CN115854356A - 一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉及污泥处置系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于污泥处理处置技术领域，涉及一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉及污泥处置系统，采用逆流式回转窑焚烧污泥，使污泥从窑头向窑尾移动，污泥焚烧烟气从窑尾向窑头流动，实现污泥快速预热、干燥、着火、燃烧、燃尽，窑内气固混合充分，传热效率高，污泥着火时间短，燃烧速度快，燃烧彻底，通过设在筒体内壁上靠近窑头一端的防板结装置防止污泥在高温下发生板结，延长回转窑的使用周期，通过将回转窑焚烧炉与污泥干化装置进行耦合，利用污泥焚烧烟气干燥污泥，并且采用烟气处理装置净化后的低温烟气调控进入污泥干燥装置的烟气温度，在满足干燥装置温度要求的前提下，确保混合烟气的含氧量维持在较低水平，提高污泥干燥装置运行安全性。

Description

一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉及污泥处置系统

技术领域

本发明属于污泥处理处置技术领域，涉及一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉及污泥处置系统。

背景技术

污泥焚烧作为一种污泥减量化、无害化最为有效的污泥处理处置方式，近年来发展势头迅猛，是未来的污泥处理处置的主流手段。常见的污泥焚烧设备有鼓泡流化床焚烧炉和回转窑焚烧炉。鼓泡流化床焚烧污泥，要求污泥的含水率在55～65％，而回转窑焚烧污泥，则需要污泥的含水率低于30％，否则需消耗大量的辅助燃料。

污泥含水率小于30％的污泥呈颗粒状或干粉状，为松散物质，采用回转窑进行焚烧，现有技术一般从窑头进料、窑尾出渣，污泥随回转窑筒体转动，从窑头向窑尾移动，逐渐实现干燥、着火、燃烧及燃尽等过程。然而，由于窑头燃烧器一直运行，污泥在窑头向窑尾移动过程中，在干燥段被燃烧器明火灼烧，在燃烧段又处于高温环境，随回转窑筒体转动易形成板结圈，随着时间增加，板结圈越来越厚，严重影响回转窑的运行，只有停炉强制破除。另外回转窑焚烧炉焚烧污泥产生的高温烟气中，虽含有大量粉尘、各类污染气体，但同时也含有大量热量。

因此，目前急需一种新的回转窑焚烧炉来克服板结圈的问题，并根据该回转窑焚烧炉的特点探索一条污泥处置系统以回收利用高温烟气热量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉，采用逆流式回转窑焚烧污泥，使污泥从窑头向窑尾方向移动，污泥焚烧烟气从窑尾向窑头方向流动，实现污泥快速预热、干燥、着火、燃烧、燃尽；窑内气固混合充分，传热效率高，污泥着火时间短，燃烧速度快，燃烧彻底；通过设在筒体内壁上靠近窑头一端的防板结装置防止污泥在高温下发生板结延长回转窑的使用周期。同时提出了一种污泥逆流焚烧的污泥处置系统，将回转窑焚烧炉与污泥干化装置进行耦合，充分利用污泥焚烧产生的高温烟气热量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉，包括用于污泥焚烧的回转窑本体，所述回转窑本体具有窑头、窑尾以及转动连接在所述窑头与窑尾之间的筒体，在所述窑头的底部设有第一出渣口，并在所述窑尾的端部设有启动燃烧器和一次风进口，在所述窑头的端部设有进料装置，侧面设有第一烟气出口，所述进料装置的出料口穿过窑头伸入所述筒体内，所述第一烟气出口连接二燃室，所述二燃室的顶部设有第二烟气出口，底部设有第二出渣口，并在所述二燃室上靠近所述第一烟气出口的一端设有辅助燃烧器和二次风进口，所述第一出渣口和第二出渣口均与渣仓相连；所述筒体在水平方向上呈倾斜布置，靠近所述窑头的一端高于靠近所述窑尾的一端，所述筒体内壁上靠近窑头的一端设有防板结装置，所述防板结装置包括若干固定在所述筒体内壁上的块状凸缘，所述块状凸缘在所述筒体的周向上均匀布置，并在所述筒体的轴向上排列若干列。

