CN102235677B - 一种鼓泡床污泥焚烧锅炉及其污泥焚烧方法 - Google Patents

Abstract

一种鼓泡床污泥焚烧锅炉及其污泥焚烧方法，其中鼓泡床污泥焚烧锅炉包括钢构架及设置在该钢构架上的污泥焚烧炉膛、空气预热器、蒸发器、给水预热器、一次风室及锅筒，该一次风室与该污泥焚烧炉膛的下部端口连接，该污泥焚烧炉膛为绝热炉膛，以使污泥焚烧产生的热量都用于该污泥的干燥，该空气预热器分别通过管路与该炉膛烟气出口和二次风入口以及该一次风室连通，该空气预热器用于生产高温空气以补充该污泥干燥所需要的热量及提供点火和初步燃烧所需要的氧气，该蒸发器与该空气预热器连接，该给水预热器与该蒸发器连接，该蒸发器和该给水预热器分别与该锅筒连接，以生产该污泥干燥用的饱和蒸汽。

Description

一种鼓泡床污泥焚烧锅炉及其污泥焚烧方法

技术领域

本发明涉及一种污泥处理设备及方法，特别是一种采用鼓泡床燃烧方法对污泥进行焚烧处理的鼓泡床污泥焚烧锅炉及其污泥焚烧方法。

背景技术

随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，城市污水的处理已经成为环境保护的一个重要内容，各城市纷纷修建污水处理厂。目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量(干重)大约为130万吨，而且年增长率大于10％。如果城市污水全部得到处理，则将产生污泥量(干重)为840万吨，占我国总固体废弃物的3.2％。污水处理厂产生的污泥是具有高度污染的废物，含有病原体、过量的盐份和氮磷、有机高聚物、重金属等物质，不能随意排放，必须采用适当的方法加以处理。目前多采用焚烧的方法处理，可以达到减量和消除污染的目的。

由污水处理厂送出的污泥含水量在90％上下，发热值很低，大约在1200kj/kg左右。污泥必须在干燥状态才能着火燃烧，因此需要有热量来蒸发污泥中的水分。而干燥后污泥燃烧产生的热量不足以蒸发污泥中的水分，因此需要补充一部分外部热量来满足污泥水分蒸发所需要的全部热量。现有技术中多采用自然风干，或者利用邻近发电厂的排烟热量，对污泥进行初步干燥，然后再利用污泥燃烧产生的热量(由蒸发器产生的饱和蒸汽带来)进行下一步干燥，直到污泥含水量达到60％左右，发热值达到4000kj/kg左右时，才将污泥送入炉膛进行焚烧。

送入炉膛的污泥仍然具有较高的水分，蒸发这部份水分还需要较多的热量。专利号为“ZL200510111467.4”，名称为“污泥干化与焚烧工艺及其系统装置”的中国发明专利，所公开的污泥处理系统及工艺，采用鼓泡流化床焚烧炉，焚烧炉尾部布置有省煤器、空气预热器，焚烧所产生的高温烟气分别用来加热导热油及冷空气，被加热的导热油通过循环泵送至污泥干燥机干燥湿污泥，其采用导热油作为热媒介质，将干污泥焚烧产生的热量用来加热导热油，再用于湿污泥的干化，虽然使资源得到循环利用，但该系统需要设置导热油站及余热锅炉，结构比较复杂，同时在污泥燃烧过程中需要通过辅助燃烧系统保证燃烧温度，不利于能源的节约及有效利用；申请号为“200910029426.9”，名称为“基于垃圾填埋气为辅助燃料的城市污泥焚烧系统”的中国发明专利申请，公开的城市污泥焚烧系统，将脱水后城市污泥进行烘干、破碎后再进行焚烧，使用鼓泡流化床焚烧炉，鼓入被垃圾填埋气燃烧加热一次风及通入垃圾填埋气作为辅助燃料，维持污泥焚烧炉中流化床的温度，该申请利用了垃圾填埋气中的热能，降低了城市污泥的焚烧处理成本，但垃圾填埋气中的热能是否能维持流化床温度以及该装置的焚烧效果在申请文件中未进行详细说明，且一次风的加热仍然需要设置燃烧器，无法完全利用污泥自身焚烧产生的热量；申请号为“200910061674.1”，名称为“双工质双循环污泥焚烧炉”的中国发明专利申请，公开的用于焚烧和热能回用的双工质双循环污泥焚烧炉，其结构相对较复杂，对污泥焚烧余热的利用仍然不够充分。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能使资源得到充分循环利用、满足目前解决污水处理厂污泥处理问题需要的鼓泡床污泥焚烧锅炉及其污泥焚烧方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种鼓泡床污泥焚烧锅炉，包括钢构架及设置在所述钢构架上的污泥焚烧炉膛、空气预热器、蒸发器、给水预热器、锅筒及一次风室，所述一次风室与所述污泥焚烧炉膛的下部端口连接，其中，所述污泥焚烧炉膛为能使污泥焚烧产生的热量全部用于所述污泥干燥的绝热炉膛，所述污泥焚烧炉膛包括顺次连接为一体的炉膛上部、炉膛中部和炉膛下部，所述炉膛上部、炉膛中部及炉膛下部的炉墙均包括耐火层和保温层，所述炉膛上部的顶端设置有炉膛烟气出口，所述炉膛中部设置有二次风入口，所述炉膛下部的底面设置有布风板，所述空气预热器分别与所述炉膛烟气出口和所述二次风入口以及所述一次风室连通，所述空气预热器用于生产高温空气以补充所述污泥干燥所需要的热量及提供点火和初步燃烧所需要的氧气，所述蒸发器与所述空气预热器连接，所述给水预热器与所述蒸发器连接，所述蒸发器和所述给水预热器分别与所述锅筒连接，以生产所述污泥干燥用的饱和蒸汽。

