本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法和工藝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

污泥是由水和污水處理過程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)。目前，城鎮(zhèn)污水處理后所產(chǎn)生的污泥，其處置方法主要有：干化填埋、好氧制肥、厭氧發(fā)酵、建材利用、熱解氣化和干化焚燒等。上述方法都存在明顯缺陷，使得城鎮(zhèn)污泥普遍沒有得到穩(wěn)妥可信的無害化處置，并成為一個社會難點問題。如：干化填埋因其污染和占地已被明文禁止；好氧制肥因其占地、臭氣和產(chǎn)品使用限制難以正常運(yùn)行；厭氧發(fā)酵運(yùn)行條件苛刻、安全問題和二次污染問題難于推廣；建材利用對污泥的持續(xù)消納受制于建材生產(chǎn)主業(yè)；熱解氣化污泥利用技術(shù)復(fù)雜且仍處于小規(guī)模試產(chǎn)階段；已有的干化焚燒項目因分散建設(shè)，投資運(yùn)行成本高，僅限于水泥窯協(xié)同焚燒和鍋爐摻燒。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法，該方法具有集中化、規(guī)?；?、獨(dú)立性、快速無害化、能夠充分利用污泥內(nèi)在資源、節(jié)能、運(yùn)營成本低、投資回收周期短的優(yōu)點。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法的工藝系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)營穩(wěn)定，安全性高，維護(hù)方便，成本低。

本發(fā)明的第一個目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法，包括以下步驟：

1)干化：待處理污泥輸入回轉(zhuǎn)窯，經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯處理后，形成干化污泥；

2)焚燒：干化污泥輸入沸騰爐，進(jìn)行自持焚燒；干化污泥焚燒形成無機(jī)爐渣，并產(chǎn)生高溫?zé)煔猓?/p>

3)高溫?zé)煔饫茫焊邷責(zé)煔廨斎胗酂徨仩t，與余熱鍋爐內(nèi)的水進(jìn)行熱交換并產(chǎn)生高溫蒸汽；高溫蒸汽輸入汽輪機(jī)，被汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能輸送至發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力一部分輸送至外部用電設(shè)備，另一部分輸送至回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐、余熱鍋爐和汽輪機(jī)中作為系統(tǒng)自用電使用。

優(yōu)選的，在步驟3)中，高溫?zé)煔廨斎胗酂徨仩t與余熱鍋爐內(nèi)的水進(jìn)行熱交換后，形成余熱煙氣；余熱煙氣輸送至回轉(zhuǎn)窯，用于待處理污泥的干化。

優(yōu)選的，在步驟3)中，高溫蒸汽經(jīng)過汽輪機(jī)后，形成余熱蒸汽；余熱蒸汽輸送至回轉(zhuǎn)窯，并與回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的熱交換管道進(jìn)行熱交換，隨后轉(zhuǎn)換成第一凝結(jié)水，第一凝結(jié)水回流至余熱鍋爐中。

優(yōu)選的，在步驟1)中，待處理污泥經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯的處理，產(chǎn)生了濕熱尾氣；濕熱尾氣經(jīng)過冷卻除濕后，形成第二凝結(jié)水和熱干廢氣；熱干廢氣依次進(jìn)行除塵、除酸和除臭后，排放。

優(yōu)選的，對所述第二凝結(jié)水進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。

優(yōu)選的，在步驟1)中，待處理污泥貯藏在貯泥倉，貯泥倉內(nèi)產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過除塵除臭后，排放。

優(yōu)選的，在步驟1)中，所述待處理污泥的含水率為60-80％；所述干化污泥的含水率為20-30％。

本發(fā)明的第二個目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法的工藝系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐、余熱鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和外部用電設(shè)備；待處理污泥從所述回轉(zhuǎn)窯的物料輸入端輸入；所述回轉(zhuǎn)窯的物料輸出端與所述沸騰爐的物料輸入端連接；所述沸騰爐的高溫?zé)煔廨敵龆伺c所述余熱鍋爐的高溫?zé)煔廨斎攵诉B接；所述余熱鍋爐的蒸汽輸出端與所述汽輪機(jī)的蒸汽輸入端連接；所述汽輪機(jī)的動力輸出端與所述發(fā)電機(jī)的動力輸入端連接；所述發(fā)電機(jī)的第一電力輸出端與所述外部用電設(shè)備連接，其第二電力輸出端與所述回轉(zhuǎn)窯的電力輸入端、沸騰爐的電力輸入端、余熱鍋爐的電力輸入端和汽輪機(jī)的電力輸入端連接。