进一步，所述进料装置包括进料斗和连接在进料斗底部的螺旋给料器，所述螺旋给料器的出料口穿过窑头伸入所述筒体内。

进一步，所述块状凸缘为耐火砖，该耐火砖倾斜布置在所述筒体的内壁上，该倾斜方向与所述筒体的转动方向相同。

进一步，所述耐火砖的倾斜角度为15°～45°。

另一方面，本发明还提供一种污泥逆流焚烧的污泥处置系统，包括烟气混合装置、污泥干燥装置、烟气处理装置以及上述的回转窑焚烧炉，所述第二烟气出口依次连接烟气混合装置和污泥干燥装置，所述污泥干燥装置上设有与烟气混合装置相连的烟气入口、与烟气处理装置的进风口相连的烟气出口、连接湿污泥储罐的污泥喷嘴以及与所述回转窑焚烧炉中进料装置相连的出料口；所述烟气处理装置的出风口分为第一出风口和第二出风口，所述第一出风口连接烟气混合装置，所述第二出风口连接烟囱。

进一步，所述烟气处理装置包括通过烟气管道依次连接的污泥干粉收集单元、烟气净化单元、烟气除臭单元、烟气洗涤单元以及烟气脱白单元，所述烟气脱白单元的出风口为烟气处理装置的出风口。

进一步，所述污泥干粉收集单元为布袋除尘器，所述布袋除尘器的底部设有与刮板机相连的固体物出口，该刮板机的出料口连接进料装置。

进一步，所述烟气净化单元为塔式干法脱硫器或烟道式干法脱硫器，所述烟气除臭单元为除臭设备，所述烟气洗涤单元为碱液喷淋塔，所述烟气脱白单元为烟气脱白装置。

本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉，采用逆流式回转窑焚烧污泥，使污泥从窑头向窑尾方向移动，污泥焚烧烟气从窑尾向窑头流动，实现污泥快速预热、干燥、着火、燃烧、燃尽；窑内气固混合充分，传热效率高，污泥着火时间短，燃烧速度快，燃烧彻底；通过设在筒体内壁上靠近窑头一端的防板结装置防止污泥在高温下发生板结，延长回转窑的使用周期。

2、本发明提供的一种污泥逆流焚烧的污泥处置系统，将回转窑焚烧炉与污泥干化装置进行耦合，充分利用污泥焚烧产生的高温烟气热量，并且采用烟气处理装置净化后的低温烟气调控进入污泥干燥装置的烟气温度，在满足干燥装置温度要求的前提下，确保混合后烟气的含氧量维持在较低水平(≤10％)，提高污泥干燥装置运行安全性，并且还能够减少烟气排放，有利于节能减排。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为实施例中的一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为实施例中的一种污泥逆流焚烧的污泥处置系统的结构示意图。

附图标记：回转窑本体1、窑尾1.1、筒体1.2、窑头1.3、启动燃烧器1.4、一次风进口1.5、辅助燃烧器1.6、二次风进口1.7、防板结装置1.8、二燃室2、烟气混合装置3、污泥干燥装置4、污泥干粉收集单元5、烟气净化单元6、烟气除臭单元7、烟气洗涤单元8、烟囱9、烟气脱白单元10、冷渣机11、进料装置12、进料斗12.1、螺旋给料器12.2、刮板机13。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

请参阅图1～图2，为一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉，包括用于污泥焚烧的回转窑本体1，所述回转窑本体1具有窑头1.3、窑尾1.1以及转动连接在所述窑头1.3与窑尾1.1之间的筒体1.2，在所述窑尾1.1的底部设有第一出渣口，第一出渣口与冷渣机11相连，将窑尾1.1内的灰渣排出至冷渣机11中，并在所述窑尾1.1的端部设有启动燃烧器1.4和一次风进口1.5，启动燃烧器1.4用于回转窑启动时，将回转窑内部温度提高，满足污泥进入后直接着火燃烧的要求，同时为保证新入炉污泥能顺利着火燃烧，启动燃烧器1.4在整个回转窑运行期间，一直处于运行状态，一次风作为污泥焚烧的燃烧空气，由送风机送入回转窑中，在所述窑头1.3的端部设有进料装置12，侧面设有第一烟气出口，所述进料装置12的出料口穿过窑头1.3伸入所述筒体1.2内，所述第一烟气出口连接二燃室2，所述二燃室2的顶部设有第二烟气出口；所述筒体1.2在水平方向上呈倾斜布置，靠近所述窑头1.3的一端高于靠近所述窑尾1.1的一端，所述筒体1.2内壁上靠近窑头1.3的一端设有防板结装置1.8，所述防板结装置1.8包括若干固定在所述筒体1.2内壁上的块状凸缘，所述块状凸缘在所述筒体1.2的周向上均匀布置，并在所述筒体1.2的轴向上排列若干列。

