公布日：2023.09.01
申请日：2023.06.07
分类号：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
本发明提供一种污泥热裂解处置方法及成套处置系统，包括以下步骤：S1、污泥卸料暂存系统：将污泥倒入卸泥池内传输到污泥暂存罐进行储存；S2、污泥平行热切割制粒系统：使污泥外表瞬间脱水成表面干化、脆化、裂化形成湿污泥颗粒，增大污泥的受热面积；S3、延时干化系统：增加污泥颗粒受热烘烤蒸发的时间；本发明通过解决污泥给料、污泥平行切割内行进制粒的均匀性，克服了以前断续给料、堵料、瞬时料量大等问题，增大了污泥受热面积，提高蒸发强度；在刀轴内设置天然气燃烧装置，不但使污泥受热均匀蒸发制粒，还进一步把单体污泥颗粒处理成趋近镂空状态。
权利要求书
1.一种污泥热裂解处置方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、污泥卸料暂存：将污泥倒入卸泥池内再传输到污泥暂存罐内储放；S2、污泥平行热切割：将暂存罐内部的污泥转移到平行热切割机内，通过平行热切割机对污泥外表高温加热，使污泥表面瞬间脱水成表面干化、脆化、裂化的湿污泥颗粒；S3、延时干化：将湿污泥颗粒依次在延时干燥机组中翻滚移动，利用间接高温对污泥颗粒进行烘烤蒸发以延长受热烘烤时间，从而对污泥颗粒进行干化；S4、污泥热裂解：干化后的污泥颗粒在无氧或贫氧的状态下高温受热至体积减小到原污泥体积10％以下后出料，污泥中的大分子有机物受高温分裂成小分子的可燃气体，剩余的固体无机物再高温形成熔渣；S5、污泥熔渣活化：将S4热裂解之后的熔渣进行活化处理，使污泥熔渣在水蒸气或水的作用下快速冷却、淬火硬化形成多孔状的、轻质的陶粒砂；S6、尾气处理：对S4中产生的气体依次进行燃烧、余热利用以及急冷、脱硫、脱硝净化处理后排出。
2.如权利要求1所述污泥热裂解处置方法，其特征在于：还包括废水处理，将污泥干化过程中产生的废水通过电催化氧化与生物膜法耦合处理，进行废水处理直至达标排放。
3.如权利要求1所述污泥热裂解处置方法，其特征在于：所述步骤S2中污泥通过布料机从顶端入料口送入平行热切割机内，污泥依次落入从上至下平行设置的多组刀轴上，向每组刀轴的容腔中通入热气流，热量通过刀轴表面释放给物料，使污泥表面快速升温，污泥中的水在急剧受热中瞬间蒸发，使污泥颗粒外表瞬间脱水成表面干化、脆化、裂化、硬化的且内部湿软的镂空颗粒，使污泥中的含水率进一步地降低。
4.如权利要求1所述污泥热裂解处置方法，其特征在于：所述步骤S3中污泥进入蒸馏装置中后，通过控制蒸馏装置的转速对翻滚速度进行控制；所述间接高温通过通入干热气带走污泥中的水分形成水蒸气，所述干热气的热源来自所述步骤S6中尾气燃烧所产生的热量，所形成的水蒸气通入步骤S2之前对污泥进行预热。
5.如权利要求1所述污泥热裂解处置方法，其特征在于：所述步骤S4中利用脉冲式天然气外加热以提高裂解反应釜内污泥颗粒的受热温度，温度为1100℃-1200℃，使污泥颗粒中的有机质污染物由大分子分裂成小分子的可燃气体，通过温度传感器对加热温度实时检测，并通过控制出料螺旋机的转速以及出料阀门的开闭，待污泥颗粒的体积减小到10％以下后再出料，使得污泥中的有机质能够被完全热裂解。
6.如权利要求1所述污泥热裂解处置方法，其特征在于：所述S5中污泥残渣高温颗粒，通过注入水蒸气或水拌和，污泥残渣高颗粒急剧冷却，热剧烈蒸发，形成多孔状中的陶粒砂，同时水蒸气或水受热快速增压形成过热蒸汽通入步骤S3中的干化系统中。
