CN115949949B - 一种生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统及方法，包括：焚烧炉，具有第一烟道、第二烟道和第三烟道，第一烟道设烟气入口，第三烟道装有多级受热面，第三烟道位于所有受热面下方的侧壁上开设有远离第二烟道和第三烟道转角的烟气出口；烟气出口通过第一风机分别与第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器连接；流化床干燥器、湿污泥料仓及干污泥料仓；旋风除尘器与流化床干燥器连接；旋风除尘器与喷淋塔和除雾器依次连接，除雾器分别与第一、第二冷热烟气混合器连接，第二冷热烟气混合器出风口通过第二风机与第一烟道烟气入口连接。本发明利用焚烧炉第三烟道烟气对湿污泥干化，可降低第三烟道烟气温度，防止损坏蒸发器、过热器等受热面。

Description

一种生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统及方法

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧技术领域，具体涉及一种生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统及方法。

背景技术

目前，部分在运垃圾焚烧厂存在以下两个问题：

1、生活垃圾焚烧炉设计热值较低，而实际入炉垃圾热值偏高，从而导致焚烧炉的炉膛超温现象突出，尤其是第三烟道入口处、第一级受热面位置，容易造成受热面腐蚀。

2、目前生活垃圾焚烧炉的生活垃圾焚烧能力往往超前布置，设计处理规模超出当前垃圾产量，入厂垃圾不足的现象比较突出，严重影响垃圾焚烧厂的经济效益；而协同焚烧污泥是解决这一问题的路径之一。为了减少入炉焚烧影响，污泥入炉前通常需要经过干化处理，使污泥的含水率降到40％以下。目前污泥的干化常采用蒸汽作为热源，而蒸汽一般来源于汽轮机，蒸汽消耗比较多，导致能耗较大。

鉴于此，垃圾焚烧厂存在的以上问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统及方法，利用焚烧炉第三烟道的入口端的烟气作为热源对湿污泥进行干化处理，同时可降低第三烟道的烟气温度，防止损坏受热面。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统，包括：

焚烧炉，所述焚烧炉具有第一烟道、第二烟道和第三烟道，所述第一烟道开设有二次风入口和邻近所述二次风入口的烟气入口，所述第三烟道内安装有多级受热面，所述第三烟道位于所有受热面下方的侧壁上开设有远离所述第二烟道和所述第三烟道转角的烟气出口；

第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器，所述烟气出口通过第一风机分别与所述第一冷热烟气混合器和所述第二冷热烟气混合器连接；

流化床干燥器、为所述流化床干燥器供料的湿污泥料仓以及与所述流化床干燥器的出料口连接的干污泥料仓；

旋风除尘器，其进气口与所述流化床干燥器的排气口连接；

喷淋塔和除雾器，所述旋风除尘器的出风口与所述喷淋塔和所述除雾器依次连接，所述除雾器的出风口分别与所述第一冷热烟气混合器和所述第二冷热烟气混合器连接，所述第二冷热烟气混合器的出风口通过第二风机与第一烟道的烟气入口连接。

通过第一风机将第三烟道的入口端、位于所有受热面下方且远离第二烟道和第三烟道转角的烟气抽出并将部分烟气输送至第一冷热烟气混合器适当降温处理后作为干化热源输送至流化床干燥器中对湿污泥进行干化处理，防止湿污泥在干化过程中因温度过高而产生爆燃，产生的烟气经旋风除尘器除尘后送入喷淋塔和除雾器中除湿除雾，此时部分烟气返回第一冷热烟气混合器中与第三烟道抽出的烟气混合，从而使混合后的烟气降温至500℃以下；另一部分烟气返回第二冷热烟气混合器中与来自第一风机的部分高温烟气混合升温至150℃以上(超过酸露点)以防止腐蚀管道，然后通过烟气入口送回第一烟道，可替代部分二次风，形成烟气再循环-低氮燃烧效果。

本方案中，喷淋塔可视具体情况选择喷水或者碱液。一般情况下，喷水即可；当烟气中SO₂含量较高时，为了防止烟气升到150℃时仍会存在结露现象，此时喷淋塔可通过喷碱液对烟气进行初步脱酸处理。

