申请日2017.06.28
公开(公告)日2017.09.05
IPC分类号C02F11/10; C02F11/12; C10B53/00; C10B57/10; C10B1/00
摘要
本发明公开了连续处理生活污泥的系统和方法，系统包括：螺旋干燥炭化炉和旋转床热解炉，螺旋干燥炭化炉本体一端具有生活污泥入口，另一端具有炭化污泥出口，本体内沿生活污泥入口至炭化污泥出口的方向上形成进料区、一级干燥区、二级干燥区、碳化物和排料区，各级干燥区分别设置有燃烧器和水蒸气出口，炭化区具有可燃气出口、排料区具有烟气出口;螺旋干燥炭化炉的螺旋输送器在本体内沿生活污泥入口至炭化污泥出口的方向设置;旋转床热解炉具有炭化污泥入口、热解油气出口和固体残渣出口，旋转床热解炉内设置有辐射管。该系统通过对生活污泥进行预脱水，显著提高热解油气品质，降低油气分离成本，且设备连续运行稳定，热效率高，经济效益明显。
权利要求书
1.一种连续处理生活污泥的系统，其特征在于，包括：
螺旋干燥炭化炉，所述螺旋干燥炭化炉包括：
本体，所述本体的一端具有生活污泥入口，另一端具有炭化污泥出口，所述本体内沿所述生活污泥入口至所述炭化污泥出口的方向上依次形成有进料区、一级干燥区、二级干燥区、炭化区和排料区，所述一级干燥区、所述二级干燥区和所述炭化区分别设置有燃烧器，所述一级干燥区和所述二级干燥区具有水蒸气出口，所述炭化区具有可燃气出口，所述排料区具有烟气出口;
螺旋输送器，所述螺旋输送器在所述本体内且沿所述生活污泥入口至所述炭化污泥出口的方向上设置;
旋转床热解炉，所述旋转床热解炉具有炭化污泥入口、热解油气出口和固体残渣出口，所述旋转床热解炉内设置有辐射管，所述炭化污泥入口与所述炭化污泥出口相连;
油气冷却净化单元，所述油气冷却净化单元具有油气入口、热解油出口和净化气出口，所述油气入口与所述热解油气出口相连，所述净化气出口分别与所述燃烧器的燃气入口和所述辐射管的燃气入口相连。
2.根据权利要求1所述的连续处理生活污泥的系统，其特征在于，所述二级干燥区与炭化区之间进一步包括密封区，位于所述密封区内的螺旋输送器的转轴上未设置螺旋叶片，任选地，所述本体呈圆柱状，所述密封区位于所述本体下游且在所述本体长度方向上的1/2～2/3处区域段。
3.根据权利要求1所述的连续处理生活污泥的系统，其特征在于，所述螺旋输送器上叶片的节距在生活污泥输送方向上逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的连续处理生活污泥的系统，其特征在于，所述螺旋干燥炭化炉进一步包括：
过滤网，所述过滤网设置在所述进料区、所述一级干燥区和所述二级干燥区内，且位于所述螺旋输送器的下方。
5.根据权利要求1所述的连续处理生活污泥的系统，其特征在于，所述螺旋干燥炭化炉进一步包括：
蒸汽导管，所述蒸汽导管设置在所述一级干燥区和所述二级干燥区内，所述蒸汽导管设置有多个水蒸汽入口，所述蒸汽导管的出口端与所述排料区的烟气出口连通。
6.根据权利要求1所述的连续处理生活污泥的系统，其特征在于，所述炭化区的可燃气出口与所述燃烧器的燃气入口相连。
7.一种利用权利要求1～6任一项所述的连续处理生活污泥的系统处理生活污泥的方法，其特征在于，包括：
将生活污泥连续输送至螺旋干燥炭化炉内，并在螺旋输送器的推进下依次进行一级干燥、二级干燥和炭化，以便得到炭化污泥并产生水蒸气和可燃气;
将所述炭化污泥输送至旋转床热解炉内进行热解，以便得到热解油气和固体残渣;
将所述可燃气通入所述螺旋干燥炭化炉内的燃烧器内;
将所述热解油气供给至油气冷却净化单元中进行冷却和净化处理，以便得到净化气;
将所述净化气分别通入所述螺旋干燥炭化炉内的燃烧器内和所述旋转床热解炉内的辐射管内。
8.根据权利要求7所述的处理生活污泥的方法，其特征在于，所述一级干燥、所述二级干燥和所述炭化的温度分别独立地为80～240摄氏度，且所述一级干燥、所述二级干燥和所述炭化的温度逐渐递增。
9.根据权利要求7所述的处理生活污泥的方法，其特征在于，所述生活污泥在所述螺旋干燥炭化炉内经过的时间为20～80分钟。
10.根据权利要求7所述的处理生活污泥的方法，其特征在于，在所述螺旋输送器的推进过程中，使所述生活污泥在密封区内堆积形成流动隔墙，以便将所述二级干燥区和所述炭化区隔离。
说明书
连续处理生活污泥的系统和方法
技术领域
本发明涉及环境能源领域，具体而言，本发明涉及连续处理生活污泥的系统和方法。
背景技术
