一种污泥气化焚烧炉的制作方法

[0001]
本发明涉及一种污泥气化焚烧炉，属于污泥气化领域。


背景技术：

[0002]
污泥往往因其含水率较高，影响其在直接燃烧的焚烧炉中的燃烧稳定性，造成燃烧不稳定或者局部爆燃等问题，而且水分蒸发到烟气中使得烟气水分含量过高，容易造成管道和后续设备的腐蚀。先气化再燃烧，则不仅在中低温条件下充分利用了污泥中的水分作为气化剂参与反应，使得反应稳定性提高；而且气化过程对复杂成分的污泥起到均匀化作用，使后续燃烧过程更加稳定而充分。
[0003]
由于污泥水分高、热值低，目前污泥焚烧炉大多采用鼓泡流化床焚烧和循环流化床焚烧，鼓泡床焚烧污泥对入炉污泥水分和热值要求高，容易出现初始排放高、燃烧不充分等情况；循环床焚烧污泥，除了对水分、热值要求较高外，初始排放较低，燃烧比较充分，但直接燃烧的温度较高易造成燃烧不稳，且往往因分离器温度高导致堵灰或结渣，尾部积灰结渣严重，飞灰量大。将湍动流化床（tfb）用于其气化燃烧过程明显具有优势：一是炉膛下部的气化段反应温度低，可以把污泥转化为热煤气，反应较慢且稳定；二是二次燃烧容易达到较高温度，且燃烧区因灰浓度低而不易出现结渣情况；三是气化段最小操作速度足够小，大大减少了灰渣通过高温区的量，从而大大减少了飞灰量，可以大幅度减少飞灰处理费用；四是气化后再组织低氧分级燃烧，可以大大减少nox的初始生成量，显著减少脱硝的初投资和运行费用。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种污泥气化焚烧炉，一方面通过进料的旋转播料结构分散污泥形成均匀散料，另一方面采用变截面湍动气化焚烧室结构加高温空气提高污泥干燥和气化、燃烧的速率。
[0005]
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种污泥气化焚烧炉，能够用于含水率≥70%的污泥的气化焚烧，包括气化焚烧室、污泥进料装置、分离器和余热利用装置，以及热风装置；所述气化焚烧室与所述分离器和所述余热利用装置依次相连；所述气化焚烧室从下往上依次为渐扩区、过渡区、渐缩区和顶部等截面区，所述气化焚烧室上部设置有烟气出口，所述烟气出口设置在所述顶部等截面区的上部一侧；所述过渡区设置有进料口与所述污泥进料装置相连，所述污泥进料装置选用泵式输送装置，所述泵式输送装置包括污泥泵和与污泥泵相连的进料器，所述进料器包括固定设置在进料口的筒体和设置在所述筒体中心沿轴向设置的旋转轴，且所述旋转轴一端设置有能够随着旋转轴一起旋转的伞形结构，所述筒体出口沿着圆周设置有喷头，喷头为固定式设置，用于喷入压缩空气或蒸汽作为播料介质；所述气化焚烧室底部设置有一次风室，用于喷入一次风，所述一次风为依次通过所述余热利用装置和热风装置换热升温的超高温空气；所述渐扩区上部设置有若干下二次风口，所述渐缩区底部和顶部分别设置有若干中
二次风口和上二次风口，使二次风分别通过下二次风口、中二次风口和上二次风口喷入并分别形成下、中、上三级二次风旋流，且中间二次风旋流与上、下两级二次风旋流的旋向相反，所述二次风为通过所述余热利用装置换热升温后的高温空气。
[0006]
另一种技术方案是：一种污泥气化焚烧炉，能够用于含水率<70%的污泥的气化焚烧，包括气化焚烧室、污泥进料装置、分离器和余热利用装置；所述气化焚烧室与所述分离器和所述余热利用装置依次相连；所述气化焚烧室从下往上依次为渐扩区、过渡区、渐缩区和顶部等截面区，所述气化焚烧室上部设置有烟气出口，所述烟气出口设置在所述顶部等截面区的上部一侧；所述过渡区设置有进料口与所述污泥进料装置相连，所述污泥进料装置选用呈梯级设置的两级进料装置，其后一级选用无轴绞龙，所述无轴绞龙出口位于进料口内，所述无轴绞龙的出口设置有固定或旋转喷头，用于喷入压缩空气或蒸汽作为播料介质；且固定或旋转喷头的内壁面沿圆周设置有若干可调节的弧形导叶；所述气化焚烧室底部设置有一次风室，用于喷入一次风，所述一次风为通过所述余热利用装置换热升温的高温空气；所述渐扩区上部设置有若干下二次风口，所述渐缩区底部和顶部分别设置有若干中二次风口和上二次风口，使二次风分别通过下二次风口、中二次风口和上二次风口喷入并分别形成下、中、上三级二次风旋流，且中间二次风旋流与上、下两级二次风旋流的旋向相反，所述二次风为通过所述余热利用装置换热升温后的高温空气。
[0007]
上述技术方案中，所述进料口设置两个，且两个进料口呈对称式设置在过渡区两侧；所述污泥进料装置与所述进料口一一对应的设置两套。
[0008]
上述技术方案中，所述过渡区设置为等截面。
[0009]
上述技术方案中，所述气化焚烧室内壁面敷设有耐火材料。
[0010]
上述技术方案中，超高温空气为约800℃，高温空气为约400℃。
[0011]
本发明具有以下优点及有益效果：1）湿污泥：中部给料，并均匀摇洒污泥入炉，使得污泥到达气化焚烧室下部时已干燥并开始气化—燃烧，气化—燃烧效率高，并且可以节省辅助燃料。
