CN109824227B - 一种污泥清洁热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥清洁热解方法，包括以下步骤：a.将含水率55~80%的污泥，半干化降低污泥的含水率；b.污泥输送至热解区域加热使污泥内VOCs气体蒸发，有机质热解，形成可燃气体；c.热解区域内燃烧可燃气体对步骤b中的污泥进行加热；d.半干化后的污泥热解后形成炭化物输送至焚烧区域旋转搅拌污泥；e.焚烧区域沿径向通入空气进行一次供氧，焚烧区域沿切向通入空气进行二次供氧，带动炭化物沿螺旋形前进；f.焚烧后的灰渣在焚烧区域中心排出；g.炭化物燃烧产生热烟气对步骤b中的污泥热解；h.加热污泥后的热烟气一部分对步骤a中的污泥干化，另一部分加热步骤e中通入的空气。本发明旨在提供一种有效提高燃烧能力和效果、节约能源的污泥清洁焚烧方法。

Description

一种污泥清洁热解方法

技术领域

本发明属于污泥处理领域，尤其涉及一种污泥清洁热解方法。

背景技术

以焚烧为核心的处理方法是固体废弃物最彻底的处理方法，可以将有机物完全碳化，杀死病原体，最大限度减少污泥态固废体积并实现能量的回收利用，解决污泥态固废的最终处置问题。

我国污泥态固废，如市政污泥、造纸污泥、印染污泥等，有机质含量低，热值低，含水率高，燃烧困难。炉排式焚烧炉主要是通过单边辐射供热，难以实现污泥态固废的充分燃烧，燃烧效率低下；回转窑焚烧炉内部物料只能实现表面供氧，难以充分燃烧，常需在尾部增加一级炉排，增大设备投资与运行费用。

流化床采用四周辐射供热，废物适应性好，可焚烧低热值、高水分、在其他燃烧装置中难以稳定燃烧的废弃物，空气过量系数小，焚烧效率高，可以达到99%左右。但流化床焚烧过程中高压布风，设备动力消耗大，运行成本较高；焚烧过程中物料极易被气流带走，飞灰产生量巨大，约为入炉原料的10%-15%，增加后续设备投资成本与处理压力。流化床焚烧炉对燃料粒度的均匀性要求较高，需要大功率的破碎装置，惰性物料石英砂对设备磨损严重，且需要不断浪费床料。设备维护量大，运行费用高，设备投资费用高昂。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种有效提高燃烧能力和效果、节约能源的污泥清洁焚烧方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种污泥清洁热解方法，包括以下步骤：

a. 将含水率55~80%的污泥，进行半干化处理，降低污泥的含水率至18~35%；

b. 将半干化后的污泥输送至热解区域，热解区域温度为600~700℃，加热使污泥内VOCs气体蒸发，有机质热解，形成可燃气体；

c. 热解区域内燃烧可燃气体，对步骤b中半干化后的污泥进行加热；

d. 半干化后的污泥热解后形成炭化物，将炭化物输送至焚烧区域，焚烧区域以竖直方向为轴线旋转搅拌污泥；

e.焚烧区域沿旋转搅拌圆周的径向通入空气进行一次供氧，焚烧区域沿旋转搅拌圆周的切向通入空气进行二次供氧，带动炭化物在焚烧过程中向焚烧区域的中心沿螺旋形前进；

f. 炭化物完全焚烧后的灰渣沿螺旋形前进至焚烧区域的中心排出进行回收；

g. 炭化物燃烧产生的热烟气，对步骤b中的污泥进行加热使污泥热解；

h. 加热污泥后的热烟气一部分对步骤a中的污泥加热进行半干化，另一部分对步骤e中通入的空气进行加热。

作为优选，焚烧区域各点氧气浓度随时间呈周期性变化，且焚烧区域径向由外到内各点氧气浓度呈现周期性衰减。

作为优选，步骤f中，灰渣在向焚烧区域的中心移动时，与通入的空气进行换热，使灰渣温度降低、通入的空气温度升高。

作为优选，步骤h中，将经过污泥加热进行半干化的热烟气在集尘处理后与空气进行混合形成混合气，另一部分热烟气与混合气进行换热后通入焚烧区域内。

作为优选，将经过污泥加热进行半干化的热烟气分为两路，一路热烟气兑入大量空气形成高氧混合气，高氧混合气的含氧量为15%~17%，温度为120~180℃，进入焚烧区域作为步骤e中的一次供氧，另一路热烟气兑入少量空气形成低氧混合气，低氧混合气经换热后温度上升至400~460℃，进入焚烧区域作为步骤e中的二次供氧。

