CN102333730A - 利用污泥的碳化物制造设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用污泥的碳化物制造设备。具体而言，涉及提高热回收率、改善废气处理系统的利用污泥的碳化物制造设备。根据本发明的利用污泥的碳化物制造设备，包括；间接加热蒸汽干燥机，利用从废热锅炉反馈供给的高温蒸汽对污泥进行加热而除去上述污泥所含有的水分，并通过传输机将除去了水分的干燥污泥供给到碳化炉；碳化炉，在高温环境下，将上述干燥污泥进行碳化；再燃烧炉，将在上述碳化炉中产生的气体燃烧；废热锅炉，将在上述再燃烧炉中产生的热作为高温蒸汽供给到上述间接加热蒸汽干燥机，并排出废气；以及凝缩器，将从上述间接加热蒸汽干燥机排出的蒸汽进行凝缩，排出凝缩水，并将水蒸气供给到上述再燃烧炉。

Description

利用污泥的碳化物制造设备
技术领域
本发明涉及利用污泥的碳化物制造设备，更详细地讲，涉及提高热回收率、改善废气处理系统的利用污泥的碳化物制造设备。
背景技术
过去，通常对河流或下水道废弃物进行焚烧处理，但是，存在在焚烧处理过程中产生二恶英类的问题，特别是，由于在污泥(sludge)中含有大量水分，焚烧处理需要大量燃料，因此会引起消耗能源等环境问题。
为了解决以上问题，最近的趋势是将污泥进行干燥碳化来制造碳化物，从而改善资源的再利用以及环境问题。
一般，利用污泥的碳化物制造设备如图1和图2所示。
参考图1和图2，对一般的利用污泥的碳化物制造设备进行说明。
如图所示，以往的利用污泥的碳化物制造设备包括：直接加热热风干燥机112，接受污泥111的供给之后进行高温加热来减少污泥111中含有的水分；成型机113，将干燥的污泥粉末成型为一定形态的饼或者碎片形态；碳化炉114，在高温环境下，将污泥饼或污泥碎片进行碳化；再燃烧炉115，将在碳化炉114中产生的气体燃烧；供给路径，将在再燃烧炉115中产生的燃烧气体作为高温气体向直接加热热风干燥机112再供给；气体冷却塔116，将在再燃烧炉115中产生的高压气体进行冷却，并传输到白烟降低空气预热器118；燃烧空气预热器117；白烟降低空气预热器118、过滤式集尘器119及洗涤式集尘器120，对从燃烧空气预热器117传输的气体进行白烟降低及集尘。
然而，在这种以往的利用污泥的碳化物制造设备中，发生再燃烧炉115中的能源回收效率及废气处理的工序上的问题。
在以往的利用污泥的碳化物制造设备的情况下，由于利用废气的显热，因此需要大量的废气，由于废气量大，所以要想直接在再燃烧炉中在850℃下进行燃烧，则存在消耗大量燃料的问题。
此外，在以往的利用污泥的碳化物制造设备的情况下，由于在后阶段包括气体冷却塔116、燃烧空气预热器117、白烟降低空气预热器118、过滤式集尘器119及洗涤式集尘器120等5个工序，所以处理工序复杂，在灰尘(dust)堆积了时，难以去除灰尘，存在发生大量废气的问题。
发明内容
技术课题
为了解决上述以往的问题，本发明的目的在于，提供一种碳化物制造设备，将在碳化炉中碳化污泥时产生的气体燃烧，将燃烧时产生的潜热反馈到干燥机，从而在提高热回收效率的同时提高废气处理效率。
发明效果
根据上述的本发明结构，可以提供一种碳化物制造设备，将在碳化炉中碳化污泥时产生的废气燃烧，将燃烧时产生的潜热反馈到干燥机，从而在提高热回收效率的同时提高废气处理效率。
附图说明
图1及图2表示以往的利用污泥的碳化物制造设备的框图。
图3及图4表示本发明的利用污泥的碳化物制造设备的框图。
具体实施方式
为了解决上述课题，本发明的利用污泥的碳化物制造设备包括：间接加热蒸汽干燥机，利用从废热锅炉反馈供给的高温蒸汽对污泥进行加热而除去上述污泥所含有的水分，并通过传输机将除去了水分的干燥污泥供给到碳化炉；碳化炉，在高温环境下，将上述干燥污泥进行碳化；再燃烧炉，将在上述碳化炉中产生的气体燃烧；废热锅炉，将在上述再燃烧炉中产生的热作为高温蒸汽供给到上述间接加热蒸汽干燥机，并排出废气；以及凝缩器，将从上述间接加热蒸汽干燥机排出的蒸汽进行凝缩，排出凝缩水，并将水蒸气供给到上述再燃烧炉。
在此，上述利用污泥的碳化物制造设备中产生的废气处理的特征在于，包括白烟降低空气预热器、过滤式集尘器及洗涤式集尘器的3个工序。
下面，参考附图，说明本发明的利用污泥的碳化物制造设备。
图3及图4表示本发明的利用污泥的碳化物制造设备的框图。
如图所示，本发明的利用污泥的碳化物制造设备包括：间接加热蒸汽干燥机212，成型机213，碳化炉214，再燃烧炉215，废热锅炉216，凝缩器217，白烟降低空气预热器218，过滤式集尘器219及洗涤式集尘器220。
