申请日2016.08.19
公开(公告)日2016.12.21
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12; C02F11/10; B01D53/02; C01B31/12
摘要
本发明提供污泥热解炉，在给料口底端设有给料阀，传送链条设在给料阀下方，传动轮设在传送链条两端，在焦炭收集装置和热解液收集装置之间设有刮板，在热解液收集板设在传送链条下方，在热解液收集板下方设有烟气排管，烟气排管排列在热解液收集板下方，烟气通道设在传送链条上方，在烟气排管下方设有所述燃烧室，在燃烧室内壁上设有气体燃烧器和雾化液体燃烧器，在烟气通道与给料口相对一侧设有热解液收集装置，在热解液收集装置底端设有液体排出口，在热解液收集装置一侧设有焦炭收集装置，在焦炭收集装置底端设有卸料口，在焦炭收集装置顶端设有热解气出口。充分利用污泥中大量水分，蒸发后用于活化制备活性炭。
摘要附图
权利要求书
1.污泥热解炉，其特征在于：包括给料口、给料阀、传送链条、传动轮、刮板、焦炭收集装置、卸料口、热解液收集板、热解液收集装置、液体排出口、热解气出口、燃烧室、气体燃烧器、雾化液体燃烧器、烟气排管以及烟气通道，在所述给料口的底端设置有所述给料阀，所述传送链条设置在所述给料阀下方，所述传动轮设置在所述传送链条两端，在所述焦炭收集装置和所述热解液收集装置之间设置有所述刮板，所述刮板与所述传送链条的一端相对设置，在所述热解液收集板设置在所述传送链条下方，在所述热解液收集板下方设置有所述烟气排管，所述烟气排管均匀的排列在所述热解液收集板下方，所述烟气通道设置在所述传送链条上方，在所述烟气排管下方设置有所述燃烧室，在所述燃烧室内壁上分别设置有所述气体燃烧器和所述雾化液体燃烧器，在所述烟气通道与所述给料口相对一侧设置有所述热解液收集装置，在所述热解液收集装置的底端设置有所述液体排出口，在所述热解液收集装置一侧设置有所述焦炭收集装置，在所述焦炭收集装置的底端设置有所述卸料口，在所述焦炭收集装置的顶端一侧设置有所述热解气出口。
2.根据权利要求1所述的污泥热解炉，其特征在于：所述传送链条包括链条主体、链条槽、热解液沟槽以及集液孔，在所述链条主体两侧设置有所述热解液沟槽，在所述热解液沟槽的外侧设置有所述链条槽，在所述链条主体上均匀设置有所述集液孔。
3.根据权利要求2所述的污泥热解炉，其特征在于：所述集液孔包括圆柱孔和梯形孔，所述圆柱孔设置在所述梯形孔上，在所述圆柱孔与所述链条主体相接触处设置有十字交叉挡板。
4.根据权利要求3所述的污泥热解炉，其特征在于：所述圆柱孔的直径为8-12mm，所述圆柱孔的高度为5-9mm。
5.根据权利要求3所述的污泥热解炉，其特征在于：所述梯形孔的底端直径为20-35mm，所述梯形孔的高度为5-9mm。
6.根据权利要求1所述的污泥热解炉，其特征在于：在所述烟气排管的后侧设置有烟气母管，所述烟气母管与各个所述烟气排管相连通，所述烟气母管与所述烟气通道相连通。
7.根据权利要求1所述的污泥热解炉，其特征在于：所述烟气排管包括烟气圆管和连接板，所述烟气圆管平行设置，所述连接板设置在所述烟气圆管之间。
8.根据权利要求7所述的污泥热解炉，其特征在于：所述烟气圆管的内径为30-45mm。
9.权利要求1至8任一所述的污泥热解炉在污泥热解与碳值资源化协同处理中的应用。
说明书
污泥热解炉及其应用
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，更具体地说涉及污泥热解与碳值资源化协同处理设备及其方法。
背景技术
城市污水厂污泥含有大量重金属、病原微生物和寄生虫卵等，性质不稳定且易腐败。但污泥同样富含生物源、有机质、无机组分等，也可成为一种潜在的能源和资源物质。采用热解法处理污泥，可实现污泥的能源化利用;将污泥活化制备活性炭，可用于净化污水或废气，实现其资源化利用。然而在污泥利用过程中均存在不可避免的问题。
(1)污泥中含有大量水分，质量百分比高达80%以上。污泥处理过程首先要将水分蒸发，这一过程的能源消耗量巨大，且在现有处理方法中，水分也无法得到有效利用。水分的蒸发与利用是污泥处理的关键问题。
