專利名稱：污泥干化與焚燒工藝及其系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥處理技術(shù)，特別是公開一種污泥干化與焚燒工藝及其系統(tǒng)裝置，適用于城市污水處理廠活性污泥的處理。
背景技術(shù)：
一般城市污水處理廠的活性污泥，干基污泥狀態(tài)有機物含量最高可達(dá)80％。污泥中有機物成分復(fù)雜，含有大量的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、維生素、礦物油、洗滌劑、腐植質(zhì)、細(xì)菌及代謝產(chǎn)物，各種含氮、含硫物質(zhì)、揮發(fā)性異臭物、寄生蟲和致病微生物等。揮發(fā)性異臭物主要為有機硫和有機氮等物質(zhì)。
未來10年是我國污水處理市場的黃金時代，將建成上千座污水處理廠，每座污水處理廠每天要排放含水率超過80％以上的剩余污泥數(shù)百乃至上萬噸，這些數(shù)量巨大的污泥將成為未來急需處理的難題。全國城鎮(zhèn)污水處理廠生產(chǎn)干污泥約180萬噸/年(含水80％污泥900萬噸)；預(yù)計未來五年內(nèi)，每年將產(chǎn)生干污泥540萬噸(含水80％污泥2700萬噸)。國家環(huán)保總局發(fā)布的GB18918-2002《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》于2003年7月1日開始實施，特別增加了污泥控制標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。
隨著污水處理率的提高，污泥產(chǎn)量也不斷增加，污泥的處理處置問題愈加突出。干凈的水經(jīng)使用后因其中含有有機物、重金屬、病毒、細(xì)菌等對人類和自然界會造成危害而稱為污水。污水的凈化處理一定意義上講是部分地把這些污染物分離轉(zhuǎn)移至污泥中。相對于污水，污泥的污染成分近似而濃度則要高得多，在實際中表現(xiàn)為(1)臭味大眾多易腐化的有機物在污泥的處理、運輸、儲存中發(fā)出各種惡臭的氣味而影響環(huán)境；(2)危險性高污泥中含有大量的病毒、細(xì)菌、原生動物及高濃度的鋅、銅、鉻、鉛、鎘等重金屬、有毒的有機合成物等，對水資源和人體健康都是一種潛在的危險。
污泥處理就是要對污泥進(jìn)行深度無害化處理，徹底解決污泥對環(huán)境的污染及對人類的危害，通常有以下幾大任務(wù)(1)減少污泥體積a)在水處理工藝中采用生物或化學(xué)的方法直接減少污泥的產(chǎn)生，避免和減少污泥的產(chǎn)生；b)在污泥處理系統(tǒng)中提高污泥的含固率；(2)污泥性質(zhì)穩(wěn)定去除污泥中易腐化變質(zhì)的有機物；
(3)污泥無害化去除污泥中對人體或自然界有危害的病毒、細(xì)菌、原生動物和重金屬等；(4)污泥的資源化利用a)利用污泥中富含的N、P、K等回收有機肥料，改善土壤條件，促進(jìn)作物生長；b)利用污泥中大量有機物儲藏的熱量進(jìn)行焚燒，回收熱能。
污泥處理包括污泥濃縮、消化、脫水、干化或焚燒及最終放棄物處置

污泥最終處置及要求如下(1)農(nóng)業(yè)利用a)去除病原體，重金屬等避免長期使用對人體及土地的副作用；b)具有施用期短、儲存期長的特點，應(yīng)使肥料易于運輸、儲存、操作，提高衛(wèi)生條件；c)制定全面的施用標(biāo)準(zhǔn)，減少對環(huán)境的不良影響，消除用戶的不信任；(2)填埋a)盡可能少的體積；b)防止二次污染；(3)建筑材料材料性質(zhì)穩(wěn)定、無毒害；(4)投海已禁止使用。
污泥干化焚燒的必要性污泥處理工藝的選擇與污泥性質(zhì)、最終污泥處置方式、地方行政法規(guī)的限制、經(jīng)濟性、處理規(guī)模、處理技術(shù)、現(xiàn)場條件等息息相關(guān)。
國內(nèi)現(xiàn)有的基本是污泥濃縮和脫水技術(shù)，污泥經(jīng)濃縮和脫水后，一般含水率只能降低到80％左右，而發(fā)達(dá)國家正逐步要求污泥的含水率降低到20％～30％。因此，高效、經(jīng)濟的污泥處理技術(shù)包括脫水、干燥和焚燒技術(shù)將有巨大的市場。目前只做的濃縮、機械脫水并不能減少污染，也不能滿足衛(wèi)生需要，因此不能滿足污泥處置的要求。進(jìn)行污泥干燥或焚燒是污泥處理發(fā)展的必然選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種污泥干化與焚燒工藝及其系統(tǒng)裝置，污泥處理后實現(xiàn)如下要求(1)污染去除的要求濃縮、脫水不能去除污染物，干燥或焚燒是徹底去除污染負(fù)荷的有效途徑；(2)地方法規(guī)的要求有些國家或地方禁止沒有深度處理的污泥進(jìn)行處置；(3)最終污泥處置的要求污泥農(nóng)業(yè)回用、污泥填埋、建筑材料的使用都要求污泥無毒、滿足衛(wèi)生要求；(4)經(jīng)濟性的要求深度處理后的污泥，其體積很小，減少運輸、儲存費用，同時減少填埋的費用，而且還能熱能利用；(5)工藝發(fā)展的保證污泥干燥和焚燒技術(shù)的發(fā)展成熟減少了投資和運行費用，提高了處理效率。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種污泥干化與焚燒工藝，脫水污泥工藝流程經(jīng)過濕污泥料倉、計量斗、污泥混合器、污泥干燥機、粒狀分離器、冷卻器、干化產(chǎn)品貯倉、焚燒爐、煙氣凈化裝置，其特征在于所述的焚燒爐采用鼓泡流化床焚燒爐，經(jīng)處理及干燥的污泥與石灰石、石英砂混和，由螺旋給料器從爐本體的密相區(qū)加入，焚燒爐尾部布置有省煤器、空氣預(yù)熱器，焚燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔饧訜釋?dǎo)熱油及冷空氣，被加熱后的導(dǎo)熱油通過管道通向污泥干燥機干燥濕污泥。所述的干燥機采用導(dǎo)熱油作為熱媒介質(zhì)，所述的導(dǎo)熱油的加熱為本系統(tǒng)的焚燒爐余熱。所述的煙氣凈化采用半干法噴淋塔和布袋除塵器組合系統(tǒng)，整個污泥處理系統(tǒng)還有石灰漿供應(yīng)裝置、冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)及飛灰輸送、儲存系統(tǒng)，所述的半干法噴淋原理是焚燒煙氣中酸性氣體主要是SO2，在半干法的噴淋塔中，SO2與噴入的石灰漿液接觸，進(jìn)行傳熱傳質(zhì)反應(yīng)，石灰漿水被煙氣加熱而氣化，同時煙氣中的有害氣體則被吸附在石灰表面，同石灰產(chǎn)生中和反應(yīng)生成固態(tài)的鹽類。所述的布袋除塵器的過濾材料采用PTFE表面過濾材料，具備耐酸、耐堿、防水解、耐高溫的特點，持續(xù)工作溫度可達(dá)240℃，酸性氣體濃度≤1000PPM時，對濾料不存在任何影響。
污泥干化與焚燒系統(tǒng)裝置，包括濕污泥料倉、計量斗、污泥混合器、污泥干燥機、粒狀分離器、冷卻器、干化產(chǎn)品貯倉、焚燒爐、煙氣凈化裝置，其特征在于系統(tǒng)裝置組成一個自動化控制系統(tǒng)，該自控系統(tǒng)應(yīng)用集散控制系統(tǒng)控制，自控系統(tǒng)中分為污泥干化系統(tǒng)、導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)、流化床污泥焚燒爐系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)，其中導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)中導(dǎo)熱油加熱利用流化床焚燒爐系統(tǒng)中污泥焚燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔饧訜釋?dǎo)熱油，加熱后導(dǎo)熱油通向污泥干燥干化系統(tǒng)中的污泥干燥機干燥濕污泥。所述污泥干化系統(tǒng)中污泥干燥機采用德國安德里茨流化床系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的FTW700型污泥干燥機。
