用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法

985 编辑：中冶有色技术网来源：上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司

2023-12-14 15:45:28

权利要求书： 1.一种用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法，其特征在于焚烧炉的进口端设螺旋进料机，螺旋进料机设有污泥计量槽，脱水污泥料仓的部分脱水污泥经干化机干化后得到厂内半干污泥，与外来半干污泥一起混合成半干污泥进入污泥计量槽，螺旋进料机设有脱水污泥入口和浓缩污泥进泥入口，脱水污泥料仓的部分脱水污泥直接通过脱水污泥入口进入螺旋进料机，浓缩污泥则通过浓缩污泥进泥入口进入螺旋进料机，由螺旋进料机送入焚烧炉；

焚烧炉设烟气出口和一次风入口，一次风入口设空气预热器，焚烧炉内设炉内测温装置和炉温控制器，所述方法包括以下步骤：S1、根据焚烧炉炉膛温度，调节半干污泥与脱水污泥的入炉比例，若焚烧炉炉膛温度高于设定温度，则增加脱水污泥入炉量，减少半干污泥入炉量，直到焚烧炉炉膛温度稳定在设定值；若焚烧炉炉膛温度低于设定温度，则增加半干污泥入炉量，减少脱水污泥入炉量，直到焚烧炉炉膛温度稳定在设定值；

S2、若焚烧炉炉膛温度超过报警上限值，则通过调节空气预热器，降低入炉一次风温度，以降低入炉热量；若焚烧炉炉膛温度超过报警下限值，则通过调节空气预热器，提高入炉一次风温度，以增加入炉热量；

S3、若炉膛温度仍超过报警上限值，则开启浓缩污泥泵，通过浓缩污泥进泥入口将浓缩污泥打入污泥螺旋进料机，并进入焚烧炉，以降低焚烧炉炉膛温度；若焚烧炉炉膛温度仍在报警下限值以下，则在焚烧炉炉膛添加辅助燃料助燃以提高焚烧炉炉膛温度。

2.如权利要求1所述的用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法，其特征在于所述污泥干化机与余热锅炉连接，通过余热锅炉产生的蒸汽对脱水污泥进行干化，通过干湿污泥配比调节入炉平均含水率，以调节焚烧炉炉膛温度。

3.如权利要求1所述的用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法，其特征在于空气预热器通过蒸汽疏水、水蒸气、高温烟气三级加热方式对空气进行预热，通过调节空气预热器热源以调节入炉风温，以调节焚烧炉炉膛温度。

4.如权利要求1所述的用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法，其特征在于所述浓缩污泥进泥入口处还设有冲洗装置，在浓缩污泥进泥结束后，启动清水对管道进行清洗，以防止浓缩污泥管道长时间不启动的情况下堵塞、腐蚀。

5.如权利要求1所述的用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法，其特征在于所述焚烧炉上部设有浓缩污泥喷淋口，在焚烧炉炉膛温度超过设定值时，浓缩污泥经浓缩污泥喷淋口从焚烧炉上部喷入，采用炉顶喷淋作为应急手段，对焚烧炉炉膛超温情况进行控制，提高对焚烧炉炉膛超温的响应速度。

6.如权利要求1所述的用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法，其特征在于所述焚烧炉中部设辅助燃烧器，所述辅助燃烧器采取四角切圆布置，布置在稀相区，分散着火区，降低污泥焚烧局部高温可能导致污泥焚烧灰渣结焦的风险。

