一种脱水干泥焚烧炉系统及其脱水干泥焚烧方法与流程

本发明涉及一种脱水干泥焚烧炉系统及其脱水干泥焚烧方法，主要用于焚烧处置脱水干泥。

背景技术：

由于污泥中含有大量病原体、重金属、以及持久性有机物等有毒有害物质，未经恰当处理处置的污泥进入环境后，会直接给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类的活动构成了严重的威胁。目前已有的主要污泥处理处置工艺包括:填埋、消化、堆肥、干化、焚烧、湿式氧化、冻结熔融法、高温烧结法等。作为处理污泥的方法之一，焚烧因速度快、占地面积小、不需要长期储存等显著优点，已经成为当前污泥处理的主要方向。

如公开日为2012年7月11日，公开号为cn102563666a的中国专利中公布了一种污泥焚烧方法和污泥焚烧设备，该发明中污泥燃烧所需的空气仅通过一次进风引入，燃烧效果较差，且未对污泥中的污染物进行处理，可能会污染环境。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，燃烧稳定性好、燃烧效率高、污染物排放低、运行成本低的脱水干泥焚烧炉系统及其脱水干泥焚烧方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种脱水干泥焚烧炉系统包括脱水干泥进料装置、燃煤进料装置、炉渣出料装置、焚烧炉和空气引入装置；所述焚烧炉的上部设有石灰石喷口和烟气管道；所述焚烧炉的下部设有与燃煤进料装置连接的燃煤进料口和与脱水干泥进料装置连接的脱水干泥进料口；所述空气引入装置包括一次风引入装置和二次风引入装置；所述一次风引入装置包括一次风风管、一次风风室和一次风机；所述一次风风室固定在焚烧炉的底部；所述一次风风管的一端固定在一次风风室上，另一端固定在一次风机上；所述一次风风管上设有数个一次风空气预热器，所述一次风风管上还设有一次风调节阀；所述二次风引入装置包括二次风风管、二次风风室和二次风机；所述二次风风室固定在焚烧炉的底部；所述二次风风管的一端固定在二次风风室上，另一端固定在二次风机上；所述二次风风管上设有数个二次风空气预热器，所述二次风风管上还设有二次风调节阀。本发明中的脱水干泥焚烧炉系统通过调节一次风、二次风，能够使脱水干泥与燃料混合且充分燃烧，其中一次风主要用于流化物料并使物料混合、燃烧，二次风主要用于补充燃烧所需氧气以及辅助一次风混合物料，因此空气引入装置的设计能够有效地提高燃烧效率。

作为优选，本发明中所述脱水干泥进料装置包括皮带输送机、脱水干泥斗、称重式脱水干泥给料机；所述皮带输送机与脱水干泥斗连接；所述脱水干泥斗固定在称重式脱水干泥给料机上；所述称重式脱水干泥给料机与脱水干泥进料口连接；所述燃煤进料装置包括输煤皮带、煤斗和称重式给煤机；所述输煤皮带与煤斗连接；所述煤斗固定在称重式给煤机上；所述称重式给煤机与燃煤进料口连接。这样设计提高了物料进料的自动化程度，使物料可以连续、高效、自动进料，在有效降低劳动强度、节省劳动力、降低运行成本的同时，大大提高了劳动效率。

作为优选，本发明中所述炉渣出料装置包括炉渣出料管、冷渣器、冷渣输送管、冷渣库、冷渣螺旋输送器；所述炉渣出料管的一端固定在焚烧炉的底部，另一端固定在冷渣器上；所述冷渣器中设有冷却水循环管；所述冷渣输送管一端与冷渣器连通，另一端与冷渣库连通；所述冷渣库与冷渣螺旋输送器连接。这样设计提高了炉渣出料的自动化程度，使炉渣可以连续、高效、自动出料。

