專(zhuān)利名稱(chēng)：污泥干化方法、焚燒方法及污泥焚燒設(shè)備、熱電廠及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)，特別是涉及一種污泥干化方法及相應(yīng)的污泥焚燒方法。本 發(fā)明還進(jìn)一步涉及采用所述污泥干化方法的污泥焚燒設(shè)備、熱電廠及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境要求的日益提高，世界范圍內(nèi)對(duì)污水進(jìn)行處理的比 例和程度逐漸提高。污泥是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的主要廢棄物之一。隨著城市化的發(fā)展和 工業(yè)的進(jìn)步，污泥的產(chǎn)量越來(lái)越大，對(duì)污泥進(jìn)行無(wú)害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化處置的要求 也越來(lái)越迫切。而污泥干化是目前污泥處置的一個(gè)重要方面。污泥具有高含水率和低熱值，例如在含水率方面，污泥的含水率可以達(dá)到 96% -98%。因此，對(duì)污泥進(jìn)行處理的第一個(gè)步驟往往是污泥干化，干化后的污泥可以進(jìn)行 后續(xù)處理和/或使用，例如進(jìn)行填埋、焚燒、堆肥和制磚等等。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常將污泥干 化至含水率為35%左右或更低后再進(jìn)行后續(xù)處理。此種干化方法能夠最大限度地降低經(jīng)干 化污泥的含水量，以降低后續(xù)運(yùn)輸或輸送成本、提高干化污泥的單位重量熱值。此種干化方 式的缺點(diǎn)在于在干化過(guò)程中容易發(fā)生爆炸，容易產(chǎn)生粉塵污染，且干化過(guò)程消耗較多的熱 量，經(jīng)濟(jì)效率低下。因此，希望有一種新型的污泥干化方法來(lái)對(duì)污泥進(jìn)行更有效的干化處理，以節(jié)約 能源與降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的污泥干化方法，來(lái)節(jié)約污泥干化過(guò)程中的能源 消耗，并降低成本、以及增加生產(chǎn)安全性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種新型的污泥干化的方法，所述污泥干化方法包 括將污泥干化至含水量處在污泥質(zhì)量的70% 40%的范圍內(nèi)。需要指出的是，可以采用任 何適當(dāng)?shù)墓に?例如加熱蒸發(fā)、機(jī)械脫水、晾曬、添加輔料、水解或熱解方式以及其任意組 合方式)來(lái)將污泥干化至70% 40%的含水量。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，污泥中的水分主要有下列四種存在形式顆粒間的空隙水， 其約占污泥總水分的70% ；在污泥顆粒間形成一些小的毛細(xì)管內(nèi)所含的水，稱(chēng)為毛細(xì)水，約 占污泥水分的20%;吸附在顆粒表面的水分，稱(chēng)為吸附水，約占污泥水分的7%;存在于污泥 顆粒內(nèi)部或微生物細(xì)胞內(nèi)的水，稱(chēng)為內(nèi)部水，約占污泥水分的3%。本發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，除 去污泥中上述四種水分的難度依次順序?yàn)閮?nèi)部水>吸附水>毛細(xì)水>空隙水。即內(nèi)部水 最難除去，而空隙水最容易除去。需要指出的是，污泥還可以包括可經(jīng)重力沉淀和機(jī)械作用 去除的自由態(tài)水。污泥的干化，就是去除污泥中水分的過(guò)程，根據(jù)干化后污泥含水率(質(zhì)量比)的不 同，污泥的干化程度大體上可分為以下三種干化后污泥含水率在75% 40%之間，屬于 淺干化；干化后污泥含水率在35%左右，屬于半干化；干化后污泥含水率在10%左右，屬于全干化。