專利名稱：利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化的方法。
背景技術(shù)：
為了保護(hù)我們有限的水資源，創(chuàng)造優(yōu)良的生存環(huán)境，生活污水和工業(yè)廢水必須經(jīng)過污水處理廠的處理，達(dá)到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放，是否擁有城市污水處理系統(tǒng)，這已成為一個(gè)現(xiàn)代城市文明的標(biāo)志，也是城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)必不可少的環(huán)境工程措施。城市污水處理系統(tǒng)包括污水處理和污泥處理兩部分。近年來，通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和技術(shù)改造，我國的水處理技術(shù)水平有了很大的提高，各種類型的污水都能得到有效地控制，然而，由于國際上沒有一種有效的污泥處理技術(shù)可以借鑒，我國對(duì)污水處理過程中產(chǎn)生的污泥處理技術(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落后于城市污水處理技術(shù)的發(fā)展。各種水處理技術(shù)在使污水得到凈化的過程中，將污水中絕大部分污染物轉(zhuǎn)移到污泥中，這使得城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥具有數(shù)量大，且富集高濃度的有毒有害污染物的特點(diǎn)。
河流和湖泊沉積物中富集有大量的有機(jī)物和重金屬，流經(jīng)我國城市的大部分河道長(zhǎng)年淤積，不僅使河道的航運(yùn)功能明顯下降，而且使水環(huán)境質(zhì)量日益惡化，疏浚是恢復(fù)河、湖自然功能和保護(hù)水環(huán)境行之有效的工程措施。然而，疏浚污泥具有與城市污水處理廠污泥相似的特點(diǎn)，即數(shù)量大，含水率高，且富集有機(jī)污染物。
目前，我國對(duì)城市污水處理廠污泥和河道疏浚污泥主要采取臨時(shí)堆埋的處置方法，不僅花費(fèi)大量的資金和占用大量的土地資源，而且給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染，特別是污泥中的污水下滲，給地下水資源帶來的危害更是無法估計(jì)，而事實(shí)上城市周圍不可能有適合堆放這類污泥的空間和地點(diǎn)，污泥臨時(shí)堆埋所產(chǎn)生的環(huán)境二次污染的危害，實(shí)際上抵消了污水處理和河道疏浚的環(huán)境效益。面對(duì)污泥引起的環(huán)境問題日趨尖銳和污泥危害日益加劇的現(xiàn)實(shí)，人們嘗試?yán)梦勰嘧鳛榉柿?，用于農(nóng)業(yè)或綠化，但是，污泥中所含的各種重金屬限制了土壤對(duì)污泥利用的適應(yīng)性(表1)，研究表明，從廢水中去除1mg/L的重金屬，就會(huì)在污泥中積累10000mg/L的重金屬，它們會(huì)在土壤中富集，并通過作物的吸收進(jìn)入食物鏈，最終危害到人體的健康，即使有些污泥來自城市生活污水，重金屬含量雖然較低，但污泥中所含的病原體和持久性有機(jī)污染物，以及污水處理過程中添加的各種藥劑，都會(huì)給環(huán)境帶來潛在的危害。
表1 城市污泥和疏浚污泥中重金屬的含量變化

參考國外污泥焚燒的實(shí)踐，有的地方試圖通過焚燒來達(dá)到污泥減量的目的，但是，污泥焚燒設(shè)備投資額高，能源消耗量大，運(yùn)行費(fèi)用昂貴，污泥焚燒的費(fèi)用在400元/噸以上，加上污泥在焚燒時(shí)，會(huì)給大氣環(huán)境帶來污染和焚燒后的殘?jiān)孕杼幹玫仍颍鶕?jù)我國的國情，污泥焚燒處理在經(jīng)濟(jì)上難以承受，在技術(shù)上還不完善。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的迅速增長(zhǎng)，城市污水的數(shù)量在不斷地增加，與此同時(shí)人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，工業(yè)廢水和城市生活污水的處理率也將不斷提高，這意味著污水處理廠污泥的數(shù)量將與日俱增，因此，開辟一條對(duì)城市污泥進(jìn)行安全、經(jīng)濟(jì)的有效處理途徑，已勢(shì)在必行。實(shí)踐表明，城市污泥要得到徹底的處理，必須走無害化、減量化和資源化道路。根據(jù)我們對(duì)城市污水處理廠污泥的理化性質(zhì)，進(jìn)行連續(xù)3年的研究表明，污泥中的主要化學(xué)成分含量變化不大(表2)，這說明了城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥，其主要表2 城市污水處理廠污泥的化學(xué)組成(％)