生活污泥和其他粘性含碳物料(如油田油性污泥、含矿尘泥、工业污泥、危险废液)的热化学转化(如碳化、热解、气化)可产生固态、液态和气态产物，这些产物按需求制成可回收、易利用、易运输及易储存的能源形态，可供热发电或用作化工及其它产业的原料。根据原料不同和热处理目的的差异，可采用碳化、气化、热解、液化或者其他相关的热化学反应和工艺。
热解采用的反应器形式很多，如移动床、固定床、流化床、烧蚀床、悬浮炉和回转窑等，其中工业生产以移动床、固定床、回转窑和流化床为主。各种热解方式一般都有其特定的目的，即主要回收热解产物中的某一二种主要物质。
移动床热解工艺属于慢速热解工艺。该热解技术可减少热解中间产物的二次反应，从而提高热解油的产率;低压有利于减少热解炭上附着的含碳残留物，从而提高其作为炭黑重新使用的可能性;热解油中轻质石脑油和芳香化合物含量较高，既提高了经济性，又有利于提高燃料油的辛烷值;可处理大块废轮胎且不需除去钢丝和纤维帘线。缺点是热解炉的供热方式为外热式，传热效率较低，整个系统不能满负荷工作。
流化床热解工艺属于快速热解工艺，特点是加热速率快、反应迅速、气相停留时间短，因此热利用效率高，同时可以减少二次反应的发生，热解油产率较高。物料热解过程中处于硫化态，导致热解液中含尘量高，难处理。
烧蚀床热解工艺是将反应物料与灼热的金属表面直接接触换热，使物料迅速升温并裂解。热解时间短，反应速度快，可获得比较高的油收率。无法实现物料热解的连续性，只能进行批量间歇式热解。
回转窑热解工艺具有对废物料形态、形状和尺寸的适应性广的特点，几乎适用于任何固体废物料，对废轮胎给料尺寸几乎无要求，属于慢速热解工艺。而对含油含水较高的物料，如污泥、油泥类因具有粘稠性，无法直接采用该方式热解。
常规固定床热解系统为批量给料，不能长期连续运行，而且热解条件不易长期保持。
因此，现有的处理生活污泥的手段仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出连续处理生活污泥的系统和方法。该系统通过对待处理生活污泥进行预脱水，可以显著提高热解油气的品质，降低油气分离成本，且设备连续运行稳定可靠，热效率高，经济效益明显。
在本发明的第一方面，本发明提出了一种连续处理生活污泥的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：
螺旋干燥炭化炉，所述螺旋干燥炭化炉包括：
本体，所述本体的一端具有生活污泥入口，另一端具有炭化污泥出口，所述本体内沿所述生活污泥入口至所述炭化污泥出口的方向上依次形成有进料区、一级干燥区、二级干燥区、炭化区和排料区，所述一级干燥区、所述二级干燥区和所述炭化区分别设置有燃烧器，所述一级干燥区和所述二级干燥区具有水蒸气出口，所述炭化区具有可燃气出口，所述排料区具有烟气出口;
螺旋输送器，所述螺旋输送器在所述本体内且沿所述生活污泥入口至所述炭化污泥出口的方向上设置;
旋转床热解炉，所述旋转床热解炉具有炭化污泥入口、热解油气出口和固体残渣出口，所述旋转床热解炉内设置有辐射管，所述炭化污泥入口与所述炭化污泥出口相连;
油气冷却净化单元，所述油气冷却净化单元具有油气入口、热解油出口和净化气出口，所述油气入口与所述热解油气出口相连，所述净化气出口分别与所述燃烧器的燃气入口和所述辐射管的燃气入口相连。
根据本发明实施例的连续处理生活污泥的系统通过将待处理生活污泥供给至螺旋干燥炭化炉内，在螺旋干燥炭化炉螺旋输送器的推进下，待处理生活污泥依次经过进料区、一级干燥区、二级干燥区、炭化区，并通过各级干燥区内设置的燃烧器燃烧产生热烟气对待处理生活污泥进行干燥脱水，并在炭化区进行炭化，得到炭化污泥、可燃气和水蒸气，其中炭化污泥由排料区排出，水蒸气由水蒸气出口排出，可燃气由炭化区的可燃气出口排出，燃烧器燃烧产生的热烟气在完成对生活污泥的干燥脱水和炭化后，由排料区的烟气出口排出，水蒸气通过换热后可回收冷凝水;进而，炭化污泥进入旋转床热解炉进行热解，以便得到热解油气和固体残渣;由于待处理生活污泥在进行热解前完成干燥脱水和炭化，热解产生的热解油气可以直接采用油冷却方式将热解油气中的热解油冷凝回收，从而避免了热解油气中含水量过高导致的处理困难和成本高的问题，且通过预脱水可以避免热解过程中水蒸气耗费辐射管热量，并避免水蒸气与热解得到的热解油反应，从而进一步提高热解油的产率和品质。进而可以将生活污泥热解得到的热解油气进行冷却和净化处理，将得到的净化气作为燃烧器和辐射管的燃料，从而进一步提高热利用率。由此，该系统通过采用螺旋干燥炭化炉对待处理生活污泥预先进行脱水炭化，显著提高了热解油气的品质，并降低了油气分离成本，且设备连续运行稳定可靠，热效率高，经济效益明显。
