CN110748894A - 一种循环流化床一体化污泥焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种包括焚烧炉、分离器、气动分配阀、干化器、细灰分离器、冷凝器、汽水分离器、第一鼓风机、尾部受热面、除尘器、引风机、烟囱；焚烧炉的上部分别与分离器、尾部受热面相连；分离器的下部通过气动分配阀分别与焚烧炉、干化器相连，干化器内干化的污泥依次通过细灰分离器、冷凝器、汽水分离器，在第一鼓风机的作用下送入焚烧炉；尾部受热面通过循环导热油与干化器相连，尾部受热面内的高温烟气通过除尘器，在引风机的作用下，从烟囱排出。本发明把污泥干化和焚烧有机的融合在一起，大幅降低了污泥焚烧时辅助燃料的消耗，极大简化了干化焚烧工艺，具有操作简单、调节范围大、控制性能好、生产成本低等特点。

Description

一种循环流化床一体化污泥焚烧系统

技术领域

本发明涉及污泥焚烧技术领域，更具体地指一种循环流化床一体化污泥焚烧系统。

背景技术

随着我国人口不断增加，随之而来的就是污水污泥二次污染。由于污泥中存在有机污染物、重金属、寄生虫、病菌、腐蚀物，如果不妥善处理会严重影响生态环境。通常情况下，污泥处理主要有填海、填埋、焚烧、土地利用等形式。但近些年由于国家逐渐对污泥堆肥和填埋进行了限制，禁止向海中投入污泥，因此当今污泥处理的主要方法就是焚烧处理。焚烧处理能够将污泥中有机物碳化，彻底杀死病原体，最大限度上降低污泥体积，大大降低污泥对生态环境的影响。

通过开展污泥干化能够有效降低污泥体积，通常能够缩小到4倍以上，生产出稳定、无菌、无臭的原生物，干化后的污泥产品用途非常广泛，不仅能够用作于肥料、土壤改良剂等，同时也能够替代部分能源。将污泥干化设备根据介质与接触方式进行划分，能够分为直接加热、间接加热两种形式。污泥焚烧需要在非常高的温度下进行，在氧气充足的环境下让污泥中的有机物质进行燃烧反应，从而转化为二氧化氮、二氧化碳、水蒸气等气体，焚烧产物主要是烟气与灰渣。焚烧处理技术能够将有机物质全部分解，并且能够彻底杀死病原体，提高重金属稳定性，并且焚烧后的污泥体积只有机械脱水污泥体积的1/10。但是污泥的干化和焚烧都是分不开单独进行，不仅设备多、能源消耗较大，而且场地大，加工成本较高。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对上述现有技术污泥干化焚烧的缺陷问题，本发明的目的在于把污泥干化和焚烧有机的融合在一起，大幅降低了污泥焚烧时辅助燃料的消耗，简化干化焚烧工艺，提供一种循环流化床一体化污泥焚烧系统。

(二)技术方案

一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，包括焚烧炉、分离器、气动分配阀、干化器、细灰分离器、冷凝器、汽水分离器、第一鼓风机、尾部受热面、除尘器、引风机、烟囱；焚烧炉的上部分别与分离器、尾部受热面相连；分离器的下部通过气动分配阀分别与焚烧炉、干化器相连，干化器内干化的污泥依次通过细灰分离器、冷凝器、汽水分离器，在第一鼓风机的作用下送入焚烧炉；尾部受热面通过循环导热油与干化器相连，尾部受热面内的高温烟气通过除尘器，在引风机的作用下，从烟囱排出。

根据本发明的一实施例，所述分离器为旋风分离器。

根据本发明的一实施例，所述除尘器为布袋除尘器。

根据本发明的一实施例，所述气动分配阀的左右两端分别安装有循环灰进入焚烧炉灰管、循环灰进入干化器灰管，循环灰进入焚烧炉灰管与焚烧炉相连，循环灰进入干化器灰管与干化器相连；气动分配阀的下部自左向右分别设有返料风Ⅰ区、返料风Ⅱ区、返料风Ⅲ区、返料风Ⅳ区，进入返料风Ⅰ区的循环灰通过循环灰进入焚烧炉灰管进入焚烧炉，返料风Ⅱ区、返料风Ⅲ区通过风量控制循环灰流化，进入返料风Ⅳ区的循环灰通过循环灰进入干化器灰管进入干化器。