本發(fā)明的優(yōu)點是(1)污泥經(jīng)干化焚燒后減量化明顯，減容量達(dá)90％以上，可節(jié)約大量的填埋場地；(2)本系統(tǒng)由于采用了兩級脫硫技術(shù)，即除了在煙氣凈化系統(tǒng)中選用了半干法脫硫裝置外，在流化床焚燒爐內(nèi)噴入石灰，使其在焚燒過程中除去部分SO2，焚燒爐內(nèi)的脫硫率可達(dá)75％，總脫硫效率滿足國家環(huán)保法規(guī)要求，因此對環(huán)境不造成二次污染；(3)污泥焚燒產(chǎn)生的余熱用于加熱導(dǎo)熱油，而污泥干燥所必須的能量，采用導(dǎo)熱油作為熱媒介質(zhì)用來實現(xiàn)污泥的干化，使資源得到充分利用。
四

附圖1是本發(fā)明污泥干化和焚燒工藝流程框圖；附圖2是煙氣凈化處理工藝流程框圖；附圖3是DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施例方式根據(jù)附圖1，污泥干化工藝描述1、概述干燥系統(tǒng)的設(shè)計是對來自生活污水處理廠的機械脫水后的污泥進(jìn)行干燥處理。脫水的污泥直接在流化床進(jìn)行干燥，而無需用干泥對脫水污泥(加返料)在造粒機中進(jìn)行預(yù)處理。這種直接加污泥的系統(tǒng)實際上就是一臺自動運行的污泥干燥機。
這套工藝適用于來自壓濾機經(jīng)機械脫水后可用泵抽取的污泥。產(chǎn)生的干燥顆?？梢宰魈盥裉幚砘蜻M(jìn)一步處理，譬如，作為發(fā)電廠、水泥工業(yè)或垃圾焚燒爐的輔助燃料。這種顆粒易于裝運或中間存放在任何地區(qū)。
2、干燥工藝2.1濕泥流程污泥處理廠機械脫水的污泥從用戶送至污泥計量儲存?zhèn)}(150m3)，用5臺污泥泵從該儲存?zhèn)}運送污泥至流化床污泥干燥機及螺旋混合器。
——其中4臺泵將脫水污泥送至流化床污泥干燥機中的給料分配器；——另一臺則將污泥送至污泥/粉塵的螺旋混合器或直接送至給料分配器。
2.2流化床干燥機本發(fā)明采用流化床污泥干燥機為德國安德里茨流化床系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的FTW700型污泥干燥機，該機從底部到頂部基本上由三部分組成
——風(fēng)箱，在干燥機的最下面，用于將循環(huán)氣體分送到流化床裝置的不同區(qū)域，其底部裝有一塊特殊的氣體分布板，用來分送惰性流化氣體。該板具有設(shè)計堅固的優(yōu)點，其壓降可以調(diào)節(jié)，這對把適量的氣流導(dǎo)向整個干燥機是十分重要的。
——中間段該段裝有熱交換器，組成熱交換器組，這些熱交換器將導(dǎo)熱油的熱量傳遞給污泥，進(jìn)行干燥并最終形成干的顆粒(在流態(tài)化狀態(tài)下，污泥分布在熱交換器周圍)。
——抽吸罩，用來使流化的干顆粒脫離循環(huán)氣體，而循環(huán)氣體帶著污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的水分離開干燥機。
泵通過加料口把污泥打進(jìn)干燥機進(jìn)料口，這些污泥被裝在每個加料口的破碎裝置打碎。
在干燥機內(nèi)，產(chǎn)生的污泥顆粒被循環(huán)氣體流化并產(chǎn)生激烈的混合。
流態(tài)化床層的特性保證了連續(xù)一致的溫度和干燥特性。由于流化床內(nèi)依靠其自身的熱容量，滯留時間長和產(chǎn)品數(shù)量大，因此，即使供料的質(zhì)量或水分有些波動，也能確保干燥均勻。用循環(huán)的氣體流將污泥細(xì)粒和灰塵帶出流化層，這樣，無塵的污泥顆粒采用旋轉(zhuǎn)氣鎖閥通過正常排放離開干燥機。
2.3污泥細(xì)粒處理采用旋風(fēng)分離器使灰塵和污泥細(xì)粒與流化氣體分離。計量螺旋輸送機及螺旋輸送機把灰塵從灰倉輸送到螺旋混合器。在那里，灰塵與脫水污泥進(jìn)行混合，并通過螺旋輸送機再送回到流化床干燥機。
2.4循環(huán)氣體干燥機系統(tǒng)和冷卻器系統(tǒng)的流化氣體均保持一個封閉式防塵氣體回路。
起流化作用的循環(huán)氣體將污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的水分帶離流化床干燥機。污泥細(xì)粒在旋風(fēng)分離器內(nèi)進(jìn)行分離，而蒸發(fā)的水分在一個冷凝換熱器內(nèi)采用直接逆流噴水方式進(jìn)行冷凝。
蒸發(fā)的水分本身，以及其它循環(huán)氣體在85℃左右的溫度水平冷卻到60℃左右，然后冷凝，冷凝下來的水離開循環(huán)氣體，回流作污水處理。
來自冷凝器的氣體中含有微小水珠在一臺汽水分離器內(nèi)進(jìn)行分離。通過2臺風(fēng)機將干凈而冷卻的流化氣體再循環(huán)到干燥機。其中1臺風(fēng)機具有變速驅(qū)動裝置(通過變頻器)，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)循環(huán)氣體流量。
流化床冷卻器回路內(nèi)的循環(huán)以同樣的方式進(jìn)行處理，但無旋風(fēng)分離器，因為無污泥細(xì)粒。此外，冷卻器氣體回路中的冷卻洗滌器用污水處理廠的回用水來冷凝氣體。汽水分離器之后的回路氣體只要用一臺小型風(fēng)機進(jìn)行壓縮，然后，供應(yīng)給流化床冷卻器。干化污泥由冷卻回路氣體冷卻到低于40℃。
冷卻回路中的氧含量由一臺氧分析儀連續(xù)測量。通過連續(xù)補充焚燒系統(tǒng)的煙道氣，使冷卻氣體保持低氧環(huán)境。
2.5工藝供熱干燥所必須的能量有兩種熱媒介質(zhì)可選擇，一種是蒸汽，另一種是導(dǎo)熱油。目前國際上先進(jìn)的干燥技術(shù)都采用導(dǎo)熱油為熱媒介質(zhì)，下面以本工程為實例，當(dāng)采用流化床干燥機來干燥污泥時對熱媒介質(zhì)作一比較。

根據(jù)上述比較，本工程設(shè)計采用導(dǎo)熱油作為熱媒介質(zhì)。
流化床所需的全部熱量供應(yīng)系統(tǒng)包括以下設(shè)備——由儲油槽、循環(huán)泵、膨脹槽及控制設(shè)備組成的油循環(huán)系統(tǒng)。
——流化床焚燒爐提供干燥所需的熱量。
——熱油循環(huán)系統(tǒng)的旁路閥。
用導(dǎo)熱油溫度水平來調(diào)整流化床的蒸發(fā)能力。流化床設(shè)計蒸發(fā)能力為5980kg/h，熱油溫度為250/220℃。
為防止導(dǎo)熱油過熱，當(dāng)干燥系統(tǒng)停車時，用熱設(shè)備應(yīng)立刻與導(dǎo)熱油回路分離(開啟旁路系統(tǒng))，即沒有熱量消耗在干燥系統(tǒng)中。
