專(zhuān)利名稱(chēng)：一種防止水冷壁結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙污泥燃燒裝置，具體涉及一種防止水冷壁結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒低排放裝置及工藝。
背景技術(shù)：
造紙污泥是一種成分復(fù)雜的廢棄物，主要包括不溶性纖維素以及填料、凝聚劑等，由于含水量高￠0%以上)、成分復(fù)雜而處理利用難度大。如果不對(duì)其進(jìn)行妥善處理必然會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染。污泥中大量的有害物質(zhì)是以有機(jī)物的形式存在，具有一定的熱值，可以燃燒。燃燒后生成二氧化碳和水等對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，因此焚燒是污泥減量化、無(wú)害化、資源化利用的最為有效的途徑。污泥焚燒是在一定溫度、氣相充分有氧的條件下，使污泥中的有機(jī)質(zhì)發(fā)生燃燒反應(yīng)，并轉(zhuǎn)化成co2、H2o、N2等相應(yīng)的氣相物質(zhì)，包括蒸發(fā)、揮發(fā)、分解、燒結(jié)、溶融和氧化還原反應(yīng)，以及相應(yīng)的傳質(zhì)和傳熱的綜合物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。污泥焚燒可以大大減少污泥的體積，相對(duì)于機(jī)械脫水的污泥來(lái)說(shuō)，最終的焚燒產(chǎn)物體積只相當(dāng)于最初產(chǎn)物的10%。同時(shí)污泥焚燒可以殺死一切病原體，通過(guò)高溫處理，燃燒殘?jiān)鼉?nèi)幾乎沒(méi)有病原體存在，徹底解決污泥的惡臭問(wèn)題。近年來(lái)，由于其具有速度快、占地面積小、不需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存等顯著優(yōu)點(diǎn)，污泥焚燒已成為污泥處理的主要發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)，愈來(lái)愈受到世界各國(guó)的青睞。造紙污泥灰分含量為40% 60%，燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熔融灰渣，一旦熔融灰渣在凝固之前接觸到水冷壁，就會(huì)結(jié)渣。同時(shí)，造紙污泥中含有大量的堿金屬元素，氯元素和硫元素含量也較多。燃燒過(guò)程中，大量的氯、硫元素與揮發(fā)性的堿金屬元素(如:主要是鉀和鈉)以蒸汽形態(tài)進(jìn)入到煙氣中，會(huì)通過(guò)均相反應(yīng)形成微米級(jí)顆粒的堿金屬氯化物(氯化鉀和氯化鈉)，凝結(jié)和沉積在管壁上，并與煙氣中的二氧化硫發(fā)生硫酸鹽化反應(yīng)，生成氯氣。氯氣在還原性氣氛下會(huì)與管壁中的鐵元素和鉻元素發(fā)生反應(yīng)，將其從管壁上置換出來(lái)，最終導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕。一旦管壁發(fā)生結(jié)渣和腐蝕，會(huì)對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成重大影響。中國(guó)專(zhuān)利CN101315184A公開(kāi)了一種墻式布置的水平濃淡直流燃燒裝置，在水冷壁上設(shè)置多個(gè)濃一次風(fēng)噴口、多個(gè)淡一次風(fēng)噴口和多個(gè)二次風(fēng)噴口組成一組水平濃淡燃燒器，四角切圓布置。每組燃燒器中的二次風(fēng)噴口與濃一次風(fēng)噴口和淡一次風(fēng)噴口上下交替布置，濃一次風(fēng)噴口與淡一次風(fēng)噴口設(shè)置在同一水平面內(nèi)，使煤粉射流補(bǔ)氣條件大大改善，減輕水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕。同時(shí)利于對(duì)鍋爐的穩(wěn)燃、低負(fù)荷及低NOx排放。