说明书：一种用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于污泥焚烧炉膛温度控制的方法，属于固体废弃物处理领域。背景技术[0002] 近年来，随着我国经济的高速发展和城市化进程加快，我国城市污水处理量及相应产生的污泥量快速增长。同时，随着经济向更高层次的发展和人民生活水平的不断提高，对环保要求越来越高，以往重水轻泥的局面得到了很大的改变，对污泥处理的要求日益提高和重视。[0003] 以污泥焚烧为主的热处理技术路线可杀灭病毒、消除有害有机物、彻底减量减容等优点，近年来已经逐步成为污泥处理主流技术，愈来愈受到国内外的青睐。目前，污泥干化焚烧是我国主流的污泥处理处置形式之一。[0004] 污泥焚烧一般采用鼓泡流化床，炉膛温度受入炉污泥热值、入炉含水率等影响，导致了焚烧炉炉膛温度存在一定的波动。根据《城镇污水处理厂污泥焚烧处理工程技术规范》(JB/T11826-2014)等标准规范的要求，炉膛温度应控制在850～950℃的范围，以确保对污泥有机物的彻底焚烧，并减少一氧化碳、氮氧化物等污染物的生成量。正常运行时，影响焚烧炉炉膛温度的因素较多，如入炉污泥干度、污泥热值、入炉风温等。[0005] 受多种因素制约，国内越来越多的城市采取集中焚烧设施对全市的污泥进行焚烧处理。在运输至集中焚烧设施前，主要采取两种方式对污泥进行预处理：一是污泥在污水处理厂厂内干化后长距离运输至污泥焚烧设施进行焚烧，采取厂内污泥干化主要为降低长距离运输成本，减少运输过程环境影响，半干污泥含水率一般低于40％；二是污泥在污水处理厂厂内离心脱水后运输至污泥焚烧设施，脱水污泥含水率一般在80％左右。对于半干污泥的焚烧，由于含水率低，焚烧炉炉膛温度存在超温的风险，可能破坏焚烧炉；焚烧炉炉膛在超温的情况下，若直接将自来水喷入炉膛，则存在能源浪费的情况，不利于节能和降低运行费用。对于脱水污泥的焚烧，由于含水率高，入炉前若不对脱水污泥进一步干化，或不添加辅助燃料的情况下，焚烧炉炉膛温度难以自持焚烧或不能达到规定的温度。发明内容[0006] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法，利用半干污泥、脱水污泥的燃烧特性，通过调节半干污泥、脱水污泥的入炉比例，调节入炉风温，并以浓缩污泥作为超温应急控制手段，以实现污泥焚烧炉炉温的稳定，实现污泥平稳焚烧。[0007] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于污泥焚烧炉炉膛温度控制的方法，焚烧炉的进口端设螺旋进料机，螺旋进料机设有污泥计量槽，脱水污泥料仓的部分脱水污泥经干化机干化后得到厂内半干污泥，与外来半干污泥一起混合成半干污泥进入污泥计量槽，螺旋进料机设有脱水污泥入口和浓缩污泥进泥入口，脱水污泥料仓的部分脱水污泥直接通过脱水污泥入口进入螺旋进料机，浓缩污泥则通过浓缩污泥进泥入口进入螺旋进料机，由螺旋进料机送入焚烧炉；焚烧炉设烟气出口和一次风入口，一次风入口设空气预热器，焚烧炉内设炉内测温装置和炉温控制器，其特征在于所述方法包括