污泥热解碳化工艺系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种污泥热解碳化工艺系统，包括脱水污泥接受与供给装置、脱水污泥干燥装置、污泥热解碳化组合装置以及污泥碳化物输送与储存装置。该污泥热解碳化工艺系统经过脱水污泥接受、输送、干燥、热解碳化、储存、包装、粉尘收集以及烟气处理等一系列流程，能大大减少污泥的体积与重量，并使污泥中的有害重金属离子固化在热解形成的碳化物中。同时，该污泥热解碳化工艺系统利用污泥热解碳化过程中热解气燃烧产生的热量，用于污泥处理工艺流程，从而达到减少能源消耗的目的。从而达到减少能源消耗的目的。从而达到减少能源消耗的目的。

【技术实现步骤摘要】
污泥热解碳化工艺系统


[0001]工业和市政污泥的减量和资源化处理，特别涉及一种污泥热解碳化工艺系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国污水治理力度不断加强，城市污水处理规模稳步增长，污泥量也同步大幅增加。截至2019年2月底，全国设市城市累计建成污水处理厂5500多座，污水处理能力达2.04亿立方米/日，年产生含水量80％的污泥5000多万吨(不含工业污泥4000多万吨)。数量如此庞大的污泥给我国城市，尤其是我国城市化水平较高的省市与地区，带来了很大的困扰。如果不进行处理处置或处理处置方式不当，均会对生态环境造成严重的二次污染。
[0003]2015年国家新的《环保法》、《水污染防治行动计划》(水十条)、《国家生态文明体制改革总体方案》等一系列重要的政策、法规相继出台，国务院“水十条”规定，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90％以上。住建部明确要求：各地要按照“绿色、环保、循环、低碳”的污泥处置技术路线，督促落实城市人民政府规划建设的主体责任，合理选择工艺，加快设施建设。
[0004]国内污泥存在特性差异大、成分复杂，污泥中有机物含量低、重金属含量高，污泥量大，对处理处置技术和装备要求高。
[0005]住建部和发改委编制的《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》(试行)指出，污泥热解技术是指利用污泥中有机质在缺氧条件下加热到一定温度裂解，转化为燃油、燃气、污泥碳和水的技术。根据污泥热解温度和产物的不同，污泥热解处理技术可以分为污泥气化技术、污泥油化技术和污泥碳化技术三大类。
[0006]污泥热解碳化处理过程中有机物受热后，形成利用价值较高的气相(热解气) 和固相(固体残渣)。热解气燃烧产生热量，用于污泥处理工艺过程，回收利用污泥的热能从而达到节能的目的。污泥经碳化处理后，污泥残渣的体积与重量大量减少，重金属离子被固化在碳化物产品中，变得非常稳定且对环境无危害；同时，污泥碳化后的产品具有和木炭相似的特性，可作为土壤改良和园林绿化等予以再利用。污泥碳化处理给污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化提供了有效途径。

