CN107265821B - 污泥连续热处理改性装置及深度脱水干化焚烧工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污泥连续热处理改性装置及深度脱水干化焚烧工艺，污泥连续热处理改性装置，包括：污泥输送管道和热介质隔套管，所述污泥输送管道包括预热段、反应段和冷却段，所述预热段、反应段和冷却段的污泥输送管道的管道外均套设热介质隔套管，所述反应段的热介质隔套管与热介质加热转换器连通，构成热介质第一循环回路，所述预热段的热介质隔套管与所述冷却段的热介质隔套管连通，构成热介质第二循环回路，所述热介质第二循环回路上设置热介质热量回收循环泵。本发明污泥连续热处理改性装置利用热介质间接对污泥进行热处理，改善污泥脱水性能，在实现污泥连续热处理的同时，热介质的循环利用更加节能环保。

Description

污泥连续热处理改性装置及深度脱水干化焚烧工艺

技术领域

本发明涉及一种污泥连续热处理改性装置及深度脱水干化焚烧工艺。

背景技术

污泥热水解是一种简单、高效的污泥预处理方法，目前的污泥热水解技术采用污泥浆化均质、反应釜蒸煮及闪蒸的工艺流程，现有技术中污泥在反应釜中通常是加热到一定温度，然后在搅拌器的作用下进行热处理，其通常是间歇式处理，并且，由于污泥粘度过高，通常会延长在反应罐内的停留时间，热水解处理时间延长，影响后期送入反应罐的时间，将其直接送入反应罐无疑会增加污泥混合的难度和处理的能耗，且不易实现连续运行，对设备及管道阀门的要求高，易堵塞管道。

且现有的连续式热水解采用的污泥加热方式为高温蒸汽直接接触污泥进行加热的方法，能耗高，污泥冷却也采用冷却水直接通入污泥中冷却，不能循环利用。

现有技术CN202643519U中公开的一种污泥水热干化处理装置的浆化反应器，包括顺序连接的均质反应器、浆化反应器、水热反应器和闪蒸反应器。其浆化反应器采取间歇性出料的方式，才能保证物料处理的连续性。耗时长，能耗大。

如现有技术CN101830622B中公开的一种处理污泥或有机垃圾的方法，污泥处理的主要步骤依次是通过均质罐、反应罐和闪蒸罐，污泥需在各罐中停留一定时间，间歇式地处理方法不利于提高生产效率，且各罐阀门的连接和切换频繁，阀门损坏率高，使用寿命短。

发明内容

本发明涉及污泥连续热处理改性装置及深度脱水干化焚烧工艺，能够对污泥进行连续热处理，且利用热介质间接对污泥进行加热及冷却，高效节能且环保。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种污泥连续热处理改性装置，包括：污泥输送管道和热介质隔套管，所述污泥输送管道包括预热段、反应段和冷却段，所述预热段、反应段和冷却段的污泥输送管道的管道外均套设热介质隔套管，所述反应段的热介质隔套管与热介质加热转换器连通，构成热介质第一循环回路，所述预热段的热介质隔套管与所述冷却段的热介质隔套管连通，构成热介质第二循环回路，所述热介质第二循环回路上设置热介质热量回收循环泵。

通过上述技术方案，热介质第一循环回路中的热介质可对污泥输送管中的污泥进行连续的加热，热介质第二循环回路中的热介质可将冷却段的污泥热量带回供给至预热段的污泥，以持续对冷却段的污泥进行冷却，并持续对预热段的污泥进行预热，巧妙利用热介质的流动来间接地完成对污泥的加热及冷却，使污泥能连续地进行热处理，更节能环保。其中热介质加热转换器可对热介质第一循环回路上的热介质提供动能及热能，使热介质对污泥进行可持续地加热。而热介质第二循环回路上的热量回收循环泵则对此回路上的热介质提供动能，使其循环，将冷却段的热量传递给预热段。热介质第一循环回路及热介质第二循环回路中的介质的流动方向可与污泥的输送方向相反，使介质的热量传递更加高效。

