申请日2009.05.04
公开(公告)日2009.09.23
IPC分类号F23G7/00
摘要
干化污泥链条炉排焚烧装置，属有害废弃物焚烧设备技术领域。其目的是提供一种飞灰粉额小、炉膛出口烟温高的干化污泥链条炉排焚烧装置。其技术要点是：链条炉排(3)上方的炉膛内设置有相互配合的纵截面为F形的前拱(6)和纵截面为横置Y形的后拱(5)，F形前拱的水平段上枝紧贴炉顶，其水平段下枝位于横置Y形后拱的上、下枝之间，后拱出口到前拱之间的空间形成主燃烧区;二次风系统中风道(4)的喷口贴壁置于后拱的后部，炉膛出口处与出口烟窗(8)之间设有辐射冷却室(7)。实现了高温焚烧有害固体废弃物彻底无害化的两个基本条件：极低飞灰粉额和极高炉膛出口烟温，且其结构简单，易于操作，是有害废弃物焚烧的理想设备。
权利要求书
1、一种干化污泥链条炉排焚烧装置，包括炉膛、煤斗、煤闸门、链条炉排 和炉排风、二次风系统，其特征在于：链条炉排(3)上方的炉膛内设置有相互 配合的纵截面为F形的前拱(6)和纵截面为横置Y形的后拱(5)，F形前拱的 水平段上枝紧贴炉顶，其水平段下枝位于横置Y形后拱的上、下枝之间，后拱出 口到前拱之间的空间形成主燃烧区;二次风系统中风道(4)的喷口贴壁置于后 拱的后部，炉膛出口处与出口烟窗(8)之间设有辐射冷却室(7)。
2、根据权利要求1所述的干化污泥链条炉排焚烧装置，其特征在于：纵截 面为横置Y形的后拱(5)，其下枝反倾斜，倾角为30度至60度;上枝正倾斜， 倾角为60度至75度。
3、根据权利要求1所述的干化污泥链条炉排焚烧装置，其特征在于：二次 风系统中的二次风，采用高二次风率和高二次风速，其空气量占总入炉空气量 的30～60%。
4、根据权利要求1所述的干化污泥链条炉排焚烧装置，其特征在于：二次 风系统中的二次风，可以是空气，也可以是干化系统产生的乏气，或者是空气与 乏气的混合物。
5、根据权利要求1所述的干化污泥链条炉排焚烧装置，其特征在于：二次 风系统中风道(4)的喷口为缝状喷嘴，喷口宽度为炉排宽度的40%～70%。
6、根据权利要求1所述的干化污泥链条炉排焚烧装置，其特征在于：辐射 冷却室(7)的炉膛左右两侧墙和后墙(9)敷设水冷壁。
说明书
干化污泥链条炉排焚烧装置
技术领域
本发明涉及一种有害废弃物的焚烧装置，特别是一种在火床炉内焚烧污泥的 装置。
背景技术
有害固体废弃物，如各种垃圾和污泥，经过高温焚烧处理后，可以彻底杀灭 细菌和病毒，消除恶臭类、二噁英类、包含苯并芘在内的多环芳烃类等有害物质， 同时可以使得重金属组分充分固化(高温烧结可以大幅度降低重金属在水中的可 溶出量)，因此高温焚烧是一种将有害固体废弃物彻底无害化的有效手段。
在已有的燃煤装置内直接掺烧，是成本最低的湿污泥焚烧方式。对于高水分 含量的湿污泥，水分蒸发大量吸热，理论燃烧温度极低，因此通常需要使用高热 值辅助燃料(柴油或天然气)，才能获取稳定的炉膛高温，以致焚烧处理费用特 别昂贵，即使在有公共财政补贴的条件下，达到真正的高温焚烧时运营经济性也 非常差。减少高热值辅助燃料的消耗，会使得炉膛温度降低，不能达到有害废弃 物真正的无害化。受经济性的驱动，仅仅依靠被动监督无法完全解决运营中无害 化不彻底的问题。因此，未经干化处理的污泥，无其他特殊技术措施时，直接焚 烧不具备可行性，直接在燃煤锅炉的炉膛内掺烧也不具备彻底无害化的条件。只 有经过预先干化的污泥或垃圾，才可能通过焚烧处理真正实现无害化。
对于预干化后的污泥的焚烧，目前主要有循环流化床、鼓泡流化床等燃烧方 式，预干化一般使用焚烧产生的高温烟气作为干化的原始热源，干化后的污泥在 燃煤锅炉中直接焚烧或与煤掺烧。中国专利200810224995.4和200510102966.7 利用循环流化床作为焚烧装置，尾部烟道中设置热交换器吸热进一步作为湿污泥 的干化热源，干化乏气作为二次风，炉膛温度850～900℃;中国专利 200720039539.3提出添加生物质燃料后对污泥进行干化的焚烧装置，烟道中设 置热交换器吸热进一步作为湿污泥的干化热源，干化乏气循环使用并作为二次 风;中国专利200510111467.4利用鼓泡流化床作为焚烧装置，燃烧产生的高温 烟气用于加热导热油进一步作为湿污泥的干化热源;中国专利200710176475.6 利用水泥回转窑作为干化装置并使得干污泥直接焚烧;中国专利200510084351.6 提出使用部分干化污泥与湿污泥混烧等。为了避免使用高热值辅助燃料并提高燃 烧温度，中国专利200610130413.7提出使用富氧燃烧的方法。
