CN214115335U - 一种流化床反应器、应用该反应器的污泥干燥及焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种流化床反应器、应用该反应器的污泥干燥及焚烧系统，属于污泥焚烧领域，是针对现有蒸汽换热效率低的缺陷所提出，流化床反应器包括：反应器壳体，在壳体内由上至下依次分为稀相区和密相区，在反应器壳体外套设外设壳体，外设壳体与反应器壳体间形成换热腔室，换热腔室位于稀相区外侧，在外设壳体下部开设有与换热腔室连通的低温气体入口，在外设壳体上部还设有高温气体出口，在换热腔室内固定有将换热腔室分隔并形成换热通道的导向翅片，低温气体入口与换热通道的入口连通，换热通道的出口与高温气体出口连通；系统包括流化床反应器和污泥干燥机。本实用新型流化床反应器换热效率高，使应用该反应器的系统工作效率得到有效利用。

Description

一种流化床反应器、应用该反应器的污泥干燥及焚烧系统

技术领域：

本实用新型属于污泥焚烧技术领域，具体涉及一种流化床反应器、应用该反应器的污泥干燥及焚烧系统。

背景技术：

每年市政污水处理过程中，都会产生大量的污泥，而污泥是一种含有可燃性有机物质的固体废弃物资源，由于污泥的发热量低、水分含量大等原因，污泥很难直接被点燃或维持稳定燃烧。目前，污泥的处理方式主要有填埋、堆肥和焚烧等方法，其中污泥焚烧具有减量化、无害化、资源化的显著优点在世界范围内得到广泛应用。在焚烧过程中病菌能被有效消灭，重金属稳定性提高，有毒有机物被氧化分解，而且焚烧后的污泥剩余体积远远小于机械脱水后的污泥体积。由于污泥的含水率在70%左右，其热值较低，需要对其进行干燥处理。国内现有污泥干燥装置的热源，通常利用锅炉烟道产生的高温烟气，将干燥装置排出的低温蒸汽在烟道内与高温烟气进行热交换，在形成高温饱和蒸汽后再送入干燥装置内用来干燥湿污泥。现有污泥干燥技术通常利用位于烟道内的高温烟气对污泥干燥机内的污泥进行干燥处理，具有代表性的专利文件有专利利名称为：污泥多级干化器、流化床焚烧处理装置及方法，其就是利用高温烟气对污泥多级干化器内的湿污泥进行干燥，虽然该专利文件中采用的结构能够降低干燥处理成本，但是由于烟道内的高温烟气一般温度在850度左右，通过换热器也仅能得到的温度为250度至450度的过热蒸汽，降低了过热蒸汽在污泥干燥器内的热交换效率，制约了污泥含水率的下降空间。

实用新型内容：

本实用新型为克服现有蒸汽换热效率过低的缺陷，提供了一种流化床反应器、应用该反应器的污泥干燥及焚烧系统，通过改变反应器的换热结构来提高整个污泥干燥焚烧系统的工作效率。

本实用新型采用的技术方案在于：一种流化床反应器，包括：反应器壳体，所述反应器壳体的顶部为烟气出口，其内部为反应区，所述反应区由上至下依次分为稀相区和密相区，在反应器壳体的外侧套设有外设壳体，所述外设壳体与反应器壳体之间形成换热腔室，且换热腔室位于稀相区外侧，在外设壳体下部开设有与换热腔室连通的低温气体入口，在外设壳体上部还开设有与换热腔室连通的高温气体出口，在换热腔室内固定有导向翅片，所述导向翅片将换热腔室分隔并形成换热通道，所述低温气体入口与换热通道的入口连通，所述换热通道的出口与高温气体出口连通。

优选地，所述导向翅片以螺旋上升方式固定在换热腔室内，并形成螺旋形的换热通道。

优选地，所述换热通道为至少两圈。

一种污泥干燥及焚烧系统，包括流化床反应器和污泥干燥机，在污泥干燥机上分别设有蒸汽入口和蒸汽出口，所述流化床反应器采用上述流化床反应器，所述污泥干燥机的蒸汽出口与流化床反应器的低温气体入口连通，使低温蒸汽在换热腔室内实现加热，换热形成过热蒸汽后经流化床反应器的高温气体出口输送至污泥干燥机内，用来对污泥干燥机内的待干污泥进行干燥。

