CN108911457A - 一种间接传热式污泥热解碳化装置及污泥热解碳化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种间接传热式污泥热解碳化装置，包括热解碳化炉和向热解碳化炉内供应高温烟气的第一燃烧器，热解碳化炉内设有用于输送污泥在热解碳化炉内运动的热解输送机，热解输送机包括多段水平设置的螺旋输送器，多段螺旋输送器上下排列，螺旋输送器在水平方向自其第一端向第二端输送污泥，上下相邻的螺旋输送器的输送方向相反，下方的螺旋输送器的第一端接收从相邻上方的螺旋输送器的第二端落下的污泥，每段螺旋输送器包括壳体和位于壳体内推动污泥运动的螺旋推动器，每段螺旋输送器的壳体的第一端具有接收污泥的接收开口，每段螺旋输送器的壳体的第二端具有排出污泥的排出开口。本发明的生物油的间接式污泥热解碳化装置不会产生难分离的生物油。
Description
技术领域
本发明涉及环保领域的污泥处理。具体为一种间接式污泥热解碳化装置及污泥热解碳化系统。
背景技术
污泥是城市污水处理厂的主要副产物之一，随着城市化的发展和环保要求的提高，污泥的产量急剧增加。污泥中含有大量病菌、寄生虫及有害物质(如重金属)且常伴有臭味，将其任意堆放或处理不当，都可能造成二次污染。此外，除了上述物质，污泥中还含有大量的有机质，如果任意堆放处置会使得大量有机质白白浪费掉。
污泥热解因其经济性好、二次污染小、热解产物利用价值高等优点而被认为是实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化目标的极具潜力的热化学处理技术之一。利用污泥热解制油是近年来处置污泥的一种新的可望达到能量平衡的技术，但是目前热解处理的热利用效率较低，导致污泥的热解处理成本较高。另外，目前的热解炉热解产生的生物油难分离，尾气成分复杂，会对大气产生污染。
发明内容
本发明克服了现有的污泥热解处理产生难分离的生物油的缺点，提供一种不会产生难分离的生物油的间接式污泥热解碳化装置。
本发明的间接式污泥热解碳化装置，包括热解碳化炉和向所述热解碳化炉内供应高温烟气的第一燃烧器，所述热解碳化炉内设有用于输送污泥在所述所述热解碳化炉内运动的热解输送机，所述热解输送机包括多段水平设置的螺旋输送器，多段螺旋输送器上下排列，每段所述螺旋输送器在水平方向自其第一端向第二端输送污泥，上下相邻的螺旋输送器的输送方向相反，下方的螺旋输送器的第一端接收从相邻上方的螺旋输送器的第二端落下的污泥，每段所述螺旋输送器包括壳体和位于所述壳体内推动所述污泥运动的螺旋推动器，每段所述螺旋输送器的壳体的第一端具有接收污泥的接收开口，每段所述螺旋输送器的壳体的第二端具有排出污泥的排出开口。
作为优选，每段所述螺旋输送器的污泥排出口的位置与位于相邻下方的螺旋输送器的接收开口的位置上下相对，且二者之间连接有允许污泥通过的管道。
作为优选，位于最上方的螺旋输送器的第一端伸出于所述炉体且其接收开口位于所述炉体外，位于最下方的螺旋输送器的第二端伸出于所述炉体且其排出开口位于所述炉体外。
作为优选，所述热解碳化炉的螺旋输送器的壳体设有排气口，所述排气口与所述第一燃烧器相通以将热解产生的包含碳氢化合物的热解气送入第一燃烧器燃烧。
作为优选，所述间接式污泥热解碳化装置还包括第二燃烧器，所述第一燃烧器与第二燃烧器相通将第一燃烧器内的高温烟气输送至第二燃烧器内继续燃烧。