反应段的污泥输送管道外套设的热介质隔套管与热介质加热转换器连通，构成热介质第一循环回路，热介质第一循环回路内的热介质对污泥进行连续式间接型加热，使污泥进行连续热处理，提高污泥处理效率。

污泥经上述装置热处理后，污泥内的微生物细胞被破坏，有机物水解，病原菌被杀灭，污泥内微生物细胞壁通过裂解方式将水分析出，达到污泥改性的目的，污泥的脱水性能得到有效提高，能够进行深度脱水。

作为本发明的进一步改进，所述污泥输送管道由N（N≥3）个输送单元首尾拼接而成或一体成型。通过上述技术方案，每个输送单元上均套设有热介质隔套管，预热段、反应段及冷却段中任一段均至少包括一个输送单元。

作为本发明的进一步改进，一个输送单元由一个弧形管和一个直管构成或仅由一个U形管构成，所述热介质隔套管套设在所述直管外或所述U形管外，所述污泥输送管道成迂回形，弧形管或U形管的U形端部即构成迂回部。通过上述技术方案，热介质隔套管设置于直管外，方便安装及密封，迂回形的污泥输送管道有利于节省整个装置的占地空间，且污泥在迂回形的输送管道内流速均匀，反应更加充分，脱水性能更佳。

作为本发明的进一步改进，一个输送单元由仅由一个直管构成，所述热介质隔套管套设在所述直管外。通过上述技术方案，污泥输送管道总体形状为直的，有利于污泥的传输。

作为本发明的进一步改进，所述污泥输送管道的反应段安装于保温机箱内，所述保温机箱内的空隙处填塞保温材料。通过上述技术方案，保温机箱有利于反应段的温度保持，高效利用间接加热的热量。

作为本发明的进一步改进，所述热介质为导热油或蒸汽或气体。通过上述技术方案，热介质的形式多种多样，一致的特点为可流动，可循环利用。

作为本发明的进一步改进，所述污泥输送管道的进泥端连接有污泥输送泵，在所述污泥输送管道的反应段之后连接有泄压出料阀。通过上述技术方案，污泥输送泵可持续供给污泥并可控制污泥流量，间接地控制污泥在反应段的反应时间，从而达到预定要求和目的。

作为本发明的进一步改进，所述污泥输送管道的进泥端连接有连接器，所述连接器设有液体接入口或/及气体接入口及管道维修入口，连接器与污泥输送管道的管轴中心线成90°-180°安装，以使所述连接器中液体或/及气体的通入方向与污泥输送管道内污泥的输送方向相同。通过上述技术方案，连接器处接入的液体或气体对污泥的输送起到辅助作用，而不是阻碍作用，另一方面，液体或气体是高温的，从而起到热处理的作用，对污泥进行直接加热。

作为本发明的进一步改进，所述反应段的热介质隔套管内设置有压力传感器及温度传感器。通过上述技术方案，压力传感器和温度传感器可实时测量热介质隔套管内的温度，从而间接监控污泥的温度及压力，把控热处理的各项参数。

污泥深度脱水干化焚烧工艺，依次包括以下步骤：

A．将污泥供给到上述任一项技术方案中的污泥连续热处理改性装置中进行热处理；即，

将污泥经污泥输送泵泵入污泥输送管道；

污泥输送管道包括预热段、反应段和冷却段，在反应段，将热介质第一循环回路中的热介质加热并使热介质循环流动，对反应段污泥输送管道内的污泥进行热处理；污泥在污泥输送管道的反应段的温度控制在100-250摄氏度，压力0.5-3Mpa，反应时间0.1-1H；

