一種帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法
2023-06-15 21:50:11
專利名稱：一種帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法
技術領域：
本發明涉及一種廢棄物(溼汙泥)的處理方法，特別是涉及一種採用帶粒子乾燥器的幹化與焚燒相結合的溼汙泥處理方法。
背景技術：
汙泥是汙水處理後的固體殘留物，汙泥量約佔汙水處理量的3‰～5‰(以含水率97％計)。我國的工業和生活汙水處理量正在迅速增加，隨著汙水處理廠的不斷興建，必將產生更多的汙泥。汙泥的成分非常複雜，除含有大量的水分外，還含有大量的有機質、難降解的有機物、多種微量元素、病原微生物和寄生蟲卵、重金屬等成分。
以焚燒為核心的汙泥處理方法能夠達到減量化、穩定化和無害化的目標。但是現有的汙泥焚燒方法，大都要求先使用專門的設備對汙泥進行幹化等預處理後再進行焚燒，幹化與焚燒在兩套設備中完成，系統複雜；幹化設備能耗大，運行成本高，安全性要求高；而且焚燒乾化汙泥，會產生大量NOx，需在焚燒爐後配備脫氮裝置；同時，由於汙泥中含硫，還需在焚燒爐後配備脫硫裝置。這使得汙泥焚燒系統複雜、無害化處理成本高昂。
直接向焚燒爐內添加未經幹化的溼汙泥進行焚燒，可以將汙泥的乾燥、焚燒甚至煙氣的無害化處理等單元工藝集中在單一裝置中同時進行，簡化汙泥焚燒處理工藝，降低處理成本；但溼汙泥中所含的水分將隨焚燒所產生的煙氣一起排出爐膛，帶走大量熱量，增加了輔助燃料消耗。
發明內容
本發明的目的是提供一種帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法，該方法將汙泥的幹化和焚燒有機結合起來，集中在單一循環流化床裝置中進行，溼汙泥幹化所需熱量直接來自於汙泥以及輔助燃料的燃燒，幹化後的汙泥送回爐膛焚燒。
本發明的技術方案如下本發明提供的帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法，在循環流化床焚燒爐或循環流化床鍋爐中幹化焚燒含水率在60-90％之間的溼汙泥，其特徵在於，在循環流化床高溫循環灰迴路中設置粒子乾燥器，旋風分離器分離下來的高溫循環灰，一部分經返料器直接返回爐膛，另一部分進入粒子乾燥器；經打散裝置打散的溼汙泥送入粒子乾燥器，在粒子乾燥器中與高溫循環灰直接摻混，被加熱、乾燥成為含水率為5-20％的幹化汙泥後，再與循環灰一起返回爐膛焚燒。
所述的粒子乾燥器為鼓泡流化床式，其底部通入流化氣體。通過熱灰分配閥調節進入粒子乾燥器的高溫循環灰量，將粒子乾燥器的排氣溫度控制在80-150℃。可以通過向循環迴路中添加沙子以增加總循環灰量的方式，增強熱灰分配閥對粒子乾燥器的排氣溫度的調節。所述的粒子乾燥器排氣經除塵和除溼後，送回粒子乾燥器作為流化氣體循環使用，或者送入爐膛焚燒。
本發明在循環流化床焚燒爐或循環流化床鍋爐的高溫循環灰循環迴路中設置粒子乾燥器，旋風分離器分離下來的高溫循環灰經機械式或氣動控制式熱灰分配閥，一部分進入返料器直接返回爐膛，另一部分進入粒子乾燥器；含水率在60-90％之間的溼汙泥經打散裝置打散後從設在粒子乾燥器上的溼汙泥加入口加入；粒子乾燥器為鼓泡流化床式，底部通入流化氣體；通過熱灰分配閥調節進入粒子乾燥器的高溫循環灰量，可以將粒子乾燥器排氣溫度控制在80-150℃，以保證溼汙泥不會發生熱解、氣化，抑制CO的產生，防止發生爆炸，此外還可以通過向循環迴路中添加沙子以增加總循環灰量的方式，增大熱灰分配閥的調節範圍，增強其對粒子乾燥器排氣溫度的調節能力；溼汙泥在粒子乾燥器中與循環灰直接摻混，並被加熱，所含水分蒸發，溼汙泥被乾燥至含水率為5-20％的幹化汙泥，與循環灰一起通過機械輸送方式或者氣力方式返回爐膛焚燒；對於採用帶絕熱爐膛的循環流化床焚燒爐幹化焚燒溼汙泥，當所加入的溼汙泥含水率低於72％左右時(具體數值根據汙泥特性確定)，可以不加輔助燃料，單純幹化焚燒溼汙泥，即可使爐膛保持能夠保證汙泥完全燃燒的800-950℃的高溫；當溼汙泥含水率高於72％左右時(具體數值根據汙泥特性確定)，一般需要加入煤、油、氣等輔助燃料，才能使爐膛保持800-950℃的高溫；由於送入爐膛焚燒的是含水率較低的幹化汙泥，因此焚燒產生的煙氣中只含有少量水蒸氣，排出爐膛的熱量大大減少；溼汙泥所含水分大部分在粒子乾燥器中被蒸發出來，隨粒子乾燥器流化氣體從其頂部引出；粒子乾燥器排氣經細粉分離器分離出細粉和灰塵、冷卻器冷凝出冷凝水後，再經風機加壓，作為粒子乾燥器流化氣體送回粒子乾燥器循環使用，或者送入爐膛焚燒；細粉分離器分離出的細粉和灰塵通過機械輸送方式或者氣力方式送回爐膛焚燒，冷卻器冷凝出的冷凝水送回汙水處理廠處理。