2.6干燥產(chǎn)品通過氣鎖閥排放干燥產(chǎn)品，具有以下特性干燥溫度～85℃干物質(zhì)含量～92％從氣鎖閥出來的最終產(chǎn)品直接輸送到一臺流化床冷卻器，并被冷卻到最大40℃的溫度。由一個惰性氣體回路系統(tǒng)對產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。流化床冷卻器產(chǎn)品冷卻產(chǎn)生的濕熱氣體在洗滌器內(nèi)冷卻到25℃左右，并通過風(fēng)機進(jìn)行再循環(huán)。
干燥顆粒在流化床冷卻器冷卻后通過輸送機(斗式提升機和螺旋輸送機)輸送到一個凈容積為200m3左右的干污泥料倉內(nèi)進(jìn)行儲存，然后輸送到焚燒爐或作為產(chǎn)品外運銷售。
此外，干燥顆粒的容器(儲存?zhèn)})也與一個惰性氣體通風(fēng)系統(tǒng)相連接。
這個惰性氣體通風(fēng)系統(tǒng)的惰性氣體來自干燥機的過量惰性氣體并通過一個測氧裝置進(jìn)行控制。
干燥機開車時，約需要大約20m3的干污泥顆粒儲存于啟動倉，并由螺旋輸送機送至流化床干燥機。
2.7控制原理由于流化床干燥機的特性，系統(tǒng)控制可采用一個比較簡單的控制方式，干燥機回路的操作需要總共4條主要控制回路。這4條主要控制回路在下面進(jìn)行概述。
系統(tǒng)的其余部分還有若干輔助控制回路，也一并給予描述，以便對整個系統(tǒng)的控制原理有一個大概的印象。
2.7.1容量控制通過對熱輸入(干燥機入口熱油的溫度和流量)來控制污泥干燥機的容量。根據(jù)可提供的有效熱量和85℃左右固定的流化床溫度，可以達(dá)到一個比蒸發(fā)率。進(jìn)料量的波動或進(jìn)料水分的波動，在進(jìn)油溫度保持恒定的情況，會使蒸發(fā)率發(fā)生變化，同時干燥機溫度也會變化。在恒定的進(jìn)料情況下，進(jìn)口熱油溫度變化也會引起干燥機溫度變化。無論何種情況溫度發(fā)生變化時，自動控制系統(tǒng)分別通過每臺泵的變頻調(diào)速控制器調(diào)節(jié)供料泵的供料速率，從而使干燥機的溫度保持恒定。同樣，通過調(diào)節(jié)干燥機的能量供應(yīng)，也可保證始終達(dá)到一個最佳蒸發(fā)率，而與污泥的特性和(或)污泥的水分無關(guān)。如此的控制和運營方式只能在直接加料系統(tǒng)中才可能，因為該系統(tǒng)無需造粒單元。而造粒單元無法根據(jù)污泥中的水分和特性的變化來簡單地調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
從實際考慮，可利用排氣溫度作為控制度量。由于流化床內(nèi)恒定的溫度和產(chǎn)品分布均勻，因而排氣溫度對供料條件的變化反應(yīng)最快。這一溫度反應(yīng)可以很容易地用來調(diào)節(jié)供料速率，而不會在進(jìn)料水份發(fā)生變化期間有生產(chǎn)出不合格產(chǎn)品的風(fēng)險。
85℃的低溫操作極大地增加了流化床干燥系統(tǒng)的安全性，該溫度大大低于污泥的自燃溫度即130℃。
2.7.2流化氣體流量控制為了在污泥干燥機內(nèi)隨時保持適當(dāng)?shù)牧骰癄顟B(tài)，將流化氣體流量控制到一個恒定的最佳量。作為一個控制變量，可采用文丘里流量計。利用這個信息，干燥機回路風(fēng)機通過變頻調(diào)速器自動調(diào)節(jié)速度。
2.7.3干燥機氣體回路壓力控制由于不凝性氣體進(jìn)入干燥機，必須對干燥機回路的過量氣體抽出干燥回路，以便在氣體回路內(nèi)部保持恒定的壓力。
抽吸罩內(nèi)的壓力用作控制變量，以便使干燥機抽吸罩內(nèi)的壓力保持稍稍的負(fù)壓狀態(tài)。壓力上升時打開一個自動控制閥，讓更多的抽出氣體從干燥機回路輸送到冷卻器回路。壓力下降時關(guān)閉自動控制閥，只有少量抽出氣體輸送到冷卻器氣體回路。
2.7.4冷凝換熱器熱量的去除對污泥中的水分進(jìn)行蒸發(fā)的熱能必須重新從系統(tǒng)中去除。因此，讓蒸發(fā)的水分在冷凝換熱器中冷凝。
從污水處理廠出口處得到的冷卻水用來冷凝吸收熱量。
去除熱量的控制變量就是冷凝器下游的氣體溫度，保持在60℃的恒定溫度。
冷卻水供應(yīng)管路上的控制閥作為調(diào)節(jié)冷凝換熱器的水流量。
2.7.5干污泥料倉壓力控制與上述控制原理相類似，氣體輸送到最終產(chǎn)品干污泥料倉并必須抽氣，以便使儲存?zhèn)}內(nèi)維持恒定的稍稍過壓狀態(tài)。干污泥料倉內(nèi)部的壓力用作控制變量。高壓時打開吸塵處理的抽氣閥，而低壓時關(guān)閉抽氣閥。
2.7.6流化床污泥干燥機產(chǎn)品排放干污泥從三個方向離開流化床第一方向——污泥細(xì)粒在(旋風(fēng)分離器)排氣的作用下進(jìn)到灰倉，斷斷續(xù)續(xù)地與濕污泥混合在一起形成濕污泥顆粒而送回到流化床干燥機。與濕泥混合的目的是生產(chǎn)無塵顆粒，而非造粒，因為流化床本身可生成顆粒。
第二方向——通過抽吸罩的一個開口溢流，從而限止了流化層的最大高度。
第三方向——通過旋轉(zhuǎn)氣鎖閥從下面流出，正好在空氣分配板上面接收產(chǎn)品。
旋轉(zhuǎn)氣鎖閥是間斷工作狀態(tài)，它是按照流化床工作壓差的高低水平而啟動和停止的。
其控制變量是風(fēng)箱的實測壓力和流化床壓力這兩者之間軟件計算的差值。利用這種旋轉(zhuǎn)氣鎖閥的工作模式，流化床可以始終將過大的污泥顆粒清理出來，而這些過大的污泥顆粒如不連續(xù)清除的話，可能會積聚在空氣分配板上。
2.7.7給料分配器的速度控制污泥泵的速度是用作給料分配器的控制變量。
給料分配器的變速驅(qū)動裝置，其轉(zhuǎn)速是按污泥泵速度進(jìn)行無級調(diào)速。這兩者的關(guān)系可以通過一個編程的關(guān)聯(lián)公式加以固定，而這個關(guān)聯(lián)公式是PLC程序的一個組成部分。一般來說，污泥泵的最低速度就是分配器相應(yīng)的最低速度，而反之就是分配器的最高速度。最低和最高速度之間的中間值可通過線性關(guān)系加以確定，而實際參數(shù)只能在裝置試車期間加以確定。
2.7.8污泥細(xì)粒混合工藝控制來自灰倉的污泥細(xì)粒與濕泥進(jìn)行混合時，為了形成結(jié)構(gòu)良好的濕污泥顆粒，排放灰倉污泥細(xì)粒的螺旋輸送機的速度用作控制變量。按照螺旋輸送機的速度來控制污泥泵將濕污泥輸送給攪拌器的速度。
以上所述的正確比例將在裝置試車期間予以確定，這是一個在正常運行期間可以調(diào)節(jié)的參數(shù)。
污泥焚燒爐及熱源系統(tǒng)本工程設(shè)置三臺焚燒污泥的流化床鍋爐(兩用一備)，當(dāng)干化污泥外運時(即不采用焚燒處理)或污泥處置工廠剛開始啟動時，流化床鍋爐可用燃煤來提供干燥機所需的熱量，此時燃料為II類煙煤。
1、流化床污泥焚燒技術(shù)流化床污泥焚燒爐主要由爐本體、尾部受熱面、床面補燃系統(tǒng)、噴水減溫裝置、螺旋輸送機、排渣閥、燃油啟動燃燒室、煙氣處理系統(tǒng)和鼓引風(fēng)機等組成。其中，爐本體由流化床密相區(qū)和稀相區(qū)構(gòu)成，在稀相區(qū)布置有受熱面。流化床污泥焚燒爐采用一定粒度范圍的石灰石/石英砂作床料，一次風(fēng)由風(fēng)室經(jīng)布風(fēng)板進(jìn)入焚燒爐，使?fàn)t內(nèi)的床料處于正常流化狀態(tài)。污泥和石灰石/石英砂由螺旋給料裝置送入爐內(nèi)，污泥入爐后即與熾熱的床料迅速混合，受到充分加熱、干燥并完全燃燒。
