专利名称：污泥焚烧方法和污泥焚烧设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污泥焚烧方法和采用该污泥焚烧方法的污泥焚烧设备。
背景技术：
出于保护环境和节约成本的目的，目前在下水污泥的干燥焚烧系统中，大多要求在焚烧污泥时，减少辅助燃料的使用，进行“自燃运行”。为了使自燃成立，仅向污泥焚烧炉中吹入空气还不够，还要通过吹入预热后的空气，控制焚烧炉内的温度，使其满足炉内污泥维持自燃的需要。在焚烧污泥之前，先利用干燥系统将脱水污泥干燥成半干燥污泥，可以减轻焚烧炉的负荷。在中国，由于污泥的发热量相对较低，且不同污泥的含水量等性状的变动范围较大，因此为了使焚烧炉中的污泥自燃运行始终成立，污泥的干燥焚烧系统的工作能力必须留有较大的余地。现有技术中，对流动空气的预热采用两种方法一种是利用余热锅炉等蒸汽系统所产生的蒸汽作为热源对流动空气进行加热；另一种是以污泥焚烧系统自身的排气作为热源对流动空气进行加热。这两种加热方法各有利弊，当以蒸汽作为热源时，能够通过调节蒸汽的供给量来调节预热温度，但受到蒸汽或蒸汽冷凝水自身温度的限制难以达到较高的预热温度，难以满足低发热量的污泥的自燃运行对温度的要求；当以污泥焚烧系统自身的排气作为热源时，能够获得较高的预热温度，却不易对预热温度进行调节，因此难以进行有效的温度控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种污泥焚烧方法，其利用污泥干燥焚烧系统中的蒸汽式污泥干燥机所产生的蒸汽冷凝水的热量和直接从污泥焚烧炉排出的排气的热量作为热源，来完成对流动空气的预热。本发明的技术方案一的污泥焚烧方法，利用污泥焚烧炉对由蒸汽式污泥干燥机干燥的半干燥污泥进行焚烧，回收所述蒸汽式污泥干燥机的蒸汽冷凝水的热量，利用该回收热对常温空气进行预热，得到第一预热空气，回收所述污泥焚烧炉的排气的热量，利用该回收热对已经过预热的所述第一预热空气进行加热，从而得到加热空气，将所述加热空气作为燃烧空气向所述污泥焚烧炉供给，并按照所述半干燥污泥的性状，通过增减所述蒸汽冷凝水的量，对所述燃烧空气的温度进行调节。采用这种污泥焚烧方法，既能够通过调节蒸汽冷凝水量而使燃烧空气的温度得到调节，又能够利用从污泥焚烧炉排出的温度较高的排气使燃烧空气的温度到达较高的水平。因此能够按照投入污泥的性状提供温度最合适的燃烧空气来维持其自燃。而且，即使对于发热量较低的污泥，也不需要加入过多的辅助燃料就能应对，可以避免装置大型化。与以往技术相比，能够更容易地应对性状变化较大的各种污泥。并且，由于上述排气是从污泥焚烧炉排出的未经过余热锅炉的高温排气，因此其所预热的空气能够达到更高的温度。另外， 由于上述蒸汽冷凝水由干燥焚烧系统中的蒸汽式污泥干燥机自身产生，实现了对干燥污泥的过程中所产生的蒸汽冷凝水的热量的有效利用，与利用蒸汽预热相比成本较低。本发明的技术方案二的污泥焚烧方法，在上述技术方案一的污泥焚烧方法中，进一步利用加热用蒸汽对所述第一预热空气进一步预热，得到第二预热空气，并按照所述半干燥污泥的性状，通过增减所述加热用蒸汽的量对所述燃烧空气的温度进行调节。