專利名稱：城市污泥的焚燒處理方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及污泥的資源化處理方法，具體是將含水污泥與煤粉、水混合制成 污泥水煤漿，并將污泥水煤漿直接泵送至燃燒裝置來焚燒處理污泥的方法。
背景技術：
隨著社會經濟和城市化的發(fā)展，使城市污水和工業(yè)廢水的生產量不斷增加， 廢水持續(xù)大量排入江、河、湖、海，造成了水體的嚴重和普遍污染。污水處理及 再生利用已成為改善環(huán)境和節(jié)水、實現可持續(xù)發(fā)展的重要工作，而處理城市污水 和工業(yè)廢水所產生的污泥量正在急劇增加。據統(tǒng)計，截止到2005年底，全國己 有城市污水處理廠780余座，城市污水處理能力達每天7600萬噸，城市污水處 理率為52%，每年產生的干污泥約300萬噸。污泥中含有覆蓋面很廣的各類污染 物，包括各種重金屬、毒性有機物、大量的致病微生物以及一般的好氧性有機物 和植物養(yǎng)分等，如果處置不當，將會引起嚴重的二次環(huán)境污染。目前，國內外常 用的污泥處置方法主要有填埋、海洋傾倒、堆肥和焚燒。與其他方法相比，以焚 燒方法為核心的污泥處置方法是一種較為徹底的處理方法，可以使污泥量由大量 減為很少、很穩(wěn)定的灰塵，高溫使有機物質被炭化，破壞有毒物質，殺死病原體。 另夕卜，污泥中含有大量的可燃成分，干基的熱值在10MJ/kg~20MJ/kg，完全可通 過焚燒處理方法實現污泥的減量化、無害化，同時達到污泥熱值的回收利用。但 污泥與煤等常規(guī)燃料又有很大區(qū)別，熱值相對較低、含水量大、成份復雜，如何 清潔、高效、合理地處置污泥已受到人們的高度關注。
在污泥焚燒方法中， 一類是將脫水污泥直接送入焚燒爐焚燒，另一類是將脫 水污泥干化后再焚燒。污泥的含水率一般大于95wt%，經過脫水后的污泥含水率 仍然高于75wt。/。，因此，第一類方法中，需要加入輔助燃料，這導致整個燃燒效 率和熱效率低下。在第二類方法中，除去脫水工藝外，還要進行干化處理，但干 化的工藝流程較為復雜，熱介質與干燥污泥要進行分離，干燥排出的廢氣除要回 收熱量外，還要經過無害化處理后排放，這都給設備運行和管理帶來很大麻煩。
4在后續(xù)的焚燒工藝中，多采用專用的循環(huán)流化床鍋爐，雖然技術相對成熟，但整 個鍋爐系統(tǒng)較為復雜，輔助設備多，對運行和管理要求高。以上污泥焚燒工藝在 發(fā)達國家得到了廣泛應用，在國內由于一次性投資高、處理成本大和匯報率低等 問題一直未得到廣泛應用。發(fā)展適合我國國情、工藝技術可靠、投資成本小、建 廠靈活的新型污泥資源化綜合利用工藝技術成為迫切需要。

發(fā)明內容
為了克服常規(guī)污泥焚燒方法中工藝復雜、污泥干燥過程中能量消耗大的缺 點，本發(fā)明提供了一種城市污泥的焚燒處理方法及其裝置，能夠較大幅度地減少 制漿和運行成本、充分回收污泥熱值，實現煙氣的低污染排放和灰渣的綜合利用。
