专利名称：污泥协同稳定焚烧固体废物和抑制二恶英排放方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及污水污泥稳定焚烧处置固体废物以及抑制固体废物焚烧过程中二恶英的排放，特别是涉及一种高效低成本的固体废物焚烧过程中的二恶英抑制技术。
背景技术：
焚烧是当前固体废物(主要指城市生活垃圾、危险废物、医疗废物等)的主要处置方式，能够实现废物的快速减量、减容、降解毒性和化学危害性。焚烧系统的基本流程废物通过给料机进入焚烧炉进行热解/焚烧，灰渣进入焚烧炉底部排渣机，烟气进入烟道；为控制二恶英的生成和排放，在危险固体废物焚烧炉上需要利用喷水措施实现烟气的骤冷，烟气快速降到200 250°C ;烟气再进入除酸塔，利用碱性物质实现酸碱中和，进一步控制酸性气氛；在除酸塔后一般还需喷射一定量的活性碳(100 300mg/Nm3),实现对重金属、二恶英类有机污染物的吸附控制排放；烟气再进入布袋除尘器，实现除尘，最后经烟 排入大气。目前固体废物焚烧炉存在的问题主要包括I、焚烧产生的酸性气体和二恶英等污染物排放浓度较高，控制困难，对设备和环境都造成危害；2、由于废物组分和热值的不稳定，废物量波动大，燃烧效率低、污染排放高，同时还造成焚烧炉启停频繁，降低设备使用寿命，并由于启停过程种燃烧不充分，污染物排放浓度特别高，可以是正常运行状态的数倍至数十倍；3、目前废物焚烧过程二恶英控制技术主要包括炉前废物配伍技术、稳定焚烧技术、污染物生成抑制技术、吸附技术和催化降解技术。生成抑制技术主要通过添加含硫、含氮及碱性物质。但上述技术应用较少或有效地主要是活性炭吸附技术，但活性炭使用成本很高，是一种被动且成本较高技术。生活垃圾流化床焚烧技术中可添加一定量的煤来辅助燃烧，已被证实煤中硫对二恶英的排放有明显的抑制作用，但是由于垃圾热值的提高和煤价不断上涨，使用煤基抑制的方式将逐步减少同时会增加运行成本。经济适用高效的新型炉内阻滞剂仍很缺乏；4、相对生活垃圾焚烧炉而言，危险废物焚烧炉容量较小，处理容量基本在5-60吨 /日范围以内，产生的蒸汽品位低，余热无法实现利用。另一方面，污水污泥也是当前面临的一大环境挑战，我国每年仅生活污水污泥的产量近1000万吨。污水污泥由于自身特殊性和危害性，处理要求和难度都较大。污泥处置主要为安全填埋和干化焚烧，目前污泥干化焚烧技术得到了较好地应用。污泥是污水在生物净化过程中产生的，将污水中的无机的氮、磷等转化为污泥中的有机氮和有机磷，干污泥中氮的含量可达4%以上，硫的含量也近1%。污泥干化焚烧过程会以包括氨气在内的多种形式释放一定量的氮及硫。污泥氯含量相对其它固废很低，在污泥焚烧烟气中二恶英浓度低于排放标准。污泥干化过程中产生的氮和硫均可以应用于废物焚烧过程中抑制二恶英的生成和排放，实现低成本的高效排放控制。而一般污水污泥的绝干热值可达3000kcal/kg以上， 40%含水率的污泥热值也可达到1500kcal/kg以上，可很好地应用于稳定固体废物焚烧。因此基于以上背景，本发明提出了一种低成本、低污染的联合废物处置和二恶英控制技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，针对当前固体废物焚烧二恶英排放问题的严重性，同时废物燃烧不稳定的现状，提供一种污泥协同稳定焚烧固体废物和抑制二恶英排放方法及装置。为解决其技术问题，本发明的解决方案是提供一种污泥协同稳定焚烧固体废物和抑制二恶英排放方法，包括在常规的固体废物焚烧炉炉膛出口 800 1000°C的烟道位置设置烟气引出口，引出的高温烟气直接进入污泥干化器对污泥进行直接热干化处理；干化产生的低温干化气经旋风分离器后，被引风机重新引入焚烧炉炉膛出口 500 600°C的烟道位置；污泥干化器及旋风分离器收集的干污泥用于与固体废物均匀混合后送入焚烧炉进行协同焚烧。本发明中，通过装在污泥干化器前的控制阀控制引出的烟气流量，使污泥干化器出口的干化气温度控制在150 300°C。