申请日2005.03.14
公开(公告)日2005.09.21
IPC分类号C02F11/06; F23G7/00
摘要
本发明涉及一种污泥焚烧处理方法和污泥焚烧处理系统。该方法是将含水率为75%～85%的脱水污泥输送至循环流化床的燃烧室中，将脱水污泥在贮藏过程中产生的污染气体送入循环流化床的燃烧室中，脱水污泥、污染气体与煤一起焚烧;焚烧产生的尾气经处理后排放。该系统具有循环流化床锅炉、除尘器和污泥贮藏室，利用螺杆泵将脱水污泥经污泥输送管和污泥喷射头喷射至循环流化床的燃烧室中焚烧，利用风机将污泥产生的污染气体送至燃烧室中焚烧;该系统还可以具有蒸汽吹扫装置和高压水清洗装置，以不定时清洗螺杆泵、污泥输送管和污泥喷射头，防止其被脱水污泥堵塞。本发明具有成本较低、处理效果较好的优点。
权利要求书
1、一种污泥焚烧处理方法，其特征在于：所采取的方法如下：将含水率为75%～ 85%的脱水污泥输送至循环流化床的燃烧室中，将脱水污泥在贮藏过程中产生的污染气 体送入循环流化床的燃烧室中，脱水污泥、污染气体与煤一起焚烧;焚烧产生的尾气经 处理后排放。
2、根据权利要求1所述的污泥焚烧处理方法，其特征在于：将脱水污泥输送至循 环流化床的燃烧室中是用螺杆泵将脱水污泥经污泥输送管从污泥喷射头中喷射至循环 流化床的燃烧室中。
3、根据权利要求2所述的污泥焚烧处理方法，其特征在于：在上述将脱水污泥喷 射至循环流化床燃烧室的过程中需要不定时清洗污泥喷射头，以防止污泥喷射头被脱水 污泥堵塞。
4、根据权利要求3所述的污泥焚烧处理方法，其特征在于：不定时清洗污泥喷射 头的方法是设置与污泥喷射头相连接的用于输入循环流化床锅炉产生的高压饱和蒸汽 的带有控制阀的吹扫管，利用高压饱和蒸汽来吹扫粘结在污泥喷射头中的脱水污泥。
5、根据权利要求2所述的污泥 焚烧处理方法，其特征在于：在上述将脱水污泥喷 射至循环流化床燃烧室的过程中需要不定时清洗污泥输送管和螺杆泵，以防止污泥输送 管和螺杆泵被脱水污泥堵塞;不定时清洗污泥输送管和螺杆泵的方法是设置与污泥输送 管相连接的用于输入高压水的带有控制阀的清洗管、在污泥输送管上设置用于阻止高压 水冲入循环流化床锅炉燃烧室的控制阀，利用高压水来清洗粘结在污泥输送管和螺杆泵 中的脱水污泥。
6、根据权利要求1～5之一所述的污泥焚烧处理方法，其特征在于：在煤中加入脱 硫剂;脱硫剂、脱水污泥、煤的重量比为1.5～4∶20～30∶70～80。
7、一种污泥焚烧处理系统，具有循环流化床锅炉(1)、除尘器(2);循环流化床 锅炉(1)包括锅炉主体(11)、尾部竖井烟道(12)、分离器(13)、返料器(14)、一 次风机(15);尾部竖井烟道(12)中设置有第一空气预热器(12-3);所述的锅炉主体 内设有布风板(11-1)，布风板(11-1)上方为燃烧室(11-2)，锅炉主体炉壁上对应燃 烧室(11-2)下部设有进煤口(11-2-1)和循环灰进灰口(11-2-4)，对应燃烧室(11-2) 的上部设有烟气出口(11-2-5)，锅炉主体底部设有炉渣出口(11-2-2)，锅炉主体炉壁 上对应布风板(11-1)下方点火风室(11-5)设有一次进风口(11-1-1);上述分离器 (13)设置在锅炉主体烟气出口(11-2-5)处，与分离器(13)连接的返料器(14)的 出尘口由管道与锅炉主体炉壁上的循环灰进灰口(11-2-4)连接，尾部竖井烟道(12) 设置在分离器(13)的烟气出口处、且与除尘器(2)相连接;其特征在于：本系统还 具有污泥贮藏室(3)，污泥贮藏室(3)的底部设有输泥口(3-1)，顶部设有出气口(3-2)， 污泥贮藏室输泥口(3-1)下方设有螺杆泵(31)，与螺杆泵(31)相连接的污泥输送管 (33)插入锅炉主体内，插入端设有污泥喷射头(11-3);一次风机(15)设有第一进 风口(15-1)和第二进风口(15-2)，与污泥贮藏室(3)顶部的出气口(3-2)相连接 的输气管(32)与一次风机(15)的第一进风口(15-1)相连接，一次风机(15)的出 风管与第一空气预热器(12-3)连接，第一空气预热器的出风管接入锅炉主体的一次进 风口(11-1-1)。