作为优选，本发明中所述焚烧炉的顶部还设有用于雾化和喷淋氨水的氨水喷淋装置；所述焚烧炉的内壁设有膜式水冷壁，所述膜式水冷壁包括数个水冷管道和用于连接水冷管道的扁钢；所述扁钢焊接在水冷管道上。本发明采用膜式水冷壁，炉墙只需用保温材料，而不用耐火材料，使炉墙厚度、重量都大为减小，简化了炉墙结构，减轻了焚烧炉总重量；气密性好，能适应正压燃烧对焚烧炉的要求，不易结渣、漏风少，减少排烟热损失，提高焚烧炉热效率；安装快速方便；维修方便简洁，焚烧炉的使用寿命可以大大的提高。

作为优选，本发明中所述焚烧炉的炉壁从内向外依次是内耐火层、中空层和外保温层；所述中空层还与真空泵连通；所述中空层内的压强在-0.005mpa至-0.05mpa之间；所述焚烧炉中设有温度传感器，所述冷渣器中设有温度传感器。真空泵能够减少中空层内的空气，使其成为微真空状态，减少热传递，避免热损失，从而达到保温绝热效果。焚烧炉中温度传感器的设置，有利于实现对炉温的监测与控制，确保物料燃烧过程反应温度均匀稳定，有利于提高焚烧炉热效率，提高污泥的燃烧效率；冷渣器中温度传感器的设置，有利于实现对炉渣温度的监测与控制，确保炉渣输送过程温度均匀稳定，可防止炉渣输送管因炉渣温度过热变形而影响输送稳定性，也可防止因炉渣温度过冷而导致输送过程中炉渣结块、输送管堵塞等现象的发生。

一种脱水干泥焚烧炉系统的脱水干泥焚烧方法包括如下步骤；

s1：脱水干泥通过皮带输送机输送至脱水干泥斗，再由称重式脱水干泥给料机送入焚烧炉的焚烧炉中；与此同时，燃煤由输煤皮带输送至煤斗，经称重式给煤机计量后送入焚烧炉的焚烧炉中；

s2：脱水干泥与燃煤在一次风的作用下自下而上运动，与焚烧炉中原有的高温物料一同被送至焚烧炉中部的密相区进行循环燃烧；二次风配合一次风搅拌物料，并提供燃烧所需的空气；

s3：在890℃的高温下，空气与脱水干泥、燃煤在焚烧炉中部的密相区充分混合燃烧，一部分物料由烟气携带进入焚烧炉上部稀相区内进一步燃烧；与此同时焚烧炉上部石灰石喷口还向焚烧炉内的物料喷洒石灰石粉末，石灰石粉末与脱水干泥在高温下充分混合，进行脱硫处理；

s4：燃烧产生的烟气继续上升，与从上方氨水喷淋装置喷淋的雾化氨水充分混合，去除烟气中的nox；

s5：烟气经由烟气管道离开焚烧炉，随后烟气经过烟气处理装置除尘；接着通过一次风空气预热器和二次风空气预热器，与其中的空气进行热交换；最后达到排放标准的烟气，由烟囱排入大气；

s6：焚烧产生的炉渣采用机械除渣的方式从焚烧炉底部的炉渣出料管排出，再通过冷渣器冷却后收集至渣库暂存。

作为优选，本发明中所述s1中脱水干泥进料前，还在脱水干泥中加入回收硫酸铵，所述回收硫酸铵从硫酸铵废液中制得。这样设计可节省氨水用量，可解决工艺过程中“需将氨水中水份蒸发而消耗大量热能”的技术问题，节约了工艺过程中的能耗，而且采用回收硫酸铵解决了回收硫酸铵出路受限问题，既实现了“以废治废”，又实现了废物的资源化综合利用。

作为优选，本发明中所述s2中的一次风、二次风均为高温气流；所述二次风为二次风机从储存脱水干泥的泥仓中抽吸的仓内废气，仓内废气经二次空气预热器预热后，再经焚烧炉中部的二次风风室送入焚烧炉中。本发明中一次风、二次风均为高温气流，可以防止风温低而使反应温度波动，确保了炉内温度的稳定，有利于提高焚烧炉热效率，提高污泥的燃烧效率；“二次风为泥仓中抽吸的仓内废气”可以实现对泥仓内废气的焚烧处置，有效避免了泥仓内废气对环境的二次污染；同时可以省去废气处置设施和压缩空气供应设施，大大节省了设备投资与运行维护成本。