(2)采用热解法处理污泥，可将污泥中的部分有机质分解转化为CO2、CO、H2、CH4及CnHm等热解气体及热解液体，实现能源的回收。然而CO2的存在，大大影响了热解气体的品质。另一重要问题是部分有机质以固定碳的形式存在于污泥中，无法通过热解的方式进行转化，最终存在于固体产物中。而固体产物的碳含量相对较低，燃烧困难，因此造成了部分潜在能源的浪费。
(3)污泥热解固体产物具有一定的孔隙结构，进一步活化可制备污泥活性炭。可采用水蒸气、CO2或烟气等作为活化气体，其中水蒸气和CO2需要另行制备，增加了活性炭制备成本;而烟气中水蒸气和CO2含量有限，因此烟气活化孔隙欠发达。另一重要问题是热解、活化等过程均需外热源提供能量，能量耗费高。
(4)由于污泥成分复杂，在处理过程中往往会产生废水、废气等污染物，处理不当极易造成环境的二次污染。
针对以上问题，需要综合利用污泥的能源性和资源性，并在最大程度降低外部供能的条件下，使污泥得到有效处理和利用;同时避免污泥处理过程的环境污染，最终达到污泥能源化、资源化及安全化处理。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了污泥热解与碳值资源化协同处理设备及其方法。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
污泥热解与碳值资源化协同处理设备，包括污泥储仓、秸秆储仓、ZnCl2储仓、混合仓、第一螺旋输送机、第一级风干机、第二螺旋输送机、造粒机、皮带输送机、第二级风干机、进料管、热解炉、冷凝器、活化炉、污泥活性炭储仓、饱和洗涤塔、第一分配阀、燃气热水锅炉、活性炭吸附塔、引风机、第二分配阀以及第三分配阀，所述污泥储仓、所述秸秆储仓和所述ZnCl2储仓通过进料管路与所述混合仓的进料口相连，所述混合仓的出料口通过所述第一螺旋输送机与所述第一级风干机的进料口相连，所述第一级风干机的出料口通过所述第二螺旋输送机与所述造粒机的进料口相连，所述皮带输送机将所述造粒机的出料口与所述第二级风干机的进料口相连接，所述第二级风干机的出料口通过所述进料管与所述热解炉的给料口相连，所述热解炉的卸料口与所述活化炉的进料口相连，所述活化炉的出料口与所述污泥活性炭储仓相连;
所述热解炉的热解气出口与所述饱和洗涤塔相连，所述饱和洗涤塔的排气口通过第一分配阀分别与所述热解炉的气体燃烧器、所述活化炉的气体燃烧器以及所述燃气热水锅炉的第一进气口相连，所述饱和洗涤塔的第一出液口通过管路与所述活性炭吸附塔相连，所述饱和洗涤塔的第二出液口与所述燃气热水锅炉的进液口相连，所述燃气热水锅炉的排气口通过所述第二分配阀与所述活性炭吸附塔相连，所述燃气热水锅炉的排气口、所述热解炉的烟气通道以及所述活化炉的烟气通道与所述第二风干机相连，所述第二风干机与所述第一风干机相连，所述第一风干机通过所述第三分配阀分别与所述活化炉的进气口与所述活性炭吸附塔相连，所述活化炉的尾气排气口与所述活性炭吸附塔相连，在所述第一风干机与第三分配阀之间的管路上设置有所述引风机;
所述热解炉的液体排出口与所述冷凝器相连，所述冷凝器通过回流管路与所述热解炉的雾化液体燃烧器相连。
所述热解炉包括给料口、给料阀、传送链条、传动轮、刮板、焦炭收集装置、卸料口、热解液收集板、热解液收集装置、液体排出口、热解气出口、燃烧室、气体燃烧器、雾化液体燃烧器、烟气排管以及烟气通道，在所述给料口的底端设置有所述给料阀，所述传送链条设置在所述给料阀下方，所述传动轮设置在所述传送链条两端，在所述焦炭收集装置和所述热解液收集装置之间设置有所述刮板，所述刮板与所述传送链条的一端相对设置，在所述热解液收集板设置在所述传送链条下方，在所述热解液收集板下方设置有所述烟气排管，所述烟气排管均匀的排列在所述热解液收集板下方，所述烟气通道设置在所述传送链条上方，在所述烟气排管下方设置有所述燃烧室，在所述燃烧室内壁上分别设置有所述气体燃烧器和所述雾化液体燃烧器，在所述烟气通道与所述给料口相对一侧设置有所述热解液收集装置，在所述热解液收集装置的底端设置有所述液体排出口，在所述热解液收集装置一侧设置有所述焦炭收集装置，在所述焦炭收集装置的底端设置有所述卸料口，在所述焦炭收集装置的顶端一侧设置有所述热解气出口。
