專利名稱：污泥燃燒器中焚燒干化污泥產(chǎn)品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焚燒干化污泥產(chǎn)品的方法，所述干化污泥產(chǎn)品中含有大量具有燒 結(jié)趨勢(sintering tendency)的物質(zhì)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的干燥以及后續(xù)焚燒污泥產(chǎn)品的技術(shù)是眾所周知的。早在二十世紀(jì)七十年 代，用于干燥和焚燒機械脫水污泥產(chǎn)品的系統(tǒng)就已經(jīng)面世了。污泥產(chǎn)品在不同類型的窯中 進(jìn)行焚燒，能量由礦物燃料爐供應(yīng)。由于系統(tǒng)的容積相對較小，且機械脫水污泥產(chǎn)品的干固 體含量較低，導(dǎo)致系統(tǒng)的能耗過高。因此，窯的入口部分相對較大的區(qū)域具有干燥器的功 能，藉此窯的焚燒區(qū)域被設(shè)置在靠近礦物燃料爐火焰的位置。窯的逆流設(shè)計意味著，窯的焚 燒區(qū)域產(chǎn)生的能量在這種情況下以熱氣的形式被轉(zhuǎn)移到窯的干燥區(qū)域。在這些窯系統(tǒng)中， 焚燒步驟到干燥步驟的熱轉(zhuǎn)移效率相當(dāng)?shù)?。為了提高焚燒區(qū)域產(chǎn)生的氣體到干燥區(qū)域的熱 轉(zhuǎn)移，安裝了例如升降器、傳送鏈等。 上述系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵問題是窯內(nèi)(特別是在焚燒區(qū)域)污泥產(chǎn)品的燒結(jié)。該燒 結(jié)效應(yīng)(sintering effect)歸因于原料導(dǎo)致的多種因素，以及原料溫度的升高產(chǎn)生的堿土 金屬(鈉、鉀等)和惰性物質(zhì)成分(尤其是沙粒)的熔融/燒結(jié)的情況的綜合作用。這些 燒結(jié)效應(yīng)妨礙了窯的安全運行。 隨著用于處理污泥產(chǎn)品的機械脫水系統(tǒng)的改進(jìn)，窯的干燥區(qū)域相對于焚燒區(qū)域的 長度來說變短了。窯系統(tǒng)供熱的經(jīng)濟性也因此得到了提高。然而，隨著焚燒區(qū)域相對變大， 燒結(jié)的問題甚至有進(jìn)一步嚴(yán)重的趨勢。這主要是由于熱能釋放不可控，同時也歸因于污泥 產(chǎn)品的成分。 為了提高從焚燒步驟到干燥步驟的熱轉(zhuǎn)移，同時也為了避免燒結(jié)問題，在這些應(yīng) 用中開發(fā)出使用流化床的技術(shù)。在流化床技術(shù)中，兩個步驟之間的熱轉(zhuǎn)移是接近的，并使得 能量狀態(tài)最優(yōu)化。在形式改變之后，燒結(jié)效應(yīng)的問題仍然存在。加壓流體化氣(以空氣為 典型)的噴射管被證明依然是出現(xiàn)燒結(jié)的危險區(qū)域。在一些基于流化床技術(shù)的污泥干燥器 /焚燒爐中，要求對燃料的混合進(jìn)行調(diào)整以減小燒結(jié)問題。這反過來產(chǎn)生了額外的花費，并 使其它工序產(chǎn)生被干擾的危險。 上述燒結(jié)問題在歷史上曾經(jīng)通過將多種技術(shù)組合運用在一臺裝置上而得到臨時 性的解決。上述兼具干燥和焚燒功能的窯就是這樣的一個好例子。然而如今，對不同的工 序的高能效及高有效性的要求大大制約了這種設(shè)備組合。因此，分離的不同工序已成為一 種邏輯性的步驟，不僅限于污泥產(chǎn)業(yè)而在許多產(chǎn)業(yè)中得到應(yīng)用。對分離工序的更靈活的解 決方案將在故障時間縮到最短的同時提高生產(chǎn)率。復(fù)雜的加工偏差也可以分別得到處理， 而不影響整個生產(chǎn)速度。此外，當(dāng)燒結(jié)的溫度水平接近污泥產(chǎn)品中有機成分完全燃燒所要 求的溫度時，將出現(xiàn)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免或消除現(xiàn)有干化污泥產(chǎn)品焚燒系統(tǒng)中的上述缺點。