化學(xué)組成是基本保持穩(wěn)定的。污泥的燒失量較高，平均達(dá)到36％左右，全氮和全磷的含量也較高，這表明污泥中含有較高的有機(jī)物質(zhì)。污泥中有機(jī)質(zhì)含量高，它的熱值也高，通過測(cè)定表明，城市污水處理廠污泥的熱值相當(dāng)于褐煤的熱值，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)煤熱值的1/3-1/2(表3)；城市河道疏浚污泥中有機(jī)質(zhì)的含量也較高，根據(jù)有機(jī)物和熱值之間的相互關(guān)系，它的熱值也比較高。如果能將污泥中的熱能開發(fā)利用起來，不僅能夠使城市污泥處理廠污泥和河道疏浚污泥得到徹底安全地處理，而且能夠使污泥所具有的熱能成為有價(jià)值的資源。
表3城市污水處理廠污泥、河道疏浚污泥和煤的燃燒熱值

然而，污水處理廠污泥和河道疏浚污泥，通過機(jī)械脫水，含水率一般在75％-85％之間，如果要使污泥能夠燃燒，必須首先將污泥的含固率達(dá)到100％，這意味著需要大量的外加能源，建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)上的計(jì)算表明，要將含水率75％一85％的污泥完全燃盡，使污泥到達(dá)燃點(diǎn)所需要的能源，大于污泥燃燒所產(chǎn)生的能量，在也正是污泥焚燒污泥處理需要高費(fèi)用的原因。我們提出利用垃圾發(fā)電廠排放的煙氣余熱，先將污泥干化，然后，用干化后的污泥與垃圾、煤一起焚燒發(fā)電，經(jīng)過燃燒發(fā)電后的垃圾、污泥和煤的殘?jiān)?，用來生產(chǎn)輕質(zhì)建筑材料，從而實(shí)現(xiàn)城市污水處理廠污泥得到徹底無害化、減量化和資源化處理的最終目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化的方法。
方法的步驟為1)將垃圾焚燒發(fā)電排出的余熱溫度為130℃-160℃的煙氣，經(jīng)除塵，分別送到第一回轉(zhuǎn)烘干窯和第二回轉(zhuǎn)烘干窯中，進(jìn)行兩段式干化污泥；2)將含水率為70-85％的城市污水處理廠污泥，或河、湖疏浚污泥，在污泥堆放場(chǎng)堆放3-5天，并用翻混機(jī)進(jìn)行污泥干化前的預(yù)處理；3)將經(jīng)過預(yù)處理的污泥，用擠條機(jī)，制成直徑為8-10毫米的條柱狀，然后將條柱狀污泥送入第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯，進(jìn)行第一階段污泥干化；4)上述污泥出窯后，通過冷風(fēng)輸送帶，經(jīng)過分離切割式粉碎機(jī)，將大的污泥顆粒，切割為直徑小于6-10毫米的污泥顆粒；5)粒徑小于6-10毫米的污泥顆粒被送入第二個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯，進(jìn)行第二階段污泥干化；6)經(jīng)過上述兩段式干化過程，污泥出窯后，通過輸送帶，送往垃圾發(fā)電裝置，與垃圾、煤混合，進(jìn)行焚燒發(fā)電。
焚燒發(fā)電殘留的無機(jī)物作為生產(chǎn)建材的原料。第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯污泥干化的熱風(fēng)量為80000-150000m3/小時(shí)。第二個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯內(nèi)裝有揚(yáng)料板，污泥干化的熱風(fēng)量為40000-80000m3/小時(shí)。