污泥焚烧处理系统的制作方法

本公开的实施例涉及一种污泥焚烧处理系统。

背景技术：

近年来，国内城市污水处理设施不断建设与升级改造，污泥作为污水处理的副产物，产量也在日益增加。焚烧是利用焚烧炉在高温条件下将污泥完全分解为少量灰烬的热处理方式，是一种彻底无害化、最大程度减量化、产生余热可资源化的高效、快速的处理方式。

污泥焚烧处理系统包括焚烧炉，需要控制焚烧炉中的温度以达到最好的焚烧效率。当焚烧炉中的温度低于预定温度时，焚烧不能充分进行，当焚烧炉中的温度高于预定温度时，浪费能源。

传统的污泥焚烧处理系统对焚烧炉的温度的控制手段单一，无法稳定且迅速地控制焚烧炉中的温度。

技术实现要素：

本公开的至少一实施例提供一种污泥焚烧处理系统，其包括焚烧炉和第一预热器。焚烧炉包括焚烧室和风室。污泥在所述焚烧室中被焚烧而产生烟气。风室从焚烧室的下方将流化风输送到焚烧室。第一预热器包括烟气入口接口、烟气出口接口、流化风入口接口、流化风出口接口、第一阀组件、烟气通路、流化风通路和旁路通路。烟气入口接口连接到所述焚烧炉，用于接收从所述焚烧室排出的烟气。烟气出口接口用于排出烟气。流化风入口接口用于接收流化风。流化风出口接口连接到所述风室，用于向所述风室排出流化风。第一阀组件包括连接到所述流化风入口接口的阀分配入口、第一阀分配出口和第二阀分配出口。烟气通路的一端连接到烟气入口接口，另一端连接到烟气出口接口。流化风通路的一端连接到第一阀分配出口，另一端连接到流化风出口接口。流化风通路和烟气通路配置成使得在烟气通路和流化风通路中流动的流体彼此换热。旁路通路的一端连接到第二阀分配出口，另一端连接到流化风出口接口。烟气通路和旁路通路配置成使得在烟气通路和旁路通路中的流动的流体不彼此换热。

该污泥焚烧处理系统可以通过调节进入风室的流化风的温度来调节焚烧室的焚烧温度。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统还包括第一温度传感器，其设置在风室和流化风入口接口之间，用于测量进入风室的流化风的温度。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统还包括：流化风机，包括风机入口接口和风机出口接口，所述流化风机从风机入口接口抽吸流化风并经由风机出口接口将流化风供应到流化风入口接口；第二阀组件，设置在其风机入口接口处，用于控制流化风的流量；以及第一流量传感器，其设置在风机出口接口和流化风入口接口之间，用于测量流化风的流量。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统，还包括氧含量传感器，其可以设置在烟气出口接口处。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统，还包括：污泥干化机，用于利用蒸汽的热量对污泥进行干化；蒸汽分配室，用于向污泥干化机输送蒸汽；以及第三阀组件，设置在污泥干化机和蒸汽分配室之间，用于控制蒸汽的流量。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统，还包括第一压力传感器，其位于从蒸汽分配室到污泥干化机的第三阀组件的下游。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统还包括第二预热器。该第二预热器包括：第二烟气入口接口，连接到烟气出口接口，用于接收从第一预热器排出的烟气；第二烟气出口接口，用于排出烟气；液态介质入口接口，用于接收液态介质；蒸汽出口接口，其连接到蒸汽分配室，用于向蒸汽分配室排出液态介质汽化后得到的蒸汽；第二烟气通路，其一端连接到第二烟气入口接口，另一端连接到第二烟气出口接口；以及蒸汽生成通路，其一端连接到液态介质入口接口，另一端连接到蒸汽出口接口，第二烟气通路和蒸汽生成通路配置成使得在第二烟气通路和蒸汽生成通路中流动的流体彼此换热。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统还包括蒸汽生成器，其连接到蒸汽分配室。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统，还包括：第二压力传感器，其设置在蒸汽分配室中，用于测量蒸汽分配室中的蒸汽压力；第三压力传感器，其设置在第二预热器和蒸汽分配室之间；以及第四压力传感器，其设置在蒸汽发生器和蒸汽分配室之间。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统还包括：污泥干化机，用于对污泥进行干化；第一污泥输送泵，用于输送具有第一含水量的污泥到污泥干化机；第二污泥输送泵，用于从污泥干化机输送具有小于第一含水量的第二含水量的污泥到焚烧室。

例如，在一些实施例中，污泥焚烧处理系统还包括：喷枪，具有设置在焚烧室中的喷嘴；以及第四阀组件，设置燃料源和喷枪之间。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了根据本公开的一实施例的污泥焚烧处理系统的示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排出其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对准置关系，当被描述对象的绝对准置改变后，则该相对准置关系也可能相应地改变。

