CN110160054B - 一种污泥清洁焚烧换热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥清洁焚烧换热方法，包括以下步骤：a.将污泥的含水率降低至18%~35%；b.将干化后的污泥进行焚烧；c.对污泥中进行一次供氧；d.在污泥的上方进行二次供氧，使污泥产生的可燃气体燃烧；e.污泥焚烧后产生的热烟气，一部分对步骤a中的污泥加热进行干化，另一部分加热步骤c中一次供氧以及步骤d中二次供氧的空气；f.步骤e中对污泥加热后的热烟气分为两路，一路与一次供氧的空气混合，另一路与二次供氧的空气混合；g.步骤e中，对一次供氧以及二次供氧的空气进行加热后形成尾气，尾气在进行无烟处理后排放；h.污泥完全焚烧后的灰渣排出后进行回收。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换热方法。

Description

一种污泥清洁焚烧换热方法
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焚烧换热方法。
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换热方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种污泥清洁焚烧换热方法，包括以下步骤：
将含水率55%以上的污泥进行干化，使污泥的含水率降低至18%~35%；
将干化后的污泥进行焚烧；
污泥在焚烧过程中，对污泥中进行一次供氧，污泥焚烧温度在800℃以下；
在污泥的上方进行二次供氧，使污泥产生的可燃气体燃烧，燃烧温度在850℃~900℃；
污泥焚烧后产生的热烟气，一部分对步骤a中的污泥加热进行干化，另一部分加热步骤c中一次供氧以及步骤d中二次供氧的空气；
步骤e中对污泥加热后的热烟气分为两路，一路与一次供氧的空气混合，另一路与二次供氧的空气混合；
步骤e中，对一次供氧以及二次供氧的空气进行加热后形成尾气，尾气在进行无烟处理后排放；
h. 污泥完全焚烧后的灰渣排出后进行回收。
作为优选，步骤f中，一路热烟气与一次供氧的空气混合后形成高氧混合气，高氧混合气的含氧量为15%~17%，温度为120~180℃。
作为优选，步骤f中，一路热烟气与二次供氧的空气混合后形成低氧混合气，低氧混合气经换热后温度上升至400~460℃。
作为优选，步骤g对尾气进行无烟处理时，尾气先与外界空气进行换热，再经过布袋除尘、脱硫后温度降低至60~75℃，加热后的空气温度升高至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b中，污泥在焚烧过程中，向焚烧区域内加入脱硝剂，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。
作为优选，步骤e中，热烟气在对一次供氧以及二次供氧的空气加热之前，先进行集尘处理。
作为优选，步骤b中，在污泥进行焚烧之前，先将污泥进行加热至200℃以上，使污泥内VOCs气体蒸发，有机质热解，加速可燃气体挥发。
本发明的有益效果是：（1）污泥焚烧后的热烟气对污泥进行干化加热，以及对一次供氧和二次供氧的空气进行加热，使得热烟气的热值得到充分利用；（2）通过一次供氧对应污泥焚烧，二次供氧对应可燃气燃烧，实现独立的供氧控制，保证污泥和可燃气两者均实现完全燃烧；（3）通过热烟气与空气混合，调节进气中的氧含量，控制焚烧温度，便于污泥在低氧浓度下热解，可降低热力型NOx的生成；（4）尾气通过与外界空气多次换热，便于实现集尘和脱硫，实现无烟排放；（5）焚烧过程中进行脱硝处理，将氮氧化物还原成氮气与水，降低氮氧化物含量。
附图说明
图1是本发明的运行过程示意图；
图2是本发明污泥的焚烧区域的俯视图。
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，一种污泥清洁焚烧换热方法，包括以下步骤：
a. 初始情况下，污泥具有较高的含水率，难以进行焚烧，先将含水率55%以上的污泥进行干化，使污泥的含水率降低至18%~35%。
b. 如图2所示，污泥可通过螺杆1输送至焚烧区域中，焚烧区域设置搅拌臂4，以竖直方向为轴线旋转搅拌，焚烧区域分为五个区：干燥区域2、大火焰区域3、小火焰区域7、炼炭状燃烧区域8和灰烬区域5，污泥从焚烧区域的边缘，首先进入干燥区域2，污泥受热温度上升到200℃及以上，污泥中的水分蒸发完毕，之后污泥随着搅拌旋转方向进入大火焰区域3，污泥温度升高至200℃~600℃，污泥内VOCs气体蒸发，污泥之后进入小火焰区域7，污泥内的有机质热解，形成可燃气体，同时通过搅拌旋转使污泥的表面始终不断的被更新，污泥内的有机质持续受热分解。污泥在焚烧过程中，向焚烧区域内加入脱硝剂，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，将氮氧化物还原成氮气与水。
c. 污泥热解后形成炭化物，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，污泥进入到炼炭状燃烧区域8，带动污泥在焚烧过程中向焚烧区域的中心沿螺旋形前进，焚烧温度在800℃以下。
d. 焚烧区域沿旋转搅拌圆周的切向6通入空气进行二次供氧，污泥中挥发的VOCs气体，以及有机质分解产生的可燃气体，在污泥上方遇到空气发生燃烧，并形成旋转燃烧状态，气体被完全燃烧，燃烧温度在850℃~900℃。
e. 可燃气体和污泥燃烧后产生的热烟气，一部分对步骤a中的污泥加热进行干化，使污泥中水分蒸发，含水率降低。另一部分热烟气用于换热，这部分用于换热的热烟气，在对一次供氧以及二次供氧的空气加热之前，先进行集尘处理，之后再依次加热步骤d中二次供氧的空气、步骤c中一次供氧的空气。
f. 步骤e中，对污泥加热后的热烟气分为两路，一路与一次供氧的空气混合，形成高氧混合气，高氧混合气的含氧量为15%~17%，温度为120~180℃。另一路与二次供氧的空气混合，形成低氧混合气，低氧混合气经换热后温度上升至400~460℃。
g. 步骤e中，热烟气经过第一次换热后温度为450~500℃，经过第二次换热后温度为280~305℃，对一次供氧以及二次供氧的空气进行加热后形成尾气，尾气先与外界空气进行换热，再经过布袋除尘、脱硫后温度降低至60~75℃，加热后的空气温度升高至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。
h. 污泥完全焚烧后的灰渣沿螺旋形向焚烧区域的中心持续移动，污泥完全焚烧后的灰渣在向焚烧区域的中心移动的过程中，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。污泥前进至焚烧区域的中心排出进行回收。

