公布日：2023.09.05

申請日：2023.05.22

分類號：F23G7/00(2006.01)I;F23G5/027(2006.01)I;F23G5/44(2006.01)I;F23G5/46(2006.01)I

摘要

本發(fā)明提供一種多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的裝置系統(tǒng)及方法，所述裝置系統(tǒng)包括鏈條爐、污泥干化裝置、污泥熱解裝置、生物干化裝置和生物質(zhì)預(yù)燃裝置；所述污泥熱解裝置和生物質(zhì)預(yù)燃裝置分別與鏈條爐相連；所述污泥干化裝置和污泥熱解裝置串聯(lián)設(shè)置；所述生物干化裝置和生物質(zhì)預(yù)燃裝置串聯(lián)設(shè)置。本發(fā)明所述方法將污泥先干化處理再進(jìn)行熱解，將熱解氣在鏈條爐爐膛中燃燒，減少直接摻燒污泥對爐膛溫度的影響；同時將生物質(zhì)預(yù)燃后送入鏈條爐爐膛中部，有助于形成高溫燃燒火焰；而且進(jìn)行合理的配風(fēng)，促進(jìn)低揮發(fā)分煤基燃料的燃燒燃盡，降低尾氣處理的復(fù)雜性，應(yīng)用前景廣闊。

權(quán)利要求書

1.一種多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置系統(tǒng)包括鏈條爐、污泥干化裝置、污泥熱解裝置、生物干化裝置和生物質(zhì)預(yù)燃裝置；所述污泥熱解裝置和生物質(zhì)預(yù)燃裝置分別與鏈條爐相連；所述污泥干化裝置和污泥熱解裝置串聯(lián)設(shè)置；所述生物干化裝置和生物質(zhì)預(yù)燃裝置串聯(lián)設(shè)置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述鏈條爐經(jīng)第一煙氣管道與污泥熱解裝置相連；優(yōu)選地，所述污泥熱解裝置經(jīng)熱解氣管道與鏈條爐的底部相連；優(yōu)選地，所述污泥熱解裝置與固化殘渣排出管道相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述鏈條爐的頂部一側(cè)設(shè)置有燃盡風(fēng)管道；優(yōu)選地，所述鏈條爐的爐排上方設(shè)置有二次風(fēng)管道；優(yōu)選地，所述鏈條爐的一側(cè)設(shè)置有燃煤入口；優(yōu)選地，所述鏈條爐的底部設(shè)置有助燃空氣管道。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述鏈條爐的煙道內(nèi)設(shè)置有空氣預(yù)熱裝置；優(yōu)選地，所述空氣預(yù)熱裝置與預(yù)熱空氣管道相連；優(yōu)選地，所述鏈條爐的中部設(shè)置有第二煙氣管道；優(yōu)選地，所述生物質(zhì)預(yù)燃裝置設(shè)置在鏈條爐的中部。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述第二煙氣管道與生物干化裝置相連；優(yōu)選地，所述生物干化裝置還分別與生物質(zhì)輸送管道、第一水蒸氣管道和第三煙氣管道相連；優(yōu)選地，所述預(yù)熱空氣管道與生物質(zhì)預(yù)燃裝置相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥干化裝置與第三煙氣管道相連；優(yōu)選地，所述污泥干化裝置還分別與污泥輸送管道、第二水蒸氣管道和殘余煙氣管道相連。

