CN107420914B - 一种低热值污泥与食用菌渣协同焚烧系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧系统与工艺，焚烧系统依次包括进料处理系统、储存和输送系统、焚烧与余热锅炉系统以及汽轮机发电系统；所述焚烧与余热锅炉系统包括焚烧炉以及余热锅炉；所述焚烧炉由上部分的多层炉排炉以及下部分的流化床构成，所述汽轮机发电系统包括背压式汽轮机以及蒸汽管线，蒸汽管线由余热锅炉加热；本发明的低热值污泥与食用菌渣协同焚烧系统及工艺具有如下优点：焚烧炉结合多层炉排炉和流化床的优点，极大提高了热利用效率；利用高热值的废弃食用菌菌渣协同处置低热值湿污泥，实现以废治废；采用背压式汽轮机组进行热电联产，高效利用热量；整个系统无需外加燃料，实现自持焚烧并对外供热。

Description

一种低热值污泥与食用菌渣协同焚烧系统及工艺

技术领域

本发明涉及治污设备领域，特别是涉及一种低热值污泥与食用菌渣协同焚烧系统及工艺。

背景技术

我国已成为全球食用菌产量第一大国，占世界总产量的70％。每年食用菌菌渣产生量巨大，但大量的菌渣未得到环保有效的处理，随意丢弃造成农业资源的巨大浪费同时也恶化了周围环境，造成细菌繁殖和疾病传播。食用菌菌渣是食用菌栽培过程中收获产品后剩下的培养基废料，食用菌培养基以棉籽壳、锯木屑、玉米芯、农业秸秆、等农林废弃物为主，收获食用菌后，菌渣含有大量的蛋白质、纤维素以及氨基酸等物质。目前菌渣再利用主要集中在生物肥料、饲料、再栽培食用菌以及发酵产沼气等方面。

我国污水处理界普遍存在“重水轻泥”的倾向，污泥处理处置已经成为我国污水处理行业和城镇化进程快速发展的瓶颈。污泥焚烧是目前最为彻底的处理方法，能最大限度实现污泥的减量化、资源化和无害化，目前在国内应用越来越广泛。污泥热值对于焚烧工艺的选择具有至关重要的影响，与欧美等发达国家相比，我国城市污泥干基热值较低；同时，国内污泥厂等外运污泥仍具有较高的含水率，较高的含水率和较低的污泥热值使得国内大部分污泥只能作为掺烧物，与垃圾焚烧发电厂、水泥窑以及燃煤电厂等进行协同处置。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可实现食用菌菌渣与低热值污泥的适当比例混烧、解决低热值污泥处理难题、可大规模使用的低热值污泥与食用菌渣协同焚烧系统及工艺。

技术方案：为实现上述目的，本发明的低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧系统依次包括进料处理系统、储存和输送系统、焚烧与余热锅炉系统以及汽轮机发电系统；所述焚烧与余热锅炉系统包括焚烧炉以及用于回收所述焚烧炉产生的高温炉气的热量供所述汽轮机发电系统使用的余热锅炉；所述汽轮机发电系统包括背压式汽轮机以及用于向背压式汽轮机提供高温蒸汽的蒸汽管线，蒸汽管线中的蒸汽由余热锅炉加热；所述焚烧炉由上部分的多层炉排炉以及下部分的流化床构成，所述多层炉排炉包括多层炉排，每个所述炉排均配有一个配合其使用的旋转耙，所述旋转耙安装在转轴上，所述转轴由驱动电机驱动转动；所述流化床包括流化装置、床料进料口、启动燃烧器、助燃剂进料口以及排渣口；所述多层炉排炉与所述流化床之间设有带高温风机的循环气管。

进一步地，所述进料处理系统包括用于粉碎食用菌菌渣的破碎机以及用于将粉碎后的食用菌菌渣与湿污泥混合的搅拌机。

进一步地，所述储存和输送系统依次包括用于临时存储所述进料处理系统处理过的混合物料的储仓、垂直输送机、置于所述焚烧炉上方的燃料仓以及安装在所述燃料仓下端的螺旋输送机。

