專利名稱：高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污泥處理處置技術(shù)，特別是一種市政污泥干化處理的高含固率污泥直
接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置及其方法，也適用于工業(yè)污泥、管網(wǎng)污泥和河湖淤泥的干化處理。
背景技術(shù)：
根據(jù)研究分析，污泥與水分子的結(jié)合非常緊密，并具有不同的相態(tài)自由態(tài)水；物理性結(jié)合水，如毛細(xì)管/間隙水、膠態(tài)/表面吸附水；化學(xué)性結(jié)合水被稱為"平衡水"，包括細(xì)胞內(nèi)的水、分子水。 自由態(tài)水可以在污水處理廠通過重力沉淀和機(jī)械作用去除。根據(jù)不同的工藝技術(shù)，去除后的污泥含水率不同，通常為65-95%。"物理性結(jié)合水"和"化學(xué)性結(jié)合水"或吸附在污泥表面，或深藏于污泥內(nèi)部，需更多能量才能去除，如加熱。污泥干化技術(shù)的關(guān)鍵就是去除這部分水的能耗成本以及所需設(shè)備投資成本的高低； 污泥加熱除水過程分為兩個(gè)階段 1)恒速蒸發(fā)階段吸附于污泥表面的水分子直接受熱蒸發(fā)。當(dāng)污泥表面積、加熱速率和循環(huán)氣流速度穩(wěn)定時(shí)，蒸發(fā)速度穩(wěn)定； 2)降速蒸發(fā)階段干燥處于內(nèi)擴(kuò)散控制階段，深藏于污泥內(nèi)部的水分子受熱蒸發(fā)。當(dāng)污泥的體積、表面積、加熱速率和循環(huán)氣流速度穩(wěn)定時(shí)，蒸發(fā)速度逐步下降，已不能維持恒速干燥。
由此可見，加熱過程中影響能耗的主要因素包括 1)濕污泥的表面積。加熱除水是一個(gè)傳熱傳質(zhì)過程。根據(jù)干燥傳質(zhì)速度方程dw/dt = kAAP，傳質(zhì)表面積是關(guān)鍵。要強(qiáng)化傳質(zhì)速度，就要盡可能擴(kuò)大被處理物料表面積；
2)循環(huán)氣流速度和溫度。愈高越有利于傳熱傳質(zhì)，可提高干燥速度，使干燥器體積縮小。 中國專利文獻(xiàn)CN1931752A公開了"一種帶有粒子干燥器的濕污泥焚燒處理裝置"，該裝置采用循環(huán)流化床焚燒爐，污泥打散裝置和粒子干燥器等，將濕污泥干花和焚燒集中在進(jìn)行；CN1214323A公開了一種"污泥漿處理新工藝"，即用噴霧干燥的方法將污泥漿噴入垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵幸黄鹣陆?，使水分蒸發(fā)；CN100556835C公開了一種集合了污泥噴霧干燥和回轉(zhuǎn)爐焚燒的技術(shù)，通過濕污泥進(jìn)行調(diào)漿處理、噴霧干燥、干化粒子焚燒和高溫氣體回用，使污泥干燥并無害化處理。 上述公開的專利技主要以流化床干化技術(shù)和噴霧一回轉(zhuǎn)式焚燒爐集成技術(shù)為主。前者因物料沒充分分散，為確保操作安全，床內(nèi)進(jìn)風(fēng)溫度較低(22(TC左右)，所以總體熱效率低，干燥成本高。同時(shí)配套設(shè)備要求高，投資大，所以障礙了此技術(shù)的推廣應(yīng)用；而現(xiàn)有噴霧一回轉(zhuǎn)焚燒技術(shù)霧化效果差，顆粒直徑200 2000 ii m，而且所處理的污泥需先經(jīng)過調(diào)漿處理以增加其流動性，因此額外增加了能耗，仍然存在干燥效率低、成本高的問題。而且由于霧化效果差，必須與焚燒爐配套使用以利用煤混合污泥燃燒產(chǎn)生熱能以產(chǎn)生高溫?zé)煔?，否則煤耗會更高或只能得到半干化污泥，限制了應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置及其方法，以實(shí)現(xiàn)低投資、低成本的污泥干化處理，適用范圍廣，并為實(shí)現(xiàn)"分散干化一集中處置一循環(huán)利用"污泥處理處置產(chǎn)業(yè)化模式奠定基礎(chǔ)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置。