第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯直徑為2.0-2.4m，長(zhǎng)為22-28m，窯內(nèi)裝有使污泥進(jìn)一步分散的輔助裝置和揚(yáng)料板。第二個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯直徑為1.8-2.2m，長(zhǎng)為20-26m，窯內(nèi)裝有揚(yáng)料板。污泥干化前的預(yù)處理時(shí)，釋放的臭氣，通過土壤生物濾床消除。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1)利用垃圾煙氣余熱干化污泥，可以在不消耗新能源的情況下，將污水處理廠污泥的含水率降低，不僅為利用城市污水處理廠污泥和疏浚污泥的熱能發(fā)電創(chuàng)造了條件，而且使垃圾發(fā)電所產(chǎn)生的能源得到充分的利用，這實(shí)際上開辟了一條廢物循環(huán)利用，以廢治廢的有效途徑，既能夠產(chǎn)生顯著的社會(huì)和環(huán)境效益，又能獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
2)利用垃圾煙氣余熱干化污泥，由于熱源從煙道截取，截取的煙氣量大小可以通過風(fēng)門控制，因此，當(dāng)回轉(zhuǎn)烘干窯需要檢修時(shí)，煙氣仍然能夠順暢排出，不會(huì)影響垃圾發(fā)電的正常運(yùn)行。
3)本發(fā)明利用垃圾煙氣余熱，使污泥能在低溫條件下得到干化，從而保持了污泥原有的熱值，干化后的污泥與垃圾、煤一起燃燒發(fā)電，既能使城市污水處理廠污泥和河、湖疏浚污泥得到徹底的無害化和減量化處理，又能使污泥的熱能資源得到最大程度的利用。由于垃圾發(fā)電廠具有嚴(yán)格的大氣排放措施，因此，污泥在干化和發(fā)電過程中，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何影響。本發(fā)明已在江蘇無錫投入實(shí)際運(yùn)用，實(shí)踐表明，采用該項(xiàng)技術(shù)不僅使城市污泥得到有效的無害化和資源化處理，而且使煙氣完全達(dá)標(biāo)排放，獲得顯著的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)三重效益。


附圖是利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明主要是利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱，通過兩段式污泥干化過程，使城市污水處理廠污泥或河、湖疏浚污泥在低溫條件下得到干化，從而保持了污泥原有的熱能，然后將干化后的污泥與垃圾、煤一起焚燒發(fā)電，焚燒后殘留的無機(jī)物用來制造輕質(zhì)建筑材料。
本發(fā)明是將垃圾發(fā)電廠的煙氣，通過復(fù)合除塵后，用引風(fēng)機(jī)將該余熱溫度為130-160℃的煙氣，經(jīng)過煙道分別送到兩個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯中，進(jìn)行兩段式干化污泥。第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯直徑為2.0-2.4m，長(zhǎng)為22-28m，窯內(nèi)裝有使污泥進(jìn)一步分散的輔助裝置和揚(yáng)料板，有助于增加污泥與煙氣接觸的面積，第二個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯直徑為1.8-2.2m，長(zhǎng)為20-26m，第二個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯內(nèi)裝有揚(yáng)料板，增加污泥與煙氣接觸的面積。將含水率為70-85％的城市污水處理廠污泥或河、湖疏浚污泥，在污泥堆放場(chǎng)堆放3-5天，并經(jīng)過翻混機(jī)的翻混，一方面使污泥中一部分水份自然蒸發(fā)，另一方面使來自不同源的污泥均勻化，然后通過擠條機(jī)，把污泥制成直徑為8-10毫米的條柱狀，為污泥干化時(shí)能夠充分與煙氣接觸，提高脫水效果創(chuàng)造條件。