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  当前位置>污泥处置专题>污泥焚烧方法之多膛式焚烧炉
 

污泥焚烧已有70余年的发展历史,但直到20世纪60年代,污泥焚烧处理才真正被广泛采用。污泥焚烧技术主要有多膛式、炉排式、回转式(污泥烘干机)、电加热红外式及流化床等,目前最新发展的焚烧技术还有熔融处理技术。

多膛式焚烧炉

多膛式焚烧炉又称立式多段焚烧炉,最早在一个世纪前即被应用于矿石焙烧。1934年,美国密歇根Dearborn安装了第一台有记录的污泥焚烧炉。该焚烧技术直到20世纪60年代才被逐渐采用。

多膛式焚烧炉是一个垂直的圆柱形耐火衬里钢制设备,内部有许多水平由耐火材料构成的炉膛,自上而下布置有一系列水平的绝热炉膛,一层一层叠加。一般多膛焚烧炉可含有4~14个炉膛,从炉子底部到顶部有一个可旋转的中心轴,如图所示,每个炉膛上有搅拌装置,即搅拌臂。在搅拌臂上设计有一定数量的齿,通常齿长为100mm左右。通过转动中心轴可以耙动污泥,使之以螺旋形轨道通过炉膛,一般在每一炉膛内污泥厚度保持在120mm左右。辅助燃料的燃烧器也位于炉膛上。

多膛炉的工作过程是污泥由上而下逐层下落,从整体焚烧过程来看,可将多膛炉分为三个部分。上部为干燥区,绝大部分污泥的水分从中蒸发,顶部二层起污泥干燥作用,温度约425~760℃,可使污泥含水率降至40%以下。中部几层为污泥焚烧区,温度可达760~925℃.该层进一步还可将其分为上中部挥发分气体及部分固态物燃烧区和下中部固定碳燃烧区域。多膛炉最下部几层称缓慢冷却区,主要起冷却并预热空气的作用,温度为260~350℃.

与烟煤相比,污泥挥发分的析出是在颗粒温度很低时开始的。对污泥以及多段锻造炉不同区域灰、气体的温度测量显示,当污泥由一个锻造炉流到另一个锻造炉时,加热很缓慢,直到第5个锻造炉温度才到100℃.此后,锻造炉内颗粒温度有一个快速增加的过程,这是烘干的结束,也可能是污泥颗粒周围挥发分的释放和燃烧的开始,这表明挥发分的析出过程是在这个温度左右开始的。而且,烘干结束的温度与挥发分的析出开始的温度之间有明显的间隔。

根据经验,燃烧热值为17380KJ/Kg的污泥,当含水量与有机物之比为3.5:1时,可以自燃而无需辅助燃料,否则,多膛炉应采用辅助燃料,辅助燃料有煤气、天然气、消化池沼气、丙烷气或重油等。多膛炉焚烧时所需辅助燃料的多少与污泥的自身热值和水分大小有关。当污泥水分较高时,辅助燃料量的需要是相当可观的。

多膛式焚烧炉在高浓度过量空气(75%~100%)条件下工作比较理想,能产生更多的热能。但通常多膛炉需配置后燃区。正常工况下,50%~100%的空气过剩系数需要送入多膛炉中以保证充分燃烧的要求,如无充足的氧供应,则会产生不完全燃烧现象,排放出大量的CO、煤烟和碳氢化合物,当然过量的空气不仅会导致能量损失,而且会带出大量飞灰。

多膛焚烧炉的规模多为5~1250t/d不等,可将污泥含水率从65%~75%降至约0,污泥体积降到10%左右。多膛焚烧炉的污泥处理能力与其有效炉膛面积有关,特别是处理城市污水污泥时。焚烧炉有效炉膛面积为整个焚烧炉膛面积减去中间空腔体、臂及齿的面积。一般多膛炉焚烧处理20%含水率的污泥时焚烧速率为34~58kg/(m3.h).

在美国、多膛炉尾部净化装置通常为文丘里除尘器、撞击式捕集除尘器、湿法旋风除尘器或干法除尘器中的一种。

以前,污水污泥焚烧炉多使用立式多段炉,但由于污泥自身热值的提高使炉温上升并产生搅拌臂消耗,以及焚烧能力等原因,同时由于辅助燃料成本上升和更加严格的气体排放标准,多膛炉越来越失去竞争力,促使流化床焚烧炉成为较受较受欢迎的污泥焚烧装置。

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