CN100504169C

CN100504169C - 一种湿污泥焚烧处理方法及焚烧处理装置

Info

Publication number: CN100504169C
Application number: CNB2004100863125A
Authority: CN
Inventors: 吕清刚; 那永洁; 包绍麟; 高鸣; 孙运凯; 贺军; 矫维红; 马人熊
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2024-10-22
Also published as: CN1763431A

Abstract

本发明涉及湿污泥焚烧处理方法及装置，将湿污泥在焚烧炉中800～950℃下直接焚烧或者添加辅助燃料焚烧；所需空气分级给入炉膛；还可向炉内添加石灰石以降低SO₂排放。焚烧处理装置包括炉膛、旋风分离器、返料器和尾部烟道；炉膛侧壁绝热，炉膛顶部设有湿污泥加入口，下部设有辅助燃料加入口；尾部烟道中设有高温空气预热器。本发明将湿污泥干燥、焚烧和烟气无害化处理集中在单一装置中同时进行，简化了湿污泥的焚烧处理工艺、降低了处理成本并且能够实现焚烧污染物的低水平排放。

Description

一种湿污泥焚烧处理方法及焚烧处理装置

技术领域

本发明涉及一种废弃物处理方法及装置，特别是涉及一种湿污泥焚烧处理方法；本发明还涉及一种湿污泥的焚烧处理装置。

背景技术

污泥是污水处理后的附产品，污泥量占污水处理量的0.3％～0.5％(体积)或1％～2％(质量)。随着工农业生产的发展和各地污水处理厂的不断兴建，我国的工业和生活污水处理量正在迅速增加，必将产生更多的污泥。污泥的成分非常复杂，除含有大量的水分外，还含有大量的有机质、难降解的有机物、多种微量元素、病原微生物和寄生虫卵、重金属等成分。如何将产量巨大、成分复杂的污泥无害化、资源化，已成为全世界环境界瞩目的课题之一。

污泥采用填埋处理存在很多弊端，既占用了大量农田，又对土壤和地下水存在二次污染问题。污泥制肥料曾是污泥利用的主要途径，但是由于污染土壤和作物，欧洲大部分国家2005年后将禁止在农业区使用污泥肥料。我国污泥农用也遇到了许多困难，使得此种处置方式日益萎缩。向海洋排放污泥也将受到限制。污泥干化的工艺成本高，干化后依然有出路问题。

以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的方法，也是当前国际上污泥处理的主流方向。但是现有的污泥焚烧方法，先要求对污泥进行干燥等预处理，然后进行焚烧，使系统复杂化；同时，焚烧经过干燥的污泥，会产生大量NOx，必须在焚烧炉后配备脱氮装置；由于污泥中含硫，还必须在焚烧炉后配备脱硫装置。因此，现有的污泥焚烧工艺都包括污泥干燥、污泥焚烧、尾气脱硫、尾气脱氮等多个单元过程，分别在单元设备中进行，这使得系统复杂而且无害化处理成本高昂。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理湿污泥的焚烧工艺，其特征在于在焚烧炉中800～950℃下直接焚烧或者添加辅助燃料焚烧含水率在50～90％之间的湿污泥，燃烧所需空气分级给入炉内；向炉内添加石灰石以降低SO₂排放；辅助燃料包括煤、油、气、生物质和高热值垃圾；该方法可以用于处理工业污泥和生活污泥。

本发明的目的还在于提供一种湿污泥焚烧处理装置，采用循环流化床燃烧方式焚烧湿污泥，由炉膛、旋风分离器、返料器和尾部烟道构成；其特征在于炉膛侧壁绝热，炉膛顶部布置污泥加入口，炉膛下部布置辅助燃料加入口；尾部烟道内布置高温空气预热器，将焚烧所需的空气预热至300～600℃；空气分别从炉膛底部的一次风口和炉膛下部的二次风口喷入炉膛；高温空气预热器型式可以是热管式、管式或屏式，材料可为金属或非金属。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的湿污泥焚烧处理方法，其特征在于，将湿污泥在焚烧炉中800～950℃下直接进行焚烧，或者将湿污泥在焚烧炉中800～950℃下添加辅助燃料进行焚烧；所述的湿污泥为含水率在50～90％之间的湿污泥，焚烧过程中所需空气分级给入炉膛；本发明提供的湿污泥焚烧处理方法，还可在焚烧过程中向炉内添加用于降低SO₂排放的石灰石；所述的污泥包括工业污泥和生活污泥；所述的辅助燃料包括煤、油、气、生物质和高热值垃圾。