本实施例中，污泥从窑头1.3向窑尾1.1方向移动，一次风从窑尾1.1向窑头1.3流动，通过逆流焚烧方式，实现污泥快速预热、干燥、着火、燃烧、燃尽；窑内气固混合充分，传热效率高，污泥着火时间短，燃烧速度快，燃烧彻底；另外，污泥燃尽后形成的灰渣从所述窑尾1.1的底部排出，相较于顺流式回转窑排出的灰渣，由于所述窑尾1.1排出的灰渣一直受低温一次风的冷却，本实施例中从窑尾1.1排出的灰渣温度更低，灰渣热损失更小，更有利于后续灰渣的输送储存。

本实施例中，所述筒体1.2通过设在筒体1.2外侧的传动装置带动筒体1.2转动，筒体1.2在水平方向，按一定倾角布置，窑头1.3的高度大于窑尾1.1的高度，随着筒体1.2转动，在筒体1.2倾角作用下，污泥从窑头1.3向窑尾1.1移动；所述块状凸缘为耐火砖，耐火砖为长方体结构，该耐火砖倾斜布置在所述筒体1.2的内壁上，该倾斜方向与所述筒体1.2的转动方向相同，倾斜角度为15°～45°。所述块状凸缘随筒体1.2转动到下半周时，凸出的区域可兜集污泥，并随所述块状凸缘一起转动，转动到上半周时，兜集的污泥受自身重力和筒体1.2的旋转作用下，被抛散下来，实现对污泥块的破碎、打散和抛撒等动作，使污泥不易板结，在燃烧过程中无法形成块或者圈状物，有利于污泥燃尽。

进一步，所述进料装置12包括进料斗12.1和连接在进料斗12.1底部的螺旋给料器12.2，所述螺旋给料器12.2的出料口穿过窑头1.3伸入所述筒体1.2内，通过进料斗12.1可临时存储一定量的污泥，然后通过螺旋给料器12.2向回转窑内输送污泥，以保证稳定、连续的污泥供给。

所述二燃室2的底部设有第二出渣口，并在所述二燃室2上靠近所述第一烟气出口的一端设有辅助燃烧器1.6和二次风进口1.7，所述二燃室2用于将来自回转窑的烟气中未燃尽物质进行二次燃烧以保证燃尽，通过设置在所述二燃室2下部的二次风进口1.7通入二次风，并配合辅助燃烧器1.6，保证二燃室2内的温度≥850℃，确保烟气中的可燃物充分燃烧，设在二燃室2底部的第二出渣口则可将二燃室2内的灰渣排出，第二出渣口与冷渣机11相连，将二燃室2内的灰渣排出至冷渣机11中；并且通常需要二燃室2具有一定的高度(8m～10m)以确保烟气能够在二燃室2内停留时间≥2s。

具体的，筒体1.2包括壳体、传动装置和内胆，所述内胆由耐火材料和耐火砖组成，起到保护壳体、存储热量的作用，并作为污泥焚烧受热面，污泥在内胆表面燃烧，内胆和壳体作为整体一起运动，传动装置套设在壳体的外侧，该传动装置用于驱动筒体1.2转动，是回转窑中的常规装置，因此不多做赘述；所述筒体1.2与所述窑头1.3和窑尾1.1之间均为密封连接，以确保筒体1.2转动焚烧的过程中，筒体1.2与所述窑头1.3和窑尾1.1的连接处不会造成烟气泄露；所述窑头1.3上的第一烟气出口与所述二燃室2之间可直接连通作为整体，也可通过管道相连；所述一次风进口1.5的管道和启动燃烧器1.4设置在同一壳体上，二次风进口1.7的管道和辅助燃烧器1.6设置在同一装置上，以便于安装；在一次风进口1.5和二次风进口1.7均设有鼓风机。

实施例2

请参阅图3，为一种污泥逆流焚烧的污泥处置系统，包括烟气混合装置3、污泥干燥装置4、烟气处理装置以及实施例1中所述的回转窑焚烧炉，所述第二烟气出口依次连接烟气混合装置3和污泥干燥装置4，所述污泥干燥装置4上设有与烟气混合装置3相连的烟气入口、与烟气处理装置的进风口相连的烟气出口、连接湿污泥储罐的污泥喷嘴以及与所述回转窑焚烧炉中进料装置12相连的出料口；所述烟气处理装置的出风口分为第一出风口和第二出风口，所述第一出风口连接烟气混合装置3，所述第二出风口连接烟囱9。

