CN118816212A - 一种h型干湿污泥混合焚烧炉及焚烧方法 - Google Patents

Abstract

本申请中的一种H型干湿污泥混合焚烧炉可以直接接收湿污泥作为物料，与现有技术相比，无需为湿污泥单独设置脱水或干化设备，降低了系统复杂度，也降低了系统运行成本；同时，基于H型的结构将污泥焚烧和烟气焚烧分别设置在焚烧室和二燃室中，将固体焚烧室和烟气焚烧室分开设置，鼓泡流化床上干湿污泥燃烧后产生的高温烟气从导烟通道进而二燃室直接进行二次燃烧，燃烧效率高，与现有的一体化炉体相比，无需额外增加助燃热量，进一步降低了系统整体运行的成本。同时本申请也公开了干湿污泥混合焚烧方法。

Description

一种H型干湿污泥混合焚烧炉及焚烧方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种H型干湿污泥混合焚烧炉及焚烧方法。

背景技术

一般工业固废中的湿污泥是生活和工业生产中污水处理的副产物，产生量较大，无机物含量高，有机物含量相对较低。现有技术中对于污泥的处理，大多是基于污泥焚烧技术。如公开号为CN218672213U的专利，是本司正在使用中的针对含油污泥资源化处理的焚烧处理系统。其通过在炉腔中，自下而上依次设置炉缸、熔融区、热解区和干化区，构成一体化的焚烧炉，每次可以大量投入待处理污泥的物料，单次处理量较大，且处理周期短，处理效率高。但是在实际使用中发现，首先，这个焚烧炉的投料只适用于干物料，所以投入焚烧炉之前，需要先把含水量较高的污泥进行干化处理，这就需要额外增加一道干化工序，导致系统更加复杂，运行成本增高；而且这种一体式的焚烧炉因为需要在炉腔内各个区域都必须保持预设的温度范围，所以运行过程中需要很多额外填补的助燃热量，导致系统整体运行成本增高；也就导致这个焚烧炉无法适用于所有的应用场景。

发明内容

为了解决现有的一体化焚烧炉只适用于干物料、同时还需要很多额外的助燃热量确保炉腔内各区域的温度，导致系统运行成本过高的问题，本发明提供一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其可以直接针对湿污泥进行处理，还能降低污泥焚烧过程中的能耗，从整体上降低了系统运行成本。同时本申请也公开了一种干湿污泥混合焚烧方法。

本发明的技术方案是这样的：一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其包括：焚烧炉和换热结构，所述换热结构连接设置在所述焚烧炉的排烟通道上；

其特征在于：

所述焚烧炉为H型结构，左侧为焚烧室，右侧为二燃室，所述焚烧室和所述二燃室之间通过导烟通道连通；

所述焚烧室的顶部设置湿污泥进料喷枪和湿污泥干燥用的干燥风入口，所述焚烧室内腔中位于所述湿污泥进料喷枪的正下方设置鼓泡流化床，所述鼓泡流化床的上方一侧设置干物料进料口；所述导烟通道设置于所述湿污泥进料喷枪和所述鼓泡流化床之间邻近所述鼓泡流化床一侧；

所述二燃室的顶部设置排烟通道，底部设置灰料用螺旋出料器；

所述排烟通道连通排烟口，所述排烟口连通烟气处理系统。

其进一步特征在于：

其还包括：风室和风帽；所述风室设置在所述焚烧室的内腔位于所述鼓泡流化床的下方，所述风帽设置在所述鼓泡流化床的反应区域，所述风帽连通所述风室；

其还包括助燃风入口，所述助燃风入口设置在所述二燃室的侧壁上；

其还包括助燃风供风结构，所述助燃风结构包括助燃风预热器和助燃风通道，所述助燃风预热器为换热结构，设置在所述排烟通道上；所述助燃风预热器的低温入口端连通助燃风供风设备，高温出口端连通所述助燃风通道；所述助燃风通道分别连通所述干燥风入口、所述助燃风入口和所述风室；

