组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备制造技术

实用新型专利技术涉及组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备，包括依次相连的螺旋输入筒、空气去除仓、螺旋输送筒、热解气冷却器；螺旋输送筒上连接有污泥输入计量料斗、微波能吸收物输入计量料斗；螺旋输送筒，其中段套设有微波裂缝阵列波导和微波加热谐振腔，其前段的上壁连接有热解气冷却器，其后段的尾部下方连接有残渣冷却器；螺旋输送筒内的污泥被分解成气相和固相，气相被抽入热解气冷却器内，而固相通入残渣冷却器内。本实用新型专利技术达到的有益效果是：能持续热解、处理效果高、充分排出气相、热解效果好。热解效果好。热解效果好。

【技术实现步骤摘要】
组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备


[0001]本实用涉及污泥处理
，特别是组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备。

技术介绍

[0002]污水处理量的不断提高，导致污泥产量在世界范围显著增长，并带来日益严重的环境污染问题。
[0003]处理污水污泥最普遍的方法是堆肥法、农田利用法以及焚烧法，但无一例外都有自身的缺点。堆肥法处理过程没有实现体积减量化，而且处理、储存、缓冲区占地面积很大；为防止被有害的污染物污染，土壤还要被隔离开；这种处理方法会浪费掉污泥本身含有的大量能量。污泥堆肥处理运行费用较高，不适应于大型处理项目，而且没有大型处理项目在成功运行的实例。过多地使用农田利用法，将导致农田土壤中重金属的含量升高，病原体、难降解有机物及 N、P的流失也会对地表水和地下水造成污染。焚烧法能够大幅度减少污泥体积，并能利用其中的能量来提高热能利用率；然而，焚烧法处理设施投资大，处理费用高，有机物焚烧会产生二恶英等剧毒物质，防治费用高。
[0004]热解法由于具备上述各种方法的优点，当前已成为研究热点。在污泥受热分解过程中，污水污泥的体积大量减少，存在碳基中的重金属对自然析出的抵抗力相当强，比焚烧灰分中重金属的析出小。此外，这一过程是在无氧条件下进行，有害物质极少产生；热解反应控制在一定条件下，残留的固体物质可作为吸附剂，用于吸附空气中的污染物和污水处理过程中产生的气味；更重要的是热解污水污泥能产生油类产物和气体，它们的热值很高，可用作燃料，因此污泥热解成为污泥资源化的一种手段，符合时下处置废物的主流，备受重视。
[0005]污泥热解方法有低温热解法、高温热解法和直接热化学液化法。低温热解设备相对简单，能量回收率高，对环境造成二次污染的可能性小，与焚烧技术投资相当或略低，运行成本仅为焚烧法的30％左右。不足之处在于，低温热解所采用的污泥需经干燥脱水，含水率在5％以下，能量消耗大，净剩余能量不是很高；在产生的油中含有大量的多环芳烃物质，对环境产生不利的影响。污泥高温热解尽管有许多优点，但利用传统的电炉高温热解污泥产生的油类产物中大部分是多环芳烃，含量达到80％，由于多环芳烃中的许多物质能够致癌和致突，限制了油类产物的使用。污泥直接液化采用经机械脱水的含水率为 70％～80％的污泥，避免了干燥所消耗的能量，能量剩余率较高，但设备要求较高，热解过程中产生大量有害气体，限制该技术的应用，产物中有2％～3％的 N2残余，燃烧过程会有氮氧化合物生产，容易对大气造成污染，需采取相应措施加以控制。
[0006]与传统加热方式相比，微波加热热量从物质内部产生，不需要从表面传递到内部，加热均匀，加热时间短，只需要传统加热1/100～1/10的时间即可完成，热效率高，微波具有选择性和穿透性。通过向污泥中添加微波能吸收物质，使污泥在微波场中快速升至900℃以上的高温，实现污泥的高温热解。
[0007]污泥微波高温无氧热解的实验表明：液态产物的热值可以达到37MJ/kg以上，与柴油热值相当，比传统高温无氧热解油的热值高2～7MJ/kg，更适合用作燃料；油中多环芳烃(PAHs)含量低于5.37％，且为无毒PAHs；气态产物中 H2和CO的体积分数在54％以上，热值达到9420kJ/m3，可用作燃料。
[0008]污泥微波高温无氧热解技术越来越受到环境工作者的重视，进行了众多的研究工作，明确了该技术的可行性。但目前市场上隧道连续式微波高温炉多采用如下几种结构：
[0009]1、推车式：设备内置轨道，轨道上设定连续的多辆工装车，通过液压传动，让后面工装车顶前面工装车，从而完成送料，特别适合块料的输送；缺点是工作过程属于间接连续，而且无法适合粉料处理。
[0010]2、推板(推舟)式：设备腔体底部设置槽道，推板上放置物料，通过传动，让后面推板顶前面推板，从而完成送料；虽然推板可以体现为坩埚形式，从而实现粉料处理，但缺点是工作过程属于间接连续，并且如果设备过长，摩擦力增大，推板容易倾倒而发生堵窑现象。
[0011]3、辊道式：多个金属辊在链条的统一传动下，带动物料前进，比较合适块料的处理；但缺点是辊道容易影响微波效果，并且无法连续输送粉料。
[0012]上述几种结构均无法顺利地完成对物料连续不间断的输送，尤其是不适用于粉料的输送。技术“隧道连续式微波高温加热炉”(授权号： CN201852437U)对上述缺点进行了改进，采用链条陶瓷叠板输送物料，虽在设计上考虑了形成平整而密实的输送平面，但在实施工艺上很难保证。微波可以穿透陶瓷板，进而作用在金属传送链条上，不可避免金属对微波的影响。
[0013]本专利技术采用特殊设计的螺旋输送装置实现物料的连续不间断平稳无泄露输送，适合颗粒不大于输送螺距的块状和粉状物，中段微波谐振腔加热，前段高温气体预热物料，后段高温物料持续热解，并针对污水污泥高温热解条件，设置有微波能吸收物质的添加、氮气隔氧环境、油和气的冷却分离、残渣的冷却收集，形成污水污泥的微波高温无氧热解连续式处理装置。

