垃圾污泥协同干化焚烧及NOx、臭气协同治理工艺的制作方法

垃圾污泥协同干化焚烧及nox、臭气协同治理工艺
技术领域
1.本发明属于垃圾污泥处理技术领域，具体涉及一种垃圾污泥协同干化焚烧及nox、臭气协同治理工艺。


背景技术：

2.近年来，随着经济和城市的发展，土地限制以及环保要求提升，国内一二线城市及重点城市逐步转向污泥焚烧的处置技术，污泥焚烧方式包括掺烧和单独焚烧。掺烧是指利用现存的垃圾焚烧发电厂，火力发电厂或工业窑炉，作为辅助燃料进行热值利用，视不同的生产工艺要求，掺烧不同干化程度的污泥。单独焚烧是区别于掺烧处置方式，指独立建设一套完整焚烧系统，包括污泥干化、烟气处理和废热利用等工艺单元，单独处理处置城镇污泥。
3.2020年，国家发改委和住建部联合发文《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》(国发环资[2020]1234号)，其中提出加快推进污泥无害化处置和资源化利用。在土地资源紧缺的大中型城市鼓励采用“生物质利用 焚烧”处置模式。明确将垃圾焚烧发电厂、燃煤电厂、水泥窑等协同处置方式作为污泥处置的补充。
[0004]
专利文献cn 104879756 b公开一种半干污泥与生活垃圾协同焚烧的系统及其方法，半干污泥(含水率为25
‑
35％)作为协同焚烧物，为污泥干燥后的污泥焚烧方法，半干污泥含水率有限制。专利文献cn 109764340 a公开一种半干污泥与生活垃圾协同焚烧处理的方法，利用垃圾焚烧系统产生的蒸汽对湿污泥进行间接干化，影响厂发电量。专利文献cn 110513704 a公开一种垃圾焚烧协同处理污泥的系统及方法，利用高温尾气，温度为140
‑
160℃作为热源，处理效果不够彻底。
[0005]
朱真真在《中国城市入炉生活垃圾热值分析》一文中分析了国内有代表性的46座城市生活垃圾焚烧发电厂，在收集和整理大量运营数据后得出，各城市生活垃圾热值逐年增长，图1和图2分别为南京市和江阴市的垃圾热值随年份的变化。
[0006]
垃圾焚烧的设计要考虑2个因素(1)机械负荷、(2)热负荷。机械负荷对应入炉处理垃圾量，而热负荷对应入炉的热量。随着垃圾热值的提高，在设计热负荷下，入炉垃圾量要减小，造成实际垃圾处理量下降。