技术实现思路

[0007]污泥热解碳化工艺系统的处理流程是：脱水污泥接收、输送
→
污泥干燥
→
污泥热解碳化
→
碳化物储存、包装
→
粉尘收集
→
烟气处理排放。
[0008]干燥机利用的介质是烟气时的污泥热解碳化工艺流程图见附图1。
[0009]干燥机利用的介质是蒸汽或导热油时的污泥热解碳化工艺流程图见附图2。
[0010]接收的高含水率(50％
‑
85％)脱水污泥储存在钢制储仓中，如是块状的深度压滤污泥泥饼，接收前用双轴破碎机将泥饼破碎为小颗粒。
[0011]脱水污泥通过污泥输送泵(螺杆泵或柱塞泵)或输送器(刮板输送机或螺旋输送
机) 输送至污泥干燥机。
[0012]污泥干燥机将含水率在50％
‑
85％的脱水污泥的水份蒸发，干燥后的污泥含水率控制在 30％以下。干燥机利用的介质可以是烟气、蒸汽或导热油。
[0013]为避免干燥污泥粒径大小不一，部分大粒径干燥污泥在污泥热解碳化过程中内部温度未达到，有机质难以热解，造成热解碳化度不够，干燥污泥进入热解碳化组合装置前进行造粒，造粒后污泥粒径在1cm左右，更利于快速、完全热解碳化。
[0014]含水率30％以下的干燥污泥通过输送器(刮板输送机或螺旋输送机)输送至污泥热解碳化装置。
[0015]热解碳化组合装置(见附图3)由空气预热加热炉、污泥碳化加热炉、连接烟道、烟气再燃加热炉等组合而成。当干燥机利用的热源介质为烟气时，热解碳化组合装置还可包括热风炉。
[0016]空气预热加热炉(见附图5)设有助燃空气接入孔，加热助燃空气，为污泥热解碳化提供热源。
[0017]空气预热加热炉、烟气再燃加热炉和热风炉上均设有燃烧机，燃烧机可采用一体式燃烧机或分体的烧嘴，燃料可采用天然气、沼气、重油等。燃烧风机为燃烧机提供助燃空气。
[0018]污泥碳化加热炉为立式多段螺旋输送管式加热炉，炉内多段螺旋输送管可采用单列 (见附图6)或双列(见附图7)布置。双列布置可提高一倍的污泥处理量，结构更紧凑。同样处理量时，双列布置可减少配套设备(如空气预热加热炉、烟气再燃加热炉等)的数量，系统热损耗更小，有利于节省外加的优质燃料，运行维护更简单，降低处理成本。
[0019]污泥碳化加热炉的污泥进、出料口分别设有关风机，可防止污泥热解气体从污泥的进、出料口逸出。
[0020]污泥碳化加热炉的多段螺旋输送管之间设有联箱，为防止污泥热解气中焦油、灰渣在此处冷却凝固，附着在联箱上，联箱设置在污泥碳化加热炉炉体的保温层内，于炉内侧与烟气直接接触。联箱上设检修孔，可清除附着在联箱上的焦油及灰渣。
[0021]污泥碳化加热炉的螺旋输送管出料段设置保温层，防止污泥热解气中焦油、灰渣在此处冷却凝固，附着在管壁上；同时，可防止运行人员不小心接触到高温螺旋输送管造成烫伤。
[0022]污泥碳化加热炉设检修门、观察孔和清扫孔。检修门可在停炉时对炉内进行维修和清扫。观察孔可在运行时了解污泥碳化加热炉的热解碳化运行情况，并可和清扫孔配合，利用专用清扫工具，在不停炉的情况下对炉内积灰、积碳进行清扫、维护。
[0023]污泥碳化加热炉设有回流烟气接入孔，将干燥污泥后200℃左右的低温烟气回流至污泥碳化加热炉，通过调节回流烟气量来控制污泥碳化加热炉内温度；同时保持炉内较低的氧含量，降低系统排出烟气中氮氧化物的浓度。
[0024]污泥碳化加热炉设有助燃空气接入孔，污泥热解产生的高温可燃气体遇空气后充分燃烧，为后续污泥热解碳化提供热源，减少空气预热加热炉的优质燃料消耗量。
[0025]烟气再燃加热炉(见附图8)为立式结构，底部设有卸料门，大颗粒的炉渣掉落至底部，可方便地从卸料门排出。烟气再燃加热炉设置独立的燃烧室，燃烧机的火焰在燃烧室内，与碳化加热炉排出烟气不直接接触。避免了卧式结构炉体里形成玻璃状熔融渣附着在
再燃加热炉炉体上难以清除的缺点。
[0026]烟气再燃加热炉上部设置有事故烟道，当停电或系统故障停机时，事故烟道自动打开，将热解碳化组合装置中可燃热解气体快速排出。
[0027]热解碳化组合装置中连接烟道(见附图10)顶部设置防爆门，当炉内烟气及可燃气体排出不畅时，炉内压力升高，将防爆门顶开。
[0028]热解碳化组合装置中污泥碳化加热炉与连接烟道、连接烟道与烟气再燃加热炉，以及烟气再燃加热炉共设置3个膨胀节，2个吸收垂直方向热膨胀，1个吸收水平方向热膨胀。
[0029]当干燥机利用的热源介质为烟气时，热风炉(见附图9)直接接入再燃加热炉下段，充分利用污泥热解碳化产生的烟气热量，使干燥机中污泥中水份快速蒸发，产出干燥污泥。
[0030]污泥碳化加热炉排出300...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污泥热解碳化工艺系统，其特征在于，包括脱水污泥接收、供给装置，其包括污泥储仓以及污泥输送泵或输送器，所述污泥储仓用于接受高含水率的脱水污泥，所述污泥输送泵或输送器用于将脱水污泥输送至脱水污泥干燥装置，所述污泥输送泵包括螺杆泵或柱塞泵，所述污泥输送器包括刮板输送机或螺旋输送机；脱水污泥干燥装置，其利用烟气、蒸汽或导热油作为导热介质，用以将含水率高的脱水污泥的水分蒸发，使干燥后的污泥含水率控制在合适的较低水平以利于后续的热解碳化流程；污泥热解碳化组合装置，其包括空气预热加热炉、污泥碳化加热炉、连接烟道以及烟气再燃加热炉，视污泥干燥装置使用热源介质的不同，污泥热解碳化组合装置还可包括热风炉；污泥碳化物输送、储存装置，其包括冷却螺旋输送机、污泥碳化物输送器以及污泥碳化物储存仓。2.根据权利要求1所述的污泥热解碳化工艺系统，其特征在于，所述污泥热解碳化组合装置之前设置造粒机，将部分大粒径干燥污泥进行造粒，使造粒后的污泥粒径在1cm左右。3.根据权利要求1所述的污泥热解碳化工艺系统，其特征在于，所述污泥热解碳化组合装置中的空气预热炉上设有燃烧机，燃烧机采用一体式燃烧机或分体的烧嘴，可采用天然气、沼气或重油作为燃料。4.根据权利要求1所述的污泥热解碳化工艺系统，其特征在于，所述污泥热解碳化组合装置中的污泥碳化加热炉为立式多段螺旋输送管式加热炉，所述多段螺旋输送管根据污泥处理量的大小，采用单列或双列布置。5.根据权利要求4所述的污泥热解碳化工艺系统，其特征在于，所述污泥碳化加热炉的多段螺旋输送管之间设有联箱，所述联箱设置在污泥碳化加热炉炉体的保温层内，于靠近炉内侧与烟气直接接触，所述联箱上设检修孔，用于清除附着于其上的焦油及灰渣。6.根据权利要求4所述的污泥热解碳化工艺系统，其特征在于，所述污泥碳化加热炉的螺旋输送管出料段设置保温层。7.根据权利要求1所述的污泥热解碳化工艺系统，其特征在于，所述污泥热解碳化组合装置中的污泥碳化加热炉设有检修门、观察孔和清扫孔，所述检修门在停炉时对炉内进行维修和清扫，所述观察孔可在运行时了解污泥碳化加热炉的热解碳化运行情况，并可与所述清扫孔配合，利用专用清扫工具，在不停炉的情况下对炉内积灰、积碳进行清扫、维护。8.根据权利要求1所述的污泥热解碳化工艺系统，其特征在于，所述污泥热解碳化组合装置中的污泥碳化加热炉设有回流烟气接入孔，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗臻，山本仁，杨海，余斌，胡磊，瞿祥鹏，
申请(专利权)人：武汉普乐环境技术有限公司，
类型：新型
国别省市：