公布日：2022.12.27
申请日：2022.09.16
分类号：C02F11/10(2006.01)I;C02F11/12(2019.01)I;C02F11/127(2019.01)I;C02F11/13(2019.01)I;F23G5/027(2006.01)I;F23G5/16(2006.01)I;
F23G5/46(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，污水污泥与含油污泥混合协同处理，能有效降低污泥整体含水率，提升污泥热值，提高热处理稳定性；离心机分离出的石油通往残渣燃烧子室，保证一燃室无需添加额外辅助燃料即可实现自维持运行，有效降低了污泥处理成本；回收污泥灰渣余热预热通往一燃室和二燃室的空气，能有效提升污泥一燃室和挥发气二燃室的燃烧效果，降低系统热损失，提高热效率；提升了污泥无害化处理效果；冷灰渣和热空气均可以资源化利用，具有一定经济效益，进一步降低污泥的处理成本。
权利要求书
1.一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于，包括离心机(1)、气固换热干燥器(2)、污泥一燃室(3)、固气换热冷渣机(4)、挥发气二燃室(5)、旋风除尘器(6)、热风炉(7)和尾气净化装置(8)，所述气固换热干燥器(2)设有相互隔离的污泥换热通道(2a)和烟气换热通道组合，所述污泥一燃室(3)设有依次连通的热解子室(3a)、气化子室(3b)和残渣焚烧子室(3c)，所述固气换热冷渣机(4)设有相互隔离的污泥废渣通道和第一冷风加热通道，所述热风炉(7)设有相互隔离的高温烟气通道和第二冷风加热通道；所述污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法包括以下步骤：S1、将含油污泥送入离心机(1)分离得到油泥泥水和石油，将分离得到的石油输送到残渣焚烧子室(3c)中，将分离得到的油泥泥水与污水污泥混合后输送到污泥换热通道(2a)中；S2、油泥泥水与污水污泥的混合物在污泥换热通道(2a)中脱水后得到干化污泥和水蒸气及干化挥发气，将干化污泥输送到热解子室(3a)中，将水蒸气及干化挥发气输送到气化子室(3b)中；S3、干化污泥进入隔绝氧气的热解子室(3a)后，干化污泥中的有机质和残余石油均受热分解，生成能够燃烧的热解气，并将热解气输送到挥发气二燃室(5)中，热解后的污泥及其焦炭进入处于少氧条件的气化子室(3b)后，与空气及步骤S2输送来的水蒸气及干化挥发气发生气化反应，生成能够燃烧的气化气，并将气化气输送到挥发气二燃室(5)中，气化后的干化污泥及其残炭进入残渣焚烧子室(3c)后，与步骤S1输送来的石油与助燃空气进行过氧燃烧后，得到热灰渣，同时产生热量通过热辐射、对流换热和热传导的方式传递给热解子室(3a)和气化子室(3b)；S4、将热灰渣输送到污泥废渣通道后，与进入第一冷风加热通道的冷空气进行热交换，污泥废渣通道中冷却后的冷灰渣直接填埋或送往制砖厂进行资源化利用，第一冷风加热通道中输出的热空气作为助燃空气分别输送到挥发气二燃室(5)和步骤S3的残渣焚烧子室(3c)中；S5、挥发气二燃室(5)中，步骤S3输送来的热解气和气化气与步骤S4输送来的助燃空气进行富氧燃烧反应，生成高温烟气，高温烟气经旋风除尘器(6)除尘后输送到烟气换热通道组合中，对步骤S2的污泥换热通道(2a)中的油泥泥水与污水污泥的混合物进行换热干化；S6、将烟气换热通道组合中完成换热的高温烟气输送到高温烟气通道后，与进入第二冷风加热通道的冷空气进行热交换，第一冷风加热通道中输出的热空气用于附近农业和工业生产，高温烟气通道中输出的烟气经尾气净化装置(8)净化后向环境排放。
2.根据权利要求1所述的一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于：所述步骤S1中，输送到离心机(1)的含油污泥的含水率10％-40％、含油率为5％-40％，离心机(1)脱除5％-20％的油分后与含水率为80％-90％的含税污泥按照1:1的比例进行混合，油泥泥水与污水污泥的混合物的含水率控制在45％-70％，所述步骤S2中，油泥泥水与污水污泥的混合物在污泥换热通道(2a)中脱水后得到的干化污泥含水率控制在20％-45％。
3.根据权利要求1所述的一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于：所述步骤S3中，热解子室(3a)的温度控制在300℃-500℃，气化子室(3b)的温度控制在500℃-700℃，气化子室(3b)的氧气浓度控制在8％-10％，残渣焚烧子室(3c)的温度控制在1100℃-1350℃，残渣焚烧子室(3c)输出的热灰渣的温度控制在450℃-550℃，所述步骤S4中，第一冷风加热通道中输出的热空气的温度控制在100℃-200℃，所述步骤S5中，生成的高温烟气的温度控制在850℃-1000℃，所述步骤S6中，烟气换热通道组合中完成换热的高温烟气的温度控制在500℃以上，高温烟气通道中输出的烟气的温度控制在250℃以下。