8、根据权利要求7所述的污泥焚烧处理系统，其特征在于：循环流化床锅炉(1) 还设置有汽包(16)，尾部竖井烟道(12)中还由上而下依次设置过热器(12-1)和省 煤器(12-2)，第一空气预热器(12-3)的上方还设置有第二空气预热器(12-4);锅炉 主体的燃烧室(11-2)中还设置与汽包(16)相连的水冷壁(11-4)，省煤器(12-2) 与汽包(16)相连接，汽包(16)与过热器(12-1)相连接，燃烧室(11-2)的中下部 还设有二次进风口(11-2-3)，该二次进风口位于污泥喷射头(11-3)下方;第一空气 预热器(12-3)还通过管道与返料器(14)相连接;一次风机(15)还具有与第二空气 预热器(12-4)相连接的管道，第二空气预热器(12-4)的出风管与锅炉主体的二次进 风口(11-2-3)相连接。
9、根据权利要求8所述的污泥焚烧处理系统，其特征在于：本系统还具有蒸汽吹 扫装置(4);污泥输送管(33)还设有吹扫气进口(33-1)，该吹扫气进口(33-1)位 于污泥喷射头(11-3)附近;汽包(16)还设有吹扫气出口(16-1);吹扫装置(4)具 有吹扫管(41)、吹扫第一控制阀(42)和吹扫第二控制阀(43);吹扫管(41)的一端 与汽包(16)的吹扫气出口(16-1)密闭连接，吹扫管(41)的另一端与污泥输送管的 吹扫气进口(33-1)密闭连接;吹扫第一控制阀(42)设置在吹扫管(41)的管路上、 且位于吹扫管(41)与污泥输送管(33)的连接处，吹扫第二控制阀(43)设置在污泥 输送管(33)的管路上、且位于螺杆泵(31)与污泥输送管(33)的吹扫气进口(33-1) 之间、并靠近污泥输送管的吹扫气进口(33-1)。
10、根据权利要求9所述的污泥焚烧处理系统，其特征在于：本系统还具有高压水 清洗装置(5)，污泥输送管(33)还设有高压水进口(33-2)，该高压水进口(33-2) 位于螺杆泵(31)与污泥输送管的吹扫第二控制阀(43)之间、并靠近吹扫第二控制阀 (43);高压水清洗装置(5)具有清洗管(51)和清洗控制阀(52)，清洗管(51)的 一端与高压水源相连接，清洗管(51)的另一端与污泥输送管(33)的高压水进口(33-2) 密闭连接;清洗控制阀(52)设置在清洗管(51)的管路上，且位于清洗管(51)与污 泥输送管(33)的连接处。
说明书
污泥焚烧处理方法及污泥焚烧处理系统
技术领域
本发明涉及一种污泥焚烧处理方法及污泥焚烧处理系统，由其是涉及一种利用循环 流化床对污泥进行焚烧处理的方法和系统。
背景技术
现在，城市污水厂对污水进行治污处理后得到的脱水污泥的处理方法主要有卫生填 埋、土地利用、干化焚烧几种。
污泥的卫生填埋始于二十世纪六十年代，是在传统掩埋的基础上从保护环境的角度 发展起来的，主要是对填埋场进行严格的科学分析和必要的场地防护处理，到目前为止， 已发展成为一项比较成熟的污泥处理技术，其优点是投资少、容量大、见效快。但是， 城市污泥的卫生填埋存在许多问题：填埋场中的各种有毒物质经雨水的侵蚀和渗漏作用 使得污泥中的部分污染物质进入地表深层而污染地下水环境，所以卫生填埋的污泥处理 方法对以地下水为生活水源的地区来说是极不安全的;此外，适宜填埋污泥的场地也因 城市污泥的大量产出而越来越少，场地的各种费用也越来越高。据一份关于污泥的卫生 填埋情况调查报告，到2005年，欧盟国家的污泥卫生填埋场所仅能容纳污泥总产量的 17%。
