公布日：2023.09.01
申請日：2023.06.07
分類號：C02F11/10(2006.01)I;C02F11/13(2019.01)I;C02F3/00(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;F23J15/06(2006.01)I;C04B38/06(2006.01)I;C04B33/
132(2006.01)I;C04B18/02(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發明提供一種污泥熱裂解處置方法及成套處置系統，包括以下步驟：S1、污泥卸料暫存系統：將污泥倒入卸泥池內傳輸到污泥暫存罐進行儲存；S2、污泥平行熱切割制粒系統：使污泥外表瞬間脫水成表面干化、脆化、裂化形成濕污泥顆粒，增大污泥的受熱面積；S3、延時干化系統：增加污泥顆粒受熱烘烤蒸發的時間；本發明通過解決污泥給料、污泥平行切割內行進制粒的均勻性，克服了以前斷續給料、堵料、瞬時料量大等問題，增大了污泥受熱面積，提高蒸發強度；在刀軸內設置天然氣燃燒裝置，不但使污泥受熱均勻蒸發制粒，還進一步把單體污泥顆粒處理成趨近鏤空狀態。
權利要求書
1.一種污泥熱裂解處置方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、污泥卸料暫存：將污泥倒入卸泥池內再傳輸到污泥暫存罐內儲放；S2、污泥平行熱切割：將暫存罐內部的污泥轉移到平行熱切割機內，通過平行熱切割機對污泥外表高溫加熱，使污泥表面瞬間脫水成表面干化、脆化、裂化的濕污泥顆粒；S3、延時干化：將濕污泥顆粒依次在延時干燥機組中翻滾移動，利用間接高溫對污泥顆粒進行烘烤蒸發以延長受熱烘烤時間，從而對污泥顆粒進行干化；S4、污泥熱裂解：干化后的污泥顆粒在無氧或貧氧的狀態下高溫受熱至體積減小到原污泥體積10％以下后出料，污泥中的大分子有機物受高溫分裂成小分子的可燃氣體，剩余的固體無機物再高溫形成熔渣；S5、污泥熔渣活化：將S4熱裂解之后的熔渣進行活化處理，使污泥熔渣在水蒸氣或水的作用下快速冷卻、淬火硬化形成多孔狀的、輕質的陶粒砂；S6、尾氣處理：對S4中產生的氣體依次進行燃燒、余熱利用以及急冷、脫硫、脫硝凈化處理后排出。
2.如權利要求1所述污泥熱裂解處置方法，其特征在于：還包括廢水處理，將污泥干化過程中產生的廢水通過電催化氧化與生物膜法耦合處理，進行廢水處理直至達標排放。
3.如權利要求1所述污泥熱裂解處置方法，其特征在于：所述步驟S2中污泥通過布料機從頂端入料口送入平行熱切割機內，污泥依次落入從上至下平行設置的多組刀軸上，向每組刀軸的容腔中通入熱氣流，熱量通過刀軸表面釋放給物料，使污泥表面快速升溫，污泥中的水在急劇受熱中瞬間蒸發，使污泥顆粒外表瞬間脫水成表面干化、脆化、裂化、硬化的且內部濕軟的鏤空顆粒，使污泥中的含水率進一步地降低。
4.如權利要求1所述污泥熱裂解處置方法，其特征在于：所述步驟S3中污泥進入蒸餾裝置中后，通過控制蒸餾裝置的轉速對翻滾速度進行控制；所述間接高溫通過通入干熱氣帶走污泥中的水分形成水蒸氣，所述干熱氣的熱源來自所述步驟S6中尾氣燃燒所產生的熱量，所形成的水蒸氣通入步驟S2之前對污泥進行預熱。
5.如權利要求1所述污泥熱裂解處置方法，其特征在于：所述步驟S4中利用脈沖式天然氣外加熱以提高裂解反應釜內污泥顆粒的受熱溫度，溫度為1100℃-1200℃，使污泥顆粒中的有機質污染物由大分子分裂成小分子的可燃氣體，通過溫度傳感器對加熱溫度實時檢測，并通過控制出料螺旋機的轉速以及出料閥門的開閉，待污泥顆粒的體積減小到10％以下后再出料，使得污泥中的有機質能夠被完全熱裂解。
