申请日2006.11.24
公开(公告)日2007.07.11
IPC分类号F23G5/18; F23G7/14
摘要
本发明公开了一种污泥高温空气焚烧方法及其装置。该装置包括层燃炉、燃烬室和蓄热式高温空气发生器，蓄热式高温空气发生器包括高温烟气入口、与高温烟气入口连通的左右两侧烟道、控制左右两侧烟道流通的烟气入口挡板、空气入口挡板、调整左右两侧烟道和空气入口的开启状态的齿轮与齿条传动机构、位于左右两侧烟道内的高温板式蓄热体、控制进入高温板式蓄热体烟气和空气的四通切换阀、位于高温板式蓄热体后端的进风管和位于高温板式蓄热体前端的出风管。本发明结构紧凑、占地少、投资小、处理效率高、能大幅减少辅助燃料、运行成本低、环保效果好，能快捷、方便、安全有效地处理高水分污泥，同时满足污泥处理的环保要求，应用前景良好。
权利要求书
1、污泥高温空气焚烧装置，包括与污泥加料管和烟煤加料管连接的层燃炉、 位于层燃炉上方的燃烬室，其特征在于所述污泥高温空气焚烧装置还包括蓄热 式高温空气发生器，所述蓄热式高温空气发生器包括高温烟气入口、与高温烟 气入口连通的左右两侧烟道、控制左右两侧烟道流通的烟气入口挡板、空气入 口挡板、调整左右两侧烟道和空气入口的开启状态的齿轮与齿条传动机构、位 于左右两侧烟道内的高温板式蓄热体、控制进入高温板式蓄热体烟气和空气的 四通切换阀、位于高温板式蓄热体后端的进风管和位于高温板式蓄热体前端的 出风管;所述高温烟气入口与燃烬室连通，低温烟道与布袋除尘器连接;进风 管与送风机连接，出风管分别与燃烬室上的二次风口以及一次风箱连通，送入 高温低氧空气。
2、根据权利要求1所述的污泥高温空气焚烧装置，其特征在于所述烟气入 口挡板与空气入口挡板由非金属耐温材料制成，表面有降温层，底部有行走的 滑轮，由齿轮与齿条传动机构驱动。
3、根据权利要求1和2所述的污泥高温空气焚烧装置，其特征在于所述齿 轮与齿条传动机构包括齿轮、齿条、滑轮和导轨，实现一侧烟气挡板的开和空 气挡板的关，以及另一侧烟气挡板的关和空气挡板的开。
4、根据权利要求1所述的污泥 高温空气焚烧装置，其特征在于所述层燃炉 包括推进器、多级固定炉排、多级一次风口、一次风箱、集渣器、石灰石喷口， 所述多级固定炉排与多级一次风口交错相间排列，集渣器位于层燃炉的底端， 一次风箱一端与出风管连通，另一端分别与多级一次风口连接，将高温低氧空 气送入多级一次风口，层燃炉缩口炉拱处装有石灰石喷口，向烟气中喷湿石灰 石以脱除三氧化硫等酸性气体。
5、根据权利要求1所述的污泥高温空气焚烧装置，其特征在于所述燃烬室 包括二次风口和折焰角，所述二次风口送入高温空气发生器后出风管的高温低 氧空气，促使进一步燃烧;所述折焰角为三角形状，以延长烟气在燃烬室中的 停留时间，并使烟气进入高温烟道气流均匀。
6、根据权利要求1所述的污泥高温空气焚烧装置，其特征在于所述蓄热式 高温空气发生器其蓄热体采用薄板蓄热材料，顺列结构布置，上面装有吹灰器， 下面有集灰器和出灰管。
7、利用权利要求1～6所述装置进行污泥高温空气焚烧的方法，其特征在 于，利用上述装置进行污泥高温空气焚烧的方法：来自污泥加料管和烟煤加料 管的污泥和煤按比例加入，在层燃炉内燃烧，未燃烬气体通过二次风口送入二 次燃烬风进一步燃烧，产生的高温烟气由高温烟气入口进入蓄热式高温空气发 生器，高温烟气经蓄热体，放出热量后通过四通切换阀排入低温烟道，并通过 布袋除尘器，经引风机和烟囱排出，在此过程，由低温烟道设有的活性炭喷嘴， 对烟气中的重金属和二噁英进行吸附，由尾部的布袋除尘器，在除尘的同时， 进一步对重金属和二噁英收集;来自送风机的冷空气混入引风机出口部分低温 烟气后，由进风管进入蓄热式高温空气发生器，吸收蓄热体的热量，形成高温 低氧空气，经出风管分别与燃烬室上的二次风口以及一次风箱连通，送高温低 氧空气到层燃炉以及燃烬室，促进污泥燃烧。