进一步地，所述背压式汽轮机发电系统包括背压式汽轮机以及用于向所述背压式汽轮机输送过热高压蒸汽的蒸汽管线，所述余热锅炉为所述蒸汽管线加热。

进一步地，所述流化装置包括鼓风机以及高温空气管线，经过所述高温空气管线的空气由所述余热锅炉加热后进入所述流化床。

进一步地，所述转轴为内外双层套管结构，外层套管为空气流入口，内层套管为空气流出口，且所述内层套管连接所述高温空气管线。

基于上述焚烧系统的一种低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧工艺，包括以下步骤：

步骤一：所述进料处理系统将食用菌菌渣进行破碎预处理并将其与湿污泥混合均匀形成混合物料；

步骤二：所述储存和输送系统将步骤一的混合物料输送至所述焚烧炉中；

步骤三：混合物料先落在最上层炉排上，并在驱动电机、转轴和旋转耙的带动下沿着炉排螺旋式前进，不断跌落至下部炉排，混合物料在不断下降过程中实现干燥、加热和挥发分析出过程；

步骤四：挥发分析出后的混合物料从所述多层炉排炉落入所述流化床进行燃烧；流化床采用经助燃剂进料口进入的轻柴油和启动燃烧器点火，并利用高温空气管线鼓入的高温空气作为流化风带动惰性床料石英砂流动起来，混合物料烧尽后，炉渣从下方排渣口排出；所述高温风机与循环气管将所述多层炉排炉产生的挥发分等气体输送至流化床完全焚烧；

步骤五：所述焚烧炉所产生的高温烟气进入余热锅炉进行热量回收，余热锅炉利用回收的热量加热所述高温空气管线中的空气以及蒸汽管线中的蒸汽，蒸汽管线中的经加热后的高压过热蒸汽进入背压式汽轮机发电，背压式汽轮机出口的蒸汽可作为热源向周边区域供热。

进一步地，经破碎后的食用菌菌渣的粒径范围为15-20mm；湿污泥原料的含水率范围为75％-80％，湿污泥原料的干基热值大于等于0.8MJ/kg。

进一步地，经搅拌后的食用菌菌渣与湿污泥的混合物料的干基热值大于等于10MJ/kg。

进一步地，所述多层炉排炉的燃烧温度为400-600℃，所述流化床的燃烧温度为850-950℃。

有益效果：本发明的低热值污泥与食用菌渣协同焚烧系统及工艺具有如下优点：(1) 焚烧炉结合多层炉排炉和流化床的优点，实现进料的干化和焚烧一体化，极大提高了热利用效率。(2)利用高热值的废弃食用菌菌渣协同处置低热值湿污泥，实现以废治废。(3)采用背压式汽轮机组进行热电联产，高效利用热量。(4)整个系统无需外加燃料，实现自持焚烧并对外供热。

附图说明

附图1为低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示的低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧系统，从前到后依次包括用于食用菌菌渣的预处理以及将食用菌菌渣与湿污泥进行混合的进料处理系统、用于食用菌菌渣与湿污泥混合物料的储存以及输送的储存和输送系统、用于焚烧混合物料并将高温炉气的热量进行回收的焚烧与余热锅炉系统以及用于发电的背压式汽轮机发电系统。

所述焚烧与余热锅炉系统包括焚烧炉10以及与焚烧炉10相连接的余热锅炉16，焚烧炉10产生的高温炉气进入余热锅炉16，余热锅炉16将高温炉气的热量回收；所述背压式汽轮机发电系统包括背压式汽轮机15以及用于向所述背压式汽轮机15输送过热高压蒸汽的蒸汽管线，所述余热锅炉16回收所述焚烧炉10的炉气热量为所述蒸汽管线加热，焚烧炉10所需的空气经余热锅炉16加热至600℃左右。炉气经余热锅炉16回收热量后进入烟气处理系统进行除灰除危险有害物质的操作，再排入大气中。