上述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其中，所述鼓泡床污泥焚烧锅炉还包括床料循环装置，所述床料循环装置包括冷却器、振动筛、提升机及床料返回口，所述一次风室内设置有排渣管，所述冷却器及所述振动筛依次设置在所述排渣管下方，所述床料返回口设置在所述炉膛中部，所述提升机通过管路分别与所述振动筛及所述床料返回口连通。

上述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其中，所述床料循环装置还设置有床料给料机，所述床料给料机设置在所述提升机与所述床料返回口之间，分别与所述提升机及所述床料返回口连通。

上述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其中，所述床料循环装置还包括上部床料仓，所述上部床料仓设置在所述提升机的出口处，用于将多余的床料分流出来。

上述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其中，所述上部床料仓与所述床料给料机平行设置。

上述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其中，所述上部床料仓还通过管路与所述提升机的下部通道连通。

上述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其中，所述床料循环装置还包括下部床料仓，用于给所述鼓泡床污泥焚烧锅炉补充床料，所述下部床料仓与所述提升机的下部通道连通。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种污泥焚烧方法，用于鼓泡床污泥焚烧锅炉，其中，将所述鼓泡床污泥焚烧锅炉的污泥焚烧炉膛设置为绝热炉膛，在所述污泥焚烧炉膛的炉墙上设置耐火层和保温层，以使污泥焚烧产生的热量全部用于污泥的干燥，将空气预热器与所述污泥焚烧炉膛连接，所述空气预热器用于生产高温空气以补充所述污泥干燥所需要的热量及提供点火和初步燃烧所需要的氧气，在所述空气预热器后连接蒸发器，在所述蒸发器后连接给水预热器，将锅筒分别与所述蒸发器和所述给水预热器连接，以生产所述污泥干燥用的饱和蒸汽。

上述的污泥焚烧方法，其中，所述污泥焚烧方法，还包括设置床料循环装置，并将所述床料循环装置与所述污泥焚烧炉膛连接。

上述的污泥焚烧方法，其中，所述污泥焚烧炉膛运行时的外表温度小于或等于50℃。

上述的污泥焚烧方法，其中，所述空气预热器输出的高温空气为550℃～650℃。

本发明的技术效果在于：本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉及其污泥焚烧方法，采用绝热保温炉膛，有效地保证了污泥焚烧热量用于后续燃烧，同时通过布风板向炉膛提供高温一次风，以使该高温一次风参与污泥的烘干和提供点火和初步燃烧所需要的氧气，同时二次风由炉膛中下部引入，对进入稀相区的挥发份进行强烈扰动，形成有效、充分、完全的燃烧，降低了不完全燃烧损失，提高了锅炉效率，使能源得到充分循环利用，并满足了目前解决污水处理厂污泥处理问题需要。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例的鼓泡床污泥焚烧锅炉结构示意图；