流化床床溫控制在850～900℃之間，污泥呈顆粒狀在流化床內(nèi)燃燒，其所占床料重量比很小。污泥進(jìn)入流化床內(nèi)即被大量處流化狀態(tài)的高溫惰性床料沖散，因此，污泥在流化床內(nèi)焚燒時不會發(fā)生粘結(jié)。針對污泥中含有的S及Cl等成分，在污泥中混入一定比例的石灰石一同加入爐內(nèi)，石灰石分解后生成的CaO與上述物質(zhì)反應(yīng)，實現(xiàn)爐內(nèi)固硫和固氯，可大大減少SO2和HCl的生成，并可減輕煙氣凈化設(shè)備的負(fù)荷。
流化床污泥焚燒爐主要有兩種型式鼓泡流化床和循環(huán)流化床。
2、鼓泡流化床焚燒爐鼓泡流化床污泥焚燒爐的爐膛由密相焚燒區(qū)和稀相焚燒區(qū)組成。流化速度一般控制在0.6～2.0m/s之間，密相區(qū)高度一般控制在0.8～1.2m之間，以保證污泥完全燃燒所需的爐內(nèi)停留時間和密相區(qū)內(nèi)床料和流化介質(zhì)的充分接觸及穩(wěn)定流化等。稀相區(qū)高度的選取則主要取決于揚析顆粒的夾帶分離高度TDH、煙氣的爐內(nèi)停留時間和受熱面的布置等。
循環(huán)流化床的流化速度一般在3.6～6.0m/s之間，約為鼓泡床的2～10倍。在此流化速度下，煙氣夾帶大量的細(xì)顆粒飛離爐膛，進(jìn)入氣固分離裝置。分離下來的固體顆粒經(jīng)物料回送裝置送入爐膛下部，形成物料的循環(huán)。該運行方式保證了污泥和脫硫劑等固體物料在爐膛內(nèi)有充分的停留時間，使污泥的燃盡率和脫硫劑的利用率有較大的提高。
循環(huán)流化床及鼓泡流化床污泥焚燒爐因其卓越的性能在國外污泥處理行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)充分調(diào)研及論證，針對石洞口污水處理廠的實際情況，本方案的技術(shù)路線確定采用鼓泡流化床焚燒爐，焚燒爐采用無錫華光鍋爐設(shè)備有限公司生產(chǎn)的YGL-2200H型污泥焚燒爐。其原因如下●對于以導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)的流化床焚燒爐，采用循環(huán)流化床由于其爐內(nèi)風(fēng)速高、煙氣中固體顆粒濃度高，易使導(dǎo)熱油受熱面磨損、泄漏，造成嚴(yán)重事故；●在污泥處理量較少和對熱量回收要求不高的場合，由于循環(huán)流化床焚燒爐動力消耗較大，性價比較鼓泡流化床焚燒爐差；●相對循環(huán)流化床焚燒爐而言，鼓泡流化床焚燒爐結(jié)構(gòu)更簡單，投資少，維護(hù)方便。
3、流化床污泥焚燒爐焚燒工藝3.1概述本方案設(shè)計的流化床污泥焚燒爐及其采用的工藝滿足下列技術(shù)特性和條件●干化污泥和石灰石/石英砂按一定比例混合后，由螺旋輸送機通過投料口送入焚燒爐內(nèi)。一次風(fēng)經(jīng)布風(fēng)板送入爐內(nèi)，為污泥的燃燒提供氧氣并保證床料的正常流化。
●流化床污泥焚燒爐能較好地適應(yīng)脫水污泥干化后的組分、水分、熱值等在一定范圍內(nèi)的波動，并確保煙氣的達(dá)標(biāo)排放。它同時具有處理其它廢棄物的靈活性，如污水處理廠產(chǎn)生的柵渣等污物。
●焚燒爐能充分適應(yīng)干化污泥含水率的變化，在處理能力上具有60～125％的負(fù)荷變化范圍。
●無故障運行時間大于8000小時/年。
●焚燒爐設(shè)計運行溫度不低于850℃。
●焚燒爐考慮了污泥的焚燒特性。
●焚燒爐能適應(yīng)每天連續(xù)24小時長期連續(xù)運行的工作條件。
●流化床焚燒爐密相層采用爐底下部送入空氣，使砂粒和進(jìn)料以沸騰狀攪拌混合運行的方式。
3.2流化床污泥焚燒爐焚燒工藝經(jīng)脫水處理及干燥的污泥和一定比例的石灰石/石英砂由螺旋給料器從爐本體的密相區(qū)加入，污泥中的固定碳主要集中在密相區(qū)燃燒，而揮發(fā)份大部分在稀相區(qū)燃燒。當(dāng)污泥的熱值較低時，可向爐內(nèi)加入輕柴油等輔助燃料，維持污泥的正常燃燒。燃燒過程中產(chǎn)生的爐渣經(jīng)排渣閥由爐底排出；隨煙氣飛離焚燒爐的細(xì)灰則由尾部除塵裝置分離、捕集。污泥流化床焚燒爐采用分級送風(fēng)技術(shù)，一次風(fēng)通過密相區(qū)底部的布風(fēng)板送入床內(nèi)，在保證床料良好流化的同時為污泥和/或輔助燃料的充分燃燒提供足夠的空氣；適量的加旋二次風(fēng)布置在流化床稀相區(qū)的下部，切向噴入爐內(nèi)，在稀相區(qū)形成旋渦氣流，加強了流化床稀相區(qū)的擾動，使得氣體與氣體及氣體與固體間混合十分充分，保證了稀相區(qū)揮發(fā)份的充分燃盡和飛離密相區(qū)的細(xì)灰的進(jìn)一步燃燒。加旋二次風(fēng)對煙氣中細(xì)灰具有一定的分離作用，可以降低爐膛出口處煙氣的含塵濃度，以減輕對尾部受熱面的磨損并降低尾部除塵裝置的負(fù)荷。尾部受熱面布置有省煤器、空氣預(yù)熱器。省煤器及空氣預(yù)熱器利用尾部高溫?zé)煔獾臎_刷來回收污泥焚燒所產(chǎn)生的部分熱量加熱導(dǎo)熱油及冷空氣。
3.3燃燒系統(tǒng)污泥的焚燒主要在爐膛內(nèi)進(jìn)行?？紤]密相區(qū)內(nèi)床料的運動十分劇烈，為防止受熱面的磨損泄漏，故沒有在密相區(qū)布置受熱面。爐膛的受熱面全部布置在煙速較低的稀相區(qū)上部，以減少受熱面的磨損，確保焚燒爐的安全運行。爐膛用高鋁質(zhì)耐磨耐溫材料砌筑，以保證焚燒爐的長期可靠運行。焚燒爐爐膛的密相區(qū)斷面為長方形，稀相區(qū)斷面為正方形。焚燒爐的爐墻采用重型爐墻結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)為高鋁質(zhì)耐火磚，外側(cè)為保溫磚，可適應(yīng)焚燒爐的熱膨脹要求和焚燒爐內(nèi)的氣氛。布風(fēng)板采用油冷結(jié)構(gòu)，風(fēng)帽材料為耐熱不銹鋼，風(fēng)帽設(shè)計時確保布風(fēng)均勻、床料不倒灌。在尾部受熱面布置有省煤器和空預(yù)器，以降低排煙溫度，提高熱回收率。
3.4焚燒爐點火及輔助燃燒系統(tǒng)流化床焚燒爐的啟動及升溫是由啟動燃燒室實現(xiàn)的。輕柴油在啟動燃燒室完全燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)風(fēng)室和布風(fēng)板進(jìn)入爐內(nèi)，流化加熱床料，當(dāng)床料達(dá)到污泥的著火溫度后，即可投入污泥和石灰石進(jìn)行焚燒。當(dāng)密相區(qū)床溫過低時，輔助燃燒系統(tǒng)利用輕柴油作為燃料，保持床內(nèi)溫度不低于800℃以確保污泥的穩(wěn)定燃燒。其中，啟動燃燒室設(shè)置一支油槍，輔助燃燒系統(tǒng)設(shè)置一支油槍。
3.5焚燒爐石灰石系統(tǒng)由于污泥中含有硫，污泥在焚燒時會產(chǎn)生一定量的SO2。為保證達(dá)標(biāo)排放，在污泥焚燒爐中摻入一定比例的石灰石，使其在焚燒過程中除去部分SO2。在石洞口污泥焚燒系統(tǒng)中，經(jīng)過計量的石灰石通過螺旋輸送機送至給料系統(tǒng)與污泥混合，然后通過螺旋輸送機送至爐膛焚燒。
3.6焚燒爐廢熱回收裝置——熱油載體鍋爐本系統(tǒng)余熱回收裝置為熱油載體鍋爐。采用焚燒污泥產(chǎn)生的余熱去加熱導(dǎo)熱油。
該余熱鍋爐與流化床焚燒爐有利地設(shè)計為一個組合體，由油冷布風(fēng)扳、爐內(nèi)盤管、省煤器和空氣預(yù)熱器組成，鍋爐采用強制油循環(huán)。導(dǎo)熱油經(jīng)過濾后由循環(huán)油泵打入油冷布風(fēng)扳→省煤器→爐內(nèi)盤管→出口，去干燥污泥。熱油加熱污泥后被冷卻回到熱油循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)利用。
