專利名稱：一種濕污泥焚燒處理方法及焚燒處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢棄物處理方法及裝置，特別是涉及一種濕污泥焚燒處理方法；本發(fā)明還涉及一種濕污泥的焚燒處理裝置。
背景技術(shù)：
污泥是污水處理后的附產(chǎn)品，污泥量占污水處理量的0.3％～0.5％(體積)或1％～2％(質(zhì)量)。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和各地污水處理廠的不斷興建，我國(guó)的工業(yè)和生活污水處理量正在迅速增加，必將產(chǎn)生更多的污泥。污泥的成分非常復(fù)雜，除含有大量的水分外，還含有大量的有機(jī)質(zhì)、難降解的有機(jī)物、多種微量元素、病原微生物和寄生蟲卵、重金屬等成分。如何將產(chǎn)量巨大、成分復(fù)雜的污泥無害化、資源化，已成為全世界環(huán)境界矚目的課題之一。
污泥采用填埋處理存在很多弊端，既了占用大量農(nóng)田，又對(duì)土壤和地下水存在二次污染問題。污泥制肥料曾是污泥利用的主要途徑，但是由于污染土壤和作物，歐洲大部分國(guó)家2005年后將禁止在農(nóng)業(yè)區(qū)使用污泥肥料。我國(guó)污泥農(nóng)用也遇到了許多困難，使得此種處置方式日益萎縮。向海洋排放污泥也將受到限制。污泥干化的工藝成本高，干化后依然有出路問題。
以焚燒為核心的污泥處理方法是最徹底的方法，也是當(dāng)前國(guó)際上污泥處理的主流方向。但是現(xiàn)有的污泥焚燒方法，先要求對(duì)污泥進(jìn)行干燥等預(yù)處理，然后進(jìn)行焚燒，使系統(tǒng)復(fù)雜化；同時(shí)，焚燒經(jīng)過干燥的污泥，會(huì)產(chǎn)生大量NOx，必需在焚燒爐后配備脫氮裝置；由于污泥中含硫，還必需在焚燒爐后配備脫硫裝置。因此，現(xiàn)有的污泥焚燒工藝都包括污泥干燥、污泥焚燒、尾氣脫硫、尾氣脫氮等多個(gè)單元過程，分別在單元設(shè)備中進(jìn)行，這使得系統(tǒng)復(fù)雜而且無害化處理成本高昂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種處理濕污泥的焚燒工藝，其特征在于在焚燒爐中800-950℃下直接焚燒或者添加輔助燃料焚燒含水率在50-90％之間的濕污泥，燃燒所需空氣分級(jí)給入爐內(nèi)；向爐內(nèi)添加石灰石以降低SO2排放；輔助燃料包括煤、油、氣、生物質(zhì)和高熱值垃圾；該方法可以用于處理工業(yè)污泥和生活污泥。
本發(fā)明的目的還在于提供一種濕污泥焚燒處理裝置，采用循環(huán)流化床燃燒方式焚燒濕污泥，由爐膛、旋風(fēng)分離器、返料器和尾部煙道構(gòu)成；其特征在于爐膛側(cè)壁絕熱，爐膛頂部布置污泥加入口，爐膛下部布置輔助燃料加入口；尾部煙道內(nèi)布置高溫空氣預(yù)熱器，將焚燒所需的空氣預(yù)熱至300-600℃；空氣分別從爐膛底部的一次風(fēng)口和爐膛下部的二次風(fēng)口噴入爐膛；高溫空氣預(yù)熱器型式可以是熱管式、管式或屏式，材料可為金屬或非金屬。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的濕污泥焚燒處理方法，其特征在于，將濕污泥在焚燒爐中800-950℃下直接進(jìn)行焚燒，或者將將濕污泥在焚燒爐中800-950℃下添加輔助燃料進(jìn)行焚燒；所述的濕污泥為含水率在50-90％之間的濕污泥，焚燒過程中所需空氣分級(jí)給入爐膛；本發(fā)明提供的濕污泥焚燒處理方法，還可在焚燒過程中向爐內(nèi)添加用于降低SO2排放的石灰石；所述的污泥包括工業(yè)污泥和生活污泥；所述的輔助燃料包括煤、油、氣、生物質(zhì)和高熱值垃圾。