這一 目的是通過權(quán)利要求1所述方法來實現(xiàn)的。 通過回轉(zhuǎn)窯末端設(shè)置的污泥燃燒器可以焚燒污泥產(chǎn)品，并使灰渣中有機成分的殘 留最少，同時使得焚燒產(chǎn)生的能量最大，并且將該能量轉(zhuǎn)移給蒸汽鍋爐中的蒸汽，蒸汽鍋爐 用在至少一個用于干燥機械脫水污泥產(chǎn)品的干燥器上。 通過干燥的工序可以將具有80wt^含水量的機械脫水污泥產(chǎn)品轉(zhuǎn)變成具有 2-10wt % ，優(yōu)選約5wt %含水量的細(xì)小或碎顆粒狀干化污泥產(chǎn)品。 通過在窯中進(jìn)行緩慢冷卻，保證來自焚燒的污泥產(chǎn)品的灰渣、副產(chǎn)物連續(xù)降溫到 所需溫度從而避免燒結(jié)。此外，將物料冷卻到儲存以及運離現(xiàn)場所需的溫度水平。
通過將焚燒污泥產(chǎn)品產(chǎn)生的燃燒氣體引導(dǎo)入回轉(zhuǎn)窯中，可以將氣體從灰渣和惰性 成分中分離出來。 通過對焚燒階段產(chǎn)生的氣體進(jìn)行后燃燒處理，污泥產(chǎn)品的發(fā)熱量產(chǎn)生了變化(短期 及長期的)，并且根據(jù)天然氣、燃油、重燃油或礦物燃料的不同而增加了足夠的能量，以便
A)平衡污泥焚燒提供的能量與干燥所需的能量。 B)控制焚燒步驟產(chǎn)生的焚燒廢氣保持正常溫度水平，以便確定廢氣中殘留的揮發(fā) 性有機物的后燃燒。 C)由蒸汽鍋爐向污泥蒸汽干燥器中提供所需的蒸汽流量和壓力。 D)通過將碳酸氫鈉和活性炭注入紡織袋式過濾器中，構(gòu)成氣體凈化系統(tǒng)的主要部
分，從而安全回收煙氣中的硫、殘留重金屬以及細(xì)粉。 E)在蒸汽鍋爐之后安全回收廢氣中的含汞成份。


下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，附圖中 圖1是設(shè)有用于焚燒干化污泥產(chǎn)品的污泥燃燒器的回轉(zhuǎn)窯的示意圖；
圖2(a-c)是回轉(zhuǎn)窯的入口和出口處灰渣的三幅溫度曲線圖。
具體實施例方式
圖l所示為加長回轉(zhuǎn)窯1，其末端設(shè)有污泥燃燒器2。根據(jù)本發(fā)明的方法，將干化污 泥產(chǎn)品3持續(xù)向污泥燃燒器中進(jìn)料并焚燒，優(yōu)選向燃燒器的火焰中進(jìn)料并焚燒。該干化污 泥產(chǎn)品優(yōu)選從干燥器獲取的細(xì)小或碎顆粒狀干化污泥產(chǎn)品，含水量約為2wt^至10wt%， 優(yōu)選約5wt%，由用于處理例如工業(yè)用水、廢水以及淡水的廢水處理作業(yè)所產(chǎn)生。污泥產(chǎn)品 包括在焚燒時具有燒結(jié)趨勢的物質(zhì)，如沙粒或其它物質(zhì)。 為了啟動或維持污泥燃燒器中的焚燒過程，還可以向污泥燃燒器2中供應(yīng)燃料 4(例如天然氣、燃油、重燃油以及其它礦物燃料)。 污泥燃燒器2中污泥產(chǎn)品3的焚燒情況應(yīng)為全部有機物質(zhì)被焚燒，且回轉(zhuǎn)窯1底 部的沙粒沒有發(fā)生燒結(jié)。更確切地說，污泥產(chǎn)品3與氣體(如果需要還可能存在燃料)在 污泥燃燒器2中混合，因此污泥產(chǎn)品的焚燒發(fā)生在燃燒器火焰的位置。通過以這種方式焚 燒污泥產(chǎn)品解決了窯內(nèi)污泥產(chǎn)品的燒結(jié)問題，尤其是焚燒區(qū)域內(nèi)的問題。設(shè)置回轉(zhuǎn)窯1的目的一方面在于冷卻灰渣/副產(chǎn)物，另一方面在于從煙氣中分離灰渣，因此回轉(zhuǎn)窯1可以作