8、根据权利要求7所述污泥高温空气焚烧的方法，其特征在于所述层燃炉 内燃烧是污泥与煤按比例加入，加入炉内最上层固定炉排中，吸收炉内辐射热 量稍许干燥后由推进器推向下一级，下一级炉排上设有一次风口，物料同时收 到炉内的高温烟气辐射和高温低氧的一次风对流换热，使得燃料中水分大量逸 出，同时可能逸出部分挥发分，经过一定时间后，再由推进器推向下一级固定 炉排上燃烧，这一级和以后级的推进器装在一次风道上，四周加冷却水套进行 冷却，燃料挥发分和残炭燃烧完剩余的灰渣送入灰渣器，层燃炉的上部是一缩 口炉拱，缩口炉拱处装有石灰石喷口，向烟气中喷湿石灰石以脱除三氧化硫等 酸性气体。
说明书
污泥高温空气焚烧方法与装置
技术领域
本发明涉及高温低氧燃烧技术的层燃的高效低污染污泥焚烧处理系统，具 体涉及污泥高温空气焚烧方法与装置。
背景技术
污泥是生活和工业污水处理的副产物，这种副产物富含微生物、病原体、 病毒等，具有较强的污染性质，如果处置不当，会形成广泛的污染传播，通常 其污染的途径有：(1)污泥随意堆放将渗入地表土层污染地表水系统;(2)没 有进行卫生化处理的污泥进入农田，可能直接威胁人类的食物链;(3)污泥散 发恶臭，或散发有害物质到大气中，对大气形成污染。污泥处理的方法主要有： (1)农业堆肥。但污泥中含有一定量的重金属元素和病毒、病原体、寄生虫卵 等有害物质，施于农田会通过食物链与生物链的传递对人类产生毒害作用。(2) 污泥填埋。污泥填埋方法简单，费用低廉，因此在有些国家填埋是一种主要的 处置方式，但填埋侵占大量土地，同时，由于污泥含有一定的有毒物质，填埋 不当有可能因沥滤液的浸出而污染土壤和地下水。(3)污泥投海。利用海洋的 自净能力，投海处理污泥一直被许多国家所采用，但由于这一处置方式对海洋 生态、环境卫生及水体污染所造成的严重后果，该方法已经逐渐受到限制。(4) 污泥焚烧。由于焚烧过程能耗高，氧化反应所需的能量不能自给，需另外补充 能量，因此运行成本高。但它以处理速度快，减量化程度高，能源再利用，消毒 彻底等突出特点而著称。
世界各国的均对污泥处理所花费的时间和所占的空间提出了更为严格的要 求，因而污泥焚烧技术已逐步成为污泥处理的主流技术，愈来愈受到世界各国的 青睐。焚烧工艺除了消耗能源，成本和运行费高以外，还会带来烟气污染以及产 生二噁英等有害物质，目前，发达国家都在制定更严格的固体焚烧炉烟气的排 放标准，这也将给污泥的焚烧提出更高的要求。
现在污泥焚烧处理通常用流化床锅炉和回转窑炉，要求入炉的污泥经过初 处理，入炉污泥水分在80%左右，需加入大量的辅助燃料，另外为了余热利用需 安装余热锅炉，导致系统复杂，运行费用高，需要政府同时对污泥处理和发电 电价给予双重补助才能维持。所以，污泥焚烧处理工艺的关键在于开发热效率高 、耗资小、运行成本低，并符合环保要求的焚烧工艺。
发明内容
本发明专利的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种投资小、运行 成本低、热效率高，并符合环保要求的污泥高温空气处理装置，该装置能处理 90%水分的原生污泥;辅助燃料的投入只为了完成污泥燃烧，而不用于余热发电， 可大幅减少辅助燃料的投入量，降低运行成本;同时通过开发能直接吸收高温 高尘烟气热量的蓄热体，最大幅度回收烟气中的余热。
本发明另一目的在于提供污泥高温空气焚烧的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
