一种节能型污泥流化焚烧处理装置及方法与流程

本发明涉及一种节能型污泥流化焚烧处理装置及方法，属于固体废弃处理领域。

背景技术：

随着我国经济的高速发展和城市化进程的加快，我国城市产生的污泥量也在快速增加。许多大城市出现了“污泥围城”现象，并已开始向中小城市蔓延，给生态环境带来了隐患。

在污泥处理处置领域，污泥焚烧已逐步成为污泥处理的国际主流技术，愈来愈受到世界各国的青睐。

在我国，污泥焚烧技术也作为目前国家环保部推荐使用的一种技术，得到了较广泛的应用。在过去的20年中，国内污泥的焚烧量大幅增加，2016~2020期间将继续增加，根据E20环境平台调研报告，从细分处理处置技术上看，以干化焚烧为主的彻底减量技术路线每年将有 40亿的市场份额。但是总体而言，国内对污泥焚烧技术及设备的研究起步较晚，且缺乏系统、深入的研究，具有自主知识产权的国产化污泥流化床焚烧设备尤其缺乏，致使现在国内污泥焚烧工程所采用的大多为国外焚烧设备。

同时在我国由于多来源、季节性波动、污水厂提标、市政管网升级等原因，泥质波动幅度较大。直接影响了焚烧炉的自持燃烧状态，即直接影响了焚烧系统的稳定节能运行。

因此，研制出一套能耗低、排放少、安全可靠、处理效果好、自动化程度高且对国内污泥的适应性好的节能型污泥流化焚烧处理装置成为当务之急。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种节能型污泥流化焚烧处理装置及方法，可作为污泥流化焚烧处理系统的关键设施，完全实现设备国产化，通过降低制造成本创收益。

一种节能型污泥流化焚烧处理装置，包括壳体和流化砂床，流化砂床设置在壳体炉膛底部，壳体的炉膛内壁设有耐火材料，壳体的炉膛内腔被流化砂床分为焚烧区、布风区两大部分，焚烧区的炉膛侧壁连接干污泥进料口、启动燃烧器、辅助燃烧器、尿素喷枪、冷却水喷枪、进砂口、第一湿污泥进口和二次风进口，壳体的炉体顶部分别连接视镜口、烟气出口及第二湿污泥进口，干污泥进料口、启动燃烧器、辅助燃烧器、尿素喷枪、冷却水喷枪、进砂口、第一湿污泥进口、视镜口、第二湿污泥进口和二次风进口的一端分别伸出壳体的炉膛侧壁。

壳体的炉膛底部连接炉膛布风区流化气体分布器和排渣口，炉膛布风区流化气体分布器在流化砂床中，炉膛布风区流化气体分布器的一端伸出壳体的炉膛侧壁。炉膛侧壁设有人孔和手孔。流化砂床的载体为石英砂，均匀铺于流化气体分布器的上方及下方。壳体的焚烧炉底部呈锥形结构，排渣口位于锥形最低点。

一种节能型污泥流化焚烧处理方法，含有以下步骤；通过调节干湿泥进料比例控制焚烧炉自持燃烧，根据不同污泥特性及热值、含水率、含沙量、粘度，选择不同的污泥进口。

还包括以下步骤：

步骤1)当流化砂床处于静止状态时，床高0.5～1.5m，在焚烧炉运转过程中，一次空气从焚烧炉下部布风区的流化气体分布器通入向下吹出，从而细砂床呈“沸腾”状态，产生了一个约1～2.5m高的流化床，使进料和砂粒混合呈沸腾状燃烧，此处为密相区，流化床上部烟气区域即为稀相区，设置高度保证烟气850℃时至少停留2s，之后烟气通过炉子上部出口排出炉外进入烟气处理系统；

步骤2)通过流化气体分布器向炉膛内吹入一次风，保证流化砂床的石英砂流态化及污泥燃烧；此外，通过二次风进向燃烧室内通入二次风，以保证污泥的完全燃烧，提高焚烧的灼减率；

步骤3)在焚烧系统具备启动燃烧器点火条件时，进行点火；

步骤4)在物料不能维持自持燃烧时，通过启动辅助燃烧器以维持炉膛温度；

步骤5)当炉膛上部温度超过设定的高限值时，启动炉顶的冷却水喷枪，对烟气降温控制烟气温度；

步骤6)污泥焚烧的烟气从烟气出口排出，当NOx含量超过设定值时，启动尿素喷枪，尿素溶液通过尿素喷枪喷入炉膛。

与现有技术相比本发明采取的步骤及得到的有益效果为：

1)在焚烧装置运行过程中，砂粒和进料沸腾状混合燃烧，为密相区，而炉体上部烟气区域即稀相区，使污泥焚烧过程更加彻底，焚烧炉温度≥850℃，焚烧效率≥99.9％，焚烧残渣热灼减率<5％，NOx、 CO等不完全燃烧产物的产生量极低，二噁英也极难产生，有效控制了污泥焚烧二次污染物的产生及排放。

2)设置冷却水喷枪，当炉膛上部温度超过设定高限值时，启动炉顶的冷却水喷枪，喷水流量通过流量计与阀门联锁控制，从而提高了装置的安全可靠性。

3)当烟气在线监测系统NOx含量超过设定值时，启动尿素喷枪，尿素溶液通过尿素喷枪喷入炉膛以减少烟气中的NOx含量，进一步控制污泥焚烧过程中二次污染物的产生及排放，流量通过流量计与阀门联锁控制。

4)此焚烧装置排渣量少。只有在进料中夹杂有较大颗粒的石子、炉内耐火材料剥落等非正常情况下，这些大颗粒物质在布风系统的作用下最终落到炉底，不再参与砂的流动，而作为炉渣定期外排，大大降低污泥焚烧最终污染物的排放量。

