鼓泡流化床焚烧炉的结构与影响污泥干化焚烧系统能耗重要参数

日期:2022-09-03 10:03:03



  摘要:各种污泥焚烧装置的不断出现给污水污泥处理行业带来了曙光,这篇文章立足于分析污水污泥处理装置,探讨鼓泡流化床焚烧炉的结构和影响污泥干化焚烧系统能耗的重要参数。在进行理论分析的同时将结合某厂的实际情况进行说明。

  随着我国经济的不断发展和科学技术水平的不断提高以及人口的剧烈增长,污水处理厂的建设也逐渐成为刚性需求。我们能看到在很多地区污水处理厂的规模相较于以前成倍增大,这就导致污水厂在进行污水处理之后污泥的数量增大。如何妥善处理污泥成为了众多污水厂面临的重要问题。按照现在污泥处理技术的分类可分为以下几类:焚烧,填埋,土地利用等。在本文中主要提到污泥焚烧技术。污泥焚烧技术因其占地面积小,处理速度快,废物利用程度高等多个优点被广泛认为是综合效益最高的污泥处理方式之一。

  想要对于鼓泡流化床焚烧炉的结构以及影响污泥干化焚烧系统能耗的参数进行了解,就要先明确什么事污泥焚烧技术以及污泥焚烧技术的分类,并且明确对污泥焚烧方式进行选择的原因。在焚烧方式上来看,污泥焚烧技术分为直接焚烧和干化焚烧。

  污泥直接焚烧的流程较为简单,就是先将污泥进行污水处理,然后将进行机械脱水处理后的污泥直接投入到焚烧炉内进行焚烧。从简单的介绍中我们可以看出污泥直接焚烧技术性简单,但是却存在着许多问题。首先机械脱水工作并不能去除污泥中大量的水分,进行机械脱水工作后的污泥含水量依旧很高,而且热值很低,这就导致污泥焚烧工作的开展需要配合燃料的辅助,例如煤、柴油等,这样一来污泥焚烧工作就会造成很大的能源消耗。其次,在这里进行机械脱水之后的污泥含水量依旧很大,这样一来污泥在燃烧之后就会产生很大的尾气并且气体中含有较多的有害成分。从上面对于污泥直接焚烧技术的分析来看,污泥直接焚烧不能很好地处理焚烧后尾气的问题,在尾气处理方面会耗费更大的精力。在我们可持续发展战略和环境保护思想的指导下,这种污泥直接焚烧的方式完全不符合要求,而且会在资金投入方面有很大的耗费,也不符合节约的思想和减少运行成本的目的。

  污泥干化焚烧和污泥直接焚烧相比优点突出。污泥干化焚烧就是为了解决污泥直接焚烧中出现的问题,也就是污泥含水量过高的问题。污泥干化焚烧所需的最低污泥热值为3350-4000kj/kg。在污泥干化焚烧中也分为两类,一种是全干化,一种是半干化,这两种的区别就是进入焚烧炉污泥的含固率高低不同。污泥全干化缺点明显,一是全干化产生的粉尘容易引发爆炸,二是全干化所蒸发水分多消耗能量大,这两种缺点使我们选择半干化污泥焚烧。半干化在进行污泥干化时只需要将污泥干化到进行焚烧工作时不需要进行燃料辅助即可。以重庆市的研究为例,得出半干化避免了粉尘爆炸的风险且经济效益高,所以说在进行污泥干化焚烧时,对于污泥的干化工作一般选择半干化。

  很明显焚烧炉是整个干化焚烧流程的重心,通过数据我们可以得出,近20年来在污泥干化焚烧的工作中有至少百分之六十五的焚烧工作都是由鼓泡流化床焚烧炉来完成的。下面就让我们对鼓泡流化床焚烧炉进行简单的介绍。

  整体来说鼓泡流化床焚烧炉有四个部分构成,分别是本体,炉体框架,耐火材料和布风装置。鼓泡流化床的主体是一个圆柱形的反应器。反应器内有负责分配气体的设施,下部为圆锥形,反应器内可以充砂。焚烧炉中一般都有燃烧器来负责燃烧燃料,燃料的燃烧一般都是用在污泥不能被直接点燃的时候。当焚烧炉进行工作的时候,空气自上而下传输,首先经过分配板然后经过污泥填充料层。料层从静止变为松动取决于焚烧炉内的空气流速,如果流速超过一定条件,那么污泥颗粒满足于浮力大于等于重力的条件,污泥颗粒就会呈现沸腾状态。污泥添加工作从焚烧炉的顶部或者侧部开始,从而完成干化、粉碎、燃烧等一系列工作。

  由于鼓泡流化床焚烧炉内部的流化层混合程度极高,这就使焚烧炉在进行污泥燃烧工作时燃烧程度特别强,这种流化床的使用使投入新燃料时能够更好的进行燃料预热和点燃。同时这种流化层能够对燃料进行完全点燃,在燃料的利用程度方面高。综上所述的焚烧炉的特点,使得焚烧炉能够适应各种易燃煤种和低热值、高水分的燃料。

  截面热度高的热点很明显,据调查显示,流化床焚烧炉的截面热度和负荷水平都要远远高于普通焚烧炉

  从鼓泡流化床焚烧炉的第一个特点中我们可以知道,流化床内部的燃烧性能优越,所以在进行工作时就不需要考虑焚烧炉由于符合过低而导致燃料熄灭的情况,由此可以看出此种焚烧炉有很高的调节性。在25%-110%的范围内都能进行工作。

  通过上文我们可以知道,直接污泥焚烧的一个弊端就是排放物多造成严重而繁琐的后果。我们的鼓泡流化床焚烧炉在进行工作的时候就很好的避开了这个问题,在运行的时候流化床燃烧炉能够将炉内燃料直接燃烧成渣,并且由于炉内燃烧温度低,又不会产生大量的氢氧化合物,减轻了空气污染。

  关于能耗参数的得出我们需要进行具体的热平衡计算,通过热平衡计算能够得到最佳的设计参数,在最大程度上降低能耗。

  首先我们对于不同含水量的污泥热平衡进行计算,分别为含水量30%、40%、50%、55%。,下面对这四种含水量污泥能耗计算的结果以及比较研究。热平衡计算的主要部分是干化和余热,干化部分所送入的全部热量如果将所有部分考虑进去的话应该包括干化部分的热量损失,蒸发掉的所有蒸汽热量,冷凝水的加热,冷凝水进炉后热量。而余热部分应该考虑到污泥的显热和输入热量。

  从整个干化系统来看,如果进炉污泥能够不添加辅助燃料进行燃烧,那么污泥含水量和干化系统热能利用率成正比,则整个系统的能源消耗达到最低,整体投入最低经济效益最高。但是同时污泥含水量和污泥处理后尾气排放量同样成正比,所以虽然在进行污泥处理时污泥的含水量高使得能耗最低经济效益最高,但是由于尾气增多的原因要加大尾气处理的投入,如果综合尾气处理来考虑的话,进炉污泥含水量越高,整个焚烧流程所需资金投入越大。

  综合全文可以知道热平衡在整个污泥焚烧系统中的重要性。而进入焚烧炉的污泥含水量对于整个系统的能耗也举足轻重,具体应该如何把握进炉污水的含水量应该结合尾气处理等各个方面进行实例分析,从而达到能耗和经济效益的统一。我国城市人口增长速度越来越快,土地资源也越来越短缺,这就导致污水污泥处理问题越来越严峻。污泥焚烧因其自身的优点被广泛使用,焚烧技术与焚烧装置也不断改良完善。随着我国污泥焚烧的不断进步,必将在国际上占有重要位置。

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