本实施例中，采用污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉，降低灰渣排出温度和减少污泥燃烧时间，提高了污泥焚烧效率，并将污泥焚烧产生的烟气用于污泥干燥装置4中进行污泥干化，充分利用高温烟气余热，并在污泥干燥装置4的烟气出口后设置烟气处理装置用于收集烟气中携带的少量污泥干粉和净化烟气(脱硫、除臭、脱硝以及脱白)，然后将经过烟气处理装置处理后的低温烟气一分为二，一部分连接烟囱9进行排放，一部分连接烟气混合装置3，与二燃室2排出的高温烟气(温度大于850℃)混合以对高温烟气进行降温，保证进入污泥干燥装置4中的混合烟气温度处于400℃～650℃，避免污泥干燥过程中变质(局部碳化)，保证干燥效率和污泥干燥质量；并且由于干化污泥热值较高，同时呈粉状，为防止干化污泥在污泥干燥装置4发生粉末爆炸，必须要严格控制污泥干燥装置中的含氧量，二燃室2排出的高温烟气含氧量在10％左右，如果直接采用25℃左右的环境空气来进行降温，烟气含氧量会在15％左右，本实施例中采用烟气处理装置处理后的低温烟气与高温烟气进行混合，形成600℃左右的混合烟气，输往污泥干燥单元，此时烟气含氧量维持在10％左右，相较于现有技术中直接采用环境风冷却，含氧量更低，安全系数更高。

具体的，所述烟气混合装置3的具体结构为设有两个进气口和一个出气口的罐体，两个进气口分别连接二燃室2上的第二烟气出口和烟气处理装置的第一出风口，一个出气口连接污泥干燥装置4的烟气入口，用于混合高温烟气和低温烟气形成温度为400℃～650℃的混合烟气；污泥干燥装置4为圆筒干燥器、喷雾干燥箱、喷雾干燥塔中的一种，能够将含水率80％的湿污泥干燥为含水率30％左右的污泥干粉，大部分污泥干粉从出料口排出，少部分被低温烟气携带从烟气出口排出；本实施例中还设有刮板机13，所述刮板机13设置在所述进料装置12与污泥干燥装置4的出料口之间，用于将污泥干燥装置4排出的污泥干粉输送至进料装置12。

本实施例中，所述烟气处理装置包括通过烟气管道依次连接的污泥干粉收集单元5、烟气净化单元6、烟气除臭单元7、烟气洗涤单元8以及烟气脱白单元10，所述烟气脱白单元10的出风口为烟气处理装置的出风口；所述污泥干粉收集单元5为布袋除尘器，所述布袋除尘器的底部设有与所述刮板机13相连的固体物出口。

所述烟气净化单元6用于低温烟气的脱硫脱硝，通常可采用干法脱硫、半干法脱硫，臭氧脱硝等工艺，减少烟气中硫化物和氮氧化物，达到排放标准，具体的，本实施例中采用塔式或烟道式干法脱硫器进行烟气脱硫；所述烟气除臭单元7用于对低温烟气进行除臭处理，这是因为采用烟气直接干化污泥，在污泥干燥过程中，污泥中VOCs挥发进入烟气，随烟气从烟气出口排出，因此在排入大气之前需对烟气进行除臭处理，通常可采用臭氧除臭法、生物滤池法、活性炭吸附等方式进行去除，具体的，本实施例中采用生物滤池法的除臭设备进行低温烟气除臭；所述烟气洗涤单元8主要是将经烟气净化单元6和烟气除臭单元7处理后的烟气中的酸性物质进行中和反应，一般采用碱液喷淋塔；所述烟气脱白脱白单元为常规的烟气脱白装置，主要是对烟气进行除雾脱白处理，然后进行排放。

具体的，本实施例中还设有两个引风机作为烟气流动的动力源，其中一个设置在烟气处理装置后，从而使得低温烟气从污泥干燥装置4中流向烟气处理装置，另一个设置在烟气混合装置与烟气处理装置的出气口之间，从而使得经过烟气处理装置净化后的低温烟气流入烟气混合装置3内。