該系統(tǒng)裝置包括有與進(jìn)料泵連接的進(jìn)料攪拌的料斗，進(jìn)料泵通過管路與噴霧干燥塔內(nèi)的噴嘴一端連接，噴嘴的另一端連接有空氣壓縮機(jī)；在噴霧干燥塔下部的進(jìn)風(fēng)口通過管路連接有熱風(fēng)爐，在噴霧干燥塔的頂部通過管路連接有除塵器，除塵器通過設(shè)有排風(fēng)機(jī)的管路連接有煙氣濕法回收塔，回收塔通過設(shè)有水泵的管路連通設(shè)在濕法回收塔底部的水池和頂部的噴頭。 同時(shí)還提供一種采用上述高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置的方法，該方法在上述的系統(tǒng)裝置中進(jìn)行，該方法的步驟包括有
①首先將污水處理廠的污泥進(jìn)行過濾、濃縮、沉淀； ②將上述處理過的污泥輸進(jìn)系統(tǒng)裝置的進(jìn)料攪拌的料斗，并進(jìn)行攪拌使其均勻且下沉，進(jìn)入進(jìn)料泵的入口 ，通過進(jìn)料泵向噴霧干燥塔內(nèi)的噴嘴輸送濕污泥，所述輸送濕污泥含水率為70% ; ③系統(tǒng)裝置的空氣壓縮機(jī)向噴嘴進(jìn)氣口提供高壓空氣，在干燥塔內(nèi)噴嘴從下往上對輸送的濕污泥進(jìn)行噴射霧化，壓力為0. 3-0. 4MPa/kg的壓縮空氣可均勻噴出污泥^ 10公斤，霧化后污泥顆粒直徑約為20-50 ii m ; ④系統(tǒng)裝置的熱風(fēng)爐從干燥塔的底部向上吹入熱氣流，進(jìn)氣溫度800-100(TC，排氣溫度60-7(TC，與霧化的污泥顆粒并流，以利于快速干化；所述干燥塔的容積蒸發(fā)速度為300-500kg水/h m 干化污泥顆粒含水率在5% _50%范圍內(nèi)可控； ⑤上述霧化污泥顆粒在干燥塔的干化空間內(nèi)霧化干化后，污泥顆粒隨熱氣流從干燥塔頂部排出，從頂部進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，旋風(fēng)除塵器將干化的污泥小顆粒從循環(huán)熱氣流即煙氣中氣固分離； ⑥經(jīng)分離的干化污泥顆粒在除塵器內(nèi)粉塵捕集并使之降落到底部；
⑦經(jīng)捕集的干化污泥從除塵器的出料口排出，固體收集； ⑧經(jīng)氣固分離后的煙氣和微量粉塵經(jīng)排風(fēng)機(jī)從旋風(fēng)除塵器頂部抽出，通過管道進(jìn)入煙氣濕法回收塔的下部進(jìn)氣口，以切線方向進(jìn)入并沿塔壁旋轉(zhuǎn)上升，水泵抽取濕法回收塔底部水池之水，送至塔上部噴頭，噴頭以切線方向沿塔壁噴灑并旋轉(zhuǎn)下降，與上升的煙氣接觸，濕份冷凝其中的微量粉塵和揮發(fā)性物質(zhì)；
⑨凈化后的尾氣通過塔頂部排放。 本發(fā)明的效果是使用該方法能耗低且霧化后污泥顆粒小、直徑均勻，干燥效果好，松散程度高、孔隙率高等，明顯優(yōu)于其他干燥形式；無需前置處理，也無需與各種形式的污泥焚燒爐綁定使用，裝置結(jié)構(gòu)簡單易加工，降低了裝備技術(shù)難度和投資成本；所生產(chǎn)的干化污泥可適合于燃燒發(fā)熱、制作水泥、綠化、填埋等各種循環(huán)利用的途徑。
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本發(fā)明由于霧化效果好，干燥時(shí)間短，通常可在l-3秒內(nèi)完成，干燥器體積可大幅縮小，干燥器容積蒸發(fā)強(qiáng)度高達(dá)300-500kg水/h 'm 所以設(shè)備投資可節(jié)省30%以上；可對含水率70%的污泥直接噴霧且無需前置處理，降低了能耗基本值；霧化后污泥顆粒均勻，直徑約為20-50 ii m，有效地?cái)U(kuò)大了污泥表面積，提高了熱功效率。例直徑3mm的物料霧化成30iim小顆粒，其總表面積可擴(kuò)大百倍以上；其總熱效率可高達(dá)80%以上，每處理1噸污泥耗煤不足100公斤，耗電約15度，所以其干燥成本低；而且所產(chǎn)生的干化污泥含水率可以在5% -50%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)控制，可以滿足焚燒發(fā)熱、填埋、水泥制造或綠化等不同的循環(huán)利用的需要。 通過旋風(fēng)除塵器回收干化后的污泥顆粒，回收率在99. 