本發明的方法也可用於常規循環流化床燃煤鍋爐摻燒溼汙泥，在循環流化床鍋爐中增設粒子乾燥器以及熱灰分配閥，將溼汙泥從粒子乾燥器加入，通過熱灰分配閥從高溫循環灰迴路中分流出部分熱灰送入粒子乾燥器中，與溼汙泥直接摻混，幹化溼汙泥，再將幹化汙泥與循環灰一起送回爐膛焚燒；引出粒子乾燥器排氣進行除塵、除溼，循環使用或者送入爐膛焚燒。
其原理是溼汙泥的幹化過程在粒子乾燥器中進行，利用高溫循環灰帶入的汙泥以及輔助燃料的燃燒產生的熱量直接幹化溼汙泥，溼汙泥在與高溫循環灰充分摻混、被加熱的同時完成造粒，成為含水率為5-20％的顆粒狀幹化汙泥，具有較好的流動性，與循環灰一起返回爐膛焚燒，焚燒產生的高溫煙氣中只含有少量水蒸氣；溼汙泥中的大部分水分以水蒸氣的形式隨溫度較低的粒子乾燥器排氣排出，水蒸氣在冷卻器中冷凝成水，可送回汙水處理廠處理，經過除塵除溼的粒子乾燥器排氣可在封閉循環中循環使用，也可送入爐膛焚燒處理，都能夠避免汙泥幹化時產生的有異味的氣體排放到環境中。
本發明提供的帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法具有如下優點突破先幹化再焚燒、兩個過程各自獨立進行的模式，將汙泥的幹化和焚燒有機結合起來，集中在單一裝置中進行，大大簡化了溼汙泥的幹化焚燒處理工藝，簡化了幹化焚燒設備；溼汙泥幹化所需熱量直接來自於汙泥以及輔助燃料的燃燒，熱粒子與溼汙泥在粒子乾燥器中直接接觸，充分摻混，強化了傳熱，使溼汙泥迅速被加熱、乾燥。溼汙泥中所含的水分大部分不再隨焚燒產生的高溫煙氣排放，而是集中在粒子乾燥器排出的低溫氣體中，減少了系統的熱量損失，減少了焚燒爐輔助燃料的消耗量，或者使能夠不添加輔助燃料、單獨幹化焚燒的溼汙泥含水率的上限提高；汙泥幹化中產生的氣體經處理後可循環使用或者送入爐膛焚燒，使處理過程中不排放有異味的氣體。
附圖1是本發明實施例1的方法示意圖。
附圖2是本發明實施例2的方法示意圖。
其中爐膛1 旋風分離器2熱灰分配閥3返料器4 粒子乾燥器5打散裝置6溼汙泥加入口7細粉分離器8冷卻器9風機10 溼汙泥A幹化汙泥B粉塵D冷凝水E煙氣G粒子乾燥器排氣C經除塵除溼的氣體F具體實施方式
實施例1在循環流化床焚燒爐中單獨幹化焚燒含水率為60％的溼汙泥A，將溼汙泥A從設在粒子乾燥器5上的溼汙泥加入口7加入，加入時被裝在加入口7上的打散裝置6打散；粒子乾燥器5設置在循環流化床焚燒爐循環灰循環迴路中，旋風分離器2分離下來的高溫循環灰經機械式熱灰分配閥3，一部分進入返料器4直接返回爐膛1，另一部分進入粒子乾燥器5；粒子乾燥器5為鼓泡流化床式，底部通入流化氣體；從爐膛1下部加入沙子，增加總循環量，並通過熱灰分配閥3調節進入粒子乾燥器5的高溫循環灰量，將粒子乾燥器排氣C溫度控制在80℃左右；溼汙泥A在粒子乾燥器5中與循環灰直接摻混，並被加熱，所含水分蒸發，溼汙泥A被乾燥至含水率為20％的幹化汙泥B，與循環灰一起通過氣力方式返回爐膛1焚燒；粒子乾燥器排氣C從其頂部引出，經細粉分離器8分離出粉塵D、冷卻器9冷凝出冷凝水E後，再經風機10加壓，作為粒子乾燥器流化氣體送回粒子乾燥器5循環使用；細粉分離器8分離出的粉塵D送回爐膛焚燒，冷卻器9冷凝出的冷凝水E送回汙水處理廠處理。
