[发明专利]流化床焚烧炉及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焚烧下水道污泥，城市垃圾，工业废弃物等固态含碳类废弃物的流化床焚烧炉的运行方法及其焚烧炉，特别是涉及焚烧类似于下水道污泥那样高含水率的废弃物的流化床焚烧炉的运行方法及其焚烧炉。

背景技术

流化床焚烧炉可分成以下二类：一类是鼓泡流化床型焚烧炉，该炉多见于焚烧城市垃圾和脱水污泥等；另一类是循环流化床焚烧炉，该炉见于烧煤发电锅炉和与部分废弃物混烧用的焚烧炉。

前者的鼓泡流化床型焚烧炉，当气体速度超过流化介质即粒子的开始流化点时，在流化床中产生鼓泡。由产生的鼓泡来搅动流化介质，使床内呈沸腾状态进行燃烧。

后者的循环流化床焚烧炉是使上述气体速度超过流化介质即粒子的飞离速度，使粒子边与气体剧烈混合，边随气体向外部飞散并燃烧，飞散的粒子用旋风分离器等分离装置捕集后再流回至炉内。

目前使用的流化床焚烧炉主要是以上二种形式，但都是适用于燃烧低品位燃料和废弃物，用这种流化床焚烧炉可以处理大部分下水道污泥，而城市垃圾和工业废弃物的焚烧炉多倾向于与燃煤炉一起使用。

上述鼓泡流化床焚烧炉的构成见图18，在基本直立的圆筒状塔的下部充填流化介质即砂50a，形成鼓泡流化床区50(发泡床区，浓缩床区)，在其下部布置了散气管或其他流化气体分布器52，从流化空气导入口53通过分布器52均匀地吹入流化用气体，使该吹入气体的流速即空塔速度超过上述流化介质的流化开始点，在上述流化介质之间产生鼓泡50b，因此，流化介质受到搅动并流化，其表面呈沸腾状。

当从上述沸腾状态的鼓泡流化床区50的上部，经污泥投入口55投入作为焚烧物的污泥，同时，从助燃油投入口54将助燃剂喷入使其燃烧时，污泥中的固态部分在鼓泡流化床区50内燃烧之后，其挥发部分在流化床区50上方的上部空间56内燃烧，燃烧后的废气从上部排气口57排出。

用这种鼓泡流化床焚烧炉焚烧如垃圾或下水道污泥等废弃物时，要经过如下所述的燃烧过程。

1).开始燃烧时，通过流化气体分布器52吹入流化用空气，同时，从流动砂的上面用燃烧器进行烘烤，慢慢地升高温度，使流化床进行鼓泡流化。

2).接着，投入作为焚烧物的垃圾，当垃圾发热量较低时，投入助燃剂，将流化床维持在适当的温度。

3).开始燃烧后，使用由废气预热的空气作为上述流化气体。投入的垃圾在鼓泡流化区内与高温流动砂剧烈混合流化，于短时间内干馏而气化，燃烧垃圾固态物。

4).未燃气体、挥发部分和轻质垃圾被流动到鼓泡流化床区上方的上部空间56后燃烧。

在用上述鼓泡流化床型焚烧炉焚烧下水道污泥时，炉内的燃烧率在上述鼓泡流化床区约为60％-80％，但通过上部空间内的燃烧，其燃烧率上升至近100％。

因此，上部空间56所承受的燃烧负荷高达20％-40％，因此上部空间内的温度比流化床区内的温度高约150℃，特别是在焚烧其燃烧能量易变化的生活垃圾或污泥等时，会导致上部空间过热的问题。

因此，对于鼓泡流化床型焚烧炉，为了节能及低公害燃烧，从有效利用上述余热出发，使用约650℃的预热空气，而炉子出口温度考虑到未燃气体(CO，dioxine，氰化物等)而保持850℃左右的适宜平均温度。

为了将流化介质所形成的砂层的适当温度维持在例如约700-750℃的均匀温度，必要的条件是焚烧对象的炉床水份负荷应小于250-280Kg/m³h，又因受装置的限制，必须使上述空塔速度保持在0.5m/s(稳定起泡，必须为0.5m/s～1.5m/s)以上，为此，焚烧如下水道污泥那样的高含水废弃物时，会出现的问题是要显著增大炉床面积，同时，供给的空气量要比实际燃烧所需的空气量多得多，导致废气量增加，浪费了大量的空气。

多数情况下焚烧物的比重与流化层的表观比重基本相等或比其小，在焚烧物的比重相对小时，即使从上部空间投放焚烧物，也是漂在鼓泡流化区上的流动砂层面上，流化区中的温度不能有效地用于其燃烧。

焚烧物为下水道污泥时，比重约为0.8t/m³，投入炉内后，由于水分立即蒸发，故实际比重仅为0.3～0.6t/m³，而作为流化床所用的流化介质的硅砂，其静止表观比重为1.5t/m³，若流化床膨胀1.5倍，则其表观比重为1.0t/m³。