將條柱狀污泥送入第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯，進(jìn)行第一階段干化，由安裝在煙氣輸送管道與回轉(zhuǎn)烘干窯之間的擋風(fēng)板控制下，使提供污泥干化的熱風(fēng)量保持在80000-150000m3/小時(shí)，經(jīng)過第一階段的干化，去除污泥20-30％的水份。上述污泥出窯后，通過冷風(fēng)輸送帶，使污泥在降溫的過程中進(jìn)一步降低含水率，冷卻后的污泥，經(jīng)過分離切割式粉碎機(jī)，將大粒徑的污泥顆粒切割為粒徑6-10毫米的顆粒，再送入第二個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯，進(jìn)行第二階段干化，由安裝在煙氣輸送管道與回轉(zhuǎn)烘干窯之間的擋風(fēng)板控制下，使提供污泥干化的熱風(fēng)量保持在40000-80000m3/小時(shí)，經(jīng)過第二階段的干化，去除污泥30-40％的水份。污泥出窯后，通過輸送帶，送往垃圾發(fā)電裝置，與垃圾、煤混合，一起進(jìn)行焚燒發(fā)電。污泥經(jīng)完全焚燒后殘留的無機(jī)物，其化學(xué)成分與垃圾和煤的殘留物相似，主要是氧化硅、氧化鈣和三氧化鋁，可以作為生產(chǎn)建材的原料，直接生產(chǎn)輕質(zhì)建筑材料。
實(shí)施例1，江蘇無錫垃圾發(fā)電廠，現(xiàn)有兩個(gè)垃圾焚燒爐投入運(yùn)行，每臺(tái)焚燒爐產(chǎn)生的煙氣量為150000m3/小時(shí)，煙氣余熱溫度150℃左右，利用本項(xiàng)技術(shù)日處理城市污泥(含水率75％左右)100噸。先將污泥在堆放場(chǎng)進(jìn)行預(yù)處理，自然蒸發(fā)掉一部分水份，并使污泥均勻化，然后通過擠條機(jī)，將污泥擠成直徑為8毫米的條柱狀，送入第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯，用100000m3/小時(shí)的煙氣量，進(jìn)行第一階段的干化，使污泥的含水率降低25％，該污泥出窯后，經(jīng)過冷輸送帶，進(jìn)入第二回轉(zhuǎn)烘干窯，用50000m3/小時(shí)的煙氣量，進(jìn)行第二階段的干化，使污泥的含水率降低31％，經(jīng)過二階段煙氣余熱干化后的污泥，保持了原始污泥93％的熱值，將它與垃圾、煤混合一起焚燒發(fā)電，每噸干污泥產(chǎn)生的熱值接近于標(biāo)準(zhǔn)煤熱值的二分之一，每天相當(dāng)于貢獻(xiàn)由10噸標(biāo)準(zhǔn)煤所發(fā)出的電力。焚燒后的殘?jiān)瞥奢p質(zhì)墻體材料。這個(gè)實(shí)例表明了利用該發(fā)明技術(shù)，不僅能夠使城市污泥得到徹底的無害化資源化處理，產(chǎn)生顯著的社會(huì)和環(huán)境效益，而且也能夠產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
實(shí)施例2，浙江垃圾發(fā)電廠，垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)生的煙氣量為130000m3/小時(shí)，煙氣余熱溫度130℃左右，利用本項(xiàng)技術(shù)日處理城市污泥(含水率75％左右)50噸。先將污泥在堆放場(chǎng)進(jìn)行預(yù)處理，自然蒸發(fā)掉一部分水份，并使污泥均勻化，然后通過擠條機(jī)，將污泥擠成直徑為8毫米的條柱狀，送入第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯，用80000m3/小時(shí)的煙氣量，進(jìn)行第一階段的干化，使污泥的含水率降低20％，該污泥出窯后，經(jīng)過冷輸送帶，進(jìn)入第二回轉(zhuǎn)烘干窯，用50000m3/小時(shí)的煙氣量，進(jìn)行第二階段的干化，使污泥的含水率降低33％，經(jīng)過二階段煙氣余熱干化后的污泥，保持了原始污泥95％的熱值，將它與垃圾、煤混合一起焚燒發(fā)電，每噸干污泥產(chǎn)生的熱值接近于標(biāo)準(zhǔn)煤熱值的二分之一，每天相當(dāng)于貢獻(xiàn)由5噸標(biāo)準(zhǔn)煤所發(fā)出的電力。
權(quán)利要求