图1示出了根据本公开的一实施例的污泥焚烧处理系统的示意图。

如图1所示，污泥焚烧处理系统包括污泥存储罐110、第一污泥输送泵120、污泥干化机130、蒸汽分配室140、蒸汽生成器150、半干污泥存储罐160、第二污泥输送泵170、焚烧炉180、流化风机190、第一预热器200和第二预热器210。

焚烧炉180包括风室181、流化床支撑体182和焚烧室183，焚烧室183设置在风室181上方，并且风室181和焚烧室183被流化床支撑体182间隔开。

具有第一含水量的污泥存储在污泥存储罐110中，并且第一污泥输送泵120将存储在污泥存储罐110中的污泥输入到污泥干化机130。污泥干化机130利用存在在其中的饱和蒸汽的热量对污泥进行干化，使得污泥的含水量降低，从而产生具有大于第一含水量的第二含水量的污泥。第一含水量例如为约20％，第二含水量例如为约38％。

被污泥干化机130干化后的污泥被存储到半干污泥存储罐160。第二污泥输送泵170将具有第二含水量的污泥从半干污泥存储罐160输送到焚烧炉180的焚烧室183，以供焚烧。

污泥在焚烧室183中被焚烧时将产生烟气，烟气被排出到第一预热器200以对流化风进行预热。这样，有利于充分利用烟气的热量，节约能源。

流化风机190将流化风输送到第一预热器200以与烟气进行换热。经过预热的流化风被输送到焚烧炉180的风室181。然后，流化风经由流化床支撑体182从风室181进入焚烧室183，以吹动流化床支撑体182上的床沙使得床沙翻滚。例如，流化风为空气。

在烟气经过第一预热器200后，烟气的温度降低。例如，从约850℃降低到600-700℃。为了更有效地利用烟气的热能，从第一预热器200排出的烟气然后进入第二预热器210，以对液态介质进行加热。例如，液态介质可以是水。经过加热的液态介质可以蒸发而转变为蒸汽。蒸汽被存储在气包211中，然后被供应到蒸汽分配室140。蒸汽分配室140向污泥干化机130提供蒸汽。

为了弥补蒸汽的不足，单独的蒸汽生成器150也可以向蒸汽分配室140供应蒸汽，作为第二预热器210的补充。蒸汽生成器150例如为锅炉。

为了更稳定和快速地控制焚烧室183中的温度，本公开的实施例通过配置污泥焚烧处理系统而允许对焚烧室183的多个参数进行调节。

在焚烧室183中，例如焚烧室183的悬浮段部分(或者说，稀相段部分)，设置第二温度传感器222，用于测量焚烧室183中的温度。焚烧室183中的期望温度例如可以为850℃到890℃。

作为调节焚烧室183中的温度的第一方面，可以提供喷枪(未示出)，用于向焚烧室183供应燃料。例如，燃料可以为天然气或燃料油。喷枪具有设置在焚烧室183中的喷嘴，以向焚烧室183中喷射燃料。第四阀组件234设置在燃料源(未示出)和喷枪之间。第四阀组件234可以为单向阀。例如，当第二温度传感器222测得的焚烧室183中的温度超过第一预定温度时，通过调节第四阀组件234来减小燃料的供应量。例如，当第二温度传感器222测得的焚烧室183中的温度低于第二预定温度时，通过调节第四阀组件234来增大燃料的供应量。第二预定温度可以小于或等于第一预定温度。

在焚烧室183中的温度波动范围大时，通过调节向焚烧室183中供应的燃料的量来调节焚烧室183中的温度是有利的。

另外，作为调节焚烧室183中的温度的第二方面，可以对进入风室181的流化风的温度进行调节。调节进入风室181的流化风被预热的温度将有利于稳定地调节焚烧室183中的温度。在较小的调节比例区间中，通过调节流化风的温度来调节焚烧室183中的温度的手段具有调节精确的优点。例如，在焚烧室183中的温度波动范围小时，燃料供应的所需调节量低于设定的最小值，而不能通过调节向焚烧室183中供应燃料的量而稳定地调节焚烧室183中的温度的情况下，通过调节进入风室181的流化风的温度来调节焚烧室183中的温度是有利的。此外，由于流化风直接参与燃烧，其温度变化将直接反映为焚烧室183中的烟气的温度的变化，因此，通过调节流化风的温度来调节焚烧室183中的温度的手段具有响应快的优点。例如，对流化风温度的调节可以成为对于控制焚烧室183中的温度的常规和常用的调节手段。

通过将流化风温度调节与如上所述的对燃料注入量的调节以及后面将要描述的对流化风的流量的调节、对污泥输送量的调节、对污泥含水量的调节等中的一个或多个结合，有利于实现对焚烧炉183的温度的快速、稳定、精确的调节。