污泥的土地利用也有多年历史，这种方法主要是对污泥进行无毒无害化处理，即在 污水处理过程中要对各种有害元素进行净化处理和对污泥进行高温堆肥;经过无毒无害 化处理的污泥可用来制成农用肥料或者用来改良废弃矿场的场地等。土地利用的方法具 有能耗低、可回收污泥中养分等优点，但是由于污泥中含有大量病原菌、寄生虫(卵)， 以及铜、铝、锌、铬、汞等重金属和多氯联苯、二噁英、放射性元素等有毒有害物，即 使经过无毒无害化处理，也难以将这些有毒有害物质去除干净，所以大部分国家都对经 过无毒无害化处理后用作土地利用的污泥的性能作了严格规定。这些规定的目的是为了 避免污泥中的有毒有害物污染土壤或水体，但是这些规定也大大增加了对污泥进行土地 利用的费用。
污泥的干化焚烧起始于二十世纪中叶，因为城市污水厂的污泥中含有大量的有机物 和一定量的纤维素、木质素等可燃物质，掺入适量的引燃剂、催化剂、疏松剂等之后， 可配成“合成燃料”，这种合成燃料可以作为工厂用锅炉或生活用锅炉的辅助燃料。干 化焚烧方法的优点是焚烧产生的剩余物少，且焚烧后的灰渣无异味;但是干化焚烧的处 理设备投资庞大、运转费用高昂且产生大量废气，因此污泥的干化焚烧主要用于以下情 况：污泥的性质太差或者污泥产出量太大或者现有的填埋场地不足。
循环流化床锅炉即为采用循环流化床燃烧方式的锅炉，可按规定参数、品质生产蒸 汽，用于火力发电、供热或者其它用途。循环流化床燃烧是一种燃烧煤、废物和各种生 物质燃料的燃烧技术。它的基本原理是使床料在流化状态下进行燃烧。一般粗粒子在燃 烧室下部燃烧，细粒子在燃烧室上部燃烧。被吹出燃烧室的细粒子经各种分离器分离收 集下来之后，送回燃烧室内循环燃烧。循环流化床锅炉由于采用低温分级燃烧和向炉膛 内添加脱硫剂如石灰石等，所以在燃烧过程中可方便地脱除含硫燃料产生的二氧化硫， 并抑制NOx生成量，使其具有高效低污染、燃料适应广等突出特点。
循环流化床锅炉主要包括锅炉主体、尾部竖井烟道、分离器、返料器、风机;锅炉 主体内设有布风板，布风板下方为点火风室，布风板上方为燃烧室，燃烧室中设水冷壁; 尾部竖井烟道中设置过热器、省煤器、空气预热器等换热设备;此外还有各种辅助设备， 如给煤机、汽包、炉渣仓等。风机送入的空气可分多路，一路经空气预热器预热后经燃 烧室下部的布风板进入燃烧室，使煤作流化沸腾燃烧;一路经预热后进入返料器作返料 风;还可以分一路经预热后进入炉膛中部助燃;外部的水经省煤器预热后进入汽包，汽 包中的水进入水冷壁进行热交换从而在汽包中产生高压饱和蒸汽，该饱和蒸汽经过热器 进一步加热而得到过热蒸汽，过热蒸汽可用来发电或者直接输送给客户作为热源。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本较低、处理效果较好的污泥焚烧处理方法及污泥焚烧 处理系统。
实现本发明目的的一种污泥焚烧处理方法是：将含水率为75%～85%的脱水污泥输 送至循环流化床的燃烧室中，由脱水污泥在贮藏过程中产生的污染气体送入循环流化床 的燃烧室中，脱水污泥、污染气体与煤一起焚烧;焚烧产生的尾气经处理后排放。
上述污泥的含水率是水分在污泥中的重量百分数。