Claims (7)

1.一种污泥清洁焚烧换热方法，包括以下步骤：
a. 将含水率55%以上的污泥进行干化，使污泥的含水率降低至18%~35%；
b. 将干化后的污泥进行焚烧，污泥通过螺杆输送至焚烧区域中，焚烧区域设置搅拌臂，以竖直方向为轴线旋转搅拌，焚烧区域分为五个区：干燥区域、大火焰区域、小火焰区域、炼炭状燃烧区域和灰烬区域，污泥从焚烧区域的边缘，首先进入干燥区域，污泥受热温度上升到200℃及以上，污泥中的水分蒸发完毕，之后污泥随着搅拌旋转方向进入大火焰区域，污泥温度升高至200℃~600℃，污泥内VOCs气体蒸发，污泥之后进入小火焰区域，污泥内的有机质热解，形成可燃气体，同时通过搅拌旋转使污泥的表面始终不断的被更新，污泥内的有机质持续受热分解；
c. 污泥在焚烧过程中，对污泥中进行一次供氧，污泥进入到炼炭状燃烧区域，污泥焚烧温度在800℃以下；
d. 在污泥的上方进行二次供氧，使污泥产生的可燃气体燃烧，燃烧温度在850℃~900℃；
e. 污泥焚烧后产生的热烟气，一部分对步骤a中的污泥加热进行干化，另一部分加热步骤c中一次供氧以及步骤d中二次供氧的空气；
f. 步骤e中对污泥加热后的热烟气分为两路，一路与一次供氧的空气混合，另一路与二次供氧的空气混合；
g. 步骤e中，对一次供氧以及二次供氧的空气进行加热后形成尾气，尾气在进行无烟处理后排放；
h. 污泥完全焚烧后的灰渣排出后进行回收。
2.根据权利要求1所述的一种污泥清洁焚烧换热方法，其特征是，步骤f中，一路热烟气与一次供氧的空气混合后形成高氧混合气，高氧混合气的含氧量为15%~17%，温度为120~180℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种污泥清洁焚烧换热方法，其特征是，步骤f中，一路热烟气与二次供氧的空气混合后形成低氧混合气，低氧混合气经换热后温度上升至400~460℃。
4.根据权利要求1所述的一种污泥清洁焚烧换热方法，其特征是，步骤g对尾气进行无烟处理时，尾气先与外界空气进行换热，再经过布袋除尘、脱硫后温度降低至60~75℃，加热后的空气温度升高至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焚烧换热方法，其特征是，步骤b中，污泥在焚烧过程中，向焚烧区域内加入脱硝剂，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焚烧换热方法，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。
7.根据权利要求1所述的一种污泥清洁焚烧换热方法，其特征是，步骤e中，热烟气在对一次供氧以及二次供氧的空气加热之前，先进行集尘处理。
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