專利名稱：干化污泥鏈條爐排焚燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種有害廢棄物的焚燒裝置，特別是一種在火床爐內(nèi)焚燒污 泥的裝置。
背景技術(shù)：
有害固體廢棄物，如各種垃圾和污泥，經(jīng)過高溫焚燒處理后，可以徹底殺滅 細菌和病毒，消除惡臭類、二噁英類、包含苯并芘在內(nèi)的多環(huán)芳烴類等有害物質(zhì)， 同時可以使得重金屬組分充分固化(高溫?zé)Y(jié)可以大幅度降低重金屬在水中的可 溶出量)，因此高溫焚燒是一種將有害固體廢棄物徹底無害化的有效手段。
在己有的燃煤裝置內(nèi)直接摻燒，是成本最低的濕污泥焚燒方式。對于高水分 含量的濕污泥，水分蒸發(fā)大量吸熱，理論燃燒溫度極低，因此通常需要使用高熱 值輔助燃料(柴油或天然氣)，才能獲取穩(wěn)定的爐膛高溫，以致焚燒處理費用特 別昂貴，即使在有公共財政補貼的條件下，達到真正的高溫焚燒時運營經(jīng)濟性也 非常差。減少高熱值輔助燃料的消耗，會使得爐膛溫度降低，不能達到有害廢棄 物真正的無害化。受經(jīng)濟性的驅(qū)動，僅僅依靠被動監(jiān)督無法完全解決運營中無害 化不徹底的問題。因此，未經(jīng)干化處理的污泥，無其他特殊技術(shù)措施時，直接焚 燒不具備可行性，直接在燃煤鍋爐的爐膛內(nèi)摻燒也不具備徹底無害化的條件。只 有經(jīng)過預(yù)先干化的污泥或垃圾，才可能通過焚燒處理真正實現(xiàn)無害化。
對于預(yù)干化后的污泥的焚燒，目前主要有循環(huán)流化床、鼓泡流化床等燃燒方 式，預(yù)干化一般使用焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾鳛楦苫脑紵嵩?，干化后的污泥?br> 燃煤鍋爐中直接焚燒或與煤摻燒。中國專利200810224995. 4和200510102966. 7 利用循環(huán)流化床作為焚燒裝置，尾部煙道中設(shè)置熱交換器吸熱進一步作為濕污泥 的干化熱源，干化乏氣作為二次風(fēng)，爐膛溫度850 900°C;中國專利 200720039539.3提出添加生物質(zhì)燃料后對污泥進行干化的焚燒裝置，煙道中設(shè) 置熱交換器吸熱進一步作為濕污泥的干化熱源，干化乏氣循環(huán)使用并作為二次風(fēng)；中國專利200510111467.4利用鼓泡流化床作為焚燒裝置，燃燒產(chǎn)生的高溫 煙氣用于加熱導(dǎo)熱油進一步作為濕污泥的干化熱源；中國專利200710176475.6 利用水泥回轉(zhuǎn)窯作為干化裝置并使得干污泥直接焚燒；中國專利200510084351. 6 提出使用部分干化污泥與濕污泥混燒等。為了避免使用高熱值輔助燃料并提高燃 燒溫度，中國專利200610130413. 7提出使用富氧燃燒的方法。
通過高溫焚燒實現(xiàn)有害固體廢棄物徹底無害化，有兩個基本條件必須同時得 到滿足足夠高的焚燒溫度以及在高溫環(huán)境中足夠長的停留時間。比如二噁英 類在70(TC以上開始分解，在85(TC的條件下完全分解需要21秒以上的停留時間， 在1200'C的條件下完全分解需要2秒左右的停留時間；惡臭類物質(zhì)和多環(huán)芳烴 類物質(zhì)在高溫焚燒時的分解特性與二噁英類物質(zhì)類似；重金屬組分高溫?zé)Y(jié)的固 化的條件則更加苛刻，需要120(TC以上的高溫和千秒量級的停留時間。
