烟气循环污泥喷动流化床焚烧系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及垃圾的燃烧处理装置技术领域，具体涉及一种烟气循环污泥喷动流化床焚烧系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，在生活中和工业中产生了越来越多的污泥，为了有效解决污泥二次污染环境和影响人类健康，就需要对污泥进行处理。在众多的污泥处理处置工艺中，焚烧法因其能够最大限度地减小污泥体积，所有的病菌、病原体均被彻底杀灭，有毒有害的有机物被彻底氧化分解，同时可利用污泥潜在的热能进行供热或发电，实现减量化、无害化、资源化的目标而成为污泥处理处置的主要发展方向和研究热点之一。污泥焚烧设备包括多膛焚烧炉、回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉等，其中流化床焚烧炉以其气固混合好、焚烧彻底、污染物排放量低等优点被广泛研究和采用。
[0003]从污泥焚烧系统运行的经济性考虑，污泥焚烧前一般需先进行深度脱水或干化处理。由于原污泥的热值经常发生变化，另外，深度脱水或干化处理工艺运行不稳定时也会使入炉污泥热值的波动加剧，导致流化床焚烧炉在运行过程中出现超温现象，超温严重时会发生床料高温结焦。结焦现象是流化床焚烧炉运行时常见的问题之一，严重威胁焚烧炉的安全运行。床料高温结焦时，颗粒在高温下发生软化并彼此粘结，迅速生长为大焦块，使床料的流化状态恶化甚至导致事故停炉。炉膛超温还会影响炉内的脱硫效率。一般情况下，根据脱硫剂特性的不同，流化床焚烧炉的最佳脱硫温度在800-900°C之间。在此温度之上，炉内负责脱硫的CaO会发生烧结，影响脱硫效果，造成焚烧炉整体的脱硫效率下降。不仅如此，当炉膛超温时，焚烧所产生的烟气中NOx含量也会大大增加。目前，针对污泥流化床焚烧炉超温的问题，较为常用的方法有以下两种:1、降低负荷法，其源于燃煤锅炉炉温控制技术，是在炉内温度过高时，降低入炉的污泥量，弱化密相区及稀相区的燃烧，从而达到抑制炉内温度的目的，然而，降低负荷对炉温的影响较为迟缓，且会减少污泥焚烧量;2、增加一次风量法，顾名思义就是提高进入炉内的低温一次风量，在强化密相区扰动的同时降低密相区和稀相区的温度。与前一种方法相比，该方法不会影响焚烧炉的正常运行，操作上灵活简便，炉温响应迅速。缺点是烟气体积会增加，烟道出口过剩空气系数也相应提高，排烟热损失增大。此外，由于污泥的挥发分含量较高，烟气速度提高会使挥发分在炉内的停留时间缩短，导致不完全燃烧，造成化学不完全燃烧热损失增大，使焚烧炉的经济性降低。
[0004]由上述可知，针对污泥热值经常发生波动这一特性，利用低温载体降低炉温是一种可靠有效的途径。在煤粉锅炉运行工艺中，烟气再循环(Flue Gas Recirculat1n,FGR)是一种发展成熟，且应用广泛的低温载体降温技术。该技术的基本原理是将锅炉尾部烟道中一部分低温烟气(烟温约200-300°C)，通过再循环风机送入炉膛，从而改善炉膛烟气的混合，并有效控制炉膛温度水平，抑制或防止炉膛结焦，同时提高锅炉出力并抑制NOx等有害物质的排放。该方法没有增加最终排放烟气的容积，因此不会增加焚烧炉的排烟热损失，提高了焚烧炉的热经济性。以FGR技术为基础，许多改进的工艺被应用到降低污泥焚烧炉炉膛温度中。但是在实际的运行过程中，循环烟气中的飞灰等固相物质导致布风板堵塞，影响焚烧炉正常运行，使焚烧炉的经济性降低。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的流化床焚烧炉在实际的运行过程中，循环烟气中的飞灰等固相物质导致布风板堵塞，影响焚烧炉正常运行，使焚烧炉的经济性降低的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种烟气循环污泥喷动流化床焚烧方法，其包括:在流化床焚烧炉进行焚烧动作时，将部分低温烟气和部分一次风以喷动风的形式引入焚烧密相区，使焚烧密相区处于喷动流化状态;将剩余部分一次风经过布风板引入焚烧密相区;将剩余部分低温烟气引入焚烧稀相区靠近烟道的区域;其中，所述一次风与所述低温烟气的总流量比为0.48-0.96:1。