本發(fā)明提供的濕污泥焚燒處理裝置，為一種循環(huán)流化床焚燒裝置，包括爐膛1、旋風(fēng)分離器2、返料器3和尾部煙道4；所述旋風(fēng)分離器2上部與爐膛1上部相連通，下部通過返料器3與爐膛1下部相連通；所述尾部煙道4與旋風(fēng)分離器2頂部相連通；其特征在于，爐膛1的側(cè)壁絕熱，其頂部設(shè)有濕污泥加入口11，下部設(shè)有輔助燃料加入口13；所述尾部煙道4煙道中設(shè)有可將所需空氣加熱至300-600℃的高溫空氣預(yù)熱器41。
所述高溫空氣預(yù)熱器41為熱管式空氣預(yù)熱器、管式空氣預(yù)熱器或屏式空氣預(yù)熱器；為金屬制造和非金屬制造的預(yù)熱器；所述的輔助燃料包括煤、油、氣、生物質(zhì)和高熱值垃圾。
本發(fā)明的方法和裝置，將污泥的干燥、焚燒和煙氣的無害化處理等單元工藝集中在單一裝置中同時(shí)進(jìn)行，不僅大大地簡(jiǎn)化了濕污泥的焚燒處理工藝，而且極大地降低了處理成本；通過分級(jí)配風(fēng)，并利用污泥自身所含的水分、硫分和堿金屬，以及額外添加的輔助燃料及石灰石，可使焚燒后的煙氣實(shí)現(xiàn)NOx、SO2、二惡英、HCl和CO的低水平排放。
其原理是向焚燒爐內(nèi)加入污泥，在800-950℃下，濕污泥中的水分被脫除，污泥開始著火、焚燒；分級(jí)配給污泥和輔助燃料燃燒所需的空氣，加上污泥中所含的水的受熱汽化，可在爐膛內(nèi)形成局部還原性氣氛，從而抑制NOx的生成，實(shí)現(xiàn)低NOx排放；污泥中所含的堿金屬以及必要時(shí)額外添加的石灰石，可在焚燒過程中，直接脫除焚燒過程中產(chǎn)生的SO2，生成固相穩(wěn)定的硫酸鹽；而且由于污泥中所含水分汽化后對(duì)堿金屬及其氧化物與SO2反應(yīng)具有活化作用，可大幅度提高脫硫效率，實(shí)現(xiàn)低SO2排放；同時(shí)，目前已有實(shí)驗(yàn)證明，固化了硫的灰粒會(huì)阻止污泥中的氯與對(duì)苯環(huán)的結(jié)合，從而抑制二惡英的生成；此外，堿金屬及石灰石還可脫除煙氣中的HCl，形成穩(wěn)定的固態(tài)化合物；至于高含水污泥在焚燒過程中容易產(chǎn)生的CO的問題，可以采用延長(zhǎng)煙氣在焚燒爐的高溫區(qū)的停留時(shí)間的方法解決。這樣，在焚燒處理濕污泥的同時(shí)，控制了焚燒煙氣中的NOx、SO2、二惡英、HCl和CO排放濃度，實(shí)現(xiàn)了無害化焚燒處理。
本發(fā)明的裝置采用循環(huán)流化床燃燒方式焚燒濕污泥，可以充分發(fā)揮循環(huán)流化床燃燒方式燃料適應(yīng)性廣、可爐內(nèi)脫硫脫氮、燃燒效率高的優(yōu)點(diǎn)；爐內(nèi)有大量物料參與循環(huán)，物料濃度高，溫度分布均勻，含水量大的濕污泥加入后對(duì)爐膛溫度影響很小，并很快被加熱；濕污泥在從爐頂進(jìn)入爐膛后的下落的過程中，迅速被預(yù)熱、干燥、爆裂，更易于燃盡；污泥焚燒所需的空氣從爐膛不同位置供入，可在爐膛下部造成局部還原性氣氛，抑制NOx的產(chǎn)生；由于采用了絕熱爐膛和高溫空氣預(yù)熱器，輔助燃料釋放的熱量大部分被煙氣帶至尾部高溫空氣預(yù)熱器由空氣吸收，大大減少了輔助燃料消耗量，且由于充分利用了輔助燃料所釋放的熱量，除了煤、油和氣之外，一些非化石燃料也可作為輔助燃料，比如生物質(zhì)或高熱值垃圾，可使污泥的處理費(fèi)用大幅度下降。


