CN104964286A - 一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法 - Google Patents

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张�成
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Abstract

本发明公开了一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法，包括如下步骤：将煤粉锅炉沿炉膛高度方向由下到上依次分为主燃区、再燃区和燃尽区，煤粉送入主燃区进行燃烧，采用磨煤机将污泥磨制成粉末，采用锅炉中的高温烟气对污泥粉末进行干燥，干燥后的污泥粉末送入污泥粉仓中，将干燥污泥后的乏气送入冷凝器中冷凝除水，利用冷凝除水后的乏气及高温烟气一起将干的污泥粉末从再燃区燃烧器送入炉膛，并在还原性气氛下燃烧；最后从燃尽区送入空气保证燃料全部燃尽。本发明利用现有的煤粉锅炉和污泥高挥发分的特点，通过污泥燃烧生成的碳氢基团对NO进行还原，以此实现了NO的减排和污泥高效低污染的处理，达到以废治废的目的。

Description

一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，更具体地，涉及一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法。
背景技术
随着国民经济的日益增长和环保产业的迅速发展，我国污水排放及处理量日益增长，污泥的产量也随之急剧增加，污泥中含有大量的有害有毒物质，如寄生虫卵、重金属等，因此需对污泥进行处理，污泥处理的目的在于使污泥减量、稳定、无害化及综合利用。
目前国际上主要的污泥处理方法包括填埋、堆肥、焚烧等。由于污泥产量大，使用填埋法处置污泥需要较大的填埋场地，另外还需注意污泥与土壤的隔离，稍有不慎便会对土地及地下水带来污染。堆肥的方法也会对土地带来重金属污染，产生二次污染。焚烧的方法可分为单独焚烧、与其他燃料(如煤等)混烧、热解、气化等，采用焚烧的方法可实现污泥的资源化、无害化处置。然而目前的这些处理方法都各有缺陷，单独焚烧污泥需配备污泥干燥设备、设计专门适合燃用污泥的焚烧炉以及整套的烟气处理装置等，投资大、流程复杂。采用混烧的方式可有效利用燃煤电站已有的锅炉、烟气处理装置，但对于污泥含水率有较高的要求，需另外配备污泥干燥设备，此外由于污泥与煤之间燃料特性差异较大，会在燃烧过程中出现“抢风”的现象。热解与气化等处理方法同样也存在需要预先干燥以及氮氧化物、二噁英等污染物处理的问题。
发明内容
针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了一种降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法，其中利用现有的煤粉锅炉，通过锅炉中的高温烟气干燥并携带污泥送入锅炉中再燃，以实现污泥高效低污染的处理；另外，利用污泥高挥发分的特点，在富燃料燃烧的条件下燃烧生成的大量碳氢基团对锅炉中产生的NO进行还原，以实现NO的减排，达到了以废治废的目的，因而尤其适用于各类污泥处理等场合。
为实现上述目的，本发明提出了一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将煤粉锅炉沿炉膛高度方向从下往上依次分为主燃区、再燃区和燃尽区三部分，将煤粉作为主燃料从所述主燃区的燃烧器喷口送入炉膛中进行燃烧，并且该煤粉的送入量被设定为占总燃料热量的85％～95％；
(2)将作为待处理对象的污泥作为再燃料送入磨煤机中，将步骤(1)所述煤粉锅炉中所述煤粉燃烧时产生的高温烟气送入此磨煤机中以对污泥进行干燥，并通过该磨煤机将所述污泥磨成粉末；经过干燥的污泥粉末从所述磨煤机的出口送入污泥粉仓中进行储存，所述磨煤机中干燥污泥后产生的乏气则送往冷凝器中进行冷凝除水；
(3)对所述乏气同样利用步骤(1)所产生的高温烟气进行混合，由此形成混合气体，然后利用该混合气体将所述污泥粉仓中的污泥粉末携带送入至炉膛的再燃区直接进行燃烧，利用所述污泥燃烧生成的碳氢基团对主燃区生成的氮氧化物进行还原，所述污泥粉末的送入量占总燃料热量的5％-15％；；
(4)从所述燃尽区的燃烧器喷口补充空气并持续进行燃烧，保证炉内燃料充分燃烧，以此方式，在有效执行对污泥的清洁燃烧处理的同时，还使得炉膛内的氮氧化物的排放量降低。
作为进一步优选地，所述磨煤机的出口风温度不超过150℃，以此防止污泥挥发分在磨煤机内析出。
作为进一步优选地，所述煤粉在所述主燃区的空气过量系数α为1.0～1.1的条件下进行燃烧，以此达到抑制氮氧化物生成的目的。
作为进一步优选地，所述污泥在所述再燃区的空气过量系数α为0.7～0.9的还原性气氛下进行燃烧，以此达到还原氮氧化物的目的。
作为进一步优选地，步骤(3)中所述的混合气体的温度为150℃。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明首次提出了一种利用现有的煤粉锅炉实现污泥的处理以及利用污泥作为再燃燃料还原煤粉锅炉中NO的方法，其中通过从锅炉中抽取高温低氧量的烟气用于干燥污泥，并携带污泥送入炉膛作为再燃燃料燃烧，利用污泥高挥发分的特点，在富燃料燃烧的条件下燃烧生成大量碳氢基团等，利用这些产物在还原性气氛下对煤粉燃烧产生的NO进行还原，从而实现NO减排和污泥高效低污染处理，达到以废治废的目的。