通过高温焚烧实现有害固体废弃物彻底无害化，有两个基本条件必须同时得 到满足：足够高的焚烧温度以及在高温环境中足够长的停留时间。比如：二噁英 类在700℃以上开始分解，在850℃的条件下完全分解需要21秒以上的停留时间， 在1200℃的条件下完全分解需要2秒左右的停留时间;恶臭类物质和多环芳烃 类物质在高温焚烧时的分解特性与二噁英类物质类似;重金属组分高温烧结的固 化的条件则更加苛刻，需要1200℃以上的高温和千秒量级的停留时间。
对于不使用高热值辅助燃料(柴油或天然气)或富氧助燃的干化污泥焚烧装 置(包括纯污泥焚烧装置和干污泥掺烧固体燃料的装置)而言，现有的各种燃烧 技术不足以同时满足焚烧温度和停留时间两个条件：对于气相产物(焚烧产生的 烟气)，各种焚烧装置的炉内总停留时间大约在2～3秒左右，其中在高温区的停 留时间约占总停留时间的一半，所以只有在炉膛出口温度达到1200℃以上时才 能保证气相中的主要毒性污染物彻底无害化;对于固相产物(焚烧掺烧的灰渣和 飞灰)，其中含有重金属组分并吸附有大量气相有毒污染物，要保证重金属和吸 附的有害气体完全无害化，则必须保证燃烧室内有足够的高温同时固相物质在炉 内有千秒以上的停留时间。
不同的燃烧方式的固相炉内停留差异极大，火室燃烧(主要是煤粉炉中掺烧 污泥)主要产生飞灰，停留时间最短(约2～3秒)，循环流化床次之(约4～6 秒)，鼓泡流化床和火床炉中，灰渣的炉内停留时间在千秒以上、飞灰的停留时 间大约为2～3秒。
要保证焚烧过程能达到彻底无害化的效果，以下两个条件必须要满足：其一， 炉膛出口烟温(注意不是炉内最高温度)大于1200℃;其二，固相在炉内的停 留时间在千秒以上。现有的各种焚烧技术很难完全满足这两个苛刻要求，相对而 言：火室燃烧方式(煤粉炉)可以达到高的炉膛出口烟温，但飞灰粉额在90% 以上，飞灰不能达到无害化;循环流化床燃烧方式炉膛出口烟温低于煤粉炉，飞 灰粉额在70%以上，烟气和飞灰都难以达到无害化;鼓泡流化床的炉膛出口烟 温低、飞灰粉额大于50%，虽然灰渣停留时间长，灰渣可以彻底无害化，但烟 气和飞灰都难以达到无害化;火床燃烧方式，特别是链条炉排，在所有的燃烧设 备中具有最小的飞灰份额和很长的灰渣停留时间，因此最适合作为污泥的焚烧设 备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞灰粉额小、炉膛出口烟温高的干化污泥链条炉 排焚烧装置。
其技术方案是：一种干化污泥链条炉排焚烧装置，包括炉膛、煤斗、煤闸门、 链条炉排和炉排风、二次风系统，其特征在于：链条炉排上方的炉膛内设置有相 互配合的纵截面为F形的前拱和纵截面为横置Y形的后拱，F形前拱的水平段 上枝紧贴炉顶，其水平段下枝位于横置Y形后拱的上、下枝之间，后拱出口到前 拱之间的空间形成主燃烧区;二次风系统中风道的喷口贴壁置于后拱的后部，炉 膛出口处与出口烟窗之间设有辐射冷却室。
上述二次风系统中的二次风，采用高二次风率和高二次风速，其空气量占总 入炉空气量的30～60%。
其技术效果是：本发明的干化污泥链条炉排焚烧装置，由于采用长后拱结构 和特殊的后拱出口形状，使得二次风贴壁并经过后拱的引导到达火床的挥发分析 出区，可以有效防止二次风短路飞出炉膛。且横置Y形后拱的下枝反倾斜设置， 还可以减小后拱出口的烟气通流面积，结合二次风的贴壁效应，能够获取高的后 拱出口流速，强化主燃烧区的湍流强度，横置Y形后拱的上枝则可以防止主燃烧 区的烟气过早地飞出炉膛;第二，采用纵截面为F形的前拱，可以有效防止火床 的挥发分析出区析出的挥发分短路飞出炉膛;且F形前拱和横置Y形后拱相互配 合，在高度方向上，F形前拱的下枝位于横置Y形后拱的上下枝之间，对烟气形 成强烈的搅拌，从而充分保证了主燃烧区内有足够高的燃烧强度、足够长的烟气 停留时间，以及足够高的燃烧效率，保证了气相有害组分(恶臭类、二噁英类、 多环芳烃类)的完全分解;第三，通过燃料的粒度控制和大幅度降低炉排风量而 加大二次风量，可以最大限度地降低飞灰份额(飞灰份额小于5%)，显著降低 飞灰的粒径，粒径显著降低和小份额的飞灰在穿越高温的主燃烧区时，使飞灰中 吸附的毒性气体组分彻底分解，从而保障了固相产物的无害化。因此，本发明的 干化污泥链条炉排焚烧装置，实现了高温焚烧有害固体废弃物彻底无害化的两个 基本条件：极低飞灰粉额和极高炉膛出口烟温，且其结构简单，易于操作，是有 害废弃物焚烧的理想设备。