其中，第一烟道的烟气入口左右对称布置，第三烟道的烟气出口也左右对称布置，可以使焚烧炉炉膛内的温度分布均匀。

术语“左右”是指沿垂直于图1平面所在的方向。

作为生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统的一种优选方案，还包括柱塞泵，所述湿污泥料仓为滑架料仓，所述滑架料仓与所述柱塞泵连接，所述柱塞泵的出料口与所述流化床干燥器进料口连接。

湿污泥通过滑架料仓送入柱塞泵中，并向流化床干燥器进料。

作为生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统的一种优选方案，还包括水冷螺旋输送机，所述流化床干燥器的出料口通过溜管与所述水冷螺旋输送机的进料端连接，所述水冷螺旋输送机的出料端与所述干污泥料仓连接。

本方案中，干燥后的污泥通过溜管排出后，再通过水冷螺旋输送机输送至干污泥料仓，水冷螺旋输送过程中具有良好的密封性，并且可冷却污泥。

作为生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统的一种优选方案，还包括刮板输送机，所述刮板输送机的入料口与所述干污泥料仓连接，所述刮板输送机的出料口连接垃圾仓或焚烧炉进料斗。

本方案中，干污泥可以通过输送装置例如刮板输送机送进垃圾仓暂存，再由抓斗进料送入焚烧炉进料斗；在其他方案中，也可以直接送入焚烧炉进料斗。

本发明中，两个设备之间的烟气的输送均采用具有耐腐蚀效果的管道，即该两个设备之间通过管道连接；第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器中烟气温度的控制均为本领域常规技术手段，例如通过设置温度传感器和在对应的管道上设置电磁阀等，并将温度传感器和电磁阀等均与控制器连接，从而实现第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器中烟气温度的控制，具体不再赘述。

本方案中，焚烧炉用于焚烧生活垃圾和污泥，该焚烧炉为本领域常规设备，本方案仅在第一烟道二次风入口附近增设烟气入口，以及在第三烟道的入口端(所有受热面的下方)开设一个烟气出口。因此，对于焚烧炉的具体结构不再赘述。

本发明中，术语“受热面”包括蒸发器、过热器等。

另一方面，提供一种基于所述的生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统的生活垃圾协同干化焚烧污泥的方法，包括以下步骤：

S10、通过第一风机经焚烧炉的第三烟道的烟气出口抽取600-650℃的烟气并分别输送至第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器；

S20、通过第一冷热烟气混合器将600-650℃的烟气降温至500℃以下并输送至流化床干燥器对流化床干燥器中的湿污泥进行干燥，将干燥后的干污泥输送至干污泥料仓并送入焚烧炉，产生的烟气依次送入旋风除尘器、喷淋塔和除雾器进行处理，处理后的烟气温度为25-30℃；

S30、将处理后的烟气输送至第一冷热烟气混合器中与来自第三烟道的入口端的烟气混合，使混合后的烟气温度降至500℃以下；以及将处理后的烟气输送至第二冷热烟气混合器中与来自第三烟道的入口端的烟气混合，使混合后的烟气温度达到150℃以上；

S40、将温度为150℃以上的烟气通过第二风机经焚烧炉的第一烟道的烟气入口输送至焚烧炉的第一烟道中。

在通过第一风机抽取焚烧炉的烟气之前，第三烟道入口处、第一级受热面位置烟气超温(超出设计温度)，最高可达650-670℃，抽取该超温烟气并送去外部干化湿污泥，烟气冷却后再送回焚烧炉，相当于在现有受热面前增加吸热装置，再平衡后该处烟气温度会显著降低，从而可以有效防止安装于第三烟道内的受热面发生腐蚀现象；冷却后烟气送回二次风入口附近，可替代部分二次风，形成烟气再循环-低氮燃烧效果。

作为生活垃圾协同干化焚烧污泥的方法的一种优选方案，干燥后的干污泥含水率为40-50％。

本方案中，抽出烟气含氧量控制在10％以下(正常运行可以实现，配合本工艺下的烟气再循环效果，可以实现6-8％)，冷却至500℃以下去干化污泥，污泥干化后含水率控制在40-50％，防止污泥发生爆燃现象。