優(yōu)選的，所述回轉(zhuǎn)窯還設(shè)有余熱煙氣輸入端和余熱蒸汽輸入端；所述回轉(zhuǎn)窯內(nèi)設(shè)有熱交換管道，所述熱交換管道設(shè)有熱水輸出端，所述回轉(zhuǎn)窯的余熱蒸汽輸入端與所述熱交換管道連通；所述余熱鍋爐的余熱煙氣輸出端與所述回轉(zhuǎn)窯的余熱煙氣輸入端連接；所述汽輪機(jī)的余熱蒸汽輸出端與所述回轉(zhuǎn)窯的余熱蒸汽輸入端連接；所述熱交換管道的熱水輸出端與所述余熱鍋爐的進(jìn)水端連接。

優(yōu)選的，還包括冷卻除濕器、除塵除酸系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)和貯泥倉；所述回轉(zhuǎn)窯的尾氣輸出端與所述冷卻除濕器的尾氣輸入端連接，所述冷卻除濕器的氣體輸出端與所述除塵除酸系統(tǒng)的氣體輸入端連接；所述除塵除酸系統(tǒng)的氣體輸出端與所述除臭系統(tǒng)的第一氣體輸入端連接，所述貯泥倉的廢氣輸出端與所述除臭系統(tǒng)的第二氣體輸入端連接；所述除臭系統(tǒng)的氣體輸出端與外界連通。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明所提供的用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處理方法，可以做到持續(xù)穩(wěn)妥大量及時無害化處置污泥，充分利用污泥的有機(jī)質(zhì)熱值，自持焚燒，余熱用于污泥干化，焚燒產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電，污泥熱值能量充分利用，運(yùn)行成本低，焚燒污泥干渣無害化減量化徹底，污泥干渣去向沒有限制且無環(huán)境問題，是一個區(qū)域性、可信度高、能夠妥及時善解決城鎮(zhèn)污水處理污泥的好方法。

(2)本發(fā)明所提供的用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處理方法，不但工藝成熟，運(yùn)行成本低，投資收益快，并且，其環(huán)境和社會效益更加明顯。本發(fā)明在人口眾多的發(fā)達(dá)區(qū)域可以做到大量、穩(wěn)定、快速、及時、無害化處置城鎮(zhèn)污水處理污泥，徹底解決污泥處理處置困擾。工藝中產(chǎn)生的廢水廢氣能夠得到妥善處理和利用；由于污泥處理及時快速，污泥臭氣問題很小，易于妥善處理，不會污染環(huán)境；產(chǎn)生的污泥干渣數(shù)量少且無臭無害，可以作為無機(jī)材料使用，沒有去向問題，沒有二次污染的環(huán)境問題。

(3)本發(fā)明所提供的用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法的工藝系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)營穩(wěn)定，安全性高，成本低，投資回報快。該工藝系統(tǒng)通過集中一定規(guī)模的城鎮(zhèn)污水處理污泥，利用這種污泥自身含有的有機(jī)質(zhì)熱值在沸騰爐中自持焚燒，進(jìn)行能量釋放，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；高溫高壓蒸汽用于發(fā)電，電力可以輸送至本工藝系統(tǒng)的用電設(shè)備，降低運(yùn)營成本，電力還可大量并網(wǎng)向外供電，獲得收益。并且，利用鍋爐煙氣余熱和汽輪機(jī)余熱蒸汽的潛熱作為濕污泥干化的補(bǔ)充熱源，回收利用余熱，降低了整個工藝系統(tǒng)的運(yùn)行成本，投資回報周期短。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所提供的用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法的工藝系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

