專利名稱：一種鼓泡床污泥焚燒鍋爐及其污泥焚燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥處理設(shè)備及方法，特別是一種采用鼓泡床燃燒方法對污泥進行焚燒處理的鼓泡床污泥焚燒鍋爐及其污泥焚燒方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化進程的加快和人民生活水平的提高，城市污水的處理已經(jīng)成為環(huán)境保護的一個重要內(nèi)容，各城市紛紛修建污水處理廠。目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥量(干重)大約為130萬噸，而且年增長率大于10%。如果城市污水全部得到處理，則將產(chǎn)生污泥量(干重)為840萬噸，占我國總固體廢棄物的3.2%。污水處理廠產(chǎn)生的污泥是具有高度污染的廢物，含有病原體、過量的鹽份和氮磷、有機高聚物、重金屬等物質(zhì)，不能隨意排放，必須采用適當?shù)姆椒右蕴幚怼Ｄ壳岸嗖捎梅贌姆椒ㄌ幚?，可以達到減量和消除污染的目的。由污水處理廠送出的污泥含水量在90%上下，發(fā)熱值很低，大約在1200kj/kg左右。污泥必須在干燥狀態(tài)才能著火燃燒，因此需要有熱量來蒸發(fā)污泥中的水分。而干燥后污泥燃燒產(chǎn)生的熱量不足以蒸發(fā)污泥中的水分，因此需要補充一部分外部熱量來滿足污泥水分蒸發(fā)所需要的全部熱量?，F(xiàn)有技術(shù)中多采用自然風(fēng)干，或者利用鄰近發(fā)電廠的排煙熱量，對污泥進行初步干燥，然后再利用污泥燃燒產(chǎn)生的熱量(由蒸發(fā)器產(chǎn)生的飽和蒸汽帶來)進行下一步干燥，直到污泥含水量達到60%左右，發(fā)熱值達到4000kj/kg左右時，才將污泥送入爐膛進行焚燒。送入爐膛的污泥仍然具有較高的水分，蒸發(fā)這部份水分還需要較多的熱量。專利號為“ZL200510111467.4”，名稱為“污泥干化與焚燒工藝及其系統(tǒng)裝置”的中國發(fā)明專利，所公開的污泥處理系統(tǒng)及工藝，采用鼓泡流化床焚燒爐，焚燒爐尾部布置有省煤器、空氣預(yù)熱器，焚燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔夥謩e用來加熱導(dǎo)熱油及冷空氣，被加熱的導(dǎo)熱油通過循環(huán)泵送至污泥干燥機干燥濕污泥，其采用導(dǎo)熱油作為熱媒介質(zhì)，將干污泥焚燒產(chǎn)生的熱量用來加熱導(dǎo)熱油，再用于濕污泥的干化，雖然使資源得到循環(huán)利用，但該系統(tǒng)需要設(shè)置導(dǎo)熱油站及余熱鍋爐，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，同時在污泥燃燒過程中需要通過輔助燃燒系統(tǒng)保證燃燒溫度，不利于能源的節(jié)約及有效利用；申請?zhí)枮椤?00910029似6. 9”，名稱為“基于垃圾填埋氣為輔助燃料的城市污泥焚燒系統(tǒng)”的中國發(fā)明專利申請，公開的城市污泥焚燒系統(tǒng)，將脫水后城市污泥進行烘干、破碎后再進行焚燒，使用鼓泡流化床焚燒爐，鼓入被垃圾填埋氣燃燒加熱一次風(fēng)及通入垃圾填埋氣作為輔助燃料，維持污泥焚燒爐中流化床的溫度，該申請利用了垃圾填埋氣中的熱能，降低了城市污泥的焚燒處理成本，但垃圾填埋氣中的熱能是否能維持流化床溫度以及該裝置的焚燒效果在申請文件中未進行詳細說明， 且一次風(fēng)的加熱仍然需要設(shè)置燃燒器，無法完全利用污泥自身焚燒產(chǎn)生的熱量；申請?zhí)枮?"200910061674. 1”，名稱為“雙工質(zhì)雙循環(huán)污泥焚燒爐”的中國發(fā)明專利申請，公開的用于焚燒和熱能回用的雙工質(zhì)雙循環(huán)污泥焚燒爐，其結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜，對污泥焚燒余熱的利用仍然不夠充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能使資源得到充分循環(huán)利用、滿足目前解決污水處理廠污泥處理問題需要的鼓泡床污泥焚燒鍋爐及其污泥焚燒方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鼓泡床污泥焚燒鍋爐，包括鋼構(gòu)架及設(shè)置在所述鋼構(gòu)架上的污泥焚燒爐膛、空氣預(yù)熱器、蒸發(fā)器、給水預(yù)熱器、鍋筒及一次風(fēng)室，所述一次風(fēng)室與所述污泥焚燒爐膛的下部端口連接，其中，所述污泥焚燒爐膛為能使污泥焚燒產(chǎn)生的熱量全部用于所述污泥干燥的絕熱爐膛，所述污泥焚燒爐膛包括順次連接為一體的爐膛上部、爐膛中部和爐膛下部，所述爐膛上部、爐膛中部及爐膛下部的爐墻均包括耐火層和保溫層，所述爐膛上部的頂端設(shè)置有爐膛煙氣出口，所述爐膛中部設(shè)置有二次風(fēng)入口，所述爐膛下部的底面設(shè)置有布風(fēng)板，所述空氣預(yù)熱器分別與所述爐膛煙氣出口和所述二次風(fēng)入口以及所述一次風(fēng)室連通，所述空氣預(yù)熱器用于生產(chǎn)高溫空氣以補充所述污泥干燥所需要的熱量及提供點火和初步燃燒所需要的氧氣，所述蒸發(fā)器與所述空氣預(yù)熱器連接，所述給水預(yù)熱器與所述蒸發(fā)器連接，所述蒸發(fā)器和所述給水預(yù)熱器分別與所述鍋筒連接，以生產(chǎn)所述污泥干燥用的飽和蒸汽。