炭化处理污泥的方法及其设备

　　申请日2010.08.25

　　公开(公告)日2012.03.14

　　IPC分类号C02F11/18

　　摘要

　　本发明公开了一种炭化处理污泥的方法及其使用的设备。炭化处理污泥的方法，包括以下步骤：干燥步骤;炭化步骤;筛分步骤;回混步骤;尾气处理步骤。所述干燥步骤进一步包括：物料经过收集，进入干燥机，经过干燥处理至含水率10%～40%。所述炭化步骤进一步包括：物料经过干燥处理后，进入炭化炉;所述炭化炉采用电能为启动能源，当炭化炉内温度装置达到物料处理所需温度后，加热用的电源切断。本发明方法和设备克服现有技术中不仅能形成资源利用最大化，处置过程二次污染的问题。还能提高被处理物的减量化率，最终产物具备稳定化，并可实现资源化利用，处置流程无害化。

　　权利要求书

　　1.一种炭化处理污泥的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

　　干燥步骤;

　　炭化步骤;

　　筛分步骤;

　　回混步骤;

　　尾气处理步骤。

　　2.根据权利要求1所述炭化处理污泥的方法，其特征在于，所述干燥步骤进一步包括：物料经过收集，进入干燥机，经过干燥处理至含水率 10%～40%。

　　3.根据权利要求1所述炭化处理污泥的方法，其特征在于，所述炭化步骤进一步包括：物料经过干燥处理后，进入炭化炉;所述炭化炉采用电能为启动能源，当炭化炉内温度装置达到物料处理所需温度后，在物料不断投入的情况下，带动物料输送的电机仍在运转，加热用的电源切断;物料在炭化处置过程中产生的可燃性气体直接在炭化炉内部进行燃烧，产生的热能用于炭化反应所需的热量;产生的燃烧后的尾气经过管道进入热转换器，通过高温蒸汽或导热油将热量经过管道转移至干燥机，用于节约干燥过程中的热量消耗。

　　4.根据权利要求1所述炭化处理污泥的方法，其特征在于，所述筛分步骤进一步包括：物料经过炭化步骤处理后，成为粒状和/或粉末状黑色固体颗粒，经过筛分装置筛分后，筛上物冷却后堆存、包装、运出。

　　5.根据权利要求1所述炭化处理污泥的方法，其特征在于，所述回混步骤进一步包括：其余占产物总量20%～60%的筛下物通过管道进入干燥机，用于起到成核造粒和辅助干燥的作用，降低干燥过程中的能量消耗。

　　6.根据权利要求1所述炭化处理污泥的方法，其特征在于，所述尾气处理步骤进一步包括：经过所述炭化步骤热量回收的尾气，以及干燥过程中产生的尾气通过管道进入除尘、冷凝装置，充分降温并去除固体悬浮物后，再经过尾气处理装置达到无害化处理后排放。

　　7.一种如权利要求1～6中任一项所述炭化处理污泥的方法使用的设备，其特征在于：包括干燥机和炭化炉;其特征在于，所述炭化炉进一步包括：顶部(1)、内壁(2)、炉腔、料斗(3)、防堵式旋转阀(4)、预热及辅助炭化管(5)、主炭化管(6)、高温旋转阀(7)、降温管(8)、物料出口(9)和燃气管(17)。

　　8.根据权利要求7所述设备，其特征在于，

　　所述顶部(1)为可拆卸式，用于方便内部部件的维修、更换;

　　所述内壁(2)为保温材料;

　　所述内壁(2)的上部与所述顶部(1)结合在一起，为开盖式结构，以钛金板进行覆盖、加固，用于将热量反射至所述设备内部;

　　所述内壁(2)的下部和两侧分别进一步设置有电阻丝，当所述设备使用时，首先通过电阻丝对所述炉腔加热至炭化反应温度，然后投加物料;

　　所述料斗(3)用于向设备内投放物料。

　　9.根据权利要求7所述设备，其特征在于，

　　所述料斗(3)内部进一步设有搅拌装置，用于防止污泥堆积、堵塞;

　　所述设备在使用时，物料通过所述防堵式旋转阀(4)进入预热及辅助炭化管(5);

　　所述防堵式旋转阀(4)，用于阻止上部空气进入预热及辅助炭化管(5) 内;

　　所述预热及辅助炭化管(5)为两个一组，所述预热及辅助炭化管(5) 内部进一步设有螺旋推进轴，所述螺旋推进轴的轴端以电机带动旋转，用于推动物料前进;

　　所述设备进一步设置有下落管(10)，所述下落管(10)与所述预热及辅助炭化管(5)及主炭化管(6)相连。

　　10.根据权利要求7所述设备，其特征在于，

　　所述高温旋转阀(7)，用于防止炭化反应过程中产生的大量气体渗漏进入所述降温管(8);

