申请日2016.03.07
公开(公告)日2016.05.25
IPC分类号C10B53/00; C10B57/10; C02F11/12; C02F11/10
摘要
本发明涉及一种用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，包括热风装置和依次连接的进料收储计量装置、低温烟气干化装置、布袋除尘器、中温热解炭化装置、烟气余热回收装置和尾气净化除臭装置，所述热风装置为低温烟气干化装置和中温热解炭化装置提供热风。本发明通过系统优化组合，通过能量梯度利用，既降低了系统能耗，有效的提高了热效率;中温热解避免了污泥局部过热产生结焦和阻塞的问题，提高了系统可靠性。本发明采用低温烟气干化技术作为前段污泥干化核心设备，雾化干化效率高，时间短;干化段结合喷动床和流化床原理能有效控制干化后出料粒径2～4mm，有效提高了为后续碳化效率。
权利要求书
1.一种用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，包括热风装置和依次连接的进料收储计量装置、低温烟气干化装置、布袋除尘器、中温热解炭化装置、烟气余热回收装置和尾气净化除臭装置，所述热风装置为低温烟气干化装置和中温热解炭化装置提供热风。
2.根据权利要求1所述的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，所述低温烟气干化装置包括干燥筒，所述干燥筒下部有进风道，所述干燥筒内部设有离心式雾化盘，进风道位于雾化盘的下方，离心式雾化盘与驱动电机连接，所述离心式雾化盘上部设有污泥进料管，污泥进料管与螺旋加料器相连，所述干燥筒的顶部设有烟尘出口;
3.根据权利要求1所述的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，所述中温热解炭化装置包括送料装置、壳体和热风分配管，所述送料装置与壳体的上部连接，所述壳体的上部设有预热干燥区，所述预热干燥区内设有多个上下交错设置的分配耙齿和布料分配盘，所述布料分配盘固定在壳体的内壁，所述分配耙齿固定在旋转轴上，所述旋转轴与驱动装置连接，所述预热干燥区下方设有热解反应区，所述热解反应区的下方设置炭化物分离板，所述热风分配管向预热干燥区和热解反应区内输送热风。
4.根据权利要求1所述的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，所述进料收储计量装置包括污泥接收仓、若干出料阀及计量螺旋，城市污泥采用密封式运输车或污泥泵输送至污泥接收仓中调节均衡后续装置流量，经污泥接收仓底部计量螺旋计量并输送至烟气干化装置。
5.根据权利要求1所述的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，所述烟气余热回收装置预热送入热风装置的助燃气体。
6.根据权利要求1所述的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，所述烟气余热回收装置采用翘片强化空气对流换热结构。
7.根据权利要求1所述的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，所述布袋除尘器中的干化污泥通过气力输送设备送入中温热解炭化装置。
8.根据权利要求1所述的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，所述尾气净化除臭装置与吸附塔和烟囱连接。
9.根据权利要求1所述的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，所述中温热解炭化装置与炭化物包装装置连接。
10.根据权利要求3所述的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，其特征在于，所述中温热解炭化装置还包括气固分离器，所述壳体上设有烟气出口，所述气固分离器的入口与所述烟气出口连接，所述气固分离器顶部设有分离烟气出口，底部设有固体出口，所述固体出口与设置在壳体上的回料口连接。
说明书
用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统
技术领域
本发明涉及化工、生态环保领域，更具体地说，涉及一种用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统。
背景技术
截至2015年6月底，全国设市城市、县(以下简称城镇，不含其它建制镇)累计建成污水处理厂3802座，污水处理能力达1.61亿立方米/日。据此测算，污泥产量9.66万吨/天(含水率80%)，3526万吨/年。
污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、微生物菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。城镇污水处理厂污泥不仅含水量高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和二恶英等难以降解的有毒有害及致癌物质。污泥未经处理随意堆放，经过雨水的侵蚀和渗漏作用，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人类身体健康。