间接加热蒸汽干燥机212接受污泥211的供给，进行高温加热来减少污泥211中所含的水分后排出，并接收从废热锅炉216反馈的热回收的潜热，用作对污泥211进行干燥的热量。
成型机213将由间接加热蒸汽干燥机212进行干燥的污泥的粉末形态成型为一定的饼形态或者碎片形态，并提供给碳化炉214。
碳化炉214在高温环境下，将由成型机213提供的污泥饼或污泥碎片进行碳化。碳化炉214的结构有：直接加热回转炉式，间接加热回转炉式，以及间接加热螺旋式等。
再燃烧炉215将在碳化炉214中产生的废气燃烧，并将此时产生的热传送到废热锅炉216。
废热锅炉216将在再燃烧炉215中产生的热，热回收为高温蒸汽，并反馈给间接加热蒸汽干燥机212，从而使间接加热蒸汽干燥机212用作对污泥211进行干燥的热源。
凝缩器217将从间接加热蒸汽干燥机212排出的蒸汽进行冷却，并将蒸发的蒸汽进行凝缩之后，供给到再燃烧炉215。
在废热锅炉216中产生的蒸汽的大部分被提供到对污泥211进行干燥的间接加热蒸汽干燥机212，剩余的一部分为了除去附着的灰尘而传送到白烟降低空气预热器218，经由洗涤式集尘器220含在废气中而排出于大气中。
此外，在废热锅炉216中产生的废气通过过滤式集尘器219及洗涤式集尘器220排出到大气中。
这种结构的碳化炉制造设备与以往的碳化物制造设备相比，能源回收率良好，废气的处理工序简化，废气的排出量也少，因此可以提供能源及环境亲和性设备。下面，将能源回收率及废气的排出量与以往的能源回收率及废气的排出量进行比较来进一步具体说明。
以下内容示出在对下水污泥按100吨/日进行碳化时，直接加热热风干燥(以往)与间接加热蒸汽干燥(本发明)的处理对比，为了基本的比较，将机器的散热率以及泄露(leak)空气量、碳化热分解的比率尽可能设为同一条件。
[用于污泥干燥的热源的比较]
首先，图1/图2及图3/图4中所示的对污泥进行干燥、并到成型机113、213及碳化炉114、214为止的工序相同，干燥污泥时所需的热量和从碳化炉114、214排出的废气量也相同。
即，为了使污泥中含有的水分蒸发，需要3,056Kg/h(所蒸发的水分)×600kcal/kg(蒸发潜热)＝1,833,333kcal/h的热量。
在直接加热热风干燥(以往)的情况下，由于利用废气的显热，所以需要大量的废气，反过来，在间接加热蒸汽干燥(本发明)的情况下，使用蒸汽的潜热来进行加热，所以能够使用少量的蒸汽进行干燥。
通常，潜热(latentheat)为伴随着状态的变化的热量，例如，在水分从液体的水变化为水蒸气的情况下，其温度不发生变化，而只有约600kcal/kg的热量变化。相对于此，显热(sensible heat)伴随温度变化，所以是没有状态变化的热量变化，只有比热(kcal/Nm3℃)×温度变化(℃)的量的热量变化。
显热的温度变化是可以知道的，但是潜热的温度变化是不知道的，所以用这种用语予以区别，当然，在潜热的情况下，即使温度没有变化，也能够通过状态的变化(液体气体，气体液体)来知道热量变化。
在直接加热热风干燥(以往)的情况下，所需废气量＝蒸发所需的热量÷废气平均比热÷(废气入口温度-废气出口温度)。
由于废气的比热大致为0.35kcal/Nm3，出入口温度差为约500℃，所以若简单计算，则需要1,833,333÷0.35÷500＝10,500Nm3/h的废气，若考虑基于泄漏(leak)空气的冷却，则需要加点余量的12,346Nm3/h的废气。
在间接加热蒸汽干燥(本发明)的情况下，蒸汽间接地对污泥进行干燥，且利用蒸汽被排放(drain)的潜热，所以可以用少量的水蒸气进行干燥。即，所需蒸汽量＝蒸发所需热量÷蒸汽的潜热。
当凝缩9kgf/cm2的蒸汽而在2kgf/cm2的热水中回收的情况下，水蒸气为662(9kgf/cm2中热函(enthalpy))-133(2kgf/cm2中热函)＝529kcal/kg，所以若通过简单计算求出所需蒸汽量，则为1,833,333÷529＝3,465kg-水蒸气/h，当凝缩8kgf/cm2的蒸汽而在2kgf/cm2的热水中回收的情况下，所需要的水蒸气量为3,972kg/h。
[干燥机的废气量]
在直接加热热风干燥(以往)的情况下，为了直接接触污泥来蒸发水分，干燥机112的废气为(入口废气+污泥的蒸发水分)，因此为18,148Nm3/h，在间接加热蒸汽干燥的情况下(本发明)，由于经热交换的蒸汽被排出并回收，因此干燥机212的废气为(从污泥蒸发的水分+泄漏(leak)空气量)，因此为5,802Nm3/h。