　　所述降温管(8)外部进一步设有水冷套;

　　所述降温根据权利要求1所述用于炭化处理污泥和畜禽粪便的设备，其特征在于，管(8)内部以螺旋轴进行推进;

　　所述降温管(8)用于对物料进行降温处理，使其低于燃点后，经过所述物料出口(9)排出;

　　所述设备进一步设有气口(11)和气管(12);

　　所述气口(11)，与所述预热及辅助炭化管(5)和所述燃气管(17) 相连。

　　说明书

　　一种炭化处理污泥的方法及其设备

　　技术领域

　　本发明涉及炭化资源化处置方法及其设备技术领域，特别涉及一种用于炭化处理有机污泥和畜禽粪便的方法及其设备。

　　背景技术

　　目前，随着国内近年对污水处理行业的重视，建设了大量的污水处理厂，随之带来了污泥的处置问题，公知的出来方法主要包括干化、焚烧(干化焚烧、混烧)和堆肥，其中干化处置方式，为中间处理过程，不是最终处置手段，无法实现稳定化，不能达到最大减量化，处置成本高;焚烧方式由于是在有氧状态下的剧烈化学反应，会产生大量的氮氧化物、硫氧化物等有毒的气体，同时产生剧毒物质二噁英，也会产生大量的温室气体——二氧化碳，并伴有飞灰，需要高额的尾气、飞灰治理成本，又由于污泥中本身蕴含大量的资源(例如氮、磷、钾)，焚烧方式虽然实现了减量化、稳定化处理，却将资源大量的浪费;堆肥方式则因为无法减量化、处理周期长、二次污染严重，堆肥产品市场认同度低等原因，只能局限性的在部分地方推广。

　　发明内容

　　本发明所要解决的技术问题在于，提供用于炭化处理有机污泥和畜禽粪便的设备和方法。克服现有技术中不能形成资源利用最大化，处置过程造成的二次环境污染严重的问题。本发明炭化资源化处置方法不仅能大幅度提高被处理物的减量化率，最终产物具备稳定化，并实现资源化利用，同时处置流程实现了无害化。

　　为解决上述技术问题，本发明提供一种用于炭化处理有机污泥和畜禽粪便的设备，关键设备为炭化炉;所述炭化炉进一步包括：顶部1、内壁2、炉腔、料斗3、防堵式旋转阀4、预热及辅助炭化管5、主炭化管6、高温旋转阀7、降温管8、物料出口9和燃气管17。

　　所述顶部1为可拆卸式，用于方便内部部件的维修、更换;

　　所述内壁2为保温材料;

　　所述内壁2的上部与所述顶部1结合在一起，为开盖式结构，内表面以钛金板进行覆盖、加固，利用钛金板高热量反射率的特点，将热量反射至所述设备内部，以达到节约能源的目的;

　　所述内壁2的下部和两侧分别进一步设置有电阻丝，当所述设备使用时，首先通过电阻丝对所述炉腔加热至炭化反应温度，然后投加物料。

　　所述料斗3用于向设备内投放物料;

　　所述料斗3内部进一步设有搅拌装置，用于防止污泥堆积、堵塞;

　　所述设备在使用时，物料通过所述防堵式旋转阀4进入预热及辅助炭化管5;

　　所述防堵式旋转阀4，用于阻止上部空气进入预热及辅助炭化管5内;

　　所述预热及辅助炭化管5为两个一组，所述预热及辅助炭化管5内部进一步设有螺旋推进轴，所述螺旋推进轴的轴端以电机带动旋转，用于推动物料前进。

　　所述设备进一步设置有下落管10，所述下落管10与所述预热及辅助炭化管5及主炭化管6相连;

　　所述设备在使用时，当物料在所述预热及辅助炭化管5内被推进至所述下落管10后，依靠重力自动下落至所述主炭化管6;

　　所述主炭化管6为一根，所述主炭化管6内部进一步设有螺旋推进轴，所述螺旋推进轴的轴端以电机带动，用于推动物料反向前进;

　　所述设备在使用时，当物料在所述主炭化管6内完成炭化过程后，被推进至所述高温旋转阀7;

　　所述高温旋转阀7内部进一步设有水冷装置，所述水冷装置用于防止所述高温旋转阀7过热后停车;

　　所述高温旋转阀7，用于防止炭化反应过程中产生的大量气体渗漏进入所述降温管8。

　　所述降温管8外部进一步设有水冷套;

　　所述降温根据权利要求1所述用于炭化处理污泥和畜禽粪便的设备，其特征在于，管8内部以螺旋轴进行推进;

　　所述降温管8用于对物料进行降温处理，使其低于燃点后，经过所述物料出口9排出。

　　所述设备进一步设有气口11和气管12;

　　所述气口11，与所述预热及辅助炭化管5和所述燃气管17相连;