上述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其中，所述鼓泡床污泥焚燒鍋爐還包括床料循環(huán)裝置，所述床料循環(huán)裝置包括冷卻器、振動篩、提升機及床料返回口，所述一次風(fēng)室內(nèi)設(shè)置有排渣管，所述冷卻器及所述振動篩依次設(shè)置在所述排渣管下方，所述床料返回口設(shè)置在所述爐膛中部，所述提升機通過管路分別與所述振動篩及所述床料返回口連通。上述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其中，所述床料循環(huán)裝置還設(shè)置有床料給料機，所述床料給料機設(shè)置在所述提升機與所述床料返回口之間，分別與所述提升機及所述床料返回 □連通。上述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其中，所述床料循環(huán)裝置還包括上部床料倉，所述上部床料倉設(shè)置在所述提升機的出口處，用于將多余的床料分流出來。上述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其中，所述上部床料倉與所述床料給料機平行設(shè)置。上述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其中，所述上部床料倉還通過管路與所述提升機的下部通道連通。上述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其中，所述床料循環(huán)裝置還包括下部床料倉，用于給所述鼓泡床污泥焚燒鍋爐補充床料，所述下部床料倉與所述提升機的下部通道連通。為了更好地實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種污泥焚燒方法，用于鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其中，將所述鼓泡床污泥焚燒鍋爐的污泥焚燒爐膛設(shè)置為絕熱爐膛，在所述污泥焚燒爐膛的爐墻上設(shè)置耐火層和保溫層，以使污泥焚燒產(chǎn)生的熱量全部用于污泥的干燥， 將空氣預(yù)熱器與所述污泥焚燒爐膛連接，所述空氣預(yù)熱器用于生產(chǎn)高溫空氣以補充所述污泥干燥所需要的熱量及提供點火和初步燃燒所需要的氧氣，在所述空氣預(yù)熱器后連接蒸發(fā)器，在所述蒸發(fā)器后連接給水預(yù)熱器，將鍋筒分別與所述蒸發(fā)器和所述給水預(yù)熱器連接，以生產(chǎn)所述污泥干燥用的飽和蒸汽。上述的污泥焚燒方法，其中，所述污泥焚燒方法，還包括設(shè)置床料循環(huán)裝置，并將所述床料循環(huán)裝置與所述污泥焚燒爐膛連接。上述的污泥焚燒方法，其中，所述污泥焚燒爐膛運行時的外表溫度小于或等于 50 "C。
上述的污泥焚燒方法，其中，所述空氣預(yù)熱器輸出的高溫空氣為550°C 650°C。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐及其污泥焚燒方法，采用絕熱保溫爐膛，有效地保證了污泥焚燒熱量用于后續(xù)燃燒，同時通過布風(fēng)板向爐膛提供高溫一次風(fēng)，以使該高溫一次風(fēng)參與污泥的烘干和提供點火和初步燃燒所需要的氧氣，同時二次風(fēng)由爐膛中下部引入，對進入稀相區(qū)的揮發(fā)份進行強烈擾動，形成有效、充分、完全的燃燒，降低了不完全燃燒損失，提高了鍋爐效率，使能源得到充分循環(huán)利用，并滿足了目前解決污水處理廠污泥處理問題需要。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。




圖1為本發(fā)明一實施例的鼓泡床污泥焚燒鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明的空氣及煙氣流程圖3為本發(fā)明的汽水流程圖4為本發(fā)明的床料循環(huán)裝置結(jié)構(gòu)框圖5為本發(fā)明一實施例的爐膛底部正剖視圖6為圖5所示的爐膛底部俯視圖7a為本發(fā)明一實施例的配風(fēng)帽耐火磚示意圖7b為圖7a的A-A剖視圖8為本發(fā)明一實施例的風(fēng)帽示意圖9a為本發(fā)明一實施例的爐膛錐體部分楔形磚示意圖9b為圖9a的左視圖9c為圖9a的俯視圖10為本發(fā)明的污泥焚燒方法流程圖。
附圖標記
111爐膛煙氣出口 12爐膛中部 122 二次風(fēng)入口
6 一次風(fēng)室