7.如权利要求1所述污泥热裂解处置方法，其特征在于：所述步骤S6中，在污泥熔渣活化之后产生的混合尾气通入热裂解炉膛燃烧，并对燃烧后产生的热烟气经过除尘器后通入余热回收利用装置中进行余热利用，余热回收利用装置产生的高温蒸汽返回至步骤S3中的间接干化装置夹层，通过间接加热对污泥进行干化，低温蒸汽通过高速冷却塔冷却变为热水回用，引风机抽出的烟气经尾气处理系统清洁净化后排放。
8.如权利要求2所述污泥热裂解处置方法，其特征在于：所述废水处理过程还包括对污泥干化过程中产生的废蒸汽进行除尘，然后将废蒸汽通入添加活性炭的玻璃管中，为防止蒸汽在玻璃管中冷凝成液体，在玻璃管外壁缠绕保温带，废蒸汽经活性炭吸附后进入冷凝管冷凝成废水，然后再将冷凝后的废水通过电催化氧化与生物膜法耦合处理后排放。
9.一种污泥热裂解成套处置系统，其特征在于；包括卸泥池(1)，所述卸泥池(1)通过泵连接暂存罐(2)，所述暂存罐(2)的下侧连接高压柱塞泵并输送连接至平行热切割机(3)，所述平行热切割机(3)的一侧连接有延时蒸馏装置(4)，所述延时蒸馏装置(4)的一侧连接有干化装置(5)，所述干化装置(5)的一侧连接有干燥装置(6)，所述干燥装置(6)的一侧连接有干馏反应釜(7)，所述干馏反应釜(7)的一侧连接有裂解气化反应釜(8)，所述裂解气化反应釜(8)的一侧连接有热裂解炉(9)，所述热裂解炉(9)的一侧连接有余热回收装置(10)。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种污泥热裂解处置方法及成套处置系统，以解决现有技术中在大规模处理市政污泥时存在耗时耗力耗人工以及设备繁多占地面积大的问题。
提供一种污泥热裂解处置方法，其包括以下步骤：
S1、污泥卸料暂存：将污泥倒入卸泥池内再传输到污泥暂存罐内储放；
S2、污泥平行热切割：将暂存罐内部的污泥转移到平行热切割机内，通过平行热切割机对污泥外表高温加热，使污泥表面瞬间脱水成表面干化、脆化、裂化的湿污泥颗粒；
S3、延时干化：将湿污泥颗粒在延时干燥机组中翻滚移动，利用间接高温对污泥颗粒进行烘烤蒸发以延长受热烘烤时间，从而对污泥颗粒进行干化；
S4、污泥热裂解：干化后的污泥颗粒在无氧或贫氧的状态下高温受热至体积减小到原污泥体积10％以下后出料，污泥中的大分子有机物受高温分裂成小分子的可燃气体，剩余的固体无机物再高温形成熔渣；
S5、污泥熔渣活化：将S4热裂解之后的熔渣进行活化处理，使污泥熔渣在水蒸气或水的作用下快速冷却、淬火硬化形成多孔状的、轻质的陶粒砂；
S6、尾气处理：对S4中产生的气体依次进行燃烧、余热利用和净化处理后排出。
优选的，上述污泥热裂解处置方法，还包括废水处理，将污泥干化过程中产生的废水通过电催化氧化与生物膜法耦合处理，进行废水处理直至达标排放。
优选的，所述步骤S2中污泥通过布料机从顶端入料口送入平行热切割机内，污泥依次落入从上至下平行设置的多组刀轴上，向每组刀轴的容腔中通入热气流，热量通过刀轴表面释放给物料，使污泥表面快速升温，污泥中的水在急剧受热中瞬间蒸发，使污泥颗粒外表瞬间脱水成表面干化、脆化、裂化、硬化的且内部湿软的镂空颗粒，使污泥中的含水率进一步降低。
优选的，所述步骤S3中污泥进入蒸馏装置中后，通过控制蒸馏装置的转速对翻滚速度进行控制，所述转速为2～5r/min；所述间接高温通过通入干热气带走污泥中的水分形成水蒸气，所述干热气的热源来自所述步骤S6中尾气燃烧所产生的热量，所形成的水蒸气通入步骤S2之前对污泥进行预热。