技術方案用于制漿的煤粉平均粒徑在75拜 9(^m范圍內，煤粉由磨煤制 粉系統(tǒng)的儲粉倉出來后，與僅經過重力濃縮的含水率95wt。/。的城市污泥、水按 質量比60: 25: 15的比例連續(xù)加入攪拌罐，加料過程中保持攪拌，使初步制成 的污泥水煤漿混合較為均勻，并經過初次過濾后用第一螺桿泵連續(xù)送入儲存罐。 在儲存罐中，始終保持攪拌狀態(tài)，獲得均勻混合、性質穩(wěn)定的成品污泥水煤漿， 經過二次過濾后，用第二螺桿泵把污泥水煤漿加壓送至霧化噴嘴，使霧化噴嘴前 的污泥水煤漿壓力達到0.5Mpa—0.7Mpa，經過霧化噴嘴后使污泥水煤漿呈霧化 狀態(tài)射入燃燒室內腔進行燃燒，與此同時，送入一次風和二次風，在燃燒室內腔 內，污泥水煤漿實現著火和分級燃燒，生成的高溫煙氣先后經過余熱鍋爐、布袋 除塵器實現熱量回收、除塵后排入大氣，生成的灰渣回收利用作建筑材料。正常 運行狀態(tài)下，攪拌罐和儲存罐的攪拌葉輪轉速保持30轉/分鐘；用于霧化的壓縮 空氣壓力選用0.7Mpa—0.9Mpa，風速50m/s—60m/s。 一次風速選用100m/s— 120m/s。 二次風速選用25m/s—30m/s。過量空氣系數1.2，壓縮空氣、 一次風和 二次風比例為5: 65: 30。
所述的城市污泥的焚燒處理方法使用的裝置，主要由磨煤機、儲粉倉、攪 拌罐、第一過濾器、第一螺桿泵、儲存罐、第二過濾器、第二螺桿泵、燃燒室、 余熱鍋爐、布袋除塵器組成，磨煤機與儲粉倉連接，儲粉倉與攪拌罐連接，攪拌 罐與第一過濾器連接，第一過濾器與第一螺桿泵連接，第一螺桿泵與儲存罐連接， 儲存罐與第二過濾器連接，第二過濾器與第二螺桿泵連接，第二螺桿泵與燃燒室 連接，燃燒室和余熱鍋爐連接，余熱鍋爐和布袋除塵器連接，布袋除塵器上設有 煙囪。
燃燒室為熱壁結構，主要由燃燒室內腔和外壁組成，在燃燒室的頂部設有霧化噴嘴，霧化噴嘴和燃燒室內腔聯(lián)通，燃燒室的上部設有點火槍，點火槍上分別 設有燃氣進口和空氣進口 ，燃燒室下部設有二次風進口 ，燃燒室底部設有排渣管。
霧化噴嘴上設有污泥水煤漿進口、壓縮空氣進口和一次風進口，其中壓縮空 氣通道采用螺旋槽旋流結構，在出口處使高速旋轉的壓縮空氣與煤漿混合，將煤 漿破碎成煤漿滴；霧化噴嘴的一次風出口采用固定葉片旋流器，使高速旋轉的一 次風將煤漿滴破碎成更小的霧滴，同時提供污泥燃燒所需大部分空氣量。燃燒室 采用熱壁結構，即燃燒室內壁不布置受熱面，保證污泥水煤漿燃燒穩(wěn)定。燃燒室 內腔外的二次風進口為六個沿燃燒室內腔的外圓周方向均勻分布的傾斜進風口， 且傾斜進風口與垂直方向呈45。、與燃燒室內腔外壁圓周的切線呈30。，使污泥 水煤漿充分燃盡，燃盡后形成的灰渣從燃燒室下部排渣管排出，高溫煙氣進入余 熱鍋爐進行熱量回收后再經過布袋除塵器經煙囪排入大氣。
燃燒系統(tǒng)啟動時，先將燃氣和空氣由燃燒室上部的點火槍送入燃燒室內腔引 燃并預熱燃燒室內腔，當燃燒室內腔溫度達到85(TC以上時，開始投入污泥水煤 漿和一次風。污泥水煤漿燃燒穩(wěn)定后停止送入燃氣和空氣，同時投入二次風。
有益效果將含水污泥與煤粉、水混合制成污泥水煤漿，并將污泥水煤漿直
接泵送至燃燒室來焚燒處理污泥的方法具有以下優(yōu)點