图2为本发明的空气及烟气流程图；

图3为本发明的汽水流程图；

图4为本发明的床料循环装置结构框图；

图5为本发明一实施例的炉膛底部正剖视图；

图6为图5所示的炉膛底部俯视图；

图7a为本发明一实施例的配风帽耐火砖示意图；

图7b为图7a的A-A剖视图；

图8为本发明一实施例的风帽示意图；

图9a为本发明一实施例的炉膛锥体部分楔形砖示意图；

图9b为图9a的左视图；

图9c为图9a的俯视图；

图10为本发明的污泥焚烧方法流程图。

附图标记

10钢构架         111炉膛烟气出口

1污泥焚烧炉膛    12炉膛中部

11炉膛上部       122二次风入口

123污泥入口            6一次风室

13炉膛下部             61排渣管

131启动燃烧器连接口    62一次风入口

132布风板              6A一次风室顶板

133排渣口              6B一次风室保温材料

1A风帽                 6C一次风室外壳钢板

1A1风帽凸起            7床料循环装置

1B配风帽耐火砖         71冷却器

1B1耐火砖凹槽          72振动筛

1B2耐火砖圆孔          721大渣排出口

1C配排渣管耐火砖       722大渣储仓

1D楔形耐火砖           73提升机

1E楔形保温砖           74床料返回口

1F炉膛外壳钢板         75下部床料仓

2空气预热器            76床料给料机

21冷空气入口           77上部床料仓

22热空气出口           8启动点火装置

3蒸发器                W一次风

31汽水引出管           V二次风

32下水管               L热空气

4锅筒                  L1冷空气

41饱和蒸汽出口         Z烟气

5给水预热器            Z1尾部烟气

51给水入口             U污泥

52连接管道             S01～S06步骤

53尾部烟气出口

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明为解决污泥水分含量高热值低，燃烧稳定性差，炉膛燃烧温度低影响二恶英分解，烟气中含腐蚀性强的酸性气体等问题，在锅炉整体结构上及焚烧方法上采用了不同于常规流化床锅炉的设计。

由于污泥干燥后进行焚烧时，是由非常细小的颗粒组成的，在炉膛内一次流动就可以燃烧完全，所以本发明采用鼓泡床的方法进行焚烧，不采用设置旋风分离器形成飞灰循环进行多次燃烧的方法。

由污水处理厂送出的污泥含水量在90％上下，发热值很低，大约在1200kj/kg左右。污泥必须在干燥状态才能着火燃烧，因此需要有热量来蒸发污泥中的水分。而干燥后污泥燃烧产生的热量不足以蒸发污泥中的水分，因此需要补充一部分外部热量来满足污泥水分蒸发所需要的全部热量。比如，自然风干，或者利用邻近发电厂的排烟热量，对污泥进行初步干燥，然后再利用污泥燃烧产生的热量(由蒸发器产生的饱和蒸汽带来)进行下一步干燥，直到污泥含水量达到60％左右，发热值达到4000kj/kg左右时，才将污泥送入炉膛进行焚烧。

送入炉膛的污泥仍然具有较高的水分，蒸发这部分水分还需要较多的热量。本发明为了保证污泥在着火前能够得到充分干燥，采用以下措施：首先，保证污泥燃烧产生的热量都用在干燥上，因此，本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉采用了不布置受热面的绝热炉膛，使燃烧产生的热量都用在干燥上。同时该绝热炉膛具有足够高度，在满足该绝热炉膛烟气温度高于850℃的前提下，烟气流动时间超过2秒，使二恶英能够得到充分分解，达到环保要求；其次，干燥需要的热量只凭污泥燃烧产生还不够，还需要另外补充热量，本发明中这部分补充热量由温度为600℃左右的热空气带入，为了生产600℃左右的热空气，本发明采取在绝热炉膛后面直接设置空气预热器的办法，污泥燃烧产生的高温烟气，离开绝热炉膛后首先引到空气预热器加热空气，然后再引到蒸发器和给水预热器加热水，生产污泥干燥用的饱和蒸汽。

参见图1，图1为本发明一实施例的鼓泡床污泥焚烧锅炉结构示意图。本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉，包括钢构架10及设置在所述钢构架10上的污泥焚烧炉膛1、空气预热器2、蒸发器3、给水预热器5、一次风室6及锅筒4，所述一次风室6与所述污泥焚烧炉膛1的下部端口连接，所述污泥焚烧炉膛1为绝热炉膛，以使污泥焚烧产生的热量都用于所述污泥的干燥，所述污泥焚烧炉膛1包括炉膛上部11、炉膛中部12和炉膛下部13，所述炉膛上部11、炉膛中部12和炉膛下部13均包括耐火层和保温层，在所述炉膛上部11的顶端设置炉膛烟气出口111，所述炉膛中部12设置有二次风入口122，所述炉膛下部13的底面设置有布风板132，所述炉膛中部12和所述炉膛下部13为砌筑炉墙，所述炉膛上部11为捣制炉墙，所述空气预热器2分别通过管路与所述污泥焚烧炉膛1的炉膛烟气出口111和二次风入口122连通，所述一次风室6上设置有一次风入口62，用于通过管路与所述空气预热器2连通，所述空气预热器2用于生产高温热空气L以补充所述污泥干燥所需要的热量及提供点火和初步燃烧所需要的氧气，所述蒸发器3与所述空气预热器2连接，所述给水预热器5与所述蒸发器3连接，所述蒸发器3和所述给水预热器5分别与所述锅筒4连接，以生产所述污泥干燥用的饱和蒸汽。