6.如權利要求1所述污泥熱裂解處置方法，其特征在于：所述S5中污泥殘渣高溫顆粒，通過注入水蒸氣或水拌和，污泥殘渣高顆粒急劇冷卻，熱劇烈蒸發，形成多孔狀中的陶粒砂，同時水蒸氣或水受熱快速增壓形成過熱蒸汽通入步驟S3中的干化系統中。
7.如權利要求1所述污泥熱裂解處置方法，其特征在于：所述步驟S6中，在污泥熔渣活化之后產生的混合尾氣通入熱裂解爐膛燃燒，并對燃燒后產生的熱煙氣經過除塵器后通入余熱回收利用裝置中進行余熱利用，余熱回收利用裝置產生的高溫蒸汽返回至步驟S3中的間接干化裝置夾層，通過間接加熱對污泥進行干化，低溫蒸汽通過高速冷卻塔冷卻變為熱水回用，引風機抽出的煙氣經尾氣處理系統清潔凈化后排放。
8.如權利要求2所述污泥熱裂解處置方法，其特征在于：所述廢水處理過程還包括對污泥干化過程中產生的廢蒸汽進行除塵，然后將廢蒸汽通入添加活性炭的玻璃管中，為防止蒸汽在玻璃管中冷凝成液體，在玻璃管外壁纏繞保溫帶，廢蒸汽經活性炭吸附后進入冷凝管冷凝成廢水，然后再將冷凝后的廢水通過電催化氧化與生物膜法耦合處理后排放。
9.一種污泥熱裂解成套處置系統，其特征在于；包括卸泥池(1)，所述卸泥池(1)通過泵連接暫存罐(2)，所述暫存罐(2)的下側連接高壓柱塞泵并輸送連接至平行熱切割機(3)，所述平行熱切割機(3)的一側連接有延時蒸餾裝置(4)，所述延時蒸餾裝置(4)的一側連接有干化裝置(5)，所述干化裝置(5)的一側連接有干燥裝置(6)，所述干燥裝置(6)的一側連接有干餾反應釜(7)，所述干餾反應釜(7)的一側連接有裂解氣化反應釜(8)，所述裂解氣化反應釜(8)的一側連接有熱裂解爐(9)，所述熱裂解爐(9)的一側連接有余熱回收裝置(10)。
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供一種污泥熱裂解處置方法及成套處置系統，以解決現有技術中在大規模處理市政污泥時存在耗時耗力耗人工以及設備繁多占地面積大的問題。
提供一種污泥熱裂解處置方法，其包括以下步驟：
S1、污泥卸料暫存：將污泥倒入卸泥池內再傳輸到污泥暫存罐內儲放；
S2、污泥平行熱切割：將暫存罐內部的污泥轉移到平行熱切割機內，通過平行熱切割機對污泥外表高溫加熱，使污泥表面瞬間脫水成表面干化、脆化、裂化的濕污泥顆粒；
S3、延時干化：將濕污泥顆粒在延時干燥機組中翻滾移動，利用間接高溫對污泥顆粒進行烘烤蒸發以延長受熱烘烤時間，從而對污泥顆粒進行干化；
S4、污泥熱裂解：干化后的污泥顆粒在無氧或貧氧的狀態下高溫受熱至體積減小到原污泥體積10％以下后出料，污泥中的大分子有機物受高溫分裂成小分子的可燃氣體，剩余的固體無機物再高溫形成熔渣；
S5、污泥熔渣活化：將S4熱裂解之后的熔渣進行活化處理，使污泥熔渣在水蒸氣或水的作用下快速冷卻、淬火硬化形成多孔狀的、輕質的陶粒砂；
S6、尾氣處理：對S4中產生的氣體依次進行燃燒、余熱利用和凈化處理后排出。
優選的，上述污泥熱裂解處置方法，還包括廢水處理，將污泥干化過程中產生的廢水通過電催化氧化與生物膜法耦合處理，進行廢水處理直至達標排放。
優選的，所述步驟S2中污泥通過布料機從頂端入料口送入平行熱切割機內，污泥依次落入從上至下平行設置的多組刀軸上，向每組刀軸的容腔中通入熱氣流，熱量通過刀軸表面釋放給物料，使污泥表面快速升溫，污泥中的水在急劇受熱中瞬間蒸發，使污泥顆粒外表瞬間脫水成表面干化、脆化、裂化、硬化的且內部濕軟的鏤空顆粒，使污泥中的含水率進一步降低。
