CN105627331B - 泥质物质干化焚烧方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种泥质物质干化焚烧方法及系统，包括焚烧炉、高温旋风分离器、气‑固直接换热器、干化器及冷凝器，焚烧炉上设置有高温烟气及水蒸气出口，出口通过高温旋风分离器与气‑固直接换热器的气体入口连接，气‑固直接换热器的固体出口与干化器入口连接，干化器气体出口与冷凝器入口连接、干化器固体出口与气‑固直接换热器固体入口连接，冷凝器出口经压缩风机与干化器气体入口连接。本发明以颗粒热载体为热源，在流化床干化器中干化其余湿泥质物质，部分或全部干泥质物质送入焚烧炉燃烧以满足所需热量，被降温的颗粒热载体将返回气‑固热交换器循环使用，湿污泥颗粒与颗粒热载体在流化床干化器内质、热交换都很强烈，强化了干化过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种泥质物质干化焚烧方法及系统，具体涉及一种将直接焚烧与干化后焚烧相结合的泥质物质处置方法及系统。
背景技术
以污泥处置为例：现有以焚烧方式处置污泥的技术分为三大类，一种是利用其他大型燃烧设备，例如发电锅炉、水泥窑等进行掺烧；另一种是先行压滤，除去50％左右的水分，不再干化，直接在流化床炉内焚烧，这种工艺设备投资、电耗和占地都大，余热没有充分利用；最常用的是将全部污泥在干化器中先行干化成干污泥颗粒，再在流化床炉内焚烧，所产生的热量，通过导热油、蒸汽或热水带到干化器，用于干化。这种方式热能利用较充分，但投资、用水量、电耗、运行成本都很高，难以推广应用。
发明内容
本发明提供一种泥质物质干化焚烧方法及系统，主要解决了现有技术运行成本高、用水量大以及能耗高的问题。
本发明的具体技术解决方案如下：
该泥质物质干化焚烧方法包括以下步骤：
1】对部分(50-70％)湿泥质物质进行焚烧，同时将未被利用的经焚烧产生的高温烟气及水蒸气送入步骤2处理；
2】高温烟气及水蒸气与固体颗粒进行换热，对固体颗粒加热；
3】以经加热的固体颗粒为热源对其余湿泥质物质进行干化处理；干化后产生的干泥物质部分或全部送入步骤1中处理，被降温的固体颗粒送入步骤2中循环加热；
4】对经干化处理后产生的蒸汽与流化气体进行冷凝，未被冷凝的气体压缩为流化气体并通入步骤3中供干化处理循环使用。
上述步骤1中湿泥质物质占比为50％-70％，湿泥质物质中水分为50-90％，其余湿泥质物质于步骤3中进行处理。
上述步骤2中高温烟气及水蒸气与固体颗粒进行换热前温度为800-900℃，完成换热后温度为250-350℃，固体颗粒进行换热后温度为300-500℃。
上述步骤1中进行焚烧时加入石灰石用于脱硫。
该泥质物质干化焚烧系统，包括焚烧炉、高温旋风分离器、气-固直接换热器、干化器及冷凝器，所述焚烧炉上设置有高温烟气及水蒸气出口，出口通过高温旋风分离器与气-固直接换热器的气体入口连接，气-固直接换热器的固体出口与干化器入口连接，干化器气体出口与冷凝器入口连接、干化器固体出口与气-固直接换热器固体入口连接，冷凝器出口经压缩风机与干化器气体入口连接。
上述焚烧炉为循环流化床炉。
上述气-固换热器是一个回转筒，回转筒固体与气体逆向流动进行热交换。
本发明的优点如下：
该泥质物质干化焚烧系统只将60％左右的湿泥质物质在炉内直接焚烧，其余的湿泥质物质利用炉尾部热量干化后再入炉焚烧，有效降低了能耗并提高了热量利用率。
该泥质物质干化焚烧系统用颗粒热载体回收高温烟气和蒸汽从炉膛带出热量。通过气-固直接换热用离开炉膛的高温烟气和蒸汽的热量加热颗粒热载体。固体颗粒有着较常用的金属受热面远大的表面积，直接换热的换热效果好。
该泥质物质干化焚烧系统以颗粒热载体为热源，在流化床干化器中干化其余湿泥质物质，部分或全部干泥质物质送入焚烧炉燃烧以满足所需热量，被降温的颗粒热载体将返回气-固热交换器循环使用，湿污泥颗粒与颗粒热载体在流化床干化器内质、热交换都很强烈，强化了干化过程。
附图说明
图1为本发明原理示意图；
附图明细如下：
1-循环流化床炉；2-布风板和风帽；3-密相区；4-高温旋风分离器；5-入口；6-首批湿泥质物质；7-离开高温旋风分离器的烟气；8-气-固直接换热器；9-固体颗粒；10-干化器；11-污泥；12-流化气体；13-干化蒸汽+流化气体；14-冷凝塔；15-干泥质物质颗粒；16-干化器底部布风管。