本实施例中，所述污泥焚烧炉膛1包括炉膛上部11、炉膛中部12和炉膛下部13，所述炉膛烟气出口111设置在所述炉膛上部11的顶部，所述炉膛下部13的底面设置有布风板132，所述炉膛中部12设置有污泥入口123，所述炉膛下部13还设置有启动燃烧器连接口131。为了更好地保证污泥燃烧的效果，本实施例优选将所述炉膛上部11和所述炉膛下部13设置为圆锥形结构，所述炉膛中部12设置为圆筒形结构。具体说，即将污泥焚烧炉膛1的炉体中间部位设置为圆筒形，上面炉膛烟气出口部位为圆锥形，圆锥形的顶面(小端)为炉膛烟气出口111，下面部位也为圆锥形，在圆锥形的底面(小端)布置布风板132。炉膛外壳由钢板制造，内部由里向外安装有耐火砖和保温砖，使炉膛具有绝热的性能。沿炉膛上下四周布置有压力及温度测点接口。

参见图5及图6，图5为本发明一实施例的炉膛底部正剖视图；图6为图5所示的炉膛底部俯视图。污泥焚烧炉膛1的外壳用钢板1F制造，炉膛下部13为上粗下细的圆锥形，炉膛中部12为圆筒形，炉膛上部11为下粗上细的圆锥形。炉膛下部13和炉膛中部12的向火面用楔形耐火砖1D砌成(参见图9a～9c)，在楔形耐火砖1D和外壳钢板1F之间用楔形保温砖1E砌成。炉膛上部11的顶部中心为炉膛烟气出口111，炉膛上部11的向火面由耐火混凝土捣制，在耐火混凝土和外壳之间安装保温板(毡)。耐火混凝土和保温板(毡)用锚固钉固定在外壳钢板1F上。炉膛下部13的断面由下向上逐渐变大，其变化速率应力求与污泥燃烧的速率相吻合。也就是随着污泥颗粒在被烟气携带向上流动的过程中，存在从开始着火到燃烬的过程，也是燃烧产生的烟气量逐渐增大的过程。断面速率的变化与烟气量增大的速率相吻合的结果是烟气在炉膛中保持上升流动的速度不变。炉膛下部13的底面为布风板132，通过布风板132供给污泥烘干、点火和初步燃烧用的一次风W。一次风W由一次风室6提供。一次风室6的顶部为钻有圆孔的钢板6A，该钢板6A起到支撑布风板132的作用。布风板132位于炉膛下部13的底部，布风板132用扇形配风帽耐火砖1B砌成若干个同心圆环，每个圆环由若干个扇形配风帽耐火砖1B组成，每块扇形配风帽耐火砖1B占有相同的投影面积，在每块扇形配风帽耐火砖1B中心安装一个风帽1A。用扇形配风帽耐火砖1B布置成布风板132的中心比四周略低，在中心处安装排渣管61(参见图1及图5)。每个扇形配风帽耐火砖1B的中心设有与支撑钢板6A相对应的、用于安装风帽1A的耐火砖圆孔1B2(参见图7a、图7b)。本实施例中的风帽1A为下部开口，上部封死的中空圆柱形零件，用耐热铸钢制成。耐火砖及风帽1A由布置在一次风室6顶部的一次风室顶板6A支撑，该一次风室顶板6A为钢板结构。运行时，一次风W由一次风室6的下部进入中间通道，在一次风室6的上部由若干均匀分布的小孔引入污泥焚烧炉膛1。风帽1A圆柱体的下部有两个风帽凸起1A1(参见图8)，相对应配风帽耐火砖1B的耐火砖圆孔1B2有两个耐火砖凹槽1B1(参见图7a、图7b)，装配时风帽1A插到底后可以转动，利用该两个风帽凸起1A1将风帽1A锁到配风帽耐火砖1B上，该风帽凸起1A1与耐火砖凹槽1B1适配即可，对其形状及数量不做限制。

本实施例中污泥焚烧炉膛1的炉墙结构如下：垂直部分和下部锥体倾斜部分为砌筑炉墙。砌筑由两到三层材料组成，靠炉内第一层为楔形耐火砖1D，其余为一层或两层楔形保温砖1E(参见图9a～图9c)。砌筑炉墙在高度和圆周方向留有膨胀缝。上部圆锥倾斜部分(炉顶)为捣制炉墙，由三层材料组成，靠炉内第一层为捣制的耐火混凝土，第二层为耐高温保温板或保温毡，最外层为一般保温板或保温毡。耐火混凝土用锚固钉固定。上述炉墙结构保证运行时其外表温度不大于50℃。

