CN111087162A - 一种污泥干化耦合低氮燃烧*** - Google Patents

一种污泥干化耦合低氮燃烧*** Download PDF

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章华熔
张小弟
陈晓雷
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Abstract

一种污泥干化耦合低氮燃烧***，包括燃烧锅炉、污泥干化机、与所述污泥干化机相连通的干污泥仓、湿污泥仓，污泥干化机的进气口与所述燃烧锅炉的烟道相连通，以将所述烟道内的烟气通入所述污泥干化机内，并以直接换热的方式对所述污泥干化机内的污泥进行干燥，所述污泥干化机的出气口与所述燃烧锅炉相连通。如此设置，烟气中的SO2等酸性气体会与污泥中的水分反应生成酸性液体，酸性液体又可以与污泥中的盐类物质反应生成硫酸盐、硝酸盐等，并滞留在污泥中，以降低污泥干化机尾气中的酸性气体含量，可较大程度地防止设备发生低温腐蚀；烟气经过污泥干化机后，其氧含量并没有发生大的变化，将其通入燃烧锅炉内，仍可以起到减少氮氧化物排放的效果。

Description

一种污泥干化耦合低氮燃烧***
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥干化耦合低氮燃烧***。
背景技术
现有技术存在一种锅炉尾气循环***，其将锅炉燃烧和净化后的部分烟气抽取至锅炉的给风口中，成为再循环烟气，由于再循环烟气的含氧量低于6％，易于使炉膛内煤粉处于缺氧燃烧的状态，进而能够调节炉膛温度，并可有效控制氮氧化物的产生，以降低氮氧化物的排放。
但是，上述抽取的再循环烟气中含有酸性气体，例如，SO2、NOx等，在与冷风混合降温后容易冷凝析出呈酸性的液体，会对管道、磨煤机、燃烧器等设备产生腐蚀，影响设备的使用寿命。
因此，如何提供一种方案，以克服上述缺陷，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥干化耦合低氮燃烧***，在实现污泥快速干化、污泥干化机体积变小、投资和运行费用降低的同时，还可以降低再循环烟气中的酸性气体，以较大程度地防止低温腐蚀，并能够实现低氮燃烧的技术要求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种污泥干化耦合低氮燃烧***，包括燃烧锅炉，还包括污泥干化机和与所述污泥干化机相连通的干污泥仓、湿污泥仓，所述污泥干化机的进气口与所述燃烧锅炉的烟道相连通，以将所述烟道内的烟气通入所述污泥干化机内，并以直接换热的方式对所述污泥干化机内的污泥进行干燥，所述污泥干化机的出气口与所述燃烧锅炉相连通。
采用这种结构，燃烧锅炉烟道内的烟气可以通入污泥干化机内与污泥混合、以进行直接换热，直接换热工艺的换热效率高，可充分利用烟气的余热来干燥污泥，进而实现污泥的干燥处理；烟气中的SO2等酸性气体会与污泥中的水分反应并生成酸性液体，酸性液体又可以与污泥中的盐类物质反应生成硫酸盐、硝酸盐等，进而滞留在污泥中，使得污泥干化机尾气中的酸性气体的含量可以显著降低，可较大程度地防止管道、磨煤机、燃烧器等设备发生低温腐蚀。
而且，由于烟气的温度较高，与常温空气作为载气相比，可提高污泥干化机仓盖穹顶处的环境温度，能够有效避免污泥蒸发出来的水分在此处产生二次冷凝，可提高干化机的运行效率。
另外，由于烟气的氧含量较低，通常只有3％-5％，远低于空气，基本不存在***风险，可以大幅提高载气量，使得干燥机内水蒸气分压降低，有利于污泥的快速干燥，与常规干化机相比，达到相同换热效果时的换热面积可以降低约15％-20％，整体设备的重量、体积均可以减少约12％-17％，进而可以方便运输和安装，并有利于降低设备的运行能耗，设备运行的经济性可以较高。