优选的，所述步骤S4中利用脉冲式天然气外加热以提高裂解反应釜内污泥颗粒的受热温度，温度为1100℃-1200℃，使污泥颗粒中的有机质污染物由大分子分裂成小分子的可燃气体，通过温度传感器对加热温度实时检测，并通过控制出料螺旋机的转速以及出料阀门的开闭，待污泥颗粒的体积减小到10％以下后再出料，使得污泥中的有机质能够被完全热裂解。
优选的，所述S5中污泥残渣高温颗粒，通过注入水蒸气或水拌和，污泥残渣高颗粒急剧冷却，热剧烈蒸发，形成多孔状中的陶粒砂，同时水蒸气或水受热快速增压形成过热蒸汽通入步骤S3中的干化系统中。
优选的，所述步骤S6中，在污泥熔渣活化之后产生的混合尾气通入热裂解炉膛燃烧，并对燃烧后产生的热烟气经过除尘器后通入余热回收利用装置中进行余热利用，余热回收利用装置产生的高温蒸汽返回至步骤S3中的间接干化装置夹层，通过间接加热对污泥进行干化，低温蒸汽通过高速冷却塔冷却变为热水回用，引风机抽出的烟气经尾气处理系统清洁净化后排放。
优选的，所述废水处理过程包括对污泥干化过程中产生的废蒸汽进行除尘，然后将废蒸汽通入添加活性炭的玻璃管中，为防止蒸汽在玻璃管中冷凝成液体，在玻璃管外壁缠绕保温带，废蒸汽经活性炭吸附后进入冷凝管冷凝成废水，然后再将冷凝后的废水通过电催化氧化与生物膜法耦合处理后排放。
一种污泥热裂解成套处置系统，其包括卸泥池，所述卸泥池通过泵连接暂存罐，所述暂存罐的下侧连接高压柱塞泵并输送连接至平行热切割机，所述平行热切割机的一侧连接有延时蒸馏装置，所述延时蒸馏装置的一侧连接有干化装置，所述干化装置的一侧连接有干燥装置，所述干燥装置的一侧连接有干馏反应釜，所述干馏反应釜的一侧连接有裂解气化反应釜，所述裂解气化反应釜的一侧连接有热裂解炉，所述热裂解炉的一侧连接有余热回收装置。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、通过本发明中的污泥热裂解处置方法及成套处置系统的处理，能够将含水率80％的污泥处理到含水率为5％-10％左右，再利用污泥中有机物的热不稳定性，在无氧或贫氧条件下对其加热，使有机物产生热裂解反应，有机物根据其碳氢比例被高温(1100-1200℃)裂解，形成利用价值较高的气相(热解气:小分子的可燃气体)、和固相(固体熔渣),热解气再次燃烧并将其燃烧产生的热量输送至前段干化步骤中进行能源的循环利用，固体熔渣只有原污泥量的10％且通过活化处理为陶粒砂作为建筑骨料再次利用。对尾气进行燃烧、余热利用以及急冷、脱硫、脱硝净化处理后排出，对资源利用化增大，且环保性更高。从而达到了对污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化的处理。
2、本发明通过针对市政污泥本身的含水率高、非自由离结构，有机污染物复杂等特性采用了污泥预热、平行切割、三重干化等方式增大受热蒸发面积，延长蒸发时间，这是一种全新的、低能耗的污泥彻底处置的联合成套系统，为污泥处置彻底闭环提供了一个可行解决方案及污泥处置成套设备，针对污泥现有的处理、处置设备的单一和机械受热膨胀等传动、废气处理、废水处理等问题建立了废气、废水超低排放系统及装置，为污泥无害化处置、资源化利用创造了一套完整的处置系统及联合设备，具有处理成本低、能耗低、占地面积小、处理彻底、无二次污染等优点。
（发明人：田鸣;肖相权;田果;李佳君）