本发明中，术语“垃圾”均指生活垃圾。

本发明的有益效果：

1、在通过第一风机抽取焚烧炉的烟气之前，第三烟道入口处受热面位置烟气温度超出设计温度，最高可达650-670℃，抽取该超温烟气并送去外部干化湿污泥，烟气冷却后再送回焚烧炉，相当于在现有受热面前增加吸热装置，再平衡后该处烟气温度会显著降低，从而可以有效防止安装于第三烟道内的受热面发生腐蚀现象。

2、从焚烧炉抽出的烟气含氧量控制在10％以下(正常运行可以实现，配合本工艺下的烟气再循环效果，可以实现6-8％)，冷却至500℃以下作为热源去干化湿污泥，湿污泥干化后含水率控制在40-50％，通过合理控制烟气含氧量和污泥含水率，可以有效防止污泥焚烧时出现爆燃现象。

3、冷却后烟气代替部分二次风，形成烟气再循环-低氮燃烧效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

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，不能理解为对本专利的限制；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。

如图1所示，本实施例的生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统包括：

焚烧炉，所述焚烧炉具有第一烟道、第二烟道和第三烟道，所述第一烟道开设有二次风入口和邻近所述二次风入口的烟气入口，所述第三烟道内安装有多级受热面，所述第三烟道位于所有受热面下方的侧壁上开设有远离所述第二烟道和所述第三烟道转角的烟气出口；

第一风机，第一风机的进气口通过管路连接该烟气出口；

第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器，第一风机的出风口连接一个主管路，主管路连接两个并联的支管路，两个并联的支管路的出风端分别与第一冷热烟气混合器和所述第二冷热烟气混合器连接；

湿污泥料仓和流化床干燥器，湿污泥料仓采用滑架料仓，滑架料仓出料口与柱塞泵连接，柱塞泵的出料口与所述流化床干燥器的进料口连接，用以将湿污泥泵送至流化床干燥器；第一冷热烟气混合器的烟气出口通过管路连接与流化床干燥器连接，用以对流化床干燥器上的湿污泥进行干燥处理；

刮板输送机，所述刮板输送机的入料口与所述干污泥料仓连接，所述刮板输送机的出料口连接垃圾仓或焚烧炉进料斗；

水冷螺旋输送机和干污泥料仓，其中，流化床干燥器的出料口通过溜管与水冷螺旋输送机的进料端连接，水冷螺旋输送机的出料端延伸至干污泥料仓内，螺旋输送机用以将干污泥螺旋输送至干污泥料仓，输送过程密封性较好；

旋风除尘器，其进气口与所述流化床干燥器的排气口连接，用于对流化床干燥器排出的烟气进行除尘处理(必要时可喷碱液进行脱酸处理)；

喷淋塔，其具有烟气入口和烟气出口，烟气入口通过管路与旋风除尘器的排气口连接，

除雾器，除雾器的入风口通过管路与喷淋塔的烟气出口连接，除雾器的出风口分别与第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器连接，所述第二冷热烟气混合器的出风口与所述二次风引风管连接；

基于上述生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统，本实施例中的生活垃圾协同干化焚烧污泥的方法包括以下步骤：

1、将含水率60-80％的湿污泥通过柱塞泵泵送至流化床干燥器；

2、通过第一风机抽取焚烧炉的第三烟道的入口端的600-650℃的烟气并分别输送至第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器；

3、通过第一冷热烟气混合器将600-650℃的烟气降温至500℃以下并输送至流化床干燥器对湿污泥进行干燥，干燥后的干污泥含水率为40-50％，干污泥沿着溜管进入水冷螺旋输送机中，通过水冷螺旋输送机输送至干污泥料仓，干污泥通过刮板输送机送进垃圾仓，再由抓斗进料进入焚烧炉进料斗；或直接进入焚烧炉进料斗；流化床干燥器产生的烟气送入旋风除尘器除尘，然后依次送入喷淋塔和除雾器进行除湿除雾处理，处理后的烟气温度为25-30℃；

