CN103848550A - 一种低nox排放的污泥干燥、燃烧装置及干燥、燃烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低NOX排放的污泥干燥、燃烧装置及干燥、燃烧方法。回转式干燥炉为套筒式结构，料仓通过输送管道经料斗和活塞给料机与回转式干燥炉内筒第一入口相连，该内筒底部第一出口与螺旋给料机相连，该回转式干燥炉内筒的第二出口通过污泥干燥热解气管道依次经激冷器、风机、与污泥燃烧装置的污泥干燥热解气喷嘴相连，回转式干燥炉外筒第一入口与第一烟气循环管相连，第一出口与第二烟气循环管相连；第一烟气循环管另一端与所述的污泥燃烧装置的尾部烟道相连，第二烟气循环管另一端与循环风机与污泥燃烧装置的回料阀相连。通过将燃料分级燃烧技术与高温烟气干燥污泥技术有机的结合起来，使污泥在干燥脱水及燃烧过程中降低NOX的排放。

Description

一种低NOX排放的污泥干燥、燃烧装置及干燥、燃烧方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物循环利用和清洁燃烧领域，特别是涉及一种低NOX排放的污泥干燥、燃烧装置及干燥、燃烧方法。
背景技术
污泥的处置最常见的有填埋、堆肥和焚烧几种方式。其中填埋和堆肥需要占据大量的空地，而且处理不当容易造成土壤重金属污染和板结，以及污染地下河等。中国作为一个农业大国和世界工厂，土地闲置率较低，没有多余的土地进行填埋和堆肥。而直接焚烧会产生大量的空气污染。
污泥的水分含量高，干燥无灰基挥发份高，发热量低，使其直接燃烧的热效率较低，温室气体排放量大。污泥的干化可以使污泥的体积缩水八成以上，使有机物全部碳化，使得病原菌全部杀死，同时产生的污泥干粒含有很高的热值。因此污泥的干化已成为污泥焚烧的关键。
无论是市政污泥还是工业污泥其含氮量均较高，一般是固体燃料煤中氮含量的3～4倍，因此污泥干燥和燃烧过程中，不可避免的存在污染物NOX排放浓度较高的环境问题。氮氧化物除了形成酸雨，破坏生态环境，还会形成光化学烟雾，直接危害人类健康。随着环保要求的提高，控制氮氧化物的排放成为必然。因此需要在保证污泥充分燃烧的基础上降低氮氧化物的排放量。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种低NOX排放的污泥干燥、燃烧装置及干燥、燃烧方法，通过将燃料分级燃烧技术与高温烟气干燥污泥技术有机地结合起来，使污泥在脱水干燥及燃烧的过程中降低NOX的排放。
本发明的技术原理是污泥在回转型干燥装置中完成干燥、成型和热分解等过程，其组成和结构发生变化，转化成具有近似煤颗粒性质的干化污泥。干燥后的污泥经螺旋给料机送入炉膛燃烧；污泥干燥过程中产生的水蒸汽和热解气经激冷器除去水蒸汽后送入炉膛污泥干燥热解气燃料喷嘴，同时，污泥干燥后的烟气经回料阀携带物料经回料口回到炉膛，通过污泥干燥热解气的还原作用和烟气的冲淡作用降低NOX的排放，实现燃用污泥的锅炉的低NOX燃烧，然后将锅炉尾部烟道的部分热烟气引入污泥干燥装置，依次循环，使污泥快速干燥脱水，并伴以部分热解。
本发明的技术解决方案如下：
一种低NOX排放的污泥干燥和燃烧装置，包括污泥干燥装置和污泥焚烧装置,其特点是:
A)所述的污泥干燥装置包括料仓、料斗、活塞给料机、回转式干燥炉、螺旋给料机、激冷器、风机、污泥干燥热解气管道、第一烟气循环管、第二烟气循环管、循环风机；
B)所述的污泥燃烧装置包括分为密相区和稀相区的锅炉炉膛、污泥进料口、回料口、污泥干燥热解气喷嘴、旋风分离器、回料阀、过热器、再热器、省煤器、空气预热器、除尘器、引风机、尾部烟道。
C)上述部件的连接关系如下：
所述的污泥干燥装置的回转式干燥炉为套筒式结构，料仓通过输送管道，经料斗和活塞给料机与回转式干燥炉内筒第一入口相连，该回转式干燥炉内筒底部第一出口与所述的螺旋给料机相连，该回转式干燥炉内筒近锅炉炉膛侧的第二出口通过污泥干燥热解气管道依次经激冷器、风机、与污泥燃烧装置的污泥干燥热解气喷嘴相连，该污泥干燥装置回转式干燥炉外筒第一入口与第一烟气循环管相连，该回转式干燥炉外筒的第一出口与所述的第二烟气循环管相连；第一烟气循环管另一端与所述的污泥燃烧装置的尾部烟道相连，第二烟气循环管另一端与循环风机与污泥燃烧装置的回料阀相连。