本发明还提供一种间接式污泥热解碳化系统，所述间接式污泥热解碳化系统包括接收并存储湿污泥的污泥接收存储装置、接收污泥接收存储装置送来的湿污泥并对其进行干燥的污泥干燥装置、对干燥后的污泥进行热解碳化处理形成污泥碳的污泥热解碳化装置、对污泥碳进行冷却存储的污泥碳冷却存储装置及对所述污泥干燥装置和污泥热解碳化装置产生的尾气进行处理的尾气处理装置，其中所述污泥热解碳化装置为如上所述的污泥热解碳化装置。
作为优选，所述污泥接收存储装置包括湿污泥储存仓、接收所述湿污泥储存仓排出的湿污泥并输送湿污泥的湿泥螺旋输送机、接收湿泥螺旋输送机送来的湿污泥并对其进行破碎的破碎机和将破碎后的湿污泥运输至所述污泥干燥装置的斗式输送器。
作为优选，所述污泥干燥装置包括接收所述斗式输送器输送来的污泥并对其进行干燥的间接干燥机、向所述间接干燥机内输送高温蒸汽用于对污泥加热的蒸汽锅炉和接收干燥后的污泥并将其输送至所述热解碳化炉的干泥输送机，所述蒸汽锅炉的尾气出口与所述尾气处理装置连通。
作为优选，所述污泥干燥装置还包括其进气口与所述间接干燥机的排气口相通的喷淋塔，所述喷淋塔的出气经引风机后送入所述间接干燥机的进气口相通使得通过喷淋塔水洗降温后的部分气体被输入所述间接干燥机内对其内的污泥进行干燥。
作为优选，所述引风机与所述第一燃烧器和/或蒸汽锅炉连接使得通过喷淋塔后的部分气体被输送至所述第一燃烧器和/或蒸汽锅炉内燃烧。
作为优选，所述污泥碳冷却存储装置包括冷却储存料仓和将自所述热解碳化炉排出的污泥碳输送至所述冷却储存料仓的冷却输送机，所述冷却储存料仓具有冷却腔体，所述污泥碳冷却存储装置还包括可与所述冷却腔体相通以向所述冷却腔体输送冷水的冷水槽。
作为优选，所述尾气处理装置包括依次设置的水喷淋塔、碱喷淋塔、生物除臭装置、活性碳吸附塔和烟囱。
本发明还提供另外一种间接式污泥热解碳化系统，所述间接式污泥热解碳化系统包括接收并存储湿污泥的污泥接收存储装置、接收污泥接收存储装置送来的湿污泥并对其进行干燥的污泥干燥装置、对干燥后的污泥进行热解碳化处理形成污泥碳的污泥热解碳化装置、对污泥碳进行冷却存储的污泥碳冷却存储装置及对所述污泥干燥装置和污泥热解碳化装置产生的尾气进行处理的尾气处理装置，其中所述污泥热解碳化装置为如上所述的污泥热解碳化装置，所述污泥干燥装置包括间接干燥机、向所述间接干燥机内输送高温蒸汽用于对污泥加热的蒸汽发生装置和接收干燥后的污泥并将其输送至所述热解碳化炉的干泥输送机，所述蒸汽发生装置与所述污泥热解碳化装置的第二燃烧器连通以将所述第二燃烧器内产生的高温烟气通入蒸汽发生装置的热交换装置对蒸汽发生装置内的水进行加热以产生蒸汽。
作为优选，所述蒸汽发生装置的热交换装置与尾气处理装置连接将经过所述蒸汽发生装置的热交换装置的烟气通入所述尾气处理装置进行处理。
本发明的间接式污泥热解碳化装置和间接式污泥热解碳化系统与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明的间接式污泥热解碳化装置通过高温烟气对螺旋输送器的壳体内的污泥进行间接加热，使污泥在壳体内的无氧或缺氧状态下受热分解，产生大量包含碳氢化合物的热解气，从而避免了生物油的产生和分离的情况。
2、所述热解碳化炉的螺旋输送器的壳体设有排气口，所述排气口与所述燃烧器相通以将热解产生的包含碳氢化合物的热解气送入燃烧器燃烧，可更充分地利用污泥热解过程中产生的能源，提高了热效率。