中國(guó)專(zhuān)利CN101050854A公開(kāi)了一種防止側(cè)墻水冷壁結(jié)渣的W型火焰鍋爐，在爐膛翼墻外側(cè)設(shè)置貼壁風(fēng)風(fēng)箱，并在翼墻上設(shè)有通風(fēng)縫隙，通過(guò)引入貼壁風(fēng)在水冷壁附近形成氧化性氣氛，達(dá)到防止結(jié)渣的目的。但是由于造 紙污泥的灰分、堿金屬及氯元素含量均比煤粉中含量高，需要在水冷壁附近形成較強(qiáng)的氧化性氣氛，以上兩個(gè)發(fā)明可以減輕煤粉鍋爐水冷壁結(jié)渣和腐蝕成都，但是對(duì)于防止造紙污泥燃燒過(guò)程中對(duì)水冷壁的結(jié)渣和腐蝕無(wú)法達(dá)到很好的效果，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)防止造紙污泥燃燒過(guò)程中水冷壁結(jié)渣及腐蝕，以及氮氧化物低排放的新裝置和工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種防止水冷壁結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒裝置及工藝。本發(fā)明將濃淡分離技術(shù)和弓I入氧化風(fēng)技術(shù)進(jìn)行了綜合利用，通過(guò)彎頭作用，利用離心力實(shí)現(xiàn)污泥濃淡分離，保證大量污泥氣流在爐膛中心區(qū)域燃燒。同時(shí)引入風(fēng)量較大的氧化風(fēng)在水冷壁周?chē)纬裳趸詺夥眨瑢⒅行娜紵齾^(qū)的還原性氣氛與水冷壁分開(kāi)，避免灰熔點(diǎn)降低及管壁溫度過(guò)高，同時(shí)也防止了氯氣與管壁金屬元素的反應(yīng)，達(dá)到防止水冷壁結(jié)渣及腐蝕的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種防止水冷壁結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒裝置，包括四周布滿(mǎn)水冷壁的爐膛，所述爐膛的橫截面為八邊形，所述八邊形的八條邊中，每相鄰兩條邊上有且僅有一個(gè)污泥噴嘴，所述污泥噴嘴與爐膛的內(nèi)部連通；所述污泥噴嘴的中間位置設(shè)有鈍體，所述鈍體將污泥噴嘴分隔為內(nèi)氣流噴嘴和外氣流噴嘴，所述內(nèi)氣流噴嘴和外氣流噴嘴的中心線分別與爐膛的內(nèi)側(cè)假想切圓和外側(cè)假想切圓相切；所述污泥噴嘴通過(guò)一彎頭與一次風(fēng)管道連通，所述一次風(fēng)管道內(nèi)設(shè)有氧化風(fēng)管道，所述氧化風(fēng)管道與外氣流噴嘴連通。所述彎頭與污泥噴嘴軸線的夾角為45 90°。所述鈍體為一三棱柱，所述三棱柱的頂角為6 10°。所述污泥噴嘴與其所在邊的夾角P為100 110°。所述氧化風(fēng)管道與污泥噴嘴的傾斜角度一致。所述氧化風(fēng)管道的縱剖面占外氣流噴嘴縱剖面面積的1/4 2/3。所述污泥噴嘴的所在邊與其相鄰邊的夾角Y為130 140°。一種利用上述裝置防止水冷壁結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒工藝，具體步驟如下:I)將脫水或干燥后的污泥，經(jīng)由污泥噴嘴送入爐膛燃燒，一次風(fēng)管道與污泥噴嘴連接處的彎頭產(chǎn)生離心力使得污泥濃淡分離，使得大部分污泥經(jīng)內(nèi)氣流噴嘴進(jìn)入爐膛燃燒，氧化風(fēng)經(jīng)外氣流噴嘴進(jìn)入爐膛燃燒；2)污泥氣流經(jīng)過(guò)污泥噴嘴中間的鈍體并在鈍體后面形成由漩渦組成的穩(wěn)定回流區(qū)，從而穩(wěn)定火焰，達(dá)到穩(wěn)燃目的；3)大部分污泥氣流在爐膛的中心區(qū)燃燒，在過(guò)量空氣系數(shù)小于I的條件下，形成還原性氣氛，降低NOx排放；其余的少量污泥氣流在靠近水冷壁區(qū)域燃燒，由于氧化風(fēng)的加入，在過(guò)量空氣系數(shù)大于I的條件下，形成氧化性氣氛，將中心區(qū)的還原性氣氛與水冷壁分開(kāi)，避免灰熔點(diǎn)降低，同時(shí)也防止了氯氣與管壁金屬元素的反應(yīng)，達(dá)到防止水冷壁結(jié)渣和腐蝕的目的。所述一次風(fēng)的風(fēng)量為總風(fēng)量的20% 40%，氧化風(fēng)的風(fēng)量為總風(fēng)量的5% 15%，且兩者風(fēng)速一致。