申请日2017.11.25
公开(公告)日2018.03.02
IPC分类号C02F11/10; C02F11/12; C10J3/48
摘要
本发明属于固废处理领域，具体涉及一种污泥低成本无害化处理装置;包括污泥造粒工段和污泥热解气化工段;所述的污泥造粒工段由上至下依次包括辊压机、齿刀成粒机和搅拌式干燥机;所述的污泥热解气化工段，包括炉体，所述的炉体为夹套式结构，在夹套中充满冷却水，所述的炉体分为热解段和气化段,所述的热解段与气化段的交界处设置有一集料槽，在所述的集料槽的底部安装有叶轮给料机;本发明创新地采用冷冻干燥+多层式的热解气化工艺处理污泥，最后污泥中的含C有机物转化为烟气综合利用，重金属从热解气化段的底部排出，作为资源综合利用;整个装置结构简单，操作方便，便于推广利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种污泥低成本无害化处理装置，其特征在于，包括污泥造粒工段和污泥热解气化工段;
所述的污泥造粒工段由上至下依次包括辊压机(2)、齿刀成粒机(3)和搅拌式干燥机(4);
所述辊压机(2)进料口设置进料漏斗(22)，所述辊压机(2)包括对旋滚筒(25)，所述对旋滚筒(25)出料口设置贴紧对旋滚筒(25)表面的刮料板(26);
所述齿刀成粒机(3)进料口对接所述辊压机(2)的出料口，所述齿刀成粒机(3)包括对旋齿刀(34)，所述对旋齿刀(34)表面沿旋转方向设置凹槽，所述齿刀成粒机(3)出料口设置紧贴对旋齿刀(34)表面的清槽板(35);
所述辊压机(2)和齿刀成粒机(3)的主轴为空心轴，所述空心轴设置进入段和排出段，所述进入段和排出气段通过隔断或实芯分开，所述隔断或实芯两端分别设置入孔和出孔;所述辊压机(2)和齿刀成粒机(3)的内部设置空腔，所述空腔分别与入孔和出孔连接;
所述齿刀成粒机(3)和所述辊压机(2)通过外壳连接在一起，在齿刀成粒机(3)下部设置进风口(33)，在辊压机(2)顶部设置排风口(23)，所述排风口设置抽风机(6);
所述搅拌式干燥机(4)通过多个隔板分为若干层，所述隔板分为外圆开口的大隔板(49b)和内圆开口的小隔板(49a)，所述隔板内部设置空腔，所述隔板上部设置刮板，所述刮板通过预设不同的角度在同样的旋转方向将隔板的物料运往不同的位置;所述搅拌式干燥机的进料口和排料口均设置密封式输送机;所述密封式输送机将物料输送至污泥热解气化工段;
所述的污泥热解气化工段，包括炉体(7)，所述的炉体(7)为夹套式结构，在夹套中充满冷却水，所述的炉体(7)分为热解段和气化段,所述的热解段与气化段的交界处设置有一集料槽(714)，在所述的集料槽(714)的底部安装有叶轮给料机(715);
所述气化段位于炉体(7)的下部，所述气化段的侧壁上开设有石英砂进口(711)、热风进口(713)、水蒸气进口(712)和固体物料采出口(708);所述的气化段的侧壁上还开设有启动燃烧器(709);
所述的热解段位于炉体(7)的上部，所述的热解段的顶部安装有驱动电机(706)，所述的驱动电机(706)的下部安装有搅拌轴(701)，所述的搅拌轴(301)的长度与热解段的高度一致，所述的搅拌轴(701)位于热解段的正中心，所述的搅拌轴(701)通过连接杆(702)连接有多层刮板(7021);所述的炉体(3)的侧壁上下交替布置有多个位于刮板(7021)下方的大外圆开口的大圆盘(703)和内圆开口的小圆盘(704)，所述的热解段的顶部一侧开设有进料口，所述进料口附近安装有料斗(8)，所述的料斗(8)的出料口与进料螺旋输送机(9)相连，所述的进料螺旋输送机(9)的输料口穿过热解段的进料口伸入热解段内，将干燥过的污泥颗粒(10)输送至最上端的大圆盘(703)的表面;
所述的电机(706)上连接有风冷装置，所述的风冷装置的进风端与冷风相连，所述风冷装置的出风端通过管道与预热器(707)的冷端相连;
所述气化段顶部开设有一侧线采出口，所述的侧线采出口将气化段产生的高温烟气采出分成两个支路，其中一个支路通过管道与热解段的烟气进口(705)相连，所述的烟气进口(705)与大圆盘(703)和小圆盘(704)的内部空腔相连，其中另一个支路通过管道与预热器(707)的热端相连;
所述的预热器(707)为间壁式换热器，热端的烟气换热后去作为热源供给后续的工段使用，所述的冷端换热后变为热风，热风通过管道进入气化段的热风进口。