本发明提供的湿污泥焚烧处理装置，为一种循环流化床焚烧装置，包括：

炉膛1、旋风分离器2、返料器3和尾部烟道4；所述旋风分离器2上部与炉膛1上部相连通，下部通过返料器3与炉膛1下部相连通；所述尾部烟道4与旋风分离器2顶部相连通；其特征在于，炉膛1的侧壁绝热，其顶部设有湿污泥加入口11，下部设有辅助燃料加入口13；所述尾部烟道4烟道中设有可将所需空气加热至300～600℃的高温空气预热器41。

所述高温空气预热器41为热管式空气预热器、管式空气预热器或屏式空气预热器；为金属制造和非金属制造的预热器；所述的辅助燃料包括煤、油、气、生物质和高热值垃圾。

本发明的方法和装置，将污泥的干燥、焚烧和烟气的无害化处理等单元工艺集中在单一装置中同时进行，不仅大大地简化了湿污泥的焚烧处理工艺，而且极大地降低了处理成本；通过分级配风，并利用污泥自身所含的水分、硫分和碱金属，以及额外添加的辅助燃料及石灰石，可使焚烧后的烟气实现NOx、SO₂、二恶英、HCI和CO的低水平排放。

其原理是：向焚烧炉内加入污泥，在800～950℃下，湿污泥中的水分被脱除，污泥开始着火、焚烧；分级配给污泥和辅助燃料燃烧所需的空气，加上污泥中所含的水的受热汽化，可在炉膛内形成局部还原性气氛，从而抑制NOx的生成，实现低NOx排放；污泥中所含的碱金属以及必要时额外添加的石灰石，可在焚烧过程中，直接脱除焚烧过程中产生的SO₂，生成固相稳定的硫酸盐；而且由于污泥中所含水分汽化后对碱金属及其氧化物与SO₂反应具有活化作用，可大幅度提高脱硫效率，实现低SO₂排放；同时，目前已有实验证明，固化了硫的灰粒会阻止污泥中的氯与对苯环的结合，从而抑制二恶英的生成；此外，碱金属及石灰石还可脱除烟气中的HCl，形成稳定的固态化合物；至于高含水污泥在焚烧过程中容易产生的CO的问题，可以采用延长烟气在焚烧炉的高温区的停留时间的方法解决。这样，在焚烧处理湿污泥的同时，控制了焚烧烟气中的NOx、SO₂、二恶英、HCl和CO排放浓度，实现了无害化焚烧处理。

本发明的装置采用循环流化床燃烧方式焚烧湿污泥，可以充分发挥循环流化床燃烧方式燃料适应性广、可炉内脱硫脱氮、燃烧效率高的优点；炉内有大量物料参与循环，物料浓度高，温度分布均匀，含水量大的湿污泥加入后对炉膛温度影响很小，并很快被加热；湿污泥在从炉顶进入炉膛后的下落的过程中，迅速被预热、干燥、爆裂，更易于燃尽；污泥焚烧所需的空气从炉膛不同位置供入，可在炉膛下部造成局部还原性气氛，抑制NOx的产生；由于采用了绝热炉膛和高温空气预热器，辅助燃料释放的热量大部分被烟气带至尾部高温空气预热器由空气吸收，大大减少了辅助燃料消耗量，且由于充分利用了辅助燃料所释放的热量，除了煤、油和气之外，一些非化石燃料也可作为辅助燃料，比如生物质或高热值垃圾，可使污泥的处理费用大幅度下降。

附图说明

附图是本发明实施例3的装置示意图。

炉膛 1 旋风分离器 2 返料器 3

污泥加入口 11 二次风口 12 辅助燃料加入口 13

石灰石加入口 14 一次风口 15 尾部烟道 4

高温空气预热器 41 水冷受热面 42

具体实施方式

本发明的方法可以在一般焚烧炉上进行焚烧，也可通过本发明的装置获得更好的焚烧效果。实施例1为在马丁炉排焚烧炉上应用本发明的方法进行湿污泥焚烧处理，实施例2为在循环流化床锅炉上应用本发明的方法进行湿污泥焚烧处理；实施例3为本发明的装置的实施例。

