專利名稱：污泥干化設(shè)備及相應(yīng)污泥焚燒設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用 新型涉及環(huán)保技術(shù)，特別是涉及一種污泥干化設(shè)備。本實(shí)用新型還進(jìn)一 步涉及采用所述污泥干化設(shè)備的污泥焚燒設(shè)備、熱電裝置及設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展和人們對環(huán)境要求的日益提高，世界范圍內(nèi)對污水進(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)量越來越大，對污泥進(jìn)行無害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化 處置的要求也越來越迫切。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。此種干化設(shè)備能夠最大限度 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、提高于化污泥的單位重量熱 值。此種干化設(shè)備的缺點(diǎn)在于在干化過程中容易發(fā)生爆炸，容易產(chǎn)生粉塵污染，且干 化過程消耗較多的熱量，經(jīng)濟(jì)效率低下。因此，希望有一種新型的污泥干化設(shè)備來對污泥進(jìn)行更有效的干化處理，以節(jié) 約能源與降低成本。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種新的污泥干化設(shè)備，來節(jié)約污泥干化過程中 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，本實(shí)用新型提供一種新型的污泥干化設(shè)備，所述污泥干化設(shè) 備包括對污泥進(jìn)行干化的干化裝置、設(shè)置在所述干化裝置中用于感測污泥含水量的感測 裝置、以及控制裝置，所述控制裝置與所述感測裝置和所述干化裝置電連接，當(dāng)感測裝 置感測到污泥含水量處在70% 40%的范圍時(shí)，所述控制裝置控制干化裝置停止對污泥 的干化。需要指出的是，可以采用任何適當(dāng)?shù)难b置(例如加熱蒸發(fā)裝置、機(jī)械脫水裝 置、晾曬裝置、輔料添加裝置、水解裝置或熱解裝置以及其任意組合方式)來將污泥干 化至70% 40%的含水量。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)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 為毛細(xì)水，約占污泥水分的20%;吸附在顆粒表面的水分，稱為吸附水，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，稱為內(nèi)部水，約占污泥水分的3%。 本設(shè)計(jì)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，在污泥的干化過程中，隨著含 水量的減少，干化的難度越來越大；且去除單位量的水，所消耗的能量也越來越多。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越大。 因此，本實(shí)用新型的污泥干化設(shè)備將污泥干化至70% 40%的含水量，帶來以 下優(yōu)點(diǎn)一方面，在干化過程中，僅僅對容易去除的水分進(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% 54%的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，可以將污泥干化至含水量為 55%。本實(shí)用新型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 化方法對污泥進(jìn)行干化處理之后，進(jìn)一步對經(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
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JyCi。本實(shí)用新型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 的方式對污泥進(jìn)行焚燒處理。優(yōu)選地，所述污泥焚燒設(shè)備進(jìn)一步包括熱量循環(huán)裝置，用 于引導(dǎo)將焚燒污泥產(chǎn)生的熱量部分地或全部地引導(dǎo)至所述污泥干化設(shè)備以用于對污泥進(jìn) 行所述干化處理。本實(shí)用新型還提供一種包括上述污泥焚燒設(shè)備的熱電廠。從而以能源消耗少且 安全的方式對所產(chǎn)生的污泥進(jìn)行焚燒處理。本實(shí)用新型還提供一種系統(tǒng)，其有污泥產(chǎn)出并且上述污泥干化設(shè)備。
圖1為根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的污泥焚燒設(shè)備的示意性工作流程圖，該 污泥焚燒設(shè)備采用根據(jù)本實(shí)用新型的污泥干化設(shè)備。
具體實(shí)施方式
根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的污泥干化設(shè)備包括對污泥進(jìn)行干化的干化裝置、設(shè)置在所述干化裝置中用于感測污泥含水量的感測裝置、以及控制裝置，所述控制 裝置與所述感測裝置和所述干化裝置電連接，當(dāng)感測裝置感測到污泥含水量處在70% 40%的范圍時(shí)，所述控制裝置控制干化裝置停止對污泥的干化。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、水解或熱解裝置以及 其任意組合方式)來將污泥干化至70% 40%的含水量。所述污泥可以是任何類型的污 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，如果沒有特別指出，文中的術(shù)語“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。本實(shí)用新型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。對所述濕污泥進(jìn)行干化的裝置可以包括加熱蒸發(fā)裝置(優(yōu)點(diǎn)速度快；缺 點(diǎn)能耗高)、機(jī)械脫水裝置(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)、晾曬裝置(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)、輔料添加裝置(優(yōu)點(diǎn)速度快；缺點(diǎn)成本 高)、水解裝置和/或熱解裝置(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)對污泥的干化。所述污泥干設(shè)備法帶來以下優(yōu)點(diǎn)一方面，在干化過程中，僅僅對容易去除的 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程中容易發(fā)生爆炸的安全隱患。