烟气经过污泥干化机后，其中的氧含量并没有发生大的变化，将这部分的气体再通入燃烧锅炉内，仍可以起到降低炉膛温度、减少氮氧化物排放的效果。
可选地，还包括尾气处理设备，所述尾气处理设备设置在所述出气口和所述燃烧锅炉之间。
可选地，所述尾气处理设备包括除尘装置和除湿装置。
可选地，所述除尘装置为干式除尘装置，其灰斗与所述干污泥仓相连。
可选地，所述烟道内设有空预器，所述进气口与所述烟道的连接位置位于所述空预器的下游。
可选地，通入所述污泥干化机的所述烟气的温度在120℃-130℃之间；和/或，通入所述污泥干化机的所述烟气的量为污泥水分蒸发量的1.2-1.6倍。
可选地，还包括给煤设备，所述给煤设备的进风口连接有总风管，所述空预器的出口、所述出气口均与所述总风管相连，所述给煤设备的出风口与所述燃烧锅炉的燃烧器相连。
可选地，还包括供风设备，所述供风设备与所述空预器的进口、所述总风管均相连。
可选地，还包括间接式换热设备，所述间接式换热设备与所述污泥干化机相连，以间接换热的方式对所述污泥干化机内的污泥进行干燥。
可选地，所述间接式换热设备包括蒸汽缸和集水箱，所述蒸汽缸用于向所述污泥干化机通入蒸汽，所述集水箱用于收集所述蒸汽冷凝后的水。
附图说明
图1为本发明所提供污泥干化耦合低氮燃烧***的一种具体实施方式的结构示意图。
图1中的附图标记说明如下：
1燃烧锅炉、11燃烧器；
2污泥干化机、21干污泥仓、22湿污泥仓；
3尾气处理设备、31除尘装置、32除湿装置、321污水箱；
4空预器；
5给煤设备；
6供风设备；
7间接式换热设备、71蒸汽缸、72集水箱。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供污泥干化耦合低氮燃烧***的一种具体实施方式的结构示意图。
如图1所示，本发明提供一种污泥干化耦合低氮燃烧***，包括燃烧锅炉1和污泥干化机2，污泥干化机2还连通有干污泥仓21和湿污泥仓22，污泥干化机2的进气口与燃烧锅炉1的烟道相连通，以将烟道内的烟气通入污泥干化机2内，并以直接换热的方式对污泥干化机2内的污泥进行干燥，污泥干化机2的出气口与燃烧锅炉1相连通。
采用这种结构，燃烧锅炉1烟道内的烟气可以通入污泥干化机2内与污泥混合、以进行直接换热，直接换热工艺的换热效率高，可充分利用烟气的余热来干燥污泥，进而实现污泥的干燥处理；烟气中的SO2等酸性气体会与污泥中的水分反应并生成酸性液体，酸性液体又可以与污泥中的盐类物质反应生成硫酸盐、硝酸盐等，进而滞留在污泥中，使得污泥干化机2尾气中的酸性气体的含量可以显著降低，可较大程度地防止管道、磨煤机、燃烧器等设备发生低温腐蚀。
而且，由于烟气的温度较高，与常温空气作为载气相比，可提高污泥干化机2仓盖穹顶处的环境温度，能够有效避免污泥蒸发出来的水分在此处产生二次冷凝，可提高干化机的运行效率。
另外，常规的直接式污泥干化工艺都是通入空气作为干燥载气，受限于干化机内部的***风险，作为载气的空气不能通入太多，这就导致干化速度较慢。而烟气的氧含量较低，通常只有3％-5％，远低于空气，基本不存在***风险，可以大幅提高载气量，使得干燥机内水蒸气分压降低，有利于污泥的快速干燥，与常规干化机相比，达到相同换热效果时的换热面积可以降低约15％-20％，整体设备的重量、体积均可以减少约12％-17％，进而可以方便运输和安装，并有利于降低设备的运行能耗，设备运行的经济性可以较高。
烟气经过污泥干化机2后，其中的氧含量并没有发生大的变化，将这部分的气体再送入后文中的给煤设备5以干燥和运输煤粉送入燃烧锅炉1内时，仍可以起到降低炉膛温度、减少氮氧化物排放的效果，以综合考虑污泥干化机2排出尾气的特性而对这部分尾气进行更好地利用。
此外，在现有技术中，对于干化后污泥的一种处理方式即是通入燃烧锅炉1内进行燃烧，但由于污泥热值较低，掺入燃烧锅炉1内燃烧时会导致燃烧延迟，从而引发氮氧化物排放量增大的问题。对此，本发明所提供污泥干化耦合低氮燃烧***则可以较好地解决上述问题，以尽可能地消除因掺烧污泥而带来的隐患，如此，也就可以更好地对掺烧污泥这一技术进行推广使用。