2.根据权利要求1所述的污泥低成本无害化处理装置，其特征在于，所述的预热器(707)的冷端还连接有一支路，该支路通过管道与冷风机相连。
3.根据权利要求1所述的污泥低成本无害化处理装置，其特征在于，所述的热解段的大圆盘(703)和小圆盘(704)的盘面上安装有测温元件，用以探测大圆盘(703)和小圆盘(704)的温度，在工作状态下，大圆盘(703)和小圆盘(704)表面的温度控制在400-600℃。
4.根据权利要求1所述的污泥低成本无害化处理装置，其特征在于，所述的夹套中的冷却水从夹套的底部进入，从夹套的顶部排出，然后进入汽包中加热气化后，通过水蒸气管道穿过气化段的水蒸气进口进入气化段，所述的水蒸气管道位于气化段内的管道上开设有多个喷嘴，且所述喷嘴的出口朝下布置。
5.根据权利要求1所述的污泥低成本无害化处理装置，其特征在于，所述的热解段的温度控制在400-600℃，所述气化段的温度控制在800-1000℃。
6.根据权利要求1所述的污泥热解气化装置，其特征在于，所述的大圆盘(703)和小圆盘(704)的内部为空腔结构，空腔内充满过热蒸汽或者导热油。
7.根据权利要求1所述的污泥低成本无害化处理装置，其特征在于，所述的热解段顶部开设有热解气出气口，热解气通过与出气口相连的输气管道将热解气输送至气化段的热风进口作为气化段的燃料。
8.如权利要求1所述的污泥低成本无害化处理装置，其特征在于：所述辊压机(2)的级数为不大于10的自然数，所述多级辊压机(2)的对旋滚筒(25)的间距依次减小;所述齿刀成型机(3)的级数为不大于10的自然数，所述多级齿刀成粒机(3)的对旋齿刀(34)的间距依次减小。
说明书
一种污泥低成本无害化处理装置
技术领域
本发明属于固废处理领域，具体涉及一种污泥低成本无害化处理装置。
背景技术
随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及数量在不断增长。根据有关预测，我国城市污水量在未来20年还会有较大增长。目前，我国年产干污泥近3×106t，随着国内污水处理事业的发展，污水处理厂的总处理水量和处理程度的不断扩大和提高，所产生的污泥量也将日益增加。大量的污泥未能得到及时、合理的处理而成为污水处理厂沉重的负担。污泥中还含有大量的N、P、K、Ca及有机质，且N、P以有机态为主，可以缓慢释放，具有长效性。污泥是有用的生物资源，如能合理利用则不仅能变废为宝，还能增加经济效益，所以，有效处理处置和利用污泥的技术具有重要的现实意义。
现阶段污泥处理办法为干化然后再进行填埋，但是随着现代城市的发展，去专门拿出一片空地来进行填埋已经不现实，另外直接填埋也无法实现对资源的重复利用。还有一种办法就是对污泥进行干化、热解、气化，实现了资源的重复利用，但是在现有技术中，主要采用的是热力干化，其需要独立的热源进行污泥的干化处理，运行成本较高，初投资成本也较高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种污泥低成本无害化处理装置。
本发明采用的技术方案如下：
一种污泥低成本无害化处理装置，包括污泥造粒工段和污泥热解气化工段;
所述的污泥造粒工段由上至下依次包括辊压机、齿刀成粒机和搅拌式干燥机;
所述辊压机进料口设置进料漏斗，所述辊压机包括对旋滚筒，所述对旋滚筒出料口设置贴紧对旋滚筒表面的刮料板;
所述齿刀成粒机进料口对接所述辊压机的出料口，所述齿刀成粒机包括对旋齿刀，所述对旋齿刀表面沿旋转方向设置凹槽，所述齿刀成粒机出料口设置紧贴对旋齿刀表面的清槽板;
所述辊压机和齿刀成粒机的主轴为空心轴，所述空心轴设置进入段和排出段，所述进入段和排出气段通过隔断或实芯分开，所述隔断或实芯两端分别设置入孔和出孔;所述辊压机和齿刀成粒机的内部设置空腔，所述空腔分别与入孔和出孔连接;
所述齿刀成粒机和所述辊压机通过外壳连接在一起，在齿刀成粒机下部设置进风口，在辊压机顶部设置排风口，所述排风口设置抽风机;
所述搅拌式干燥机通过多个隔板分为若干层，所述隔板分为外圆开口的大隔板和内圆开口的小隔板，所述隔板内部设置空腔，所述隔板上部设置刮板，所述刮板通过预设不同的角度在同样的旋转方向将隔板的物料运往不同的位置;所述搅拌式干燥机的进料口和排料口均设置密封式输送机;所述密封式输送机将物料输送至污泥热解气化工段;
