申请日20200311
公开(公告)日20200612
IPC分类号C02F11/10; C02F11/121; C10B53/00
摘要
本发明公开了一种污泥减量化制炭系统，包括干燥破碎模块、热解与焚烧模块、产物收集模块、循环模块、自动化控制模块与移动式车载模块。本发明针对高含水量污泥，将其送入干燥破碎模块进行收集、干燥、破碎得到污泥颗粒，然后将污泥颗粒送入热解与焚烧模块中进行热解、分离、焚烧以得到高品质炭，利用产物收集模块进行收集、降温、存储;在热解与焚烧模块中利用污泥热解产生油气焚烧为热解提供热量，实现循环。本发明的系统结构紧凑，便于移动、拆卸与更换，且加热效率高，对污泥的处理具有减量化能力强，清洁无污染的特点，可以运用到有一定污泥处理需求的中小型企业所在地点，实现对污泥的就地无害化、资源化、减量化处理。
权利要求书
1.一种污泥减量化制炭系统，其特征在于：包括用于对污泥进行干燥、破碎和筛选的干燥破碎模块;用于污泥热解以及热解油气焚烧的热解与焚烧模块;用于支持热载体以及油气循环的循环模块;
其中，所述干燥破碎模块包括干燥箱、破碎机和振动筛分离器;所述热解与焚烧模块包括热解室、隔离气室、焚烧室、第二旋风分离器和第二空气压缩机;所述循环模块包括第一旋风分离器、高温物料储存罐、高温放料阀、第一引风机、螺旋输送器、第一空气压缩机、第二引风机;
所述热解与焚烧模块的热解室包括高温热载体进口、第一热解油气进口、热解油气出口、低温热载体出口，其中高温热载体进口与高温物料储存罐相连，第一热解油气进口与第一引风机的出口相连，热解油气出口与第二旋风分离器的入口相连，低温热载体出口与螺旋输送器的进口相连;
所述热解与焚烧模块的焚烧室包括低温热载体进口、第二热解油气进口、空气进口、烟气出口、高温热载体出口，其中低温热载体进口与第一空气压缩机出口相连，第二热解油气进口与第二引风机出口相连，空气进口与隔离气室的出口相连，而隔离气室的空气入口第二空气压缩机出口相连，高温热载体出口与第一旋风分离器入口相连。
2.根据权利要求1所述的一种污泥减量化制炭系统，其特征在于：所述热解与焚烧模块的热解室为鼓泡流化床，热解与焚烧模块的焚烧室为快速流化床。
3.根据权利要求1所述的一种污泥减量化制炭系统，其特征在于：所述隔离气室位于热解室和焚烧室之间，且隔离气室的出口与焚烧室的空气进口相连。
4.根据权利要求1所述的一种污泥减量化制炭系统，其特征在于：所述高温物料储存罐的下方设有高温放料阀，高温物料储存罐的放料速率通过高温放料阀控制。
5.根据权利要求1至4任一项所述的污泥减量化制炭系统，其特征在于：还包括用于收集炭产物的产物收集模块、用于系统控制的自动化控制模块和用于搭载系统的移动式车载模块。
6.根据权利要求5所述的一种污泥减量化制炭系统，其特征在于：所述产物收集模块包括闭式高温输送带输送器、水冷储存罐，其中闭式高温输送带输送器入口与第二旋风分离器的出口相连，水冷储存罐的入口与闭式高温输送带输送器的出口相连。
7.根据权利要求5所述的一种污泥减量化制炭系统，其特征在于：所述自动化控制模块包括集成电子控制柜，所述集成电子控制柜与干燥箱、破碎机、振动筛分离器、高温放料阀、第一引风机、螺旋输送器、第一空气压缩机、第二空气压缩机、第二引风机分别相连。
8.根据权利要求5所述的一种污泥减量化制炭系统，其特征在于：所述移动式车载模块为电动平板车。
说明书
一种污泥减量化制炭系统
技术领域
本发明涉及污水污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥减量化制炭系统。
背景技术
随着近年来我国大力推进城镇化建设步伐，城市基础设施建设取得了跨越式发展成果，也使我国的污水处理量和处理率不断提高，作为污水处理主要副产物的城市污泥产量也随之迅猛增加。污泥不仅数量巨大,而且成分复杂,含有大量的细菌、微生物以及有毒有害的重金属等物质，对其处置不当会对环境造成严重污染。
目前针对污泥的处理主要包括填埋、堆肥、焚烧以及热解的方式;其中填埋方法不仅占用大量土地，还会由于渗滤液泄漏造成地下水、空气及土壤等的污染;堆肥处理周期长、产能低，并受原料和环境温度影响很大，目前堆肥品质较低，其所含的重金属易导致土壤的二次污染，难以实现规模化和集约化;焚烧作为一种较成熟的热化学处理技术，但焚烧时二噁英、呋喃等致癌物质的生成及重金属类污染物的排放，此外，焚烧过程中还存在能量转化率偏低及碱金属腐烛严重等问题;而相比之下热解可以得到具有燃料利用价值的油气以及具有多孔结构、可作为吸附剂替代产品的残炭等资源化产品，并有效控制污染物的产生，是污泥减量化、资源化利用的有效方式。