對于不使用高熱值輔助燃料(柴油或天然氣)或富氧助燃的干化污泥焚燒裝 置(包括純污泥焚燒裝置和干污泥摻燒固體燃料的裝置)而言，現(xiàn)有的各種燃燒 技術(shù)不足以同時滿足焚燒溫度和停留時間兩個條件對于氣相產(chǎn)物(焚燒產(chǎn)生的 煙氣)，各種焚燒裝置的爐內(nèi)總停留時間大約在2 3秒左右，其中在高溫區(qū)的停 留時間約占總停留時間的一半，所以只有在爐膛出口溫度達到120(TC以上時才 能保證氣相中的主要毒性污染物徹底無害化；對于固相產(chǎn)物(焚燒摻燒的灰渣和 飛灰)，其中含有重金屬組分并吸附有大量氣相有毒污染物，要保證重金屬和吸 附的有害氣體完全無害化，則必須保證燃燒室內(nèi)有足夠的高溫同時固相物質(zhì)在爐 內(nèi)有千秒以上的停留時間。
不同的燃燒方式的固相爐內(nèi)停留差異極大，火室燃燒(主要是煤粉爐中摻燒 污泥)主要產(chǎn)生飛灰，停留時間最短(約2 3秒)，循環(huán)流化床次之(約4 6 秒)，鼓泡流化床和火床爐中，灰渣的爐內(nèi)停留時間在千秒以上、飛灰的停留時 間大約為2 3秒。 '
要保證焚燒過程能達到徹底無害化的效果，以下兩個條件必須要滿足其一， 爐膛出口煙溫(注意不是爐內(nèi)最高溫度)大于1200'C;其二，固相在爐內(nèi)的停
留時間在千秒以上?，F(xiàn)有的各種焚燒技術(shù)很難完全滿足這兩個苛刻要求，相對而粉額在90% 以上，飛灰不能達到無害化；循環(huán)流化床燃燒方式爐膛出口煙溫低于煤粉爐，飛 灰粉額在70%以上，煙氣和飛灰都難以達到無害化；鼓泡流化床的爐膛出口煙 溫低、飛灰粉額大于50%，雖然灰渣停留時間長，灰渣可以徹底無害化，但煙 氣和飛灰都難以達到無害化；火床燃燒方式，特別是鏈條爐排，在所有的燃燒設(shè) 備中具有最小的飛灰份額和很長的灰渣停留時間，因此最適合作為污泥的焚燒設(shè) 備。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種l灰粉額小、爐膛出口煙溫高的干化污泥鏈
條爐排焚燒裝置。
其技術(shù)方案是 一種干化污泥鏈條爐排焚燒裝置，包括爐膛、煤斗、煤閘門、 鏈條爐排和爐排風(fēng)、二次風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于鏈條爐排上方的爐膛內(nèi)設(shè)置有相
互配合的縱截面為F形的前拱和縱截面為橫置Y形的后拱,，F(xiàn)形前拱的水平段 上枝緊貼爐頂，其水平段下枝位于橫置Y形后拱的上、下技之間，后拱出口到前 拱之間的空間形成主燃燒區(qū)；二次風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)道的噴口貼壁置于后拱的后部，爐 膛出口處與出-口煙窗之間設(shè)有輻射冷卻室。
上述縱截面為橫置Y形的后拱，其下枝反傾斜，傾角為30投全60度'，上枝 正傾斜，傾角為60度至75度。
上述二次風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)道的噴口為縫狀噴嘴，噴i !寬度為爐排寬度的40%
70%。
上述輻射冷卻室的爐膛左右兩側(cè)墻和后墻敷設(shè)水冷壁。
其技術(shù)效果是本實用新型的干化污泥鏈條爐排焚燒裝置，由于采用長后拱 結(jié)構(gòu)和特殊的后拱出口形狀，使得二次風(fēng)貼壁并經(jīng)過后拱的引導(dǎo)到達火床的揮發(fā) 分析出區(qū)，可以有效防止二次風(fēng)短路飛出爐膛。且橫置Y形后拱的下枝反傾斜設(shè) 置，還可以減小后拱出口的煙氣通流面積，結(jié)合二次風(fēng)的貼壁效應(yīng)，能夠獲取高 的后拱出口^^速，強化主燃燒區(qū)的湍流強度，橫置Y形后拱的上枝則可以防止主 燃燒區(qū)的煙氣過早地飛出爐膛；第二，采用縱截面為F形的前拱，可以有效防止 火床的揮發(fā)分析出區(qū)析出的揮發(fā)分短路飛出爐膛；且F形前拱和橫置Y形后拱相 互配合，在高度方向上，F(xiàn)形前拱的下枝位于橫置Y形后拱的上下枝之間，對煙 氣形成強烈的攪拌，從而充分保證了主燃燒區(qū)內(nèi)有足夠高的燃燒強度、足夠K:的煙氣停留時間，以及足夠高的燃燒效率，保證了氣相有害組分(惡臭類、二噁英 類、多環(huán)芳烴類)的完全分解；第三，通過燃料的粒度控制和大幅度降低爐排風(fēng) 量而加大二次風(fēng)量，可以最大限度地降低飛灰份額(飛灰份額小于5%)，顯著 降低飛灰的粒徑，粒徑顯著降低和小份額的飛灰在穿越高溫的主燃燒區(qū)時，使飛 灰中吸附的毒性氣體組分徹底分解，從而保障了固相產(chǎn)物的無害化。