采用这样的污泥焚烧方法，从上游开始依次利用蒸汽冷凝水、蒸汽、排气这三者对空气逐步加热，能够灵活应对各种污泥的焚烧需要。当污泥的发热量较高时，污泥焚烧所需的燃烧空气的温度较低，可以关闭蒸汽式污泥加热器，仅用蒸汽冷凝水和排气对流动空气进行预热，可以节约蒸汽，降低成本；而当污泥的发热量较低时，污泥焚烧所需的燃烧空气的温度较高，此时，打开蒸汽式污泥加热器，利用蒸汽冷凝水、蒸汽、排气这三者作为热源对空气进行加热，可以提高预热效率，较快地获得温度较高的燃烧空气。又，在上述技术方案二中，当同时利用蒸汽冷凝水和蒸汽对流动空气进行预热时， 最好使对常温空气进行预热的所述蒸汽冷凝水的量达到最大，以减少蒸汽的使用量，节约成本。采用上述污泥焚烧方法的污泥焚烧设备，具有蒸汽式污泥干燥机，其对脱水污泥进行干燥处理；污泥焚烧炉，其对从所述蒸汽式污泥干燥机排出的半干燥污泥进行焚烧； 排气式空气预热器，其利用从所述污泥焚烧炉排出的排气对向污泥焚烧炉供给的燃烧空气进行加热；蒸汽冷凝水式空气预热器，其设置在所述排气式空气预热器的上游，并利用所述蒸汽式污泥干燥机的蒸汽冷凝水对常温空气进行预热；以及蒸汽冷凝水量调节单元，其对所述蒸汽冷凝水的量进行增减。又，在上述污泥焚烧设备中，还可以在所述排气式空气预热器与所述蒸汽冷凝水式空气预热器之间设有以加热用蒸汽作为热源的蒸汽式空气预热器；以及蒸汽量调节单元，其对向所述蒸汽式空气预热器供给的所述加热用蒸汽的量进行增减。另外，本发明的污泥焚烧设备可以具有蒸汽式污泥干燥机，其对脱水污泥进行干燥处理；污泥焚烧炉，其对从所述蒸汽式污泥干燥机排出的半干燥污泥进行焚烧；以及空气预热器，其对向所述污泥焚烧炉供给的燃烧空气进行加热，所述空气预热器从上游开始依次包括蒸汽冷凝水式空气预热器，其利用所述蒸汽式污泥干燥机的蒸汽冷凝水对常温空气进行预热；以加热用蒸汽作为热源的蒸汽式空气预热器；以及以从所述污泥焚烧炉排出的排气作为热源的排气式空气预热器。
图1是表示本发明实施形态1的污泥焚烧方法的流程图。图2是表示本发明实施形态2的污泥焚烧方法的流程图。
具体实施例方式(实施形态1)下面，参照附图1，对本发明的实施形态1进行说明。如图1所示，本发明实施形态1的污泥干燥焚烧系统具有蒸汽式污泥干燥机1， 其通过蒸汽对脱水污泥进行干燥；污泥焚烧炉2，其用于对干燥后的半干燥污泥进行焚烧； 排气式空气预热器3，其设置在污泥焚烧炉2的后方，利用从污泥焚烧炉2排出的高温排气对空气进行加热，并将该加热空气作为燃烧空气向所述污泥焚烧炉2供给；余热锅炉4，其回收从排气式空气预热器3排出的废气的热量并产生蒸汽，将该蒸汽回馈给蒸汽式污泥干燥机1 ；排气处理设备5，其对经过余热回收的废气进行冷却和净化；烟 6，其用于将冷却和净化后的废气向大气排出。对污泥进行干燥焚烧的过程如下首先将脱水污泥(脱水饼)投入蒸汽式污泥干燥机1，通过干燥，使脱水污泥形成为半干燥污泥，例如可以使含水量为80%左右的脱水污泥形成为含水量为40%左右的半干燥污泥。接着，将此半干燥污泥投入污泥焚烧炉2，该污泥焚烧炉2由沙层和炉膛构成，投入污泥焚烧炉2的半干燥污泥在沙层处被流动的沙粉碎， 由于炉膛的温度高达850°C，因此被粉碎的污泥瞬间燃烧而气化。