在预热段和冷却段，使热介质第二循环回路中的热介质循环流动，将冷却段污泥输送管道内的污泥热量传导至预热段的污泥输送管道内；

将污泥经冷却段输送至储料罐；

B．将热处理后的污泥进行机械脱水；

C．将脱水后的污泥输送至干燥装置进行干燥，干燥过程所产生的尾气送入焚烧装置中进行焚烧；

D．将干燥后的污泥输送至焚烧装置中进行焚烧，焚烧产生的余热供给至干燥装置及污泥连续热处理改性装置中利用。通过上述技术方案，污泥深度脱水干化焚烧工艺中污泥连续热处理有效地提高了污泥热处理的效率，利用介质间接式的对污泥进行加热及冷却，循环利用的介质在对污泥进行加热及冷却的同时，可有效节能，热处理的同时，破坏了污泥内微生物细胞壁，使污泥改性，水分彻底析出，大大地改善了污泥的脱水性能，使污泥能够进行深度脱水。

结合本发明污泥连续热处理改性装置进行的热处理，污泥处理处置的完整工艺更加节能高效，污泥焚烧产生的余热可以回用于前端的干燥装置及热处理改性装置，干燥过程所产生的尾气可进入焚烧装置中进行充分燃烧处理，加之焚烧装置中采用急冷工序，避免了二噁英的产生，经过焚烧后的残渣用于建材使用，实现污泥最终的资源化利用。

根据本发明污泥连续热处理改性装置及深度脱水干化焚烧工艺，污泥可进行连续的热处理，污泥处理的效率提高，利用介质间接热处理使能耗降低。原始污泥经该装置热处理后，污泥的脱水性能大大改善，为后续污泥的干燥及焚烧提供了便利，进而提高了整个工艺的效率。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的污泥连续热处理改性装置示意图；

图2为本发明一个实施例提供的污泥深度脱水干化焚烧工艺的示意图；

图中：1污泥均质罐、2污泥输送泵、3污泥输送管道、4压力表、5温度表、6保温机箱、7热介质隔套管、8热介质输送管、9热介质加热转换器、10热介质第二循环回路管道、11热介质热量回收循环泵、12安全阀、13温度传感器、14压力传感器、15泄压出料阀、16隔套连接管、17冷却段、18反应段、19预热段、20连接器、21直管、22弧形管。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下扣合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

污泥连续热处理改性装置，包括：污泥输送管道3和热介质隔套管7，所述污泥输送管道3包括预热段19、反应段18和冷却段17，所述预热段19、反应段18和冷却段17的污泥输送管道的管道外均套设热介质隔套管7，所述反应段的热介质隔套管与热介质加热转换器9连通，构成热介质第一循环回路，所述预热段的热介质隔套管与所述冷却段的热介质隔套管连通，构成热介质第二循环回路，所述热介质第二循环回路上设置热介质热量回收循环泵11。

优选的，所述污泥输送管道3由N（N≥3）个输送单元首尾拼接而成或一体成型。污泥输送管道3的直径范围为50-500mm，可为100-400mm范围，也可为200-300mm范围。

优选的，一个输送单元由一个弧形管22和一个直管21构成或仅由一个U形管构成，所述热介质隔套管套设在所述直管外或所述U形管外，所述污泥输送管道3成迂回形。具体地，热介质隔套管7可只套设在直管外，也可套设于整个输送单元外，迂回形的管道之间间隙可相等也可不等，间隙可为10CM或20CM或50CM等。

优选的，一个输送单元由仅由一个直管构成，所述热介质隔套管套设在所述直管外。

优选的，所述污泥输送管道的反应段安装于保温机箱6内，所述保温机箱6内的空隙处填塞保温材料。具体地，在一个实施例中，预热段、反应段及冷却段均安装于保温机箱6内，热介质加热转换器9安装于保温机箱6外，有利于整体装置的温度控制。