所述传送链条包括链条主体、链条槽、热解液沟槽以及集液孔，在所述链条主体两侧设置有所述热解液沟槽，在所述热解液沟槽的外侧设置有所述链条槽，在所述链条主体上均匀设置有所述集液孔，所述集液孔包括圆柱孔和梯形孔，所述圆柱孔设置在所述梯形孔上，在所述圆柱孔与所述链条主体相接触处设置有十字交叉挡板，所述圆柱孔的直径为8-12mm，所述圆柱孔的高度为5-9mm，所述梯形孔的底端直径为20-35mm，所述梯形孔的高度为5-9mm。
在所述烟气排管的后侧设置有烟气母管，所述烟气母管与各个所述烟气排管相连通，所述烟气母管与所述烟气通道相连通。
所述烟气排管包括烟气圆管和连接板，所述烟气圆管平行设置，所述连接板设置在所述烟气圆管之间，所述烟气圆管的内径为30-45mm。
污泥热解与碳值资源化协同处理的方法，污泥储仓中的污泥、秸秆储仓中的秸秆以及ZnCl2储仓中的ZnCl2通过进料管路进入到混合仓中进行充分的混合，混合物料经过第一螺旋输送机输送至第一级风干机中进行初步风干操作，再将初步风干后的混合物料经过第二螺旋输送机输送至造粒机中，向造粒机中添加粘结剂，将其制备成为成型物料，再通过皮带输送机送入第二风干机进行再次风干操作，同时使得成型物料的温度达到300-350℃，干燥后的成型物料通过进料管进入热解炉中进行热解操作，热解所得到的气体通过热解气出口排出热解炉从而进入饱和洗涤塔内，然后经过第一分配阀分别为热解炉、活化炉以及燃气热水锅炉燃烧供热，热解所得到的液体通过液体排出口进入冷凝器，将其中的水分离后将得到的焦油通过雾化液体燃烧器再次送回至热解炉中，为热解炉燃烧供热，热解所得到的固体通过卸料口进入活化炉，活化所得的产物一部分送入污泥活性炭储仓中，另一部分则进入到活性炭吸附塔，用于吸附净化烟气中所含的SO2、NOx等污染物;
热解炉所产生的热解气体通过热解气出口排出至饱和洗涤塔中，将热解气中的H2S、SO2等可溶性污染气体进行去除，饱和洗涤塔中的液体则被输送至活性炭吸附塔中进行吸附，经过吸附净化后的液体被排放至外界，并将得到的30-50℃温水送至燃气热水锅炉中，经过洗涤的热解气体通过第一分配阀被输送至热解炉、活化炉和燃气热水锅炉中，而在热解炉和活化炉中燃烧所产生的烟气再次进入第二风干机中，燃气热水锅炉中所产生的烟气则通过第二分配阀分别进入第二风干机和活性炭吸附塔中，经过活性炭吸附塔净化后的烟气能够排放至外界空气中，第二风干机中的烟气再次进入第一风干机中，用于增加烟气中的水蒸气含量，然后在引风机的作用下进入活化炉制备活性炭，多余的烟气则通过第三分配阀输送至活性炭吸附塔中吸附净化后排放至外界空气中，活化炉中的活化尾气则排放至活性炭吸附塔中吸附净化后排放至外界空气中。
秸秆的加入量为污泥加入量的10-20%，优选13-16%。
ZnCl2的加入量为污泥加入量的8-12%，优选9-11%。
初步风干所得物料的含水量为大于20%小于等于50%，再次风干所得物料的含水量为大于零小于等于20%。
粘结剂采用煤焦油(上海微谱化工技术服务有限公司)，成型物料与粘结剂的质量比为1：(0.1-0.5)，优选1:0.3。
热解炉中的热解条件：热解温度为650-850℃，优选750℃，热解时间为20-40min,优选30min。
活化炉中的活化条件：活化温度为750-850℃，优选800℃，活化时间为40-120min,优选60min。
焦炭的质量与活化气体的体积流量之比为1:(15-20)，优选1:17。
第二风干机中的烟气再次进入第一风干机中，增加水蒸气含量后烟气中的水蒸气体积百分比为大于45%小于65%。
本发明的有益效果为：本发明将污泥的能源性和资源性协同利用，实现了无需外热源供热的污泥处理、利用过程。充分利用污泥中大量水分，蒸发后用于活化制备活性炭;干燥、热解、活化过程无需外热源供热;活化过程采用高水蒸气含量的烟气，活化气体无需另行制备，均来源于污泥处理过程;污泥处理过程产生的废气得到净化。