技术实现思路

[0014]本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供能持续热解、处理效果高、充分排出气相、热解效果好的组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备。
[0015]本技术的目的通过以下技术方案来实现：组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备，包括依次相连的螺旋输入筒、空气去除仓、螺旋输送筒、热解气冷却器；
[0016]所述的螺旋输送筒上连接有污泥输入计量料斗、微波能吸收物输入计量料斗；
[0017]所述的螺旋输送筒，其中段套设有微波缝隙阵列波导和微波加热谐振腔，其前段的上壁连接有热解气冷却器，其后段的尾部下方连接有残渣冷却器；
[0018]所述的螺旋输送筒内的污泥被分解成气相和固相，气相被抽入热解气冷却器内，而固相通入残渣冷却器内。
[0019]进一步地，所述的螺旋输送筒，其内设置有耐高温合金输送轴，该轴在微波加热谐振腔对应轴段的表面喷涂有耐高温碳化硅吸波层；
[0020]所述的螺旋输送筒的筒壳，该筒壳与微波加热谐振腔对应的壳段为高透明石英玻
璃圆筒，该筒壳的前段和后段为耐高温合金圆筒，该筒壳的两端经空气密封头封闭。
[0021]进一步地，所述的微波缝隙阵列波导为四个对称布置的矩形窄边开缝波导，每个矩形窄边开缝波导单独地连接有一个输入头且其产生的微波能量经窄缝阵列耦合进入微波加热谐振腔。
[0022]进一步地，还包括氮气供气瓶，氮气供气瓶通过气管分别与空气去除仓、残渣冷却器相连；所述螺旋输入筒、螺旋输送筒水平设置，空气去除仓、残渣冷却器竖直设置；所述氮气供气瓶，从空气去除仓、残渣冷却器的底部通入氮气；从残渣冷却器底部通入的氮气，依次经过残渣冷却器、螺旋输送筒的后段、螺旋输送筒的中段、螺旋输送筒的前段，形成将热解后气相排出的路线。
[0023]进一步地，所述的热解气冷却器为管壳式换热器，其竖直设置且包括壳程和管程；热解后的气相，被抽至壳程进行冷却，冷却后形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备，其特征在于：包括依次相连的螺旋输入筒(17)、空气去除仓(3)、螺旋输送筒(7)、热解气冷却器(13)；所述的螺旋输送筒(7)上连接有污泥输入计量料斗(1)、微波能吸收物输入计量料斗(2)；所述的螺旋输送筒(7)，其中段套设有微波缝隙阵列波导(11)和微波加热谐振腔(12)，其前段的上壁连接有热解气冷却器(13)，其后段的尾部下方连接有残渣冷却器(14)；所述的螺旋输送筒(7)内的污泥被分解成气相和固相，气相被抽入热解气冷却器(13)内，而固相通入残渣冷却器(14)内。2.根据权利要求1所述的组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备，其特征在于：所述的螺旋输送筒(7)，其内设置有耐高温合金输送轴，该轴在微波加热谐振腔(12)对应轴段的表面喷涂有耐高温碳化硅吸波层；所述的螺旋输送筒(7)的筒壳，该筒壳与微波加热谐振腔(12)对应的壳段为高透明石英玻璃圆筒，该筒壳的前段和后段为耐高温合金圆筒，该筒壳的两端经空气密封头(9)封闭。3.根据权利要求2所述的组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备，其特征在于：所述的微波缝隙阵列波导(11)为四个对称布置的矩形窄边开缝波导，每个矩形窄边开缝波导单独地连接有一个输入头且其产生的微波能量经窄缝阵列耦合进入微波加热谐振腔(12)。4.根据权利要求3所述的组合式微波高温无氧热解污泥资源化利用成套设备，其特征在于：还包括氮气供气瓶(4)，氮气供气瓶(4)通过气管分别与空气去除仓(3)、残渣冷却器(14)相连；所述螺旋输入筒(17)、螺旋输送筒(7)水平设置，空气去除仓(3)、残渣冷却器(14)竖直设置；所述氮气供气瓶(4)，从空气去除仓(3)、残渣冷却器(14)的底部通入氮气；从残渣冷却器(14)底...

【专利技术属性】
技术研发人员：张少华，刘乔兵，
申请(专利权)人：成都孚华环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：