具体实施方式
本发明是一种泥质物质干化焚烧系统，是以降低投资、运行成本、用水量、电耗为目标，对处置工艺的燃烧方式、传热方式、热载体类型和干化方式作了重大调整：
本发明具体是将部分湿泥质物质直接在流化床炉内焚烧，湿泥质物质直接焚烧相对于干化后焚烧要简单，但它只能利用炉膛内的可用热量，一般仅占燃烧热量的55％左右，高温烟气和蒸汽离开炉膛带出热量没有被利用，而一般简单脱水的泥质物质中水分达75-80％，空干基低位热值仅3000大卡/公斤，这一热值不足以在炉内焚烧全部湿泥质物质。为此本发明只将60％左右的湿泥质物质在炉内直接焚烧，其余的湿泥质物质利用炉尾部热量干化后再入炉焚烧。
离开炉膛的高温烟气和蒸汽带出的热量通过气固换热传递给颗粒热载体，颗粒热载体与另一部分湿泥质物质在流化床干化器中混合，实现泥质物质的干化，部分干泥质物质也送入焚烧炉内焚烧，以满足处置所需总热量的系统。
本发明不同于全部泥质物质(例如污泥)干化后再焚烧的系统。它用部分直接焚烧，简单而又直接地利用了炉内热量，省却了复杂的炉膛内和干化器内的金属受热面构成的换热系统；它用气-固直接换热将难以利用的炉尾部热量加以回收，同样省却了金属受热面换热系统；少部分湿泥质物质在流化床干化器内干化，不仅缩小了干化器的体积，更可以大幅度减少冷凝水量，其总电耗也明显降低。
以下结合实施例对本发明进行详述：
焚烧炉是一个循环流化床炉1，压力为6000-10000Pa的一次风通过炉底部的布风板和风帽2供入，密相区3物料为粒径小于3mm、含碳小于1％、初始软化温度高于1100℃的颗粒组成。从密相区3上部空间供入二次风。从高温旋风分离器4入口5供入三次风。炉膛和高温旋风分离器4是燃烧区，其温度在800-900℃。低炉温和分段供氧将抑制氮氧化物生成。
首批湿泥质物质6被制成单颗粒重量约1g的颗粒落入密相区，颗粒受热干燥、着火、燃烧。送入炉内的湿污泥量与泥质物质水分含量有关，水分为75-80％的泥质物质，直接入炉份额为55-65％。可以向炉内添加石灰石用于脱硫。
离开高温旋风分离器的烟气7中含有大量水蒸气和泥质物质灰分及脱硫产物等颗粒物。它们进入气-固直接换热器8与作为热载体的固体颗粒9换热。气-固换热器可以是一个回转筒，固体与气体逆向流动，气体被降温(由800-900℃降至250-350℃)，颗粒被加热(由100℃升至300-500℃)。热载体颗粒被送入干化器10。
其余污泥11被送入干化器，从干化器底部的布风管16供入流化气体12，干化产生的干化蒸汽与流化气体13一起进入冷凝塔14，蒸汽把冷凝为水未凝结气体被压缩继续作为流化气体循环使用。被降温的热载体颗粒9和干泥质物质颗粒15分别由干化器尾部密相区底部和表面流出。被降温的热载体颗粒送回气-固换热器再加热，循环使用；部分或全部干泥质物质送入炉内以满足总燃烧热量的要求。
以某污水厂干化-焚烧系统为例，其容量为203吨/日，干化器设计冷凝水量为210吨/时，流化风机使用两台110KW电机；依本发明设计的容量为240吨/日的系统，干化器设计冷凝水量为100吨/时，流化风机使用1台22KW电机。
Claims (4)
1.一种泥质物质干化焚烧方法，其特征在于，包括以下步骤：
1】对50-70％的湿泥质物质进行焚烧，同时将未被利用的经焚烧产生的高温烟气及水蒸气送入步骤2处理；
2】高温烟气及水蒸气与固体颗粒进行换热，对固体颗粒加热；
3】以经加热的固体颗粒为热源对其余湿泥质物质进行干化处理；干化后产生的干泥物质部分或全部送入步骤1中处理，被降温的固体颗粒送入步骤2中循环加热；
4】对经干化处理后产生的蒸汽与流化气体进行冷凝，未被冷凝的气体压缩为流化气体并通入步骤3中供干化处理循环使用。
2.根据权利要求1所述的泥质物质干化焚烧方法，其特征在于：所述步骤1中湿泥质物质中水分为50-90％，其余湿泥质物质于步骤3中进行处理。
3.根据权利要求2所述的泥质物质干化焚烧方法，其特征在于：所述步骤2中高温烟气及水蒸气与固体颗粒进行换热前温度为800-900℃，完成换热后温度为250-350℃，固体颗粒进行换热后温度为300-500℃。
4.根据权利要求1所述的泥质物质干化焚烧方法，其特征在于：所述步骤1中进行焚烧时加入石灰石用于脱硫。
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