根据本发明的一实施例，所述气动分配阀返料风Ⅰ区上方安装放料管。

根据本发明的一实施例，所述返料风Ⅰ区侧面上部100mm处开孔焊接安装一根直径Φ32mm管子。

根据本发明的一实施例，所述放料管中间安装有换热装置。

根据本发明的一实施例，气动分配阀4的返料风Ⅱ区、返料风Ⅲ区之间安装有隔板，隔板的高度200mm，隔板往返料风Ⅱ区倾斜角度为5°。

根据本发明的一实施例，循环灰进入焚烧炉灰管、循环灰进入干化器灰管之间连接有压力平衡管。

(三)有益效果

采用了本发明的技术方案，一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，把污泥干化和焚烧有机的融合在一起，大幅降低了污泥焚烧时辅助燃料的消耗，极大简化了干化焚烧工艺，具有操作简单、调节范围大、控制性能好、生产成本低等特点，能够达到安全、稳定、连续、经济运行；气动分配阀返料风Ⅰ区上方安装放料管，让多余的循环灰通过放料管排出系统，可以调节物料的平衡，增加燃烧强度，提高运行负荷，防止返料终止故障率；气动分配阀的返料风Ⅱ区、返料风Ⅲ区之间安装有隔板，使循环灰提前分流，避免受焚烧炉和干化器风压的影响，不受两侧风压的影响强制循环灰到干化器，提高循环灰返料量至干化器中，使高温物料到干化器干化污泥，提升污泥处理量；循环灰进入焚烧炉灰管、循环灰进入干化器灰管之间连接有压力平衡管，避免压力的不均影响循环灰返料效果，保证循环灰在炉膛内压力及物料调节作用，使炉膛保持平衡，防止旋风分离器返料终止造成堵塞和结焦，从而保证炉膛出口温度达到设计要求。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为污泥焚烧系统原理图；

图2为气动分配阀结构示意图。

附图标记说明：

1、辅助燃料；2、焚烧炉；3、旋风分离器；4、气动分配阀；5、干化器；6、细灰分离器；7、冷凝器；8、汽水分离器；9、第一鼓风机；10、尾部受热面；11、第二鼓风机；12、除尘器；13、引风机；14、烟囱；15、空预器来料；16、加热油管；401、循环灰进入焚烧炉灰管；402、循环灰进入干化器灰管；403、返料风Ⅰ区；404、返料风Ⅱ区；405、返料风Ⅲ区；406、返料风Ⅳ区；407、放料管；408、换热装置；409、隔板；410、压力平衡管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

结合图1，一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，包括辅助燃料1、焚烧炉2、分离器3、气动分配阀4、干化器5、细灰分离器6、冷凝器7、汽水分离器8、第一鼓风机9、尾部受热面10、第二鼓风机11、除尘器12、引风机13、烟囱14、导热油16。

焚烧炉2的上部分别与分离器3、尾部受热面10相连；分离器3的下部通过气动分配阀4分别与焚烧炉2、干化器5相连，干化器5内干化的污泥依次通过细灰分离器6、冷凝器7、汽水分离器8，在第一鼓风机9的作用下送入焚烧炉2；尾部受热面10通过循环导热油16与干化器5相连，尾部受热面10内的高温烟气通过除尘器12，在引风机13的作用下，从烟囱14排出。辅助燃料1通过传送带送入焚烧炉2。尾部受热面10内的部分烟气通过第二鼓风机11送入焚烧炉2的炉膛。空预器来料15通过焚烧炉2的底部进入焚烧炉。分离器3为旋风分离器。除尘器12为布袋除尘器。

