专利名称：污泥燃烧器中焚烧干化污泥产品的方法
技术领域：
本发明涉及一种焚烧干化污泥产品的方法，所述干化污泥产品中含有大量具有烧 结趋势(sintering tendency)的物质。
背景技术：
现有的干燥以及后续焚烧污泥产品的技术是众所周知的。早在二十世纪七十年 代，用于干燥和焚烧机械脱水污泥产品的系统就已经面世了。污泥产品在不同类型的窑中 进行焚烧，能量由矿物燃料炉供应。由于系统的容积相对较小，且机械脱水污泥产品的干固 体含量较低，导致系统的能耗过高。因此，窑的入口部分相对较大的区域具有干燥器的功 能，藉此窑的焚烧区域被设置在靠近矿物燃料炉火焰的位置。窑的逆流设计意味着，窑的焚 烧区域产生的能量在这种情况下以热气的形式被转移到窑的干燥区域。在这些窑系统中， 焚烧步骤到干燥步骤的热转移效率相当低。为了提高焚烧区域产生的气体到干燥区域的热 转移，安装了例如升降器、传送链等。 上述系统中的一个关键问题是窑内(特别是在焚烧区域)污泥产品的烧结。该烧 结效应(sintering effect)归因于原料导致的多种因素，以及原料温度的升高产生的碱土 金属(钠、钾等)和惰性物质成分(尤其是沙粒)的熔融/烧结的情况的综合作用。这些 烧结效应妨碍了窑的安全运行。 随着用于处理污泥产品的机械脱水系统的改进，窑的干燥区域相对于焚烧区域的 长度来说变短了。窑系统供热的经济性也因此得到了提高。然而，随着焚烧区域相对变大， 烧结的问题甚至有进一步严重的趋势。这主要是由于热能释放不可控，同时也归因于污泥 产品的成分。 为了提高从焚烧步骤到干燥步骤的热转移，同时也为了避免烧结问题，在这些应 用中开发出使用流化床的技术。在流化床技术中，两个步骤之间的热转移是接近的，并使得 能量状态最优化。在形式改变之后，烧结效应的问题仍然存在。加压流体化气(以空气为 典型)的喷射管被证明依然是出现烧结的危险区域。在一些基于流化床技术的污泥干燥器 /焚烧炉中，要求对燃料的混合进行调整以减小烧结问题。这反过来产生了额外的花费，并 使其它工序产生被干扰的危险。 上述烧结问题在历史上曾经通过将多种技术组合运用在一台装置上而得到临时 性的解决。上述兼具干燥和焚烧功能的窑就是这样的一个好例子。然而如今，对不同的工 序的高能效及高有效性的要求大大制约了这种设备组合。因此，分离的不同工序已成为一 种逻辑性的步骤，不仅限于污泥产业而在许多产业中得到应用。对分离工序的更灵活的解 决方案将在故障时间縮到最短的同时提高生产率。复杂的加工偏差也可以分别得到处理， 而不影响整个生产速度。此外，当烧结的温度水平接近污泥产品中有机成分完全燃烧所要 求的温度时，将出现问题。
发明内容
本发明的目的是避免或消除现有干化污泥产品焚烧系统中的上述缺点。
这一 目的是通过权利要求1所述方法来实现的。 通过回转窑末端设置的污泥燃烧器可以焚烧污泥产品，并使灰渣中有机成分的残 留最少，同时使得焚烧产生的能量最大，并且将该能量转移给蒸汽锅炉中的蒸汽，蒸汽锅炉 用在至少一个用于干燥机械脱水污泥产品的干燥器上。 通过干燥的工序可以将具有80wt^含水量的机械脱水污泥产品转变成具有 2-10wt % ，优选约5wt %含水量的细小或碎颗粒状干化污泥产品。 通过在窑中进行缓慢冷却，保证来自焚烧的污泥产品的灰渣、副产物连续降温到 所需温度从而避免烧结。此外，将物料冷却到储存以及运离现场所需的温度水平。
通过将焚烧污泥产品产生的燃烧气体引导入回转窑中，可以将气体从灰渣和惰性 成分中分离出来。 通过对焚烧阶段产生的气体进行后燃烧处理，污泥产品的发热量产生了变化(短期 及长期的)，并且根据天然气、燃油、重燃油或矿物燃料的不同而增加了足够的能量，以便