1. 該工藝將含水污泥與煤粉、水混合攪拌制成污泥水煤漿直接泵送至燃燒室 燃燒，整個工藝流程簡單，可實現連續(xù)可靠運行，設備運行和管理靈活，投資運 行成本低，省去常規(guī)污泥焚燒處理前的深度脫水工藝過程，容易實現規(guī)?；贌?處理?？稍诜€(wěn)定的污泥源頭就近建立污泥焚燒廠，實現就地焚燒，省去污泥收集、 儲存和長距離運輸過程，大大縮短污泥的處理周期。
2. 將普通磨煤機磨出的煤粉與含水污泥直接混合制取流體混合燃料，可充分
利用泥槳的膠體特性和其中的有機活性成分，從而使流體燃料具有較好的流動性 和穩(wěn)定性，省去了復雜昂貴的磨煤機設備，還可省去水煤漿添加劑和部分水的制 漿成本。
3. 本發(fā)明的污泥水煤漿燃燒方式可使污泥的燃盡率達到96%以上，能夠充分 回收污泥熱值。燃盡后的灰渣為松散的顆粒，經過簡單機械破碎處理后可用作建 筑材料。
4. 燃燒室采用熱壁結構，燃燒室內壁不布置受熱面，污泥水煤漿燃燒穩(wěn)定。 污泥水煤漿燃燒采用分級配風方式，整個燃燒室的平均溫度相對較低，所產生的氮氧化物較少；經過布袋除塵后，煙氣中的重金屬成分有相當一部分被飛灰捕集。


圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為污泥水煤漿燃燒室結構示意圖。
圖3為污泥水煤漿霧化噴嘴結構示意圖。
圖4為二次風傾斜進風口布置的剖視結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
圖1為污泥水煤漿的制漿、燃燒和熱量回收的工藝流程圖。煤粉、污泥和水 經過混合、攪拌后泵送至燃燒室燃燒，高溫煙氣經過余熱鍋爐回收熱量，再經過 布袋除塵器后排入大氣，灰渣從燃燒室下部直接排出。
燃燒系統(tǒng)的啟動具體方法如下
燃燒系統(tǒng)啟動時，先將燃氣和空氣送入設于燃燒室9上部的點火槍2-2內混 合，而后送入燃燒室內腔2-3內引燃。當燃燒室內腔2-3內溫度達到850'C時， 開始將污泥水煤漿、壓縮空氣和一次風送入設于燃燒室9頂部的霧化噴嘴2-1內， 呈良好霧化狀態(tài)的污泥水煤漿射入燃燒室內腔2-3內加熱并引燃。當燃燒室內腔 2-3內污泥水煤漿燃燒穩(wěn)定后停止送入燃氣和空氣，同時由燃燒室下部的傾斜二 次風進風口 2-5送入二次風。
正常運行后，城市污泥的焚燒處理方法為
將經過初步破碎后的原煤送入磨煤機1，磨制成平均粒徑75Mm 90pm的煤 粉并送至儲粉倉2儲存。煤粉由儲粉倉2出來后經過給料計量裝置稱量后與經過 重力濃縮含水率95wty。的污泥、水按質量比60: 25: 15連續(xù)加入攪拌罐3，加 料過程中保持攪拌，使初步制成的污泥水煤漿混合較為均勻，并經過第一過濾器 4的過濾后用第一螺桿泵5連續(xù)送入儲存罐6。在儲存罐6中，始終保持攪拌狀 態(tài)，獲得均勻混合、性質穩(wěn)定的成品污泥水煤漿，經過第二過濾器7的二次過濾 后用第二螺桿泵8加壓后送至霧化噴嘴2-1 ，使霧化噴嘴前的污泥水煤漿壓力達 到0.5Mpa—0.7Mpa，經霧化噴嘴后使污泥水煤漿呈霧化狀態(tài)射入燃燒室內腔2-3 內進行燃燒，與此同時，送入一次風和二次風。二次風由燃燒室下部的傾斜進風 口 2-5送入，使污泥水煤漿充分燃盡，燃盡后形成的灰渣從燃燒室下部的排渣管 2-4排出，燃燒形成的高溫煙氣進入余熱鍋爐10內進行熱量回收后再經過布袋除