进一步地，还可以包括尾气处理设备3，尾气处理设备3可以设置在污泥干化机2的出气口和燃烧锅炉1之间，以对污泥干化机2的尾气进行处理。
上述尾气处理设备3可以包括除尘装置31和除湿装置32。
除尘装置31用于脱除尾气中的粉尘，可以提高进入燃烧锅炉内气体的纯净度，能够较大程度地避免锅炉水冷壁积灰和结焦问题。该除尘装置31可以为干式除尘装置，也可以为湿式除尘装置，具体可以根据实际需要进行选择；如图1所示，当为干式除尘装置，其灰斗可以与干污泥仓21相连，以减少粉尘收集仓的数量。
除湿装置32可以为冷凝器，也可以为迷宫式除雾器等设备，其下端可以连接有污水箱321，以便及时地将除湿装置32内的废水排出、并进行收集。
需要指出，当除尘装置31为湿式除尘装置时，其也可以与除湿装置32的污水箱321相连，这样，又能够减少污水收集池的数量。
实际上，烟道内烟气的温度是比较高的，如果将烟气直接引入污泥干化机2内，有可能会破坏污泥内的有机质，进而影响污泥的热值，不利于污泥的后续处理。
为此，可以在烟道内设置空预器4，空预器4的结构可以参照现有技术，在此不做限定，进气口与烟道的连接位置可以位于空预器4的下游，这样，通入污泥干化机2内的烟气的温度可以得到降低。具体而言，通入污泥干化机2的烟气的温度可以控制在120℃-130℃之间，如此，既可以保证烟气对于污泥的干燥效率，同时，也可以较大程度地避免对于污泥有机质的破坏。
可以知晓，空预器4为烟气处理***中的常规设备，也就是说，本发明所提供污泥干化耦合低氮燃烧***实际上并没有增加过多的设备，其是对现有设备进行了有机的组合，这样，该***的实施成本可以较低，更便于推广使用。
通入污泥干化机2的烟气量可以为污泥水分蒸发量的1.2-1.6倍，这里，烟气量、水分蒸发量均是指单位时间内的量。可以理解，上述比例关系并非绝对，其实际上与烟气温度、污泥温度、污泥含水量、污泥添加量等均有关系，在具体实践中，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整，以满足实际的污泥干化要求为目标。
在现有技术中，空预器4出口的烟气为低品质的热源，常规只能作为低温省煤器使用，热利用率不到10％，而在本发明实施例中，将这种现有技术中难以高效使用的低品质热源通入污泥干化机2内对污泥进行干燥，使得该低品质热源的热利用率获得大幅提高，且相比于常规干化机所使用的高温空气或高温蒸汽(高品质热源)作为载气，采用烟气这种低品质热源来替代高温空气或高温蒸汽这种高品质热源，本身即是一种节能减排的行为。
燃烧锅炉1的上游可以设有给煤设备5，给煤设备5具体可以为磨煤机等，以为燃烧锅炉1提供煤粉，给煤设备5的进风口可以连接有总风管，空预器4的出口、污泥干化机2的出气口均可以与总风管相连，污泥干化机2排出的尾气由于温度较低(45℃左右)，与空预器4出口的气体进行混合后，可以对进入给煤设备5的气体的温度进行调整，以满足煤粉干燥的需求。
燃烧锅炉1还可以包括供风设备6，供风设备6具体可以为风机等，用于提供冷风，供风设备6可以与空预器4的进口相连，以提供空预器4所需要的风，同时，供风设备6还可以与总风管相连，以向总风管内提供冷风，来调整进入给煤设备5的气体的温度，给煤设备5的出风口可以与燃烧锅炉1的燃烧器11相连。
由于污泥干化机2尾气的汇入，实际上相当于提供了一定量温度较低的风，这就可以减少供风设备6向总风管内提供的风量，也就是说，还可以减少冷风总量，又由于冷风总量的减少，供风设备6可以选用小功率的风机，还可以降低设备的成本。
与进入污泥干化机2的烟气成分相类似，污泥干化器2尾气中的含氧量也较低，其与空预器4排出的热风、供风设备6提供的冷风混合后，进入给煤设备5的风的氧含量仍低于空气中的氧含量，约为14％-17％左右，这可以提高给煤设备5运行的安全性，并能够降低锅炉主燃区的含氧量，使得煤粉在还原性气氛中燃烧，可抑制氮氧化物的生成，并最终实现低氮燃烧的目的。