為灰渣的分離器。為了冷卻灰渣，回轉(zhuǎn)窯1的爐襯應(yīng)該具有良好的導(dǎo)熱能力，使得灰渣溫度
均勻而緩慢地降低?；以鼘呐c污泥燃燒器2相反的一端被清出回轉(zhuǎn)窯1。 煙氣在與灰渣相同的位置與回轉(zhuǎn)窯1分離，并供給蒸汽鍋爐6的后燃燒段。蒸汽
鍋爐6中可以加入適當(dāng)?shù)娜剂?。蒸汽鍋爐的熱氣用于干燥污泥產(chǎn)品。 因此，根據(jù)本發(fā)明，干化污泥產(chǎn)品的焚燒應(yīng)該在回轉(zhuǎn)窯1的平行流中進(jìn)行。 從圖2(b)和圖2(c)中可以推斷，如果灰渣溫度升高到一定程度，則存在窯內(nèi)燒結(jié)
的危險。圖2(a)示出了上述通過參照圖1的排布獲得的灰渣溫度，并且可以看出如果灰渣
溫度從窯(優(yōu)選回轉(zhuǎn)窯)的入口到出口緩慢降低，將不存在燒結(jié)的危險。 工藝中的焚燒環(huán)節(jié)被分成三個流程A)物料流，B)能量供應(yīng)流，C)廢氣流。 A)物料流 干燥獲得的干化的細(xì)小或碎顆粒狀的污泥顆粒與天然氣一起持續(xù)共燃，例如在污 泥燃燒器中。天然氣用來啟動和維持燃燒器的安全燃燒。由此，燃燒器內(nèi)將獲得最佳的燃 燒速率，且燃燒器內(nèi)不會產(chǎn)生燒結(jié)的效應(yīng)。而在含有過多惰性成分如沙粒時燒結(jié)效應(yīng)明顯， 例如在濕泥中。濕泥中惰性成分的含量偶爾會超過干物重的60wt%。 污泥燃燒器被設(shè)置在回轉(zhuǎn)窯的末端。并且通過窯的緩慢旋轉(zhuǎn)以及輕微傾斜，灰渣
和殘余的惰性物質(zhì)成分進(jìn)一步向下朝窯的出口端方向輸送。灰渣將在穿過窯的路徑上降
溫，從而降低產(chǎn)生燒結(jié)的危險?？紤]到灰渣從冷卻到加熱過程中溫度曲線圖的變化，燃燒后
的惰性物質(zhì)和副產(chǎn)物會對燒結(jié)效應(yīng)產(chǎn)生不利影響，請參閱隨附的溫度曲線圖。 即將排出回轉(zhuǎn)窯的灰渣被送入下一步，通過與回轉(zhuǎn)式冷卻器(即Bojner系統(tǒng))中
的氣體發(fā)生間接的熱傳遞來繼續(xù)進(jìn)行冷卻。此后，將灰渣存放在料倉中從而進(jìn)一步運離現(xiàn)場。 B)能量供應(yīng)流 燃燒器中污泥產(chǎn)品的混合物被加入盡可能多的天然氣，以便在化學(xué)計量條件中助 燃?xì)怏w的A值輕微增加時達(dá)到最佳燃燒，從而避免燃燒形成復(fù)雜的反應(yīng)氣體，同時最大程 度降低了廢氣中一氧化碳的含量。這樣在污泥燃燒器中，污泥產(chǎn)品中的有機成分在可控條 件下得到氧化。 為了平衡污泥干燥器中需要蒸汽的變化以及污泥燃燒器中污泥焚燒獲得的能量 供應(yīng)，將天然氣加入到蒸汽鍋爐中。 根據(jù)局部格柵壓和體積濃度，同時向污泥燃燒器和包含傳統(tǒng)氣閥機構(gòu)的鍋爐中供
應(yīng)天然氣。 C)廢氣流 污泥燃燒器產(chǎn)生的煙氣被從窯體中吸出，并在蒸汽鍋爐的第一段中發(fā)生后燃燒。 此后，該氣體在蒸汽鍋爐中被冷卻，使能量轉(zhuǎn)換成蒸汽。 上述氣體在經(jīng)過蒸汽鍋爐之后，根據(jù)過濾袋的溫度進(jìn)行了溫度調(diào)節(jié)，然后被吸入 紡織袋形成的過濾器中。此后，在袋式過濾器之前，向氣流中注入碳酸氫鈉和活性炭的混合 物。這些精細(xì)的化學(xué)粉末在眾多的紡織過濾袋上形成了薄膜。煙氣中的污染成分與過濾袋 上的該活性薄膜發(fā)生反應(yīng)。穿過的氣體因此得到有效地純化，并且在汞純化前將其引入第 二次溫度調(diào)節(jié)，從而優(yōu)化汞回收(Hg-recovery)過程。該氣體在汞回收之后通過廢氣扇和煙囪從設(shè)備中排出,