如圖1所示，一種用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法，包括以下步驟：

1)干化：待處理污泥輸入回轉(zhuǎn)窯，經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯處理后，形成干化污泥；

2)焚燒：干化污泥輸入沸騰爐，進(jìn)行自持焚燒；干化污泥焚燒形成無機(jī)爐渣，并產(chǎn)生高溫?zé)煔猓?/p>

3)高溫?zé)煔饫茫焊邷責(zé)煔廨斎胗酂徨仩t，與余熱鍋爐內(nèi)的水進(jìn)行熱交換并產(chǎn)生高溫蒸汽；高溫蒸汽輸入汽輪機(jī)，被汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能輸送至發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力一部分輸送至外部用電設(shè)備，另一部分輸送至回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐、余熱鍋爐和汽輪機(jī)作為系統(tǒng)自用電使用。

其中，在步驟1)中，需要往回轉(zhuǎn)窯內(nèi)輸入助熱燃料；待處理污泥的含水率一般為60-80％，經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯處理后，形成干化污泥，干化污泥的含水率一般為20-30％；在步驟2)中，需要往沸騰爐內(nèi)輸入空氣，一般通過鼓風(fēng)機(jī)提供。

為了資源利用最大化，在步驟3)中，高溫?zé)煔廨斎胗酂徨仩t與余熱鍋爐內(nèi)的水進(jìn)行熱交換后，形成余熱煙氣；余熱煙氣輸送至回轉(zhuǎn)窯，用于待處理污泥的干化；而余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽經(jīng)過汽輪機(jī)后，形成余熱蒸汽；余熱蒸汽輸送至回轉(zhuǎn)窯，并與回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的熱交換管道進(jìn)行熱交換，隨后轉(zhuǎn)換成第一凝結(jié)水，第一凝結(jié)水回流至余熱鍋爐中。

為了更好地保護(hù)環(huán)境，系統(tǒng)的排放物均應(yīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在步驟1)中，待處理污泥經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯的處理，產(chǎn)生了濕熱尾氣；濕熱尾氣經(jīng)過冷卻后，形成第二凝結(jié)水和熱干廢氣；熱干廢氣依次進(jìn)行除塵、除酸和除臭后，排放；第二凝結(jié)水也同樣進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。

一般地，在步驟1)中，待處理污泥貯藏在貯泥倉，貯泥倉內(nèi)產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過除塵除臭后，排放。

本發(fā)明實施例所提供的用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法，適用于處理含水率≤80％的城鎮(zhèn)污水處理后所產(chǎn)生的污泥，污泥量600噸/日以上。在處理過程中，利用余熱鍋爐排出的余熱煙氣、汽輪機(jī)排出的余熱蒸汽以及補(bǔ)充熱源對回轉(zhuǎn)窯的待處理污泥進(jìn)行干化。當(dāng)污泥干至熱值約為1500大卡/公斤時(含水率為20-30％)，進(jìn)入沸騰焚燒爐自持焚燒，焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐進(jìn)行熱交換，余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽進(jìn)行蒸汽發(fā)電，所產(chǎn)生的電除系統(tǒng)自用電外，大部分電力可并網(wǎng)向外供電。同時，回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的濕熱尾氣經(jīng)冷卻除濕后，形成的干廢氣經(jīng)除塵、除酸、除臭，達(dá)到環(huán)保要求后排放。另一方面，回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的濕熱尾氣經(jīng)冷卻除濕，會產(chǎn)生凝結(jié)廢水，凝結(jié)廢水處理后作為工藝回用水，多余廢水處理至達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，再排放。

如圖1所示，一種用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處置方法的工藝系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐、余熱鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和外部用電設(shè)備；待處理污泥從所述回轉(zhuǎn)窯的物料輸入端輸入；所述回轉(zhuǎn)窯的物料輸出端與所述沸騰爐的物料輸入端連接；所述沸騰爐的高溫?zé)煔廨敵龆伺c所述余熱鍋爐的高溫?zé)煔廨斎攵诉B接；所述余熱鍋爐的蒸汽輸出端與所述汽輪機(jī)的蒸汽輸入端連接；所述汽輪機(jī)的動力輸出端與所述發(fā)電機(jī)的動力輸入端連接；所述發(fā)電機(jī)的第一電力輸出端與所述外部用電設(shè)備連接，其第二電力輸出端與所述回轉(zhuǎn)窯的電力輸入端、沸騰爐的電力輸入端、余熱鍋爐的電力輸入端和汽輪機(jī)的電力輸入端中連接。