作为优选，步骤h中，对空气进行加热后的热烟气与外界空气进行换热、布袋除尘、脱硫后温度降低至60~75℃，形成尾气，加热的空气温度升高至150~170℃，最后将尾气和加热后的空气进行混合后温度100~105℃无烟排放。

作为优选，步骤e中，炭化物在焚烧区域内燃烧时，向高温区域加入脱硝剂，将氮氧化物还原成氮气与水。

作为优选，所述脱硝剂为氨液或尿素，以8%~25%的浓度通过0.3~0.7MPa的压力加入到焚烧区域内。

本发明的有益效果是：（1）污泥热解后的可燃气体形成旋转燃烧状态，同时污泥物料螺旋前进，热传导、热对流和热辐射三种传热方式并存，提高污泥物料的燃烧能力和效果，节约能源，从而降低运行成本；（2）污泥物料周围的氧气浓度周期性动态变化，物料在缺氧状态下热解，热解产生气体在氧气浓度升高后焚烧，实现物料先热解再焚烧，从而避免破坏物料颗粒，降低飞灰生成量；（3）动态布氧同时径向方向氧气浓度逐渐降低，实现物料的热解-焚烧，避免出现过高温度区域，可降低热力型NOx的生成，在炉床灼热炭灰焚烧产生的高温区域，氧气浓度较低，进一步降低热力型NOx的形成；（4）采用选择性非催化还原法，将氮氧化物还原成氮气与水，降低焚烧烟气中氮氧化物的浓度。

附图说明

图1是本发明的运行过程示意图；

图2是本发明焚烧区域的俯视图；

图3是本发明焚烧区域内固定点氧气浓度随时间变化图；

图4是本发明焚烧区域内径向方向氧气浓度变化图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例中，一种污泥清洁热解方法，包括以下步骤：

a.将含水率55~80%的污泥，进行半干化处理，降低污泥的含水率至18~35%。

b.将半干化后的污泥输送至热解区域，热解区域中部可设置热解炉体，污泥从热解炉体一端向另一端移动，热解区域温度为600~700℃，加热使污泥内VOCs气体蒸发，有机质热解，形成可燃气体，可燃气体流向热解炉体外部。

c.热解区域的可燃气体遇到空气发生燃烧，对步骤b热解区域中半干化后的污泥进行加热，污泥在热解区域移动过程中有机质和水分含量逐渐降低。

d.半干化后的污泥热解后形成炭化物，将炭化物输送至焚烧区域，结合图2所示，焚烧区域设置搅拌臂1，搅拌臂内设有进气道，以竖直方向为轴线旋转搅拌污泥。

e.搅拌臂的进气口朝向旋转搅拌圆周中心开设，在焚烧区域径向通入空气形成一次供氧，焚烧区域沿旋转搅拌圆周的切向通入空气进行二次供氧，带动炭化物在焚烧过程中向焚烧区域的中心沿螺旋形前进，炭化物在焚烧区域内燃烧时，向高温区域加入脱硝剂，将氮氧化物还原成氮气与水，脱硝剂可以为氨液或尿素，以8%~25%的浓度通过0.3~0.7MPa的压力加入到焚烧区域内。

f.炭化物完全焚烧后的灰渣沿螺旋形前进至焚烧区域的中心排出进行回收，灰渣在向焚烧区域的中心移动时，与通入的空气进行换热，使灰渣温度降低、通入的空气温度升高。

g.炭化物燃烧产生的热烟气，对步骤b中的污泥进行加热使污泥热解。

h.加热污泥后的热烟气一部分对步骤a中的污泥加热进行半干化，将经过污泥加热进行半干化的热烟气分为两路，一路热烟气兑入大量空气形成高氧混合气，高氧混合气的含氧量为15%~17%，温度为120~180℃，进入焚烧区域作为步骤e中的一次供氧，另一路热烟气兑入少量空气形成低氧混合气，低氧混合气经换热后温度上升至400~460℃，进入焚烧区域作为步骤e中的二次供氧。另一部分热烟气对步骤e中通入的空气进行加热，热烟气与低氧混合气经过第一次换热后温度为450~500℃，与高氧混合气经过第二次换热后温度为280~305℃，之后热烟气与外界空气进行换热、布袋除尘、脱硫后温度降低至60~75℃左右，加热的空气温度升高至150~170℃，最后将尾气和加热后的空气进行混合后温度100~105℃无烟排放。

