109，关闭阀门ⅸ104、阀门ⅴ105和阀门ⅵ106，新鲜水开始冲洗反冲洗过滤器40的滤网，对滤网冲洗10～60s，杂质和污水通过污水管道，流入污水出口；

步骤(8)：所述反冲洗过滤器40反冲洗完毕后，关闭阀门ⅶ107、阀门ⅷ108和阀门109ⅸ，打开阀门ⅳ104、阀门ⅴ105和阀门ⅵ106；

步骤(9)：每隔3～8小时打开阀门ⅺ111，新鲜水对除雾器50进行清洗，每次清洗时间20～60s，污水通过污水管道，流入污水出口。

经本发明处理后，从第一引风机60排出的气体温度降为45℃，含湿量为0.15～0.3kg(水)/kg(干空气)；相比于采用25℃新鲜水混合冷凝干化尾气至25℃可节约用水5～10t/h。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。