优选的，所述热介质为导热油或蒸汽或气体。具体地，热介质为气体时，可为烟气，废气等。

优选的，所述污泥输送管道的进泥端连接有污泥输送泵2，在所述污泥输送管道的反应段之后连接有泄压出料阀15。

优选的，所述污泥输送管道的进泥端连接有连接器20，所述连接器20设有液体接入口或/及气体接入口及管道维修入口，连接器20与污泥输送管道的管轴中心线成90°-180°安装，以使所述连接器中液体或/及气体的通入方向与污泥输送管内污泥的输送方向相同。具体地，请参阅图1，连接器与污泥输送管道的管轴中心线成90°安装，在其他实施例中，如污泥沿管道向右输送，则连接器可与右侧管道的管轴中心线成135°安装，以使连接器中液体或/及气体的通入方向与污泥输送方向一致；在其他实施例中，若污泥沿管道向左输送，则连接器可与左侧管道的管轴中心线成100°-160°安装。

优选的，所述反应段的热介质隔套管内设置有压力传感器14及温度传感器13。

详细地，在一个实施例中，请参阅图1，污泥输送泵2的进口连接污泥均质罐1的出口，污泥输送泵2的出口连接污泥输送管道3，污泥输送管上设置连接器20、压力表4、温度表5，污泥输送管道3穿入保温机箱6，成蛇形排列，构成迂回形，后穿出保温机箱6，污泥输送管道上再设置安全阀12、泄压出料阀15，保温机箱6内的污泥输送管道3分为预热段19、反应段18和冷却段17，各段上均套设热介质隔套管7；反应段18的多个热介质隔套管7之间通过隔套连接管16连通，热介质隔套管7的首尾两端通过热介质输送管8连接热介质加热转换器9，构成热介质第一循环回路；预热段19和冷却段17的热介质隔套管7之间通过隔套连接管16连通，首尾两个热介质隔套管之间通过热介质第二循环回路管道10连通，回路上设置热介质热量回收循环泵11。

在另一个实施例中，污泥输送管道3整体成直线型，在污泥输送管道3上设置预热段、反应段及冷却段，各段套设热介质隔套管，直线型的污泥输送管道3有利于污泥的传输。

污泥深度脱水干化焚烧工艺，请参阅图2，依次包括以下步骤：

A．将污泥供给到上述任一项技术方案中的污泥连续热处理改性装置中进行热处理；即，

将污泥经污泥输送泵2泵入污泥输送管道3；

污泥输送管道包括预热段、反应段和冷却段，在反应段，将热介质第一循环回路中的热介质加热并使热介质循环流动，对反应段污泥输送管道内的污泥进行热处理；污泥在污泥输送管道的反应段的温度控制在100-250摄氏度，压力0.5-3Mpa，反应时间0.1-1H；所述的反应时间，为污泥通过污泥输送管道反应段的时间，具体地，反应段的温度控制可在120-220摄氏度，也可在150-200摄氏度；压力可为0.5-3MPa，也可为1-2.5MPa；反应时间可为0.1-1H，也可为0.3-0.8H（H为单位小时）。

在预热段和冷却段，使热介质第二循环回路中的热介质循环流动，将冷却段污泥输送管道内的污泥热量传导至预热段的污泥输送管道内；

将污泥经冷却段输送至储料罐；

经步骤A处理后的污泥脱水性能得到改善，污泥经连续式间接性热处理后，污泥内的微生物细胞被破坏，水分彻底析出，有机物水解，病原菌被杀灭，污泥的脱水性能得到有效提高，使污泥能够进行彻底地深度脱水，且步骤A环保节能。