9%以上；通過煙氣濕法回收塔對煙氣進(jìn)行凈化回收，以保證排放的煙氣潔凈，無塵無害，達(dá)到環(huán)保指標(biāo)；既可以獨(dú)立進(jìn)行干化處理，也可以與燃燒煤粉的各式焚燒鍋爐配套應(yīng)用，以利用污泥燃燒產(chǎn)生的熱量，降低煤、電的使用；日干化污泥量可以根據(jù)現(xiàn)有污水處理廠的污泥日產(chǎn)量完全匹配設(shè)計(jì)，很好地適應(yīng)了污水處理廠現(xiàn)狀。本發(fā)明為"分散干化一集中處置一循環(huán)利用"的污泥干化處理處置產(chǎn)業(yè)化模式奠定了基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的工藝流程圖。 圖中 1、進(jìn)料攪拌的料斗 2、進(jìn)料泵 5、熱風(fēng)爐 6、干燥塔 9、煙氣濕法回收塔 10、水泵
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置及其方法加以說明。 本發(fā)明的高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置如圖1所示。該系統(tǒng)裝置包括有與進(jìn)料泵2連接的進(jìn)料攪拌的料斗1，進(jìn)料泵2通過管路與噴霧干燥塔6內(nèi)的噴嘴4一端連接，噴嘴4的另一端連接有空氣壓縮機(jī)3 ;在噴霧干燥塔6下部的進(jìn)風(fēng)口通過管路連接有熱風(fēng)爐5，在噴霧干燥塔6的頂部通過管路連接有除塵器7，除塵器7通過設(shè)有排風(fēng)機(jī)8的管路連接有煙氣濕法回收塔9，回收塔9通過設(shè)有水泵10的管路連通設(shè)在回收塔9底部的水池和頂部的噴頭。 本發(fā)明的采用上述高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置的方法如圖2所示。該方法在上述的系統(tǒng)裝置中進(jìn)行，該方法的步驟包括有
①首先將污水處理廠的污泥進(jìn)行過濾、濃縮、沉淀； ②將上述處理過的污泥輸進(jìn)系統(tǒng)裝置的進(jìn)料攪拌的料斗1，并進(jìn)行攪拌使其均勻且下沉，進(jìn)入進(jìn)料泵2的入口，通過進(jìn)料泵2向噴霧干燥塔6內(nèi)的噴嘴4輸送濕污泥，所述輸送濕污泥含水率為70% ; ③系統(tǒng)裝置的空氣壓縮機(jī)3向噴嘴4進(jìn)氣口提供高壓空氣，在干燥塔6內(nèi)噴嘴4
3、空氣壓縮機(jī) 4、霧化噴嘴7、旋風(fēng)除塵器 8、排風(fēng)機(jī)從下往上對輸送的濕污泥進(jìn)行噴射霧化，壓力為0. 3-0. 4MPa/kg的壓縮空氣可均勻噴出污泥> 10公斤，霧化后污泥顆粒直徑約為20-50 ii m ; ④系統(tǒng)裝置的熱風(fēng)爐5從干燥塔6的底部向上吹入熱氣流，進(jìn)氣溫度800-100(TC，排氣溫度60-7(TC，與霧化的污泥顆粒并流，以利于快速干化；所述干燥塔6的容積蒸發(fā)速度為300-500kg水/h m 干化污泥顆粒含水率在5% _50%范圍內(nèi)可控；
⑤上述霧化污泥顆粒在干燥塔6的干化空間內(nèi)霧化干化后，污泥顆粒隨熱氣流從干燥塔6頂部排出，從上部進(jìn)入旋風(fēng)除塵器7。旋風(fēng)除塵器7將干化的污泥小顆粒從循環(huán)熱氣流即煙氣中氣固分離； ⑥經(jīng)分離的干化污泥顆粒在除塵器7內(nèi)粉塵捕集并使之降落到底部；
⑦經(jīng)捕集的干化污泥從除塵器7的出料口排出，固體收集； ⑧經(jīng)氣固分離后的煙氣和微量粉塵經(jīng)排風(fēng)機(jī)8從旋風(fēng)除塵器7頂部抽出，通過管道進(jìn)入煙氣濕法回收塔9的下部進(jìn)氣口，以切線方向進(jìn)入并沿塔壁旋轉(zhuǎn)上升。水泵10抽取濕法回收塔9底部水池之水，送至塔上部噴頭。噴頭以切線方向沿塔壁噴灑并旋轉(zhuǎn)下降，與上升的煙氣接觸，濕份冷凝其中的微量粉塵和揮發(fā)性物質(zhì)；
⑨凈化后的尾氣通過塔頂部排放。
權(quán)利要求
一種高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置，其特征是該系統(tǒng)裝置包括有與進(jìn)料泵(2)連接的進(jìn)料攪拌的料斗(1)，進(jìn)料泵(2)通過管路與噴霧干燥塔(6)內(nèi)的噴嘴(4)一端連接，噴嘴(4)的另一端連接有空氣壓縮機(jī)(3)；在噴霧干燥塔(6)下部的進(jìn)風(fēng)口通過管路連接有熱風(fēng)爐(5)，在噴霧干燥塔(6)的頂部通過管路連接有除塵器(7)，除塵器(7)通過設(shè)有排風(fēng)機(jī)(8)的管路連接有煙氣濕法回收塔(9)，濕法回收塔(9)通過設(shè)有水泵(10)的管路連通設(shè)在濕法回收塔(9)底部的水池和頂部的噴頭。