优选地，所述系统还设有旋风分离器，所述流化床反应器的烟气出口与旋风分离器连通，旋风分离器的底部出料口将分离的固态颗粒再次送回至流化床反应器内参与燃烧。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在反应器壳体外侧增设外设壳体，使外设壳体与反应器壳体之间形成换热腔室，并且将换热腔室设置在反应器的稀相区外侧，利用稀相区内悬浮的污泥颗粒物燃烧时产生的热量和高温气体为热源，与换热腔室内的低温气体进行热交换，由于将换热腔室设置在稀相区外侧，即可以提高换热效率，又不影响流化床反应器的正常运行。

2、本实用新型为了延长低温气体的换热时间，提高换热效率，将换热通道设计成螺旋形式，并增加螺旋圈数的方式来实现低温气体在换热腔室内的停留时间。

3、本实用新型将流化床反应器应用在污泥干燥及焚烧系统内，利用流化床反应器对污泥干燥机排出的低温蒸汽进行加热，使加热后形成的过热蒸汽再次被送入污泥干燥机内参与对湿污泥的干燥，由于该系统利用流化床反应器自身产生的过热蒸汽，为系统内的污泥干燥机提供换热所需要的高温蒸汽，无需额外增设其他设备，降低了污泥干燥的成本，而干燥后的干污泥又能为流化床反应器提供燃料，进而使整个系统的工作效率得到有效利用。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为流化床反应器上半部分的纵向剖视图；

图3为导向翅片的结构示意图；

图4为污泥干燥焚烧系统的结构示意图；

其中：1流化床反应器、10反应器壳体、11稀相区、12密相区、2外设壳体、21低温气体入口、22高温气体出口、3导向翅片、4换热通道、5污泥干燥机、6旋风分离器。

具体实施方式：

实施例1

如图1至图3所示，本实用新型为一种流化床反应器，包括：反应器壳体10，所述反应器壳体10内部反应区由上至下依次分为稀相区11和密相区12，在反应器壳体10的外侧套设有外设壳体2，所述外设壳体2与反应器壳体10同轴设置，使外设壳体2与反应器壳体10之间形成换热腔室，且换热腔室位于稀相区11外侧，换热腔室通过吸收位于稀相区内固体颗粒物悬浮燃烧时产生的高温和顶部出口方向流动的高温气体，为位于换热腔室内的气体提供热源。

在外设壳体2的外侧设有用来起隔热保温作用的硅酸铝纤维毡，在外设壳体2下部开设有低温气体入口21，所述低温气体入口21与换热腔室连通，用来使低温气体进入到换热腔室内；在外设壳体2上部还开设有高温气体出口22，所述高温气体出口22与换热腔室连通，用来使换热后的高温气体从换热腔室内排出。

在换热腔室内固定有导向翅片3，所述导向翅片3将换热腔室分隔并形成换热通道4，为了延长气体在换热腔室内的换热时间，提高换热效率，所述导向翅片3以螺旋上升方式固定在换热腔室内，在螺旋式的导向翅片3中，相邻翅片间形成的螺旋腔体为换热通道4，且换热通道4为至少两圈。所述低温气体入口21与换热通道4的入口连通，所述换热通道4的出口与高温气体出口22连通。

工作时，低温气体从低温气体入口21进入换热腔室内，并沿换热通道4的方向流动，此时低温气体在流动过程，受到稀相区11内高温气体和燃烧的悬浮固定颗粒物产生的热交影响，并产生热交换，低温气体在换热后形成高温气体，并从高温气体出口22排出，所述高温气体由最初的常压空气，经过多次换热循环后逐渐变成饱和蒸汽，最后形成常压过热蒸汽。由于本实施例将气体的换热区域设置在反应器壳体10上部的稀相区11外侧，可快速与稀相区11内的高温实现热交换，而且产生的热损失少，因此，在该处若取得与现有烟道内换热方式相同的高温气体，例如300度过热蒸汽时，本实施例仅需要稀相区11 产生700度-850度高温即可，而对于现有烟道内换热方式来说，则需要在稀相区11内产生1000度-1200度高温，才能实现。此外由于燃烧区域内整体温度的降低，也降低了位于反应器壳体10内侧耐火浇注材料的耐火等级，进而也有效降低了企业的生产成本。