煙氣凈化系統(tǒng)煙氣凈化系統(tǒng)由酸性氣體的脫除和顆粒物捕集兩大部分組成。本工藝采用半干法噴林塔和布袋除塵器組合系統(tǒng)。半干法脫酸是在煙氣中噴入一定量的石灰漿，使之與煙氣中酸性物質(zhì)反應(yīng)，并控制水分使達(dá)到“噴霧干燥”的反應(yīng)過程。脫酸反應(yīng)生成物基本上為干固態(tài)，不會出現(xiàn)廢水及污泥。煙氣中顆粒物捕集措施采用布袋除塵器。在進(jìn)入布袋除塵器前，再向煙氣中噴入一定量活性碳粉粒，吸附煙氣中重金屬和二惡英等有害物質(zhì)，而后在布袋除塵器中有效捕集去除。
1、基礎(chǔ)條件1.1工廠煙氣排放污染物控制標(biāo)準(zhǔn)1)(GB 18485-2001)

注1)本表規(guī)定的各項標(biāo)準(zhǔn)值，均以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下含11％O2的干煙氣的參數(shù)值換算。
2)煙氣最高黑度時間，在任何1h內(nèi)累計不超過5min。
1.2入口煙氣設(shè)計參數(shù)
(1)煙氣量17784Nm3/h(2)煙氣溫度噴淋塔入口 200℃噴淋塔出口 140℃2、煙氣凈化處理工藝焚燒煙氣自余熱鍋爐出口進(jìn)入煙氣凈化裝置，在凈化裝置內(nèi)煙氣中有害物質(zhì)得到有效的去除，達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)后排入大氣。
煙氣凈化采用半干法噴淋塔和布袋除塵器組合系統(tǒng)。整個污泥處理系統(tǒng)只配置一套煙氣凈化裝置，石灰漿供應(yīng)裝置、冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)及飛灰輸送、儲存系統(tǒng)。無論那一種運行方式(焚燒污泥或燃煤)產(chǎn)生的煙氣，都經(jīng)過煙道進(jìn)入此煙氣凈化系統(tǒng)。
2.1半干法噴淋塔工藝2.1.1半干法噴淋原理焚燒煙氣中酸性氣體主要是SO2。在半干法的噴淋塔中，SO2同噴入的石灰漿液接觸，進(jìn)行傳熱傳質(zhì)反應(yīng)，石灰漿水分被煙氣加熱而氣化，同時煙氣中的有害氣體則被吸附在石灰表面，同石灰產(chǎn)生中和反應(yīng)生成固態(tài)的鹽類，其基本反應(yīng)式如下
2.1.2噴霧工藝的選擇料霧的形成(霧化)及料霧與空氣接觸是噴霧干燥(包括噴霧吸收)突出的特點。對于優(yōu)質(zhì)制品的經(jīng)濟生產(chǎn)而言，霧化器的選擇和操作是極其重要的。
液體(懸浮液、溶液、乳濁液)的霧化方式有四種，即離心盤霧化，壓力噴嘴霧化，二流體(壓縮空氣、液體)霧化及加壓二流體霧化。
在垃圾焚燒煙氣處理系統(tǒng)中霧化裝置的特點如下表


2.1.3半干法噴淋工藝使SO2中和的反應(yīng)器為旋轉(zhuǎn)噴霧中和噴淋塔(又稱旋轉(zhuǎn)噴霧塔)，該設(shè)備是頂部裝有高速旋轉(zhuǎn)噴霧器的圓筒形鋼塔。焚燒爐出來的煙氣以切線方向進(jìn)入塔內(nèi)，螺旋向下運動，與此同時，旋轉(zhuǎn)噴霧器的轉(zhuǎn)盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大離心力，石灰漿從噴嘴中高速噴出，形成極細(xì)的霧滴，大多數(shù)霧滴的直徑≤100um，形成極大的表面積。保證了煙氣同霧化了的石灰漿溶液有足夠長的時間均勻的接觸，進(jìn)行充分的中和反應(yīng)。同時煙氣熱量傳遞給溶液中水分使水分蒸發(fā)，Ca(OH)2粒子呈固態(tài)。煙氣的溫度也隨之下降。
塔內(nèi)煙氣同石灰漿反應(yīng)的適宜溫度為200℃，這個溫度兼顧了不結(jié)露的要求。
若煙氣的反應(yīng)溫度高于設(shè)定的反應(yīng)溫度，則可向塔內(nèi)噴冷卻水進(jìn)行調(diào)節(jié)。
根據(jù)煙氣中SO2濃度，調(diào)節(jié)消石灰的噴入量，使消石灰的消耗量維持在最經(jīng)濟的水平。
2.2石灰漿制備及分配系統(tǒng)中和酸性氣體的吸收劑是粉末狀的Ca(OH)2，純度≥90％，用密封罐車從廠外運來存入石灰倉，再從石灰倉底部通過計量螺旋輸送機送到制備槽加水，攪拌成濃度10％的石灰漿。再流到分配槽，然后用泵輸送到反應(yīng)塔上方的高位槽，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)噴霧器，多余的石灰漿從高位槽返回分配槽。
2.2.1石灰倉本項目設(shè)一個石灰倉以貯存從廠外運來的石灰。石灰倉容積為20m3，可供6天的使用量。
2.2.2石灰漿制備槽石灰漿是在石灰漿制備槽中制備，消石灰從石灰倉用計量螺旋輸送機進(jìn)入制備槽，同時定量進(jìn)水，配置成10％濃度石灰漿，制備槽內(nèi)設(shè)有自動開啟、停止的攪拌器，以達(dá)到石灰漿均質(zhì)和防止沉淀，設(shè)二個料位計，高位——報警、低位——攪拌機停止工作。
2.2.3石灰漿分配槽石灰漿分配槽的功能是接受制備槽內(nèi)10％濃度石灰漿，制備槽內(nèi)的石灰漿是通過溢流管流入分配槽內(nèi)，再向石灰漿泵供料。分配槽也有自動啟動或停止的機械攪拌機和高、低二個料位計，高位——停止進(jìn)料、進(jìn)水，低位——石灰漿泵停車，攪拌機停止工作。
2.2.4高位槽高位槽設(shè)立在噴淋塔以上的位置，利用位差壓力來穩(wěn)定石灰漿進(jìn)入噴霧器進(jìn)口壓力和調(diào)節(jié)流量。
2.5除塵系統(tǒng)九十年代以來，國外焚燒爐煙氣凈化系統(tǒng)已大量采用半干式噴淋塔與布袋除塵器，并取得了很好的效果。
2.5.1布袋除塵器燃燒產(chǎn)生的煙塵、酸性氣體中和反應(yīng)的產(chǎn)物，未參加反應(yīng)的石灰粒子等形成了煙氣中的固體顆粒。去除煙氣中固體微粒的設(shè)備是布袋除塵器。布袋除塵器有非常高的除塵效率，可達(dá)99.9％，甚至更高，特別是對于亞微米粒子能有效捕集。這一特點對于重金屬的氣溶膠粒子去除非常有利。另外對于去除二惡英(dioxin)的作用更為突出。焚燒煙氣中的二惡英，通過良好的燃燒控制，大部分能進(jìn)行分解，然而，在一定的條件下有再合成的可能。本項目通過半干式噴淋塔對煙氣溫度的控制，減少與避免了二惡英再合成的危險溫度區(qū)域。同時石灰漿微小顆粒對煙氣中微量二惡英顆粒進(jìn)行吸附。在布袋除塵器中，將吸附在亞微米粒子上的二惡英加以捕集。另外，煙氣透過濾袋時煙氣中還有未參加綜合反應(yīng)的石灰粒子會粘附在濾袋上形成粉餅，當(dāng)后續(xù)煙氣穿過濾袋時煙氣中有害氣體將得到二次反應(yīng)凈化，提高了總的凈化效率，減少了石灰的用量。
布袋除塵器的設(shè)計和選用要充分考慮燃燒煙氣溫度、濕度及粉塵理化性能等的需要。
布袋除塵器關(guān)鍵設(shè)備為濾袋材質(zhì)，80年代后各國致力于濾料技術(shù)的開發(fā)，現(xiàn)代技術(shù)常以PTFE表面過濾材料在布袋除塵器上應(yīng)用。使之對煙氣治理，化學(xué)腐蝕、堵塞及破裂等弊病大有改善。薄膜式濾袋利用薄膜表面，以均勻微細(xì)的孔徑取代一次塵餅功能，使煙塵穿透率近乎為零，由于薄膜材料表面摩擦系數(shù)低，疏水性、耐溫性及抗老化特性，使之有極佳效果，工作時濾材內(nèi)部不易造成阻塞，能保持較低的壓力損失，提高濾材使用壽命，減少運行費用。PTFE濾材應(yīng)用于生活垃圾焚燒廠已有近十年，其成效不但能將微塵排放量捕集到最高效率，而且也確保系統(tǒng)運行可靠。