3、所述第一燃烧器与第二燃烧器相通将第一燃烧器内的高温烟气输送至第二燃烧器内继续燃烧，可使热解气和高温烟气中的可燃烧成分进行更充分的燃烧，从而减少尾气中的有害成分。
4、通过喷淋塔降温后的部分气体送入第一燃烧器或者蒸汽锅炉的燃烧器内燃烧，部分气体进入间接干燥机内带走高湿度的蒸汽。
5、在另一种方案中，不设置蒸汽锅炉，而是通过第二燃烧室燃烧产生的高温烟气进入蒸汽发生装置的热交换器对蒸汽发生装置内的水进行加热，从而一方面利用了高温烟气的余热，同时还降低高温烟气的温度利以于后续尾气的处理。
附图说明
图1为本发明一个实施例的间接式污泥热解碳化装置的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的间接式污泥热解碳化系统的结构示意图。
附图标记
1热解碳化炉，2螺旋输送器，3第一燃烧器，4第二燃烧器。
具体实施方式
本发明提供了一种间接式污泥热解碳化装置，如图1所示，间接式污泥热解碳化装置包括热解碳化炉1和向所述热解碳化炉1内供应高温烟气的第一燃烧器3，所述热解碳化炉1内设有用于输送污泥在所述所述热解碳化炉1内运动的热解输送机，所述热解输送机包括多段水平设置的螺旋输送器2，多段螺旋输送器2上下排列，热解炉内可以设置一排或者多排上下排列的螺旋输送器2。每段所述螺旋输送器2在水平方向自其第一端向第二端输送污泥，上下相邻的螺旋输送器2的输送方向相反，下方的螺旋输送器2的第一端接收从相邻上方的螺旋输送器2的第二端落下的污泥，每段所述螺旋输送器2包括壳体和位于所述壳体内推动所述污泥运动的螺旋螺旋推动器，每段所述螺旋输送器2的壳体的第一端具有接收污泥的接收开口，每段所述螺旋输送器2的壳体的第二端具有排出污泥的排出开口。
本发明的间接式污泥热解碳化装置通过高温烟气对螺旋输送器2的壳体内的污泥进行间接加热，使污泥在壳体内的无氧或缺氧状态下受热分解，产生大量包含碳氢化合物的热解气，从而避免了生物油的产生和分离的情况。
在本实施例中，每段所述螺旋输送器2的污泥排出口的位置与位于相邻下方的螺旋输送器2的接收开口的位置上下相对，且二者之间连接有允许污泥通过的管道。位于最上方的螺旋输送器2的第一端伸出于所述炉体且其接收开口位于所述炉体外，接收来自污泥干燥装置送来的干燥污泥。位于最下方的螺旋输送器2的第二端伸出于所述炉体且其排出开口位于所述炉体外，污泥完成热解后生成为可进行再利用的污泥碳，排出口将污泥碳排出至污泥碳冷却存储装置。
在本实施例中，所述热解碳化炉1的螺旋输送器2的壳体设有排气口，所述排气口与所述燃烧器相通以将热解产生的包含碳氢化合物的热解气送入燃烧器燃烧，可充分地利用污泥热解过程中产生的能源。
作为优选的方案，如图1所示，所述间接式污泥热解碳化装置还包括第二燃烧器4，在本实施例中，第一燃烧器3位于所述热解碳化炉1的下方，第二燃烧器4位于所述热解碳化炉1的上方。所述第一燃烧器3与第二燃烧器4相通将第一燃烧器3内的高温烟气输送至第二燃烧器4内继续燃烧，可使热解气和高温烟气中的可燃烧成分进行更充分的燃烧，从而减少尾气中的有害成分。