妥善、安全、环保、因地制宜的处理处置城市污泥，是保护城市水环境的急需解决的重要任务。目前，污泥处理处置工艺主要为市污泥的处理包括填埋、好氧堆肥或厌氧消化后土地利用、干化焚烧和热解等途径。但是由于我国污泥有机质含量较欧美等发达国家要低，而且大部分城市污泥中由于接纳部分工业废水导致污泥中重金属存在不同程度的超标，考虑到食物链的富集作用，好氧堆肥或厌氧消化后土地利用的最终处置问题无法解决，填埋则由于城市垃圾填埋场地的库容限制以及污泥二次污染的不可控等因素已为国家产业政策所限，干化焚烧则受限于高能耗和高运行成本只能在发达城市使用。
污泥热解是将污泥在无氧或者缺氧的状态下加热，并由此产生热作用引起化学分解使之成为固态、气态和液态物质的化学分解反应。由于热解是在缺氧条件下进行的，其NOx、SOx和重金属等污染物的排放远远低于焚烧过程中的排放量，从热解可获得炭化物、焦油和燃气，他们具有较高的热值和利用价值。
目前污泥热解的工程应用集中在高温热解炭化，由于能耗高导致运行成本高企，无法大规模推广。而在中温慢速热解(400～600℃)中，污泥中的有机质已分解彻底，实现了污泥中的有机质及重金属的稳定化处置。采用中温热解可有效的降低能耗及运行成本，将中温热解中产生的烟气余热回收用于污泥干化后输送至炭化装置中热解炭化，热解气作为补充燃料，炭化物则可作为水处理吸附剂实现资源化利用，具有推广应用价值。
目前污泥等有机固废炭化应用集中在高温炭化，其前处理多采用回转式烘干机，与脱水污泥高粘滞性的特性不匹配，受限于干化设备内搅拌传输阻力大、干化传热效率低，导致整个系统能耗居高不下、设备故障率高等不利于大规模推广的特点。因此，污泥碳化系统如何有效提高热效率，降低运行成本及提高装置的稳定性是当前研究的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，所制成的炭化物可作为吸附剂，对COD及重金属离子有很高的去除率，是一种优良的有机废水处理剂，亦可作为辅助燃料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，包括热风装置和依次连接的进料收储计量装置、低温烟气干化装置、布袋除尘器、中温热解炭化装置、烟气余热回收装置和尾气净化除臭装置，所述热风装置为低温烟气干化装置和中温热解炭化装置提供热风。
上述方案中，所述低温烟气干化装置包括干燥筒，所述干燥筒下部有进风道，所述干燥筒内部设有离心式雾化盘，进风道位于雾化盘的下方，离心式雾化盘与驱动电机连接，所述离心式雾化盘上部设有污泥进料管，污泥进料管与螺旋加料器相连，所述干燥筒的顶部设有烟尘出口;
上述方案中，所述中温热解炭化装置包括送料装置、壳体和热风分配管，所述送料装置与壳体的上部连接，所述壳体的上部设有预热干燥区，所述预热干燥区内设有多个上下交错设置的分配耙齿和布料分配盘，所述布料分配盘固定在壳体的内壁，所述分配耙齿固定在旋转轴上，所述旋转轴与驱动装置连接，所述预热干燥区下方设有热解反应区，所述热解反应区的下方设置炭化物分离板，所述热风分配管向预热干燥区和热解反应区内输送热风。
上述方案中，所述进料收储计量装置包括污泥接收仓、若干出料阀及计量螺旋，城市污泥采用密封式运输车或污泥泵输送至污泥接收仓中调节均衡后续装置流量，经污泥接收仓底部计量螺旋计量并输送至烟气干化装置。
上述方案中，所述烟气余热回收装置预热送入热风装置的助燃气体。
上述方案中，所述烟气余热回收装置采用翘片强化空气对流换热结构。
上述方案中，所述布袋除尘器中的干化污泥通过气力输送设备送入中温热解炭化装置。
上述方案中，所述尾气净化除臭装置与吸附塔和烟囱连接。
上述方案中，所述中温热解炭化装置与炭化物包装装置连接。
上述方案中，所述中温热解炭化装置还包括气固分离器，所述壳体上设有烟气出口，所述气固分离器的入口与所述烟气出口连接，所述气固分离器顶部设有分离烟气出口，底部设有固体出口，所述固体出口与设置在壳体上的回料口连接。
上述方案中，所述离心式雾化盘的盘面上设有多个金属薄切片，多个所述切片呈环形分布。
上述方案中，所述壳体的底部设有炭化物排放口，所述炭化物排放口下方设置冷却器。
实施本发明的用于城市污泥烟气干化中温热解炭化的系统，具有以下有益效果：
1、本发明通过系统优化组合，通过能量梯度利用，既降低了系统能耗，有效的提高了热效率;中温热解避免了污泥局部过热产生结焦和阻塞的问题，提高了系统可靠性。
2、本发明采用低温烟气干化技术作为前段污泥干化核心设备，雾化干化效率高，时间短;干化段结合喷动床和流化床原理能有效控制干化后出料粒径2～4mm，有效提高了为后续碳化效率。
3、本发明烟气干化后污泥经布袋除尘器分离后采用气力输送方式送入后续的炭化装置，相比传统的螺旋输送或带式输送方式，充分利用本工艺干化后污泥的粒径特点，既节约了输送能耗，整个系统的气密性好，操作环境无臭味、粉尘外溢。
4、本发明烟气余热回收利用系统相比采用余热锅炉形式，减少了中间环节的能量耗损和设备投资，结合烟气干化设备，系统简单可靠。