实施例2

实施例2为应用实施例1所述流化床反应器的一种污泥干燥及焚烧系统。

如图4所示，一种污泥干燥及焚烧系统，包括：流化床反应器1和污泥干燥机5。所述污泥干燥机可以使用如公告号CN102583945B，专利名称为：一种带有污泥多级干化器的流化床焚烧处理装置及方法中公开的多级螺旋干燥机或其它干燥介质（如过热蒸气）与污泥直接接触式的干燥装置。在污泥干燥机5上分别设有蒸汽入口和蒸汽出口，所述污泥干燥机5的蒸汽出口通过管路与低温气体入口21连通，使污泥干燥机5排出的低温蒸汽进入换热腔室内进行热交换，换热后产生的过热蒸汽经高温气体出口22输送至污泥干燥机5内，对湿污泥进行干燥处理。由于为污泥干燥机5提供热源的换热腔室设置在流化床反应器1的外侧，相对于传统将换热装置设置在烟道内的方式来说，本实施例提供的流化床反应器1，其整体高度低于传统流化床反应器1的整体高度，在流化床反应器1高度降低的同时，可以有效提高稀相区总的传热系统，并且可使稀相区上部和下部的温度差逐渐减小，温度更加均匀，且传热更加稳定。此外，由于本实施例中稀相区11采用了低于900度的燃烧温度，使干燥污泥得到了充分燃烧，提高了干燥污泥的燃烧效率，有效降低了现有干燥污泥在燃烧时因高温所导致的熔融状态。因此，将换热腔室设置在稀相区11处，其热交换效率要明显高于在烟道内的热交换效率。由于本系统内没有应用高压设备，主要部件的工作都是在常压下完成的，因此本实施例中所提及的过热蒸汽为常压过热蒸汽。

进一步地，所述系统还设有旋风分离器6，所述流化床反应器1的烟气出口与旋风分离器6连通，旋风分离器6将分离后的固态颗粒从旋风分离器6底部出料口送回至流化床反应器1内再次参与燃烧，从而形成循环流化反应器。由于气体中所含熔融状颗粒密度的降低，因此降低了旋风分离器6过滤等级的要求。

由于本实施例的污泥干燥及焚烧系统仅对流化床反应器1的结构和对污泥干燥机5的干燥热源方式进行了改变，而其他常规设备均采用现有常规连接方式，因此其他常规设备的作用和连接方式，在本实施例中不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种流化床反应器，包括：反应器壳体（10），所述反应器壳体（10）的顶部为烟气出口，其内部为反应区，所述反应区由上至下依次分为稀相区（11）和密相区（12），其特征在于，在反应器壳体（10）的外侧套设有外设壳体（2），所述外设壳体（2）与反应器壳体（10）之间形成换热腔室，且换热腔室位于稀相区（11）外侧，在外设壳体（2）下部开设有与换热腔室连通的低温气体入口（21），在外设壳体（2）上部还开设有与换热腔室连通的高温气体出口（22），在换热腔室内固定有导向翅片（3），所述导向翅片（3）将换热腔室分隔并形成换热通道（4），所述低温气体入口（21）与换热通道（4）的入口连通，所述换热通道（4）的出口与高温气体出口（22）连通。

2.如权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于：所述导向翅片（3）以螺旋上升方式固定在换热腔室内，并形成螺旋形的换热通道（4）。

3.如权利要求2所述的一种流化床反应器，其特征在于：所述换热通道（4）为至少两圈。

4.一种污泥干燥及焚烧系统，包括流化床反应器（1）和污泥干燥机（5），在污泥干燥机（5）上分别设有蒸汽入口和蒸汽出口，其特征在于：所述流化床反应器（1）采用权利要求1至3任一所述的流化床反应器，所述污泥干燥机（5）的蒸汽出口与流化床反应器（1）的低温气体入口（21）连通，使低温蒸汽在换热腔室内实现加热，换热后形成的过热蒸汽，经流化床反应器（1）的高温气体出口（22）输送至污泥干燥机（5）内，用来对污泥干燥机（5）内的待干污泥进行干燥。

5.如权利要求4所述的一种污泥干燥及焚烧系统，其特征在于：所述系统还设有旋风分离器（6），所述流化床反应器（1）的烟气出口与旋风分离器（6）连通，旋风分离器（6）的底部出料口将分离后的固态颗粒再次送回至流化床反应器（1）内参与燃烧。

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