附圖是本發(fā)明實(shí)施例2的裝置示意圖。
爐膛1 旋風(fēng)分離器2 返料器3污泥加入口11 二次風(fēng)口12 輔助燃料加入口13石灰石加入口14 一次風(fēng)口15 尾部煙道4高溫空氣預(yù)熱器41 水冷受熱面具體實(shí)施方式
本發(fā)明的方法可以在一般焚燒爐上進(jìn)行焚燒，也可通過本發(fā)明的裝置獲得更好的焚燒效果。實(shí)施例1為在馬丁爐排焚燒爐上應(yīng)用本發(fā)明的方法進(jìn)行濕污泥焚燒處理，實(shí)施例2為在循環(huán)流化床鍋爐上應(yīng)用本發(fā)明的方法進(jìn)行濕污泥焚燒處理；實(shí)施例3為本發(fā)明的裝置的實(shí)施例。
實(shí)施例1一種造紙廠產(chǎn)生的造紙污泥，含水率70％，低位發(fā)熱量約3200kJ/kg，含硫量為0.05％，堿金屬含量約為0.05％，按本發(fā)明的方法，采用馬丁爐排爐直接焚燒。將濕污泥加入溫度已升至900℃左右的爐膛，濕污泥開始干燥、著火；從爐排下方鼓入焚燒所需的部分空氣，加上從污泥中蒸發(fā)出來的水的作用，爐排上方形成還原性氣氛，抑制焚燒過程中NOx的產(chǎn)生；焚燒所需的另一部分空氣從爐排上方噴入爐膛，使污泥燃盡；由于該污泥含水量較低、熱值較高，因此不需添加輔助燃料即可將爐膛溫度維持在850℃左右；同時(shí)，該污泥含硫量低，在從污泥中蒸發(fā)出來的水的作用下，其自身所含堿金屬足以與大部分焚燒過程中產(chǎn)生的SO2反應(yīng)，從而不需額外添加石灰石，即可實(shí)現(xiàn)低SO2排放。
實(shí)施例2一種造紙廠產(chǎn)生的造紙污泥，含水率50％，低位發(fā)熱量約4000kJ/kg，含硫量為0.06％，堿金屬含量約為0.01％，按本發(fā)明的方法，采用循環(huán)流化床鍋爐焚燒。將污泥通過螺旋給料機(jī)與大量的煤一起從鍋爐給煤口加入爐膛，爐膛溫度控制在800-950℃，并向爐內(nèi)添加石灰石粉脫硫，采用分級(jí)配風(fēng)抑制NOx的生成。在循環(huán)流化床鍋爐上應(yīng)用本發(fā)明的方法，可在焚燒處理濕污泥的同時(shí)，向外提供熱水或蒸汽用于供熱或發(fā)電。
實(shí)施例3一種生活污水廠產(chǎn)生的下水污泥，含水率90％，低位發(fā)熱量約400kJ/kg，含硫量為0.38％，堿金屬含量約為0.002％。按本發(fā)明的裝置，采用循環(huán)流化床濕污泥焚燒裝置焚燒。循環(huán)流化床濕污泥焚燒裝置由爐膛1、分離器2、返料器3和尾部煙道4構(gòu)成，爐膛1為側(cè)壁絕熱的，將濕污泥直接從爐頂?shù)奈勰嗉尤肟?1加入爐膛1，廢木屑從爐膛1下部的輔助燃料加入口13加入爐膛1，石灰石從爐膛1下部的石灰石加入口14加入爐膛1，焚燒所需的空氣分為一次風(fēng)和二次風(fēng)，分別從爐膛1底部的一次風(fēng)口15和爐膛1下部的二次風(fēng)口12噴入爐膛；爐膛1溫度控制在850℃左右，濕污泥中的水分迅速蒸發(fā)，污泥很快著火燃燒；尾部煙道4內(nèi)布置熱管式高溫空氣預(yù)熱器41，空氣在高溫空氣預(yù)熱器41中吸收煙氣放出的熱量，溫度升至500℃左右；尾部還布置水冷受熱面42，以進(jìn)一步降低煙氣溫度，同時(shí)生產(chǎn)熱水外供。