所述换热结构包括：第一换热结构和第二换热结构；

所述第一换热结构和所述第二换热结构设置于所述排烟口和所述二燃室之间的所述排烟通道上；

所述第一换热结构基于膜式壁锅炉实现，所述第二换热结构基于管式对流过热器实现；

所述鼓泡流化床的初始床料层基于外补石英砂实现。

一种干湿污泥混合焚烧方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：将石英砂填入鼓泡流化床的床层，补充预热后的流化风形成鼓泡流态化以后升温启炉；

S2：将干物料送入鼓泡流化床焚烧；

S3：通过湿污泥进料喷枪将湿污泥自顶部喷涂焚烧室；同时基于干燥风入口与湿污泥同方向喷入干燥风；

S4：将鼓泡流化床的物料焚烧温度控制在600度，所述鼓泡流化床上干湿污泥混合物以欠氧燃烧方式燃烧；

S5：所述鼓泡流化床上产生的烟气基于导烟通道导入到二燃室进行二次燃烧；

烟气中夹带的灰渣以及燃烧中产生的固体灰渣通过二燃室底部的螺旋出料器排出；

S6：二次燃烧后的高温烟气从二燃室顶部进入排烟通道，与设置在排烟通道中的换热结构进行换热；

S7：换热后的低温烟气从所述排烟口排出。

其进一步特征在于：

所述二燃室的焚烧温度大于等于850度。

本申请提供的一种H型干湿污泥混合焚烧炉及混合焚烧方法，其通过焚烧室顶部的湿污泥进料喷枪连通湿污泥供料装置，通过干物料进料口连通干物料进料设备；基于湿污泥进料喷枪将湿污泥喷洒以分散的状态送入到焚烧室内，同时基于顶部的干燥风入口同方向喷入干燥风，确保湿污泥在下落的过程中实现干燥，底部的鼓泡流化床上接收了从干物料进料口送入的干物料和顶部落下的干燥后的湿污泥，对二者同时进行焚烧；即便湿污泥没有完全干燥，落在鼓泡流化床上后，与高温燃烧状态的干物料混合后也会被干燥，进而实现欠氧燃烧；鼓泡流化床层中污泥和补充的石英砂进行长时间的充分摩擦，形成粒径较小的灰渣后可被烟气带入二燃室进行沉降排出，因此鼓泡床正常运行时无需排渣；同时大量的石英砂和无机渣停留在床层上起到蓄热的作用，保证欠氧燃烧需要的床温；鼓泡流化床上干湿污泥燃烧后产生的高温烟气从导烟通道进入二燃室，彻底完成湿污泥和干物料的混合焚烧，二燃室中烟气中夹带的部分灰渣基于二燃室底部设置的灰料用螺旋出料器排出。本申请中的H型的焚烧炉可以直接接收湿污泥作为物料，与现有技术相比，无需为湿污泥单独设置脱水或干化设备，降低了系统复杂度，也降低了系统运行成本；同时，基于H型的结构将污泥焚烧和烟气焚烧分别设置在焚烧室和二燃室中，将固体焚烧室和烟气焚烧室分开设置，鼓泡流化床上干湿污泥燃烧后产生的高温烟气从导烟通道进而二燃室直接进行二次燃烧，燃烧效率高，与现有的一体化炉体相比，无需额外增加助燃热量，进一步降低了系统整体运行的成本。

附图说明

图1为H型干湿污泥混合焚烧炉的结构示意图。

具体实施方式

本发明包括一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其包括：焚烧炉和换热结构，换热结构连接设置在焚烧炉的排烟通道4上，对焚烧中产生的高温烟气的热量进行回收，降低系统运行成本。焚烧炉结构具体如图1所示，图中蓝色箭头表示助燃风流向，黑色箭头表示烟气流向。

焚烧炉为H型结构，左侧为焚烧室1，右侧为二燃室3，焚烧室1和二燃室3之间通过导烟通道2连通。焚烧室1的顶部设置湿污泥进料喷枪8和湿污泥干燥用的干燥风入口101，焚烧室1内腔中位于湿污泥进料喷枪8的正下方设置鼓泡流化床6，鼓泡流化床6的上方一侧设置干物料进料口102；导烟通道2设置于湿污泥进料喷枪8和鼓泡流化床6之间邻近鼓泡流化床6一侧。