7塵器ll由煙囪排入大氣。
正常運行狀態(tài)下，攪拌罐3和儲存罐6的攪拌葉輪轉速保持30轉/分鐘；在
進入霧化噴嘴2-1前，污泥水煤漿的壓力為0.5Mpa—0.7Mpa，用于霧化的壓縮
空氣壓力為0.7Mpa—0.9Mpa，風速為50m/s—60m/s。 一次風速為100m/s—120
m/s， 二次風速為25m/s—30m/s。過量空氣系數1.2，壓縮空氣、 一次風和二次風
比例為5: 65: 30。
所述的城市污泥的焚燒處理方法使用的裝置，主要由磨煤機l、儲粉倉2、 攪拌罐3、第一過濾器4、第一螺桿泵5、儲存罐6、第二過濾器7、第二螺桿泵 8、燃燒室9、余熱鍋爐10、布袋除塵器11組成，磨煤機1與儲粉倉2連接，儲 粉倉2與攪拌罐3連接，攪拌罐3與第一過濾器4連接，第一過濾器4與第一螺 桿泵5連接，第一螺桿泵5與儲存罐6連接，儲存罐6與第二過濾器7連接，第 二過濾器7與第二螺桿泵8連接，第二螺桿泵8與燃燒室9連接，燃燒室9和余 熱鍋爐10連接，余熱鍋爐10和布袋除塵器11連接。
燃燒室9采用熱壁結構，燃燒室內壁不布置受熱面，主要由燃燒室內腔2-3 和外壁組成，在燃燒室9的頂部設有霧化噴嘴2-l，霧化噴嘴2-l和燃燒室內腔 2-3聯(lián)通，燃燒室9的上部設有點火槍2-2，點火槍2-2上分別設有燃氣進口和 空氣進口，燃燒室9下部設有二次風進口，燃燒室9底部設有排渣管2-4。霧化 噴嘴2-l上設有一次風入口、壓縮空氣入口和污泥水煤漿入口。霧化噴嘴內的壓 縮空氣通道采用螺旋槽結構3-2，在噴嘴出口處使高速旋轉的壓縮空氣與煤漿混 合，將煤漿破碎成煤漿滴；霧化噴嘴的一次風出口采用固定葉片旋流器3-l，使 高速旋轉的一次風將煤漿滴破碎成更小的霧滴。燃燒室內腔外的二次風進口 2-5 為六個沿燃燒室內腔2-3的外圓周方向均勻分布的傾斜進風口，且傾斜進風口與 垂直方向呈45。、與燃燒室內腔2-3外壁圓周的切線呈30。。
權利要求
1.一種城市污泥的焚燒處理方法，其特征在于將平均粒徑75μm～90μm的煤粉與經過重力濃縮含水率95wt％的城市污泥、水按質量比60∶25∶15的比例連續(xù)加入攪拌罐，攪拌使初步制成的污泥水煤漿混合均勻，并經過初次過濾后連續(xù)送入儲存罐，在儲存罐中，始終保持攪拌狀態(tài)，獲得均勻混合、性質穩(wěn)定的成品污泥水煤漿，經過二次過濾后，把污泥水煤漿加壓送至霧化噴嘴，使霧化噴嘴前的污泥水煤漿壓力達到0.5Mpa-0.7Mpa，經霧化噴嘴后使污泥水煤漿呈霧化狀態(tài)射入燃燒室內腔進行燃燒，同時送入一次風和二次風，生成的灰渣從燃燒室下部排出，煙氣進入余熱鍋爐進行熱量回收后再經過布袋除塵器排入大氣。