本实施例中的一种污泥逆流焚烧的污泥处置系统，将回转窑焚烧炉与污泥干化装置进行耦合，充分利用污泥焚烧产生的高温烟气热量，并且采用烟气处理装置净化后的低温烟气调控进入污泥干燥装置的烟气温度，在满足干燥装置温度要求的前提下，确保混合后烟气的含氧量维持在较低水平(≤10％)，提高污泥干燥装置运行安全性，并且还能够减少烟气排放，有利于节能减排。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉，包括用于污泥焚烧的回转窑本体(1)，所述回转窑本体(1)具有窑头(1.3)、窑尾(1.1)以及转动连接在所述窑头(1.3)与窑尾(1.1)之间的筒体(1.2)，其特征在于：在所述窑尾(1.1)的底部设有第一出渣口，并在所述窑尾(1.1)的端部设有启动燃烧器(1.4)和一次风进口(1.5)，在所述窑头(1.3)的端部设有进料装置(12)，侧面设有第一烟气出口，所述进料装置(12)的出料口穿过窑头(1.3)伸入所述筒体(1.2)内，所述第一烟气出口连接二燃室(2)；

所述二燃室(2)的顶部设有第二烟气出口，底部设有第二出渣口，并在所述二燃室(2)上靠近所述第一烟气出口的一端设有辅助燃烧器(1.6)和二次风进口(1.7)，所述第一出渣口和第二出渣口均与冷渣机(11)相连；

所述筒体(1.2)在水平方向上呈倾斜布置，靠近所述窑头(1.3)的一端高于靠近所述窑尾(1.1)的一端，所述筒体(1.2)内壁上靠近窑头(1.3)的一端设有防板结装置(1.8)，所述防板结装置(1.8)包括若干固定在所述筒体(1.2)内壁上的块状凸缘，所述块状凸缘在所述筒体(1.2)的周向上均匀布置，并在所述筒体(1.2)的轴向上排列若干列。

2.根据权利要求1所述的污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉，其特征在于：所述进料装置(12)包括进料斗(12.1)和连接在进料斗(12.1)底部的螺旋给料器(12.2)，所述螺旋给料器(12.2)的出料口穿过窑头(1.3)伸入所述筒体(1.2)内。

3.根据权利要求1所述的污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉，其特征在于：所述块状凸缘为耐火砖，该耐火砖倾斜布置在所述筒体(1.2)的内壁上，该倾斜方向与所述筒体(1.2)的转动方向相同。

4.根据权利要求3所述的污泥逆流焚烧的回转窑焚烧炉，其特征在于：所述耐火砖的倾斜角度为15°～45°。

5.一种污泥逆流焚烧的污泥处置系统，其特征在于：包括根据权利要求1-4任一项中所述的回转窑焚烧炉，还包括烟气混合装置(3)、污泥干燥装置(4)以及烟气处理装置，所述第二烟气出口依次连接烟气混合装置(3)和污泥干燥装置(4)，所述污泥干燥装置(4)上设有与烟气混合装置(3)相连的烟气入口、与烟气处理装置的进风口相连的烟气出口、连接湿污泥储罐的污泥喷嘴以及与所述回转窑焚烧炉中进料装置(12)相连的出料口；

所述烟气处理装置的出风口分为第一出风口和第二出风口，所述第一出风口连接烟气混合装置(3)，所述第二出风口连接烟囱(9)。

6.根据权利要求5所述的污泥逆流焚烧的污泥处置系统，其特征在于：所述烟气处理装置包括通过烟气管道依次连接的污泥干粉收集单元(5)、烟气净化单元(6)、烟气除臭单元(7)、烟气洗涤单元(8)以及烟气脱白单元(10)，所述烟气脱白单元(10)的出风口为烟气处理装置的出风口。

7.根据权利要求6所述的污泥逆流焚烧的污泥处置系统，其特征在于：所述污泥干粉收集单元(5)为布袋除尘器，所述布袋除尘器的底部设有与刮板机(13)相连的固体物出口，该刮板机(13)的出料口连接进料装置(12)。

8.根据权利要求6所述的污泥逆流焚烧的污泥处置系统，其特征在于：所述烟气净化单元(6)为塔式干法脱硫器或烟道式干法脱硫器，所述烟气除臭单元(7)为除臭设备，所述烟气洗涤单元(8)为碱液喷淋塔，所述烟气脱白单元(10)为烟气脱白装置。

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