2.本发明采用烟气干燥后的污泥作为再燃燃料，由于污泥中固定碳含量较少，相比于采用煤粉作为再燃燃料本发明所提出的方案燃尽性能更好，且污泥在煤粉炉中高温燃烧可有效抑制二噁英的生成，同时利用电站系统中完备的脱硝、除尘、脱硫系统可有效脱除污泥燃烧中产生的其他有害气体及重金属，从而实现污泥的资源化和无害化处理。
3.本发明采用高温烟气对污泥进行干燥，对污泥的含水率控制性好，无需额外增添污泥干燥设备，节省设备投资费用，此外高温烟气中低氧的特点可有效避免污泥在磨煤机、粉管中爆燃。
附图说明
图1是实现降低氮氧化物排放的污泥处理方法的煤粉锅炉改造示意图；
图2是利用烟气干燥、携带污泥的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法，具体操作步骤如下：
(1)将煤粉锅炉沿炉膛高度方向由下到上依次分为主燃区1、再燃区2和燃尽区3，以主流的四角切圆煤粉炉为例，其主要改造任务在于适当减小原一、二次风喷口大小，缩短整个主燃区燃烧器的布置高度，在主燃区上方合适的位置增加再燃喷口，在再燃喷口上方合适位置增加燃尽风喷口，其中再燃喷口及燃尽风喷口位置的设置应综合考虑烟气在再燃区的停留时间、燃料的燃尽率；将占总燃料量85％～95％(热量比)的煤粉从主燃区的燃烧器喷口送入炉膛，在低过量空气系数(1.0≤α≤1.1)下燃烧，达到抑制NO的生成的目的；
(2)如图1和图2所示，从锅炉省煤器出口抽取高温烟气送入装有污泥的磨煤机M中，利用所述高温烟气干燥污泥，由于烟气中氧浓度很低可有效防止污泥在磨煤机内爆燃，为防止污泥挥发分在干燥过程中析出，设定磨煤机出口风温在150℃以下，优选为100-120℃，通过磨煤机将污泥磨制成细度合适的粉末，再通过细粉分离器将磨煤机中经过干燥的污泥粉末送往污泥粉仓SS中储存，磨煤机中干燥污泥后剩余的乏气送往冷凝器C中进行冷凝除水；
(3)按1:2.5左右的比例从锅炉省煤器出口抽取的高温烟气和冷凝后的乏气混合成一次风，高温烟气与乏气混合比例的选取主要考虑保证一次风温度为150℃左右，而该温度选择主要考虑防止污泥挥发分析出，选用烟气加乏气送粉可保证污泥进入炉膛后着火燃烧并保证再燃区域总体的还原性气氛，防止生成过多的NH3、HCN在燃尽区的富氧条件下生成NO，再燃区过量空气系数设定在0.7～0.9范围内，优选为0.8，利用混合成的一次风将污泥粉末从再燃区燃烧器喷口送入炉膛燃烧，污泥的喷入量占总燃料量的5％～15％(热量比)，利用污泥在还原性气氛下燃烧生成大量碳氢基团、NH3等对主燃区生成的NO进行还原，降低炉内总NO的生成量；
(4)从燃尽区的燃烧器喷口SOFA喷入空气，保证炉内总过量空气系数在1.1-1.15之间以保证炉膛内全部燃料燃尽同时保证炉内整体氧浓度处在一个较低的水平，抑制NO的生成，至此，完成了污泥的高效低污染的资源化和无害化处理，并实现了NO的减排，达到了以废治废的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将煤粉锅炉沿炉膛高度方向从下往上依次分为主燃区、再燃区和燃尽区三部分，将煤粉作为主燃料从所述主燃区的燃烧器喷口送入炉膛中进行燃烧，并且该煤粉的送入量被设定为占总燃料热量的85％～95％；
(2)将作为待处理对象的污泥作为再燃料送入磨煤机中，将步骤(1)所述煤粉锅炉中所述煤粉燃烧时产生的高温烟气送入此磨煤机中以对污泥进行干燥，并通过该磨煤机将所述污泥磨成粉末；经过干燥的污泥粉末从所述磨煤机的出口送入污泥粉仓中进行储存，所述磨煤机中干燥污泥后产生的乏气则送往冷凝器中进行冷凝除水；
(3)对所述乏气同样利用步骤(1)所产生的高温烟气进行混合，由此形成混合气体，然后利用该混合气体将所述污泥粉仓中的污泥粉末携带送入至炉膛的再燃区直接进行燃烧，利用所述污泥燃烧生成的碳氢基团对主燃区生成的氮氧化物进行还原，所述污泥粉末的送入量占总燃料热量的5％-15％；；
(4)从所述燃尽区的燃烧器喷口补充空气并持续进行燃烧，保证炉内燃料充分燃烧，以此方式，在有效执行对污泥的清洁燃烧处理的同时，还使得炉膛内的氮氧化物的排放量降低。
2.如权利要求1所述的一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法，其特征在于，所述磨煤机的出口风温度不超过150℃，以此防止污泥挥发分在磨煤机内析出。
3.如权利要求1或2所述的一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法，其特征在于，所述煤粉在所述主燃区的空气过量系数α为1.0～1.1的条件下进行燃烧，以此达到抑制氮氧化物生成的目的。
4.如权利要求3所述的一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法，其特征在于，所述污泥在所述再燃区的空气过量系数α为0.7～0.9的还原性气氛下进行燃烧，以此达到还原氮氧化物的目的。
5.如权利要求4所述的一种可同时降低煤粉锅炉氮氧化物排放的污泥处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述的混合气体的温度为150℃。
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