在污泥干化的不同階段，失去水分的速率是不一樣的，當(dāng)含水率高時(shí)失水速率高， 當(dāng)含水率降低時(shí)失水速率隨之降低。而且，在污泥的干化過(guò)程中，隨著含水量的減少，干化 的難度越來(lái)越大；且去除單位量的水，所消耗的能量也越來(lái)越多。當(dāng)采用蒸發(fā)干燥時(shí)，蒸發(fā) 單位水分所消耗的能量也越來(lái)越大。因此，本發(fā)明的污泥燃燒方法將污泥干化至70 % 40 %的含水量，帶來(lái)以下優(yōu) 點(diǎn)一方面，在干化過(guò)程中，僅僅對(duì)容易去除的水分進(jìn)行去除，提高了污泥水分去除的能源 效率與時(shí)間效率。另一方面，所述含水量設(shè)置還可以消除或至少大大減輕了污泥干化過(guò)程 中容易發(fā)生爆炸的安全隱患。優(yōu)選地，可以將所述污泥干化至含水量處在60% 50%的范圍內(nèi)。當(dāng)污泥的含水 量小于等于60%時(shí)，污泥基本上為固態(tài)，從而容易對(duì)污泥進(jìn)行運(yùn)輸與傳送，而且將污泥干化 至60% 50%的含水量時(shí)單位能量的去水量效率較高。進(jìn)一步優(yōu)選地，可以將污泥干化至 其含水量處在56% 的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，可以將污泥干化至含水量為55%。本發(fā)明還提供一種污泥焚燒方法，在該污泥焚燒方法中，在以上述污泥干化方法 對(duì)污泥進(jìn)行干化處理之后，進(jìn)一步對(duì)經(jīng)干化污泥進(jìn)行焚燒處理。70% 40%的含水量使得 經(jīng)干化污泥在燃燒時(shí)無(wú)需與其它燃料摻燒，而是可以直接燃燒，這也有利于能源的節(jié)約，還 有利于污泥焚燒處理設(shè)備的投資成本的降低；而且還降低傳統(tǒng)污泥焚燒技術(shù)中容易干化過(guò) 程發(fā)生爆炸那樣的缺點(diǎn)。優(yōu)選地，焚燒污泥產(chǎn)生的熱量可以部分或全部用于對(duì)污泥進(jìn)行干化。這同樣可以 實(shí)現(xiàn)焚燒所產(chǎn)生熱量的回收，以進(jìn)一步節(jié)約能量。優(yōu)選地，可以將經(jīng)干化污泥投入焚燒爐或鍋爐焚燒。從而實(shí)現(xiàn)污泥的高效燃燒。本發(fā)明還提供一種污泥焚燒設(shè)備，所述設(shè)備包括干化設(shè)備，用于將濕污泥干化至 含水量處在70% 40%的范圍內(nèi)；以及焚燒設(shè)備，其設(shè)置在干化設(shè)備的附近，用于對(duì)經(jīng)所 述干化設(shè)備干化后的干化污泥進(jìn)行焚燒。從而所述設(shè)備以能源消耗少且安全的方式對(duì)污泥 進(jìn)行焚燒處理。本發(fā)明還提供一種包括上述污泥焚燒設(shè)備的熱電廠，以及一種包括上述污泥焚燒 設(shè)備。從而以能源消耗少且安全的方式對(duì)所產(chǎn)生的污泥進(jìn)行焚燒處理。本發(fā)明還提供一種系統(tǒng)，其有污泥產(chǎn)出并且包括用于將污泥干化至70 % 40 % 含水量的污泥干化設(shè)備。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的污泥焚燒方法的示意性流程圖，該污泥焚燒方 法采用根據(jù)本發(fā)明的污泥干化方法。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的污泥干化方法為將污泥干化至含水量處在污泥質(zhì) 量的70% 40%的范圍內(nèi)。需要指出的是，可以采用任何適當(dāng)?shù)墓に?例如加熱蒸發(fā)、機(jī) 械脫水、晾曬、添加輔料、水解或熱解方式以及其任意組合方式)來(lái)將污泥干化至70% 40%的含水量。所述污泥可以是任何類(lèi)型的污泥，例如可以是城市脫水污泥和工業(yè)脫水污 泥(如造紙污泥、印染污泥等)。需要指出的是，如果沒(méi)有特別指出，文中的術(shù)語(yǔ)“污泥”中的水分不包括可經(jīng)重力沉淀和機(jī)械作用去除的自由態(tài)水。本發(fā)明的方法還可以適用于、生 活污泥、石化污泥、皮革污泥及其它化工污泥。