4.根据权利要求3所述的一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于：所述步骤S5中，生成的高温烟气在挥发气二燃室(5)中的停留时间大于2s，所述步骤S5中，高温烟气通道中烟气冷却至250℃以下的时间控制在2s以内。
5.根据权利要求1所述的一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于：所述污泥换热通道(2a)的进口连接有混合污泥进料管路(9)，含油污泥通过离心机(1)分离得到的石油通过石油输送管路(10)输送到残渣焚烧子室(3c)中，含油污泥通过离心机(1)分离得到的油泥泥水和污水污泥混合后输送到混合污泥进料管路(9)中，所述污泥换热通道(2a)的气体出口(2a3)通过混合气管路(24)与气化子室(3b)的气体进口连通，该污泥换热通道(2a)的污泥出口通过干化污泥管路(11)与热解子室(3a)的污泥进口连通，所述残渣焚烧子室(3c)的残渣出口通过污泥残渣管路(12)与污泥废渣通道的进口连通，所述污泥废渣通道的出口连接有冷灰渣利用管路(13)，冷空气通过第一冷空气管路(14)输送到第一冷风加热通道，所述第一冷风加热通道的出口分别通过第一助燃空气管路(15)和第二助燃空气管路(16)与残渣焚烧子室(3c)的第一助燃空气进口和挥发气二燃室(5)的第二助燃空气进口连通，所述热解子室(3a)的热解气出口通过热解气管路(17)与挥发气二燃室(5)的挥发气入口连通，所述气化子室(3b)的气化气出口通过气化气管路(18)与挥发气二燃室(5)的挥发气入口连通，所述挥发气二燃室(5)的高温烟气出口通过烟气输送管路(19)与烟气换热通道组合的进口连通，所述烟气换热通道组合的出口通过烟气再利用管路(20)与高温烟气通道的进口连通，所述高温烟气通道的出口连接有烟气排放管路(21)，冷空气通过第二冷空气管路(22)输送到第二冷风加热通道，所述第二冷风加热通道的出口连接有热空气利用管路(23)，所述旋风除尘器(6)设置在烟气输送管路(19)上，所述尾气净化装置(8)设置在烟气排放管路(21)上。
6.根据权利要求5所述的一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于：所述气固换热干燥器(2)包括物料干燥筒(2b)、可转动地穿设在物料干燥筒(2b)中的烟气内筒(2h)、套装在物料干燥筒(2b)外的烟气外筒(2c)以及用于带动烟气内筒(2h)转动的驱动机构，所述烟气外筒(2c)的内壁与物料干燥筒(2b)的外壁之间形成第一换热通道(2d)，所述烟气外筒(2c)的两端分别设置有与第一换热通道(2d)两端连通的第一烟气入口(2d1)和第一烟气出口(2d2)，所述烟气内筒(2h)为中空结构，从而形成第二换热通道(2e)，该第二换热通道(2e)的两端分别为第二烟气入口(2e1)和第二烟气出口(2e2)，所述烟气内筒(2h)能够在驱动机构的带动下相对物料干燥筒(2b)转动，该烟气内筒(2h)位于物料干燥筒(2b)中的外周面上螺旋分布有螺旋桨叶(2f)，该螺旋桨叶(2f)为中空结构，从而形成第三换热通道(2g)，该第三换热通道(2g)的两端分别为均与第二换热通道(2e)连通的第三烟气入口(2g1)和第三烟气出口(2g2)，所述第三烟气入口(2g1)靠近第二烟气入口(2e1)，所述第三烟气出口(2g2)靠近第二烟气出口(2e2)，所述物料干燥筒(2b)的内壁与烟气内筒(2h)的外壁之间形成所述污泥换热通道(2a)，所述物料干燥筒(2b)的两端分别设置有与污泥换热通道(2a)两端连通的物料入口(2a1)和物料出口(2a2)，所述物料入口(2a1)与混合污泥进料管路(9)连通，所述物料出口(2a2)与干化污泥管路(11)连通，所述污泥换热通道(2a)的气体出口(2a3)开设在物料出口(2a2)上，所述第一换热通道(2d)、第二换热通道(2e)和第三换热通道(2g)共同构成所述烟气换热通道组合，所述第一烟气入口(2d1)和第二烟气入口(2e1)均与烟气输送管路(19)连通，所述第一烟气出口(2d2)和第二烟气出口(2e2)均与烟气再利用管路(20)连通。
7.根据权利要求6所述的一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于：所述第一烟气入口(2d1)设置在烟气外筒(2c)远离物料入口(2a1)的一端，所述第二烟气入口(2e1)设置在烟气内筒(2h)远离物料入口(2a1)的一端，所述第三烟气入口(2g1)设置在螺旋桨叶(2f)远离物料入口(2a1)的一端。
8.根据权利要求7所述的一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于：所述物料干燥筒(2b)的外周面上具有沿其轴向排布的环形换热翅片(2b1)。
