一种降低污泥流化床焚烧炉CO排放的配风装置及方法

本发明属于污泥流化床焚烧，特别是一种降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置及方法。

背景技术：

1、污泥具有低热值、高挥发分和高水分的特点，另外从防止炉膛结焦和控制nox排放等角度考虑，流化床焚烧炉的炉膛温度也不宜过高，上述两个原因导致污泥流化床焚烧炉运行过程中co排放超标的问题较为突出，亟需解决。

2、由于co的氧化温度较高，所以降低co的排放浓度很难从尾部烟气净化处理的角度入手，主要通过炉膛燃烧组织的合理优化实现。污泥流化床焚烧过程中，挥发分的燃烧主要在炉膛稀相区进行，而co的氧化反应速率相对较慢，因此co的燃尽对炉膛温度、烟气在高温区停留时间和气氛中氧浓度等都有较高要求。目前，针对co超标问题的优化思路主要从“3t+e”原则出发：一是提高炉膛的燃烧温度，从而加快挥发分和焦炭的燃烧速率；二是提供充足的燃烧反应时间，即提高烟气在高温区的停留时间；三是提高炉膛内气固两相的混合湍流度，确保co等可燃气体和污泥焦炭颗粒与o2的充分混合；四是加大炉膛过量空气系数，提高气氛氧浓度，从而提高co的氧化反应速度。

3、在上述四种优化方式中，第一种优化方式由于污泥灰熔点较低易导致高温结焦和高温燃烧加剧重金属和nox排放等原因，少有采用。第四种优化方式带来的不利影响包括：过量空气系数过大会导致炉膛温度降低，co氧化速率变慢，对co减排的效果有限；过量空气系数增大导致排烟热损失增加，影响污泥焚烧的经济性；过量空气系数增大会导致nox的排放量增加。由于上述原因，目前主要基于第二种和第三种优化方式进行炉膛燃烧优化，降低co排放。

4、针对第二种优化方式，相关方法包括增加炉膛受热面浇筑区域以延长炉膛高温区，或增加空烟道来延长烟气在高温区的停留时间，但存在占地面积大、经济成本高等问题。针对第三种优化方式，相关方法包括二次风喷管错位布置以实现烟气迂回流动、增加二次风分级层数和喷口数量和缩小二次风喷口截面积以提升射流速度等。但由于现有污泥流化床焚烧炉的二次风基本都采用对冲或交错布置，难以保证炉膛横截面上氧气浓度的均匀分布和气固的充分混合程度，导致co减排的效果有限。综上所述，现有的降低污泥流化床焚烧炉co排放的优化方式效果不够显著甚至会对流化床的安全稳定运行或经济性等带来一些不利影响。

技术实现思路

1、根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置及方法，占地面积小、经济成本低，可有效促进污泥焦炭颗粒和co等可燃气体与氧气的混合，提高焦炭颗粒和烟气在炉内的停留时间，降低飞灰含碳量，并促进co等可燃气体的充分氧化。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，设在污泥流化床焚烧炉的炉膛上，包括二次风系统，所述二次风系统包括上层的切圆二次风和下层的对冲二次风，所述切圆二次风包括多个第一风管，在炉膛内设定假想内圆，所述第一风管的延伸方向与假想内圆相切且所述第一风管水平或向下倾斜一定角度设置，使得多个所述第一风管进入所述炉膛的风汇合后能够形成旋转流场，所述对冲二次风包括两组相对于炉膛对称设置的第二风管，所述第二风管水平或向下倾斜一定角度设置，使得两组所述第二风管进入所述炉膛的风能够对冲，进而使每组所述第二风管进入所述炉膛的风与多个所述第一风管进入所述炉膛的风汇合后螺旋式上升。

4、进一步地，当所述炉膛内表面为圆形或近正方形时，将所述炉膛分成1个或环形分布的多个区域，每一区域设置多个所述第一风管且每一区域内设定一个假想内圆，每一区域内的多个所述第一风管与对应区域内的假想内圆相切。

5、进一步地，当所述炉膛内表面为长方形时，将所述炉膛分成1个或并排设置的多个区域，每一区域设置多个所述第一风管且每一区域内设定一个假想内圆，每一区域内的多个所述第一风管与对应区域内的假想内圆相切。