對(duì)所述濕污泥進(jìn)行干化的方式可以包括加熱蒸發(fā)(優(yōu)點(diǎn)速度快；缺點(diǎn)能耗 高)、機(jī)械脫水(優(yōu)點(diǎn)在高含水率時(shí)去水效率高，但只能獲得較高的含水率，例如，通常難 以實(shí)現(xiàn)60%以下的含水率)、晾曬(優(yōu)點(diǎn)能耗低，尤其適于在干燥和高溫環(huán)境下使用；但 時(shí)間效率低)、添加輔料(優(yōu)點(diǎn)速度快；缺點(diǎn)成本高)、水解和/或熱解(優(yōu)點(diǎn)在含水率 較低時(shí)具有高的去水效率，缺點(diǎn)成本較高)等等。從而以有效的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的干化。所述污泥干化方法帶來(lái)以下優(yōu)點(diǎn)一方面，在干化過(guò)程中，僅僅對(duì)容易去除的水分 進(jìn)行去除，提高了污泥水分去除的能源效率與時(shí)間效率。另一方面，所述含水量設(shè)置還消除 或至少大大減輕了污泥干化過(guò)程中容易發(fā)生爆炸的安全隱患。更具體而言，通過(guò)將待燃燒污泥(經(jīng)干化污泥)的含水量設(shè)置為70% 40% (或 者說(shuō)將干化步驟的干化目標(biāo)設(shè)置為70 % 40 %的含水量)，一方面，在干化過(guò)程中，僅僅對(duì) 容易去除的水分進(jìn)行去除，提高了水分去除的能源消耗效率與時(shí)間效率，即以較少的能量 與較短的時(shí)間來(lái)去除較多的水分。例如，干燥機(jī)(對(duì)污泥進(jìn)行干化的設(shè)備)運(yùn)行時(shí)，要消耗 諸如電能的能量。在進(jìn)行淺干化時(shí)(目標(biāo)含水量為75% 40% )去除單位水量所消耗的 能量大約為進(jìn)行半干化時(shí)所消耗能量的1/2。并且同樣的設(shè)備產(chǎn)量(經(jīng)干化污泥)卻能提 高1.2 1.5倍。另一方面，所述含水量(70% 40%)使得污泥在燃燒時(shí)無(wú)需與其它燃 料摻燒，而是可以直接燃燒，這也有利于能源的節(jié)約，還有利于污泥焚燒處理設(shè)備的投資成 本的降低，例如可以節(jié)約燃料運(yùn)輸設(shè)備的投資與維護(hù)成本。還需要指出的是，所述含水量設(shè)置還消除或至少大大減輕了現(xiàn)有污泥焚燒設(shè)備中 容易發(fā)生爆炸的安全隱患。如前所述，現(xiàn)有技術(shù)中的污泥干化方法將污泥干化至含水率為 35%左右或更低。然后進(jìn)行后續(xù)處理或利用，例如進(jìn)行焚燒處理。本發(fā)明人注意到隨著污 泥干化程度的提高，越來(lái)越易于產(chǎn)生可燃粉塵，從而發(fā)生爆炸的可能性急劇增加，必須采取 足夠的防爆措施才能夠確保安全生產(chǎn)。尤其是在污泥進(jìn)行全干化和半干化時(shí)，非常容易產(chǎn) 生可燃粉塵，而在對(duì)污泥進(jìn)行淺干化時(shí)則通常很少產(chǎn)生可燃粉塵。因此，將干化的目標(biāo)含水 量設(shè)置為70% 40%，還有利于干化過(guò)程的的安全進(jìn)行。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式
進(jìn)行說(shuō)明。如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明 一實(shí)施例的污泥焚燒方法包括兩個(gè)步驟1)對(duì)濕污泥進(jìn)行干化(或者說(shuō)，進(jìn)行淺干化)；以 及2)對(duì)步驟1)中得到的經(jīng)干化污泥進(jìn)行焚燒。步驟1)是圖中標(biāo)號(hào)2所指示的步驟，步驟 2)是圖中編號(hào)3所指示的步驟。在步驟1)中將濕污泥干化至后其含水量為處在污泥質(zhì)量 的70% 40%的范圍內(nèi)。圖中標(biāo)號(hào)1所指示的是本發(fā)明的污泥焚燒方法的初始點(diǎn)，即濕污 泥。如前所述，污泥的含水量很高，即使是經(jīng)機(jī)械脫水處理后污泥的含水率也還是很 高，一般在75%-85%。