5)在焚烧装置运行过程中，根据不同污泥特性(热值、含水率、含沙量、粘度等)，通过调节干湿泥进料比例控制焚烧炉自持燃烧。

6)在焚烧装置运行过程中，根据不同污泥特性(热值、含水率、含沙量、粘度等)，选择不同的污泥进口。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：如图1所示，一种节能型污泥流化焚烧处理装置，包括壳体1和流化砂床2，流化砂床2设置在壳体1炉膛底部，壳体1 的炉膛内壁设有耐火材料3，壳体1的炉膛内腔被流化砂床2分为焚烧区、布风区两大部分，焚烧区的炉膛侧壁连接干污泥进料口4、启动燃烧器5、辅助燃烧器6、尿素喷枪7、冷却水喷枪8、进砂口9、人孔15、手孔16、第一湿污泥进口17和二次风进口11，壳体1的炉体顶部分别连接视镜口10、烟气出口12及第二湿污泥进口18，干污泥进料口4、启动燃烧器5、辅助燃烧器6、尿素喷枪7、冷却水喷枪8、进砂口9、人孔15、手孔16、第一湿污泥进口17、视镜口10、第二湿污泥进口18和二次风进口11的一端分别伸出壳体1的炉膛侧壁。

壳体1的炉膛底部设置流化气体分布器13和排渣口14，流化气体分布器13设置在在流化砂床2中，流化气体分布器13的一端伸出壳体1的炉膛侧壁,流化气体分布器13的一端连接空气进口。

为了便于观察焚烧状态和设备检修，炉膛侧壁设有人孔15和手孔16。

为便于输送湿污泥进入焚烧炉，在炉顶部设置有第二湿污泥进口 18，在炉膛上设置有第一湿污泥进口17。

流化砂床2的载体为10-100目石英砂，平铺于流化气体分布器13 的上方。

壳体1的焚烧炉底部呈锥形结构，排渣口14位于锥形最低点以便于排渣。

实施例2：如图1所示，一种节能型污泥流化焚烧处理装置，包括：壳体1和流化砂床2，炉膛内壁设有耐火材料3，并被流化砂床 2分为焚烧区、布风区两大部分，焚烧区的炉膛侧壁设有干污泥进料口4、启动燃烧器5、辅助燃烧器6、尿素喷枪7、冷却水喷枪8、进砂口9、视镜口10和二次风进口11，并在炉体顶部设有烟气出口12。流化气体分布器13和排渣口14。为了便于观察焚烧状态和设备检修，炉膛内壁设有人孔15和手孔16，同时在炉体上设置第一湿污泥进口 17、第二湿污泥进口18。

一种节能型污泥流化焚烧处理装置，焚烧装置为立式形塔体，型式为鼓泡型流化床焚烧炉，结构简单，无活动部件，维修更换方便，炉膛内部设有流化砂床2，流化砂床载体为10-100目的石英砂，平铺于流化气体分布器13的上方。

一种节能型污泥流化焚烧处理装置，布风区设置的流化气体分布器，一次风以一定速度由安装于流化气体分布器13设置的喷嘴吹出，从而使流化砂床2呈“沸腾”状态，产生了一个约1m～2.5m高的流化床，此独有的流化气体分布器13上设置的喷嘴设计保证了空气均匀分布，更适于污泥性状，并借助于焚烧装置底部的锥形设计，既保证了砂床的流动及合理的粒径分布，此外通过二次风进口11向燃烧室内通入二次风，以保证污泥的完全燃烧，提高焚烧的热灼减率。

一种节能型污泥流化焚烧处理装置，布风区设置的流化气体分布器13，其上设置的喷嘴保证布风均匀，且使砂石容易从炉底部排放。

一种节能型污泥流化焚烧处理装置，焚烧炉设置启动燃烧器5和辅助燃烧器6，以供焚烧装置启动时和污泥热值不足以支持自持燃烧时使用。

一种节能型污泥流化焚烧处理装置，焚烧炉底部呈锥形设计，排渣口14位于锥形最低点以便于排渣。

一种节能型污泥流化焚烧处理装置，焚烧装置炉膛内壁衬有耐火材料3，根据炉内不同区域的温度、温度变化率、腐蚀及磨损程度不同，选择适宜的耐火材料及厚度。

实施例3：一种节能型污泥流化焚烧处理方法，有如图1所示的结构，包括以下步骤：

步骤1)当流化砂床2处于静止状态时，床高0.5～1.5m，在焚烧炉运转过程中，一次空气从焚烧炉下部布风区的流化气体分布器 13通入，并以一定速度向下吹出，从而细砂床呈“沸腾”状态，产生了一个约1～2.5m高的流化床，使进料和砂粒混合呈沸腾状燃烧，此处为密相区，流化床上部烟气区域即为稀相区，设置高度保证烟气 850℃时至少停留2s，之后烟气通过炉子上部出口排出炉外进入烟气处理系统。

步骤2)通过流化气体分布器13向炉膛内吹入一次风，保证流化砂床的石英砂流态化及污泥燃烧；此外，通过二次风进11向燃烧室内通入二次风，以保证污泥的完全燃烧，提高焚烧的灼减率。

步骤3)在焚烧系统具备启动燃烧器点火条件时，进行点火。

步骤4)在物料不能维持自持燃烧时，通过启动辅助燃烧器以维持炉膛温度。

步骤5)当炉膛上部温度超过设定的高限值时，启动炉顶的冷却水喷枪8，对烟气降温，已达到控制烟气温度的目的。

步骤6)污泥焚烧的烟气从烟气出口12排出，当NOx含量超过设定值时，启动尿素喷枪7，尿素溶液通过尿素喷枪7喷入炉膛。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。