所述的第一烟气循环管和第二烟气循环管外部分别设有保温材料；
所述的回转式干燥炉与水平面夹角为15°。
所述污泥的干燥、燃烧方法，
包括以下步骤：
①从料仓1经料斗2送来的污泥通过活塞给料机送入回转式干燥炉，从尾部烟道循环回来的部分600℃左右的热烟气经第一烟气循环管从干燥炉外筒第一入口送入干燥炉内，对干燥炉内的污泥进行干燥、脱水，并伴以部分热解；
②污泥干燥脱水后转化成具有近似煤颗粒性质的燃料，经回转式干燥炉内筒底部第一出口，通过螺旋给料机送入炉膛内燃烧；
③污泥干燥过程中产生的包含热解气、水蒸汽的混合气体通过回转式干燥炉靠近炉膛侧的内筒第二出口经污泥干燥热解气管道上的激冷器、风机，由污泥干燥热解气喷嘴喷入炉膛的污泥干燥热解气区，热解气在此高效的还原密相区燃烧产生的NOX；
④用来干燥污泥的烟气，通过第二烟气循环管10经循环风机11、回料阀19，携带物料通过回料口13回到炉膛17，烟气的冲淡作用有助于抑制NOX生成；
⑤完全燃烧后的烟气依次经过热器、再热器、省煤器、空气预热器、除尘器、引风机到烟囱，最终完成污泥干燥低NOX燃烧；
⑥将尾部烟道内产生的部分热烟气经第一烟气循环管引回干燥炉外筒，返回步骤①，完成循环再利用过程。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
利用高温循环烟气提供热量进行污泥干燥，转化成具有煤颗粒性质的燃料，提高了燃烧效率，减少了二氧化碳的排放，干燥后形成的热解气与干燥后的烟气被再次送入炉膛，可以有效的抑制NOX的产生，实现了污泥干燥和低NOX燃烧的有机结合；由于利用煤粉锅炉部分热烟气提供所需要的热量，不需要额外的热源，实现了能源节约，该系统简单可靠，便于管理。
附图说明
图1为本发明污泥的燃烧装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
图1是本发明污泥的燃烧装置的结构示意图。如图所示，一种低NOX排放的污泥干燥和燃烧装置，包括污泥干燥装置和污泥燃烧装置：
所述的污泥干燥装置包括料仓1、料斗2、活塞给料机3、回转式干燥炉4、螺旋给料机5、激冷器6、风机7、污泥干燥热解气管道8、第一烟气循环管9、第二烟气循环管10和循环风机11；
所述的污泥燃烧锅炉包括分为密相区15和稀相区16的锅炉炉膛17、污泥进料口12、回料口13、污泥干燥热解气喷嘴14、旋风分离器18、回料阀19、过热器20、再热器21、省煤器22、空气预热器23、除尘器24、引风机25和尾部烟道26；
上述部件的连接关系如下：
所述的料仓1通过输送管道，经所述的料斗2和所述的活塞给料机3与所述的回转式干燥炉4内筒第一入口相连，该回转式干燥炉4内筒底部第一出口与所述的螺旋给料机5相连，该回转式干燥炉4内筒靠近炉膛侧的第二出口通过所述的污泥干燥热解气管道8经所述的激冷器6与风机7相连，该回转式干燥炉4外筒第一入口与所述的第一烟气循环管9相连，该回转式干燥炉4外筒的第一出口与所述的第二烟气循环管10相连；
所述的污泥干燥热解气管道8另一端与所述的污泥干燥热解气喷嘴14相连，所述的第一烟气循环管9另一端与所述的尾部烟道26相连，所述的第二烟气循环管10另一端与所述的回料阀19相连。
所述的第一烟气循环管9和第二烟气循环管10外部分别设有保温材料。
所述的回转式干燥炉4形式为套筒形式，该回转式干燥炉4内筒与所述的活塞给料机3、螺旋给料机5和污泥干燥热解气管道8相连，该回转式干燥炉4外筒与所述的第一烟气循环管9和第二烟气循环管10相连。
所述的回转式干燥炉4与水平面夹角为15°。
一种污泥的干燥、燃烧方法包括如下步骤：
①从料仓1经料斗2送来的污泥通过活塞给料机3送入回转式干燥炉4，从尾部烟道循环回来的部分600℃左右的热烟气经第一烟气循环管9送入回转式干燥炉内，对回转式干燥炉内的污泥进行干燥、脱水，并伴以部分热解；
②污泥干燥脱水后转化成具有近似煤颗粒性质的燃料，经回转式干燥炉4内筒底部第一出口，通过螺旋给料机5经过污泥进料口12送入锅炉炉膛17内燃烧；