进一步地，还可以包括间接式换热设备7，间接式换热设备7可以与污泥干化机2相连，以通过间接换热的方式对污泥干化机2内的污泥进行干燥。该间接式换热设备7配合前述直接与污泥进行混合的烟气，可以更好地对污泥进行干燥。
具体而言，间接式换热设备7可以包括蒸汽缸71和集水箱72，蒸汽缸71用于向污泥干化机2通入蒸汽，蒸汽与污泥干化机2内的污泥进行间接换热后，可以冷凝为水、并释放潜热，这部分潜热可以通过热传导的方式传递给污泥干化机2内的污泥，以对污泥进行加热升温、并促使水分蒸发，集水箱72可用于收集蒸汽冷凝后的水，以便于水资源的循环利用。
本发明所提供污泥干化耦合低氮燃烧***为全封闭***，污泥干化机2排出的尾气在通过尾气处理设备3、给煤设备5后直接进入燃烧锅炉1内，能够较大程度地避免有机臭味因子外泄，可以保证设备周围的环境健康。
本发明实施例并不限定燃烧锅炉1、污泥干化机2等设备的具体结构，在实施时，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。而且，在各气体管路上，也可以根据需要设置风机等风力驱动设备、风量监测装置、风量调节装置、风温监测装置等，这些部件在现有技术中均较为常规，在此不做详细限定。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污泥干化耦合低氮燃烧***，包括燃烧锅炉(1)，其特征在于，还包括污泥干化机(2)和与所述污泥干化机(2)相连通的干污泥仓(21)、湿污泥仓(22)，所述污泥干化机(2)的进气口与所述燃烧锅炉(1)的烟道相连通，以将所述烟道内的烟气通入所述污泥干化机(2)内，并以直接换热的方式对所述污泥干化机(2)内的污泥进行干燥，所述污泥干化机(2)的出气口与所述燃烧锅炉(1)相连通。
2.根据权利要求1所述污泥干化耦合低氮燃烧***，其特征在于，还包括尾气处理设备(3)，所述尾气处理设备(3)设置在所述出气口和所述燃烧锅炉(1)之间。
3.根据权利要求2所述污泥干化耦合低氮燃烧***，其特征在于，所述尾气处理设备(3)包括除尘装置(31)和除湿装置(32)。
4.根据权利要求3所述污泥干化耦合低氮燃烧***，其特征在于，所述除尘装置(31)为干式除尘装置，其灰斗与所述干污泥仓(21)相连。
5.根据权利要求1-4中任一项所述污泥干化耦合低氮燃烧***，其特征在于，所述烟道内设有空预器(4)，所述进气口与所述烟道的连接位置位于所述空预器(4)的下游。
6.根据权利要求5所述污泥干化耦合低氮燃烧***，其特征在于，通入所述污泥干化机(2)的所述烟气的温度在120℃-130℃之间；和/或，
通入所述污泥干化机(2)的所述烟气的量为污泥水分蒸发量的1.2-1.6倍。
7.根据权利要求5所述污泥干化耦合低氮燃烧***，其特征在于，还包括给煤设备(5)，所述给煤设备(5)的进风口连接有总风管，所述空预器(4)的出口、所述出气口均与所述总风管相连，所述给煤设备(5)的出风口与所述燃烧锅炉(1)的燃烧器(11)相连。
8.根据权利要求7所述污泥干化耦合低氮燃烧***，其特征在于，还包括供风设备(6)，所述供风设备(6)与所述空预器(4)的进口、所述总风管均相连。
9.根据权利要求5所述污泥干化耦合低氮燃烧***，其特征在于，还包括间接式换热设备(7)，所述间接式换热设备(7)与所述污泥干化机(2)相连，以间接换热的方式对所述污泥干化机(2)内的污泥进行干燥。
10.根据权利要求9所述污泥干化耦合低氮燃烧***，其特征在于，所述间接式换热设备(7)包括蒸汽缸(71)和集水箱(72)，所述蒸汽缸(71)用于向所述污泥干化机(2)通入蒸汽，所述集水箱(72)用于收集所述蒸汽冷凝后的水。
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