顯然，污泥的直接焚燒是不可行的。目前，最主要的焚燒方式有兩 種。第一種方式是將污泥和其他燃料摻在一起焚燒，其缺點(diǎn)是需要專(zhuān)門(mén)的燃料運(yùn)輸和供給 系統(tǒng)，而且，所需燃料的量比較大，運(yùn)輸成本高，而且燃料消耗導(dǎo)致很高的成本，污泥處理量 受到限制。第二種方式是將污泥干化后(干化后污泥含水率為35%左右或更低)再進(jìn)行焚 燒，其缺點(diǎn)是在干化過(guò)程中容易爆炸，容易產(chǎn)生粉塵污染，且干化消耗較多的熱量，干化成 本太高。
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經(jīng)干化污泥的焚燒主要可以在焚燒爐或鍋爐(圖中示出為在鍋爐中燃燒)中進(jìn) 行，在污泥的焚燒過(guò)程中，污泥中的可燃成分會(huì)產(chǎn)生熱量，而污泥中的水分則會(huì)吸收熱量， 含水率越高，產(chǎn)熱越少，吸熱越多，產(chǎn)生的熱量和吸收的熱量的差值為污泥的凈輸出熱量。 對(duì)于干基熱值為3000kcal/kg的污泥，當(dāng)含水率為75%時(shí)，為熱值平衡點(diǎn)；當(dāng)含水率為60% 時(shí)，每噸污泥的燃燒貢獻(xiàn)熱值為53萬(wàn)kcal ；當(dāng)含水率為50%時(shí)，每噸污泥的燃燒貢獻(xiàn)熱值 為91萬(wàn)kcal ；當(dāng)含水率為40%時(shí)，每噸污泥的燃燒貢獻(xiàn)熱值為1 萬(wàn)kcal。由此還可以 得出，當(dāng)含水率低于75%時(shí)，污泥可自行燃燒，而不是必需與煤或其它燃料摻燒。本發(fā)明選 擇為不超過(guò)70%，以利于污泥燃燒的進(jìn)行。焚燒爐或鍋爐既可以直接燃燒濕污泥，也可以燃燒半干化、全干化的污泥。污泥燃 燒的溫度通常設(shè)置在大約1300°C左右，這一方面有利于污泥的穩(wěn)定燃燒，另一方面，有利于 有害氣體的分解。當(dāng)污泥的凈輸出熱量不足以維持燃燒的溫度時(shí)，必須摻燒一定比例的其 他燃料。污泥的凈輸出熱量越高，摻燒其他燃料的比例越低，如果爐內(nèi)全部焚燒污泥，當(dāng)污 泥含水率在65%以上時(shí)，爐溫會(huì)降至900°C以下。如果與煤混燒，按30%的污泥比例，添加 含水率在70% 40%之間的淺干化污泥，維持足夠的爐溫是沒(méi)有問(wèn)題的。摻燒的比例越 少，污泥焚燒的經(jīng)濟(jì)性越好，考慮到鍋爐的熱效率，以及污泥干燥的成本，在本發(fā)明的一優(yōu) 選實(shí)施例中，將污泥干燥至含水率50% 60%再對(duì)之進(jìn)行燃燒。所述含水量使得污泥在燃 燒時(shí)無(wú)需與其它燃料摻燒，而是可以直接燃燒，這也有利于能源的節(jié)約，還有利于污泥焚燒 處理設(shè)備的投資成本的降低。在根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例的方法中，焚燒污泥產(chǎn)生的熱量部分或全部用于對(duì)濕污泥進(jìn) 行預(yù)熱和/或干化。從而可以實(shí)現(xiàn)焚燒所產(chǎn)生熱量的回收，以進(jìn)一步節(jié)約能量。本發(fā)明還提供一種污泥焚燒設(shè)備，所述設(shè)備包括干化設(shè)備，用于將濕污泥干化至 含水量處在70 % 40 %的范圍內(nèi)；以及焚燒設(shè)備，其設(shè)置在干化設(shè)備的附近，用于對(duì)經(jīng)所 述干化設(shè)備干化后的干化污泥進(jìn)行焚燒。從而所述設(shè)備以能源消耗少且安全的方式對(duì)污泥 進(jìn)行焚燒處理。所述焚燒設(shè)備例如是焚燒爐或鍋爐。本發(fā)明還提供一種包括上述污泥焚燒設(shè)備的熱電廠，以及一種采用上述污泥干化 方法的有污泥產(chǎn)出的系統(tǒng)(例如，污水處理廠、造紙廠、印染廠或養(yǎng)殖場(chǎng)等)。從而以能源消 耗少且安全的方式對(duì)污泥進(jìn)行優(yōu)化的干化處理。