在污泥焚烧炉膛1的下方安装有一次风室6，燃烧用的高温一次风W由空气预热器2通过风道引到这里，再通过风帽1A引入污泥焚烧炉膛1，参与污泥的烘干和提供点火和初步燃烧所需要的氧气。二次风V由污泥焚烧炉膛1中下部引入，对进入稀相区的挥发份进行强烈扰动，形成有效、充分、完全的燃烧，降低了不完全燃烧损失，提高了锅炉效率。

提供给锅炉用于燃烧用的空气量相对于污泥完全燃烧所需的空气量的比值，叫做过剩空气系数。过剩空气系数大，有利于污泥与空气的混合，利于燃烧完全。但过大要降低锅炉效率。所以针对不同的燃料和燃烧方式，有不同的最佳过剩空气系数。本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉，炉膛过剩空气系数优选为1.4左右。

参见图2，图2为本发明的空气及烟气流程图。由污泥焚烧炉膛1出来的烟气Z首先引到空气预热器2。空气预热器2为典型对流换热装置，利用烟气Z的热量把通过冷空气入口21进入空气预热器2的冷空气L1加热成高温空气L，本实施例中的空气预热器2采用不锈钢制造。空气预热器2的换热面由整齐排列的管束组成，可以采用冷空气L1在管内流动的形式(卧式)，也可以采用烟气Z在管内流动的形式(立式)。由于烟气Z中含有酸性物质，在400℃左右对金属腐蚀性最大，所以空气预热器2烟气侧的金属壁温在上述温度范围内的，要采取防腐措施。从空气预热器2出来的烟气Z引到蒸发器3。蒸发器3同样为典型对流换热装置，由出入口集箱和管束组成。由锅筒4通过下水管32引来的水经过入口集箱进入管束，在管束内吸收烟气Z放出的热量，水被加热成汽水混合物，然后从出口集箱通过汽水引出管31引到锅筒4，在锅筒4内进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽经饱和蒸汽出口41引到污泥烘干设备，分离出的水再通过下水管32引到蒸发器3的入口集箱。从蒸发器3出来的烟气Z引到给水预热器5。给水预热器5同样为典型对流换热装置，由出入口集箱和管束组成。给水引到给水预热器5下部入口集箱，通过管束加热后，由出口集箱通过管道连接到锅筒4的水空间。从给水预热器5出来的尾部烟气Z1最终经尾部烟气出口53排出至烟气处理设备。本实施例中的锅筒4采用圆筒形结构，布置在整个鼓泡床污泥焚烧锅炉的顶部。锅筒4内部布置有简单汽水分离装置。参见图3，图3为本发明的汽水流程图，由给水预热器5来的水用给水预热器至锅筒连接管道52引入到锅筒4的水空间，饱和蒸汽由锅筒4顶部的饱和蒸汽出口41引出。同样，锅筒4通过汽水引出管31和下水管32分别与蒸发器3的出入口集箱相连。锅筒4上也安装有各种仪表和安全保护装置，比如水面计、压力表，温度计，安全门，排空气阀，疏水阀等等，因这些均为较成熟的现有技术，在此不作赘述。

在污泥焚烧炉膛1的中下部位安装有启动点火装置8。采用柴油燃烧器进行启动点火。轻柴油经过柴油燃烧器燃烧后产生高温烟气，送入污泥焚烧炉膛1内加热石英砂床料。当床料的温度达到850℃以上后，开始逐渐投入污泥并且逐渐减少轻柴油的投入量。直到单独投入污泥就可以维持850℃以上炉温时，停止运行点火装置。

由于本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉产生的蒸汽只用于污泥的烘干，不是用于发电，所以只生产饱和蒸汽即可，因此不必设置过热器。从安全和经济的角度出发，饱和蒸汽的压力以低压为宜。从0.8Mpa到1.6Mpa都可以，本发明优选1.25Mpa的设计压力。

