[发明专利]一种基于蓄热型化学链燃烧处理污泥的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理污泥的装置及其方法，尤其的，涉及一种基于蓄热型化学链燃烧处理污泥的装置及其方法，属于污泥处理技术领域。

背景技术

近年来，随着我国污水处理能力的快速增长，污泥产量同步大幅增加。作为污水处理的终端产物，污泥含有大量的病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，据统计目前全国超过80%的污泥没有得到无害化、稳定化处理处置，造成环境二次污染情况十分严重。针对这一问题，近年来，国家出台一系列涉及污泥处理处置的相关政策、标准和法律法规，促使了市场的形成。

城市污水厂污泥处理与处置的原则是：减量化、无害化、稳定化、资源化，“减量化”和“无害化”是污泥处置的重点，“资源化”是污泥处置的最终目标。为有效、彻底解决污泥的环境污染问题，可以通过技术开发将大量的废物变为可用物质，对污泥进行综合利用，取得良好的经济效益和环保效益。目前，污泥干化焚烧技术已经在欧美日等发达国家得到了成功应用，成为一种主要的污泥处置方式。

污泥焚烧是将脱水污泥直接送入焚烧炉使污泥中的可燃成分在高温下充分燃烧，废物中的有毒有害物质在高温中氧化热解而被破坏，最终成为稳定的灰渣。污泥焚烧是“最彻底”的污泥处置方法，它能使有机物全部碳化，有效杀死病原体，最大限度地减少污泥体积，而且占地面积小，自动化水平高，不受外界条件影响。具有减容、减重率高，处理速度快，无害化较彻底，余热可用于发电、供热或为污泥干化提供需要的热源等优点。

传统的污泥单独焚烧处置方法采用空气作为氧化剂，导致气体污染物（如NOx、SOx等）、二噁英排放以及重金属的迁移转化相对不可控，是困扰污泥焚烧二次污染物处理成本高的关键问题。传统污泥焚烧技术短期内很难在我国大范围使用，目前仅东部沿海部分发达城市如广州、上海等城市采用了污泥焚烧工艺。因此，寻求一种集自持焚烧、资源回收、低污染排放为一体的污泥清洁焚烧处置技术在未来市场前景可观。

《化工进展》2012年第31卷第4期第713-725页中，阐述了一种化学链燃烧的基本技术原理；《锅炉技术》2008年9月第39卷第5期第64-73页中，介绍了化学链燃烧的基本概念及特点，总结了载氧体、化学链燃烧反应器及化学链燃烧系统分析的研究进展，并指出了化学链燃烧技术仍存在且亟待解决的问题。

国家知识产权局于2013年05月22日公开了一种公开号为CN202947125U，专利名称为“一种可变循环流化床化学链燃烧装置”的实用新型专利，包括双循环流化床（空气反应器和燃烧反应器）、提升管、旋风分离器、立管、双向流动密封阀。该装置用于气体和固体燃料的直接化学链燃烧，例如天然气、煤气化合成气、煤粉、生物质、石油焦、污泥等，通过两个双向流动密封阀平衡空气反应器和燃烧反应器内床料量，提高氧载体在空气反应器和燃烧反应器中停留时间，提高煤粉燃烧效率，尾气清洁易于CO₂捕集利用并且尾气能量回收。

国家知识产权局于2013年11月20日公开了一种公开号为CN103398386A，专利名称为“一种基于化学链燃烧处置污泥的装置及方法”的发明专利，实现基于循环载氧体的化学链燃烧过程，达到在燃烧过程中安全处置污泥的装置。该装置由空气反应器、旋风分离器、燃料反应器、和返料器组成一个循环回路；其方法在于空气反应器内还原态载氧体和空气进行氧化反应，生成氧化态载氧体颗粒，经旋风分离器分离后，氧化态载氧体颗粒钙进入燃料反应器；污泥在燃料反应器内进行热解气化反应，生成燃料气体，燃料气体与氧化态载氧体进行还原反应，生成二氧化碳、水蒸汽以及还原态载氧体，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，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。

结合现有技术，还存在如下不足：

（1）工艺装置工作效率低。由于在工艺过程中，存在物料或氧载体的循环往复，这不仅浪费物料或氧载体的反应时间，同时，在物料返料过程中，带走大量热量，不仅对装置设备要求高，并且也对环境造成一定影响，进而浪费能源；

（2）燃料气体得不到有效控制，造成反应不完全，有害气体产生。污泥等燃料在燃料反应器内进行热解气化反应，生成燃料气体，然后燃料气体与氧化态载氧体进行还原反应，生成多种气体，部分气体进入到空气反应器中，这部分气体无序的进入空气反应器内，会造成污泥等燃料反应不完全，热量没有充分利用，同时，污泥等燃料等不到有效的燃烧，会产生一定的污染性气体，排放到空气中。

发明内容