本发明还提供一种间接式污泥热解碳化系统，所述间接式污泥热解碳化系统包括接收并存储湿污泥的污泥接收存储装置、接收污泥接收存储装置送来的湿污泥并对其进行干燥的污泥干燥装置、对干燥后的污泥进行热解碳化处理形成污泥碳的污泥热解碳化装置、对污泥碳进行冷却存储的污泥碳冷却存储装置及对所述污泥干燥装置和污泥热解碳化装置产生的尾气进行处理的尾气处理装置，其中所述污泥热解碳化装置为如上所述的污泥热解碳化装置。
本发明的间接式污泥热解碳化系统的工作原理是：含水污泥先由污泥接收装置接收，输送到污泥干燥装置干燥降低含水率，再输送到污泥热解碳化装置进行热解碳化处理，热解碳化产生的污泥碳最后送到污泥碳冷却存储装置进行冷却和储存。污泥干燥装置产生的空气，经冷却后部分进入到间接式污泥热解碳化装置内燃烧，其余回流至间接干燥机空气入口处循环利用，燃烧器排放的烟气由尾气处理装置处理后排放到大气中。
其中，所述污泥接收存储装置包括湿污泥储存仓、接收所述湿污泥储存仓排出的湿污泥并输送湿污泥的湿泥螺旋输送机、接收湿泥螺旋输送机送来的湿污泥并对其进行破碎的破碎机和将破碎后的湿污泥运输至所述污泥干燥装置的斗式输送器。湿污泥存放于湿污泥储存仓中，螺旋输送机设在湿污泥储存仓的下方，螺旋输送机在输送湿污泥的过程中可同时对湿污泥进行初次破碎，螺旋输送机将污泥送至破碎机内进行破碎处理，破碎后的污泥经斗式输送器提升输送到间接干燥机内干燥，在本实施例中，斗式输送器为斗式提升机。
所述污泥干燥装置包括接收所述斗式输送器输送来的污泥并对其进行干燥的间接干燥机、向所述间接干燥机内输送高温蒸汽用于对污泥加热的蒸汽锅炉和接收干燥后的污泥并将其输送至所述热解碳化炉1的干泥输送机，所述蒸汽锅炉的尾气出口与所述尾气处理装置连通。在本实施例中，间接干燥机采用现有的圆盘间接干燥机。在本实施例中，蒸汽锅炉还连接有保温热水箱，保温热水箱向蒸汽锅炉内供应热水。保温热水箱还与间接干燥机相连，回收间接干燥机内流出的水。
所述污泥干燥装置还包括其进气口与所述间接干燥机的排气口相通的喷淋塔，所述喷淋塔的出气经引风机后送入所述间接干燥机的进气口相通使得通过喷淋塔水洗降温后的部分气体被输入所述间接干燥机内对其内的污泥进行干燥。
所述引风机与所述第一燃烧器3和/或蒸汽锅炉连接使得通过喷淋塔后的部分气体被输送至所述第一燃烧器3和/或蒸汽锅炉内燃烧。在本实施例中，蒸汽锅炉本身是有燃烧室的，干燥气体被送入第一燃烧器3和/或蒸汽锅炉的燃烧器可使得燃料燃烧更充分。在本实施例中，第一燃烧器3和蒸汽锅炉的燃烧器燃料为天然气。
所述污泥碳冷却存储装置包括冷却储存料仓和将自所述热解碳化炉1排出的污泥碳输送至所述冷却储存料仓的冷却输送机，所述冷却储存料仓具有冷却腔体，所述污泥碳冷却存储装置还包括可与所述冷却腔体相通以向所述冷却腔体输送冷水的冷水槽。
所述尾气处理装置包括依次设置的水喷淋塔、碱喷淋塔、生物除臭装置、活性碳吸附塔和烟囱。燃烧器和蒸汽锅炉的排出的废气输送至水喷淋塔进行喷淋降温。水喷淋塔是一种立式的带填料的洗涤塔，经过洗涤塔后气体可降温至40℃，同时可去除大部分的颗粒物及可溶性气体。洗涤后的废气进入到碱喷淋塔以去除二氧化硫等污染物。经过碱喷淋的尾气从生物除臭装置下方进入，生物除臭装置内部装有高比表面积的无机填料，填料表面附着大量的微生物菌群，使得臭气成分溶解在填料表面的水膜中被菌群吸收分解。经过除臭的尾气从生物除臭装置的上部排出再进入到活性碳吸附塔中，活性碳吸附塔是一种固定床式活性碳填充过滤装置。其内部填充的活性碳具有高度发达的孔隙结构，与气体接触充分，具有很强的吸附功能，能够吸附尾气中残留的二噁英、臭气等污染物，保证尾气能够达标排放。经过活性碳吸附塔的尾气最终通过烟囱排放至大气中。
