CN112358155A - 污泥干燥气化焚烧系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥干燥气化焚烧系统，包括并列设置且依次相连的气化室、燃烧室和分离器，以及间壁式换热装置和直接换热装置。气化室上部为等截面颈部区，下部为变截面区，变截面区从下往上依次为渐扩区、等截面区和渐缩区，渐扩区相对侧分别设置有第一进料口和第二进料口，且第一进料口低于第二进料口。本发明具有原料适应范围广、入气化室污泥水分可调、NOx和飞灰排放少等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥干燥气化焚烧系统及其方法，属于气化燃烧领域和固体废弃物处理领域。
背景技术
污泥往往因其含水率较高，而影响其在焚烧炉中的燃烧稳定性，造成焚烧不充分或者爆燃等问题，而且水分蒸发到烟气中使得烟气水分含量偏高，容易造成管道和后续设备的腐蚀。先气化再燃烧，则不仅充分利用了污泥中的水分作为气化剂参与反应，使得反应稳定性提高，并减少烟气中的水分含量；而且气化过程对复杂成分的污泥起到均质作用，使后续燃烧过程更加稳定充分，特别是可以显著降低NOx的初始排放，可以提高系统的性价比。
由于污泥水分高、热值低，将湍动流化床（TFB）用于其气化过程明显具有优势。现有的流化床污泥焚烧炉，不仅对入炉污泥的水分要求很严苛，而且飞灰产生量很大，对运行成本控制很不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥干燥气化焚烧系统及其方法，利用高温烟气间壁式加热污泥和系统产生的蒸汽或导热油直接加热污泥，在提高系统热利用率的同时，干燥污泥使其更容易气化燃烧，能够实现不同含水率的污泥的稳定气化燃烧，并最大限度减少飞灰产生量。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
污泥干燥气化焚烧系统，包括并列设置且依次相连的气化室、燃烧室和分离器，以及间壁式换热装置和直接换热装置。
所述气化室上部为等截面颈部区，下部为变截面区，所述气化室等截面颈部区顶部与所述燃烧室之间设置有水平烟道连通。
所述气化室下部变截面区从下往上依次为渐扩区、等截面区和渐缩区，且所述渐扩区底部横截面积最小为Amin、等截面区横截面积最大为Amax；所述渐扩区相对侧分别设置有第一进料口和第二进料口，且第一进料口低于第二进料口。
所述分离器出口与所述间壁式换热装置相连，且所述间壁式换热装置入口设置有进料仓，出口设置有料管与第一进料口相连。
所述直接换热装置设置有热介入口和污泥料口，并设有料管与第二进料口相连。
所述燃烧室包括底部相通且形成折返式物料通道的燃烧室和燃尽室，所述燃烧室入口与所述气化室顶部通过水平烟道连通，所述燃尽室出口与所述分离器相连。
上述技术方案中，所述气化室横截面积A max 和A min 之间有A max /A min ≥5。
上述技术方案中，所述气化室内壁面敷设耐火材料。
上述技术方案中，所述第一进料口和第二进料口均设置有进料装置。
污泥干燥气化焚烧方法，包括：
分别使污泥从进料仓给入间壁式换热装置和从污泥料口给入直接换热装置；
使进入间壁式换热装置内与热烟气进行间壁式换热后的污泥脱除了部分水分，并通过料管从第一进料口进入气化室下部，在从气化室底部进入的一次风作用下旋流气化并形成裹夹着污泥的旋流气流；
将热介质从热介入口通入直接换热装置；使进入直接换热装置内与热介质混合并加热污泥使其干燥，然后通过第二进料口进入气化室下部，与气化室下部的旋流气流混合气化；
污泥气化产生的气化气夹带着颗粒进入到燃烧室，在燃烧室助燃气的助燃下燃烧并产生高温烟气，高温烟气通过分离器分离除尘后进入间壁式换热装置加热污泥；
高温烟气通过热介质换热吸收热量，吸收了热量的热介质进入直接换热装置对污泥进行加热干燥。