因此，本發(fā) 明的干化污泥鏈條爐排焚燒裝置，實現(xiàn)了高溫焚燒有害固體廢棄物徹底無害化的 兩個基本條件極低飛灰粉額和極高爐膛出口煙溫，且其結(jié)構(gòu)簡單，易于操作， 是有害廢棄物焚燒的理想設(shè)備。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

如圖1所示， 一個處理量為每小時1噸的干化污泥的鏈條爐排焚燒裝置，包 括爐膛、煤斗、煤閘門、鏈條爐排和爐排風(fēng)、二次風(fēng)系統(tǒng)。鏈條爐排3的長度為 3米，爐排寬度為2米。鏈條爐排上方的爐膛內(nèi)設(shè)置有相互配合的縱截面為F形 的前拱6和縱截面為橫置Y形的后拱5。后拱水平投影長度為2米，后拱下枝反 傾斜，傾角為30度；上枝正傾斜，傾角為60度，后拱下枝端點與爐排面的垂直 距離500mm。 F形前拱的垂直段為爐膛的前墻，水平段的上枝緊貼爐頂，與爐排 面的垂直距離2200mm。其水平段的下枝位于橫置Y形后拱的上、下枝之間，與 爐排面的垂直距離llOOmm。后拱出口到前拱之間的空間形成主燃燒區(qū)。二次風(fēng) 系統(tǒng)中管道4的噴口為縫狀噴嘴，貼壁置于后拱的后部下緣，其寬度為1.2米， 噴口高度30毫米。二次風(fēng)系統(tǒng)中的二次風(fēng)，采用高二次風(fēng)率和高二次風(fēng)速，其 空氣量占總?cè)霠t空氣量的30 60%。 二次風(fēng)使用的工作介質(zhì)，可以是空氣，也 可以是干化系統(tǒng)產(chǎn)生的乏氣，或者是空氣與乏氣的混合物。.爐膛出口與出口煙窗 8之間設(shè)有輻射冷卻室7。
輻射冷卻室的爐膛左右兩側(cè)墻和后墻9敷設(shè)水冷壁(圖中未示)。 本干化污泥鏈條爐排焚燒裝置，使用基水分不大于20%的干化后的污泥為 燃料，該燃料經(jīng)過預(yù)先篩分，去除3腿以下和30腿以上的顆粒(去除的顆粒破碎后可以作為濕污泥的熱干化裝置的回流干粉)。 其工作過程如下
物料流程為煤斗l中的干化污泥顆粒經(jīng)過可以調(diào)節(jié)高度的煤閘門2，在鏈 條爐排3上形成堆積床層，進入爐膛后在火床上依次完成干燥、揮發(fā)分析出、揮 發(fā)分著火燃燒、固定碳著火燃燒等過程，最后成為灰渣排出。
煙風(fēng)流程為來自爐排風(fēng)室的空氣(爐排風(fēng))經(jīng)過鏈條爐排3，穿越火床進 入爐膛；來自二次風(fēng)系統(tǒng)的空氣(二次風(fēng))由后拱5的后部通過風(fēng)道4的噴口送 入，流經(jīng)后拱5進入主燃燒區(qū)。由爐排風(fēng)和二次風(fēng)燃燒生成的煙氣通過爐膛出口
進入輻射冷卻室7，冷卻后進入出口煙窗8次級受熱面，最后排入大氣。
后拱出口到前拱之間的空間為主燃燒區(qū)，是污泥焚燒無害化的關(guān)鍵部位。主 燃燒區(qū)集中了來自爐排的煙氣(這部分煙氣富含可燃氣體，包括燃料的揮發(fā)分， 以及固定碳在火床還原區(qū)產(chǎn)生的一氧化碳)、來自貼壁的高二次風(fēng)率和高二次風(fēng) 速的二次空氣、來自火床干燥區(qū)的濕空氣等，以上幾股氣流在主燃燒區(qū)匯合，由 于特殊結(jié)構(gòu)形狀的前拱和后拱的相互配合作用，使氣體在主燃燒區(qū)發(fā)生強烈的攪 拌和強烈的氣相燃燒反應(yīng)，從而產(chǎn)生高溫，充分保證了主燃燒區(qū)內(nèi)有足夠高的燃 燒強度、足夠長的煙氣停留時間，以及足夠高的燃燒效率，在主燃燒區(qū)的出口處