湿污泥通过干化器干化后的干污泥直接进入焚烧炉燃烧，燃烧后所产生的热量有两部分组成；干污泥燃烧后产生的一部分高温烟气进入尾部受热面加热导热油，导热油所产生的热量给干化器干化湿污泥；干污泥燃烧后产生的另一部分高温热灰经过旋风分离器进入气动分配阀，由气动分配阀分两路分别进入焚烧炉和干化器中，循环灰以79％与21％分配给焚烧炉和干化器。

气动分配阀在实际应用中发生很大的变化，受其他因素比较多：受流化床锅炉和干化器二个压力风的扰动影响比较大，因流化床干化器的压力控制要有一套完整的压力控制点，阀门运行调节比较困难；还有一个循环流化床焚烧炉燃烧情况比较复杂，本身循环流化床锅炉对燃料要求不高，对于风系统的控制要求特别高，比如焚烧炉有5个物料进入炉膛有a、干化器干污泥；b、床下、床上油枪；c、细风分离器燃料；d、煤和高岭土；e、石灰喷钙脱硫。炉膛在热态工况下受其他不确定风有很大波动，运行相当困难，平衡点很难找到，所以对运行操作人员要求特别高，受炉膛压力波动大等因素。

为了满足实际运行过程中工艺要求，避免旋风分离器3经常返料终止或结焦故障，气动分配阀4包括循环灰进入焚烧炉灰管401、循环灰进入干化器灰管402、返料风Ⅰ区403、返料风Ⅱ区404、返料风Ⅲ区405、返料风Ⅳ区406、放料管407、换热装置408、隔板409、压力平衡管410。

气动分配阀4的左右两端分别安装有循环灰进入焚烧炉灰管401、循环灰进入干化器灰管402，循环灰进入焚烧炉灰管401与焚烧炉相连，循环灰进入干化器灰管402与干化器相连；气动分配阀4的下部自左向右分别设有返料风Ⅰ区403、返料风Ⅱ区404、返料风Ⅲ区405、返料风Ⅳ区406，进入返料风Ⅰ区403的循环灰通过循环灰进入焚烧炉灰管401进入焚烧炉，返料风Ⅱ区404、返料风Ⅲ区405通过风量控制循环灰流化，进入返料风Ⅳ区406的循环灰通过循环灰进入干化器灰管402进入干化器。

循环灰是循环流化床焚烧炉经过污泥燃烧后的热灰，循环灰温度达到850℃，是循环流化床锅炉上利用这个介质作为传递热量之用，利用这个热量直接进入干化器干化污泥，污泥干化过程首先与热灰混合，大量循环灰的存在强化了污泥的干化速率，同时避免热灰与污泥的局部高温燃烧。循环灰通过返料风Ⅰ区403的风量送入焚烧炉中；循环灰进入气动分配阀返料风Ⅱ区404、返料风Ⅲ区405空间，有返料风Ⅱ区404、返料风Ⅲ区405风量控制循环灰流化；循环灰通过返料风Ⅳ区406的风量送入干化器中。

为了平衡焚烧炉的压差，调节物料的平衡，增加燃烧强度，提高运行负荷，防止返料终止故障率，在气动分配阀返料风Ⅰ区403上方安装放料管407，让多余的循环灰通过放料管排出系统。在返料风Ⅰ区403侧面上部100mm处开孔焊接安装一根直径Φ32mm管子，管子直接到0米层通过变频螺旋机排料。放料管中间安装一套换热装置408，防止热灰烧坏螺旋。

为了让循环灰提前分流，避免受焚烧炉和干化器风压的影响，不受两侧风压的影响强制循环灰到干化器，提高循环灰返料量至干化器中，使高温物料到干化器干化污泥，提升污泥处理量，在气动分配阀4的返料风Ⅱ区404、返料风Ⅲ区405之间安装有隔板，隔板的高度200mm，隔板往返料风Ⅱ区404倾斜角度为5°。

由于气动分配阀4两侧的焚烧炉、干化器是两个独立平衡的系统，为避免压力的不均影响循环灰返料效果，在循环灰进入焚烧炉灰管401、循环灰进入干化器灰管402之间连接有压力平衡管410。