本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉需要在布风板132上面装入一定数量的粒状物质，在一次风W的作用下呈现沸腾状态，但烟气的流速又不足以将其带走，只在一定区域内跳动。这个区域称为密相区，这种物质称为床料。当污泥U送入污泥焚烧炉膛1内进行焚烧时，起初像牙膏一样，以条状被“挤入”污泥焚烧炉膛1。进入污泥焚烧炉膛的污泥U断成块状。污泥块首先受到烟气的加热，外表面水分蒸发，形成硬壳，随后它进入密相区，受到床料的冲击，将大块冲击成小块。同时，床料携带的大量热量在冲击过程中进入污泥块内部，污泥块内部的水分急剧蒸发，水分变成蒸汽的过程中体积急剧膨胀，也将污泥块破碎成粉末，这些过程都加速了污泥的干燥和着火进程。考虑到污泥燃烧的特点，本实施例中，锅炉优选用小颗粒大比重的石英砂作为床料，其他实施例中也可以用燃煤流化床锅炉的溢流渣，冷渣，或者陶粒等，对此不做限制。石英砂的粒径在0.7～1.5mm之间。在静止的状态下，炉料的装填高度大约为1.0～1.2m，运行时的膨胀高度与静止高度之比一般在1.5～2.0。

由于污泥中带有一定量的低灰熔点的物质，如铁、钠、钾、磷、氯和硫等成分，这些物质极易引起灰高温熔解，在密相区形成床料团块，影响到流化。因此，本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉还设置了床料循环装置7，参见图4，图4为本发明的床料循环装置结构框图。所述床料循环装置7包括冷却器71、振动筛72、提升机73及床料返回口74，所述一次风室6内设置有排渣管61，所述冷却器71及所述振动筛72依次设置在所述排渣管61的下方，所述床料返回口74设置在所述炉膛中部12，所述提升机73通过管路分别与所述振动筛72及所述床料返回口74连通。所述振动筛72上还设置有大渣排出口721，大渣排出口721的下方设置有大渣储仓722。所述床料循环装置7还可包括下部床料仓75与床料给料机76。为了清除污泥灰中的大渣和床料团，在布风板132的中心安装有排渣口133，运行时，大渣和床料团从此处通过排渣管61排到冷却器71。经过冷却器71降温，大渣和床料团进入到振动筛72，把大渣和符合要求的床料分离开。分离出的大渣排放到大渣储仓722另行处理；合格的床料则通过提升机73提升到相当于炉膛上部11的高度，经过床料给料机76返回到污泥焚烧炉膛1内。同时，可在提升机73的下部通道连接有下部床料仓75，用该下部床料仓75来补充床料，例如石英砂。在提升机73的出口设有与床料给料机76平行的上部床料仓77，可将多余的床料例如石英砂分流到该上部床料仓77。

工作时，在漏斗状的布风板132中心最低点装有排渣口133，排渣管61与该排渣口133连接。运行中，比重大的床料团块混同一些大渣连续从排渣口133通过排渣管61排出炉外。这些混合物在炉外首先通过冷却器71降低温度，然后进入振动筛72进行破碎筛分。筛出的大块作为废料送到大渣储仓722，通过筛子的石英砂等床料通过提升机73送到床料给料机76，从床料给料机76再返回到炉内。

参见图10，图10为本发明的污泥焚烧方法流程图。本发明的污泥焚烧方法，用于鼓泡床污泥焚烧锅炉，将所述鼓泡床污泥焚烧锅炉的污泥焚烧炉膛1设置为绝热炉膛(步骤S01)，以使污泥焚烧产生的热量都用于所述污泥的干燥，在所述污泥焚烧炉膛1之后直接设置连接空气预热器2(步骤S02)，所述空气预热器2用于生产高温热空气L以补充所述污泥干燥所需要的热量及提供点火和初步燃烧所需要的氧气。在所述空气预热器2后连接蒸发器3(步骤S03)，在所述蒸发器3后连接给水预热器5(步骤S04)，将锅筒4分别与所述蒸发器3和所述给水预热器5连接(步骤S05)，以生产所述污泥干燥用的饱和蒸汽。为了更好地保证焚烧效果，本发明的污泥焚烧方法还可在污泥焚烧炉膛1外设置床料循环装置7，并将所述床料循环装置7与所述污泥焚烧炉膛1连接。该床料循环装置7的具体结构及其与污泥焚烧炉膛的连接关系，已在之前说明鼓泡床污泥焚烧锅炉时予以了详细的说明，在此不再赘述。

干燥需要的热量只凭污泥燃烧产生还不够，还需要另外补充热量，本发明采取在绝热炉膛后面直接设置空气预热器2的办法，污泥燃烧产生的高温烟气，离开绝热炉膛后首先引到空气预热器2加热空气，然后再引到蒸发器3和给水预热器5加热水，生产污泥干燥用的饱和蒸汽。所述空气预热器2输出的高温空气为550℃～650℃，本发明中优选为600℃左右。