作为优选，本发明中所述s2中物料燃烧同时，根据物料的燃烧情况，利用一次风调节阀和二次风调节阀调节一次风、二次风进风的风量和风压。这样设计可以有效地提高脱水干泥的焚烧效率并且减少因燃烧不充分产生的有害物质。这样设计可以使炉内温度均匀稳定，有利于提高焚烧炉热效率，提高污泥的燃烧效率。

作为优选，本发明中所述s3中石灰石喷口喷洒的石灰石粉末在高温下煅烧生成二氧化碳和氧化钙，氧化钙与燃烧过程产生的二氧化硫反应生成硫酸钙。这样设计可以去除烟气中的二氧化硫。这样设计脱硫效果好，运行成本低，能减少后续烟气处理的负担。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、污泥燃烧稳定性好、燃烧效果好：在一次风、二次风的吹拂下，污泥呈沸腾状，污泥被持续干化、粉碎、燃烧，使燃烧过程稳定性好，且污泥中的挥发分、碳分可以燃烧完全，使污泥燃烧效果好；

2、污泥燃烧效率高：燃烧过程反应温度均匀稳定，焚烧炉热效率高，确保了污泥的高效率燃烧；

3、污染物排放低：焚烧温度为850~950℃，而n2一般需在温度高于1300℃时才会大量生成nox；而且，本焚烧炉系统还采用了分级送风助燃控制，使燃烧所需的氧的浓度在炉内得到了合理的分布，大大降低了污染物nox、co的生成；

4、焚烧过程可有效抑制二噁英的生成：由于焚烧炉温高于850℃且炉温均匀，污泥呈沸腾状，气固混合充分且强烈，燃烧湍流强度大且燃烧稳定，使污泥得以充分燃尽，同时炉烟在炉内高温下停留3~4s，有效抑制了二噁英的生成，使二噁英的排放量极小，远远优于国际排放标准；

5、运行成本低：基于该焚烧炉系统对污泥焚烧过程稳定、高效性，有效降低了污泥焚烧过程的运行成本。

附图说明

图1为本发明实施例中脱水干泥焚烧炉系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中脱水干泥焚烧炉系统的脱水干泥方法流程图。

图3为图1中a部分结构的放大图

图中：脱水干泥进料装置1、燃煤进料装置2、焚烧炉3、空气引入装置4、炉渣出料装置5、烟气处理装置6、皮带输送机11、脱水干泥斗12、称重式脱水干泥给料机13、输煤皮带21、煤斗22、称重式给煤机23、石灰石喷口31、烟气管道32、氨水喷淋装置33、脱水干泥进料口34、燃煤进料口35、一次风机411、一次风风管412、一次风空气预热器413、一次风风室414、一次风调节阀415、二次风机421、二次风风管422、二次风空气预热器423、二次风风室424、二次风调节阀425。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

本实施例中的脱水干泥焚烧炉系统包括脱水干泥进料装置1、燃煤进料装置2、焚烧炉3、空气引入装置4和炉渣出料装置5；脱水干泥进料装置1包括皮带输送机11、脱水干泥斗12、称重式脱水干泥给料机13；皮带输送机11与脱水干泥斗12连接；脱水干泥斗12固定在称重式脱水干泥给料机13上；称重式脱水干泥给料机13与脱水干泥进料口34连接；燃煤进料装置2包括输煤皮带21、煤斗22和称重式给煤机23；输煤皮带21与煤斗22连接；煤斗22固定在称重式给煤机23上；称重式给煤机23与燃煤进料口35连接。