A)平衡污泥焚烧提供的能量与干燥所需的能量。 B)控制焚烧步骤产生的焚烧废气保持正常温度水平，以便确定废气中残留的挥发 性有机物的后燃烧。 C)由蒸汽锅炉向污泥蒸汽干燥器中提供所需的蒸汽流量和压力。 D)通过将碳酸氢钠和活性炭注入纺织袋式过滤器中，构成气体净化系统的主要部
分，从而安全回收烟气中的硫、残留重金属以及细粉。 E)在蒸汽锅炉之后安全回收废气中的含汞成份。
下面将参照附图对本发明进行说明，附图中 图1是设有用于焚烧干化污泥产品的污泥燃烧器的回转窑的示意图；
图2(a-c)是回转窑的入口和出口处灰渣的三幅温度曲线图。
具体实施例方式
图l所示为加长回转窑1，其末端设有污泥燃烧器2。根据本发明的方法，将干化污 泥产品3持续向污泥燃烧器中进料并焚烧，优选向燃烧器的火焰中进料并焚烧。该干化污 泥产品优选从干燥器获取的细小或碎颗粒状干化污泥产品，含水量约为2wt^至10wt%， 优选约5wt%，由用于处理例如工业用水、废水以及淡水的废水处理作业所产生。污泥产品 包括在焚烧时具有烧结趋势的物质，如沙粒或其它物质。 为了启动或维持污泥燃烧器中的焚烧过程，还可以向污泥燃烧器2中供应燃料 4(例如天然气、燃油、重燃油以及其它矿物燃料)。 污泥燃烧器2中污泥产品3的焚烧情况应为全部有机物质被焚烧，且回转窑1底 部的沙粒没有发生烧结。更确切地说，污泥产品3与气体(如果需要还可能存在燃料)在 污泥燃烧器2中混合，因此污泥产品的焚烧发生在燃烧器火焰的位置。通过以这种方式焚 烧污泥产品解决了窑内污泥产品的烧结问题，尤其是焚烧区域内的问题。设置回转窑1的目的一方面在于冷却灰渣/副产物，另一方面在于从烟气中分离灰渣，因此回转窑1可以作
为灰渣的分离器。为了冷却灰渣，回转窑1的炉衬应该具有良好的导热能力，使得灰渣温度
均匀而缓慢地降低。灰渣将从与污泥燃烧器2相反的一端被清出回转窑1。 烟气在与灰渣相同的位置与回转窑1分离，并供给蒸汽锅炉6的后燃烧段。蒸汽
锅炉6中可以加入适当的燃料7。蒸汽锅炉的热气用于干燥污泥产品。 因此，根据本发明，干化污泥产品的焚烧应该在回转窑1的平行流中进行。 从图2(b)和图2(c)中可以推断，如果灰渣温度升高到一定程度，则存在窑内烧结
的危险。图2(a)示出了上述通过参照图1的排布获得的灰渣温度，并且可以看出如果灰渣
温度从窑(优选回转窑)的入口到出口缓慢降低，将不存在烧结的危险。 工艺中的焚烧环节被分成三个流程A)物料流，B)能量供应流，C)废气流。 A)物料流 干燥获得的干化的细小或碎颗粒状的污泥颗粒与天然气一起持续共燃，例如在污 泥燃烧器中。天然气用来启动和维持燃烧器的安全燃烧。由此，燃烧器内将获得最佳的燃 烧速率，且燃烧器内不会产生烧结的效应。而在含有过多惰性成分如沙粒时烧结效应明显， 例如在湿泥中。湿泥中惰性成分的含量偶尔会超过干物重的60wt%。 污泥燃烧器被设置在回转窑的末端。并且通过窑的缓慢旋转以及轻微倾斜，灰渣
和残余的惰性物质成分进一步向下朝窑的出口端方向输送。灰渣将在穿过窑的路径上降
温，从而降低产生烧结的危险。考虑到灰渣从冷却到加热过程中温度曲线图的变化，燃烧后
的惰性物质和副产物会对烧结效应产生不利影响，请参阅随附的温度曲线图。 即将排出回转窑的灰渣被送入下一步，通过与回转式冷却器(即Bojner系统)中
的气体发生间接的热传递来继续进行冷却。此后，将灰渣存放在料仓中从而进一步运离现场。 B)能量供应流 燃烧器中污泥产品的混合物被加入尽可能多的天然气，以便在化学计量条件中助 燃气体的A值轻微增加时达到最佳燃烧，从而避免燃烧形成复杂的反应气体，同时最大程 度降低了废气中一氧化碳的含量。这样在污泥燃烧器中，污泥产品中的有机成分在可控条 件下得到氧化。 为了平衡污泥干燥器中需要蒸汽的变化以及污泥燃烧器中污泥焚烧获得的能量 供应，将天然气加入到蒸汽锅炉中。 根据局部格栅压和体积浓度，同时向污泥燃烧器和包含传统气阀机构的锅炉中供