上述方法中将脱水污泥输送至循环流化床的燃烧室中是用螺杆泵将脱水污泥经污 泥输送管从污泥喷射头中喷射至循环流化床的燃烧室中;即利用螺杆泵产生的压力使脱 水污泥由污泥喷射头喷射至燃烧室中焚烧，脱水污泥从污泥喷射头喷出后因受到周围气 体摩擦阻力的影响而被撕裂成小颗粒，从而极大增加了脱水污泥的表面积，小颗粒状的 脱水污泥中的水分在流化床锅炉燃烧室中的高温气流中会被瞬时汽化而使脱水污泥爆 燃。
在上述将脱水污泥喷射至循环流化床的燃烧室的过程中需要不定时清洗污泥喷射 头，以防止污泥喷射头被脱水污泥堵塞。不定时清洗污泥喷射头的方法是设置与污泥喷 射头相连接的用于输入循环流化床锅炉产生的高压的饱和蒸汽的带有控制阀的吹扫管， 利用高压饱和蒸汽来吹扫粘结在污泥喷射头中的脱水污泥。
在上述将脱水污泥喷射至循环流化床的燃烧室的过程中需要不定时清洗污泥输送 管和螺杆泵，以防止污泥输送管和螺杆泵被脱水污泥堵塞;不定时清洗污泥输送管和螺 杆泵的方法是设置与污泥输送管相连接的用于输入高压水的带有控制阀的清洗管、在污 泥输送管上设置用于阻止高压水冲入循环流化床锅炉的燃烧室的控制阀，利用高压水来 清洗粘结在污泥输送管和螺杆泵中的脱水污泥。
由于煤块的燃烧反应能力较差，一般将其破碎成粒径小于等于10mm的小颗粒煤块 或磨制成煤粉后再送入循环流化床锅炉中燃烧。在煤中还可加入脱硫剂，以在燃烧焚烧 过程中脱硫;其中向循环流化床燃烧室中加入的脱硫剂、脱水污泥、煤的重量比为1.5～ 4∶20～30∶70～80。
本发明方法在焚烧脱水污泥、污染气体和煤时产生的热量可以用来制取过热蒸汽， 过热蒸汽可用来发电或者直接输送给客户作为热源。
实现本发明目的的一种污泥焚烧处理系统，具有循环流化床锅炉、除尘器和污泥贮 藏室;循环流化床锅炉包括锅炉主体、尾部竖井烟道、分离器、返料器、一次风机;尾 部竖井烟道中设置有第一空气预热器;所述的锅炉主体内设有布风板，布风板上方为燃 烧室，锅炉主体炉壁上对应燃烧室下部设有进煤口和循环灰进灰口，对应燃烧室的上部 设有烟气出口，锅炉主体底部设有炉渣出口，锅炉主体炉壁上对应布风板下方的点火风 室设有一次进风口;上述分离器设置在锅炉主体的烟气出口处，与分离器连接的返料器 的出尘口由管道与锅炉主体炉壁上的循环灰进灰口连接，尾部竖井烟道设置在分离器的 烟气出口处、且与除尘器相连接;污泥贮藏室的底部设有输泥口，顶部设有出气口;污 泥贮藏室输泥口下方设有螺杆泵，与螺杆泵相连接的污泥输送管插入锅炉主体内，插入 端设有污泥喷射头;一次风机设置有第一进风口和第二进风口，与污泥贮藏室顶部的出 气口相连接的输气管与一次风机的第一进风口相连接，一次风机的出风管与第一空气预 热器连接，第一空气预热器的出风管接入锅炉主体的一次进风口。
上述与污泥贮藏室顶部的出气口相连接的输气管还具有输气控制阀，且输气控制阀 位于输气管与污泥贮藏室顶部出气口的连接处。在对循环流化床锅炉进行必要的检修 时，可通过关闭该输气控制阀以阻止污泥贮藏室中的污染气体进入循环流化床锅炉。
上述系统中，循环流化床锅炉还设置有汽包，尾部竖井烟道中还由上而下依次设置 过热器和省煤器，第一空气预热器的上方还设置有第二空气预热器;锅炉主体燃烧室中 还设置与汽包相连的水冷壁，省煤器与汽包相连接，汽包与过热器相连接，燃烧室的中 下部还设有二次进风口，该二次进风口位于污泥喷射头下方;第一空气预热器还通过管 道与返料器相连接，一次风机还具有与第二空气预热器相连接的管道，第二空气预热器 的出风管与锅炉主体的二次进风口相连接。
上述第一空气预热器还可以引出一路管道与返料器相连接，作为返料风的进风管。