更具體而言，通過將待燃燒污泥(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，在干化過程中，僅 僅對容易去除的水分進(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)間來去除較多的水分。例如，干燥機(jī)(對污泥進(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 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。本設(shè)計(jì)人注意 到隨著污泥干化程度的提高，越來越易于產(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%，還有利于干化過程的的安全進(jìn)行。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的一具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。如圖1中所示，根據(jù) 本實(shí)用新型一實(shí)施例的污泥焚燒方法包括兩個(gè)步驟1)對濕污泥進(jìn)行干化(或者說，進(jìn) 行淺干化)；以及2)對步驟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2所 指示的步驟，步驟2)是圖中編號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1所指示的是本實(shí)用新型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)是需要專門的燃料 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。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，在污泥的焚燒過程中，污泥中的可燃成分會產(chǎn)生熱量，而污泥中的水分則會吸收熱 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kcal;當(dāng)含水率為40%時(shí)，每噸污泥的燃燒貢獻(xiàn)熱值為129萬 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。本實(shí)用新型選擇為不超過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有 問題的。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，在本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施例中，將污泥干燥至含水率50% 60%再對之進(jìn) 行燃燒。所述含水量使得污泥在燃燒時(shí)無需與其它燃料摻燒，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。本實(shí)用新型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。本實(shí)用新型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 泥干化設(shè)備的有污泥產(chǎn)出的系統(tǒng)(例如，污水處理廠、造紙廠、印染廠或養(yǎng)殖場等)。從 而以能源消耗少且安全的方式對污泥進(jìn)行優(yōu)化的干化處理。本實(shí)用新型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、污水處理廠、造紙廠、印染廠、養(yǎng)殖場等。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，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式 上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型， 任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示 的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技 術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變 化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種污泥干化設(shè)備，其特征在于，包括對污泥進(jìn)行干化的干化裝置、設(shè)置在所述 干化裝置中用于感測污泥含水量的感測裝置、以及控制裝置，所述控制裝置與所述感測 裝置和所述干化裝置電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的污泥干化設(shè)備，其特征在于，所述干化裝置為加熱蒸發(fā)干化裝 置、機(jī)械脫水干化裝置、晾曬干化裝置、輔料添加裝置、水解干化裝置和/或熱解干化裝置ο
3.—種污泥焚燒設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的污泥干化設(shè) 備以及設(shè)置在所述污泥干化設(shè)備附近的焚燒裝置，所述焚燒裝置用于在對污泥進(jìn)行干化 處理之后，對經(jīng)干化污泥進(jìn)行焚燒處理。
4.如權(quán)利要求3所述的污泥焚燒設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括熱量循環(huán)裝置，用于 引導(dǎo)將焚燒污泥產(chǎn)生的熱量部分地或全部地引導(dǎo)至所述污泥干化設(shè)備以用于對污泥進(jìn)行 所述干化處理。
5.如權(quán)利要求3所述的污泥焚燒設(shè)備，其特征在于，所述焚燒裝置為焚燒爐或鍋爐。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種污泥干化設(shè)備及相應(yīng)污泥焚燒設(shè)備。所述污泥干化設(shè)備包括對污泥進(jìn)行干化的干化裝置、設(shè)置在所述干化裝置中用于感測污泥含水量的感測裝置、以及控制裝置。所述控制裝置與所述感測裝置和所述干化裝置電連接。當(dāng)感測裝置感測到污泥含水量處在70％～40％的范圍時(shí)，所述控制裝置控制干化裝置停止對污泥的干化。一方面，所述污泥干化裝置在干化過程中僅僅對容易去除的水分進(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程中容易發(fā)生爆炸的安全隱患。所述污泥焚燒設(shè)備、熱電廠及系統(tǒng)均采用了上述污泥干化設(shè)備。
文檔編號F23G7/00GK201793466SQ201029166029
公開日2011年4月13日 申請日期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, 鞏長勇 申請人:北京中礦環(huán)保科技股份有限公司