9.根据权利要求8所述的一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于：各环形换热翅片(2b1)的外径朝着靠近物料入口(2a1)的方向逐渐增大。
10.根据权利要求6所述的一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其特征在于：所述烟气内筒(2h)位于第三烟气入口(2g1)和第三烟气出口(2g2)之间的内壁上具有沿其轴向交错排布的折流板(2h1)，各折流板(2h1)使位于第三烟气入口(2g1)和第三烟气出口(2g2)之间的第二换热通道(2e)形成呈波浪状迂回的流道。
发明内容
为解决以上的技术问题，本发明提供了一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法。
其技术方案如下：
一种污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法，其要点在于，包括离心机、气固换热干燥器、污泥一燃室、固气换热冷渣机、挥发气二燃室、旋风除尘器、热风炉和尾气净化装置，所述气固换热干燥器设有相互隔离的污泥换热通道和烟气换热通道组合，所述污泥一燃室设有依次连通的热解子室、气化子室和残渣焚烧子室，所述固气换热冷渣机设有相互隔离的污泥废渣通道和第一冷风加热通道，所述热风炉设有相互隔离的高温烟气通道和第二冷风加热通道；
所述污水污泥与含油污泥分级协同无害化处理方法包括以下步骤：
S1、将含油污泥送入离心机分离得到油泥泥水和石油，将分离得到的石油输送到残渣焚烧子室中，将分离得到的油泥泥水与污水污泥混合后输送到污泥换热通道中；
S2、油泥泥水与污水污泥的混合物在污泥换热通道中脱水后得到干化污泥和水蒸气及干化挥发气，将干化污泥输送到热解子室中，将水蒸气及干化挥发气输送到气化子室中；
S3、干化污泥进入隔绝氧气的热解子室后，干化污泥中的有机质和残余石油均受热分解，生成能够燃烧的热解气，并将热解气输送到挥发气二燃室中，热解后的污泥及其焦炭进入处于少氧条件的气化子室后，与空气及步骤S2输送来的水蒸气及干化挥发气发生气化反应，生成能够燃烧的气化气，并将气化气输送到挥发气二燃室中，气化后的干化污泥及其残炭进入残渣焚烧子室后，与步骤S1输送来的石油与助燃空气进行过氧燃烧后，得到热灰渣，同时产生热量通过热辐射、对流换热和热传导的方式传递给热解子室和气化子室；
S4、将热灰渣输送到污泥废渣通道后，与进入第一冷风加热通道的冷空气进行热交换，污泥废渣通道中冷却后的冷灰渣直接填埋或送往制砖厂进行资源化利用，第一冷风加热通道中输出的热空气作为助燃空气分别输送到挥发气二燃室和步骤S3的残渣焚烧子室中；
S5、挥发气二燃室中，步骤S3输送来的热解气和气化气与步骤S4输送来的助燃空气进行富氧燃烧反应，生成高温烟气，高温烟气经旋风除尘器除尘后输送到烟气换热通道组合中，对步骤S2的污泥换热通道中的油泥泥水与污水污泥的混合物进行换热干化；
S6、将烟气换热通道组合中完成换热的高温烟气输送到高温烟气通道后，与进入第二冷风加热通道的冷空气进行热交换，第一冷风加热通道中输出的热空气用于附近农业和工业生产，高温烟气通道中输出的烟气经尾气净化装置净化后向环境排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、污水污泥水分较高，热值较低，含油污泥水分较低，热值相对较高，两者混合协同处理，能有效降低污泥整体含水率，提升污泥热值，提高热处理稳定性。
2、离心机分离出的石油通往残渣燃烧子室后，混合燃烧能够有效提升一燃室内产热，实现一燃室内的热解和气化的充分反应，保证一燃室无需添加额外辅助燃料即可实现自维持运行，有效降低了污泥处理成本。
3、回收污泥灰渣余热预热通往一燃室和二燃室的空气，能有效提升污泥一燃室和挥发气二燃室的燃烧效果，降低系统热损失，提高热效率。
4、污泥的干燥、热解、气化、残渣焚烧及气体焚烧分级、分层处理，更易于控制污泥处理过程，提升污泥无害化处理效果。
5、通过回用污泥挥发气(热解气和气化气)燃烧产生的高温烟气来干燥污泥，不仅能有效较低污泥含水率，提高污泥热值，而且能够保证污泥一燃室热处理的稳定性，提升安全性；并且污泥干燥过程产生的水蒸气及干化臭气通往污泥一燃室的气化子室能有效提升气化子室的气化效率，提升气化气品质，从而保证挥发气二燃室的燃烧温度始终处于极高的温度，充分消除烟气污染物，实现污泥无害化处理。
6、干燥后的高温烟气在高效换热热风炉通过空冷的方式急冷，能充分避免烟气中二噁英的再合成。
7、经固气换热冷渣机冷却后得到的冷灰渣能够直接填埋或送往制砖厂进行资源化利用，经热风炉换热后得到的热空气可以直接用于当地农业、工业生产，实现污泥的资源化利用，具有一定经济效益，进一步降低污泥的处理成本。
8、烟气经尾气净化装置净化后再排放，能够更彻底地滤除烟气中的有害物质，保护生态环境。
（发明人：罗杨;蒋雪锋;李亦昂;吴龙飞;史勇）