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)大量污泥在爐膛中心區(qū)域燃燒，形成還原性氣氛，降低NOx排放。同時(shí)大量熔融灰渣聚集在中心區(qū)域，不會(huì)接觸到水冷壁，避免結(jié)渣及腐蝕。少量污泥在靠近水冷壁區(qū)域燃燒，形成氧化性氣氛，將中心區(qū)的還原性氣氛與水冷壁分開(kāi)，降低了管壁溫度，避免灰熔點(diǎn)降低，同時(shí)也防止了氯氣與管壁金屬元素的反應(yīng)，達(dá)到 防止結(jié)渣及腐蝕的目的。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是污泥噴嘴的縱剖圖；其中:1、一次風(fēng)管道，2、氧化風(fēng)管道，3、污泥噴嘴，4、鈍體，5、水冷壁，6、氧化性氣氛，7、還原性氣氛，8、內(nèi)側(cè)假想切圓，9、外側(cè)假想切圓。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說(shuō)明的是，下述說(shuō)明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。如圖1所示，本發(fā)明是一種防止水冷壁5結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒裝置，它包括四周布滿(mǎn)水冷壁5的爐膛，所述爐膛的橫截面為八邊形，所述八邊形的八條邊中，每相鄰兩條邊上有且僅有一個(gè)污泥噴嘴3，所述污泥噴嘴3與爐膛的內(nèi)部連通；所述污泥噴嘴3的中間位置設(shè)有鈍體4，所述鈍體4將污泥噴嘴3分隔為內(nèi)氣流噴嘴和外氣流噴嘴，所述內(nèi)氣流噴嘴和外氣流噴嘴的中心線分別與爐膛的內(nèi)側(cè)假想切圓8和外側(cè)假想切圓9相切；所述污泥噴嘴3通過(guò)一彎頭與一次風(fēng)管道連通，所述一次風(fēng)管道I內(nèi)設(shè)有氧化風(fēng)管道2，所述氧化風(fēng)管道2與外氣流噴嘴連通。所述彎頭與污泥噴嘴3軸線的夾角與圖1中的α相等，為45 90°。所述鈍體4為一三棱柱，所述三棱柱的頂角為6 10°。所述污泥噴嘴3與其所在邊的夾角β為100 110°。所述氧化風(fēng)管道2與污泥噴嘴3的傾斜角度一致。所述氧化風(fēng)管道2的縱剖面占外氣流噴嘴縱剖面面積的1/4 2/3。所述污泥噴嘴3的所在邊與其相鄰邊的夾角Y為130 140°。一種利用上述裝置防止水冷壁5結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒工藝，具體步驟如下:I)將脫水或干燥后的污泥，經(jīng)由污泥噴嘴4送入爐膛燃燒，一次風(fēng)管道I與污泥噴嘴4連接處的彎頭產(chǎn)生離心力使得污泥濃淡分離，使得大部分污泥經(jīng)內(nèi)氣流噴嘴進(jìn)入爐膛燃燒，氧化風(fēng)經(jīng)外氣流噴嘴進(jìn)入爐膛燃燒；2)污泥氣流經(jīng)過(guò)污泥噴嘴3中間的鈍體4并在鈍體4后面形成由漩渦組成的穩(wěn)定回流區(qū)，從而穩(wěn)定火焰，達(dá)到穩(wěn)燃目的；3)大部分污泥氣流在爐膛的中心區(qū)燃燒，在過(guò)量空氣系數(shù)小于I的條件下，形成還原性氣氛7，降低NOx排放；其余的少量污泥氣流在靠近水冷壁5區(qū)域燃燒，由于氧化風(fēng)的加入，在過(guò)量空氣系數(shù)大于I的條件下，形成氧化性氣氛6，將中心區(qū)的還原性氣氛7與水冷壁5分開(kāi)，避免灰熔點(diǎn)降低，同時(shí)也防止了氯氣與管壁金屬元素的反應(yīng)，達(dá)到防止水冷壁5結(jié)渣和腐蝕的目的。一次風(fēng)的風(fēng)量為總風(fēng)量的20% 40%，氧化風(fēng)的風(fēng)量為總風(fēng)量的5% 15%，且兩者風(fēng)速一致。