实施例1

一种造纸厂产生的造纸污泥，含水率70％，低位发热量约3200kJ/kg，含硫量为0.05％，碱金属含量约为0.05％，按本发明的方法，采用马丁炉排炉直接焚烧。将湿污泥加入温度已升至900℃左右的炉膛，湿污泥开始干燥、着火；从炉排下方鼓入焚烧所需的部分空气，加上从污泥中蒸发出来的水的作用，炉排上方形成还原性气氛，抑制焚烧过程中NOx的产生；焚烧所需的另一部分空气从炉排上方喷入炉膛，使污泥燃尽；由于该污泥含水量较低、热值较高，因此不需添加辅助燃料即可将炉膛温度维持在850℃左右；同时，该污泥含硫量低，在从污泥中蒸发出来的水的作用下，其自身所含碱金属足以与大部分焚烧过程中产生的SO₂反应，从而不需额外添加石灰石，即可实现低SO₂排放。

实施例2

一种造纸厂产生的造纸污泥，含水率50％，低位发热量约4000kJ/kg，含硫量为0.06％，碱金属含量约为0.01％，按本发明的方法，采用循环流化床锅炉焚烧。将污泥通过螺旋给料机与大量的煤一起从锅炉给煤口加入炉膛，炉膛温度控制在800—950℃，并向炉内添加石灰石粉脱硫，采用分级配风抑制NOx的生成。在循环流化床锅炉上应用本发明的方法，可在焚烧处理湿污泥的同时，向外提供热水或蒸汽用于供热或发电。

实施例3

一种生活污水厂产生的下水污泥，含水率90％，低位发热量约400kJ/kg，含硫量为0.38％，碱金属含量约为0.002％。按本发明的装置，采用循环流化床湿污泥焚烧装置焚烧。循环流化床湿污泥焚烧装置由炉膛1、分离器2、返料器3和尾部烟道4构成，炉膛1为侧壁绝热的，将湿污泥直接从炉顶的污泥加入口11加入炉膛1，废木屑从炉膛1下部的辅助燃料加入口13加入炉膛1，石灰石从炉膛1下部的石灰石加入口14加入炉膛1，焚烧所需的空气分为一次风和二次风，分别从炉膛1底部的一次风口15和炉膛1下部的二次风口12喷入炉膛；炉膛1温度控制在850℃左右，湿污泥中的水分迅速蒸发，污泥很快着火燃烧；尾部烟道4内布置热管式高温空气预热器41，空气在高温空气预热器41中吸收烟气放出的热量，温度升至500℃左右；尾部还布置水冷受热面42，以进一步降低烟气温度，同时生产热水外供。

分级配风和污泥中的水分使炉膛下部形成局部还原性气氛，抑制NOx生成；由于该污泥含水率较高、热值较低，需向炉内添加作为辅助燃料的废木屑，以维持炉膛温度在约900℃。由于该污泥硫含量较高、碱金属含量较低，需向炉内添加石灰石脱硫；由于污泥和石灰石在炉内反复循环焚烧，碱金属和石灰石的利用率高，加上污泥中的水分对脱硫反应的活化作用，可达到较高的脱硫效率，从而大大降低烟气中SO₂浓度。由于污泥和辅助燃料反复在循环流化床焚烧炉内高温循环燃烧，且污泥和辅助燃料中的硫，对二恶英的生成可起到抑制作用，因此无需额外采取二恶英控制措施。由于采用了绝热炉膛和高温空气预热器，辅助燃料释放的热量大部分被烟气带至尾部空预器由空气吸收，大大减少了辅助燃料消耗量，且由于充分利用了辅助燃料所释放的热量，除了煤、油和气之外，一些非化石燃料也可作为辅助燃料，比如生物质或高热值垃圾，可使污泥的处理费用大幅度下降。

Claims

1、一种湿污泥焚烧处理装置，为一种循环流化床焚烧装置，包括：

炉膛(1)、旋风分离器(2)、返料器(3)和尾部烟道(4)；所述旋风分离器(2)上部与炉膛(1)上部相连通，下部通过返料器(3)与炉膛(1)下部相连通；所述尾部烟道(4)与旋风分离器(2)顶部相连通；

其特征在于，所述的炉膛(1)顶部设有湿污泥加入口(11)。

2、按权利要求1所述的湿污泥焚烧处理装置，其特征在于，所述的炉膛(1)的侧壁绝热。

3、按权利要求1所述的湿污泥焚烧处理装置，其特征在于，所述的炉膛(1)下部设有辅助燃料加入口(13)。

4、按权利要求1所述的湿污泥焚烧处理装置，其特征在于，所述尾部烟道(4)烟道中设有可将所需空气加热至300～600℃的高温空气预热器(41)。

5、按权利要求1或4所述的湿污泥焚烧处理装置，其特征在于，所述高温空气预热器(41)为热管式空气预热器、管式空气预热器或屏式空气预热器。