公布日：2023.10.03
申请日：2022.03.24
分类号：C02F11/13(2019.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C10B53/00(2006.01)I
摘要
本发明属于污泥处理处置的技术领域，具体涉及一种污泥干化热解系统及工艺处理方法。系统包括污泥泥饼仓、输送设备、污泥烘干机、污泥热解炉、燃烧器、热解气燃烧炉等工艺设备，可以将含水率60%的污泥依次进行干化、热解处理，得到资源化利用的热解产物，热解产物含水率为1%~5%，同时在污泥干化热解工艺中，增加低温换热器和高温换热器，在回收烘干气体中低温热量同时将烘干载气和烟气分离，实现系统低温废热的回收，同时解决烘干载气臭味污染问题，通过该工艺提升污泥干化热解系统能效，降低运行成本，实现系统无臭排放。
权利要求书
1.一种污泥干化热解系统，其特征在于：包括污泥泥饼仓1、输送设备2、污泥烘干机3、输送设备4、污泥热解炉5、燃烧器6、热解气燃烧炉7、冷却仓8、输送设备9、污泥炭料仓10、除尘设备11、循环风机12、低温换热器13、冷凝器14、冷却塔15、汽水雾化器16、高温换热器17、尾气处理18、引风机19、排放筒20、冷却循环泵21。
2.所述污泥泥饼料仓1通过输送设备2连通污泥烘干机3进料口（31），污泥烘干机出料口（32）通过输送设备4连通污泥热解炉5的进料口（53），污泥热解炉5底部的出料口（54）连接冷却仓8的进料口，冷却仓8的出料口通过输送设备9连通污泥炭料仓10顶部的进料口。
3.所述污泥烘干机3产生的气体（简称“烘干载气”）热量回收和除臭由系统设备组成：除尘设备11、循环风机12、低温换热器13、冷凝器14、冷却塔15、汽水雾化器16和高温换热器17；连接方式如下：污泥烘干机3的气体出口（34）管道连接除尘设备11进气口（111），除尘设备11出气口（112）管道连接循环风机12，循环风机出口管道连接低温换热器13热端进气口（131），低温换热器13热端出气口（132）管道连接冷凝器14进气口（141），同时汽水雾化器16的出气口（161）管道连接冷凝器14进气口（143），冷凝器14出气口（142）管道连接低温换热器13冷端进气口（133），换热器13冷端出气口（134）分别管道连接高温换热器17冷端进气口（171）和燃烧器6的热空气入口（61）。
4.所述污泥烘干机3在工作时干化温度达500℃~600℃，含水率为60%污泥泥饼经破碎后通过输送设备4进入污泥烘干机3进行干化、污泥热解炉5进行热解、冷却仓8进行冷却，最终得到温度为60~80℃、含水量为1%~5%的污泥炭。
5.所述污泥热解炉5在工作时控制热解处理温度为450~650℃、时间为60~90min，热解后的污泥含水率为1~5%。
6.所述燃烧器6作为助燃气体与补充燃料配合燃烧，补充燃料为天然气或生物质颗粒，产生的高温烟气1000~1200℃。
发明内容
本发明的目的是为了解决污泥处理处置问题，缓解污泥处置不当导致的环境问题，提供一种高效的污泥干化热解系统及工艺处理方法，使得污泥处理处置环保效益好、投资成本低。
本发明提供一种污泥干化热解系统，是在污泥干化热解工艺中，增加低温换热器13和高温换热器17，在回收烘干气体中低温热量同时将烘干载气和烟气分离，实现系统低温废热的回收，同时解决烘干载气臭味污染问题，通过该工艺提升污泥干化热解系统能效，降低运行成本，实现系统无臭排放。
本发明提供一种污泥干化热解系统包括污泥泥饼仓1、输送设备2、污泥烘干机3、输送设备4、污泥热解炉5、燃烧器6、热解气燃烧炉7、冷却仓8、输送设备9、污泥炭料仓10、除尘设备11、循环风机12、低温换热器13、冷凝器14、冷却塔15、汽水雾化器16、高温换热器17、尾气处理18、引风机19、排放筒20、冷却循环泵21。
所述污泥泥饼料仓1通过输送设备2连通污泥烘干机3进料口（31），污泥烘干机出料口（32）通过输送设备4连通污泥热解炉5的进料口（53），污泥热解炉5底部的出料口（54）连接冷却仓8的进料口，冷却仓8的出料口通过输送设备9连通污泥炭料仓10顶部的进料口。