(該位置視作爐膛出口)煙氣溫度在120(TC以上，煙氣停留時間不小于2秒， 從而保證了氣相有害組分(惡臭類、二噁英類、多環(huán)芳烴類)的完全分解和飛灰 中吸附的毒性氣體組分的徹底分解。
輻射冷卻室7的作用是保護對流受熱面并防止結(jié)渣。高溫焚燒的附加效應(yīng)是 大量的升華灰組分進入煙氣中，如果爐膛出口煙氣直接流入對流受熱面，則升華 灰組分凝華造成惡性結(jié)渣工況，不僅會使得對流受熱面的煙氣通流通道堵塞，還 會造成對流受熱面的硫酸鹽型高溫腐蝕。設(shè)置輻射冷卻室7之后，煙氣在大空間 內(nèi)輻射冷卻，可以防止以上惡性工況的發(fā)生。
權(quán)利要求1、一種干化污泥鏈條爐排焚燒裝置，包括爐膛、煤斗、煤閘門、鏈條爐排和爐排風(fēng)、二次風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于鏈條爐排(3)上方的爐膛內(nèi)設(shè)置有相互配合的縱截面為F形的前拱(6)和縱截面為橫置Y形的后拱(5)，F(xiàn)形前拱的水平段上枝緊貼爐頂，其水平段下枝位于橫置Y形后拱的上、下枝之間，后拱出口到前拱之間的空間形成主燃燒區(qū)；二次風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)道(4)的噴口貼壁置于后拱的后部，爐膛出口處與出口煙窗(8)之間設(shè)有輻射冷卻室(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干化污泥鏈條爐排焚燒裝置，其特征在于縱截 面為橫置Y形的后拱(5),其下枝反傾斜，傾角為30投:節(jié)6()設(shè)；上枝正傾斜， 傾角為60度至75度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干化污泥鏈條爐排焚燒裝置，其特征在于二次 風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)道(4)的噴口為縫狀噴嘴，噴11寬度為爐排寬度的40% 70%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干化污泥鏈條爐徘焚燒裝置，其特征在于fe射 冷卻室(7)的爐j捲左"兩側(cè)墻和后墻(9)敷設(shè)水冷壁。
專利摘要干化污泥鏈條爐排焚燒裝置，屬有害廢棄物焚燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。其目的是提供一種飛灰粉額小、爐膛出口煙溫高的干化污泥鏈條爐排焚燒裝置。其技術(shù)要點是鏈條爐排(3)上方的爐膛內(nèi)設(shè)置有相互配合的縱截面為F形的前拱(6)和縱截面為橫置Y形的后拱(5)，F(xiàn)形前拱的水平段上枝緊貼爐頂，其水平段下枝位于橫置Y形后拱的上、下枝之間，后拱出口到前拱之間的空間形成主燃燒區(qū)；二次風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)道(4)的噴口貼壁置于后拱的后部，爐膛出口處與出口煙窗(8)之間設(shè)有輻射冷卻室(7)。實現(xiàn)了高溫焚燒有害固體廢棄物徹底無害化的兩個基本條件極低飛灰粉額和極高爐膛出口煙溫，且其結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，是有害廢棄物焚燒的理想設(shè)備。
文檔編號F23G7/00GK201429084SQ20092017189
公開日2010年3月24日 申請日期2009年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者渝 宋, 宋振林, 磊 曹 申請人:宋振林