上述技术方案中，所述热介质包括水或蒸汽或导热油。
上述技术方案中，所述气化室横截面积A max 、A min 处分别对应气流速度v min 和v max ，有v min ≤0.8m/s和v max ≥4m/s。
本发明具有以下优点及有益效果：使污泥在气化室内把燃料中的氮还原为氮气，能够减少气化气中NOx的浓度，同时，气相燃烧能够较为便利地进行低过量空气系数条件下的分级燃烧，也可以大大减少燃烧过程的NOx；其次，采用蒸汽或导热油干化及烟气干化两种污泥干化方式，能够适应初始污泥水分的大范围波动，并通过两种方式的调节实现入炉污泥的水分调控；此外，TFB气化后在卧式结构中气相燃烧，后置分离器在中温条件下分离灰分，可以减少飞灰产生量，从而降低飞灰处理费用，降低运行成本。
附图说明
图1为本发明所涉及的污泥干燥气化焚烧系统示意图。
图中：1－气化室；11－等截面颈部区；12－变截面区；13－第一进料口；14－第二进料口；2－燃烧室； 3－分离器；4－间壁式换热装置； 5－直接换热装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
如图1所示，污泥干燥气化焚烧系统，包括并列设置且依次相连的气化室1、燃烧室2和分离器3，以及间壁式换热装置4和直接换热装置5。
气化室1上部为等截面颈部区11，下部为变截面区12。气化室1下部变截面区12从下往上依次为渐扩区、等截面区和渐缩区，且渐扩区底部横截面积最小为Amin、等截面区横截面积最大为Amax，A max 和A min 之间有A max /A min ≥5。A max 、A min 处分别对应气流速度v min 和v max ，有v min ≤0.8m/s（工况）和v max ≥4m/s（工况）。
渐扩区相对侧分别设置有第一进料口13和第二进料口14，且从其高度而言，第一进料口13低于第二进料口14。间壁式换热装置4设有料管与第一进料口13相连。直接换热装置5则与第二进料口14相连。
气化室1内壁面敷设耐火材料，使进入气化室1内的低热值污泥在气化室1内能够蓄热气化。
气化室1等截面颈部区11顶部与燃烧室2之间设置有水平烟道连通。
燃烧室2包括底部相通且形成折返式物料通道的燃烧室和燃尽室，燃烧室入口与气化室1顶部通过水平烟道连通，燃尽室出口与分离器3相连。
分离器3出口与间壁式换热装置4相连，使从分离器3分离后的高温烟气能够进入间壁式换热装置4作为换热介质。间壁式换热装置4入口设置有进料仓，用于污泥进料。污泥在间壁式换热装置4里与换热介质进行间壁式换热，然后通过料管将污泥输送到第一进料口13，在进料器的作用下给入气化室1下部。高温烟气换热后从间壁式换热装置4气体出口排出。
直接换热装置5设置有热介入口和污泥料口，热介质从热介入口进入直接换热装置5，和从污泥料口进入的污泥混合，使污泥加热干燥，然后污泥和热介质混合物一起从料管通过第二进料口14进入气化室1下部。热介质为蒸汽或导热油，通过污泥在系统内气化燃烧后产生的高温烟气换热而成。
第一进料口13和第二进料口14均设置有进料装置。
分别使污泥从进料仓给入间壁式换热装置4和从污泥料口给入直接换热装置5。给入进料仓和通过污泥料口给入的污泥量能够根据运行工况调节。
使进入间壁式换热装置4内与热烟气进行间壁式换热后的污泥脱除了部分水分，并通过料管从第一进料口13进入气化室1下部，在从气化室1底部进入的一次风作用下旋流气化并形成裹夹着污泥的旋流气流。
将热介质从热介入口通入直接换热装置5；使进入直接换热装置5内与热介质混合并加热污泥使其干燥，然后通过第二进料口14进入气化室1下部，与气化室1下部的旋流气流混合气化。