这种污泥燃烧所产生的排气从污泥焚烧炉2排出后，进入排气式空气预热器3，并对导入该排气式空气预热器3的空气进行加热，关于该“导入排气式空气预热器3的空气”将在后面进行说明。在排气式空气预热器3中被上述排气加热后的加热空气(例如300°C左右)作为燃烧空气被吹入污泥焚烧炉2内，维持污泥的自燃。另一方面，从排气式空气预热器3排出的、已经作为热源对空气进行加热后的废气(例如700°C左右)进入余热锅炉4，利用该废气的热量在余热锅炉4 中产生蒸汽。该蒸汽被送回到蒸汽式污泥干燥机1中供干燥污泥使用。最后，经过余热锅炉4的热量回收而温度大幅下降(例如下降为250°C )的排气进入排气处理设备5。在排气处理设备5中，排气中所含有的SOx、HCl等有害物质被苛性钠(NaOH)等去除，并且使排气的温度进一步降低，形成无害气体而经由烟囱6向大气排出。另外，在本实施形态中，当仅靠余热锅炉4所产生的蒸汽量来干燥污泥还不够时，还将外部蒸汽(例如1.0MPa、18(TC 左右的饱和蒸汽)补充到蒸汽式污泥干燥机1中。除了上述设备以外，在上述排气式空气预热器3的上游还设有蒸汽冷凝水式空气预热器7，其用于在最上游对常温空气进行预热，经过蒸汽冷凝水式空气预热器7预热的空气(以下称为“第一预热空气”)即为上述“导入排气式空气预热器3的空气”。下面对蒸汽冷凝水式空气预热器7进行具体说明。上述蒸汽冷凝水式空气预热器7与蒸汽式污泥干燥机1连接，用于对常温空气进行预热。具体来讲，在蒸汽式污泥干燥机1中对脱水污泥进行干燥时，会产生带有一定热量的蒸汽冷凝水，例如，当将含水率为80%左右的脱水污泥干燥为含水量为40%左右的半干燥污泥时，在蒸汽式污泥干燥机1中能够产生压强为0. 8MPa、温度大约为170°C的蒸汽冷凝水。在本实施形态中，上述蒸汽冷凝水从蒸汽式污泥干燥机1导入蒸汽冷凝水式空气预热器7中。另外，在蒸汽冷凝水式空气预热器7中还导入有由流动鼓风机15提供的温度例如为20°C左右的常温空气。因此，在蒸汽冷凝水式空气预热器7中，此常温空气被上述温度大约为170°C的蒸汽冷凝水加热，产生温度为80°C左右的第一预热空气。另外，从蒸汽冷凝水式空气预热器7通过的蒸汽冷凝水流入蒸汽冷凝水回收设备11中，并且未导入蒸汽冷凝水式空气预热器7的蒸汽冷凝水也从蒸汽式污泥干燥机1直接流入蒸汽冷凝水回收设备11 中。另外，对于蒸汽冷凝水式空气预热器7还设有蒸汽冷凝水量调节单元，该蒸汽冷凝水量调节单元包括蒸汽冷凝水量调节阀8、温度传感器9、以及TIC(温度指示调节系统)10。蒸汽冷凝水量调节阀8设置在蒸汽式污泥干燥机1与蒸汽冷凝水式空气预热器7 之间的流路上，对进入蒸汽冷凝水式空气预热器7的蒸汽冷凝水量进行调节。温度传感器9设置在蒸汽冷凝水式空气预热器7的出口处，对由蒸汽冷凝水式空气预热器7预热的上述第一预热空气的温度进行测量。此外，TIClO基于温度传感器9所测定的第一预热空气的温度对蒸汽冷凝水量调节阀8的开度进行控制，增加或减少导入蒸汽冷凝水式空气预热器7的蒸汽冷凝水的量，从而能够将第一预热空气的温度调节到蒸汽冷凝水量调节阀8全闭时的大约20°C至全开时的大约80°C之间。