焚烧室1内腔、鼓泡流化床6上以及二燃室3内腔中，分别设置第一启动助燃气161、第二启动助燃气162和第三启动助燃气163，在焚烧炉启动后，通入助燃风后，通过三个启动助燃气启动焚烧。

二燃室3的顶部设置排烟通道4，底部设置灰料用螺旋出料器18。排烟通道4连通排烟口5，排烟口5连通烟气处理系统（图中未标记）进行排放前的处理。在二燃室3的侧壁上设置助燃风入口301，连通助燃风通道10。

具体应用时，湿污泥通过污泥泵（图中未标记）和污泥进料喷枪8将湿污泥从炉顶喷入焚烧炉。干燥风入口101导入预热后的助燃风，湿污泥与预热后的助燃风在炉顶混合干燥，干燥后的污泥落入焚烧炉底与从焚烧炉底部进入的干物料在炉床上进行欠氧燃烧。本申请中的干物料使用干污泥或其他热值较高的一般工业固废。

干物料进料装置包括：干物料螺旋上料机7和落料管701；落料管701倾斜设置，较高一端连接干物料螺旋上料机7的排料口，较低一端连接干物料进料口102，干物料螺旋上料机7将干物料送入后，基于落料管701从干物料进料口102送入到鼓泡流化床6上进行燃烧。干燥后的烟气和炉床上焚烧的烟气通过鼓泡流化区上方的导烟通道2进入二燃室3。

夹带可燃性气体和未燃尽颗粒物的烟气进入的右侧二燃室3与助燃风入口301进入的高温助燃风混合后进行二次燃烧，保证烟气的燃烧停留时间，污染物的有效热氧化或热分解。因为导烟通道2的位置较低，二燃室3中烟气上升过程中流速变低，部分颗粒物会沉降至炉底通过水冷螺旋出料器18排出。

将连通焚烧室1和二燃室3的导烟通道2设置于鼓泡床层的上方，既防止床层的物料被夹带至二燃室，又能避免高湿低温烟气进入床层影响床层的热负荷导致床层鼓泡区温度不够支撑物料的燃烧。

鼓泡流化床6的初始床料层基于外补石英砂实现，然后干物料和干燥后的湿污泥被被投入到床料层成为床料的一部分，最后，燃烧后产生的灰渣也变为床料的一部分。

在燃烧过程中，干污泥、干燥后的湿污泥与灰渣、石英砂一起高温欠氧燃烧，干物料和干燥后的湿污泥在燃烧过程中被磨擦为小颗粒，不但能促进污泥更加完全的燃烧，而且可以加快污泥燃烧气化的速度。燃烧后的部分小颗粒随着烟气从导烟通道2进入到二燃室3内部进行二次燃烧。烟气中较大的颗粒会在二燃室中沉降，从底部基于螺旋出料器18排放，较小的颗粒会随着高温烟气从排烟通道4，经由排烟口5送入到后续的烟气处理系统中处理。

具体应用时，焚烧室1 中，鼓泡流化床6的床层区只设置紧急或检修排渣管，避免排渣时带走热量，以及维持床层的蓄热能力，物料经过不断地鼓泡摩擦粒径变细后带入二燃室3，通过二燃室进行排渣，从而降低了灰渣的未燃尽率，提高了焚烧炉的热效率。

为了确保鼓泡流化床6上的燃烧为欠氧燃烧方式，具体应用时，可以通过床层的温度控制助燃风的给风量。为此，本申请中还设置了风室13和风帽14；风室13设置在焚烧室1的内腔位于鼓泡流化床6的下方，风帽14基于布封板15设置在鼓泡流化床6的反应区域，风帽14连通风室13。