所述焚烧炉10由上部分用于干燥的多层炉排炉以及下部分用于焚烧的流化床组成，所述多层炉排炉的燃烧温度为400-600℃，所述流化床的燃烧温度为850-950℃。多层炉排炉包括转轴11、用于驱动所述转轴11转动的驱动电机8、至少两层本实施例中为3 层炉排13以及与用于配合所述炉排13使用的旋转耙12，所述旋转耙12的数量与所述炉排13的数目相等，且旋转耙12安装在所述转轴11上随转轴11一起转动。所述流化床包括流化装置、床料进料口17、启动燃烧器14、助燃剂进料口18以及排渣口19。所述转轴11为内外双层套管结构，外层套管为空气流入口，内层套管为空气流出口，且所述内层套管连接所述高温空气管线。为了便于混合物料从炉排13向下掉落，炉排13 的周边具有一定的向下倾斜角度，即其结构特征为中间高四边逐渐向下倾斜。

所述进料处理系统包括用于粉碎食用菌菌渣的破碎机1以及用于将食用菌菌渣与湿污泥混合的搅拌机2，搅拌机2上连接有食用菌菌渣管线以及湿污泥管线，湿污泥直接通过湿污泥管线进入所述搅拌机2，食用菌菌渣管线连接破碎机1的出口。

所述储存和输送系统依次包括储仓3、垂直输送机4、燃料仓6以及螺旋输送机7，所述储仓3用于临时储存食用菌菌渣与湿污泥混合物料，储仓3下端设有第二螺旋输送机将混合物料送至垂直输送机4，垂直输送机4将混合物料送至置于焚烧炉10上方的燃料仓6，所述螺旋输送机7置于所述燃料仓6的下方，混合物料经螺旋输送机7输送至焚烧炉10中。

所述汽轮机发电系统包括背压式汽轮机15、用于向背压式汽轮机15输送高温蒸汽的蒸汽管线，所述蒸汽管线中的蒸汽由余热锅炉16提供热量，从背压式汽轮机15出来的蒸汽温度仍然比较高，还可有用于其他设置的供热。

基于上述低热值污泥与食用菌渣协同焚烧系统的焚烧工艺，包括以下步骤：

步骤一：所述进料处理系统将食用菌菌渣进行破碎预处理并将其与湿污泥混合均匀形成混合物料，具体为：食用菌菌渣进入破碎机1破碎至一定粒径，湿污泥与破碎后的食用菌菌渣进入搅拌机2混合，混合比例根据湿污泥和食用菌菌渣热值确定，混匀后的混合物料送至储仓3暂存，在此过程中，整个进料处理系统负压运行，以防止臭气溢出，负压抽出的臭气经管路送至焚烧炉10进行焚烧；经破碎后的食用菌菌渣的粒径范围为 15-20mm；湿污泥原料的含水率范围为75％-80％，湿污泥原料的干基热值大于等于 0.8MJ/kg。经搅拌后的食用菌菌渣与湿污泥的混合物料的干基热值大于等于10MJ/kg。

步骤二：所述储存和输送系统将步骤一的混合物料输送至所述焚烧炉10中，具体为：储仓3中的混合物料经垂直输送机4提升至燃料仓6，再由螺旋输送机7送至焚烧炉10；

步骤三：混合物料先落在最上层炉排13上，并在驱动电机8、转轴11和旋转耙12 的带动下沿着具有一定向下倾斜角度的炉排13螺旋式前进，不断跌落至下部炉排13，混合物料在不断下降过程中实现干燥、加热和挥发分析出过程；

步骤四：挥发分析出后的混合物料从所述多层炉排炉落入所述流化床进行燃烧；流化床采用经助燃剂进料口18进入的轻柴油和启动燃烧器14点火，并利用高温空气管线鼓入的高温空气作为流化风带动惰性床料石英砂流动起来，混合物料烧尽后，炉渣从下方排渣口19排出；所述高温风机9与循环气管将所述多层炉排炉产生的挥发分等气体输送至流化床完全焚烧，循环气管一方面维持上部多层炉排炉的较低压力，保证流化床产生的高温烟气进入上层多层炉排炉，实现整个焚烧炉10的烟气内循环，另一方面避免出现流化床后的烟气直接流出，出现烟气短路的问题；

步骤五：所述焚烧炉10所产生的高温烟气进入余热锅炉16进行热量回收，余热锅炉16利用回收的热量加热所述高温空气管线中的空气以及蒸汽管线中的蒸汽，蒸汽管线中的经加热后的高压过热蒸汽进入背压式汽轮机15发电，背压式汽轮机15出口的蒸汽可作为热源向周边区域供热，实现热量高效率利用。炉气经余热锅炉16回收热量后进入烟气处理系统进行除灰除危险有害物质的操作，再排入大气中。