權(quán)利要求
焚燒干化污泥產(chǎn)品的方法，所述污泥產(chǎn)品含有大量具有燒結(jié)趨勢的物質(zhì)，其特征在于，所述方法包括以下步驟由至少一個干燥器持續(xù)供應(yīng)干化污泥產(chǎn)品(3)；提供設(shè)有至少一個污泥燃燒器(2)的窯(1)；向所述至少一個污泥燃燒器(2)中供應(yīng)干化污泥產(chǎn)品(3)；在所述至少一個污泥燃燒器(2)中混合氣體和干化污泥產(chǎn)品，可選與燃料(4)一起，并在污泥燃燒器的火焰中燃燒所述干化污泥產(chǎn)品；產(chǎn)生煙氣和固態(tài)副產(chǎn)物；在窯(1)中從所述煙氣中分離所述固態(tài)副產(chǎn)物；通過緩慢降低所述副產(chǎn)物的溫度來防止所述固態(tài)副產(chǎn)物燒結(jié)，以及將未燒結(jié)的副產(chǎn)物清除出所述窯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有燒結(jié)趨勢的物質(zhì)為沙粒或其它 物質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃燒發(fā)生在化學(xué)計量條件的助燃?xì)?體的A值輕微增加時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述窯(1)為回轉(zhuǎn)窯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述至少一個污泥燃燒器(2)設(shè)置在所述 窯(1)的入口端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述燃料(4)選自以下一組物質(zhì)天然 氣、燃油、重燃油和其它礦物燃料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述干化污泥產(chǎn)品(3)由工業(yè)用水、廢水 或淡水產(chǎn)生。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述干化污泥產(chǎn)品(3)為細(xì)小或碎顆粒狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述干化污泥產(chǎn)品(3)的含水量約為 2wt^至10wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焚燒干化污泥產(chǎn)品的方法，所述污泥產(chǎn)品含有大量具有燒結(jié)趨勢的物質(zhì)，所述方法包括以下步驟由至少一個干燥器持續(xù)供應(yīng)干化污泥產(chǎn)品(3)；提供設(shè)有至少一個污泥燃燒器(2)的窯(1)；向所述至少一個污泥燃燒器(2)中供應(yīng)干化污泥產(chǎn)品(3)；在所述至少一個污泥燃燒器(2)中混合氣體和干化污泥產(chǎn)品，可選與燃料(4)一起，并在污泥燃燒器的火焰中燃燒所述干化污泥產(chǎn)品；產(chǎn)生煙氣和固態(tài)副產(chǎn)物；在窯(1)中從所述煙氣中分離所述固態(tài)副產(chǎn)物；通過緩慢降低所述副產(chǎn)物的溫度來防止所述固態(tài)副產(chǎn)物燒結(jié)，以及將未燒結(jié)的副產(chǎn)物清除出所述窯。
文檔編號F23G7/00GK101737788SQ20091022532
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者博杰納爾·尤夫 申請人:托卡帕拉特有限公司