10鋼構(gòu)架 1污泥焚燒爐膛 11爐膛上部 123污泥入口 13爐膛下部 131啟動燃燒器連接口 132布風(fēng)板 133排渣口 IA風(fēng)帽 IAl風(fēng)帽凸起 IB配風(fēng)帽耐火磚 IBl耐火磚凹槽 1B2耐火磚圓孔 IC配排渣管耐火磚 ID楔形耐火磚
61排渣管 62 一次風(fēng)入口 6A 一次風(fēng)室頂板 6B 一次風(fēng)室保溫材料 6C 一次風(fēng)室外殼鋼板 7床料循環(huán)裝置 71冷卻器 72振動篩 721大渣排出口 722大渣儲倉 73提升機
IE楔形保溫磚74床料返回口
IF爐膛外殼鋼板75下部床料倉
2空氣預(yù)熱器76床料給料機
21冷空氣入口77上部床料倉
22熱空氣出口8啟動點火裝置
3蒸發(fā)器W—次風(fēng)
31汽水引出管V 二次風(fēng)
32下水管L熱空氣
4鍋筒Ll冷空氣
41飽和蒸汽出口Z煙氣
5給水預(yù)熱器Zl尾部煙氣
51給水入口U污泥
52連接管道SOl S06步驟
53尾部煙氣出口
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述本發(fā)明為解決污泥水分含量高熱值低，燃燒穩(wěn)定性差，爐膛燃燒溫度低影響二惡英分解，煙氣中含腐蝕性強的酸性氣體等問題，在鍋爐整體結(jié)構(gòu)上及焚燒方法上采用了不同于常規(guī)流化床鍋爐的設(shè)計。由于污泥干燥后進行焚燒時，是由非常細小的顆粒組成的，在爐膛內(nèi)一次流動就可以燃燒完全，所以本發(fā)明采用鼓泡床的方法進行焚燒，不采用設(shè)置旋風(fēng)分離器形成飛灰循環(huán)進行多次燃燒的方法。由污水處理廠送出的污泥含水量在90%上下，發(fā)熱值很低，大約在1200kj/kg左右。污泥必須在干燥狀態(tài)才能著火燃燒，因此需要有熱量來蒸發(fā)污泥中的水分。而干燥后污泥燃燒產(chǎn)生的熱量不足以蒸發(fā)污泥中的水分，因此需要補充一部分外部熱量來滿足污泥水分蒸發(fā)所需要的全部熱量。比如，自然風(fēng)干，或者利用鄰近發(fā)電廠的排煙熱量，對污泥進行初步干燥，然后再利用污泥燃燒產(chǎn)生的熱量(由蒸發(fā)器產(chǎn)生的飽和蒸汽帶來)進行下一步干燥，直到污泥含水量達到60%左右，發(fā)熱值達到4000kj/kg左右時，才將污泥送入爐膛進行焚燒。送入爐膛的污泥仍然具有較高的水分，蒸發(fā)這部分水分還需要較多的熱量。本發(fā)明為了保證污泥在著火前能夠得到充分干燥，采用以下措施首先，保證污泥燃燒產(chǎn)生的熱量都用在干燥上，因此，本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐采用了不布置受熱面的絕熱爐膛，使燃燒產(chǎn)生的熱量都用在干燥上。同時該絕熱爐膛具有足夠高度，在滿足該絕熱爐膛煙氣溫度高于850°C的前提下，煙氣流動時間超過2秒，使二惡英能夠得到充分分解，達到環(huán)保要求；其次，干燥需要的熱量只憑污泥燃燒產(chǎn)生還不夠，還需要另外補充熱量，本發(fā)明中這部分補充熱量由溫度為600°C左右的熱空氣帶入，為了生產(chǎn)600°C左右的熱空氣，本發(fā)明采取在絕熱爐膛后面直接設(shè)置空氣預(yù)熱器的辦法，污泥燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，離開絕熱爐膛后首先引到空氣預(yù)熱器加熱空氣，然后再引到蒸發(fā)器和給水預(yù)熱器加熱水，生產(chǎn)污泥干燥用的飽和蒸汽。參見圖1，圖1為本發(fā)明一實施例的鼓泡床污泥焚燒鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，包括鋼構(gòu)架10及設(shè)置在所述鋼構(gòu)架10上的污泥焚燒爐膛1、空氣預(yù)熱器2、蒸發(fā)器3、給水預(yù)熱器5、一次風(fēng)室6及鍋筒4，所述一次風(fēng)室6與所述污泥焚燒爐膛 1的下部端口連接，所述污泥焚燒爐膛1為絕熱爐膛，以使污泥焚燒產(chǎn)生的熱量都用于所述污泥的干燥，所述污泥焚燒爐膛1包括爐膛上部11、爐膛中部12和爐膛下部13，所述爐膛上部11、爐膛中部12和爐膛下部13均包括耐火層和保溫層，在所述爐膛上部11的頂端設(shè)置爐膛煙氣出口 111，所述爐膛中部12設(shè)置有二次風(fēng)入口 122，所述爐膛下部13的底面設(shè)置有布風(fēng)板132，所述爐膛中部12和所述爐膛下部13為砌筑爐墻，所述爐膛上部11為搗制爐墻，所述空氣預(yù)熱器2分別通過管路與所述污泥焚燒爐膛1的爐膛煙氣出口 111和二次風(fēng)入口 122連通，所述一次風(fēng)室6上設(shè)置有一次風(fēng)入口 62，用于通過管路與所述空氣預(yù)熱器2連通，所述空氣預(yù)熱器2用于生產(chǎn)高溫?zé)峥諝釲以補充所述污泥干燥所需要的熱量及提供點火和初步燃燒所需要的氧氣，所述蒸發(fā)器3與所述空氣預(yù)熱器2連接，所述給水預(yù)熱器5與所述蒸發(fā)器3連接，所述蒸發(fā)器3和所述給水預(yù)熱器5分別與所述鍋筒4連接，以生產(chǎn)所述污泥干燥用的飽和蒸汽。