2. 根據權利要求1所述的城市污泥的焚燒處理方法，其特征在于用于霧化的壓縮空氣壓力為0.7Mpa—0.9Mpa，風速50m/s—60m/s， 一次風速為100m/s—120m/s， 二次風速為25m/s—30m/s，過量空氣系數1.2，壓縮空氣、 一次風和二次風比例為5: 65: 30。
3. 根據權利要求1所述的城市污泥的焚燒處理方法使用的裝置，其特征在于，主要由磨煤機(1)、儲粉倉(2)、攪拌罐(3)、第一過濾器(4)、第一螺桿泵(5)、儲存罐(6)、第二過濾器(7)、第二螺桿泵(8)、燃燒室(9)、余熱鍋爐(10)、布袋除塵器(11)組成，磨煤機(1)與儲粉倉(2)連接，儲粉倉(2)與攪拌罐(3)連接，攪拌罐(3)與第一過濾器(4)連接，第一過濾器(4)與第一螺桿泵(5)連接，第一螺桿泵(5)與儲存罐(6)連接，儲存罐(6)與第二過濾器(7)連接，第二過濾器(7)與第二螺桿泵(8)連接，第二螺桿泵(8)與燃燒室(9)連接，燃燒室(9)和余熱鍋爐(10)連接，余熱鍋爐(10)和布袋除塵器(11)連接。
4. 根據權利要求3所述的城市污泥的焚燒處理方法使用的裝置，其特征在于，燃燒室(9)為熱壁結構，主要由燃燒室內腔(2-3)和外壁組成，在燃燒室(9)的頂部設有霧化噴嘴(2-1)，霧化噴嘴(2-1)和燃燒室內腔(2-3)聯(lián)通，燃燒室(9)的上部設有點火槍(2-2)，點火槍(2-2)上分別設有燃氣進口和空氣進口，燃燒室(9)下部設有二次風進口，燃燒室(9)底部設有排渣管(2-4)。
5. 根據權利要求3所述的城市污泥的焚燒處理方法使用的裝置，其特征在于，霧化噴嘴(2-1)上設有污泥水煤槳進口、壓縮空氣進口和一次風進口，其中壓縮空氣通道采用螺旋槽結構(3-2)， 一次風出口采用固定葉片旋流器(3-1)。
6.根據權利要求3所述的城市污泥的焚燒處理方法使用的裝置，其特征在于，燃燒室內腔外的二次風進口 (2-5)為六個沿燃燒室內腔(2-3)的外圓周方向均勻分布的傾斜進風口，且傾斜進風口與垂直方向呈45。、與燃燒室內腔(2-3)外壁圓周的切線呈30。。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種城市污泥的焚燒處理方法及其裝置，方法是將平均粒徑75μm～90μm的煤粉、含水95wt％的城市污泥與水按質量比60∶25∶15直接混合并經過兩次攪拌和過濾后制成成品污泥水煤漿，而后直接采用螺桿泵加壓并送至污泥水煤漿霧化噴嘴，同時在霧化噴嘴中高速送入壓縮空氣和一次風使污泥水煤漿以良好的霧化狀態(tài)射入燃燒室。生成的高溫煙氣先后經過余熱鍋爐回收熱量后排入大氣，灰渣回收利用。裝置主要由磨煤機、儲粉倉、攪拌罐、第一過濾器、第一螺桿泵、儲存罐、第二過濾器、第二螺桿泵、燃燒室、余熱鍋爐、布袋除塵器組成?？朔顺Ｒ?guī)污泥焚燒方法中工藝復雜、污泥干燥中能量消耗大的缺點，實現煙氣的低污染排放和灰渣的綜合利用。
文檔編號F23G7/00GK101551108SQ20091002652
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月11日 優(yōu)先權日2009年5月11日
發(fā)明者章名耀, 睿 肖, 陳良勇 申請人:東南大學