本工藝選擇濾料基材是由聚酰亞胺制成，這種材料具備耐酸、耐堿、防水解、耐高溫的特點，一般情況下，持續(xù)工作溫度可達(dá)240℃，通常來講，若酸性氣體的濃度≤1000PPM時，對濾料不存在任何影響。
清灰采用脈沖高壓空氣噴吹，合理的脈沖間隔和脈沖寬度，以及濾袋良好的清灰性能，極大的保證了設(shè)備的運行阻力維持在一個穩(wěn)定的水平，不會超過150mmH2O，同時使煙氣(含塵)的處理量始終保持在一個穩(wěn)定的狀態(tài)，整個系統(tǒng)保持工作在一個高效穩(wěn)定的環(huán)境。
除塵器的參數(shù)如下表

2.5.2布袋除塵器的旁通煙道為保證布袋除塵器啟動及運行時的安全，設(shè)置了旁路系統(tǒng)。
污泥焚燒出來的煙氣在升溫期可能低于110℃時，或當(dāng)進(jìn)入布袋除塵器煙氣溫度大于240℃(噴淋冷卻故障等原因)，為了保護(hù)布袋除塵器不受結(jié)露、燒損，設(shè)計有布袋除塵器自動切出，煙氣從旁通煙道中通過的旁路系統(tǒng)。
2.5.3除塵器保溫及電伴熱垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣水份較高，通過噴淋塔增濕降溫后，煙氣夾帶大量水份，除塵器殼體及灰斗必須保溫以免高溫濕煙氣接觸冷的器壁上，使煙塵中CaCl2、CaCO3易潮濕粘附的物質(zhì)，會產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象。一般來講，器壁溫度不宜低于100℃。
2.6飛灰輸送及儲存飛灰來自噴淋塔下部灰斗以及布袋除塵器底部灰斗，上述兩部分飛灰通過螺旋輸送機及鏈?zhǔn)捷斔蜋C輸出，轉(zhuǎn)運到垂直多斗提升機送到灰倉，再從灰倉底部定期用車輛送出廠外處理。
飛灰由下列部分構(gòu)成●污泥焚燒產(chǎn)生煙塵；●Ca(OH)2同酸性氣體中和反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)物；●沒有參加反應(yīng)剩余的Ca(OH)2；●活性炭及其他雜質(zhì)。
2.6.1飛灰輸送噴淋塔錐體下部設(shè)置螺旋輸送機，排出的飛灰通過雙翻板閥，然后排入螺旋輸送機，由螺旋輸送機輸出，并匯合至鏈?zhǔn)捷斔蜋C。
布袋除塵器下設(shè)置一臺螺旋輸送機，經(jīng)星型卸灰閥匯合至鏈?zhǔn)捷斔蜋C。
鏈?zhǔn)捷斔蜋C輸送的物料再經(jīng)斗式提升機提升到灰倉儲存，等待外運。
2.6.2飛灰外運飛灰儲存在灰倉。
焚燒線產(chǎn)生的飛灰量約1100kg/h，灰倉可以儲存周期為2.5天?；覀}下部管路上設(shè)置氣動插板閥、星型卸灰閥及增濕螺旋輸送機。選用增濕螺旋輸送機的目的是防止放灰和運輸過程灰塵的飛揚，飛灰由密閉車輛裝載后送到指定填埋場處置。
2.6.3灰倉保溫、電伴熱及“破拱器”由于飛灰?guī)州^嚴(yán)重，因此灰倉壁溫度應(yīng)予保溫，以保持飛灰在其內(nèi)不粘貼，其灰斗及灰斗以上1m均采用電伴熱，以保證補充灰斗在大氣中散失的熱量。
灰積存在儲斗中，有時會產(chǎn)生結(jié)拱、搭橋、死倉、邊拱等現(xiàn)象，因之在灰斗外壁考慮安裝氣力破拱管，利用壓縮空氣儲存在一個小容器內(nèi)，當(dāng)破拱工作時，突然開放噴吹借助空氣質(zhì)量和出口的“臨界速度”達(dá)到解決粘壁，結(jié)拱、死倉以及邊拱障礙。
3、公用及物料消耗

儀表及自控系統(tǒng)1概述上海石洞口濕污泥干化焚燒處理系統(tǒng)主要由四大部分組成●污泥的干化系統(tǒng)將含水率為70％～80％的濕污泥送入污泥干化流化床裝置內(nèi)，利用導(dǎo)熱油的熱量蒸發(fā)掉水份，成為含水率為10％以內(nèi)的干污泥。
●導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)該導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)將導(dǎo)熱油送入流化床污泥焚燒爐進(jìn)行加熱后再送到濕污泥干化流化裝置內(nèi)，通過熱交換，實現(xiàn)干化作用，同時包括對高溫導(dǎo)熱油超溫后的冷卻油裝置。
●流化床污泥焚燒爐系統(tǒng)當(dāng)干化系統(tǒng)生產(chǎn)出的干污泥存貯到一定量時，就啟動焚燒爐，用焚燒干污泥獲得的熱量加熱導(dǎo)熱油，再將導(dǎo)熱油送到濕污泥干化流化床裝置內(nèi)，實現(xiàn)干化作用。最終利用污泥本身的熱量干化污泥。
●煙氣凈化系統(tǒng)由于污泥焚燒產(chǎn)生的煙氣含塵量高，直接進(jìn)入帶式除塵器除塵效果難以保證，設(shè)置一臺半干法脫硫反應(yīng)器，不僅脫硫也可收集一部分塵粒，減輕布袋除塵器的工作壓力，而且使煙氣排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
為了保證工廠的安全、穩(wěn)定、高效率運行，并減輕操作人員的勞動強度，使工廠性能得以最大限度的發(fā)揮，自動控制系統(tǒng)極為重要。自控系統(tǒng)通過監(jiān)視各設(shè)備的運行，將各操作集中化、自動化、最優(yōu)化，在提高工廠運行可靠性并提高節(jié)能效果，確保安全性的同時，合理并迅速地收集處理各種情報，提供最佳的運行管理信息。
在上海石洞口濕污泥干化焚燒處理系統(tǒng)工程中，自動控制系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng)DCS，由中央控制室的操作員站進(jìn)行系統(tǒng)集中監(jiān)控管理，并通過控制站對導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)、流化床污泥焚燒爐系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行分散控制。由于濕污泥的干化系統(tǒng)部分是VATECH公司設(shè)計，并采用了獨立的PLC控制，因此，可將該部分PLC系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與DCS系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實現(xiàn)集中監(jiān)控。
2 集散控制系統(tǒng)(DCS)針對上海石洞口濕污泥干化焚燒處理系統(tǒng)工程，選用澳大利亞CIT公司及德國西門子公司開發(fā)的并已成熟運用在電站、化工、石化、冶金、環(huán)保、造紙等各個工業(yè)領(lǐng)域的DCS(MOX和SIMATIC S7-400DCS)系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的監(jiān)控。
2.1DCS系統(tǒng)2.1.1DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DCS系統(tǒng)的開發(fā)充分考慮了流程行業(yè)企業(yè)管理-控制一體化的需求，融合了現(xiàn)場總線技術(shù)和開放計算機與網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)。DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
從層次結(jié)構(gòu)來看，DCS系統(tǒng)從上到下可分為企業(yè)管理層、系統(tǒng)操作層、控制層和現(xiàn)場信號處理層四個層次。