優選的，所述步驟S3中污泥進入蒸餾裝置中后，通過控制蒸餾裝置的轉速對翻滾速度進行控制，所述轉速為2～5r/min；所述間接高溫通過通入干熱氣帶走污泥中的水分形成水蒸氣，所述干熱氣的熱源來自所述步驟S6中尾氣燃燒所產生的熱量，所形成的水蒸氣通入步驟S2之前對污泥進行預熱。
優選的，所述步驟S4中利用脈沖式天然氣外加熱以提高裂解反應釜內污泥顆粒的受熱溫度，溫度為1100℃-1200℃，使污泥顆粒中的有機質污染物由大分子分裂成小分子的可燃氣體，通過溫度傳感器對加熱溫度實時檢測，并通過控制出料螺旋機的轉速以及出料閥門的開閉，待污泥顆粒的體積減小到10％以下后再出料，使得污泥中的有機質能夠被完全熱裂解。
優選的，所述S5中污泥殘渣高溫顆粒，通過注入水蒸氣或水拌和，污泥殘渣高顆粒急劇冷卻，熱劇烈蒸發，形成多孔狀中的陶粒砂，同時水蒸氣或水受熱快速增壓形成過熱蒸汽通入步驟S3中的干化系統中。
優選的，所述步驟S6中，在污泥熔渣活化之后產生的混合尾氣通入熱裂解爐膛燃燒，并對燃燒后產生的熱煙氣經過除塵器后通入余熱回收利用裝置中進行余熱利用，余熱回收利用裝置產生的高溫蒸汽返回至步驟S3中的間接干化裝置夾層，通過間接加熱對污泥進行干化，低溫蒸汽通過高速冷卻塔冷卻變為熱水回用，引風機抽出的煙氣經尾氣處理系統清潔凈化后排放。
優選的，所述廢水處理過程包括對污泥干化過程中產生的廢蒸汽進行除塵，然后將廢蒸汽通入添加活性炭的玻璃管中，為防止蒸汽在玻璃管中冷凝成液體，在玻璃管外壁纏繞保溫帶，廢蒸汽經活性炭吸附后進入冷凝管冷凝成廢水，然后再將冷凝后的廢水通過電催化氧化與生物膜法耦合處理后排放。
一種污泥熱裂解成套處置系統，其包括卸泥池，所述卸泥池通過泵連接暫存罐，所述暫存罐的下側連接高壓柱塞泵并輸送連接至平行熱切割機，所述平行熱切割機的一側連接有延時蒸餾裝置，所述延時蒸餾裝置的一側連接有干化裝置，所述干化裝置的一側連接有干燥裝置，所述干燥裝置的一側連接有干餾反應釜，所述干餾反應釜的一側連接有裂解氣化反應釜，所述裂解氣化反應釜的一側連接有熱裂解爐，所述熱裂解爐的一側連接有余熱回收裝置。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：
1、通過本發明中的污泥熱裂解處置方法及成套處置系統的處理，能夠將含水率80％的污泥處理到含水率為5％-10％左右，再利用污泥中有機物的熱不穩定性，在無氧或貧氧條件下對其加熱，使有機物產生熱裂解反應，有機物根據其碳氫比例被高溫(1100-1200℃)裂解，形成利用價值較高的氣相(熱解氣:小分子的可燃氣體)、和固相(固體熔渣),熱解氣再次燃燒并將其燃燒產生的熱量輸送至前段干化步驟中進行能源的循環利用，固體熔渣只有原污泥量的10％且通過活化處理為陶粒砂作為建筑骨料再次利用。對尾氣進行燃燒、余熱利用以及急冷、脫硫、脫硝凈化處理后排出，對資源利用化增大，且環保性更高。從而達到了對污泥的減量化、穩定化、無害化、資源化的處理。
2、本發明通過針對市政污泥本身的含水率高、非自由離結構，有機污染物復雜等特性采用了污泥預熱、平行切割、三重干化等方式增大受熱蒸發面積，延長蒸發時間，這是一種全新的、低能耗的污泥徹底處置的聯合成套系統，為污泥處置徹底閉環提供了一個可行解決方案及污泥處置成套設備，針對污泥現有的處理、處置設備的單一和機械受熱膨脹等傳動、廢氣處理、廢水處理等問題建立了廢氣、廢水超低排放系統及裝置，為污泥無害化處置、資源化利用創造了一套完整的處置系統及聯合設備，具有處理成本低、能耗低、占地面積小、處理徹底、無二次污染等優點。
（發明人：田鳴;肖相權;田果;李佳君）