7.一種多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的方法，其特征在于，所述方法采用權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的裝置系統(tǒng)進(jìn)行；所述方法包括：鏈條爐產(chǎn)生的第二煙氣進(jìn)入生物干化裝置與生物質(zhì)換熱后，變?yōu)榈谌裏煔膺M(jìn)入污泥干化裝置將污泥干化后，變?yōu)闅堄酂煔獗慌懦觯簧�物干化裝置內(nèi)被干化的生物質(zhì)依次進(jìn)入生物質(zhì)預(yù)燃裝置和鏈條爐，促進(jìn)鏈條爐上的煤層引燃；污泥干化裝置內(nèi)被干化的污泥進(jìn)入污泥熱解裝置，與鏈條爐產(chǎn)生的第一煙氣接觸，產(chǎn)生熱解氣進(jìn)入鏈條爐燃燒。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，燃煤經(jīng)燃煤入口進(jìn)入鏈條爐進(jìn)行燃燒；優(yōu)選地，所述生物質(zhì)經(jīng)生物質(zhì)輸送管道進(jìn)入生物干化裝置干化后，產(chǎn)生第一水蒸氣，經(jīng)第一水蒸氣管道排出；優(yōu)選地，所述鏈條爐的煙道內(nèi)的空氣預(yù)熱裝置產(chǎn)生的預(yù)熱空氣經(jīng)預(yù)熱空氣管道進(jìn)入生物質(zhì)預(yù)燃裝置進(jìn)行氣化預(yù)燃；優(yōu)選地，污泥經(jīng)污泥輸送管道進(jìn)入污泥干化裝置干化后，產(chǎn)生第二水蒸氣，經(jīng)第二水蒸氣管道排出；優(yōu)選地，所述被干化的污泥進(jìn)入污泥熱解裝置產(chǎn)生的固化殘渣經(jīng)固化殘渣排出管道排出。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述熱解氣與助燃空氣進(jìn)入鏈條爐，在鏈條爐的煤層燃燒區(qū)域形成還原性氣氛；之后，在鏈條爐爐排上方經(jīng)二次風(fēng)管道吹入二次風(fēng)，使得還原性氣氛中的可燃物質(zhì)繼續(xù)燃燒，最后在鏈條爐頂部被經(jīng)燃盡風(fēng)管道輸送的燃盡風(fēng)燃盡。

10.根據(jù)權(quán)利要求7～9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一煙氣的溫度為450～600℃；優(yōu)選地，所述第二煙氣的溫度為300～400℃；優(yōu)選地，所述第三煙氣的溫度為150～250℃；優(yōu)選地，所述預(yù)熱空氣的溫度為60～120℃。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的裝置系統(tǒng)及方法，將污泥先干化處理再進(jìn)行熱解，將熱解氣在鏈條爐爐膛中燃燒，減少直接摻燒污泥對爐膛溫度的影響；同時將生物質(zhì)預(yù)燃后送入鏈條爐爐膛中部，有助于形成高溫燃燒火焰；而且進(jìn)行合理的配風(fēng)，促進(jìn)低揮發(fā)分煤基燃料的燃燒燃盡，降低尾氣處理的復(fù)雜性。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的裝置系統(tǒng)，所述裝置系統(tǒng)包括鏈條爐、污泥干化裝置、污泥熱解裝置、生物干化裝置和生物質(zhì)預(yù)燃裝置；

所述污泥熱解裝置和生物質(zhì)預(yù)燃裝置分別與鏈條爐相連；

所述污泥干化裝置和污泥熱解裝置串聯(lián)設(shè)置；

所述生物干化裝置和生物質(zhì)預(yù)燃裝置串聯(lián)設(shè)置。

本發(fā)明所述的多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的裝置系統(tǒng)利用鏈條爐的中高溫?zé)煔鈱⑽勰噙M(jìn)行干化和熱解處理，解耦了污泥干化吸熱及燃燒放熱的過程。雖然污泥整體的放熱量不變，但是由于熱解過程富集了熱解氣，使得送入鏈條爐爐膛的燃料能量密度很高；而且單位質(zhì)量的熱解氣能量是濕污泥的數(shù)十倍，將熱解氣送入爐膛不會影響爐溫，同時實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模消納污泥的目的。本發(fā)明還利用生物質(zhì)引燃容易，反應(yīng)速率快的特點(diǎn)，在鏈條爐爐膛中間區(qū)域送入經(jīng)過生物質(zhì)預(yù)燃裝置預(yù)燃燃燒的生物質(zhì)，在爐膛中部形成高溫火焰，增強(qiáng)對鏈條爐底部煤層的熱輻射，使得低揮發(fā)分的煤種引燃更容易，燃燒更充分。