實施例2在循環流化床焚燒爐中添加煤作為輔助燃料幹化焚燒含水率為90％的溼汙泥A，將溼汙泥A從設在粒子乾燥器5上的溼汙泥加入口7加入，加入時被裝在加入口7上的打散裝置6打散；粒子乾燥器5設置在循環流化床焚燒爐循環灰循環迴路中，旋風分離器2分離下來的高溫循環灰經氣動控制式熱灰分配閥3，一部分進入返料器4直接返回爐膛1，另一部分進入粒子乾燥器5；粒子乾燥器5為鼓泡流化床式，底部通入流化氣體；通過熱灰分配閥3調節進入粒子乾燥器5的高溫循環灰量，將粒子乾燥器排氣C溫度控制在120℃左右；溼汙泥A在粒子乾燥器5中與循環灰直接摻混，並被加熱，所含水分蒸發，溼汙泥A被乾燥至含水率為15％的幹化汙泥B，與循環灰一起通過機械輸送方式返回爐膛1焚燒；粒子乾燥器排氣C從其頂部引出，經細粉分離器8分離出粉塵D、冷卻器9冷凝出冷凝水E後，再經風機10加壓，送入爐膛1焚燒；細粉分離器8分離出的粉塵D送回爐膛1焚燒，冷卻器9冷凝出的冷凝水E送回汙水處理廠處理。
實施例3在循環流化床燃煤鍋爐中，摻燒含水率為80％的溼汙泥A，在鍋爐高溫循環灰迴路上增設粒子乾燥器5和氣動控制式熱灰分配閥3，使一部分高溫循環灰進入返料器4直接返回爐膛，另一部分進入粒子乾燥器5，通過熱灰分配閥3調節進入粒子乾燥器5的高溫循環灰量，將粒子乾燥器排氣C溫度控制在150℃左右；溼汙泥A從粒子乾燥器5加入，在粒子乾燥器5中與循環灰直接摻混，並被加熱，所含水分蒸發，溼汙泥A被乾燥至含水率為5％的幹化汙泥B，與循環灰一起通過機械輸送方式返回爐膛1焚燒；粒子乾燥器排氣C從其頂部引出，經細粉分離器8分離出粉塵D、冷卻器9冷凝出冷凝水E後，再經風機10加壓，作為粒子乾燥器流化氣體送回粒子乾燥器5循環使用；細粉分離器8分離出的粉塵D送回爐膛1焚燒，冷卻器9冷凝出的冷凝水E送回汙水處理廠處理。
權利要求
1.一種帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法，在循環流化床焚燒爐或循環流化床鍋爐中幹化焚燒含水率在60-90％之間的溼汙泥，其特徵在於，在循環流化床高溫循環灰迴路中設置粒子乾燥器，旋風分離器分離下來的高溫循環灰，一部分經返料器直接返回爐膛，另一部分進入粒子乾燥器；經打散裝置打散的溼汙泥送入粒子乾燥器，在粒子乾燥器中與高溫循環灰直接摻混，被加熱、乾燥成為含水率為5-20％的幹化汙泥後，再與循環灰一起返回爐膛焚燒。
2.按權利要求1所述的帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法，其特徵在於，所述的粒子乾燥器為鼓泡流化床式，其底部通入流化氣體。
3.按權利要求1所述的帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法，其特徵在於，通過熱灰分配閥調節進入粒子乾燥器的高溫循環灰量，將粒子乾燥器排氣溫度控制在80-150℃。
4.按權利要求3所述的帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法，其特徵在於，通過向循環迴路中添加沙子以增加總循環灰量方式，增強熱灰分配閥對粒子乾燥器排氣溫度的調節能力。
5.按權利要求1所述的帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法，其特徵在於，所述的粒子乾燥器排氣經除塵和除溼後，送回粒子乾燥器作為流化氣體循環使用，或者送入爐膛焚燒。
全文摘要
本發明涉及一種帶粒子乾燥器的循環流化床溼汙泥幹化焚燒處理方法，在循環流化床焚燒爐或循環流化床鍋爐中幹化焚燒含水率在60－90％之間的溼汙泥，將溼汙泥的幹化和焚燒集中在單一裝置中進行，溼汙泥在粒子乾燥器中完成幹化後與循環灰一起返回爐膛焚燒，使溼汙泥所含的大量水分不隨爐膛高溫煙氣一起進入尾部煙道，而是隨粒子乾燥器流化氣體引出，減少系統的熱量損失；粒子乾燥器排氣經除塵除溼後，作為粒子乾燥器流化氣體循環使用或送入爐膛焚燒，處理過程中不排放有異味的氣體。
文檔編號F23G5/02GK1880849SQ20051001194
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月16日 優先權日2005年6月16日
發明者呂清剛, 那永潔, 高鳴, 包紹麟, 貟小銀, 孫運凱, 賀軍, 矯維紅, 馬人熊, 王東宇, 雍玉梅 申請人:中國科學院工程熱物理研究所