本實施例中，所述污泥焚燒爐膛1包括爐膛上部11、爐膛中部12和爐膛下部13， 所述爐膛煙氣出口 111設(shè)置在所述爐膛上部11的頂部，所述爐膛下部13的底面設(shè)置有布風(fēng)板132，所述爐膛中部12設(shè)置有污泥入口 123，所述爐膛下部13還設(shè)置有啟動燃燒器連接口 131。為了更好地保證污泥燃燒的效果，本實施例優(yōu)選將所述爐膛上部11和所述爐膛下部13設(shè)置為圓錐形結(jié)構(gòu)，所述爐膛中部12設(shè)置為圓筒形結(jié)構(gòu)。具體說，即將污泥焚燒爐膛1的爐體中間部位設(shè)置為圓筒形，上面爐膛煙氣出口部位為圓錐形，圓錐形的頂面(小端)為爐膛煙氣出口 111，下面部位也為圓錐形，在圓錐形的底面(小端)布置布風(fēng)板132。 爐膛外殼由鋼板制造，內(nèi)部由里向外安裝有耐火磚和保溫磚，使爐膛具有絕熱的性能。沿爐膛上下四周布置有壓力及溫度測點接口。參見圖5及圖6，圖5為本發(fā)明一實施例的爐膛底部正剖視圖；圖6為圖5所示的爐膛底部俯視圖。污泥焚燒爐膛1的外殼用鋼板IF制造，爐膛下部13為上粗下細的圓錐形，爐膛中部12為圓筒形，爐膛上部11為下粗上細的圓錐形。爐膛下部13和爐膛中部 12的向火面用楔形耐火磚ID砌成(參見圖9a 9c)，在楔形耐火磚ID和外殼鋼板IF之間用楔形保溫磚IE砌成。爐膛上部11的頂部中心為爐膛煙氣出口 111，爐膛上部11的向火面由耐火混凝土搗制，在耐火混凝土和外殼之間安裝保溫板(氈)。耐火混凝土和保溫板(氈)用錨固釘固定在外殼鋼板IF上。爐膛下部13的斷面由下向上逐漸變大，其變化速率應(yīng)力求與污泥燃燒的速率相吻合。也就是隨著污泥顆粒在被煙氣攜帶向上流動的過程中，存在從開始著火到燃燼的過程，也是燃燒產(chǎn)生的煙氣量逐漸增大的過程。斷面速率的變化與煙氣量增大的速率相吻合的結(jié)果是煙氣在爐膛中保持上升流動的速度不變。爐膛下部 13的底面為布風(fēng)板132，通過布風(fēng)板132供給污泥烘干、點火和初步燃燒用的一次風(fēng)W。一次風(fēng)W由一次風(fēng)室6提供。一次風(fēng)室6的頂部為鉆有圓孔的鋼板6A，該鋼板6A起到支撐布風(fēng)板132的作用。布風(fēng)板132位于爐膛下部13的底部，布風(fēng)板132用扇形配風(fēng)帽耐火磚 IB砌成若干個同心圓環(huán)，每個圓環(huán)由若干個扇形配風(fēng)帽耐火磚IB組成，每塊扇形配風(fēng)帽耐火磚IB占有相同的投影面積，在每塊扇形配風(fēng)帽耐火磚IB中心安裝一個風(fēng)帽1A。用扇形配風(fēng)帽耐火磚IB布置成布風(fēng)板132的中心比四周略低，在中心處安裝排渣管61 (參見圖1 及圖5)。每個扇形配風(fēng)帽耐火磚IB的中心設(shè)有與支撐鋼板6A相對應(yīng)的、用于安裝風(fēng)帽IA 的耐火磚圓孔1B2 (參見圖7a、圖7b)。本實施例中的風(fēng)帽IA為下部開口，上部封死的中空圓柱形零件，用耐熱鑄鋼制成。耐火磚及風(fēng)帽IA由布置在一次風(fēng)室6頂部的一次風(fēng)室頂板 6A支撐，該一次風(fēng)室頂板6A為鋼板結(jié)構(gòu)。運行時，一次風(fēng)W由一次風(fēng)室6的下部進入中間通道，在一次風(fēng)室6的上部由若干均勻分布的小孔引入污泥焚燒爐膛1。風(fēng)帽IA圓柱體的下部有兩個風(fēng)帽凸起IAl (參見圖8)，相對應(yīng)配風(fēng)帽耐火磚IB的耐火磚圓孔1B2有兩個耐火磚凹槽IBl (參見圖7a、圖7b)，裝配時風(fēng)帽IA插到底后可以轉(zhuǎn)動，利用該兩個風(fēng)帽凸起 IAl將風(fēng)帽IA鎖到配風(fēng)帽耐火磚IB上，該風(fēng)帽凸起IAl與耐火磚凹槽IBl適配即可，對其形狀及數(shù)量不做限制。本實施例中污泥焚燒爐膛1的爐墻結(jié)構(gòu)如下垂直部分和下部錐體傾斜部分為砌筑爐墻。砌筑由兩到三層材料組成，靠爐內(nèi)第一層為楔形耐火磚1D，其余為一層或兩層楔形保溫磚1E(參見圖9a 圖9c)。砌筑爐墻在高度和圓周方向留有膨脹縫。上部圓錐傾斜部分(爐頂)為搗制爐墻，由三層材料組成，靠爐內(nèi)第一層為搗制的耐火混凝土，第二層為耐高溫保溫板或保溫氈，最外層為一般保溫板或保溫氈。耐火混凝土用錨固釘固定。上述爐墻結(jié)構(gòu)保證運行時其外表溫度不大于50°C。在污泥焚燒爐膛1的下方安裝有一次風(fēng)室6，燃燒用的高溫一次風(fēng)W由空氣預(yù)熱器 2通過風(fēng)道引到這里，再通過風(fēng)帽IA引入污泥焚燒爐膛1，參與污泥的烘干和提供點火和初步燃燒所需要的氧氣。二次風(fēng)V由污泥焚燒爐膛1中下部引入，對進入稀相區(qū)的揮發(fā)份進行強烈擾動，形成有效、充分、完全的燃燒，降低了不完全燃燒損失，提高了鍋爐效率。提供給鍋爐用于燃燒用的空氣量相對于污泥完全燃燒所需的空氣量的比值，叫做過剩空氣系數(shù)。過?？