以下步骤：[0008] S1、根据焚烧炉炉膛温度，调节半干污泥与脱水污泥的入炉比例，若焚烧炉炉膛温度高于设定温度，则增加脱水污泥入炉量，减少半干污泥入炉量，直到焚烧炉炉膛温度稳定在设定值；若焚烧炉炉膛温度低于设定温度，则增加半干污泥入炉量，减少脱水污泥入炉量，直到焚烧炉炉膛温度稳定在设定值；[0009] S2、若焚烧炉炉膛温度超过报警上限值，则通过调节空气预热器，降低入炉一次风温度，以降低入炉热量；若焚烧炉炉膛温度超过报警下限值，则通过调节空气预热器，提高入炉一次风温度，以增加入炉热量；[0010] S3、若炉膛温度仍超过报警上限值，则开启浓缩污泥泵，通过浓缩污泥进泥入口将浓缩污泥打入污泥螺旋进料机，并进入焚烧炉，以降低焚烧炉炉膛温度；若焚烧炉炉膛温度仍在报警下限值以下，则在焚烧炉炉膛添加辅助燃料助燃以提高焚烧炉炉膛温度。[0011] 优选的，污泥干化机与余热锅炉连接，通过余热锅炉产生的蒸汽对脱水污泥进行干化，通过干湿污泥配比调节入炉平均含水率，以调节焚烧炉炉膛温度。[0012] 优选的，空气预热器通过蒸汽疏水、水蒸气、高温烟气三级加热方式对空气进行预热，通过调节空气预热器热源以调节入炉风温，以调节焚烧炉炉膛温度。[0013] 优选的，浓缩污泥进泥入口处还设有冲洗装置，在浓缩污泥进泥结束后，启动清水对管道进行清洗，以防止浓缩污泥管道长时间不启动的情况下堵塞、腐蚀。[0014] 优选的，所述焚烧炉上部设有浓缩污泥喷淋口，在焚烧炉炉膛温度超过设定值时，浓缩污泥经浓缩污泥喷淋口从焚烧炉上部喷入，采用炉顶喷淋作为应急手段，对焚烧炉炉膛超温情况进行控制，提高对焚烧炉炉膛超温的响应速度。[0015] 优选的，所述焚烧炉中部设辅助燃烧器，所述辅助燃烧器采取四角切圆布置，布置在稀相区，分散着火区，降低污泥焚烧局部高温可能导致污泥焚烧灰渣结焦的风险。[0016] 优选的，所述焚烧炉产生多余蒸汽可采取多种利用途径，如提高污水处理温度以提升污水脱氮除磷效率，再如在蒸汽较为稳定的情况下可用于发电。[0017] 所述焚烧炉炉膛控制调节对象包括脱水污泥、干化污泥、浓缩污泥、入炉风温、辅助燃料量，优先调节脱水污泥和半干污泥入炉比例来调节焚烧炉炉膛温度。半干污泥(含水率40％以内)、脱水污泥(含水率80％)和浓缩污泥(含水率95-98％)的含水率不同，本发明通过干湿污泥入炉比例调节、空气预热器对入炉风温度调节、浓缩污泥喷淋等组合的方式对焚烧炉炉膛温度进行调节，充分利用污泥自身热值对焚烧炉炉温进行调节，以稳定焚烧炉炉膛温度在合理范围，降低外来能耗，减少能源需求。本发明解决了分散干化+集中焚烧的污泥处理路线中存在的污泥热值波动导致焚烧炉炉膛温度波动、能源不平衡等问题。附图说明[0018] 图1为污泥焚烧炉炉膛温度控制方法的工艺流程图。[0019] 图中包括：半干污泥抓斗起重机1、半干污泥运输车2、半干污泥接收坑3、半干污泥缓存仓4、干化机5、脱水污泥料仓6、脱水污泥入口7、浓缩污泥进料入口8、污泥螺旋输送机9、污泥计量槽10、焚烧炉11、烟气出口12、一次风机13、一次风入口14、空气预热器15、天然气辅助燃烧器16、浓缩污泥喷淋口17。

