一种低NOx排放的污泥水热焦同垃圾掺烧处理系统及方法与流程

本发明涉及垃圾与污泥焚烧处理，更具体的说是涉及一种低nox排放的污泥水热焦同垃圾掺烧处理系统及方法。

背景技术：

1、污泥是由有机残片、细菌体、无机颗粒以及胶体等组成的复杂混合物，含水率很高，随着城镇化发展，污泥产量增多，现有的污泥处理方式中填埋、堆肥、倾倒对土地资源具有一定的污染，焚烧虽然是一种污泥处理最无害化的方式，但由于污泥含水率高，热值低，直接焚烧耗能大，因此寻找合适的处理方式迫在眉睫。

2、目前，单一的固废处理方式无法满足环境需求和经济效益发展，采用多种处理方式和技术手段，形成多元固废处理格局是固废处理技术的发展趋势；对污泥进行预处理后，含水率降低，脱水污泥与低热值的垃圾具有相近的燃烧特性，协同掺烧处理有助于适应垃圾焚烧专项财政补贴的预期缩减，以及在多元固废处理格局形成后的焚烧产能过剩问题。

3、但是，现有技术中污泥预处理多采用干化方式，干化过程中污泥全部或部分水分蒸发，并会释放大量的废气，污泥干化处理成本高，容易对环境造成二次污染，而且污泥干化过程中存在粉尘爆炸的危险，整个系统安全性较低；另外，现有技术中污泥预处理后产物焚烧生成的nox排放污染依然比较严重。

4、因此，开发一种污泥预处理协同垃圾焚烧的低nox排放技术，以便于解决能源环境问题和实现资源的合理利用，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种低nox排放的污泥水热焦同垃圾掺烧处理系统及方法以解决背景技术中提到的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种低nox排放的污泥水热焦同垃圾掺烧处理系统，包括污泥水热处理装置、垃圾焚烧炉和sncr尾气脱硝装置；

4、污泥水热处理装置和sncr尾气脱硝装置分别与垃圾焚烧炉连接；

5、污泥水热处理装置，用于以水为媒介将污泥进行加热，通过水热处理的化学反应后，分类出污泥水解液和干化的污泥水热焦，将污泥水热焦输送至垃圾焚烧炉与垃圾进行混合；

6、垃圾焚烧炉，用于将垃圾与污泥水热焦掺混协同焚烧；

7、sncr尾气脱硝装置，用于将脱硝还原剂喷入垃圾焚烧炉的炉膛，在炉膛中与烟气中的氮氧化物发生还原反应。

8、优选的，污泥水热处理装置包括水热反应器和水热离心机；

9、水热反应器，用于以水为媒介将污泥进行加热，污泥中有机物在水热过程中发生水解反应，降解为可溶性小分子物质溶于液相产物中，并将反应产物输送至水热离心机；

10、水热离心机，用于将水热反应器的反应产物，分类出污泥水解液和干化的污泥水热焦，污泥水解液回流至污泥处理厂与进水混合，污泥水热焦输送至垃圾焚烧炉。

11、优选的，水热反应器的反应温度调控在180℃-240℃之间。

12、优选的，污泥在水热反应器中的反应时间≥30min。

13、优选的，污泥水热处理装置还包括污泥收集罐、均质罐、污泥水热焦料仓和转运螺旋机；

14、污泥收集罐、均质罐、水热反应器、水热离心机、污泥水热焦料仓和转运螺旋机依次连接；

15、污泥收集罐收集的污泥通过连接管道进入均质罐，污泥通过均质罐混合均匀，均质化污泥进入密封的水热反应器；

16、水热离心机输出的污泥水热焦进入污泥水热焦料仓中，提供收集和储存作用，由转运螺旋机控制污泥水热焦的输出量，通过转运皮带输送污泥水热焦至垃圾焚烧炉。

17、优选的，污泥水热处理装置还包括闪蒸装置，设于水热反应器和水热分离器之间，水热反应器的反应产物经闪蒸装置分离出高温蒸汽，高温蒸汽回流对均质罐中的污泥进行预加热。

18、优选的，所述的一种低nox排放的污泥水热焦同垃圾掺烧处理系统，还包括烟气处理装置，用于将垃圾焚烧炉的烟气输送至污泥水热处理装置，为污泥水热处理装置提供热量，废气经烟气处理装置减排处理后排出。