污泥气化产生的气化气夹带着颗粒从等截面颈部区11进入到燃烧室2，在燃烧室2助燃气的助燃下燃烧并产生高温烟气，高温烟气通过分离器3分离除尘后进入间壁式换热装置4加热污泥。间壁式换热装置4排出的烟气用于预热空气或加热水。等截面颈部区11下部也可以通入助燃空气使气化气初步燃烧，然后在燃烧室2内进一步燃尽。
高温烟气通过热介质换热吸收热量，吸收了热量的热介质进入直接换热装置5对污泥进行加热干燥。通常而言，燃烧室壁面可以选用水冷壁，同时可以在燃烧室的上升段里设置屏式过热器，水或者导热油在燃烧室被加热成为蒸汽或者热导热油后作为热介质加热污泥。
直接与热介质换热的污泥，脱水干燥程度高于间接换热干燥的污泥，因此，从第一进料口13进入的污泥含水率高于从第二进料口14进入的污泥。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.污泥干燥气化焚烧系统，其特征在于，所述系统包括并列设置且依次相连的气化室（1）、燃烧室（2）和分离器（3），以及间壁式换热装置（4）和直接换热装置（5）；
所述气化室（1）上部为等截面颈部区（11），下部为变截面区（12），所述气化室（1）等截面颈部区（11）顶部与所述燃烧室（2）之间设置有水平烟道连通；
所述气化室（1）下部变截面区（12）从下往上依次为渐扩区、等截面区和渐缩区，且所述渐扩区底部横截面积最小为Amin、等截面区横截面积最大为Amax；所述渐扩区相对侧分别设置有第一进料口（13）和第二进料口（14），且第一进料口（13）低于第二进料口（14）；
所述分离器（3）出口与所述间壁式换热装置（4）相连，且所述间壁式换热装置（4）入口设置有进料仓，出口设置有料管与第一进料口（13）相连；
所述直接换热装置（5）设置有热介入口和污泥料口，并设有料管与第二进料口（14）相连；
所述燃烧室（2）包括底部相通且形成折返式物料通道的燃烧室和燃尽室，所述燃烧室入口与所述气化室（1）顶部通过水平烟道连通，所述燃尽室出口与所述分离器（3）相连。
2.根据权利要求1所述的污泥干燥气化焚烧系统，其特征在于，所述气化室（1）横截面积A max 和A min 之间有A max /A min ≥5。
3.根据权利要求1所述的污泥干燥气化焚烧系统，其特征在于：所述气化室（1）内壁面敷设耐火材料。
4.根据权利要求1所述的污泥干燥气化焚烧系统，其特征在于，所述第一进料口（13）和第二进料口（14）均设置有进料装置。
5.污泥干燥气化焚烧方法，其使用如权利要求1所述的污泥干燥气化焚烧系统，其特征在于，所述方法包括：
分别使污泥从进料仓给入间壁式换热装置（4）和从污泥料口给入直接换热装置（5）；
使进入间壁式换热装置（4）内与热烟气进行间壁式换热后的污泥脱除了部分水分，并通过料管从第一进料口（13）进入气化室（1）下部，在从气化室（1）底部进入的一次风作用下旋流气化并形成裹夹着污泥的旋流气流；
将热介质从热介入口通入直接换热装置（5）；使进入直接换热装置（5）内与热介质混合并加热污泥使其干燥，然后通过第二进料口（14）进入气化室（1）下部，与气化室（1）下部的旋流气流混合气化；
污泥气化产生的气化气夹带着颗粒进入到燃烧室（2），在燃烧室（2）助燃气的助燃下燃烧并产生高温烟气，高温烟气通过分离器（3）分离除尘后进入间壁式换热装置（4）加热污泥；
高温烟气通过热介质换热吸收热量，吸收了热量的热介质进入直接换热装置（5）对污泥进行加热干燥。
6.根据权利要求5所述的污泥干燥气化焚烧方法，其特征在于，所述热介质包括水或蒸汽或导热油。
7.根据权利要求5所述的污泥干燥气化焚烧方法，其特征在于，所述气化室（1）横截面积A max 和A min 之间有A max /A min ≥5，且A max 、A min 处分别对应气流速度v min 和v max ，有v min ≤0.8m/s和v max ≥4m/s。
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