但现阶段无论哪种方式都是需要将污泥收集再运输进而集中处理;然而污泥本身具有含水量高、收集、干燥、存储、运输困难且成本较高，如今大多数的大型排污企业选择在污水处理尾部加装污泥脱水干化设备进行干燥，对干燥后的污泥进行收集并集中处理，以此方法尽可能降低运输的费用及难度;但是对于一些并不是连续排污的中小型企业来说这种方式并不适用，会造成企业成本过高，资源浪费严重以及经济效益差;而此类中小型企业又由于数目大，分散广，若统一运输到指定地点集中处理，会带来极高的运输与存储成本，并且未经处理的污泥在存储运输途中一旦处理不当很可能出现二次污染的问题。
因此设计一种污泥原位减量化制炭系统，将污泥就地解决，尽可能利用污泥自身能量对其进行减量化制炭，实现污泥减量化、资源化利用，降低污泥处置成本，是一个亟待解决的问题。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种污泥减量化制炭系统，该系统结构紧凑，具有清晰的模块化特点，便于移动、拆卸与更换，对污泥的处理减量化能力强，清洁无污染，可以运用到有一定污泥处理需求的中小型企业所在地点，实现对污泥的就地处理，降低中小型企业污泥处置成本，解决了污泥数目大，分散广，若统一运输到指定地点集中处理，会带来极高的运输与存储成本，并且未经处理的污泥在存储运输途中一旦处理不当很可能出现二次污染的问题。
技术方案：本发明一种污泥减量化制炭系统，包括用于对污泥进行干燥、破碎和筛选的干燥破碎模块;用于污泥热解以及热解油气焚烧的热解与焚烧模块;用于支持热载体以及油气循环的循环模块;
其中，所述干燥破碎模块包括干燥箱、破碎机和振动筛分离器;所述热解与焚烧模块包括热解室、隔离气室、焚烧室、第二旋风分离器和第二空气压缩机;所述循环模块包括第一旋风分离器、高温物料储存罐、高温放料阀、第一引风机、螺旋输送器、第一空气压缩机、第二引风机;
所述热解与焚烧模块的热解室包括高温热载体进口、第一热解油气进口、热解油气出口、低温热载体出口，其中高温热载体进口与高温物料储存罐相连，第一热解油气进口与第一引风机的出口相连，热解油气出口与第二旋风分离器的入口相连，低温热载体出口与螺旋输送器的进口相连;
所述热解与焚烧模块的焚烧室包括低温热载体进口、第二热解油气进口、空气进口、烟气出口、高温热载体出口，其中低温热载体进口与第一空气压缩机出口相连，第二热解油气进口与第二引风机出口相连，空气进口与隔离气室的出口相连，而隔离气室的空气入口第二空气压缩机出口相连，高温热载体出口与第一旋风分离器入口相连。
进一步的，所述热解与焚烧模块的热解室为鼓泡流化床，热解与焚烧模块的焚烧室为快速流化床。污泥在热解室内进行热解反应，热解产生的油气在焚烧室内焚烧，为热解室中的热解反应提供热量，通过热载体携带热量。
进一步的，所述隔离气室位于热解室和焚烧室之间，且隔离气室的出口与焚烧室的空气进口相连。隔离气室通过流动的气体保持热解室与焚烧室之间的温差，令二者之间不相互影响，实现了系统结构紧凑化;减少保温层的布置使系统轻便，为移动提供了便利性;利用热解室与焚烧室的散热对空气进行预热，提高了系统能量利用效率。
进一步的，所述高温物料储存罐的下方设有高温放料阀，高温物料储存罐的放料速率通过高温放料阀控制。利用高温放料阀可精确、快速控制热载体输入速率，保证系统的连续可靠运行。
进一步的，还包括用于收集炭产物的产物收集模块、用于系统控制的自动化控制模块和用于搭载系统的移动式车载模块。
进一步的，所述产物收集模块包括闭式高温输送带输送器、水冷储存罐，其中闭式高温输送带输送器入口与第二旋风分离器的出口相连，水冷储存罐的入口与闭式高温输送带输送器的出口相连。整个收集过程系统保持密闭，保持还原性气氛，防止高温下炭产物燃烧，影响产物品质。
进一步的，所述自动化控制模块包括集成电子控制柜，所述集成电子控制柜与干燥箱、破碎机、振动筛分离器、高温放料阀、第一引风机、螺旋输送器、第一空气压缩机、第二空气压缩机、第二引风机分别相连。集成电子控制柜用于控制干燥箱的温度、破碎机的电机转速、振动筛分离器的振动频率、高温放料阀的开度、第一、二引风机的风量与压力、第一、二空气压缩机的风量与压力以及上述系统的启停。
进一步的，所述移动式车载模块为电动平板车。实现系统的可移动性。
有益效果：本发明的系统具有如下的特色及优点：
(1)本发明的系统可对未经过预先处置过的污泥直接就地进行处理，节约了污泥收集、存储、运输的成本，避免了由此带来的环境危害;
(2)本发明的系统将污泥热解与油气焚烧分置在不同反应器内，保证两反应室内处于不同温度，有利于各自处于反应的最佳温度而不相互影响;
(3)本发明的系统在热解室与焚烧室之间设置隔离气室，通过焚烧炉所需的空气流动带走热量，起到隔温作用;减少了系统保温层的设置，使得系统重量减轻，提高系统移动性能;利用热解室与焚烧室的散热对空气进行预热，提高了系统能量利用效率。
(4)本发明的系统利用高温放料阀和螺旋输送器的机械结构控制热载体输送量，可保证系统的控制精度、响应速度以及系统连续运行能力;
(5)本发明的系统利用引风机将污泥热解产生的油气送入热解室中作为流化风，既保证了热解室内的还原性气氛，又充分利用了热解油气本身蕴含的热量。（发明人金保昇;罗健威;黄亚继;胡华军）