技术实现要素：

[0007]
针对背景技术提到的问题，本发明提出一种垃圾污泥协同干化焚烧及nox、臭气协同治理工艺，尤其是一种当垃圾热值比较高，通过掺烧污泥，达到协同焚烧低热值污泥，同时协同完成干化尾气除臭，及通过污泥干化产生的氨气、烟气再循环协同降低nox的工艺；可以在一个工艺内解决由于垃圾热值的升高，焚烧炉机械负荷降低，充分利用了现有焚烧炉的能力，处理污泥。同时利用高温干化过程产生的氨气，降低焚烧炉产生的nox。相比与污泥单独焚烧，还实现了臭气的协同治理。
[0008]
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种垃圾污泥协同干化焚烧及nox、臭
气协同治理工艺，包括以下步骤：
[0009]
步骤一：直接干化过程
[0010]
(1)将湿污泥通过污泥上料装置送入干化机内进行干燥处理；
[0011]
(2)从焚烧炉上部抽取高温烟气，高温烟气进入干化机，在干化机内湿污泥和高温烟气直接接触，使得污泥处于不粘结状态，完成干燥过程；
[0012]
步骤二：协同焚烧及系统污染治理
[0013]
(1)干燥后的污泥和垃圾混合后进入垃圾焚烧炉，协同焚烧；或者，干化后的污泥和垃圾分别加入焚烧炉，协同焚烧；
[0014]
(2)从干化机来的干化后的尾气，含有高浓度的臭气及氨氮化合物，进入焚烧炉除臭以及除nox。
[0015]
本发明进一步设置为，从干化机来的干化后的尾气，含有高浓度的臭气及氨氮化合物，通过二次风机混合空气后进入焚烧炉除臭以及除nox。
[0016]
本发明进一步设置为，焚烧炉出口上部的温度为850℃
‑
950℃。从干化机来的干化后的尾气，含有高浓度的臭气及氨氮化合物，尤其以nh3为主，焚烧炉出口的温度850℃
‑
950℃，满足选择性非催化还原(sncr)温度窗口，完成污染物的协同处置，实现以废治废；同时，从干化机来的干化后的尾气，氧含量低，返回焚烧炉内燃烧区，降低燃烧区氧量和局部温度，增强还原性气氛，遏制nox前驱物(nco、hno等)向nox的转化，降低nox排放。
[0017]
本发明进一步设置为，从焚烧炉出口上部抽取的高温烟气温度为850℃
‑
950℃。
[0018]
本发明进一步设置为，从干化机排出的干化后的尾气温度控制在150℃
‑
250℃。
[0019]
本发明进一步设置为，干化机内干燥后的污泥含水率降至10％
‑
60％。
[0020]
本发明采用将污泥干化、烟气再循环和选择性非催化还原技术相结合的技术，将垃圾污泥协同干化焚烧，实现nox、臭气协同治理。
[0021]
其中，污泥干化过程氨的释放量主要分为上升阶段、恒定阶段和显著下降阶段。在污泥干化过程中，由碳水化合物分解生成的二氧化碳等酸性物质将溶于水中的大量氨转化为碳酸氢铵等不挥发的铵离子。碳酸氢铵的热稳定性极差，在污泥干化过程中碳酸氢铵几乎全部被分解释放出氨，这是污泥臭气中氨气的重要来源。在高温干化条件下，氨气的释放主要来自于蛋白质中氨基酸的分解。在300℃以上时，蛋白质分解产生氨基酸，氨基酸去羧基则生成有机胺，有机胺再通过脱氨和脱氢作用产生nh3和hcn。
[0022]
烟气再循环中将低温、低氧的烟气返回炉内燃烧区，降低燃烧区氧量和局部温度，增强还原性气氛，遏制nox前驱物(nco、hcn、hno等)向nox的转化。
[0023]
选择性非催化还原是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。本发明中的还原剂，尤其是nh3喷入炉膛温度为850℃
‑
950℃的区域，与烟气中的nox反应生成n2和水；污泥干化过程中产生的nh3恰好可以提供还原剂，实现了污染物协同治理，及以废治废的理念。反应式如下：
[0024]
4nh3 4no o2—4n2 6h2o。
[0025]
综上所述，与现有技术相比，本发明具有显著的有益效果：
[0026]
1、本发明采用污泥高温烟气直接干化技术，高温烟气和污泥直接接触，热利用效率高；
[0027]
2、本发明为采用焚烧炉抽取的高温烟气(850℃
‑
950℃)作为干化介质，为直接干
化工艺，厂发电量高。当干化热源在300℃以上时，污泥中的蛋白质分解产生氨基酸，氨基酸去羧基则生成有机胺，有机胺再通过脱氨和脱氢作用产生nh3。在焚烧炉内850℃
‑
950℃的烟气温度下，nh3与nox发生还原反应，既消除了臭气，又减排了nox，实现污染物的协同处置，有效地实现了以废治废的理念；
[0028]
3、本发明通过引入高温烟气直接干化污泥，干化后的烟气温度控制在150℃
‑
250℃之间，通过烟气再循环实现炉内还原性气氛，在降低nox的同时，既实现了污泥的干化，又补充了脱硝还原剂nh3；
[0029]
4、当垃圾热值偏离设计热值太多时，通过污泥直接干化后的烟气降低炉膛温度，本发明可有效解决焚烧炉和余热锅炉超温的问题，且可以带来额外的污泥处置收益；
[0030]
5、本发明的初始污泥为湿污泥，含水率可达60
‑
85％，湿污泥可以是污水处理厂直接来湿污泥，在垃圾焚烧厂完成干化，再焚烧，污泥处理范围宽。
附图说明
[0031]
图1为南京市某厂不同年份垃圾热值变化趋势；
[0032]
图2为江阴市某厂不同年份垃圾热值变化趋势；
[0033]
图3为本发明的流程图一；
[0034]
图4为本发明的流程图二。
具体实施方式
[0035]
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
本发明提供一种垃圾污泥协同干化焚烧及nox、臭气协同治理工艺，包括以下步骤：
[0037]
步骤一：直接干化过程
[0038]
(1)将湿污泥通过污泥上料装置送入干化机内进行干燥处理；
[0039]
(2)从焚烧炉出口上部抽取高温烟气，高温烟气温度为850℃
‑
950℃，高温烟气进入干化机，在干化机内湿污泥和高温烟气直接接触，干燥后的污泥含水率降至10％
‑
60％，使得污泥处于不粘结状态，完成干燥过程；
[0040]
步骤二：协同焚烧及系统污染治理
[0041]
(1)干燥后的污泥和垃圾混合后进入垃圾焚烧炉，协同焚烧；或者，干化后的污泥和垃圾分别加入焚烧炉，协同焚烧；
[0042]
(2)从干化机来的干化后的尾气，温度控制在150℃
‑
250℃，含有高浓度的臭气及氨氮化合物，直接进入焚烧炉，或者通过二次风机混合空气后进入焚烧炉除臭以及除nox。
[0043][0044]
以一台600t/d的垃圾焚烧炉来分析计算处理情况及相关收益。垃圾设计热值：5852kj/kg，设计热负荷40.6mwth；在分析计算中，假设焚烧炉设计热负荷和总的处理量不变；当垃圾热值升高时，通过掺烧含水80％的湿污泥来保证设计热负荷和总的处理量不变，本计算中污泥干基高位热值2661kcal/kg。
[0045]
以实施例2来说明本发明的收益：当垃圾热值相对设计值提高1229kj/kg时，假如没有其他措施，要保证垃圾焚烧机组的长期安全运行，需减少入炉垃圾量至495t/d，才能保证入炉热负荷40.6mwth，通过掺烧污泥98t/d，可以保证锅炉热负荷不变，且可增加处理垃圾量7t/d，污泥干化过程中产生的nh3可以降低nox排放42.5mg/nm3，由于干化后的烟气温度低、氧气含量低，可以为焚烧炉生成还原性气氛，焚烧过程中nox浓度较常规垃圾焚烧炉要低很多。按照目前市场污泥处置费约400元/吨，可为垃圾焚烧发电厂单炉年增加1307万收益(按年运行8000小时计)；且干化焚烧过程中实现以废治废，脱硝运行费用低。
[0046]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。