③污泥干燥过程中产生的包含热解气、水蒸汽的混合气体通过回转式干燥炉4内筒靠近炉膛侧第二出口，经污泥干燥热解气管道8上的激冷器6、风机7，由污泥干燥热解气喷嘴14喷入锅炉炉膛17形成还原性气氛，热解气在此还原密相区燃烧产生的NOX；
④用来干燥污泥的烟气，通过第二循环管10经循环风机11、回料阀19，携带物料通过回料口13回到炉膛，烟气的冲淡作用有助于抑制NOX生成；
⑤完全燃烧后的烟气依次经过热器20、再热器21、省煤器22、空气预热器23、除尘器24、引风机25到烟囱，最终完成污泥干燥低NOX燃烧；
⑥将尾部烟道内产生的部分600℃热烟气经第一烟气循环管9引到回转式干燥炉4，返回步骤①，完成循环再利用过程。
经实验表明，本发明提高了污泥的燃烧效率，减少了氮氧化物等有害气体的排放，实现了能源节约，易于对现有锅炉进行改造，且不受地区资源限制，简单可靠，便于管理，具有广阔的应用前景。

Claims (4)

1.一种低NOX排放的污泥干燥、燃烧装置，包括污泥干燥装置和污泥燃烧装置：其特征在于：
A)所述的污泥干燥装置包括料仓（1）、料斗（2）、活塞给料机（3）、回转式干燥炉（4）、螺旋给料机（5）、激冷器（6）、风机（7）、污泥干燥热解气管道（8）、第一烟气循环管（9）、第二烟气循环管（10）、循环风机（11）；
B)所述的污泥燃烧装置包括分为密相区（15）和稀相区（16）的锅炉炉膛（17）、污泥进料口（12）、回料口（13）、污泥干燥热解气喷嘴（14）、旋风分离器（18）、回料阀（19）、过热器（20）、再热器（21）、省煤器（22）、空气预热器（23）、除尘器（24）、引风机（25）、尾部烟道（26）；
C)所述的污泥干燥装置的回转式干燥炉（4）为套筒式结构，料仓（1）通过输送管道，经料斗（2）和活塞给料机（3）与回转式干燥炉（4）内筒第一入口相连，该回转式干燥炉（4）内筒底部第一出口与所述的螺旋给料机（5）相连，该回转式干燥炉（4）内筒近锅炉炉膛（17）侧的第二出口通过污泥干燥热解气管道（8）依次经激冷器（6）、风机（7）、与污泥燃烧装置的污泥干燥热解气喷嘴（14）相连，该污泥干燥装置回转式干燥炉（4）外筒第一入口与第一烟气循环管（9）相连，该回转式干燥炉（4）外筒的第一出口与所述的第二烟气循环管（10）相连；第一烟气循环管（9）另一端与所述的污泥燃烧装置的尾部烟道（26）相连，第二烟气循环管（10）另一端与循环风机（11）与污泥燃烧装置的回料阀（19）相连。
2.根据权利要求1所述的低NOX排放的污泥干燥、燃烧装置，其特征在于：所述污泥干燥装置的第一烟气循环管（9）和第二烟气循环管（10）外部分别设有保温材料。
3.根据权利要求1所述的低NOX排放的污泥干燥、燃烧装置，其特征在于，所述污泥干燥装置的回转式干燥炉（4）与水平面夹角为15°。
4.根据权利要求1所述的一种低NOX排放的污泥干燥、燃烧装置的污泥干燥、燃烧方法，其特征在于包括以下步骤：
①从料仓（1）经料斗（2）送来的污泥通过活塞给料机送入回转式干燥炉，从尾部烟道循环回来的部分600℃左右的热烟气经第一烟气循环管从干燥炉外筒第一入口送入回转式干燥炉内，对干回转式燥炉内的污泥进行干燥、脱水，并伴以部分热解；
②污泥干燥脱水后转化成具有近似煤颗粒性质的燃料，经回转式干燥炉内筒（4）底部第一出口，通过螺旋给料机（5）送入锅炉炉膛内燃烧；
③污泥干燥过程中产生的包含热解气、水蒸汽的混合气体通过回转式干燥炉靠近锅炉炉膛侧的回转式干燥炉内筒第二出口经污泥干燥热解气管道（8）上的激冷器（6）、风机（7），由污泥干燥热解气喷嘴（14）喷入锅炉炉膛的污泥干燥热解气区，热解气在此高效的还原密相区燃烧产生的NOX；
④用来干燥污泥的烟气，通过第二烟气循环管（10）经循环风机（11）、回料阀（19），携带物料通过回料口（13）回到锅炉炉膛（17），烟气的冲淡作用有助于抑制NOX生成；
⑤完全燃烧后的烟气依次经过热器（20）、再热器（21）、省煤器（22）、空气预热器（23）、除尘器（24）、引风机（25）到烟囱，最终完成污泥干燥低NOX燃烧；
⑥将尾部烟道（26）内产生的部分热烟气经第一烟气循环管（9）引回干燥炉外筒，返回步骤①，完成循环再利用过程。
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