[0020] 图2为天然气辅助燃烧器布置方式示意图具体实施方式[0021] 为使本发明更明显易懂，结合附图，兹以优选实施例，进一步说明如下。[0022] 如图1所示，一种污泥焚烧炉炉膛温度控制系统，包括：半干污泥抓斗起重机1、半干污泥运输车2、半干污泥接收坑3、半干污泥缓存仓4、干化机5、脱水污泥料仓6、脱水污泥入口7、浓缩污泥入口8、污泥螺旋输送机9、污泥计量槽10、焚烧炉11、烟气出口12、一次风机13、一次风入口14、空气预热器15、天然气辅助燃烧器16、浓缩污泥喷淋口17。

[0023] 外来半干污泥2通过半干污泥抓斗起重机1提升后，送至半干污泥缓存仓4。厂内存储于脱水污泥料仓6的脱水污泥经干化机5干化后与外来半干污泥2一起进入焚烧炉11前的污泥计量槽10，通过污泥螺旋输送机9送至焚烧炉11进行焚烧处理。其产生的烟气从烟气出口12至后续烟气处理系统进行处理。空气预热器15可通过疏水、水蒸气、烟气等三级加热方式对空气进行预热，通过调节空气预热器15热源以调节入炉风温。为调节焚烧炉11炉膛温度，通过调节污泥计量槽10、脱水污泥入口7和浓缩污泥入口8的进泥比例进行控制，若焚烧炉炉膛温度高于设定温度，则增加脱水污泥入炉量，减少半干污泥入炉量，直到焚烧炉炉膛温度稳定在设定值；若炉膛温度仍超过报警上限值，则通过开启浓缩污泥泵，提高入炉平均含水率，以降低焚烧炉炉膛温度。若出现临时或紧急超温，启动浓缩污泥喷淋，浓缩污泥经浓缩污泥喷淋口17从焚烧炉炉膛顶部喷入，紧急对焚烧炉降温。若炉膛温度低于设定温度，则增加半干污泥入炉量，减少脱水污泥入炉量，直到焚烧炉炉膛温度稳定在设定值；若焚烧炉炉膛温度超过报警下限值，则通过调节空气预热器15，提高入炉一次风温度，以增加入炉热量；若焚烧炉炉膛温度仍在报警下限值以下，则通过天然气辅助燃烧器16在焚烧炉炉膛添加辅助燃料助燃以提高焚烧炉炉膛温度。[0024] 图2为天然气辅助燃烧器16的示意图，如图所示，沿焚烧炉周向均布有四个天然气辅助燃烧器16，所述四个天然气辅助燃烧器16辅助燃料喷口朝向辅助燃料射流切圆的切向方向，从而使得四个天然气辅助燃烧器16喷出的辅助燃料形成沿辅助燃料射流切圆的流向。[0025] 为使本发明更明显易懂，结合附图，兹以优选实施例，进一步说明如下。[0026] 以某污泥干化焚烧工程为例，如表1所示的是上述污泥焚烧炉炉膛温度控制方法的一种应用工况，在已知污泥干燥基高位发热量为13500kJ/kg及相应工业分析和元素分析的基础上，通过半干污泥、脱水污泥和浓缩污泥的进泥比例及一次风温度对焚烧炉炉膛温度进行调节。该工况下，为满足焚烧炉炉膛温度≥850℃的要求，其入炉污泥平均含水率为51％，控制外来半干污泥进泥量(含水率40％)：厂内半干污泥进泥量(含水率30％)：厂内脱水污泥进泥量(含水率80％)：厂内浓缩污泥进泥量(含水率98％)：辅助燃料天然气添加量＝7639:246:2890:0:0。若焚烧炉炉膛温度高于设定温度870℃，则增加入炉污泥的平均含水率，即：增加本厂脱水污泥进泥量，减少外来半干污泥进泥量和本厂半干污泥进泥量，直到焚烧炉炉膛温度稳定在设定值；若炉膛温度仍超过报警上限值950℃，则通过开启本厂浓缩污泥泵，降低入炉污泥含水率，以降低焚烧炉炉膛温度。若炉膛温度低于设定温度850℃，则减少入炉污泥的平均含水率，即：增加外来半干污泥进泥量和本厂半干污泥进泥量，减少本厂脱水污泥进泥量，直到焚烧炉炉膛温度稳定在设定值。

[0027] 该工况下，采用余热锅炉产生的蒸汽作为空气预热器一次风的热源，其进、出口的空气温度详见下表。若焚烧炉炉膛温度超过报警下限值，则通过调节空气预热器，提高入炉一次风温度，以增加入炉热量；若焚烧炉炉膛温度仍在报警下限值以下，则在焚烧炉炉膛添加辅助燃料助燃以提高焚烧炉炉膛温度。[0028] 表1污泥焚烧炉炉膛温度控制策略应用工况[0029][0030][0031] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。[0032] 显然，本领域的相关人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。