第一预热器200可以包括烟气入口接口201、烟气出口接口202、流化风入口接口203、流化风出口接口204、第一阀组件231、烟气通路(未示出)、流化风通路(未示出)和旁路通路205。烟气入口接口201连接到焚烧炉180的焚烧室183，用于接收从焚烧炉180排出的烟气。烟气出口接口202连接到第二预热器210或其他烟气处理装置，用于从第一预热器200排出烟气。烟气通路连接在烟气入口接口201和烟气出口接口202之间。另外，烟气入口接口201和焚烧炉180之间还可以设置烟气处理装置，以对烟气进行预处理。例如，烟气处理装置可以为过滤器。

流化风入口接口203连接到流化风机190，用于接收流化风(例如，温度为50℃)。流化风出口接口204连接到风室181，用于向风室181排出经预热的流化风(例如，温度为约400-600℃)。流化风通路和旁路通路205分别连接在流化风入口接口203和流化风出口接口204之间。第一阀组件231用于将从流化风入口接口203进入的流化风分配到流化风通路和旁路通路205中。第一阀组件231包括连接到流化风入口接口203的阀分配入口2311、第一阀分配出口2312和第二阀分配出口2313。流化风通路的一端连接到第一阀分配出口2312，另一端连接到流化风出口接口204。旁路通路205的一端连接到第二阀分配出口2313，另一端连接到流化风出口接口204。流化风通路和烟气通路配置成使得在烟气通路和流化风通路中流动的流体彼此换热。旁路通路205和烟气通路配置成使得在烟气通路和旁路通路205中的流动的流体不彼此换热。

因此，可以通过调节流入流化风通路和流入旁路通路205的流化风的比率来调节流化风的预热温度。

为了通过调节第一阀组件231来调节焚烧室183的温度，可以在风室181和流化风入口接口203之间设置第一温度传感器221，用于测量进入风室181的流化风的温度。

作为示例，可以设定进入风室181的流化风的期望温度为第一温度，例如，618℃。利用第一温度传感器221测量的温度作为反馈来进行pid控制。当第一温度传感器221的测量温度远低于期望温度时(例如，当焚烧炉刚刚开启并且升温时)，调节第一阀组件231的开度，完全关闭第二阀分配出口2313，使得所有流化风参与热交换。当第一温度传感器221的测量温度高于并接近于期望温度时，将第二阀分配出口2313打开设定开度，使得一部分流化风被旁通。当第一温度传感器221的测量温度超过期望温度时，将第二阀分配出口2313的开度调整为更大，使得更多的流化风被旁通，从而降低进入风室181的流化风的温度。当第一温度传感器221的测量温度低于并接近期望温度时，将第二阀分配出口2313的开度调整为更小，使得更多的空气参与换热，从而提高进入风室181的流化风的温度。

作为示例，可以设定进入风室181的流化风的期望温度不能超过高于第一温度的第二温度，例如700℃。可以在第一温度传感器221的测量温度高于稍低于第二温度的第三温度(例如，695℃)时，完全打开第二阀分配出口2313，使得流化风全部被旁通。第三温度可以作为预定温度，当达到第三温度时，可以利用报警装置向操作人员发出警报。报警装置例如为扬声器等。

作为示例，对第一阀组件231的调节可以包括手动调节和自动调节。

例如，第一阀组件231可以包括一个三通阀或者两个单独的阀。当第一阀组将231包括一个三通阀(未示出)时，可以联动地调节第一阀分配出口2312和第二阀分配出口2313的开度。当第一阀组件231包括两个单独的阀(参见图1)时，可以单独地控制第一阀分配出口2312和第二阀分配出口2313的开度并且调节结合后面描述的第二阀组件232对流化风的流量和温度进行冗余调节。

此外，第一预热器还可以包括第五阀组件(未示出)，其为三通阀，用于将流经流化风通路和旁路通路的流化风汇聚到流化风出口接口。该第一预热器可以具有连接到流化风通路的第二阀分配入口、连接到旁路通路的第三阀分配入口和连接到流化风出口接口的第三阀分配出口。

另外，作为调节焚烧室183中的温度的第三方面，可以调节流化风的流量来调节焚烧室183的温度。流化风为焚烧提供氧气，当特定流量范围内，当增大流化风的流量时，输送到焚烧室183中的氧气的量增大，焚烧室183中的温度提高。

流化风机190包括风机入口接口191和风机出口接口192。流化风机190从风机入口接口191处抽吸流化风并将流化风供应到第一预热器200的流化风入口接口203。污泥焚烧处理系统还包括第二阀组件232和第一流量传感器241。第二阀组件232设置在流化风机190的风机入口接口191处。通过调节第二阀组件232来调节流化风的流量。第二阀组件232例如为两通阀。第一流量传感器241设置在风机出口接口192和流化风入口接口203之间，用于测量流化风的流量。此外，还可以通过调节流化风机190的运行功率来调节流化风的流量。例如，可以基于第一流量传感器241的测量值来调节第二阀组件232的开度和/或流化风机190的运行功率。