应天然气。 C)废气流 污泥燃烧器产生的烟气被从窑体中吸出，并在蒸汽锅炉的第一段中发生后燃烧。 此后，该气体在蒸汽锅炉中被冷却，使能量转换成蒸汽。 上述气体在经过蒸汽锅炉之后，根据过滤袋的温度进行了温度调节，然后被吸入 纺织袋形成的过滤器中。此后，在袋式过滤器之前，向气流中注入碳酸氢钠和活性炭的混合 物。这些精细的化学粉末在众多的纺织过滤袋上形成了薄膜。烟气中的污染成分与过滤袋 上的该活性薄膜发生反应。穿过的气体因此得到有效地纯化，并且在汞纯化前将其引入第 二次温度调节，从而优化汞回收(Hg-recovery)过程。该气体在汞回收之后通过废气扇和烟囱从设备中排出,
权利要求
焚烧干化污泥产品的方法，所述污泥产品含有大量具有烧结趋势的物质，其特征在于，所述方法包括以下步骤由至少一个干燥器持续供应干化污泥产品(3)；提供设有至少一个污泥燃烧器(2)的窑(1)；向所述至少一个污泥燃烧器(2)中供应干化污泥产品(3)；在所述至少一个污泥燃烧器(2)中混合气体和干化污泥产品，可选与燃料(4)一起，并在污泥燃烧器的火焰中燃烧所述干化污泥产品；产生烟气和固态副产物；在窑(1)中从所述烟气中分离所述固态副产物；通过缓慢降低所述副产物的温度来防止所述固态副产物烧结，以及将未烧结的副产物清除出所述窑。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有烧结趋势的物质为沙粒或其它 物质。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧发生在化学计量条件的助燃气 体的A值轻微增加时。
4. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述窑(1)为回转窑。
5. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述至少一个污泥燃烧器(2)设置在所述 窑(1)的入口端。
6. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述燃料(4)选自以下一组物质天然 气、燃油、重燃油和其它矿物燃料。
7. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述干化污泥产品(3)由工业用水、废水 或淡水产生。
8. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述干化污泥产品(3)为细小或碎颗粒状。
9. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述干化污泥产品(3)的含水量约为 2wt^至10wt%。
全文摘要
本发明涉及一种焚烧干化污泥产品的方法，所述污泥产品含有大量具有烧结趋势的物质，所述方法包括以下步骤由至少一个干燥器持续供应干化污泥产品(3)；提供设有至少一个污泥燃烧器(2)的窑(1)；向所述至少一个污泥燃烧器(2)中供应干化污泥产品(3)；在所述至少一个污泥燃烧器(2)中混合气体和干化污泥产品，可选与燃料(4)一起，并在污泥燃烧器的火焰中燃烧所述干化污泥产品；产生烟气和固态副产物；在窑(1)中从所述烟气中分离所述固态副产物；通过缓慢降低所述副产物的温度来防止所述固态副产物烧结，以及将未烧结的副产物清除出所述窑。
文档编号F23G7/00GK101737788SQ20091022532
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者博杰纳尔·尤夫 申请人:托卡帕拉特有限公司