為了資源利用最大化，節(jié)能環(huán)保，所述回轉(zhuǎn)窯還設(shè)有余熱煙氣輸入端和余熱蒸汽輸入端；所述回轉(zhuǎn)窯內(nèi)設(shè)有熱交換管道，所述熱交換管道設(shè)有熱水輸出端，所述回轉(zhuǎn)窯的余熱蒸汽輸入端與所述熱交換管道連通；所述余熱鍋爐的余熱煙氣輸出端與所述回轉(zhuǎn)窯的余熱煙氣輸入端連接；所述汽輪機(jī)的余熱蒸汽輸出端與所述回轉(zhuǎn)窯的余熱蒸汽輸入端連接；所述熱交換管道的熱水輸出端與所述余熱鍋爐的進(jìn)水端連接。

此外，該工藝系統(tǒng)還包括冷卻除濕器、除塵除酸系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)和貯泥倉；所述回轉(zhuǎn)窯的尾氣輸出端與所述冷卻除濕器的尾氣輸入端連接，所述冷卻除濕器的氣體輸出端與所述除塵除酸系統(tǒng)的氣體輸入端連接；所述除塵除酸系統(tǒng)的氣體輸出端與所述除臭系統(tǒng)的第一氣體輸入端連接，所述貯泥倉的廢氣輸出端與所述除臭系統(tǒng)的第二氣體輸入端連接；所述除臭系統(tǒng)的氣體輸出端與外界連通。

本發(fā)明實施例所提供的用于城鎮(zhèn)污泥的便捷無害化熱電處理方法，是一種城鎮(zhèn)污泥集中式、規(guī)?；贌奶幹霉に?，適合處置污泥量600噸/日以上，含水率≤80％的城鎮(zhèn)污水處理污泥。污泥經(jīng)本工藝方法處理后，能使每天600噸以上、含水率≤80％、含有大量有機(jī)菌體和有機(jī)污染物、易于發(fā)臭的污泥，成為完全無臭、無機(jī)態(tài)干渣，干渣量低于每天60噸，且可作為任何無機(jī)材料使用，沒有去向問題，沒有二次污染的環(huán)境問題。

本發(fā)明基于長期對這種污泥性質(zhì)的研究，充分利用污泥有機(jī)質(zhì)熱值，精心設(shè)計污泥干化和污泥自持焚燒技術(shù)，最大化的利用污泥焚燒熱值，先發(fā)電產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益(處置含水率≤80％的污泥量600噸/日時，每天可發(fā)電約9萬度，除去約12％的自用電，可對外供電約8萬度/日)，本工藝系統(tǒng)動力消耗自用免費(fèi)，焚燒煙氣和汽輪發(fā)電機(jī)組余熱蒸汽潛熱回用于污泥干化(可節(jié)約1/3以上的污泥干化熱源)，以最低的運(yùn)行成本和較高的經(jīng)濟(jì)收益，使采用本發(fā)明處置污泥項目，投資成本回收快(約3年回收投資成本)，日常運(yùn)行成本低(約91.7元/噸污泥)。

此外，采用本發(fā)明工藝方法處置污泥，不會因處置污泥的剩余物去向問題，或處置污泥成本高等原因，將污泥違法傾倒，造成環(huán)境污染事故。本發(fā)明工藝方法具有集中式、規(guī)?；贌幹梦勰嗟奶攸c，尤其適合珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，只需2-3個這樣規(guī)模的項目即可解決區(qū)域內(nèi)源源不斷大量產(chǎn)生的城鎮(zhèn)污泥無害化處置困境。如有其它工業(yè)余熱可以用于污泥干化，則日常運(yùn)行成本將大幅度降低，低于20元/噸污泥。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。