19、优选的，所述的一种低nox排放的污泥水热焦同垃圾掺烧处理系统，还包括综合运行控制器；

20、综合运行控制器，用于调控污泥水热处理装置的反应温度和反应时间，以及根据垃圾进料量调整污泥水热处理装置的污泥水热焦出料量。

21、优选的，垃圾焚烧炉的炉膛上设有sncr脱硝装置的喷口，喷口分层布置，数量为多个，且呈一定角度布置。

22、一种低nox排放的污泥水热焦同垃圾掺烧处理方法，包括：

23、污泥收集罐收集的污泥通过连接管道进入均质罐，在均质罐中的污泥混合均匀，均质化污泥进入污泥水热反应器；

24、水热反应器将污泥置于密封的容器中，以水为媒介加热，污泥在水热反应器中进行水解、脱羟基、脱碳酸基、聚合以及芳构化反应，反应产物进入水热分离机；

25、水热分离机分类出污泥水解液和干化的污泥水热焦，污泥水解液回流至污泥处理厂与进水混合，污泥水热焦进入水热焦料仓中；

26、水热焦料仓提供短暂的收集和储存作用，由转运螺旋机控制污泥水热焦的输出量，通过转运皮带输送；

27、垃圾与污泥水热焦掺混进入垃圾焚烧炉协同焚烧；

28、在垃圾焚烧炉的炉膛设置sncr脱硝装置，装置中的脱硝还原剂通过炉膛上设置的喷口喷入炉膛，还原剂在炉膛中与烟气中的氮氧化物发生还原反应；

29、将垃圾焚烧炉的烟气通过烟气处理装置输送至水热反应器提供热量，废气经减排处理后排出。

30、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种低nox排放的污泥水热焦同垃圾掺烧处理系统及方法，通过污泥水热处理得到与垃圾燃烧特性相似的污泥水热焦，垃圾污泥高比例掺混耦合焚烧，在处理污泥的同时又保证了协同焚烧的稳定性，提高了垃圾污泥固废的资源利用效率，同时减少了nox污染物排放，为垃圾焚烧发电协同污泥处理提供了一种有效方法，具体具有以下优势：

31、通过水热干化污泥，热作用下污泥中的微生物絮体解体以及有机物水解，破坏胶体结构，从而降低了污泥黏度与黏性物质对水的束缚能力，破坏污泥细胞，使得细胞内与各类大分子相结合的束缚水分被释放转化为可机械脱除的自由水分，此外，污泥表面的亲水性官能团如羟基、羧基等在水热处理中被脱除，污泥脱水性能增强；

32、传统的污泥脱水工艺采用鼓风干燥的方式对机械脱水后污泥进行后续深度脱水处理，但处理过程中涉及相变能，能耗较高使得污泥的脱水费用高，本发明水热干化过程中不涉及相变，污泥水热处理不仅节省热能也节省电能；

33、在污泥水热处理装置中，水热过程中的高温高压模拟生物质在自然界地层中的煤化反应，水热处理后，污泥的各项燃料特性包括热值、燃料率以及能量密度等均有所提升，污泥的轻质挥发分在水热过程中被脱除，只剩余部分重质挥发分以及燃烧特性与垃圾相似的水热焦；

34、在污泥水热处理装置中，在水热过程中，污泥中大部分蛋白质-n与铵态-n都迁移至液相中，并以nh4+的形式存在，同时，残留在水热污泥中的n主要以吡咯-n、吡啶-n与季氮-n等形式存在，该类赋存形式的氮在焚烧干燥段中即可被大量释放，减少在反应区中生成大量nox，降低污泥处理过程的nox排放；

35、在污泥水热处理装置中，污泥水热处理过程中有机物水解溶于液相产物，污泥水解液中具有很高的cod浓度，与污泥处理厂的进水混合，能够提高溶解性cod的含量以及提供生物处理所需的碳源；

36、在污泥协同焚烧处理时，污泥经过水热处理过程后得到的产物污泥水热焦，污泥水热焦的燃烧特性与生活垃圾燃烧特性相似，在垃圾焚烧路的进料中，在垃圾中掺烧高比例的污泥水热焦，协同混合焚烧，处理污泥的同时又保证了焚烧的稳定性。