諝庀禂?shù)大，有利于污泥與空氣的混合，利于燃燒完全。但過大要降低鍋爐效率。所以針對不同的燃料和燃燒方式，有不同的最佳過?？諝庀禂?shù)。本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，爐膛過?？諝庀禂?shù)優(yōu)選為1. 4左右。參見圖2，圖2為本發(fā)明的空氣及煙氣流程圖。由污泥焚燒爐膛1出來的煙氣Z首先引到空氣預(yù)熱器2?？諝忸A(yù)熱器2為典型對流換熱裝置，利用煙氣Z的熱量把通過冷空氣入口 21進入空氣預(yù)熱器2的冷空氣Ll加熱成高溫空氣L，本實施例中的空氣預(yù)熱器2采用不銹鋼制造?？諝忸A(yù)熱器2的換熱面由整齊排列的管束組成，可以采用冷空氣Ll在管內(nèi)流動的形式(臥式)，也可以采用煙氣Z在管內(nèi)流動的形式(立式)。由于煙氣Z中含有酸性物質(zhì)，在400°C左右對金屬腐蝕性最大，所以空氣預(yù)熱器2煙氣側(cè)的金屬壁溫在上述溫度范圍內(nèi)的，要采取防腐措施。從空氣預(yù)熱器2出來的煙氣Z引到蒸發(fā)器3。蒸發(fā)器3同樣為典型對流換熱裝置，由出入口集箱和管束組成。由鍋筒4通過下水管32引來的水經(jīng)過入口集箱進入管束，在管束內(nèi)吸收煙氣Z放出的熱量，水被加熱成汽水混合物，然后從出口集箱通過汽水引出管31引到鍋筒4，在鍋筒4內(nèi)進行汽水分離，分離出的飽和蒸汽經(jīng)飽和蒸汽出口 41引到污泥烘干設(shè)備，分離出的水再通過下水管32引到蒸發(fā)器3的入口集箱。從蒸發(fā)器3 出來的煙氣Z引到給水預(yù)熱器5。給水預(yù)熱器5同樣為典型對流換熱裝置，由出入口集箱和管束組成。給水弓I到給水預(yù)熱器5下部入口集箱，通過管束加熱后，由出口集箱通過管道連接到鍋筒4的水空間。從給水預(yù)熱器5出來的尾部煙氣Zl最終經(jīng)尾部煙氣出口 53排出至煙氣處理設(shè)備。本實施例中的鍋筒4采用圓筒形結(jié)構(gòu)，布置在整個鼓泡床污泥焚燒鍋爐的頂部。鍋筒4內(nèi)部布置有簡單汽水分離裝置。參見圖3，圖3為本發(fā)明的汽水流程圖，由給水預(yù)熱器5來的水用給水預(yù)熱器至鍋筒連接管道52引入到鍋筒4的水空間，飽和蒸汽由鍋筒4頂部的飽和蒸汽出口 41引出。同樣，鍋筒4通過汽水引出管31和下水管32分別與蒸發(fā)器3的出入口集箱相連。鍋筒4上也安裝有各種儀表和安全保護裝置，比如水面計、壓力表，溫度計，安全門，排空氣閥，疏水閥等等，因這些均為較成熟的現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。在污泥焚燒爐膛1的中下部位安裝有啟動點火裝置8。采用柴油燃燒器進行啟動點火。輕柴油經(jīng)過柴油燃燒器燃燒后產(chǎn)生高溫?zé)煔?，送入污泥焚燒爐膛1內(nèi)加熱石英砂床料。當床料的溫度達到850°C以上后，開始逐漸投入污泥并且逐漸減少輕柴油的投入量。直到單獨投入污泥就可以維持850°C以上爐溫時，停止運行點火裝置。由于本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐產(chǎn)生的蒸汽只用于污泥的烘干，不是用于發(fā)電，所以只生產(chǎn)飽和蒸汽即可，因此不必設(shè)置過熱器。從安全和經(jīng)濟的角度出發(fā)，飽和蒸汽的壓力以低壓為宜。從0. 8Mpa到1. 6Mpa都可以，本發(fā)明優(yōu)選1. 25Mpa的設(shè)計壓力。本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐需要在布風(fēng)板132上面裝入一定數(shù)量的粒狀物質(zhì)， 在一次風(fēng)W的作用下呈現(xiàn)沸騰狀態(tài)，但煙氣的流速又不足以將其帶走，只在一定區(qū)域內(nèi)跳動。這個區(qū)域稱為密相區(qū)，這種物質(zhì)稱為床料。當污泥U送入污泥焚燒爐膛1內(nèi)進行焚燒時，起初像牙膏一樣，以條狀被“擠入”污泥焚燒爐膛1。進入污泥焚燒爐膛的污泥U斷成塊狀。污泥塊首先受到煙氣的加熱，外表面水分蒸發(fā)，形成硬殼，隨后它進入密相區(qū)，受到床料的沖擊，將大塊沖擊成小塊。同時，床料攜帶的大量熱量在沖擊過程中進入污泥塊內(nèi)部，污泥塊內(nèi)部的水分急劇蒸發(fā)，水分變成蒸汽的過程中體積急劇膨脹，也將污泥塊破碎成粉末， 這些過程都加速了污泥的干燥和著火進程。考慮到污泥燃燒的特點，本實施例中，鍋爐優(yōu)選用小顆粒大比重的石英砂作為床料，其他實施例中也可以用燃煤流化床鍋爐的溢流渣，冷渣，或者陶粒等，對此不做限制。石英砂的粒徑在0.7 1.5mm之間。在靜止的狀態(tài)下，爐料的裝填高度大約為1. 0 1. 2m，運行時的膨脹高度與靜止高度之比一般在1. 5 2. 0。由于污泥中帶有一定量的低灰熔點的物質(zhì)，如鐵、鈉、鉀、磷、氯和硫等成分，這些物質(zhì)極易引起灰高溫熔解，在密相區(qū)形成床料團塊，影響到流化。