本發(fā)明還提供了一種污泥焚燒廠，其包括污泥干化設(shè)備和鍋爐，污泥先經(jīng)污泥干 化設(shè)備淺干化后，輸送至鍋爐進(jìn)行焚燒，焚燒產(chǎn)生的部分或全部熱量直接地和/或間接地 傳傳導(dǎo)至污泥干化設(shè)備用于污泥的干化或預(yù)熱。所述污泥焚燒廠可以包括熱電廠、發(fā)電廠、 污水處理場(chǎng)、污水處理廠、造紙廠、印染廠、養(yǎng)殖場(chǎng)等。所述淺干化污泥的燃燒設(shè)備可以包括 熱源鍋爐、焚燒爐。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾 為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì) 對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種污泥干化方法，其特征在于，將污泥干化至其含水量處在70% 40%的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的污泥干化方法，其特征在于，將污泥干化至其含水量處在 60% 50%的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的污泥干化方法，其特征在于，將污泥干化至其含水量處在 56% 的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的污泥干化方法，其特征在于，以加熱蒸發(fā)、機(jī)械脫 水、晾曬、添加輔料、水解和/或熱解方式進(jìn)行污泥干化。
5.一種污泥焚燒方法，其特征在于，在以權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的污泥干化方法 對(duì)污泥進(jìn)行干化處理之后，對(duì)經(jīng)干化污泥進(jìn)行焚燒處理。
6.如權(quán)利要求5所述的污泥焚燒方法，其特征在于，焚燒污泥產(chǎn)生的熱量部分地或全 部地用于對(duì)污泥進(jìn)行所述干化處理。
7.如權(quán)利要求5所述的污泥焚燒方法，其特征在于，在焚燒爐或鍋爐中對(duì)經(jīng)干化污泥 進(jìn)行所述焚燒。
8.一種污泥焚燒設(shè)備，其特征在于，包括干化設(shè)備，用于將濕污泥干化至含水量處在70 % 40 %的范圍內(nèi)；以及 焚燒設(shè)備，其設(shè)置在干化設(shè)備的附近，用于對(duì)經(jīng)所述干化設(shè)備干化后的干化污泥進(jìn)行火 Jyno
9.一種熱電廠，其包括一污泥焚燒設(shè)備，其特征在于，所述污泥焚燒設(shè)備包括 干化設(shè)備，用于將濕污泥干化至含水量處在70 % 40 %的范圍內(nèi)；以及焚燒設(shè)備，其設(shè)置在所述干化設(shè)備的附近，用于對(duì)經(jīng)所述干化設(shè)備干化后的干化污泥 進(jìn)行焚燒。
10.一種系統(tǒng)，其有污泥產(chǎn)出并包括一污泥干化設(shè)備，其特征在于，所述干化設(shè)備用于 將污泥干化至含水量處在70% 40%的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種污泥干化方法、焚燒方法及污泥焚燒設(shè)備、熱電廠及系統(tǒng)。所述污泥干化方法將污泥干化至其含水量處在70％～40％的范圍內(nèi)。一方面，所述污泥干化方法在干化過(guò)程中僅僅對(duì)容易去除的水分進(jìn)行去除，提高了污泥水分去除的能源效率與時(shí)間效率。另一方面，所述含水量設(shè)置還可以消除或至少大大減輕了污泥干化過(guò)程中容易發(fā)生爆炸的安全隱患。所述焚燒方法及污泥焚燒設(shè)備、熱電廠及系統(tǒng)均采用了上述污泥干化方法。
文檔編號(hào)F23G7/00GK102140003SQ20101010673
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者吳淼, 孫浩, 鞏長(zhǎng)勇 申請(qǐng)人:北京中礦環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>