B．将热处理后污泥进行机械脱水；

具体地，可采用板框压滤机进行机械脱水，经步骤B处理后的污泥含水率从80%降至40%以下，在步骤A连续进行的情况下，机械脱水的每批次所需时间相应减小，效率提高。

C．将脱水后的污泥输送至干燥装置进行干燥，干燥过程所产生的尾气送入焚烧装置中进行焚烧；

经步骤C处理后的污泥含水率进一步降低，可达20%，有利于后续焚烧工序，干燥所产生的尾气送入焚烧装置中进行充分焚烧，避免产生污染性气体。

D．将干燥后的污泥输送至焚烧装置中进行焚烧，焚烧产生的余热供给至干燥装置及污泥连续热处理改性装置中利用。

步骤D中焚烧装置中采用急冷工艺，经步骤D处理后的污泥，避免了污染性气体二噁英的产生，且焚烧所产生的余热可供给至干燥装置及污泥连续热处理装置中利用，更加节能。

根据本发明实施例的污泥连续热处理改性装置及深度脱水干化焚烧工艺，有效地解决了传统热处理能耗高，污泥处理连续性差的问题，实现了节能环保，效率提高的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.污泥连续热处理改性装置，其特征在于，包括：污泥输送管道（3）和热介质隔套管（7），所述污泥输送管道（3）包括预热段（19）、反应段（18）和冷却段（17），所述预热段（19）、反应段（18）和冷却段（17）的污泥输送管道的管道外均套设热介质隔套管（7），所述反应段的热介质隔套管与热介质加热转换器（9）连通，构成热介质第一循环回路，所述预热段的热介质隔套管与所述冷却段的热介质隔套管连通，构成热介质第二循环回路，所述热介质第二循环回路上设置热介质热量回收循环泵（11）；

所述污泥输送管道（3）由N（N≥3）个输送单元首尾拼接而成或一体成型；

一个输送单元由一个弧形管（22）和一个直管（21）构成或仅由一个U形管构成，所述热介质隔套管套设在所述直管外或所述U形管外，所述污泥输送管道（3）成迂回形；

所述污泥输送管道（3）的进泥端连接有连接器（20），所述连接器（20）设有液体接入口或/及气体接入口及管道维修入口，连接器（20）与污泥输送管道的管轴中心线成90°-180°安装，以使所述连接器中液体或/及气体的通入方向与污泥输送管道内污泥的输送方向相同。

2.如权利要求1所述的污泥连续热处理改性装置，其特征在于，所述污泥输送管道的反应段安装于保温机箱（6）内，所述保温机箱（6）内的空隙处填塞保温材料。

3.如权利要求1所述的污泥连续热处理改性装置，其特征在于，所述热介质为导热油或蒸汽或气体。

4.如权利要求1所述的污泥连续热处理改性装置，其特征在于，所述污泥输送管道的进泥端连接有污泥输送泵（2），在所述污泥输送管道的反应段之后连接有泄压出料阀（15）。

5.如权利要求1所述的污泥连续热处理改性装置，其特征在于，所述反应段的热介质隔套管内设置有压力传感器（14）及温度传感器（13）。

6.污泥深度脱水干化焚烧工艺，其特征在于，依次包括以下步骤：A．将污泥供给到如权利要求1-5任一项所述的污泥连续热处理改性装置中进行热处理；即，

将污泥经污泥输送泵（2）泵入污泥输送管道（3）；

污泥输送管道包括预热段、反应段和冷却段，在反应段，将热介质第一循环回路中的热介质加热并使热介质循环流动，对反应段污泥输送管道内的污泥进行热处理；污泥在污泥输送管道的反应段的温度控制在100—250摄氏度，压力0.5-3Mpa，反应时间0.1-1H；

在预热段和冷却段，使热介质第二循环回路中的热介质循环流动，将冷却段污泥输送管道内的污泥热量传导至预热段的污泥输送管道内；

将污泥经冷却段输送至储料罐；

B．将热处理后的污泥进行机械脱水；

C．将脱水后的污泥输送至干燥装置进行干燥，干燥过程所产生的尾气送入焚烧装置中进行焚烧；

D．将干燥后的污泥输送至焚烧装置中进行焚烧，焚烧产生的余热供给至干燥装置及污泥连续热处理改性装置中利用。

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