因此，本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐還設(shè)置了床料循環(huán)裝置7，參見圖4，圖4為本發(fā)明的床料循環(huán)裝置結(jié)構(gòu)框圖。 所述床料循環(huán)裝置7包括冷卻器71、振動篩72、提升機73及床料返回口 74，所述一次風(fēng)室 6內(nèi)設(shè)置有排渣管61，所述冷卻器71及所述振動篩72依次設(shè)置在所述排渣管61的下方， 所述床料返回口 74設(shè)置在所述爐膛中部12，所述提升機73通過管路分別與所述振動篩72 及所述床料返回口 74連通。所述振動篩72上還設(shè)置有大渣排出口 721，大渣排出口 721的下方設(shè)置有大渣儲倉722。所述床料循環(huán)裝置7還可包括下部床料倉75與床料給料機76。 為了清除污泥灰中的大渣和床料團，在布風(fēng)板132的中心安裝有排渣口 133，運行時，大渣和床料團從此處通過排渣管61排到冷卻器71。經(jīng)過冷卻器71降溫，大渣和床料團進入到振動篩72，把大渣和符合要求的床料分離開。分離出的大渣排放到大渣儲倉722另行處理； 合格的床料則通過提升機73提升到相當于爐膛上部11的高度，經(jīng)過床料給料機76返回到污泥焚燒爐膛1內(nèi)。同時，可在提升機73的下部通道連接有下部床料倉75，用該下部床料倉75來補充床料，例如石英砂。在提升機73的出口設(shè)有與床料給料機76平行的上部床料倉77，可將多余的床料例如石英砂分流到該上部床料倉77。工作時，在漏斗狀的布風(fēng)板132中心最低點裝有排渣口 133，排渣管61與該排渣口133連接。運行中，比重大的床料團塊混同一些大渣連續(xù)從排渣口 133通過排渣管61排出爐外。這些混合物在爐外首先通過冷卻器71降低溫度，然后進入振動篩72進行破碎篩分。 篩出的大塊作為廢料送到大渣儲倉722，通過篩子的石英砂等床料通過提升機73送到床料給料機76，從床料給料機76再返回到爐內(nèi)。參見圖10，圖10為本發(fā)明的污泥焚燒方法流程圖。本發(fā)明的污泥焚燒方法，用于鼓泡床污泥焚燒鍋爐，將所述鼓泡床污泥焚燒鍋爐的污泥焚燒爐膛1設(shè)置為絕熱爐膛(步驟S01)，以使污泥焚燒產(chǎn)生的熱量都用于所述污泥的干燥，在所述污泥焚燒爐膛1之后直接設(shè)置連接空氣預(yù)熱器2 (步驟S02)，所述空氣預(yù)熱器2用于生產(chǎn)高溫?zé)峥諝釲以補充所述污泥干燥所需要的熱量及提供點火和初步燃燒所需要的氧氣。在所述空氣預(yù)熱器2后連接蒸發(fā)器3 (步驟SO； )，在所述蒸發(fā)器3后連接給水預(yù)熱器5 (步驟S04)，將鍋筒4分別與所述蒸發(fā)器3和所述給水預(yù)熱器5連接(步驟，以生產(chǎn)所述污泥干燥用的飽和蒸汽。為了更好地保證焚燒效果，本發(fā)明的污泥焚燒方法還可在污泥焚燒爐膛1外設(shè)置床料循環(huán)裝置7，并將所述床料循環(huán)裝置7與所述污泥焚燒爐膛1連接。該床料循環(huán)裝置7的具體結(jié)構(gòu)及其與污泥焚燒爐膛的連接關(guān)系，已在之前說明鼓泡床污泥焚燒鍋爐時予以了詳細的說明，在此不再贅述。干燥需要的熱量只憑污泥燃燒產(chǎn)生還不夠，還需要另外補充熱量，本發(fā)明采取在絕熱爐膛后面直接設(shè)置空氣預(yù)熱器2的辦法，污泥燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，離開絕熱爐膛后首先引到空氣預(yù)熱器2加熱空氣，然后再引到蒸發(fā)器3和給水預(yù)熱器5加熱水，生產(chǎn)污泥干燥用的飽和蒸汽。所述空氣預(yù)熱器2輸出的高溫空氣為550°C 650°C，本發(fā)明中優(yōu)選為 600 °C左右。提供給鍋爐用于燃燒用的空氣量相對于污泥完全燃燒所需的空氣量的比值，叫做過剩空氣系數(shù)。過剩空氣系數(shù)大，有利于污泥與空氣的混合，利于燃燒完全。但過大要降低鍋爐效率。所以針對不同的燃料和燃燒方式，有不同的最佳過?？諝庀禂?shù)。本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，爐膛過?？諝庀禂?shù)優(yōu)選為1.4左右。一般在流化床鍋爐術(shù)語中，把用于燃料烘干，點火，提供進行初步燃燒用的空氣叫做一次風(fēng)，把燃料燃燼用的空氣叫做二次風(fēng)。一次風(fēng)和二次風(fēng)的總量是一個定數(shù)。本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐要使污泥燃燒完全，一次風(fēng)和二次風(fēng)要有一個合理的配比。如果一次風(fēng)量過大，則流化速度高，密相區(qū)中的污泥顆粒揚析現(xiàn)象較為嚴重，在密相區(qū)內(nèi)的停留時間短，使大部分揮發(fā)份跑到稀相區(qū)燃燒，但由于二次風(fēng)量相對小，在稀相區(qū)形成不了強烈擾動，燃燼效果不佳，燃燒效率低。增大二次風(fēng)后，一次風(fēng)量減少，流化速度降低，增加了顆粒在密相區(qū)內(nèi)的停留時間，有利于釋放出更多的揮發(fā)份。