另外，在将燃烧空气从排气式空气预热器3吹入污泥焚烧炉2的流路上还设有温度传感器13和TI (温度测量装置)14，该温度传感器13和TI14用于测量从排气式空气预热器3排出的加热空气(即燃烧空气)的温度，为了使吹入污泥焚烧炉2的加热空气(即燃烧空气)达到污泥焚烧所需的目标温度，调节向蒸汽冷凝水式空气预热器7供给的蒸汽冷凝水的供给量，以使TI14的测量值达到目标温度。本实施形态的污泥焚烧方法，先采用蒸汽冷凝水作为热源在最上游对常温空气进行预热，得到第一预热空气，再采用排气作为热源对上述第一预热空气进行再次加热，进而形成与所焚烧的污泥的含水量、发热量等性状相符的燃烧空气，并将该燃烧空气吹入污泥焚烧炉2中，维持污泥的燃烧。采用这种污泥焚烧方法，既能够通过调节蒸汽冷凝水量而在大约250°C 310°C 的范围内调节燃烧空气的温度，又能够利用从污泥焚烧炉2排出的温度较高的排气使燃烧空气的温度到达较高的水平。因此能够按照投入污泥的性状提供温度最合适的燃烧空气来维持其自燃。而且，即使对于发热量较低的污泥，也不需要加入过多的辅助燃料就能应对， 可以避免装置大型化。与以往技术相比，能够更容易地应对性状变化较大的各种污泥。并且，由于上述排气是从污泥焚烧炉2直接排出的未经过余热锅炉4的高温排气，因此其所加热的空气能够达到更高的温度。另外，由于上述蒸汽冷凝水由干燥焚烧系统中的蒸汽式污泥干燥机1自身产生，实现了对干燥污泥的过程中产生的蒸汽冷凝水的热量的有效利用， 与利用蒸汽预热相比成本较低。(实施形态2)下面，参照图2，对本发明的实施形态2进行说明。在本发明实施形态2的污泥焚烧方法中，在上述实施形态1的蒸汽冷凝水式空气预热器7与排气式空气预热器3之间，进一步设有蒸汽式空气预热器12。该蒸汽式空气预热器12以蒸汽为热源，对由蒸汽冷凝水式空气预热器7预热的温度相对较低第一预热空气进行进一步预热，形成温度相对较高的第二预热空气，再将该第二预热空气导入排气式空气预热器3中。然后，在排气式空气预热器3中对该第二预热空气进行高温加热，形成温度满足污泥焚烧炉2中的污泥燃烧要求的加热空气，并将其作为燃烧空气导入污泥焚烧炉2 中。导入蒸汽式空气预热器12中的作为热源的所述蒸汽来自余热锅炉4或外部的补充蒸汽。例如，当第一预热空气的温度为80°C左右、导入蒸汽式空气预热器12中的饱和蒸汽为 1. 0MPa、180°C左右时，经蒸汽式空气预热器12预热的第二预热空气的温度可达到150°C左右，将该150°C左右的第二预热空气导入排气式空气预热器3中，经过高温排气的加热，得到380°C左右的加热空气，将该加热空气作为燃烧空气吹入污泥焚烧炉2中，维持污泥的自燃运行。另外，对于蒸汽式空气预热器12，与蒸汽冷凝水式空气预热器7相似，也设有蒸汽量调节单元，该蒸汽量调节单元包括蒸汽量调节阀8’、温度传感器9’、TIC(温度指示调节系统)10’。蒸汽量调节阀8’设置在蒸汽供给源(余热锅炉4和/或外部补充蒸汽源)与蒸汽式空气预热器12之间的流路上，对进入蒸汽式空气预热器12的加热用蒸汽的量进行调节。