提供给锅炉用于燃烧用的空气量相对于污泥完全燃烧所需的空气量的比值，叫做过剩空气系数。过剩空气系数大，有利于污泥与空气的混合，利于燃烧完全。但过大要降低锅炉效率。所以针对不同的燃料和燃烧方式，有不同的最佳过剩空气系数。本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉，炉膛过剩空气系数优选为1.4左右。

一般在流化床锅炉术语中，把用于燃料烘干，点火，提供进行初步燃烧用的空气叫做一次风，把燃料燃烬用的空气叫做二次风。一次风和二次风的总量是一个定数。本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉要使污泥燃烧完全，一次风和二次风要有一个合理的配比。如果一次风量过大，则流化速度高，密相区中的污泥颗粒扬析现象较为严重，在密相区内的停留时间短，使大部分挥发份跑到稀相区燃烧，但由于二次风量相对小，在稀相区形成不了强烈扰动，燃烬效果不佳，燃烧效率低。增大二次风后，一次风量减少，流化速度降低，增加了颗粒在密相区内的停留时间，有利于释放出更多的挥发份。这些挥发份进入稀相区后，可以受到二次风V的强烈扰动，取得完全燃烧的效果，提高了燃烧效率。但二次风量过大，造成密相区用于烘干和点火的空气不足，把主要的燃烧份额都推到稀相区去，使稀相区的负担过重，也影响到燃烧效果，反而降低了锅炉效率。所以一次风W与二次风V要有一个合适的配比。本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉的污泥焚烧方法中，优选该一次风量占所述污泥焚烧的总风量的50％。

由于本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉产生的蒸汽只用于污泥的烘干，不是用于发电，所以只生产饱和蒸汽即可，因此不必设置过热器。从安全和经济的角度出发，饱和蒸汽的压力以低压为宜。从0.8Mpa到1.6Mpa都可以，本发明优选1.25Mpa的设计压力。

考虑到污泥燃烧的特点，本实施例中，锅炉优选用小颗粒大比重的石英砂作为床料，其他实施例中也可以用燃煤流化床锅炉的溢流渣，冷渣，或者陶粒等，对此不做限制。石英砂的粒径在0.7～1.5mm之间。在静止的状态下，炉料的装填高度大约为1.0～1.2m，运行时的膨胀高度与静止高度之比一般在1.5～2.0。

本锅炉炉膛中烟气的流动速度取为1.8m/s左右，炉膛的垂直高度为10m，所以烟气在炉膛内的停留时间超过2秒。同时炉膛的出口烟气温度为980℃，因此可以充分满足二恶英的分解要求。

空气预热器2采用典型对流换热结构。其中空气预热器2采用烟气在换热管内流动的立式布置时，在换热管入口端部安装防磨管以后，烟气速度拟采用15m/s左右的高速。优先采用螺旋槽管作为换热管。空气预热器2采用烟气在换热管外流动的卧式布置时，采用小于7m/s的烟气速度。由于空气预热器2的使用温度较高，本实施例中全部用不锈钢制造。而且换热管壁温在400℃左右的部位，采取可靠的防腐蚀措施。

蒸发器3采用典型对流换热结构。烟气对换热管作横向冲刷，采用5m/s左右较低的烟气速度。由下水管32从锅筒4向蒸发器3供水，水在换热器3的换热管内受到烟气的加热，一部分水变成为饱和蒸汽，在蒸发器3的出口将汽水混合物通过汽水引出管31引到锅筒4。汽水混合物在锅筒4内分离后，水再通过下水管32重新回到蒸发器3；分离出的饱和蒸汽则从锅筒4上的饱和蒸汽出口41引出，作为污泥干燥用。

锅筒4座在钢构架10的顶面上面，在工质侧用下水管32和汽水引出管31与蒸发器3相连接。锅筒4与蒸发器3的垂直高度影响到工质侧的循环倍率。一般来说，下水管32中流过的水量与蒸发器3产生的饱和蒸汽量之比称之为水循环的循环倍率。循环倍率越大，流过蒸发器3的水量越大，饱和蒸汽量越小，换热管越容易得到冷却，越不容易过热烧坏。而循环倍率的大小与锅筒4与蒸发器3的垂直高度成正比。所以，要保证蒸发器有足够的循环倍率，首先要保证锅筒4与蒸发器3之间有足够的垂直高度。本鼓泡床污泥焚烧锅炉的锅筒4与蒸发器3的出口集箱之间的垂直高度超过5m，循环倍率达到30左右，所以蒸发器3是安全的。

给水预热器5采用典型对流换热结构。烟气对换热管作横向冲刷，采用4m/s左右较低的烟气速度。给水进入入口集箱，水在换热管中的流动方向与烟气流动方向相反，逆流向上流动，吸收烟气的热量后，温度升高，从出口集箱通过给水预热器至锅筒连接管道52引到锅筒4的水空间。