優(yōu)選地，所述鏈條爐經(jīng)第一煙氣管道與污泥熱解裝置相連。

本發(fā)明中第一煙氣與生物間接接觸進(jìn)行換熱，污泥吸收熱量發(fā)生熱解。

優(yōu)選地，所述污泥熱解裝置經(jīng)熱解氣管道與鏈條爐的底部相連。

優(yōu)選地，所述污泥熱解裝置與固化殘渣排出管道相連。

優(yōu)選地，所述鏈條爐的頂部一側(cè)設(shè)置有燃盡風(fēng)管道。

優(yōu)選地，所述鏈條爐的爐排上方設(shè)置有二次風(fēng)管道。

優(yōu)選地，所述鏈條爐的底部設(shè)置有助燃空氣管道。

本發(fā)明通過合理配置助燃空氣管道、二次風(fēng)管道和燃盡風(fēng)管道，在鏈條爐內(nèi)形成還原性氣氛，降低了燃燒污染物生成。相較于現(xiàn)有技術(shù)中的鏈條爐僅設(shè)置一次風(fēng)管道或在爐膛中部設(shè)置二次風(fēng)管道的方案而言，鏈條爐的燃燒效率較高。

優(yōu)選地，所述鏈條爐的一側(cè)設(shè)置有燃煤入口。

優(yōu)選地，所述鏈條爐的煙道內(nèi)設(shè)置有空氣預(yù)熱裝置。

優(yōu)選地，所述空氣預(yù)熱裝置與預(yù)熱空氣管道相連。

優(yōu)選地，所述鏈條爐的中部設(shè)置有第二煙氣管道。

優(yōu)選地，所述生物質(zhì)預(yù)燃裝置設(shè)置在鏈條爐的中部。

優(yōu)選地，所述第二煙氣管道與生物干化裝置相連。

本發(fā)明中第二煙氣與生物間接接觸進(jìn)行換熱。

優(yōu)選地，所述生物干化裝置還分別與生物質(zhì)輸送管道、第一水蒸氣管道和第三煙氣管道相連。

優(yōu)選地，所述預(yù)熱空氣管道與生物質(zhì)預(yù)燃裝置相連。

本發(fā)明中預(yù)熱空氣與干化后的生物質(zhì)直接接觸，進(jìn)行氣化預(yù)燃。

優(yōu)選地，所述污泥干化裝置與第三煙氣管道相連。

本發(fā)明中第三煙氣與污泥間接接觸進(jìn)行換熱。

優(yōu)選地，所述污泥干化裝置還分別與污泥輸送管道、第二水蒸氣管道和殘余煙氣管道相連。

第二方面，本發(fā)明還提供一種多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的方法，所述方法采用第一方面所述的多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的裝置系統(tǒng)進(jìn)行；所述方法包括：

鏈條爐產(chǎn)生的第二煙氣進(jìn)入生物干化裝置與生物質(zhì)換熱后，變?yōu)榈谌裏煔膺M(jìn)入污泥干化裝置將污泥干化后，變?yōu)闅堄酂煔獗慌懦觯?/span>

生物干化裝置內(nèi)被干化的生物質(zhì)依次進(jìn)入生物質(zhì)預(yù)燃裝置和鏈條爐，促進(jìn)鏈條爐上的煤層引燃；

污泥干化裝置內(nèi)被干化的污泥進(jìn)入污泥熱解裝置，與鏈條爐產(chǎn)生的第一煙氣接觸，產(chǎn)生熱解氣進(jìn)入鏈條爐燃燒。

本發(fā)明所述的多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的方法中污泥經(jīng)過干化和熱解處理，生物質(zhì)經(jīng)過預(yù)燃，有助于對重金屬、病原菌、持久性有機(jī)物的控制，避免在鏈條爐爐膛煙氣中生成過多污染物，降低尾氣處理的復(fù)雜性。本發(fā)明采用煙氣熱能梯級利用技術(shù)，有利于維持鏈條爐爐內(nèi)燃料充分燃燒，提升了鍋爐燃燒效率，進(jìn)而提升了整體能量利用效率。

優(yōu)選地，燃煤經(jīng)燃煤入口進(jìn)入鏈條爐進(jìn)行燃燒。

優(yōu)選地，所述生物質(zhì)經(jīng)生物質(zhì)輸送管道進(jìn)入生物干化裝置干化后，產(chǎn)生第一水蒸氣，經(jīng)第一水蒸氣管道排出。

優(yōu)選地，所述鏈條爐的煙道內(nèi)的空氣預(yù)熱裝置產(chǎn)生的預(yù)熱空氣經(jīng)預(yù)熱空氣管道進(jìn)入生物質(zhì)預(yù)燃裝置進(jìn)行氣化預(yù)燃。