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防止水冷壁結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒裝置，包括四周布滿(mǎn)水冷壁的爐膛，其特征在于，所述爐膛的橫截面為八邊形，所述八邊形的八條邊中，每相鄰兩條邊上有且僅有一個(gè)污泥噴嘴，所述污泥噴嘴與爐膛的內(nèi)部連通；所述污泥噴嘴的中間位置設(shè)有鈍體，所述鈍體將污泥噴嘴分隔為內(nèi)氣流噴嘴和外氣流噴嘴，所述內(nèi)氣流噴嘴和外氣流噴嘴的中心線分別與爐膛的內(nèi)側(cè)假想切圓和外側(cè)假想切圓相切；所述污泥噴嘴通過(guò)一彎頭與一次風(fēng)管道連通，所述一次風(fēng)管道內(nèi)設(shè)有氧化風(fēng)管道，所述氧化風(fēng)管道與外氣流噴嘴連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙污泥燃燒裝置，其特征在于，所述彎頭與污泥噴嘴軸線的夾角為45 90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙污泥燃燒裝置，其特征在于，所述鈍體為一三棱柱，所述三棱柱的頂角為6 10°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙污泥燃燒裝置，其特征在于，所述污泥噴嘴與其所在邊的夾角P為100 110°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙污泥燃燒裝置，其特征在于，所述氧化風(fēng)管道與污泥噴嘴的傾斜角度一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙污泥燃燒裝置，其特征在于，所述氧化風(fēng)管道的縱剖面占外氣流噴嘴縱剖面面積的1/4 2/3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙污泥燃燒裝置，其特征在于，所述污泥噴嘴的所在邊與其相鄰邊的夾角Y為130 140°。
8.一種利用上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置防止水冷壁結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒工藝，其特征在于，具體步驟如下: 1)將脫水或干燥后的污泥，經(jīng)由污泥噴嘴送入爐膛燃燒，一次風(fēng)管道與污泥噴嘴連接處的彎頭產(chǎn)生離心力使得污泥濃淡分離，使得大部分污泥經(jīng)內(nèi)氣流噴嘴進(jìn)入爐膛燃燒，氧化風(fēng)經(jīng)外氣流噴嘴進(jìn)入爐膛燃燒； 2)污泥氣流經(jīng)過(guò)污泥噴嘴中間的鈍體并在鈍體后面形成由漩渦組成的穩(wěn)定回流區(qū)； 3)大部分污泥氣流在爐膛的中心區(qū)燃燒，在過(guò)量空氣系數(shù)小于I的條件下，形成還原性氣氛；其余的少量污泥氣流在靠近水冷壁區(qū)域燃燒，由于氧化風(fēng)的加入，在過(guò)量空氣系數(shù)大于I的條件下，形成氧化性氣氛，將中心區(qū)的還原性氣氛與水冷壁分開(kāi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃燒工藝，其特征在于，所述一次風(fēng)的風(fēng)量為總風(fēng)量的20% 40%，氧化風(fēng)的風(fēng)量為總風(fēng)量的5% 15%，且兩者風(fēng)速一致。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種防止水冷壁結(jié)渣及腐蝕的造紙污泥燃燒裝置及工藝，通過(guò)彎頭作用，利用離心力實(shí)現(xiàn)污泥濃淡分離，保證大量污泥氣流在爐膛中心區(qū)域燃燒，同時(shí)引入周界風(fēng)在水冷壁周?chē)纬裳趸詺夥眨瑢⒅行娜紵齾^(qū)的還原性氣氛與水冷壁分開(kāi)。它包括四周布滿(mǎn)水冷壁的爐膛，爐膛的橫截面為八邊形，八邊形的八條邊中，每相鄰兩條邊上有且僅有一個(gè)污泥噴嘴，污泥噴嘴與爐膛的內(nèi)部連通；污泥噴嘴的中間位置設(shè)有鈍體，鈍體將污泥噴嘴分隔為內(nèi)氣流噴嘴和外氣流噴嘴，內(nèi)氣流噴嘴和外氣流噴嘴的中心線分別與爐膛的內(nèi)側(cè)假想切圓和外側(cè)假想切圓相切；污泥噴嘴通過(guò)一彎頭與一次風(fēng)管道連通，一次風(fēng)管道內(nèi)設(shè)有氧化風(fēng)管道，氧化風(fēng)管道與外氣流噴嘴連通。
文檔編號(hào)F23J9/00GK103196146SQ201310118350
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者王志強(qiáng), 范燕榮, 馬春元, 王旭江, 張振 申請(qǐng)人:山東大學(xué)