本实施例中的焚烧炉3的上部设有石灰石喷口31和烟气管道32；焚烧炉3的下部设有与燃煤进料装置2连接的燃煤进料口35和与脱水干泥进料装置1连接的脱水干泥进料口34；焚烧炉3的底部与炉渣出料装置5连通；焚烧炉3的顶部还设有用于雾化和喷淋氨水的氨水喷淋装置33；焚烧炉3的内壁设有膜式水冷壁，膜式水冷壁包括数个水冷管道和用于连接水冷管道的扁钢；扁钢焊接在水冷管道上；焚烧炉3中还设有温度传感器；焚烧炉3的炉壁从内向外依次是内耐火层36、中空层37和外保温层38；中空层37还与真空泵7连通；中空层37内的压强在-0.005mpa至-0.05mpa之间。

本实施例中的空气引入装置4包括一次风引入装置和二次风引入装置；一次风引入装置包括一次风风管412、一次风风室414和一次风机411；一次风风室414固定在焚烧炉3的底部；一次风风管412的一端固定在一次风风室414上，另一端固定在一次风机411上；一次风风管412上设有数个一次风空气预热器413，一次风风管412上还设有一次风调节阀415；二次风引入装置包括二次风风管422、二次风风室424和二次风机421；二次风风室424固定在焚烧炉3的底部；二次风风管422的一端固定在二次风风室424上，另一端固定在二次风机421上；二次风风管422上设有数个二次风空气预热器423，二次风风管422上还设有二次风调节阀425。

本实施例中的炉渣出料装置5包括炉渣出料管51、冷渣器52、冷渣输送管53、冷渣库54、冷渣螺旋输送器55；炉渣出料管51的一端固定在焚烧炉3的底部，另一端固定在冷渣器52上；冷渣器52中设有冷却水循环管和温度传感器；冷渣输送管53一端与冷渣器52连通，另一端与冷渣库54连通；冷渣库54与冷渣螺旋输送器55连接。

本实施例中的脱水干泥焚烧炉系统的脱水干泥焚烧方法包括如下步骤：

s1：在脱水干泥中加入回收硫酸铵，二者充分混合；然后将混有回收硫酸铵的脱水干泥通过皮带输送机11输送至脱水干泥斗12，再由称重式脱水干泥给料机13送入焚烧炉的焚烧炉3中；与此同时，燃煤由输煤皮带21输送至煤斗22，经称重式给煤机23计量后送入焚烧炉的焚烧炉3中；

s2：脱水干泥与燃煤在一次风的作用下自下而上运动，与焚烧炉3中原有的高温物料一同被送至焚烧炉3中部的密相区进行循环燃烧；二次风配合一次风搅拌物料，并提供燃烧所需的空气；一次风、二次风均为高温气流；二次风为二次风机421从储存脱水干泥的泥仓中抽吸的仓内废气，仓内废气经二次空气预热器423预热后，再经焚烧炉3中部的二次风风室424送入焚烧炉中；

s3：在890℃的高温下，空气与脱水干泥、燃煤在焚烧炉3中部的密相区充分混合燃烧，一部分物料由烟气携带进入焚烧炉3上部稀相区内进一步燃烧；与此同时焚烧炉3上部石灰石喷口31还向焚烧炉3内的物料喷洒石灰石粉末来对脱水干泥进行脱硫处理，石灰石粉末在高温下煅烧生成二氧化碳和氧化钙，氧化钙与燃烧过程产生的二氧化硫反应生成硫酸钙；

s4：燃烧产生的烟气继续上升，与从上方氨水喷淋装置33喷淋的雾化氨水充分混合，去除烟气中的nox；

s5：烟气经由烟气管道32离开焚烧炉3，随后烟气经过烟气处理装置6除尘；接着通过一次风空气预热器413和二次风空气预热器423，与其中的空气进行热交换；最后达到排放标准的烟气，由烟囱排入大气；

s6：焚烧产生的炉渣采用机械除渣的方式从焚烧炉3底部炉渣出料管51排出，再通过冷渣器52冷却后收集至渣库54暂存。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。