●企業(yè)管理層企業(yè)管理層是由用戶的全廠中央管理網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。它可以通過網(wǎng)絡(luò)與本工程的系統(tǒng)操作層進(jìn)行通訊，了解生產(chǎn)運行的相關(guān)數(shù)據(jù)。
●系統(tǒng)操作層系統(tǒng)操作層由工程師站、操作站構(gòu)成。運行人員通過操作站監(jiān)視生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，并操作相關(guān)設(shè)備。熱工人員可利用工程師站對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)管理。
●控制層系統(tǒng)控制層由多臺現(xiàn)場控制站組成?？刂普居芍醒胩幚韱卧?、電源系統(tǒng)和由現(xiàn)場總線連接的現(xiàn)場處理單元組成。系統(tǒng)控制層主要完成各種信號的綜合處理(物理轉(zhuǎn)換、報警檢查等)、回路的計算和處理、邏輯回路的處理、先進(jìn)控制算法的執(zhí)行等。
●現(xiàn)場信號處理層DCS系統(tǒng)的所有I/O處理都是通過用現(xiàn)場總線(Profibus-DP)連接的現(xiàn)場處理模塊實現(xiàn)。各個處理模塊既可以與中央處理單元、電源等安裝在機柜內(nèi)，也可以分散安裝在現(xiàn)場的信號箱內(nèi)。
2.1.2DCS系統(tǒng)硬件2.1.2.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)DCS系統(tǒng)的主干網(wǎng)，簡稱為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，由高速以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，可冗余配置。用于連接現(xiàn)場控制站，工程師站、操作員站、高級計算站等，完成各站的通訊和數(shù)據(jù)交換。
DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的特性如下傳輸速率100Mbps通訊介質(zhì)采用雙絞線。
2.1.2.2工程師站DCS系統(tǒng)工程師站由高檔微機和組態(tài)工具軟件組成，主要完成數(shù)據(jù)庫、圖形、控制算法、報表的組態(tài)和簡化歷史庫、事故追憶、變量組定義等參數(shù)配置組態(tài)及組態(tài)數(shù)據(jù)的打印、下裝，并完成在線運行監(jiān)視和管理等功能。
組態(tài)工具為全方位的中文軟件，運行在中文Windows NT4.0workstation或以上版本的操作系統(tǒng)下。為用戶提供了一個靈活、方便、全面的工程平臺，以實現(xiàn)用戶的各種控制策略。
2.1.2.3操作員站DCS系統(tǒng)操作員站采用開放結(jié)構(gòu)，由高可靠工業(yè)微機及專用工業(yè)鍵盤、軌跡球等設(shè)備和人機對話、畫面顯示等軟件組成，操作員站主要完成操作和監(jiān)視功能，包括接收來自操作員的鍵盤、鼠標(biāo)信息，進(jìn)行畫面的顯示切換，或輸入操作員的命令和參數(shù)，修改系統(tǒng)的運行參數(shù)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的人工干預(yù)，如在線參數(shù)修改、控制調(diào)節(jié)等。
2.1.2.4現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站是DCS系統(tǒng)直接與現(xiàn)場打交道的、大規(guī)模的I/O處理系統(tǒng)，是一個具有信號采集、回路調(diào)節(jié)、邏輯連鎖、順序控制及本地操作功能的現(xiàn)場控制設(shè)備。
現(xiàn)場控制站是由主控單元、適應(yīng)多種類型信號的模擬和數(shù)字I/O模塊、通訊模塊、電源模塊和機柜等部分組成，在主控單元和I/O模塊上分別固化實時控制軟件和I/O板極軟件。主控單元與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連，可冗余配置。
現(xiàn)場控制站采用了分布式結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場控制站的各種處理單元通過控制網(wǎng)絡(luò)連接起來，構(gòu)成一個現(xiàn)場控制站。即從邏輯上說，現(xiàn)場控制站是由主控單元、過程輸入輸出單元、電源單元和控制網(wǎng)絡(luò)組成。
2.1.3DCS系統(tǒng)軟件2.1.3.1組態(tài)軟件DCS系統(tǒng)組態(tài)軟件包運行于工程師站上，操作系統(tǒng)為中文Windows NT4.0，數(shù)據(jù)庫支撐軟件為Sybase公司的SQLAnywhere。主要包括五個工具●設(shè)備組態(tài)工具用于定義某個工程中各站的設(shè)備配置情況，包括系統(tǒng)裝置表和現(xiàn)場控制站設(shè)備表兩部分，是以圖形方式提供的組態(tài)工具。
●數(shù)據(jù)庫組態(tài)工具數(shù)據(jù)庫組態(tài)的編輯主要完成兩方面的功能，一是定義組成用戶數(shù)據(jù)庫的各類點的結(jié)構(gòu)和實際點的信息，一是定義控制表的結(jié)構(gòu)和實際的控制表信息。另外還完成系統(tǒng)的編譯和下裝功能。
●控制方案組態(tài)工具支持用戶利用結(jié)構(gòu)化文本(ST)、功能塊圖(FBD)、梯形圖(LD)、順序流程圖(SFC)、計算公式等編程語言，生成控制方案頁，能夠全面地滿足過程控制領(lǐng)域的控制組態(tài)需求。
●圖形組態(tài)工具圖形組態(tài)工具軟件用來生成應(yīng)用系統(tǒng)所需的各種總貌圖、流程圖和工況圖，它以矢量圖形對象為基本構(gòu)成單元。軟件提供了多種靜態(tài)工具生成對象，繪制的每個對象都具有數(shù)十種動態(tài)特性，同時還具有交互特性，相當(dāng)于對象具有一定的行為能力，如彈出窗口，改變數(shù)據(jù)點值等。
●報表組態(tài)工具用于設(shè)計數(shù)據(jù)報表的打印格式。
DCS系統(tǒng)的組態(tài)軟件具有靈活、易操作、界面友好、安全可靠等特點，同時隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)、軟件技術(shù)、操作系統(tǒng)的發(fā)展又有很大的提高。工程師站組態(tài)軟件運行在中文WindowsNT4.0環(huán)境下，用戶通過簡單的CAD式繪圖、填表、文本輸入等操作，即可完成對應(yīng)用系統(tǒng)的組態(tài)工作。DCS系統(tǒng)的組態(tài)軟件為全中文界面，更加符合中國的習(xí)慣。
2.1.3.2實時監(jiān)控軟件DCS系統(tǒng)的實時監(jiān)控軟件包由五個子系統(tǒng)組成，分布在整個實時運行系統(tǒng)的各個站上。主要包括●專用操作員站軟件運行在操作員站上，操作系統(tǒng)為中文Windows NT4.0workstation或以上版本。操作員站主要完成各種監(jiān)視信息的顯示和查詢，如工藝流程圖顯示、報警監(jiān)視、日志查詢、各種表格和列表顯示和打印，或者輸入操作員的命令和參數(shù)，修改系統(tǒng)的運行參數(shù)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的人工干預(yù)，如在線參數(shù)修改、控制調(diào)節(jié)等。