温度传感器9’设置在蒸汽式空气预热器12的出口处，对经过蒸汽式空气预热器12 预热的上述第二预热空气的温度进行测量。此外，TIC 10’基于温度传感器9’所测定的上述第二预热空气的温度对蒸汽量调节阀8’的开度进行控制，增加或减少导入蒸汽式空气预热器12的加热用蒸汽的量，从而能够对经过蒸汽式空气预热器12所预热的第二预热空气的温度进行调节。另外，在本实施形态中，在将燃烧空气从排气式空气预热器3吹入污泥焚烧炉2的流路上也设有用于测量该燃烧空气温度的温度传感器13和TI (温度测量装置)14，该温度传感器13和TI14用于测量从排气式空气预热器3排出的加热空气(即燃烧空气)的温度， 为了使吹入污泥焚烧炉2的加热空气(即燃烧空气)达到污泥焚烧所需的目标温度，调节向蒸汽冷凝水式空气预热器7供给的蒸汽冷凝水的供给量和/或向蒸汽式空气预热器12 供给的加热用蒸汽的供给量，以使TI14的测量值达到目标温度。在本实施形态中，从上游开始依次采用来自蒸汽式污泥干燥机1的蒸汽冷凝水、 来自余热锅炉4或外部补充蒸汽源的蒸汽、来自污泥焚烧炉2的排气这三者作为热源对流动空气进行分段式加热。当污泥焚烧炉2中所焚烧的污泥的发热量较高时，所需的燃烧空气的温度较低，此时可以关闭蒸汽式空气预热器12上游侧的蒸汽量调节阀8’，仅利用蒸汽冷凝水量调节阀8的开度调节后的蒸汽冷凝水和排气作为热源对流动空气进行加热，可以将加热空气(即燃烧空气)调节到250°C 310°C左右，可以节约价格比蒸汽冷凝水高的蒸汽的用量，降低成本；而当污泥焚烧炉2中所焚烧的污泥发热量较低时，所需的燃烧空气的温度较高，此时打开蒸汽量调节阀8’，利用蒸汽冷凝水、蒸汽、排气这三者作为热源对流动空气进行加热，可以提高预热效率，较快地获得温度较高的燃烧空气。另外，在蒸汽冷凝水量调节阀8、蒸汽量调节阀8，均打开时、即以蒸汽冷凝水、加热用蒸汽、排气为热源对流动空气进行加热时，将蒸汽冷凝水导入蒸汽冷凝水式空气预热器7，通过调节蒸汽量调节阀的开度，能够将加热空气(即燃烧空气)调节为310°C 380°C 左右，此时，最好把蒸汽冷凝水量调节阀8的开度调为最大。这样，假设加热空气(即燃烧空气)的目标温度不变的话，在下面的蒸汽式空气预热器12中就可以节约加热用蒸汽的用量，降低成本。在上述各实施形态中，蒸汽量调节单元和蒸汽冷凝水量调节单元不限于调节阀、 温度传感器、TIC等，只要是能根据空气预热器出口处的温度对向该空气预热器供给的作为热源的流体的供给量进行控制的装置即可。又，投入污泥焚烧炉的污泥不限于半干燥污泥， 也可以是半干燥污泥与脱水污泥的混合物。又，燃烧空气的温度调节范围可以通过改变供给蒸汽的压力和温度等来适当设定。又，上面对焚烧含水量为40%左右的污泥的情况进行了说明，当所焚烧的污泥的含水量等性状不同时，只要通过上述蒸汽冷凝水量调节单元或蒸汽量调节单元调节蒸汽冷凝水或加热用蒸汽的供给量，使加热空气的温度达到维持污泥自燃运行的程度即可。又，在上述蒸汽量调节单元和蒸汽冷凝水量调节单元中，也可以只设置一个或不设置。以上对本发明的最佳实施形态进行了说明，在不脱离本发明的范围的条件下，可以对本发明进行各种变更。
权利要求