[0007]优选地，所述一次风与所述低温烟气的总流量比为0.54-0.72:1。
[0008]进一步，还包括将二次风引入焚烧稀相区的步骤;其中，所述一次风与所述二次风的总流量与所述低温烟气的总流量之间的比例为0.74-1.48:1。
[0009]优选地，所述一次风与所述二次风的总流量与所述低温烟气的总流量之间的比例为0.83-1.11:1。
[0010]在上述焚烧方法中，所述一次风和所述二次风均为空气或者经过预热的空气，其中，预热的温度最好在200度以下;所述低温烟气为流化床焚烧炉焚烧污泥产生的经过降温的、优选经过气固分离的烟气，其可以是同一个流化床焚烧炉产生的，也可以是另外的流化床焚烧炉产生的。
[0011]同时，本发明还提供了一种使用上述焚烧方法的焚烧系统，包括流化床焚烧炉，其包括焚烧密相区和焚烧稀相区，在焚烧密相区下部设置有布风板，所述布风板下方设置有空气风室;在所述空气风室上设置有剩余部分一次风入口 ；还包括喷管，所述喷管穿过所述空气风室和所述布风板，使所述喷管的喷口位于所述焚烧密相区，且另一端与部分低温烟气入口、部分一次风入口相连通;在所述焚烧稀相区且靠近烟道处设置有剩余部分低温烟气入口 ；所述焚烧稀相区与所述烟道相连通。
[0012]进一步，在所述焚烧稀相区还设置有二次风入口。
[0013]进一步，还包括空气换热器，其入口为空气入口，其出口与部分一次风入口、剩余部分一次风入口和二次风入口相连通;且所述空气换热器设置在烟道内与烟气换热。
[0014]进一步，所述烟道的出口与第一气固分离装置的入口相连通;所述第一气固分离装置的出口通过循环设备分别与部分低温烟气入口、剩余部分低温烟气入口相连通。
[0015]进一步，还包括第二气固分离装置，所述第二气固分离装置的入口与所述焚烧稀相区的气体出口相连通;所述第二气固分离装置的气体出口和固体出口分别与烟道入口和所述焚烧稀相区的下部相连通。
[0016]优选地，所述第一气固分离装置和所述第二气固分离装置为高效旋风分离器或者布袋除尘器;所述循环设备为循环风机;所述喷管为喷动床喷管。
[0017]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0018](I)本发明的烟气循环污泥喷动流化床焚烧方法，其包括:在流化床焚烧炉进行焚烧动作时，将部分低温烟气和部分一次风以喷动风的形式引入焚烧密相区，使焚烧密相区处于喷动流化状态;将剩余部分一次风经过布风板引入焚烧密相区;这样，通过使焚烧密相区一直处于翻动流化的状态，且同时，将剩余部分一次风经过布风板引入焚烧密相区，上述两种不同方式的空气和烟气经过相互配合的引入方式，避免了现有技术中只通过布风板引入空气时所述布风板堵塞的问题，同时，上述引入空气和烟气的以喷动风的方式引入到焚烧密相区，尤其适宜因热值波动大而造成炉膛温度波动大从而导致炉膛内超温结焦或者温度波动大导致燃烧不完全的问题，弥补了现有技术中炉温响应迟缓的缺点，有效控制了炉膛的温度水平，抑制或防止炉膛内结焦，保护炉内温度维持在最佳范围(脱硫温度)，确保较高的炉内脱硫效率;将剩余部分低温烟气引入焚烧稀相区，利用剩余部分低温烟气温度低、比热容高的特点，降低了炉膛内的氧气浓度，有效抑制了烟气中氮氧化物的生成同时，降低了烟气排出时的温度，简化了后续操作；其中，所述一次风与所述低温烟气的总流量比为
0.48-0.96:1，通过设置上述比例，使得本发明的焚烧方法效果最好。
[0019](2)本发明的烟气循环污泥喷动流化床焚烧方法，通过将二次风引入焚烧稀相区，既可以调节炉膛内温度，又可以为焚烧稀相区补充氧气，使炉膛内燃烧充分。
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