上述系统还具有蒸汽吹扫装置;污泥输送管还设有吹扫气进口，该吹扫气进口位于 污泥喷射头附近;汽包还设有吹扫气出口;吹扫装置具有吹扫管、吹扫第一控制阀和吹 扫第二控制阀;吹扫管的一端为吹扫气进口，该端口与汽包的吹扫气出口密闭连接，吹 扫管的另一端为吹扫气出口，该端口与污泥输送管的吹扫气进口密闭连接;吹扫第一控 制阀设置在吹扫管的管路上、且位于吹扫管与污泥输送管的连接处，吹扫第二控制阀设 置在污泥输送管的管路上、且位于螺杆泵与污泥输送管的吹扫气进口之间、并靠近污泥 输送管的吹扫气进口。
上述蒸汽吹扫装置吹扫还可以设置第三控制阀，该第三控制阀设置在吹扫管的管路 上、且位于吹扫管与汽包的连接处。不对污泥喷射头进行吹扫时，可关闭第三控制阀以 避免汽包中蒸汽进入吹扫管。
上述系统还具有高压水清洗装置，污泥输送管还设有高压水进口，该高压水进口位 于螺杆泵与污泥输送管的吹扫第二控制阀之间、并靠近吹扫第二控制阀;高压水清洗装 置具有清洗管和清洗控制阀，清洗管的一端为高压水进口，该端口与高压水源相连接， 清洗管的另一端为高压水出口，该端口与污泥输送管的高压水进口密闭连接;清洗控制 阀设置在清洗管的管路上，且位于清洗管与污泥输送管的连接处。
上述循环流化床锅炉的燃烧室以二次风入口为界可分为两个区。二次风入口以下为 大粒子还原气氛燃烧区，即密相燃烧区;二次风入口以上为小粒子氧化气氛燃烧区，即 稀相燃烧区。燃料的燃烧过程、脱硫过程、NO和N2O的生成及分解过程主要在燃烧室内 完成。燃烧室内布置有水冷壁，它完成大约50%燃料释热量的传递过程。循环流化床锅 炉的燃烧室既是一个燃烧设备，也是一个脱硫、脱氮装置，集流化过程、燃烧、传热与 脱硫、脱氮反应于一体。
本发明具有积极的效果：(1)本发明直接焚烧城市污水厂的含水率高达75%～85% 的脱水污泥，不再需要对该含水率较高的脱水污泥作干化处理，所以与现有的污泥干化 焚烧技术相比，具有工艺简单、成本较低的优点。(2)循环流化床燃烧技术是一种新型 清洁燃烧技术，它具有燃烧效率高、负荷调整范围宽、颗粒容易燃尽、污染物排放量低、 炉内燃烧强度高等优点;在本发明中采用循环流化床焚烧处理城市污水厂的脱水污泥 时，尽管脱水污泥的含水率高达75%～85%，但是由于炉膛中的煤和脱水污泥是沸腾燃烧、 且燃烧室内的温度可达到850℃～900℃，所以经污泥喷射头喷射至燃烧室内的脱水污泥 迅速被加热、干化而发生爆燃，即具有燃烧迅速、燃烧充分、燃烧稳定性好等优点，且 脱水污泥中的有机物可以100%被烧掉。(3)循环流化床具有抑制NOx和CO生成的作用， 由于循环流化床燃烧室中的燃烧温度为850℃～900℃，而N2一般需在大于1300℃时才 会大量生成NOx，另外由于循环流化床锅炉可采用分级送风助燃控制，保证炉内合理的 氧浓度分布，所以也就大大降低了NOx和CO的生成。(4)在向循环流化床中添加煤 时，可向煤中掺脱硫剂，用来在煤和脱水污泥的燃烧过程中脱硫，从而有效降低燃烧后 产生的尾气中硫的含量。(5)循环流化床锅炉还能抑制二噁英的生成。污泥在焚烧时产 生二噁英的一般条件是燃烧不稳定、燃烧室内燃烧温度不均匀、燃烧温度低于600℃以 下或伴有催化作用的介质。但是循环流化床在焚烧煤、脱水污泥挥发的气体和脱水污泥 时，其燃烧室的温度高于850℃，且脱水污泥有煤的助燃以及强烈的一次风搅动、混合 作用，保证了脱水污泥和煤燃烧的稳定、充分，并使燃烧室中温度均匀，所以有效抑制 二噁英的生成。(6)本发明的方法具有工艺简单、成本低的优点，以每天焚烧200吨含 水率为80%的脱水污泥的处理规模为准，其运行费用可降至100元/吨，大大低于采用 其它方法处理污泥的运行费用。另外，本发明的系统可在热电厂现有循环流化床锅炉的 基础上，经过简单的改造之后即可得到，从而可以实施本发明的方法，这样可以大大节 省实施本发明的费用，使得本发明具有巨大的经济效益和环保效益。