這些揮發(fā)份進入稀相區(qū)后，可以受到二次風(fēng)V的強烈擾動，取得完全燃燒的效果，提高了燃燒效率。但二次風(fēng)量過大，造成密相區(qū)用于烘干和點火的空氣不足，把主要的燃燒份額都推到稀相區(qū)去，使稀相區(qū)的負擔(dān)過重， 也影響到燃燒效果，反而降低了鍋爐效率。所以一次風(fēng)W與二次風(fēng)V要有一個合適的配比。 本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐的污泥焚燒方法中，優(yōu)選該一次風(fēng)量占所述污泥焚燒的總風(fēng)量的50%。由于本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐產(chǎn)生的蒸汽只用于污泥的烘干，不是用于發(fā)電，所以只生產(chǎn)飽和蒸汽即可，因此不必設(shè)置過熱器。從安全和經(jīng)濟的角度出發(fā)，飽和蒸汽的壓力以低壓為宜。從0. 8Mpa到1. 6Mpa都可以，本發(fā)明優(yōu)選1. 25Mpa的設(shè)計壓力。
11
考慮到污泥燃燒的特點，本實施例中，鍋爐優(yōu)選用小顆粒大比重的石英砂作為床料，其他實施例中也可以用燃煤流化床鍋爐的溢流渣，冷渣，或者陶粒等，對此不做限制。石英砂的粒徑在0. 7 1. 5mm之間。在靜止的狀態(tài)下，爐料的裝填高度大約為1. 0 1.加，運行時的膨脹高度與靜止高度之比一般在1. 5 2. 0。本鍋爐爐膛中煙氣的流動速度取為1. 8m/s左右，爐膛的垂直高度為10m，所以煙氣在爐膛內(nèi)的停留時間超過2秒。同時爐膛的出口煙氣溫度為980°C，因此可以充分滿足二惡英的分解要求?？諝忸A(yù)熱器2采用典型對流換熱結(jié)構(gòu)。其中空氣預(yù)熱器2采用煙氣在換熱管內(nèi)流動的立式布置時，在換熱管入口端部安裝防磨管以后，煙氣速度擬采用15m/s左右的高速。 優(yōu)先采用螺旋槽管作為換熱管?？諝忸A(yù)熱器2采用煙氣在換熱管外流動的臥式布置時，采用小于7m/s的煙氣速度。由于空氣預(yù)熱器2的使用溫度較高，本實施例中全部用不銹鋼制造。而且換熱管壁溫在400°C左右的部位，采取可靠的防腐蝕措施。蒸發(fā)器3采用典型對流換熱結(jié)構(gòu)。煙氣對換熱管作橫向沖刷，采用5m/s左右較低的煙氣速度。由下水管32從鍋筒4向蒸發(fā)器3供水，水在換熱器3的換熱管內(nèi)受到煙氣的加熱，一部分水變成為飽和蒸汽，在蒸發(fā)器3的出口將汽水混合物通過汽水引出管31引到鍋筒4。汽水混合物在鍋筒4內(nèi)分離后，水再通過下水管32重新回到蒸發(fā)器3 ；分離出的飽和蒸汽則從鍋筒4上的飽和蒸汽出口 41引出，作為污泥干燥用。鍋筒4座在鋼構(gòu)架10的頂面上面，在工質(zhì)側(cè)用下水管32和汽水引出管31與蒸發(fā)器3相連接。鍋筒4與蒸發(fā)器3的垂直高度影響到工質(zhì)側(cè)的循環(huán)倍率。一般來說，下水管 32中流過的水量與蒸發(fā)器3產(chǎn)生的飽和蒸汽量之比稱之為水循環(huán)的循環(huán)倍率。循環(huán)倍率越大，流過蒸發(fā)器3的水量越大，飽和蒸汽量越小，換熱管越容易得到冷卻，越不容易過熱燒壞。而循環(huán)倍率的大小與鍋筒4與蒸發(fā)器3的垂直高度成正比。所以，要保證蒸發(fā)器有足夠的循環(huán)倍率，首先要保證鍋筒4與蒸發(fā)器3之間有足夠的垂直高度。本鼓泡床污泥焚燒鍋爐的鍋筒4與蒸發(fā)器3的出口集箱之間的垂直高度超過5m，循環(huán)倍率達到30左右，所以蒸發(fā)器3是安全的。給水預(yù)熱器5采用典型對流換熱結(jié)構(gòu)。煙氣對換熱管作橫向沖刷，采用4m/s左右較低的煙氣速度。給水進入入口集箱，水在換熱管中的流動方向與煙氣流動方向相反，逆流向上流動，吸收煙氣的熱量后，溫度升高，從出口集箱通過給水預(yù)熱器至鍋筒連接管道52 引到鍋筒4的水空間。由于污泥灰很細，采用的煙氣速度較低，為防止換熱管沾灰影響傳熱效果，可在低煙速部位安裝吹灰裝置，定期對換熱管進行吹灰，以保證鍋爐的運行效率。鋼構(gòu)架10用于支撐鼓泡床污泥焚燒鍋爐所有部件的重量，其設(shè)計的地震烈度應(yīng)符合安裝地的烈度規(guī)定，并按國家有關(guān)標準進行設(shè)計。為便于檢查和維修，本發(fā)明的鼓泡床污泥焚燒鍋爐還裝有可到達各個部位的平臺樓梯。上述均為較成熟的現(xiàn)有技術(shù)，亦非本發(fā)明的重點，在此不作贅述。當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種鼓泡床污泥焚燒鍋爐，包括鋼構(gòu)架及設(shè)置在所述鋼構(gòu)架上的污泥焚燒爐膛、空氣預(yù)熱器、蒸發(fā)器、給水預(yù)熱器、鍋筒及一次風(fēng)室，所述一次風(fēng)室與所述污泥焚燒爐膛的下部端口連接，其特征在于，所述污泥焚燒爐膛為能使污泥焚燒產(chǎn)生的熱量全部用于所述污泥干燥的絕熱爐膛，所述污泥焚燒爐膛包括順次連接為一體的爐膛上部、爐膛中部和爐膛下部，所述爐膛上部、爐膛中部及爐膛下部的爐墻均包括耐火層和保溫層，所述爐膛上部的頂端設(shè)置有爐膛煙氣出口，所述爐膛中部設(shè)置有二次風(fēng)入口，所述爐膛下部的底面設(shè)置有布風(fēng)板，所述空氣預(yù)熱器分別與所述爐膛煙氣出口和所述二次風(fēng)入口以及所述一次風(fēng)室連通，所述空氣預(yù)熱器用于生產(chǎn)高溫空氣以補充所述污泥干燥所需要的熱量及提供點火和初步燃燒所需要的氧氣，所述蒸發(fā)器與所述空氣預(yù)熱器連接，所述給水預(yù)熱器與所述蒸發(fā)器連接，所述蒸發(fā)器和所述給水預(yù)熱器分別與所述鍋筒連接，以生產(chǎn)所述污泥干燥用的飽和蒸汽。