●現(xiàn)場控制站實時控制軟件運行在現(xiàn)場控制站上，操作系統(tǒng)為QNX實時系統(tǒng)?，F(xiàn)場控制站通過現(xiàn)場總線接口完成數(shù)據(jù)采集、工程單位變換、控制運算、控制輸出；通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到系統(tǒng)服務(wù)器。
●打印服務(wù)系統(tǒng)運行在高級計算站上，操作系統(tǒng)為中文Windows NT4.0。
2.1.3.3流程圖顯示與操作DCS系統(tǒng)提供的流程圖按用途可以分為幾種類型●模擬流程圖，即由用戶定義的表現(xiàn)現(xiàn)場主要工藝流程的工況圖；●系統(tǒng)狀態(tài)與管理畫面，即由系統(tǒng)提供的一些與狀態(tài)顯示和系統(tǒng)管理操作有關(guān)的固定畫面；●趨勢顯示畫面；●控制方案調(diào)試畫面。
流程圖的操作一般使用專用鍵盤、屏幕軟鍵盤，鼠標(biāo)等實現(xiàn)所有操作。當(dāng)操作員站接入多個CRT屏幕時，由鍵盤的CRT切換鍵或屏幕上的軟鍵確定當(dāng)前的會話操作屏幕。
權(quán)利要求
1.一種污泥干化與焚燒工藝，脫水污泥工藝流程經(jīng)過濕污泥料倉、計量斗、污泥混合器、污泥干燥機、粒狀分離器、冷卻器、干化產(chǎn)品貯倉、焚燒爐、煙氣凈化裝置，其特征在于所述的焚燒爐采用鼓泡流化床焚燒爐，經(jīng)處理及干燥的污泥與石灰石、石英砂混和，由螺旋給料器從爐本體的密相區(qū)加入，焚燒爐尾部布置有省煤器、空氣預(yù)熱器，焚燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔夥謩e用來加熱導(dǎo)熱油及冷空氣，被加熱后的導(dǎo)熱油通過循環(huán)泵送至污泥干燥機用于干燥濕污泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥干化與焚燒工藝，其特征在于所述的干燥機采用導(dǎo)熱油作為熱媒介質(zhì)，所述的導(dǎo)熱油的加熱為本系統(tǒng)的焚燒爐余熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的污泥干化與焚燒工藝，其特征在于所述的煙氣凈化采用半干法噴淋塔和布袋除塵器組合系統(tǒng)，整個污泥處理系統(tǒng)還有石灰漿供應(yīng)裝置、冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)及飛灰輸送、儲存系統(tǒng)，所述的半干法噴淋原理是焚燒煙氣中酸性氣體主要是SO2，在半干法的噴淋塔中，SO2與噴入的石灰漿液接觸，進(jìn)行傳熱傳質(zhì)反應(yīng)，石灰漿水被煙氣加熱而氣化，同時煙氣中的有害氣體則被吸附在石灰表面，同石灰產(chǎn)生中和反應(yīng)生成固態(tài)的鹽類。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污泥干化與焚燒工藝，其特征在于所述的布袋除塵器的過濾材料采用PTFE表面過濾材料，具備耐酸、耐堿、防水解、耐高溫的特點，持續(xù)工作溫度可達(dá)240℃，酸性氣體濃度≤1000PPM時，對濾料不存在任何影響。
5.一種由權(quán)利要求1～4中任意一項工藝應(yīng)用的污泥干化與焚燒系統(tǒng)裝置，包括濕污泥料倉、計量斗、污泥混合器、污泥干燥機、粒狀分離器、冷卻器、干化產(chǎn)品貯倉、焚燒爐、煙氣凈化裝置，其特征在于系統(tǒng)裝置組成一個自動化控制系統(tǒng)，該自控系統(tǒng)應(yīng)用集散控制系統(tǒng)控制，自控系統(tǒng)中分為污泥干化系統(tǒng)、導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)、流化床污泥焚燒爐系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)，其中導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)中導(dǎo)熱油加熱利用流化床焚燒爐系統(tǒng)中污泥焚燒高溫?zé)煔饧訜釋?dǎo)熱油，加熱后導(dǎo)熱油通向污泥干燥干化系統(tǒng)中的污泥干燥機干燥濕污泥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污泥干化與焚燒系統(tǒng)裝置，其特征在于；所述污泥干化系統(tǒng)中污泥干燥機采用德國安德里茨流化床系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的FTW700型污泥干燥機。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污泥干化與焚燒系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的焚燒爐采用無錫華光鍋爐設(shè)備有限公司生產(chǎn)的YGL-2200H型污泥焚燒爐。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的污泥干化焚燒系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的煙氣凈化系統(tǒng)中設(shè)置一臺半干法脫硫反應(yīng)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污泥干化與焚燒系統(tǒng)裝置，其特征在于所述自動控制的集散控制系統(tǒng)采用澳大利亞CIT公司MOX及德國西門子公司SIMATIC S7-400的DCS控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明為一種污泥干化與焚燒工藝及其系統(tǒng)裝置，適用于城市污水處理廠活性污泥的處理，工藝流程經(jīng)過濕污泥料倉、計量斗、污泥混合器、污泥干燥機、粒狀分離器、冷卻器、干化產(chǎn)品貯倉、焚燒爐、煙氣凈化裝置，其特征在于所述的焚燒爐采用鼓泡流化床焚燒爐，焚燒爐尾部布置有省煤器、空氣預(yù)熱器，焚燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔夥謩e用來加熱導(dǎo)熱油及冷空氣，被加熱后的導(dǎo)熱油通過循環(huán)泵送至污泥干燥機干燥濕污泥。本發(fā)明的優(yōu)點是在本系統(tǒng)中采用導(dǎo)熱油作為熱媒介質(zhì)，將干污泥焚燒產(chǎn)生熱量用來加熱導(dǎo)熱油，再用于濕污泥的干化，使資源得到充分循環(huán)利用；污泥經(jīng)干化焚燒后減容量達(dá)90％以上；采用兩級脫硫技術(shù)，焚燒爐內(nèi)的脫硫率可達(dá)75％，總脫硫效率滿足國家環(huán)保法規(guī)要求。最終實現(xiàn)了污泥的資源化、減量化和無害化。
文檔編號F23G7/00GK1800062SQ20051011146
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者劉建華 申請人:上海金州環(huán)境工程有限公司