污泥高温空气焚烧装置，包括与污泥加料管和烟煤加料管连接的层燃炉、 位于层燃炉上方的燃烬室，还包括蓄热式高温空气发生器，所述蓄热式高温空 气发生器包括高温烟气入口、与高温烟气入口连通的左右两侧烟道、控制左右 两侧烟道流通的烟气入口挡板、空气入口挡板、调整左右两侧烟道和空气入口 的开启状态的齿轮与齿条传动机构、位于左右两侧烟道内的高温板式蓄热体、 控制高温板式蓄热体后的通道与低温烟道连接四通切换阀、位于高温板式蓄热 体后的通道上的进风管和位于高温板式蓄热体前端的后出风管;所述高温烟气 入口与燃烬室连通，低温烟道与布袋除尘器连接;进风管与送风机连接，出风 管分别与燃烬室上的二次风口以及一次风箱连通，送入高温低氧空气。
所述烟气入口挡板与空气入口挡板由非金属耐温材料制成，表面有降温层， 底部有行走的滑轮，由传动机构驱动。
所述齿轮与齿条传动机构包括齿轮、齿条、滑轮和导轨，实现一侧烟气挡 板的开和空气挡板的关，以及另一侧烟气挡板的关和空气挡板的开。
所述层燃炉包括推进器、多级固定炉排、多级一次风口、一次风箱、集渣 器、石灰石喷口，所述多级固定炉排与多级一次风口依次相间布置，集渣器位 于层燃炉的底端，一次风箱一端与出风管连通，另一端分别与多级一次风口连 接，将高温低氧空气送入多级一次风口，层燃炉缩口炉拱处装有石灰石喷口， 向烟气中喷湿石灰石脱硫等酸性气体。
所述燃烬室包括二次风口和折焰角，所述二次风口送入来自出风管的高温 低氧空气，促使进一步燃烧;所述折焰角为三角形状，以延长烟气在燃烬室中 的时间，并使烟气进入高温烟道气流均匀。
利用上述装置进行污泥高温空气焚烧的方法：来自污泥加料管和烟煤加料 管的污泥和煤按比例加入，在层燃炉内燃烧，未燃烬气体通过二次风口送入二 次燃烬风进一步燃烧，产生的高温烟气由高温烟气入口进入蓄热式高温空气发 生器，高温烟气经蓄热体，放出热量后通过四通切换阀排入低温烟道，并通过 布袋除尘器，经引风机和烟囱排出，在此过程，由低温烟道设有的活性炭喷嘴， 对烟气中的重金属和二噁英进行吸附，由尾部的布袋除尘器，在除尘的同时， 进一步对重金属和二噁英收集;来自送风机的冷空气混入引风机出口的部分低 温烟气后由进风管进入蓄热式高温空气发生器，吸收蓄热体的热量，形成高温 低氧空气，经出风管分别与燃烬室上的二次风口以及一次风箱连通，送高温低 氧空气到层燃炉以及燃烬室，促进污泥燃烧。
所述层燃炉内燃烧是污泥与煤按比例加入，加入炉内最上层固定炉排中， 吸收炉内辐射热量稍许干燥后由推进器推向下一级，下一级炉排上设有一次风 口，物料同时收到炉内的高温烟气辐射和高温低氧的一次风对流换热，使得燃 料中水分大量逸出，同时可能逸出部分挥发分，经过一定时间后，再由推进器 推向下一级固定炉排中燃烧，这一级和以后级的推进器装在一次风道上，四周 加冷却水进行冷却，保证燃料挥发分和残炭燃烧，燃烧完的灰渣送入灰渣器， 层燃炉的上部是一缩口炉拱，以保证炉内的温度在1000℃左右，缩口炉拱处装 有石灰石喷口，向烟气中喷湿石灰石脱硫等酸性气体，脱除效率50%左右。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本高效低污染污泥焚烧系统以污泥燃烧和热量利用为目的，辅助燃料 投入少，降低了污泥处理的运行成本。整个系统燃料的燃烬率95%以上，热效 率80%左右。
(2)固定炉排与高温低氧空气相结合，适合污泥高水分(质量分数达90%) 、可燃成分少的特点，一次风量入口集中避免了风口堵塞问题;
(3)蓄热式高温空气发生器直接采用高温多灰的烟气作为热源，以大传热 系数的非金属堇青石和莫来石混合材料为蓄热介质，配以烟气空气的两侧调节 系统，可以连续生产高温空气。
(4)在常温空气内混入清洁低温烟气，通过蓄热式高温空气发生器得到高 温低氧的空气。
(5)整个污泥处理过程配有烟气中喷湿石灰石、活性炭，布袋除尘器，同 时炉内实现高温低氧燃烧，NOx生产少，排放指标满足国家环保要求。
综合以上，本污泥处理方法和系统具有处理效率高、环保效果好的优点， 可广泛地使用于处理城市生活污泥，应用前景较广。