分級(jí)配風(fēng)和污泥中的水分使?fàn)t膛下部形成局部還原性氣氛，抑制NOx生成；由于該污泥含水率較高、熱值較低，需向爐內(nèi)添加作為輔助燃料的廢木屑，以維持爐膛溫度在約900℃。由于該污泥硫含量較高、堿金屬含量較低，需向爐內(nèi)添加石灰石脫硫；由于污泥和石灰石在爐內(nèi)反復(fù)循環(huán)焚燒，堿金屬和石灰石的利用率高，加上污泥中的水分對(duì)脫硫反應(yīng)的活化作用，可達(dá)到較高的脫硫效率，從而大大降低煙氣中SO2濃度。由于污泥和輔助燃料反復(fù)在循環(huán)流化床焚燒爐內(nèi)高溫循環(huán)燃燒，且污泥和輔助燃料中的硫，對(duì)二惡英的生成可起到抑制作用，因此無需額外采取二惡英控制措施。由于采用了絕熱爐膛和高溫空氣預(yù)熱器，輔助燃料釋放的熱量大部分被煙氣帶至尾部空預(yù)器由空氣吸收，大大減少了輔助燃料消耗量，且由于充分利用了輔助燃料所釋放的熱量，除了煤、油和氣之外，一些非化石燃料也可作為輔助燃料，比如生物質(zhì)或高熱值垃圾，可使污泥的處理費(fèi)用大幅度下降。
權(quán)利要求
1.一種濕污泥焚燒處理方法，其特征在于，將濕污泥在焚燒爐中800-950℃下直接進(jìn)行焚燒，或者將濕污泥在焚燒爐中800-950℃下添加輔助燃料進(jìn)行焚燒；所述的濕污泥為含水率在50-90％之間的濕污泥，焚燒過程中所需空氣分級(jí)給入爐膛。
2.按權(quán)利要求1所述的一種濕污泥焚燒處理方法，其特征在于，在焚燒過程中向爐內(nèi)添加用于降低SO2排放的石灰石。
3.按權(quán)利要求1所述的一種濕污泥焚燒處理方法，其特征在于，所述的污泥包括工業(yè)污泥和生活污泥。
4.按權(quán)利要求1所述的一種濕污泥焚燒處理方法，其特征在于，所述的輔助燃料包括煤、油、氣、生物質(zhì)和高熱值垃圾。
5.一種濕污泥焚燒處理裝置，為一種循環(huán)流化床焚燒裝置，包括爐膛(1)、旋風(fēng)分離器(2)、返料器(3)和尾部煙道(4)；所述旋風(fēng)分離器(2)上部與爐膛(1)上部相連通，下部通過返料器(3)與爐膛(1)下部相連通；所述尾部煙道(4)與旋風(fēng)分離器(2)頂部相連通；其特征在于，爐膛(1)的側(cè)壁絕熱，其頂部設(shè)有濕污泥加入口(11)，下部設(shè)有輔助燃料加入口(13)；所述尾部煙道(4)煙道中設(shè)有可將所需空氣加熱至300-600℃的高溫空氣預(yù)熱器(41)。
6.按權(quán)利要求5所述的濕污泥焚燒處理裝置，其特征在于，所述高溫空氣預(yù)熱器(41)為熱管式空氣預(yù)熱器、管式空氣預(yù)熱器或屏式空氣預(yù)熱器。
7.按權(quán)利要求5所述的濕污泥焚燒處理裝置，其特征在于，所述高溫空氣預(yù)熱器(41)為金屬制造和非金屬制造的預(yù)熱器。
8.按權(quán)利要求5所述的濕污泥焚燒處理裝置，其特征在于，所述的輔助燃料包括煤、油、氣、生物質(zhì)和高熱值垃圾。
全文摘要
本發(fā)明涉及濕污泥焚燒處理方法及裝置，將濕污泥在焚燒爐中直接焚燒或者添加輔助燃料焚燒；所需空氣分級(jí)給入爐膛；還可向爐內(nèi)添加石灰石以降低SO
文檔編號(hào)F23G5/30GK1763431SQ20041008631
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者呂清剛, 那永潔, 贠小銀, 包紹麟, 高鳴, 孫運(yùn)凱, 賀軍, 矯維紅, 馬人熊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所