另外，根据本发明上述实施例的连续处理生活污泥的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述二级干燥区与炭化区之间进一步包括密封区，位于所述密封区内的螺旋输送器的转轴上未设置螺旋叶片。
在本发明的一些实施例中，所述本体呈圆柱状，所述密封区位于所述本体下游且在所述本体长度方向上的1/2～2/3处区域段。
在本发明的一些实施例中，所述螺旋输送器上叶片的节距在生活污泥输送方向上逐渐减小。由此，可以进一步提高螺旋输送器输送待处理生活污泥的效率。
在本发明的一些实施例中，所述螺旋干燥炭化炉进一步包括：过滤网，所述过滤网设置在所述进料区、所述一级干燥区和所述二级干燥区内，且位于所述螺旋输送器的下方。
在本发明的一些实施例中，所述螺旋干燥炭化炉进一步包括：蒸汽导管，所述蒸汽导管设置在所述一级干燥区和所述二级干燥区内，所述蒸汽导管设置有多个水蒸汽入口，所述蒸汽导管的出口端与所述排料区的烟气出口连通。由此，可以利用蒸汽导管将生活污泥干燥得到的水蒸气收集并进行换热，并收集冷凝水。
在本发明的一些实施例中，所述炭化区的可燃气出口与所述燃烧器的燃气入口相连。由此，可以利用生活污泥炭化得到的可燃气作为燃烧器的燃料，从而进一步提高资源的利用率。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的连续处理生活污泥的系统处理生活污泥的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将生活污泥连续输送至螺旋干燥炭化炉内，并在螺旋输送器的推进下依次进行一级干燥、二级干燥和炭化，以便得到炭化污泥并产生水蒸气和可燃气;将所述炭化污泥输送至旋转床热解炉内进行热解，以便得到热解油气和固体残渣;将所述可燃气通入所述螺旋干燥炭化炉内的燃烧器内;将所述热解油气供给至油气冷却净化单元中进行冷却和净化处理，以便得到净化气;将所述净化气分别通入所述螺旋干燥炭化炉内的燃烧器内和所述旋转床热解炉内的辐射管内。
由此，根据本发明实施例的处理生活污泥的方法通过将待处理生活污泥供给至螺旋干燥炭化炉内，在螺旋干燥炭化炉螺旋输送器的推进下，待处理生活污泥依次经过进料区、一级干燥区、二级干燥区、炭化区，并通过各级干燥区内设置的燃烧器燃烧产生热烟气对待处理生活污泥进行干燥脱水，并在炭化区进行炭化，得到炭化污泥、可燃气和水蒸气，其中炭化污泥由排料区排出，水蒸气由水蒸气出口排出，可燃气由炭化区的可燃气出口排出，燃烧器燃烧产生的热烟气在完成对生活污泥的干燥脱水和炭化后，由排料区的烟气出口排出，水蒸气通过换热后可回收冷凝水;进而，炭化污泥进入旋转床热解炉进行热解，以便得到热解油气和固体残渣;由于待处理生活污泥在进行热解前完成干燥脱水和炭化，热解产生的热解油气可以直接采用油冷却方式将热解油气中的热解油冷凝回收，从而避免了热解油气中含水量过高导致的处理困难和成本高的问题，且通过预脱水可以避免热解过程中水蒸气耗费辐射管热量，并避免水蒸气与热解得到的热解油反应，从而进一步提高热解油的产率和品质。进而可以将生活污泥热解得到的热解油气进行冷却和净化处理，将得到的净化气作为燃烧器和辐射管的燃料，从而进一步提高热利用率。由此，该方法通过采用螺旋干燥炭化炉对待处理生活污泥预先进行脱水炭化，显著提高了热解油气的品质，并降低了油气分离成本，且设备连续运行稳定可靠，热效率高，经济效益明显。
另外，根据本发明上述实施例的处理生活污泥的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述一级干燥、所述二级干燥和所述炭化的温度分别独立地为80～240摄氏度，且所述一级干燥、所述二级干燥和所述炭化的温度逐渐递增。
在本发明的一些实施例中，所述生活污泥在所述螺旋干燥炭化炉内经过的时间为20～80分钟。由此，可以进一步降低生活污泥中的含水量。
在本发明的一些实施例中，在所述螺旋输送器的推进过程中，使所述生活污泥在密封区内堆积形成流动隔墙，以便将所述二级干燥区和所述炭化区隔离。由此，可以进一步提高所述炭化的效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