1.一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化方法，其特征在于，方法的步驟為1)將垃圾焚燒發(fā)電排出的余熱溫度為130℃-160℃的煙氣，經(jīng)除塵，分別送到第一回轉(zhuǎn)烘干窯和第二回轉(zhuǎn)烘干窯中，進(jìn)行兩段式干化污泥；2)將含水率為70-85％的城市污水處理廠污泥，或河、湖疏浚污泥，在污泥堆放場(chǎng)堆放3-5天，并用翻混機(jī)進(jìn)行污泥干化前的預(yù)處理；3)將經(jīng)過預(yù)處理的污泥，用擠條機(jī)，制成直徑為8-10毫米的條柱狀，然后將條柱狀污泥送入第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯，進(jìn)行第一階段污泥干化；4)上述污泥出窯后，通過冷風(fēng)輸送帶，經(jīng)過分離切割式粉碎機(jī)，將大的污泥顆粒，切割為直徑小于6-10毫米的污泥顆粒；5)粒徑小于6-10毫米的污泥顆粒被送入第二個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯，進(jìn)行第二階段污泥干化；6)經(jīng)過上述兩段式干化過程，污泥出窯后，通過輸送帶，送往垃圾發(fā)電裝置，與垃圾、煤混合，進(jìn)行焚燒發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化方法，其特征在于所述的焚燒發(fā)電殘留的無機(jī)物作為生產(chǎn)建材的原料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化方法，其特征在于所述的第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯污泥干化的熱風(fēng)量為80000-150000m3/小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化方法，其特征在于所述的第二個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯污泥干化的熱風(fēng)量為40000-80000m3/小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化方法，其特征在于所述的第一個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯直徑為2.0-2.4m，長(zhǎng)為22-28m，窯內(nèi)裝有使污泥進(jìn)一步分散的輔助裝置和揚(yáng)料板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化方法，其特征在于所述的第二個(gè)回轉(zhuǎn)烘干窯直徑為1.8-2.2m，長(zhǎng)為20-26m，窯內(nèi)裝有揚(yáng)料板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化方法，其特征在于所述的污泥干化前的預(yù)處理時(shí)，釋放的臭氣，通過土壤生物濾床消除。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用垃圾發(fā)電廠煙氣余熱干化污泥與污泥發(fā)電一體化的方法。方法步驟為1)將垃圾焚燒發(fā)電排出的煙氣，經(jīng)除塵，進(jìn)行兩段式干化污泥；2)將城市污水處理廠污泥，或河、湖疏浚污泥，進(jìn)行污泥干化前的預(yù)處理；3)將經(jīng)過預(yù)處理的污泥，用擠條機(jī)制成條柱狀，進(jìn)行第一階段污泥干化；4)上述污泥出窯后，通過冷風(fēng)輸送帶，通過分離切割式粉碎機(jī)切割成污泥顆粒；5)粒徑小于6－10毫米的污泥顆粒，進(jìn)行第二階段污泥干化；6)經(jīng)過上述兩段式干化過程，污泥出窯后，通過輸送帶，送往垃圾發(fā)電裝置，與垃圾、煤混合，進(jìn)行焚燒發(fā)電。本發(fā)明以廢治廢，使城市污泥得到無害化和資源化處理，既能夠產(chǎn)生顯著的社會(huì)和環(huán)境效益，又能獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C02F11/06GK1733629SQ20051005063
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者翁煥新, 蘇閩華 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)