由于污泥灰很细，采用的烟气速度较低，为防止换热管沾灰影响传热效果，可在低烟速部位安装吹灰装置，定期对换热管进行吹灰，以保证锅炉的运行效率。

钢构架10用于支撑鼓泡床污泥焚烧锅炉所有部件的重量，其设计的地震烈度应符合安装地的烈度规定，并按国家有关标准进行设计。为便于检查和维修，本发明的鼓泡床污泥焚烧锅炉还装有可到达各个部位的平台楼梯。上述均为较成熟的现有技术，亦非本发明的重点，在此不作赘述。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种鼓泡床污泥焚烧锅炉，包括钢构架及设置在所述钢构架上的污泥焚烧炉膛、空气预热器、蒸发器、给水预热器、锅筒及一次风室，所述一次风室与所述污泥焚烧炉膛的下部端口连接，其特征在于，所述污泥焚烧炉膛为能使污泥焚烧产生的热量全部用于所述污泥干燥的绝热炉膛，所述污泥焚烧炉膛包括顺次连接为一体的炉膛上部、炉膛中部和炉膛下部，所述炉膛上部、炉膛中部及炉膛下部的炉墙均包括耐火层和保温层，所述炉膛上部的顶端设置有炉膛烟气出口，所述炉膛中部设置有二次风入口，所述炉膛下部的底面设置有布风板，所述空气预热器分别与所述炉膛烟气出口和所述二次风入口以及所述一次风室连通，所述空气预热器用于生产高温空气以补充所述污泥干燥所需要的热量及提供点火和初步燃烧所需要的氧气，所述蒸发器与所述空气预热器连接，所述给水预热器与所述蒸发器连接，所述蒸发器和所述给水预热器分别与所述锅筒连接，以生产所述污泥干燥用的饱和蒸汽。

2.如权利要求1所述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其特征在于，所述鼓泡床污泥焚烧锅炉还包括床料循环装置，所述床料循环装置包括冷却器、振动筛、提升机及床料返回口，所述一次风室内设置有排渣管，所述冷却器及所述振动筛依次设置在所述排渣管下方，所述床料返回口设置在所述炉膛中部，所述提升机通过管路分别与所述振动筛及所述床料返回口连通。

3.如权利要求2所述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其特征在于，所述床料循环装置还设置有床料给料机，所述床料给料机设置在所述提升机与所述床料返回口之间，分别与所述提升机及所述床料返回口连通。

4.如权利要求2所述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其特征在于，所述床料循环装置还包括上部床料仓，所述上部床料仓设置在所述提升机的出口处，用于将多余的床料分流出来。

5.如权利要求3所述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其特征在于，所述床料循环装置还包括上部床料仓，所述上部床料仓设置在所述提升机的出口处，用于将多余的床料分流出来。

6.如权利要求5所述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其特征在于，所述上部床料仓与所述床料给料机平行设置。

7.如权利要求4所述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其特征在于，所述上部床料仓还通过管路与所述提升机的下部通道连通。

8.如权利要求5所述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其特征在于，所述上部床料仓还通过管路与所述提升机的下部通道连通。

9.如权利要求2、3、6、7或8所述的鼓泡床污泥焚烧锅炉，其特征在于，所述床料循环装置还包括下部床料仓，用于给所述鼓泡床污泥焚烧锅炉补充床料，所述下部床料仓与所述提升机的下部通道连通。

10.一种污泥焚烧方法，用于鼓泡床污泥焚烧锅炉，其特征在于，将所述鼓泡床污泥焚烧锅炉的污泥焚烧炉膛设置为绝热炉膛，在所述污泥焚烧炉膛的炉墙上设置耐火层和保温层，以使污泥焚烧产生的热量全部用于污泥的干燥，将空气预热器与所述污泥焚烧炉膛连接，所述空气预热器用于生产高温空气以补充所述污泥干燥所需要的热量及提供点火和初步燃烧所需要的氧气，在所述空气预热器后连接蒸发器，在所述蒸发器后连接给水预热器，将锅筒分别与所述蒸发器和所述给水预热器连接，以生产所述污泥干燥用的饱和蒸汽。

11.如权利要求10所述的污泥焚烧方法，其特征在于，所述污泥焚烧方法，还包括设置床料循环装置，并将所述床料循环装置与所述污泥焚烧炉膛连接。

12.如权利要求10或11所述的污泥焚烧方法，其特征在于，所述污泥焚烧炉膛运行时的外表温度小于或等于50℃。

13.如权利要求10或11所述的污泥焚烧方法，其特征在于，所述空气预热器输出的高温空气为550℃～650℃。

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