2. —種采用上述高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置的方法，該方法在上述的 系統(tǒng)裝置中進(jìn)行，該方法的步驟包括有① 首先將污水處理廠的污泥進(jìn)行過濾、濃縮、沉淀；② 將上述處理過的污泥輸進(jìn)系統(tǒng)裝置的進(jìn)料攪拌的料斗(1)，并進(jìn)行攪拌使其均勻且 下沉，進(jìn)入進(jìn)料泵(2)的入口，通過進(jìn)料泵(2)向噴霧干燥塔(6)內(nèi)的噴嘴(4)輸送濕污泥， 所述輸送濕污泥含水率為70% ;③ 系統(tǒng)裝置的空氣壓縮機(jī)(3)向噴嘴(4)進(jìn)氣口提供高壓空氣，在干燥塔(6)內(nèi)噴嘴 (4)從下往上對輸送的濕污泥進(jìn)行噴射霧化，壓力為0. 3-0. 4MPa/kg的壓縮空氣可均勻噴 出污泥^ 10公斤，霧化后污泥顆粒直徑約為20-50 ii m ;④ 系統(tǒng)裝置的熱風(fēng)爐(5)從干燥塔(6)的底部向上吹入熱氣流，進(jìn)氣溫度800-100(TC， 排氣溫度60-7(TC，與霧化的污泥顆粒并流，以利于快速干化；所述干燥塔(6)的容積蒸發(fā) 速度為300-500kg水/h m 干化污泥顆粒含水率在5% _50%范圍內(nèi)可控；⑤ 上述霧化污泥顆粒在干燥塔(6)的干化空間內(nèi)霧化干化后，污泥顆粒隨熱氣流從干 燥塔(6)頂部排出，從上部進(jìn)入旋風(fēng)除塵器(7)，旋風(fēng)除塵器(7)將干化的污泥小顆粒從循 環(huán)熱氣流即煙氣中氣固分離；⑥ 經(jīng)分離的干化污泥顆粒在除塵器(7)內(nèi)粉塵捕集并使之降落到底部；⑦ 經(jīng)捕集的干化污泥從除塵器(7)的出料口排出，固體收集；⑧ 經(jīng)氣固分離后的煙氣和微量粉塵經(jīng)排風(fēng)機(jī)(8)從旋風(fēng)除塵器(7)頂部抽出，通過管 道進(jìn)入煙氣濕法回收塔(9)的下部進(jìn)氣口，以切線方向進(jìn)入并沿塔壁旋轉(zhuǎn)上升，水泵(10) 抽取濕法回收塔(9)底部水池之水，送至塔上部噴頭，噴頭以切線方向沿塔壁噴灑并旋轉(zhuǎn) 下降，與上升的煙氣接觸，濕份冷凝其中的微量粉塵和揮發(fā)性物質(zhì)；⑨ 凈化后的尾氣通過塔頂部排放。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述干燥塔(6)的容積蒸發(fā)速度為 300-500kg水/h m 控制干化污泥顆粒含水率在5% _50%的范圍內(nèi)設(shè)定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述輸送濕污泥含水率為70%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置，該系統(tǒng)裝置包括有與進(jìn)料泵連接的進(jìn)料攪拌的料斗，進(jìn)料泵通過管路與噴霧干燥塔內(nèi)的噴嘴一端連接，噴嘴的另一端連接有空氣壓縮機(jī)；在噴霧干燥塔下部的進(jìn)風(fēng)口通過管路連接有熱風(fēng)爐，在噴霧干燥塔的頂部通過管路連接有除塵器，除塵器通過設(shè)有排風(fēng)機(jī)的管路連接有煙氣濕法回收塔，回收塔通過設(shè)有水泵的管路連通設(shè)在回收塔底部的水池和頂部的噴頭。還提供一種采用上述高含固率污泥直接高效噴霧干燥的系統(tǒng)裝置的方法。本發(fā)明的效果是使用該方法能耗低，且霧化后污泥顆粒小、直徑均勻，干燥效果好、松散程度高、孔隙率高，明顯優(yōu)于其他干燥形式。所生產(chǎn)的干化污泥可適于燃燒發(fā)熱、制作水泥、綠化、填埋等途徑。
文檔編號C02F11/12GK101781078SQ201010120608
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者曹冠華, 趙鈞 申請人:天津市美好生活科技有限公司