本发明的间接式污泥热解碳化系统在另一实施中包括接收并存储湿污泥的污泥接收存储装置、接收污泥接收存储装置送来的湿污泥并对其进行干燥的污泥干燥装置、对干燥后的污泥进行热解碳化处理形成污泥碳的污泥热解碳化装置、对污泥碳进行冷却存储的污泥碳冷却存储装置及对所述污泥干燥装置和污泥热解碳化装置产生的尾气进行处理的尾气处理装置。
其中所述污泥热解碳化装置包括热解碳化炉1、第一燃烧器3和第二燃烧器4，所述第一燃烧器3与第二燃烧器4相通将第一燃烧器3内的高温烟气输送至第二燃烧器4内继续燃烧。
所述污泥干燥装置包括间接干燥机、向所述间接干燥机内输送高温蒸汽用于对污泥加热的蒸汽发生装置和接收干燥后的污泥并将其输送至所述热解碳化炉1的干泥输送机，如图2所示，所述蒸汽发生装置与所述污泥热解碳化装置的第二燃烧器4连通以将所述第二燃烧器4内产生的高温烟气通入蒸汽发生装置的热交换装置对蒸汽发生装置内的水进行加热以产生蒸汽。即蒸汽发生装置本身没有燃烧器，而是利用第二燃烧器4内产生的高温烟气的余热来加热水产生蒸汽，这种方式一方面可利用燃烧产生的余热来产生蒸汽，另一方面降低了烟气的温度以利于尾气的处理。
所述蒸汽发生装置的热交换装置与尾气处理装置连接将经过所述蒸汽发生装置的热交换装置的烟气通入所述尾气处理装置进行处理。
本实施例的间接式污泥热解碳化系统的其它特征与上述实施例的间接式污泥热解碳化系统的其它特征相同。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。
Claims (14)
1.一种间接式污泥热解碳化装置，其特征在于，包括热解碳化炉和向所述热解碳化炉内供应高温烟气的第一燃烧器，所述热解碳化炉内设有用于输送污泥在所述所述热解碳化炉内运动的热解输送机，所述热解输送机包括多段水平设置的螺旋输送器，多段螺旋输送器上下排列，每段所述螺旋输送器在水平方向自其第一端向第二端输送污泥，上下相邻的螺旋输送器的输送方向相反，下方的螺旋输送器的第一端接收从相邻上方的螺旋输送器的第二端落下的污泥，每段所述螺旋输送器包括壳体和位于所述壳体内推动所述污泥运动的螺旋推动器，每段所述螺旋输送器的壳体的第一端具有接收污泥的接收开口，每段所述螺旋输送器的壳体的第二端具有排出污泥的排出开口。
2.根据权利要求1所述的间接式污泥热解碳化装置，其特征在于，每段所述螺旋输送器的污泥排出口的位置与位于相邻下方的螺旋输送器的接收开口的位置上下相对，且二者之间连接有允许污泥通过的管道。
3.根据权利要求2所述的间接式污泥热解碳化装置，其特征在于，位于最上方的螺旋输送器的第一端伸出于所述炉体且其接收开口位于所述炉体外，位于最下方的螺旋输送器的第二端伸出于所述炉体且其排出开口位于所述炉体外。
4.根据权利要求1所述的间接式污泥热解碳化装置，其特征在于，所述热解碳化炉的螺旋输送器的壳体设有排气口，所述排气口与所述第一燃烧器相通以将热解产生的包含碳氢化合物的热解气送入所述第一燃烧器燃烧。
5.根据权利要求4所述的间接式污泥热解碳化装置，其特征在于，所述间接式污泥热解碳化装置还包括第二燃烧器，所述第一燃烧器与第二燃烧器相通将第一燃烧器内的高温烟气输送至第二燃烧器内继续燃烧。