1.一种污泥焚烧方法，其特征在于，利用污泥焚烧炉对由蒸汽式污泥干燥机干燥的半干燥污泥进行焚烧，回收所述蒸汽式污泥干燥机的蒸汽冷凝水的热量，利用该回收热对常温空气进行预热，得到第一预热空气， 回收所述污泥焚烧炉的排气的热量，利用该回收热对已经过预热的所述第一预热空气进行加热，从而得到加热空气，将所述加热空气作为燃烧空气向所述污泥焚烧炉供给，并按照所述半干燥污泥的性状，通过增减所述蒸汽冷凝水的量，对所述燃烧空气的温度进行调节。
2.如权利要求1所述的污泥焚烧方法，其特征在于，利用加热用蒸汽对所述第一预热空气进一步预热，得到第二预热空气，并按照所述半干燥污泥的性状，通过增减所述加热用蒸汽的量对所述燃烧空气的温度进行调节。
3.如权利要求2所述的污泥焚烧方法，其特征在于，使对常温空气进行预热的所述蒸汽冷凝水的量达到最大。
4.一种污泥焚烧设备，其特征在于，具有 蒸汽式污泥干燥机，其对脱水污泥进行干燥处理；污泥焚烧炉，其对从所述蒸汽式污泥干燥机排出的半干燥污泥进行焚烧； 排气式空气预热器，其利用从所述污泥焚烧炉排出的排气对向污泥焚烧炉供给的燃烧空气进行加热；蒸汽冷凝水式空气预热器，其设置在所述排气式空气预热器的上游，并利用所述蒸汽式污泥干燥机的蒸汽冷凝水对常温空气进行预热；以及蒸汽冷凝水量调节单元，其对所述蒸汽冷凝水的量进行增减。
5.如权利要求4中所述的污泥焚烧设备，其特征在于，在所述排气式空气预热器与所述蒸汽冷凝水式空气预热器之间设有以加热用蒸汽作为热源的蒸汽式空气预热器；以及蒸汽量调节单元，其对向所述蒸汽式空气预热器供给的所述加热用蒸汽的量进行增减。
6.一种污泥焚烧设备，其特征在于，具有 蒸汽式污泥干燥机，其对脱水污泥进行干燥处理；污泥焚烧炉，其对从所述蒸汽式污泥干燥机排出的半干燥污泥进行焚烧；以及空气预热器，其对向所述污泥焚烧炉供给的燃烧空气进行加热， 所述空气预热器从上游开始依次包括蒸汽冷凝水式空气预热器，其利用所述蒸汽式污泥干燥机的蒸汽冷凝水对常温空气进行预热；以加热用蒸汽作为热源的蒸汽式空气预热器；以及以从所述污泥焚烧炉排出的排气作为热源的排气式空气预热器。
全文摘要
本发明提供一种污泥焚烧方法和采用该方法的污泥焚烧设备。该污泥焚烧方法，利用污泥焚烧炉对由蒸汽式污泥干燥机干燥的半干燥污泥进行焚烧，回收所述蒸汽式污泥干燥机的蒸汽冷凝水的热量，利用该回收热对常温空气进行预热，得到第一预热空气，回收所述污泥焚烧炉的排气的热量，利用该回收热对已经过预热的所述第一预热空气进行加热，从而得到加热空气，将所述加热空气作为燃烧空气向所述污泥焚烧炉供给，并按照所述半干燥污泥的性状，通过增减所述蒸汽冷凝水的量，对所述燃烧空气的温度进行调节。采用该污泥焚烧方法，既可以调节加热空气的温度，又能够使加热空气的温度达到较高的水平，能够应对形状变动范围较大的各种污泥的焚烧需要。
文档编号F23L15/00GK102563666SQ20101061561
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者小山智之, 川岛胜, 横田修, 竹中彰, 西田光秀 申请人:株式会社久保田