本发明在杭州某污水厂进行实施，污泥处理流量为106吨/日，炉膛出口温度874度(设计850度)气动分配阀两侧温度炉侧854度干化器侧799和759度；运行上温度和处理量已经达到设计要求，保证循环灰在炉膛内压力及物料调节作用，使炉膛保持平衡，防止旋风分离器返料终止造成堵塞和结焦，从而保证炉膛出口温度达到设计要求。通过国家环保局测试，运行排放指标二噁英类:毒性当量(TEQ)质量浓度数值0.01ng/m3，国家标准1ng/m3，其他所有排放指标完全符合国家标准。

综上所述，采用了本发明的技术方案，本发明实施例循环流化床一体化污泥焚烧系统，把污泥干化和焚烧有机的融合在一起，大幅降低了污泥焚烧时辅助燃料的消耗，极大简化了干化焚烧工艺，具有操作简单、调节范围大、控制性能好、生产成本低等特点，能够达到安全、稳定、连续、经济运行；气动分配阀返料风Ⅰ区上方安装放料管，让多余的循环灰通过放料管排出系统，可以调节物料的平衡，增加燃烧强度，提高运行负荷，防止返料终止故障率；气动分配阀的返料风Ⅱ区、返料风Ⅲ区之间安装有隔板，使循环灰提前分流，避免受焚烧炉和干化器风压的影响，不受两侧风压的影响强制循环灰到干化器，提高循环灰返料量至干化器中，使高温物料到干化器干化污泥，提升污泥处理量；循环灰进入焚烧炉灰管、循环灰进入干化器灰管之间连接有压力平衡管，避免压力的不均影响循环灰返料效果，保证循环灰在炉膛内压力及物料调节作用，使炉膛保持平衡，防止旋风分离器返料终止造成堵塞和结焦，从而保证炉膛出口温度达到设计要求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，其特征在于：包括焚烧炉、分离器、气动分配阀、干化器、细灰分离器、冷凝器、汽水分离器、第一鼓风机、尾部受热面、除尘器、引风机、烟囱；焚烧炉的上部分别与分离器、尾部受热面相连；分离器的下部通过气动分配阀分别与焚烧炉、干化器相连，干化器内干化的污泥依次通过细灰分离器、冷凝器、汽水分离器，在第一鼓风机的作用下送入焚烧炉；尾部受热面通过循环导热油与干化器相连，尾部受热面内的高温烟气通过除尘器，在引风机的作用下，从烟囱排出。

2.如权利要求1所述的一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，其特征在于：所述分离器为旋风分离器。

3.如权利要求1所述的一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，其特征在于：所述除尘器为布袋除尘器。

4.如权利要求1所述的一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，其特征在于：所述气动分配阀的左右两端分别安装有循环灰进入焚烧炉灰管、循环灰进入干化器灰管，循环灰进入焚烧炉灰管与焚烧炉相连，循环灰进入干化器灰管与干化器相连；气动分配阀的下部自左向右分别设有返料风Ⅰ区、返料风Ⅱ区、返料风Ⅲ区、返料风Ⅳ区，进入返料风Ⅰ区的循环灰通过循环灰进入焚烧炉灰管进入焚烧炉，返料风Ⅱ区、返料风Ⅲ区通过风量控制循环灰流化，进入返料风Ⅳ区的循环灰通过循环灰进入干化器灰管进入干化器。

5.如权利要求4所述的一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，其特征在于：所述气动分配阀返料风Ⅰ区上方安装放料管。

6.如权利要求5所述的一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，其特征在于：所述返料风Ⅰ区侧面上部100mm处开孔焊接安装一根直径Φ32mm管子。

7.如权利要求6所述的一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，其特征在于：所述放料管中间安装有换热装置。

8.如权利要求4所述的一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，其特征在于：气动分配阀的返料风Ⅱ区、返料风Ⅲ区之间安装有隔板，隔板的高度200mm，隔板向返料风Ⅱ区倾斜角度为5°。

9.如权利要求4所述的一种循环流化床一体化污泥焚烧系统，其特征在于：循环灰进入焚烧炉灰管、循环灰进入干化器灰管之间连接有压力平衡管。

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