所述的污泥热解气化工段，包括炉体，所述的炉体为夹套式结构，在夹套中充满冷却水，所述的炉体分为热解段和气化段,所述的热解段与气化段的交界处设置有一集料槽，在所述的集料槽的底部安装有叶轮给料机;
所述气化段位于炉体的下部，所述气化段的侧壁上开设有石英砂进口、热风进口、水蒸气进口和固体物料采出口;所述的气化段的侧壁上还开设有启动燃烧器;
所述的热解段位于炉体的上部，所述的热解段的顶部安装有驱动电机，所述的驱动电机的下部安装有搅拌轴，所述的搅拌轴的长度与热解段的高度一致，所述的搅拌轴位于热解段的正中心，所述的搅拌轴通过连接杆连接有多层刮板;所述的炉体的侧壁上下交替布置有多个位于刮板下方的大外圆开口的大圆盘和内圆开口的小圆盘，所述的热解段的顶部一侧开设有进料口，所述进料口附近安装有料斗，所述的料斗的出料口与进料螺旋输送机相连，所述的进料螺旋输送机的输料口穿过热解段的进料口伸入热解段内，将干燥过的污泥颗粒输送至最上端的大圆盘的表面;
所述的电机上连接有风冷装置，所述的风冷装置的进风端与冷风相连，所述风冷装置的出风端通过管道与预热器的冷端相连;
所述气化段顶部开设有一侧线采出口，所述的侧线采出口将气化段产生的高温烟气采出分成两个支路，其中一个支路通过管道与热解段的烟气进口相连，所述的烟气进口与大圆盘和小圆盘的内部空腔相连，其中另一个支路通过管道与预热器的热端相连;
所述的预热器为间壁式换热器，热端的烟气换热后去作为热源供给后续的工段使用，所述的冷端换热后变为热风，热风通过管道进入气化段的热风进口。
进一步，上述污泥低成本无害化处理装置，所述的预热器的冷端还连接有一支路，该支路通过管道与冷风机相连。
进一步，上述污泥低成本无害化处理装置，所述的热解段的大圆盘和小圆盘的盘面上安装有测温元件，用以探测大圆盘和小圆盘的温度，在工作状态下，大圆盘和小圆盘表面的温度控制在400-600℃。
进一步，上述污泥低成本无害化处理装置，所述的夹套中的冷却水从夹套的底部进入，从夹套的顶部排出，然后进入汽包中加热气化后，通过水蒸气管道穿过气化段的水蒸气进口进入气化段，所述的水蒸气管道位于气化段内的管道上开设有多个喷嘴，且所述喷嘴的出口朝下布置。
进一步，上述污泥低成本无害化处理装置，所述的热解段的温度控制在400-600℃，所述气化段的温度控制在800-1000℃。
进一步，上述污泥低成本无害化处理装置，所述的大圆盘和小圆盘的内部为空腔结构，空腔内充满过热蒸汽或者导热油。
进一步，上述污泥低成本无害化处理装置，所述的热解段顶部开设有热解气出气口，热解气通过与出气口相连的输气管道将热解气输送至气化段的热风进口作为气化段的燃料。
进一步，上述污泥低成本无害化处理装置，所述辊压机的级数为不大于10的自然数，所述多级辊压机的对旋滚筒的间距依次减小;所述齿刀成型机的级数为不大于10的自然数，所述多级齿刀成粒机的对旋齿刀的间距依次减小。
与现有技术相比较，本发明创新地采用冷冻干燥+多层式的热解气化工艺处理污泥，最后污泥中的含C有机物转化为烟气综合利用，重金属从热解气化段的底部排出，作为资源综合利用。整个装置结构简单，操作方便，便于推广利用。
本发明采用冷冻造粒技术，利用水-冰-气的三相点，控制压辊机中温度在0.01℃，压力控制在610.75Pa，达到污泥颗粒中冰屑的三相点，在不破坏污泥颗粒形态的情况下使冰屑升华;
本发明所采用的多层式的热解段具有如下优点：①停留时间易于控制;它与传统的热解炉相比，不是完全靠物料块本身重力下降，通过控制搅拌轴的转速，可以方便的调节污泥颗粒(例如污泥颗粒)在热解段的停留时间。②操作弹性较大，操作要求比流化式热解炉简单、方便。③传热效果好。相同单位体积内提供的传热面积比回转窑式热解炉大，并且多层式热解段属静设备，回转窑和流化式热解炉属动设备，制造、维护复杂。④可分层控制温度，可在大圆盘和小圆盘上安装测温元件，根据圆盘上污泥颗粒10的温度，实时调节进入裂解段烟气的流速。本发明所述的热解气化装置的生产能力是回转窑热解炉的1.5倍，相同体积内所能提供的换热面积是回转窑热解炉的的l-3倍，并且回转窑热解炉内物料转动是靠整个筒体的转动带动的，而本发明所述的污泥热解气化装置的污泥颗粒(例如污泥颗粒)10的转动是由搅拌轴带动，这样节省了电能，降低了操作费用。