本发明中，高温烟气的入口与污泥进料口位于污泥干化器的同一端以实现顺流干化，防止干污泥在污泥干化器内直接燃烧。本发明中，通过控制污泥进料口的投料量来调节干污泥的产量，污泥干化器和旋风分离器产生的干污泥收集后转运至干污泥待用。本发明中，控制干污泥与固体废物的混合比例，使混合物中(干污泥所含氮+硫的摩尔数)/(固体废物所含氯的摩尔数)不低于O. 5。本发明中，干化后的干污泥中水分的质量含量低于40%。进一步地，本发明还提供了一种用于实现前述方法的装置，包括常规的固体废物焚烧炉；在焚烧炉炉膛出口 800 1000°C的烟道位置设置烟气引出口，烟气引出口通过管路连接至污泥干化器，污泥干化器的烟气引入口与污泥进料口位于同一端；污泥干化器的尾部设干污泥出口和干化气出口，干化气出口通过管路连接至旋风分离器；旋风分离器的底部设固体出口，旋风分离器气体出口通过管路接至焚烧炉炉膛出口 500 600°C的烟道位置。本发明中，所述烟气引出口与污泥干化器之间的管路上设置控制阀。 本发明中，所述污泥干化器是直接回转式干化器。本发明中，所述污泥干化器的干污泥出口、旋风分离器底部的固体出口经传送系统接至废物料坑。与现有技术相比，本发明的有益效果在于I、对废物焚烧产生的烟气进行余热利用，干化污泥，并实现了固体废物和污泥无害化联合处置；2、利用干化气引入烟道，干污泥和固体废物共焚烧，使污泥释放的氮抑制尾部烟气中二恶英的再生；
3、由于干污泥热值高并作为燃料，可稳定固体废物焚烧时的热值波动，提高废物焚烧效率和减少污染物排放，并可减少了焚烧炉的启停次数，提高了设备的使用率，也减少启停过程的污染物超高浓度排放；4、污泥干化降低了烟气温度，减少了危险废物焚烧炉急冷水使用，保护水资源；5、本发明特别适用于新建危险废物焚烧炉，也可便捷地应用在现有危废焚烧炉上，充分利用焚烧炉的余热，改造成本低，效果显著，具有广泛的应用潜力和前景。
图I为本发明的工艺流程图。图中附图标记是I固体废物进料仓；2给料机；3—燃室(可为回转窑、流化床、炉排炉)；4 二燃室； 5控制阀；6烟气引出口 ；7污泥给料器；8泥直接式干化器；9干污泥仓；10旋风分离器；11 干化烟气引风机；12急冷塔；13干化气引入口 ；14除酸塔；15布袋；16焚烧烟气引风机；17 烟囱。
具体实施例方式本发明主要采用固体废物焚烧炉产生的高温烟气进行直接干化污水污泥或通过对现有危废焚烧炉进行一定的技术改造后，将干化后的污泥(含水率低于40%)用于共处置固体废物，实现焚烧工况稳定；干污泥具有高热值，高含氮量的特点，产生的含氮化合物具有抑制二恶英生成的能力。本发明利用焚烧高温烟气干化污泥，产生的干污泥和废物共焚烧处置，干化气则用于抑制焚烧尾气中二恶英的生成和排放。通过一系列耦合技术，实现固体废物焚烧工况稳定和抑制二恶英生成，减少污染物排放。为实现发明目的，本发明是对常规的固体废物焚烧炉进行改装在焚烧炉炉膛出口 800 1000°C的烟道位置设置烟气引出口，烟气引出口通过管路连接至污泥干化器，污泥干化器的烟气引入口与污泥进料口位于同一端，以实现顺流干化，防止干污泥在污泥干化器内直接燃烧。所述烟气引出口与污泥干化器之间的管路上设置控制阀，控制引出的烟气流量，使污泥干化器出口的干化气温度控制在150 300°C，防止过热热解。污泥干化器的尾部设干污泥出口和干化气出口，干化气出口通过管路连接至旋风分离器，捕捉夹带的颗粒；旋风分离器的底部设固体出口，旋风分离器气体出口通过管路接至焚烧炉炉膛出口 500 60(TC的烟道位置，实现尾部烟道二恶英生成控制。通过上述装置的设置，引出的高温烟气直接进入污泥干化器对污泥进行直接热干化处理；干化产生的低温干化气经旋风分离器后，被引风机重新引入焚烧炉炉膛出口 500 600°C的烟道位置；污泥干化器及旋风分离器收集的干污泥用于与固体废物均匀混合后送入焚烧炉进行协同焚烧。通过控制污泥进料口的投料量来调节干污泥的产量，污泥干化器和旋风分离器产生的干污泥收集后转运至干污泥待用。干化后的干污泥中水分的质量含量低于40%。控制干污泥与固体废物的混合比例，使混合物中(干污泥所含氮+硫的摩尔数)/(固体废物所含氯的摩尔数)不低于O. 5。通过实验研究证实，本发明具有良好效果，干化气对飞灰合成二恶英的抑制效率达到了 80 %，对六氯苯的抑制效率也可以实现75 %，对HCl也有降低作用；同时干污泥和废物共焚烧处置也被实验证明了对降低二恶英排放水平的理想效果。能够实现废物利用和污染控制目的，符合节能环保要求。