本发明中的低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧系统与工艺可用于低热值市政污泥、消化污泥等处置，利用高热值的废弃食用菌菌渣协同处置低热值湿污泥，实现以废治废。焚烧炉结合多层炉排炉和流化床的优点，实现进料的干化和焚烧一体化，极大提高了热利用效率，整个系统无需外加燃料，实现自持焚烧并对外供热。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧工艺，其特征在于：应用于低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧系统，所述低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧系统依次包括进料处理系统、储存和输送系统、焚烧与余热锅炉系统以及汽轮机发电系统，所述进料处理系统用于食用菌菌渣的预处理以及将食用菌菌渣与湿污泥进行混合；所述焚烧与余热锅炉系统包括焚烧炉（10）以及用于回收所述焚烧炉（10）产生的高温炉气的热量供所述汽轮机发电系统使用的余热锅炉（16）；所述汽轮机发电系统包括背压式汽轮机（15）以及用于向背压式汽轮机（15）提供高温蒸汽的蒸汽管线，蒸汽管线中的蒸汽由余热锅炉（16）加热；所述焚烧炉（10）由上部分的多层炉排炉以及下部分的流化床构成，所述多层炉排炉包括多层炉排（13），每个所述炉排（13）均配有一个配合其使用的旋转耙（12），所述旋转耙（12）安装在转轴（11）上，所述转轴（11）由驱动电机（8）驱动转动；所述流化床包括流化装置、床料进料口（17）、启动燃烧器（14）、助燃剂进料口（18）以及排渣口（19）；所述多层炉排炉与所述流化床之间设有带高温风机（9）的循环气管；所述流化装置包括鼓风机（5）以及高温空气管线，经过所述高温空气管线的空气由所述余热锅炉（16）加热后进入所述流化床；所述转轴（11）为内外双层套管结构，外层套管为空气流入口，内层套管为空气流出口，且所述内层套管连接所述高温空气管线；

包括以下步骤：

步骤一：所述进料处理系统将食用菌菌渣进行破碎预处理并将其与湿污泥混合均匀形成混合物料；经破碎后的食用菌菌渣的粒径范围为15-20mm；湿污泥原料的含水率范围为75%-80%，湿污泥原料的干基热值大于等于0.8MJ/kg；

步骤二：所述储存和输送系统将步骤一的混合物料输送至所述焚烧炉（10）中；

步骤三：混合物料先落在最上层炉排（13）上，并在驱动电机（8）、转轴（11）和旋转耙（12）的带动下沿着炉排（13）螺旋式前进，不断跌落至下部炉排（13），混合物料在不断下降过程中实现干燥、加热和挥发分析出过程；

步骤四：挥发分析出后的混合物料从所述多层炉排炉落入所述流化床进行燃烧；流化床采用经助燃剂进料口（18）进入的轻柴油和启动燃烧器（14）点火，并利用高温空气管线鼓入的高温空气作为流化风带动惰性床料石英砂流动起来，混合物料烧尽后，炉渣从下方排渣口（19）排出；所述高温风机（9）与循环气管将所述多层炉排炉产生的挥发分等气体输送至流化床完全焚烧；

步骤五：所述焚烧炉（10）所产生的高温烟气进入余热锅炉（16）进行热量回收，余热锅炉（16）利用回收的热量加热所述高温空气管线中的空气以及蒸汽管线中的蒸汽，蒸汽管线中的经加热后的高压过热蒸汽进入背压式汽轮机（15）发电，背压式汽轮机（15）出口的蒸汽可作为热源向周边区域供热。

2.根据权利要求1所述的一种低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧工艺，其特征在于：经搅拌后的食用菌菌渣与湿污泥的混合物料的干基热值大于等于10MJ/kg。

3.根据权利要求1所述的一种低热值污泥与食用菌菌渣协同焚烧工艺，其特征在于：所述多层炉排炉的燃烧温度为400-600℃，所述流化床的燃烧温度为850-950℃。