6、进一步地，所述切圆二次风位于所述对冲二次风上方的0.5m-2.5m处。

7、进一步地，所述炉膛包括稀相区和密相区，所述稀相区和所述密相区通过向下倾斜的渐扩壁面相连，所述对冲二次风设在所述稀相区下部，所述切圆二次风设在所述对冲二次风上方，所述炉膛下方设有风室，所述风室一侧连接一次风系统。

8、进一步地，所述的切圆二次风与对冲二次风的配风比例在1:2-2:1之间。

9、进一步地，所述的对冲二次风层数为1-2层，所述切圆二次风层数为1-2层。

10、进一步地，所述第二风管的进风方向与水平方向的夹角呈-20°-0°。

11、进一步地，所述一次风管和所述二次风管上均设有风压表和流量调节阀。

12、一种降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风方法，应用于上述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，包括：

13、对于一层对冲二次风和一层切圆二次风的情况下，按照顺序调节两种二次风的配风比例、第一风管的高度、假想内圆直径、第一风管的倾斜角度和第一风管数量，获取每个变量的最优值代入下一个变量研究中，最后获得一个最优解；

14、对于一层对冲二次风和两层切圆二次风、二层对冲二次风和一层切圆二次风或二层对冲二次风和二层切圆二次风，按照一层对冲二次风和一层切圆二次风的情况获取最优假想内圆直径、最优第一风管的倾斜角度和最优第一风管数量，按照顺序获取两种二次风的配风比例和第一风管的高度，选取最优值代入下一个变量研究中，最后获得一个最优解。

15、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

16、本发明提供的一种降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置及方法，二次风系统包括上层的切圆二次风和下层的对冲二次风，对冲二次风中第二风管水平或下倾布置，确保二次风能穿透至炉膛中心，第一风管的延伸方向与假想内圆相切且第一风管水平或向下倾斜一定角度设置，能够在炉膛内形成旋转流场，每组第二风管进入炉膛的风与多个第一风管进入炉膛的风汇合后螺旋式上升，进一步加强炉膛稀相区的湍流混合程度，并延长烟气停留时间。采用上层的切圆二次风和下层的对冲二次风，形成二次风“对冲-切圆”耦合配风结构可有效促进稀相区中污泥焦炭颗粒和co等可燃气体与氧气的混合，提高焦炭颗粒和烟气在炉内的停留时间，降低飞灰含碳量，并促进co等可燃气体的充分氧化。本发明能够有效解决污泥流化床焚烧炉co排放超标的问题，且占地面积小、经济成本低，具有很好的工业应用前景。

技术特征：

1.一种降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，设在污泥流化床焚烧炉的炉膛上，其特征在于，包括二次风系统，所述二次风系统包括上层的切圆二次风和下层的对冲二次风，所述切圆二次风包括多个第一风管，在炉膛内设定假想内圆，所述第一风管的延伸方向与假想内圆相切且所述第一风管水平或向下倾斜一定角度设置，使得多个所述第一风管进入所述炉膛的风汇合后能够形成旋转流场，所述对冲二次风包括两组相对于炉膛对称设置的第二风管，所述第二风管水平或向下倾斜一定角度设置，使得两组所述第二风管进入所述炉膛的风能够对冲，进而使每组所述第二风管进入所述炉膛的风与多个所述第一风管进入所述炉膛的风汇合后螺旋式上升。

2.根据权利要求1所述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，其特征在于：

10.一种降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风方法，应用于权利要求1-9任一项所述的降低污泥流化床焚烧炉co排放的配风装置，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种降低污泥流化床焚烧炉CO排放的配风装置及方法，设在污泥流化床焚烧炉的炉膛上，包括二次风系统，二次风系统包括上层的切圆二次风和下层的对冲二次风，切圆二次风包括多个第一风管，在炉膛内设定假想内圆，第一风管的延伸方向与假想内圆相切且第一风管水平或向下倾斜一定角度设置，对冲二次风包括两组相对于炉膛对称设置的第二风管，第二风管水平或向下倾斜一定角度设置。本发明占地面积小、经济成本低，可有效促进污泥焦炭颗粒和CO等可燃气体与氧气的混合，提高焦炭颗粒和烟气在炉内的停留时间，降低飞灰含碳量，并促进CO等可燃气体的充分氧化，能够有效解决污泥流化床焚烧炉CO排放超标的问题。技术研发人员：陈晓平,丁雨薇,马吉亮,刘道银,梁财受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13