4、将步骤3处理后的烟气(25-30℃)输送至第一冷热烟气混合器中与来自第三烟道的入口端的烟气(600-650℃)混合，混合后的烟气温度为500℃以下；

同时将步骤3处理后的烟气(25-30℃)输送至第二冷热烟气混合器中，并掺入部分通过第一风机输送而来的第三烟道的入口端的烟气(600-650℃)，使处理后的烟气(25-30℃)与部分600-650℃的烟气混合后温度达到150℃以上(烟气露点以上)，以防止腐蚀管道；

5、将温度为150℃以上的烟气通过第二风机从开设在第一烟道上的二次风入口附近的烟气入口送至焚烧炉的第一烟道中。

本实施例通过上述方法，实现生活垃圾协同干化焚烧污泥，一方面，可以降低第三烟道的烟气温度，防止损坏受热面；另一方面，利用烟气对湿污泥进行干化，可防止干污泥焚烧时出现爆燃想想；再一方面，冷却后烟气可代替部分二次风，从而形成烟气再循环-低氮燃烧效果。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (6)

1.一种生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统，其特征在于，包括：

焚烧炉，所述焚烧炉具有第一烟道、第二烟道和第三烟道，所述第一烟道开设有二次风入口和邻近所述二次风入口的烟气入口，所述第三烟道内安装有多级受热面，所述第三烟道位于所有受热面下方的侧壁上开设有远离所述第二烟道和所述第三烟道转角的烟气出口；

第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器，所述烟气出口通过第一风机分别与所述第一冷热烟气混合器和所述第二冷热烟气混合器连接；

流化床干燥器、为所述流化床干燥器供料的湿污泥料仓以及与所述流化床干燥器的出料口连接的干污泥料仓，所述第一冷热烟气混合器的烟气出口与所述流化床干燥器连接；

旋风除尘器，其进气口与所述流化床干燥器的排气口连接；

喷淋塔和除雾器，所述旋风除尘器的出风口与所述喷淋塔和所述除雾器依次连接，所述除雾器的出风口分别与所述第一冷热烟气混合器和所述第二冷热烟气混合器连接，所述第二冷热烟气混合器的出风口通过第二风机与第一烟道的烟气入口连接。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统，其特征在于，还包括柱塞泵，所述湿污泥料仓为滑架料仓，所述滑架料仓与所述柱塞泵连接，所述柱塞泵的出料口与所述流化床干燥器进料口连接。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统，其特征在于，还包括水冷螺旋输送机，所述流化床干燥器的出料口通过溜管与所述水冷螺旋输送机的进料端连接，所述水冷螺旋输送机的出料端与所述干污泥料仓连接。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统，其特征在于，还包括刮板输送机，所述刮板输送机的入料口与所述干污泥料仓连接，所述刮板输送机的出料口连接垃圾仓或焚烧炉进料斗。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的生活垃圾协同干化焚烧污泥的系统的生活垃圾协同干化焚烧污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、通过第一风机经焚烧炉的第三烟道的烟气出口抽取600-650℃的烟气并分别输送至第一冷热烟气混合器和第二冷热烟气混合器；

S20、通过第一冷热烟气混合器将600-650℃的烟气降温至500℃以下并输送至流化床干燥器对流化床干燥器中的湿污泥进行干燥，将干燥后的干污泥输送至干污泥料仓并送入焚烧炉，产生的烟气依次送入旋风除尘器、喷淋塔和除雾器进行处理，处理后的烟气温度为25-30℃；

S30、将处理后的烟气输送至第一冷热烟气混合器中与来自第三烟道的入口端的烟气混合，使混合后的烟气温度降至500℃以下；以及将处理后的烟气输送至第二冷热烟气混合器中与来自第三烟道的入口端的烟气混合，使混合后的烟气温度达到150℃以上；

S40、将温度为150℃以上的烟气通过第二风机经焚烧炉的第一烟道的烟气入口输送至焚烧炉的第一烟道中。

6.根据权利要求5所述的生活垃圾协同干化焚烧污泥的方法，其特征在于，干燥后的干污泥含水率为40-50%。