本申请中的助燃风结构包括助燃风预热器9和助燃风通道10，助燃风预热器9为换热结构，设置在排烟通道4上；助燃风预热器9的低温入口端连通助燃风供风设备（图中未标记），高温出口端连通助燃风通道10；助燃风通道10分别连通干燥风入口101、助燃风入口301和风室13。具体应用时，助燃风预热器9基于管式结构实现，将管式的助燃风预热器9设置在助燃风通道10内腔中，高温烟气通过时，与助燃风预热器9中的低温助燃风换热，可以将助燃风加热到400度，确保焚烧室1和二燃室3中助燃无需额外再添加其他的助燃热量。

换热结构包括：第一换热结构11和第二换热结构12；第一换热结构11和第二换热结构12设置于排烟口5和二燃室3之间的排烟通道4上；本实施例中，第一换热结构11基于膜式壁锅炉实现，第二换热结构12基于管式对流过热器实现，第一换热结构11和第二换热结构12中通过水与高温烟气换热，将热量以水蒸气方式回收。如图1所示，经过第一换热结构11和第二换热结构12的两次换热后，高温烟气还与助燃风预热器9进行换热，将焚烧炉所需的助燃空气进行预热，将烟气中的热能充分回收，为焚烧炉提供了部分热量，保证焚烧炉能自持燃烧，尽量减少补燃，降低系统整体运行成本。

基于上述H型干湿污泥混合焚烧炉实现的干湿污泥混合焚烧方法，包括以下步骤。

S1：将石英砂填入鼓泡流化床的床层，补充预热后的流化风形成鼓泡流态化以后升温启炉。

S2：为了能够促进湿污泥落入鼓泡流化床时进一步干燥，可以先将高热值的干物料（干污泥或其他高热值一般工业固废）送入鼓泡流化床6焚烧，提高床层温度和蓄热量；

S3：通过湿污泥进料喷枪8将湿污泥自顶部喷涂焚烧室1；同时基于干燥风入口与湿污泥同方向喷入高温的助燃风，确保喷洒的干污泥能尽可能的在下落过程中就被干燥；

S4：落到鼓泡流化床上的湿污泥与高温燃烧状态的干污泥混合，确保湿污泥可以被点燃。同时鼓泡流化床的床料里包括石英砂，将所有的固体物质都摩擦焚烧变为小颗粒，微小的颗粒与烟气一起通过通过H型的结构，进入二燃室。

鼓泡流化床6上干湿污泥混合物以欠氧燃烧方式燃烧，将空气过剩量控制在1.0左右，将鼓泡流化床6的物料焚烧温度在600度左右，确保干湿污泥混合物能够燃烧完全，进而确保污泥中的有机物可以完全在燃烧过程中被除去，减少后续烟气的尾气处理中去除有机物的工序；

S5：鼓泡流化床6上产生的烟气基于导烟通道2导入到二燃室3进行二次燃烧；现有结构中，一体化的焚烧炉中，上部的高温段同时焚烧烟气以及烟气中夹带的固体，温度必须大于850度，这需要额外的助燃热量。而本申请中，只有部分颗粒和可燃性气体随着烟气进入二燃室，进入二燃室后烟气上升过程中流速降低，一部分烟气中的颗粒物会自然沉降到底部，所以本申请中的二燃室中烟气中较大的颗粒物不参与燃烧，二燃室的燃烧温度达到850度后，就可以实现对烟气进行分解，同时烟气中可燃性气体燃烧过程也会释放热量，结合从助燃风入口301进入的换热后助燃风，无需再额外添加热量即可满足二燃室的燃烧温度。烟气中夹带的灰渣以及燃烧中产生的固体灰渣沉降到下部，通过二燃室3底部的螺旋出料器18排出；