　　所述气管12，与所述主炭化管6和所述燃气管17相连;

　　所述设备在使用时，物料在所述预热及辅助炭化管5和主炭化管6内进行炭化，产生固、气两相物质，固体物质被继续推进，逐步从出口9排出; 所述预热及辅助炭化管5内的气体经过所述气口11进入燃气管17，所述主炭化管6内的气体经过气管12进入燃气管17。

　　所述设备进一步设置有增压风机13和空气室14;

　　所述增压风机13，用于以鼓风的方式，将空气吹入所述空气室14;

　　所述空气室14的上部设两个空气管;其中，第二空气管16用于将冷空气输送至燃气管17的排气口18，以起到降温和加速空气流动的作用;第一空气管15用于将空气输送至燃气管17内部，以起到助燃的作用;

　　所述燃气管17、预热及辅助炭化管5、主炭化管6的尾端均采用非固定式，以滑轮19将每根管件进行水平方向固定，使其只能在水平方向伸长，用于避免所述管件在加热过程中受热膨胀发生弯曲;

　　所述第一空气管15和所述第二空气管16在与空气室14接触的位置进一步设置了阀门20，用于控制空气的流量。

　　为解决上述技术问题，本发明还提供了一种用于炭化处理污泥和畜禽粪便的方法，包括以下步骤：

　　干燥步骤;

　　炭化步骤;

　　筛分步骤;

　　回混步骤;

　　尾气处理步骤。

　　所述干燥步骤进一步包括：物料经过收集，进入干燥机，经过干燥处理至含水率10%～40%;

　　所述炭化步骤进一步包括：物料经过干燥处理后，进入炭化炉;所述炭化炉采用电能为启动能源，当炭化炉内温度装置达到物料处理所需温度后，在物料不断投入的情况下，带动物料输送的电机仍在运转，加热用的电源切断;物料在炭化处置过程中产生的可燃性气体直接在炭化炉内部进行燃烧，产生的热能用于炭化反应所需的热量;产生的燃烧后的尾气经过管道进入热转换器，通过高温蒸汽或导热油将热量经过管道转移至干燥机，用于节约干燥过程中的热量消耗。

　　所述筛分步骤进一步包括：物料经过炭化步骤处理后，成为粒状和/或粉末状黑色固体颗粒，经过筛分装置筛分后，筛上物冷却后堆存、包装、运出;

　　所述回混步骤进一步包括;其余约占产物总量20%～60%的筛下物通过管道回混进入干燥机，用于起到成核造粒和辅助干燥的作用，降低干燥过程中的能量消耗;

　　所述尾气处理步骤进一步包括：经过所述炭化步骤热量回收的尾气，和干燥步骤产生的大量尾气通过管道进入喷淋水洗装置，充分降温并去除固体悬浮物后，再经过尾气处理装置达到无害化处理后排放。

　　本发明有益的技术效果在于：

　　一、相对本领域现有技术

　　1、实现了减量化

　　本发明具有与焚烧方式等同的减量率，远高于干化、堆肥等其他处置方式。

　　2、实现了无害化

　　本发明实现了处置过程中的无害化，由于处置过程是在无氧环境中进行的，因此无氮氧化物、硫氧化物等有毒气体产生，也无剧毒物质——二噁英的产生，二氧化碳的减排量相对焚烧方式可以减排约150-200kg/吨污泥(以生活污泥为例)，同时由于整个反应过程是在常压安定状态下进行，因此也无烟尘产生。

　　3、实现了稳定化

　　本发明最终的产物为炭粒，是黑色、无味、多孔状类似木炭的物质，不怕受潮、便于运输，不会像干化、堆肥等处置方式一旦受雨淋就会造成严重的环境灾害。

　　4、实现了资源化

　　炭化处置方式最终的产物炭粒具有多空、富含氮、磷、钾、矿物质等营养元素，因此具有多种用途，具备较高的附加值，这是焚烧等处置方式无法比拟的。例如：

　　I、附加营养元素制作成炭基缓释肥;

　　II、作为土壤改良剂，利用其多孔性改善土壤生态环境;

　　III、直接作为缓释剂与其他肥料混合使用，延长肥效，提高各种营养元素的利用率，防止流失，造成河流湖泊的污染;

　　IV、作为脱水剂，直接应用到污水处理厂污泥的脱水流程，提高污泥脱水率。

　　V、作为融雪剂，直接抛洒到积雪路面，利用其黑色吸收热量、多孔吸水的特点，可以作为现有盐类融雪剂的替代品，并且可以防止污染水污染。

　　二、相对其它技术领域的同类技术

　　1、本发明设备炭化炉采用一体化机，占地面积小于同类型设备;

　　2、本发明采用原料炭化与其产生的气体燃烧置于同一反应釜内的设计，充分利用热能，减少能源消耗;