[进入再燃烧炉中的废气]
在直接加热热风干燥(以往)的情况下，由于废气量(14,838Nm3/h，624℃)较大，所以若要直接在再燃烧炉115中在850℃下燃烧，则需要大量燃料，所以需要在燃烧空气预热器117中与再燃烧炉115出口废气的一部分进行热交换来提高废气温度，以减少燃料消耗量。
另一方面，在间接加热蒸汽干燥(本发明)的情况下，通过对将废气在凝缩器217中冷却而蒸发的蒸汽进行凝缩，能够极端减少传送到再燃烧炉215中的废气量(2,275Nm3/h，50℃)。
即，由于废气量少，所以不需要利用燃烧空气预热器进行热交换，因而能够形成不需要燃烧空气预热器的设备。
[再燃烧炉的燃料消耗量]
在直接加热热风干燥(以往)的情况下，再燃烧炉115中的废气量(14,838Nm3/h，624℃)很多，在间接加热蒸汽干燥(本发明)的情况下，尽管温度较低，但废气量(2,275Nm3/h，50℃)少，因此，再燃烧炉中必要的燃料消耗量也大为不同。
即，在直接加热热风干燥(以往)的情况下，再燃烧炉115的燃料消耗量为159kg/h(重油)，在间接加热蒸汽干燥(本发明)的情况下，再燃烧炉215的燃料消耗量为40kg/h(重油)，因此，在燃料消耗量方面可以节省约4倍的能源。
[通过再燃烧排出的废气量]
在直接加热热风干燥(以往)的情况下，从再燃烧炉115排出的废气量(23,641Nm3/h，850℃)较多，在间接加热蒸汽干燥(本发明)的情况下，从再燃烧炉215排出的废气量(9,446Nm3/h，850℃)很少。
[废气的分配必要关系]
直接加热热风干燥(以往)的情况下，一部分再燃烧炉115的废气在850℃下用于干燥污泥，其余在气体冷却塔116中降低温度之后传送到燃烧空气预热器117。这是因为需要将过滤式集尘器119入口废气温度降低到170～180℃，但是，在该工序中用于调节温度的在气体冷却塔116中的水喷雾会进一步增加废气干燥时的废气量。相对于此，在间接加热蒸汽干燥(本发明)的情况下，通过不需要气体冷却塔的设备结构，能够减少废气量。
气体冷却塔喷雾水量(直接加热热风干燥)为851kg/h，气体冷却塔喷雾水量(间接加热蒸汽干燥)的情况下不需要气体冷却塔，过滤式集尘器入口废气(直接加热热风干燥)的情况下，以15749Nm3/h、180℃排出；过滤式集尘器入口废气(间接加热蒸汽干燥)的情况下，以9,446Nm3/h、175℃排出。
[包括白烟降低的最终废气量]
直接加热热风干燥(以往)的情况下，烟筒排出的废气以23118Nm3/h、198℃排出，间接加热蒸汽干燥(本发明)的情况下，烟筒排出的废气以10093Nm3/h、167℃排出。
[废气组成和白烟防止范围]
按照“表1”，直接加热热风干燥的情况下，废气量多、废气中水分比率也高，间接加热蒸汽干燥的情况下，锅炉中冷却废气而成为水分比率较低的废气。所以，如下所示，间接加热蒸汽干燥的废气的白烟防止应用范围明显变大。
表1
Figure BPA00001424783900061
Figure BPA00001424783900071
以上，根据附图说明了本发明的优选的实施例，但是本发明所属的技术领域的技术人员应该能够理解，在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下，能够以其他具体方式实施上述的本发明的技术性结构。所以，以上说明的实施例应理解为针对全方面的例子，而不是限定性的。本发明的范围不以上述的详细说明来限定，而是根据后述的权利要求范围来表示，从权利要求范围的意义及范围以及其等效概念导出的所有变更或变形的形态应解释为包含在本发明的范围内。

Claims (2)

1.一种利用污泥的碳化物制造设备，其特征在于，包括：
间接加热蒸汽干燥机，利用从废热锅炉反馈供给的高温蒸汽对污泥进行加热而除去上述污泥所含有的水分，并通过传输机将除去了水分的干燥污泥供给到碳化炉；
碳化炉，在高温环境下，将上述干燥污泥进行碳化；
再燃烧炉，将在上述碳化炉中产生的气体燃烧；
废热锅炉，将在上述再燃烧炉中产生的热作为高温蒸汽供给到上述间接加热蒸汽干燥机，并排出废气；以及
凝缩器，将从上述间接加热蒸汽干燥机排出的蒸汽进行凝缩，排出凝缩水，并将水蒸气供给到上述再燃烧炉。
2.根据权利要求1所述的利用污泥的碳化物制造设备，其特征在于，
在上述利用污泥的碳化物制造设备中产生的废气的处理包括白烟降低空气预热器、过滤式集尘器及洗涤式集尘器的3个工序。
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