此外，污泥焚烧处理系统还可以包括氧含量传感器251，其可以设置在烟气出口接口202处，以测量从第一预热器200排出的烟气的氧含量。可以基于氧含量传感器251和第一流量传感器241的测量值两者来调节第二阀组件232的开度和/或流化风机190的运行功率。

此外，作为调节焚烧室183中的温度的第四方面，可以通过调节第二污泥输送泵170的功率来调节向焚烧室183中输送污泥的量，从而调节焚烧室183中的焚烧温度。输送污泥的量的增大有利于焚烧室183中的焚烧温度的提高。第二污泥输送泵170例如为柱塞泵。

此外，作为调节焚烧室183中的温度的第五方面，可以通过调节进入焚烧室183的污泥的含水量来调节焚烧室183中的温度。污泥的含水量的降低使得焚烧室183中的焚烧温度提高。可以通过调节进入污泥干化机130的污泥的量和/或通过调节污泥干化机130中的蒸汽压力来调节污泥的含水量。

进入污泥干化机130的污泥的量可以通过第一污泥输送泵120的功率来调节。第一污泥输送泵120例如可以为螺杆泵。

如上所述，一方面，蒸汽分配室140连接到污泥干化机130以向污泥干化机130供应饱和蒸汽(例如，温度为约180℃)，另一方面，蒸汽分配室140连接到第二预热器210和蒸汽生成器150，以接收来自第二预热器210和蒸汽生成器150的蒸汽。

第三阀组件233设置在污泥干化机130和蒸汽分配室140之间，用于控制蒸汽的流量。蒸汽的流量的增大使得污泥干化机130中的饱和蒸气压增大，从而提高从污泥干化机130供应到焚烧室183的污泥的含水量。此外，第一压力传感器261设置在蒸汽分配室140到污泥干化机130的第三阀组件233的下游。可以基于第一压力传感器261的测量值来控制第三阀组件233，从而控制污泥的含水量。第三阀组件233例如为两通阀。

蒸汽进入污泥干化机130后转变为液体介质，例如冷凝水，其温度例如为约180℃。

如上所述，为了充分利用烟气的热能，从第一预热器200排出的烟气进入第二预热器210。第二预热器210包括第二烟气入口接口212、第二烟气出口接口(未示出)、液态介质入口接口(未示出)、蒸汽出口接口213、第二烟气通路(未示出)和蒸汽生成通路(未示出)。第二烟气入口接口212连接到烟气出口接口202，用于接收从第一预热器200排出的烟气。第二烟气出口接口用于从第二预热器210排出烟气。液态介质入口接口用于接收液态介质。蒸汽出口接口213用于向蒸汽分配室140排出液态介质汽化后得到的蒸汽，例如经由气包211。第二烟气通路连接在第二烟气入口接口212和第二烟气出口接口之间。蒸汽生成通路连接在液态介质入口接口和蒸汽出口接口213之间。第二烟气通路和蒸汽生成通路配置成使得在第二烟气通路和蒸汽生成通路中流动的流体彼此换热。

如上所述，蒸汽生成器150用于对第二预热器210进行补充，以使得蒸汽分配室140中的蒸汽压力达到预定值。当第二预热器210和蒸汽生成器150向蒸汽分配室140供应的蒸汽量大于预定量时，可以减少蒸汽生成器150向蒸汽分配室140供应的量，从而降低蒸汽生成器150的能耗。

为了方便调节蒸汽生成器150的功率，可以设置第二压力传感器262和第三压力传感器263。第二压力传感器262设置在蒸汽分配室140中，用于测量蒸汽分配室140中的蒸汽压力。第三压力传感器263设置在第二预热器210和蒸汽分配室140之间。

此外，还可以在蒸汽发生器150和蒸汽分配室140之间设置第四压力传感器264，用于测量蒸汽发生器150供应到蒸汽分配室140中的蒸汽的压力，从而更有效地控制蒸汽发生器150。

以上介绍了对于焚烧室183中的温度的多种调节手段，可以根据焚烧炉运行的阶段以及运行过程中的波动状态来选择这些调节手段中的一个、几个或多个以对焚烧室183中的温度进行调节。上述调节手段需要部件(例如，传感器、阀门)的配合，通过利用这些部件来配置污泥焚烧处理系统来允许污泥焚烧处理系统利用这些手段。

本公开的范围并非由上述描述的实施方式来限定，而是由所附的权利要求书及其等同范围来限定。