如图3所示，焚烧区域各点氧气浓度随时间呈周期性变化，且焚烧区域径向由外到内各点氧气浓度呈现周期性衰减。变化频率取决于搅拌臂旋转速度。焚烧区域内沿径向方向各点氧气浓度呈现周期性衰减，变化趋势如图4所示。污泥物料的氧气浓度周期性动态变化，在缺氧状态下热解，热解气体在污泥上部燃烧形成850℃左右的高温区域。物料周期性动态供氧热解过程中升温速度比较缓慢，至炭化物焚烧温度在800℃以下，避免污泥内部酸性、碱性金属氧化物热熔在炉床形成板结。同时，径向方向氧气浓度逐渐降低，实现物料的热解-焚烧，避免出现过高温度区域，可降低热力型NOx的生成；在炼炭状燃烧区域，氧气浓度较低，进一步降低热力型NOx的形成。

Claims (6)

1.一种污泥清洁热解方法，包括以下步骤：

a. 将含水率55~80%的污泥，进行半干化处理，降低污泥的含水率至18~35%；

b. 将半干化后的污泥输送至热解区域，热解区域温度为600~700℃，加热使污泥内VOCs气体蒸发，有机质热解，形成可燃气体；

c. 热解区域内燃烧可燃气体，对步骤b中半干化后的污泥进行加热；

d. 半干化后的污泥热解后形成炭化物，将炭化物输送至焚烧区域，焚烧区域设置搅拌臂，搅拌臂内设有进气道，以竖直方向为轴线旋转搅拌污泥；

e. 搅拌臂的进气口朝向旋转搅拌圆周中心开设，在焚烧区域径向通入空气形成一次供氧，焚烧区域沿旋转搅拌圆周的切向通入空气进行二次供氧，带动炭化物在焚烧过程中向焚烧区域的中心沿螺旋形前进，焚烧区域各点氧气浓度随时间呈周期性变化，且焚烧区域径向由外到内各点氧气浓度呈现周期性衰减；

f. 炭化物完全焚烧后的灰渣沿螺旋形前进至焚烧区域的中心排出进行回收；

g. 炭化物燃烧产生的热烟气，对步骤b中的污泥进行加热使污泥热解；

h. 加热污泥后的热烟气一部分对步骤a中的污泥加热进行半干化，另一部分对步骤e中通入的空气进行加热。

2.根据权利要求1所述的一种污泥清洁热解方法，其特征是，步骤f中，灰渣在向焚烧区域的中心移动时，与通入的空气进行换热，使灰渣温度降低、通入的空气温度升高。

3.根据权利要求1所述的一种污泥清洁热解方法，其特征是，步骤h中，将经过污泥加热进行半干化的热烟气在集尘处理后与空气进行混合形成混合气，另一部分热烟气与混合气进行换热后通入焚烧区域内。

4.根据权利要求1所述的一种污泥清洁热解方法，其特征是，步骤h中，对空气进行加热后的热烟气与外界空气进行换热、布袋除尘、脱硫后温度降低至60~75℃，形成尾气，加热的空气温度升高至150~170℃，最后将尾气和加热后的空气进行混合后温度100~105℃无烟排放。

5.根据权利要求1所述的一种污泥清洁热解方法，其特征是，步骤e中，炭化物在焚烧区域内燃烧时，向高温区域加入脱硝剂，将氮氧化物还原成氮气与水。

6.根据权利要求5所述的一种污泥清洁热解方法，其特征是，所述脱硝剂为氨液或尿素，以8%~25%的浓度通过0.3~0.7MPa的压力加入到焚烧区域内。