2.如權(quán)利要求1所述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其特征在于，所述鼓泡床污泥焚燒鍋爐還包括床料循環(huán)裝置，所述床料循環(huán)裝置包括冷卻器、振動篩、提升機及床料返回口，所述一次風(fēng)室內(nèi)設(shè)置有排渣管，所述冷卻器及所述振動篩依次設(shè)置在所述排渣管下方，所述床料返回口設(shè)置在所述爐膛中部，所述提升機通過管路分別與所述振動篩及所述床料返回口連通。
3.如權(quán)利要求2所述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其特征在于，所述床料循環(huán)裝置還設(shè)置有床料給料機，所述床料給料機設(shè)置在所述提升機與所述床料返回口之間，分別與所述提升機及所述床料返回口連通。
4.如權(quán)利要求2或3所述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其特征在于，所述床料循環(huán)裝置還包括上部床料倉，所述上部床料倉設(shè)置在所述提升機的出口處，用于將多余的床料分流出來。
5.如權(quán)利要求4所述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其特征在于，所述上部床料倉與所述床料給料機平行設(shè)置。
6.如權(quán)利要求4所述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其特征在于，所述上部床料倉還通過管路與所述提升機的下部通道連通。
7.如權(quán)利要求2、3、5或6所述的鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其特征在于，所述床料循環(huán)裝置還包括下部床料倉，用于給所述鼓泡床污泥焚燒鍋爐補充床料，所述下部床料倉與所述提升機的下部通道連通。
8.一種污泥焚燒方法，用于鼓泡床污泥焚燒鍋爐，其特征在于，將所述鼓泡床污泥焚燒鍋爐的污泥焚燒爐膛設(shè)置為絕熱爐膛，在所述污泥焚燒爐膛的爐墻上設(shè)置耐火層和保溫層，以使污泥焚燒產(chǎn)生的熱量全部用于污泥的干燥，將空氣預(yù)熱器與所述污泥焚燒爐膛連接，所述空氣預(yù)熱器用于生產(chǎn)高溫空氣以補充所述污泥干燥所需要的熱量及提供點火和初步燃燒所需要的氧氣，在所述空氣預(yù)熱器后連接蒸發(fā)器，在所述蒸發(fā)器后連接給水預(yù)熱器， 將鍋筒分別與所述蒸發(fā)器和所述給水預(yù)熱器連接，以生產(chǎn)所述污泥干燥用的飽和蒸汽。
9.如權(quán)利要求8所述的污泥焚燒方法，其特征在于，所述污泥焚燒方法，還包括設(shè)置床料循環(huán)裝置，并將所述床料循環(huán)裝置與所述污泥焚燒爐膛連接。
10.如權(quán)利要求8或9所述的污泥焚燒方法，其特征在于，所述污泥焚燒爐膛運行時的外表溫度小于或等于50°C。
11.如權(quán)利要求8或9所述的污泥焚燒方法，其特征在于，所述空氣預(yù)熱器輸出的高溫空氣為550°C 650°C。
全文摘要
一種鼓泡床污泥焚燒鍋爐及其污泥焚燒方法，其中鼓泡床污泥焚燒鍋爐包括鋼構(gòu)架及設(shè)置在該鋼構(gòu)架上的污泥焚燒爐膛、空氣預(yù)熱器、蒸發(fā)器、給水預(yù)熱器、一次風(fēng)室及鍋筒，該一次風(fēng)室與該污泥焚燒爐膛的下部端口連接，該污泥焚燒爐膛為絕熱爐膛，以使污泥焚燒產(chǎn)生的熱量都用于該污泥的干燥，該空氣預(yù)熱器分別通過管路與該爐膛煙氣出口和二次風(fēng)入口以及該一次風(fēng)室連通，該空氣預(yù)熱器用于生產(chǎn)高溫空氣以補充該污泥干燥所需要的熱量及提供點火和初步燃燒所需要的氧氣，該蒸發(fā)器與該空氣預(yù)熱器連接，該給水預(yù)熱器與該蒸發(fā)器連接，該蒸發(fā)器和該給水預(yù)熱器分別與該鍋筒連接，以生產(chǎn)該污泥干燥用的飽和蒸汽。
文檔編號F23G7/00GK102235677SQ20101017139
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
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