6.一种间接式污泥热解碳化系统，其特征在于，所述间接式污泥热解碳化系统包括接收并存储湿污泥的污泥接收存储装置、接收污泥接收存储装置送来的湿污泥并对其进行干燥的污泥干燥装置、对干燥后的污泥进行热解碳化处理形成污泥碳的污泥热解碳化装置、对污泥碳进行冷却存储的污泥碳冷却存储装置及对所述污泥干燥装置和污泥热解碳化装置产生的尾气进行处理的尾气处理装置，其中所述污泥热解碳化装置为如权利要求1-5中任一项所述的污泥热解碳化装置。
7.根据权利要求6所述的间接式污泥热解碳化系统，其特征在于，所述污泥接收存储装置包括湿污泥储存仓、接收所述湿污泥储存仓排出的湿污泥并输送湿污泥的湿泥螺旋输送机、接收湿泥螺旋输送机送来的湿污泥并对其进行破碎的破碎机和将破碎后的湿污泥运输至所述污泥干燥装置的斗式输送器。
8.根据权利要求7所述的间接式污泥热解碳化系统，其特征在于，所述污泥干燥装置包括接收所述斗式输送器输送来的污泥并对其进行干燥的间接干燥机、向所述间接干燥机内输送高温蒸汽用于对污泥加热的蒸汽锅炉和接收干燥后的污泥并将其输送至所述热解碳化炉的干泥输送机，所述蒸汽锅炉的尾气出口与所述尾气处理装置连通。
9.根据权利要求8所述的间接式污泥热解碳化系统，其特征在于，所述污泥干燥装置还包括其进气口与所述间接干燥机的排气口相通的喷淋塔，所述喷淋塔的出气经引风机后送入所述间接干燥机的进气口相通使得通过喷淋塔水洗降温后的部分气体被输入所述间接干燥机内对其内的污泥进行干燥。
10.根据权利要求9所述的间接式污泥热解碳化系统，其特征在于，所述引风机与所述第一燃烧器和/或蒸汽锅炉连接使得通过喷淋塔后的部分气体被输送至所述第一燃烧器和/或蒸汽锅炉内燃烧。
11.根据权利要求6所述的间接式污泥热解碳化系统，其特征在于，所述污泥碳冷却存储装置包括冷却储存料仓和将自所述热解碳化炉排出的污泥碳输送至所述冷却储存料仓的冷却输送机，所述冷却储存料仓具有冷却腔体，所述污泥碳冷却存储装置还包括可与所述冷却腔体相通以向所述冷却腔体输送冷水的冷水槽。
12.根据权利要求6所述的间接式污泥热解碳化系统，其特征在于，所述尾气处理装置包括依次设置的水喷淋塔、碱喷淋塔、生物除臭装置、活性碳吸附塔和烟囱。
13.一种间接式污泥热解碳化系统，其特征在于，所述间接式污泥热解碳化系统包括接收并存储湿污泥的污泥接收存储装置、接收污泥接收存储装置送来的湿污泥并对其进行干燥的污泥干燥装置、对干燥后的污泥进行热解碳化处理形成污泥碳的污泥热解碳化装置、对污泥碳进行冷却存储的污泥碳冷却存储装置及对所述污泥干燥装置和污泥热解碳化装置产生的尾气进行处理的尾气处理装置，其中所述污泥热解碳化装置为如权利要求5所述的污泥热解碳化装置，所述污泥干燥装置包括间接干燥机、向所述间接干燥机内输送高温蒸汽用于对污泥加热的蒸汽发生装置和接收干燥后的污泥并将其输送至所述热解碳化炉的干泥输送机，所述蒸汽发生装置与所述污泥热解碳化装置的第二燃烧器连通以将所述第二燃烧器内产生的高温烟气通入蒸汽发生装置的热交换装置对蒸汽发生装置内的水进行加热以产生蒸汽。
14.根据权利要求13所述的间接式污泥热解碳化系统，其特征在于，所述蒸汽发生装置的热交换装置与尾气处理装置连接将经过所述蒸汽发生装置的热交换装置的烟气通入所述尾气处理装置进行处理。
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