[0012]
2）干污泥：无需干化到含水率<50%即可自持燃烧；给料呈粉状摇洒，中部吸热，无需助燃。
附图说明
[0013]
图1为本发明所涉及的污泥气化焚烧炉示意图。
[0014]
图2为本发明所涉及的其中一种实施方式的污泥进料装置示意图。
[0015]
图3为本发明所涉及的另一种实施方式的污泥进料装置示意图：（a）主视图；（b）刮板设置示意图。
[0016]
图中：1－气化焚烧室；2－进料口；3－分离器；4－余热利用装置；5－一次风室；6－污泥进料装置；601－进料通道；602－旋转轴；603－喷头；604－无轴绞龙；605－导叶；7－下二次风口；8－中二次风口；9－上二次风口；10－排渣管。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
[0018]
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
[0019]
如图1所示，一种污泥气化焚烧炉，包括气化焚烧室1、污泥进料装置6、分离器3和余热利用装置4。气化焚烧室1与分离器3和余热利用装置4依次相连。
[0020]
气化焚烧室1从下往上依次为渐扩区、过渡区、渐缩区和顶部等截面区。通常，过渡区设置为等截面，此时渐扩区顶部和渐缩区底部为等截面设置。气化焚烧室1上部设置有烟气出口，烟气出口设置在顶部等截面区的上部一侧。烟气出口与分离器3入口通过水平烟道连接。
[0021]
过渡区中部设置有进料口2与污泥进料装置6相连。通常而言，进料口2设置两个，且两个进料口呈对称式设置在过渡区两侧，污泥进料装置6与进料口2一一对应的设置两套。
[0022]
气化焚烧室1底部设置有一次风室5，用于喷入一次风。一次风室5顶部设置有布风板和风帽，布风板最低点设置有排渣口，连接有排渣管10。渐扩区上部设置有若干下二次风口7，渐缩区底部和顶部分别设置有若干中二次风口8和上二次风口9，使二次风分别通过下二次风口、中二次风口和上二次风口喷入并分别形成下、中、上三级二次风旋流，且中间二次风旋流与上、下两级二次风旋流的旋向相反。
[0023]
气化焚烧室1内壁面敷设有耐火材料。通常情况下，渐扩区、过渡区和渐缩区的内壁面全部敷设耐火材料，而顶部等截面区至少中部以下的内壁面也敷设耐火材料。
[0024]
当用于含水率<70%的污泥的气化焚烧时，污泥进料装置6选用呈梯级设置的两级进料装置，前一级选用刮板或绞龙输送装置，后一级选用无轴绞龙604。无轴绞龙604出口位于进料口2内。无轴绞龙604的出口设置有喷头603，用于喷入压缩空气或蒸汽作为播料介质。喷头的内壁面沿圆周设置有若干可调节的弧形导叶605。喷头603呈套筒式设置在无轴绞龙的出口。此时，一次风和二次风均为通过余热利用装置4换热升温后约400℃的高温空气。喷头包括固定喷头或旋转喷头。固定喷头通过导叶导流完成介质的旋转喷入，通过导叶的可调节性实现播料介质的可调。而旋转喷头则是布置了喷头的套筒式圆盘整体旋转，并且加上导叶的导流作用，可以依据污泥含水率及粘性等性质配合导叶调节圆盘旋转速度，达到最佳的播撒效果。干化后的含水率<70%的污泥，在两级进料装置的输送下，到达无轴绞龙604的出口时，干化污泥很容易被导叶碎化，并且在从喷头喷入的压缩空气或蒸汽的播料作用下形成污泥粉均匀播洒而下，在气化焚烧室1中部就开始吸热干燥气化。不同旋向的二次风旋流使得气化焚烧室内形成湍流状态，使得粉状污泥尽可能气化完全。气化气及其夹带的少量污泥粉化后的可燃颗粒在上行过程中，在梯级进入的二次风作用下燃烧。
[0025]
当用于含水率≥70%的污泥的气化焚烧时，污泥气化焚烧炉还包括热风装置，热风装置用于将通过余热利用装置4换热升温后约400℃的高温空气，进一步加热为约800℃的超高温空气，并作为一次风通过污泥气化焚烧炉的一次风室5。同时，污泥进料装置6选用泵式输送装置，泵式输送装置包括污泥泵和与污泥泵相连的进料器。如图2所示，进料器包括固定设置在进料口2的筒体601和设置在筒体601中心且沿轴向设置的旋转轴602，旋转轴602一端设置有能够随着旋转轴一起旋转的伞形结构，伞形结构的末端延伸出筒体601出口，与筒体601之间形成缝隙，使得在旋转轴旋转过程中，伞形结构对污泥形成切割散化作
用。进一步的，筒体601出口沿着圆周固定设置有喷头603，用于喷入压缩空气或蒸汽作为播料介质，喷头为固定设置，与旋转式的伞形结构相配合，从而使得污泥变成均匀的散料进入气化焚烧室气化。污泥散料在掉落过程中逐渐被干燥，到达气化焚烧室1下部时开始气化，并且在二次风的高温下，污泥气化产生的气化气也逐渐燃烧。
[0026]
热风装置设置有助燃装置，利用天然气或轻油助燃，将来自余热利用装置4的约400℃的高温空气继续加热至约800℃。
[0027]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。