[发明专利]一种基于化学链燃烧处置污泥的装置及方法

说明书

技术领域

本发明为污泥的一种燃烧处置方式，具体为实现基于化学链燃烧污泥过程，达到在燃烧过程中安全处置污泥的装置及方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，作为污水处理过程的副产物，生活污泥的产量亦急剧增加。污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康。

目前，世界范围内生活污泥的处理方法主要包括：用作农肥处理、陆地填埋、焚烧处理等。生活污泥中的重金属含量远远超出农田中的含量，如果不加限制的在农田中使用，会导致农田中重金属浓度上升，并通过粮食和动物被人类吸收，污泥中的致病微生物和有毒有机物也可能对粮食污染，最终威胁人类健康。污泥卫生填埋处理会导致填埋场散放臭气、甲烷气，并产生渗滤液，对环境造成污染。

污泥焚烧处理后的体积只有原污泥体积的十分之一，污泥中毒性有机物可以实现高温分解而失去毒性，致病微生物可以全部高温杀灭，干燥处理后的污泥热值与褐煤相当，通过焚烧处理可以实现热能回收。因此，生活污泥的焚烧处理具有明显优势，得到广泛的关注。

生活污泥含有大量的有机氯化合物和无机氯化合物，在采用空气或氧气作为氧化剂的污泥焚烧过程中，有机或无机碳和有机或无机氯在飞灰中金属催化剂的作用下生成二恶英类物质；而且，生活污泥含有大量的有机物，对应的有机氮含量高，导致污泥焚烧产生的氮氧化物（NOx）排放量大。因此，二恶英、氮氧化物等污染物排放仍然是传统污泥焚烧处置必须面临的一个大问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于化学链燃烧处置污泥的装置及方法，能消除污泥焚烧过程二恶英的产生，同时减少污泥焚烧过程中NOx的排放。

技术方案：本发明的基于化学链燃烧处置污泥的装置，是由空气反应器、旋风分离器、燃料反应器以及返料器组成，污泥不直接和空气接触燃烧，而是通过载氧体在空气反应器和燃料反应器之间的交替氧化－还原反应实现污泥的燃烧过程，即：当燃烧发生时，在空气反应器内还原态载氧体与空气进行氧化反应，生成氧化态载氧体颗粒，氧化态载氧体颗粒被气流携带进入旋风分离器，进行气固分离，分离下来的氧化态载氧体颗粒通过料腿进入燃料反应器；污泥从污泥进口输送进入燃料反应器，在燃料反应器内进行热解气化反应，生成燃料气体，氧化态载氧体与燃料气体进行还原反应，生成还原态载氧体颗粒、二氧化碳和水蒸汽，燃料反应器内二氧化碳、水蒸汽和少量未完全反应的燃料气体通过燃料反应器排气管进入空气反应器，未完全反应的燃料气体进一步和空气反应器内的氧化态载氧体颗粒进行还原反应，提高污泥的燃烧效率，燃料反应器内还原态载氧体颗粒通过返料器返回到空气反应器，和空气进行氧化反应，完成氧化态载氧体的再生过程。

其具体的结构为：空气反应器上部的空气反应器排气管与旋风分离器的上部相连通，旋风分离器的下部通过料腿与燃料反应器相连通，燃料反应器的中部通过返料器与空气反应器的下部相连通，燃料反应器的上部通过燃料反应器排气管和空气反应器的中部或上部相连通；空气反应器的底部设有空气进口，旋风分离器的顶部为烟气出口，燃料反应器的上部或顶部设有燃料反应器排气管，燃料反应器的底部设有流化气体进口，燃料反应器中部或下部设有污泥进口，返料器的底部设有流化气体进口；空气反应器内物料为氧化态载氧体颗粒，燃料反应器内物料为还原态载氧体颗粒。

本发明的基于化学链燃烧处置污泥的方法为：污泥不直接和空气接触燃烧，而是通过载氧体在空气反应器和燃料反应器之间的交替氧化－还原反应实现污泥的燃烧过程，即：当燃烧发生时，在空气反应器内还原态载氧体与空气进行氧化反应，生成氧化态载氧体颗粒，氧化态载氧体颗粒被气流携带进入旋风分离器，进行气固分离，分离下来的氧化态载氧体颗粒通过料腿进入燃料反应器；污泥从污泥进口输送进入燃料反应器，在燃料反应器内进行热解气化反应，生成燃料气体，氧化态载氧体与燃料气体进行还原反应，生成还原态载氧体颗粒、二氧化碳和水蒸汽，燃料反应器内二氧化碳、水蒸汽和少量未完全反应的燃料气体通过燃料反应器排气管进入空气反应器，未完全反应的燃料气体在空气反应器内进一步和氧化态载氧体颗粒进行还原反应，提高污泥的燃烧效率，燃料反应器内还原态载氧体颗粒通过返料器返回到空气反应器，和空气进行氧化反应，完成氧化态载氧体的再生过程。在化学链燃烧处置污泥的反应过程中，空气反应器处于850～1000℃高温状态，燃料反应器处于600～900℃的中温状态，空气反应器和燃料反应器之间依靠载氧体颗粒进行热量传递。