優(yōu)選地，污泥經(jīng)污泥輸送管道進(jìn)入污泥干化裝置干化后，產(chǎn)生第二水蒸氣，經(jīng)第二水蒸氣管道排出。

優(yōu)選地，所述被干化的污泥進(jìn)入污泥熱解裝置產(chǎn)生的固化殘渣經(jīng)固化殘渣排出管道排出。

優(yōu)選地，所述熱解氣與助燃空氣進(jìn)入鏈條爐，在鏈條爐的煤層燃燒區(qū)域形成還原性氣氛；之后，在鏈條爐爐排上方經(jīng)二次風(fēng)管道吹入二次風(fēng)，使得還原性氣氛中的可燃物質(zhì)繼續(xù)燃燒，最后在鏈條爐頂部被經(jīng)燃盡風(fēng)管道輸送的燃盡風(fēng)燃盡。

優(yōu)選地，所述第一煙氣的溫度為450～600℃，例如可以是450℃、480℃、500℃、550℃、570℃或600℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

優(yōu)選地，所述第二煙氣的溫度為300～400℃，例如可以是300℃、320℃、350℃、370℃、390℃或400℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

優(yōu)選地，所述第三煙氣的溫度為150～250℃，例如可以是150℃、190℃、200℃、220℃、240℃或250℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

優(yōu)選地，所述預(yù)熱空氣的溫度為60～120℃，例如可以是60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或120℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述方法包括：

燃煤經(jīng)燃煤入口進(jìn)入鏈條爐進(jìn)行燃燒，生物質(zhì)經(jīng)生物質(zhì)輸送管道進(jìn)入生物干化裝置干化，污泥經(jīng)污泥輸送管道進(jìn)入污泥干化裝置干化；

鏈條爐產(chǎn)生的溫度為300～400℃的第二煙氣進(jìn)入生物干化裝置與生物質(zhì)換熱后，變?yōu)闇囟葹?/span>150～250℃的第三煙氣進(jìn)入污泥干化裝置將污泥干化后，變?yōu)闅堄酂煔獗慌懦觯?/span>

生物干化裝置產(chǎn)生的第一水蒸氣，經(jīng)第一水蒸氣管道排出；

污泥干化裝置產(chǎn)生的第二水蒸氣，經(jīng)第二水蒸氣管道排出；

所述污泥干化裝置內(nèi)被干化的污泥進(jìn)入污泥熱解裝置，與鏈條爐產(chǎn)生的溫度為450～600℃的第一煙氣接觸，產(chǎn)生熱解氣經(jīng)熱解氣管道進(jìn)入鏈條爐，與助燃空氣共同燃燒；污泥熱解裝置產(chǎn)生的固化殘渣經(jīng)固化殘渣排出管道排出；

生物干化裝置內(nèi)被干化的生物質(zhì)進(jìn)入生物質(zhì)預(yù)燃裝置，設(shè)置在鏈條爐的煙道內(nèi)的空氣預(yù)熱裝置排出的溫度為60～120℃的預(yù)熱空氣經(jīng)預(yù)熱空氣管道進(jìn)入生物質(zhì)預(yù)燃裝置，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化預(yù)燃，最后送入爐膛中部，促進(jìn)鏈條爐上的煤層引燃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的裝置系統(tǒng)將污泥進(jìn)行干化和熱解后生成熱解氣，在鏈條爐爐膛中燃燒熱解氣，對爐膛溫度沒有明顯的影響，有助于消納更多比例的污泥；生物質(zhì)預(yù)燃后送入爐膛中部，有助于形成高溫燃燒火焰，加之合理的配風(fēng)，促進(jìn)低揮發(fā)分煤基燃料的燃燒燃盡；

(2)本發(fā)明提供的多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的方法無需嚴(yán)格的控制污泥及生物質(zhì)的含水率，降低了固體給料機(jī)構(gòu)的復(fù)雜控制特性；

(3)本發(fā)明提供的多元含碳固廢預(yù)處理摻燒的方法在鏈條爐爐膛中燃燒熱解氣，相較于污泥直接燃燒，有助于對重金屬、病原菌、持久性有機(jī)物的控制，避免在爐膛煙氣中生成過多污染物，降低了尾氣處理的復(fù)雜性。

（發(fā)明人：劉向民;于旭;楊琨;嚴(yán)德亞;陳城;張濤;崇培安;王浩;卞伯明;朱曉磊;呂為智）