权利要求
1.一种污泥协同稳定焚烧固体废物和抑制二恶英排放方法，其特征在于，包括在常规的固体废物焚烧炉炉膛出口 800 1000°C的烟道位置设置烟气引出口，引出的高温烟气直接进入污泥干化器对污泥进行直接热干化处理；干化产生的低温干化气经旋风分离器后，被引风机重新引入焚烧炉炉膛出口 500 600°C的烟道位置；污泥干化器及旋风分离器收集的干污泥用于与固体废物均匀混合后送入焚烧炉进行协同焚烧。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，通过装在污泥干化器前的控制阀控制引出的烟气流量，使污泥干化器出口的干化气温度控制在150 300°C。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，高温烟气的入口与污泥进料口位于污泥干化器的同一端以实现顺流干化，防止干污泥在污泥干化器内直接燃烧。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，通过控制污泥进料口的投料量来调节干污泥的产量，污泥干化器和旋风分离器产生的干污泥收集后转运至干污泥待用。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，控制干污泥与固体废物的混合比例，使混合物中(干污泥所含氮+硫的摩尔数)/(固体废物所含氯的摩尔数)不低于O. 5。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，干化后的干污泥中水分的质量含量低于 40%。
7.一种用于实现权利要求I所述方法的装置，包括常规的固体废物焚烧炉；其特征在于，在焚烧炉炉膛出口 800 1000°C的烟道位置设置烟气引出口，烟气引出口通过管路连接至污泥干化器，污泥干化器的烟气引入口与污泥进料口位于同一端；污泥干化器的尾部设干污泥出口和干化气出口，干化气出口通过管路连接至旋风分离器；旋风分离器的底部设固体出口，旋风分离器气体出口通过管路接至焚烧炉炉膛出口 500 600°C的烟道位置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特在于，所述烟气引出口与污泥干化器之间的管路上设置控制阀。
9.根据权利要求7所述的装置，其特在于，所述污泥干化器是直接回转式干化器。
10.根据权利要求7所述的装置，其特在于，所述污泥干化器的干污泥出口、旋风分离器底部的固体出口经传送系统接至废物料坑。
全文摘要
本发明涉及固体废物焚烧技术，旨在提供一种污泥协同稳定焚烧固体废物和抑制二恶英排放方法及装置。该方法包括在常规的固体废物焚烧炉炉膛出口800～1000℃的烟道位置设置烟气引出口，引出的高温烟气直接进入污泥干化器对污泥进行直接热干化处理；干化产生的低温干化气经旋风分离器后，被引风机重新引入焚烧炉炉膛出口500～600℃的烟道位置；污泥干化器及旋风分离器收集的干污泥用于与固体废物均匀混合后送入焚烧炉进行协同焚烧。本发明对废物焚烧产生的烟气进行余热利用，干化污泥，并实现了固体废物和污泥无害化联合处置；利用干化气引入烟道，干污泥和固体废物共焚烧，使污泥释放的氮抑制尾部烟气中二恶英的再生；改造成本低，效果显著。
文档编号C02F11/12GK102607043SQ201210101920
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者严密, 严建华, 倪明江, 岑可法, 李晓东, 池涌, 王飞, 陆胜勇, 陈彤 申请人:浙江大学