所述污泥烘干机3产生的气体（简称“烘干载气”）热量回收和除臭由系统设备组成：除尘设备11、循环风机12、低温换热器13、冷凝器14、冷却塔15、汽水雾化器16和高温换热器17；连接方式如下：污泥烘干机3的气体出口（34）管道连接除尘设备11进气口（111），除尘设备11出气口（112）管道连接循环风机12，循环风机出口管道连接低温换热器13热端进气口（131），低温换热器13热端出气口（132）管道连接冷凝器14进气口（141），同时汽水雾化器16的出气口（161）管道连接冷凝器14进气口（143），冷凝器14出气口（142）管道连接低温换热器13冷端进气口（133），换热器13冷端出气口（134）分别管道连接高温换热器17冷端进气口（171）和燃烧器6的热空气入口（61）；工作时，污泥烘干机3干化温度达500℃~600℃，含水率为60%污泥泥饼经破碎后通过输送设备4进入污泥烘干机3进行干化、污泥热解炉5进行热解、冷却仓8进行冷却，最终得到温度为60~80℃、含水量为1%~5%的污泥炭。
进一步，燃烧器6燃料燃烧产生的高温烟气，进入热解气燃烧炉7，与来源于污泥热解炉5污泥热解产生的热解气在高温环境下混合燃烧，产生热烟气进入污泥热解炉5给污泥热解炉加热，经过热解炉利用后，高温烟气温度降低至600℃~800℃，然后进入高温换热器17热端，与高温换热器17冷端气体发生热交换，将热量传到给烘干载气，温度降低至150℃~180℃后进入尾气处理设备18处理后，经引风机和排放筒对空排放。
进一步，污泥烘干机中出来的烘干载气，是一种高温(180℃~250℃)、高湿（接近饱和湿蒸汽）、高粉尘（≧350mg/m3)、高臭味浓度(≧20000)的气体，携带大量热量；第一步，烘干载气进入除尘设备11中脱除粉尘；第二步，通过循环风机12鼓入低温换热器13热端，与低温换热器13冷端的气体发生热交换，热端气体的热量传递给冷端气体，温度降低至80℃~100℃，烘干载气中部分水蒸气遇冷转变成水滴脱除下来，通过冷凝废水排放口（144）排出设备；第三步，烘干载气然后进入冷凝器与气化雾化器16产生水汽混合，温度迅速降低，然后进入冷凝器换热面，与冷却水（冷却塔15冷却后的水通过泵23送入冷凝器换热面，冷却水升温后回流至冷却塔15冷却）间接发生热交换，温度降低至30~40℃，烘干载气中的水分进一步变成冷凝废水脱除排出设备，在此过程中将烘干载气中的潜热释放出并回收利用；第四步，经过冷凝后的气体变成低温干燥气体，进入低温换热器13冷端，与低温换热器13热端的烘干载气（温度180~250℃）发生热交换，转变成150℃~180℃热空气；第五步，经过低温换热器升温的热空气分成二部分，一部分（与烘干载气热端相当气体量）进入高温换热器17冷端继续加热，温度由150-180℃转变成500-600℃高温烟气，然后进入污泥烘干机3中烘干污泥，另一部分（与进入气化雾化器相当气量的气体）送入燃烧器6作为助燃气体与补充燃料配合燃烧，转变1000℃~1200℃成高温烟气。
本发明还包括一种污泥干化热解系统的工艺处理方法，具体包括以下方法步骤：(1)干化：将污泥泥饼经破碎机破碎后通过输送设备2输送至污泥烘干机3内，进行干化处理，得到干化污泥；控制干化处理温度为500~600℃、干化处理时间为60~90min左右，含水率为20~30%;(2)热解：烘干后的污泥经输送设备4输送至热解炉5中进行热解处理，得到热解污泥，热解污泥输送至外部存储备用；热解污泥的含水率为1%~5%，控制热解处理温度为450~650℃、时间为60~90min;（3）热量回收：循环载气通过低温换热器13换热、冷凝器14冷却实现烘干载气循环利用，并对热量进行回收利用，降低系统能耗，提高能源利用效率。
进一步，所述待处理污泥为市政污泥、工业污泥或石化油泥中的一种或者多种的混合物。
本发明的有益技术效果：1、本发明的一种污泥干化热解系统及工艺处理方法，将含水率60%的市政污泥依次进行干化、热解处理，得到热解污泥，热解污泥含水率降为1%~5%，体积也大幅减少25%~50%，而且污泥经高温热解去除病原体和重金属等物质，得到留有机物的热解污泥，热解污泥可用于水处理或者改良土壤，解决了目前不合理处置污泥造成严重的市政污染问题;2、本发明的一种污泥干化热解系统及工艺处理方法，产生的尾气处理安全环保，具体的污泥热解炉内热解产生的热解气引入热解气燃烧炉燃烧处理，以充分利用其自身热量，减少燃料的消耗量，提高能量的利用效率，避免排放造成大气污染。
3、污泥热解前的高温烘干技术不可避免污泥中挥发性物质转变成臭气进入烘干气体中，如处理不当将造成排放废气的臭味污染。采用高效换热工艺，将烘干气体与加热烟气分离，避免两类气体混合造成交叉污染，实现排放烟气无臭味排放。
（发明人：卢归;吴丹）