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纯水设备:七种污泥焚烧设备的选择与比较

2019/8/25 12:33:32      点击:

纯水设备www.xqccs.com污泥是污水处理的副产品,含有大量的有害物质。污泥焚烧是将污泥中的有机物在高温下氧化分解为二氧化碳和水,同时回收热能,实现污泥的无害化处理和资源化利用。纯水设备介绍了结构、运行方式和各种污泥焚烧设备的主要优点和缺点,multi-chamber焚化炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉炉排焚烧炉,提供指导污泥焚烧设备的合理选择和扩大污泥焚烧处理技术的应用范围。

城市污泥含有大量的有机物和一定量的纤维素、木质素,具有一定的热值。焚烧处理是使污泥中的可燃成分与空气中的氧气在高温条件下发生剧烈的化学反应,将有机物转化为水、二氧化碳等无害物质,同时释放能量,产生固体残渣。如果热能回收利用,就可以达到废物综合利用的目的。同时,焚烧具有有机物去除率高(99%以上)、适应性广的特点,在发达国家得到了广泛的应用。

流化床(FBC)和多室焚烧炉(MIF)是污泥焚烧炉中应用最广泛的主要类型,虽然也有其他类型的污泥焚烧炉,如旋转窑、旋风炉和各种形式的熔融炉,但它们所占的比例很小。

Multi-chamber焚化炉

多室式焚烧炉,又称立式多段焚烧炉,是一种立式圆柱形耐火衬钢设备,炉内有大量卧式耐火材料制成,从炉顶到炉顶排列有一系列卧式绝热炉,逐层递进。一个多室焚烧炉可以包含4-14个从底部到顶部带有旋转中心轴的燃烧室,如图1所示。

纯水设备炉膛各层均设有同轴旋转齿耙。一般情况下,在炉膛的上下层有四个齿耙,在炉膛的中间层有两个齿耙。脱水泥饼进入炉外一侧的炉,走向中心,进入下层通过洞中心依靠齿耙,而污泥进入较低的层向外移动并进入较低的层的层,洞外一侧的等等,所以污泥呈螺旋形状的路线从上到下。套管安装在铸铁轴上。空气从轴的下端泵入外壳。一方面,轴是冷却的,另一方面,空气是预热的。

根据污泥的整个焚烧过程,多室炉可分为三部分。上层为干区,在污泥干燥过程中起着重要作用。温度在425~ 760℃左右,污泥含水率可降低到40%以下。中间几层为污泥焚烧区,温度760- 925℃。上半部分为挥发性气体和部分固体物质的燃烧区域,下半部分为固定碳的燃烧区域。多室炉底层为慢冷区,主要起到冷却和预热空气的作用,温度为260- 350℃。

该类设备以逆流方式运行,分为三个工作区,热效率很高。气体出口温度约为400℃,而上层的湿污泥仅为70℃或稍高。脱水污泥在上部可干燥至含水50%左右,然后在旋转中心轴带动的刮泥器的推动下落入到燃烧床上。燃烧床上的温度为760℃—870℃,污泥可完全着火燃烧。燃烧过程在最下层完成,并与冷空气接触降温,再排入冲水的熄灭水箱。燃烧气含尘量很低,可用单一的湿式洗涤器把尾气含尘量降到200mg/m³以下。进空气量不必太高,一般为理论量的150%200%

多膛炉的废气可通过文丘里洗涤器、吸收塔、湿式或干式旋风喷射洗涤器进行净化处理。当对排放废气中颗粒物和重金属的浓度限制严格时,可使用湿式静电除尘器对废气进行处理。

多膛焚烧炉具有以下特点:加热表面和换热表面大,炉身直径可达到7m,层数可从4层到14层;在连续运行中,燃料消耗少,而在启动的头12天内消耗燃料较多;在有色金属冶金工业中使用较多,历史也长,并积累了丰富的使用经验。多膛焚烧炉存在的问题主要是机械设备较多,需要较多的维修与保养;耗能相对较多,热效率较低,为减少燃烧排放的烟气污染,需要增设二次燃烧设备。

以前,污水污泥焚烧炉多使用立式多段炉,但由于污泥自身热值的提高使炉温上升并产生搅拌臂消耗,以及焚烧能力等原因,同时由于辅助燃料成本上升和更加严格的气体排放标准,多膛炉越来越失去竞争力,促使流化床焚烧炉成为较受欢迎的污泥焚烧装置。

2 流化床焚烧炉

流化床焚烧炉内衬耐火材料,下面由布风板构成燃烧室。燃烧室分为两个区域,即上部的稀相区(悬浮段)和下部的密相区。其工作原理是:流化床密相区床层中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等),其热容量很大,能够满足污泥水分的蒸发、挥发分的热解与燃烧所需大量热量的要求。由布风装置送到密相区的空气使床层处于良好的流化状态,床层内传热工况良好,床内温度均匀稳定,纯水设备维持在800℃—900℃,有利于有机物的分解和燃尽。焚烧后产生的烟气夹带着少量固体颗粒及未燃尽的有机物进入流化床稀相区,由二次风送入的高速空气流在炉膛中心形成一旋转切圆,使扰动强烈,混合充分,未燃烬成分在此可继续进行燃烧。

按照流化风速及物料在炉膛内的运动状态,流化床焚烧炉可分为沸腾式流化床和循环流化环两大类,如图3所示。流化床焚烧炉的横断面如图4所示。高压空气(20kPa30kPa)从炉底部耐火栅格中的鼓风口喷射而上,使耐火栅格上约0.75m厚的硅砂层与加入的污泥呈悬浮状态。干燥破碎的污泥从炉下端加入炉中,与灼热硅砂剧烈混合而焚烧,流化床的温度控制在725℃—950℃。污泥在循环流化床和沸腾流化床焚烧炉中的停留时间分别为数秒和数十秒。焚烧灰与气体一起从炉顶部排出,经旋风分离器进行气固分离后,热气体用于预热空气,热焚烧灰用于预热干燥污泥,以便回收热量。流化床中的硅砂也会随着气体流失一部分,每运行300h,应补充流化床中硅砂量的5%,以保证流化床中的硅砂有足够的量。污泥在流化床焚烧炉中的焚烧在两个区完成。第一个区为硅砂流化区,污泥中水分的蒸发和污泥中有机物的分解几乎同时发生在这一区中;第二区为硅砂层上部的自由空旷区,这一区相当于一个后燃室,污泥中的碳和可燃气体继续燃烧。

流化床焚烧炉排放废气的净化处理可以采用文丘里洗涤器和/或吸收塔。

污泥流化床焚烧炉的焚烧温度一般为660℃—830℃(辅助燃料采用煤时,该温度区域可扩大为850℃),在该区域可有效消除污泥臭味。焚烧温度在730