S6：二次燃烧后的高温烟气从二燃室3顶部进入排烟通道4，与设置在排烟通道4中的换热结构进行换热；

S7：换热后的低温烟气从排烟口5排出。

使用本发明的技术方案后，干湿污泥混合焚烧炉的特征为干湿污泥混合焚烧，在左侧的鼓泡流化床6中床层焚烧的干物料热值较高，能保证有机物的充分气化和燃烧，湿污泥从炉顶和烟气顺流往下的过程中得到充分的干化，保证落入床层时有足够的干度保证能自燃；湿污泥干化过程产生的低温湿烟气和床层欠氧燃烧产生的未燃烬的可燃性高温烟气、高温灰混合后，烟气温度得到了提升，加上预热后的助燃风一起进入二燃室进行二次充分燃烧，保证了污染物的充分分解。以及二燃室中烟气上升过程中流速降低，可以分离一部分烟气中的颗粒物，无需将所有颗粒物都进行焚烧，提高了焚烧过程的热效率。从鼓泡床进入二燃室的高温灰渣和湿污泥的高湿低温烟气混合换热后，二燃室中沉降排放的灰渣的温度较低，与常规从焚烧炉高温排渣的技术相比，灰渣从焚烧炉内带走的热量较低，达到了节能减排的目的。

Claims (9)

1.一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其包括：焚烧炉和换热结构，所述换热结构连接设置在所述焚烧炉的排烟通道上；

其特征在于：

所述焚烧炉为H型结构，左侧为焚烧室，右侧为二燃室，所述焚烧室和所述二燃室之间通过导烟通道连通；

所述焚烧室的顶部设置湿污泥进料喷枪和湿污泥干燥用的干燥风入口，所述焚烧室内腔中位于所述湿污泥进料喷枪的正下方设置鼓泡流化床，所述鼓泡流化床的上方一侧设置干物料进料口；所述导烟通道设置于所述湿污泥进料喷枪和所述鼓泡流化床之间邻近所述鼓泡流化床一侧；

所述二燃室的顶部设置排烟通道，底部设置灰料用螺旋出料器；

所述排烟通道连通排烟口，所述排烟口连通烟气处理系统。

2.根据权利要求1所述一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其特征在于：其还包括：风室和风帽；所述风室设置在所述焚烧室的内腔位于所述鼓泡流化床的下方，所述风帽设置在所述鼓泡流化床的反应区域，所述风帽连通所述风室。

3.根据权利要求2所述一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其特征在于：其还包括助燃风入口，所述助燃风入口设置在所述二燃室的侧壁上。

4.根据权利要求3所述一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其特征在于：其还包括助燃风供风结构，所述助燃风结构包括助燃风预热器和助燃风通道，所述助燃风预热器为换热结构，设置在所述排烟通道上；所述助燃风预热器的低温入口端连通助燃风供风设备，高温出口端连通所述助燃风通道；所述助燃风通道分别连通所述干燥风入口、所述助燃风入口和所述风室。

5.根据权利要求1所述一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其特征在于：所述换热结构包括：第一换热结构和第二换热结构；

所述第一换热结构和所述第二换热结构设置于所述排烟口和所述二燃室之间的所述排烟通道上。

6.根据权利要求5所述一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其特征在于：所述第一换热结构基于膜式壁锅炉实现，所述第二换热结构基于管式对流过热器实现。

7.根据权利要求1所述一种H型干湿污泥混合焚烧炉，其特征在于：所述鼓泡流化床的初始床料层基于外补石英砂实现。

8.一种干湿污泥混合焚烧方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：将石英砂填入H型干湿污泥混合焚烧炉中的鼓泡流化床的床层，补充预热后的流化风形成鼓泡流态化以后升温启炉；

S2：将干物料送入鼓泡流化床焚烧；

S3：通过湿污泥进料喷枪将湿污泥自顶部喷涂焚烧室；同时基于干燥风入口与湿污泥同方向喷入干燥风；

S4：将鼓泡流化床的物料焚烧温度控制在600度，所述鼓泡流化床上干湿污泥混合物以欠氧燃烧方式燃烧；

S5：所述鼓泡流化床上产生的烟气基于导烟通道导入到二燃室进行二次燃烧；

烟气中夹带的灰渣以及燃烧中产生的固体灰渣通过二燃室底部的螺旋出料器排出；

S6：二次燃烧后的高温烟气从二燃室顶部进入排烟通道，与设置在排烟通道中的换热结构进行换热；

S7：换热后的低温烟气从所述排烟口排出。

9.根据权利要求8所述一种干湿污泥混合焚烧方法，其特征在于：所述二燃室的焚烧温度大于等于850度。