CN112299680A - 一种等离子污泥干化焚烧系统及工艺 - Google Patents

一种等离子污泥干化焚烧系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种等离子污泥干化焚烧系统及工艺，包括：搅拌装置，内置搅拌桨，壳体上设置有热风夹套；挤压成型装置，包括对压辊和挤压室，对压辊位于搅拌装置的下方，形成搅拌装置的底部，包括并列设置的第一辊和第二辊；挤压室位于对压辊的下方，挤压室内设置有两个均压导送板，两个均压导送板并列相对设置，形成自上而下的扩口结构，两个均压导送板平行于第一辊和第二辊的轴线设置，且分别与第一辊和第二辊抵接；挤压室的底部设置有若干通孔，每个通孔的上段为漏斗状；干化焚烧室，设置于挤压室的下方，其侧壁上设置有等离子体发生器，其侧面设置有气体出口，气体出口通过除尘装置与搅拌装置的热风夹套连通；其底部设置有固体出口。

Description

一种等离子污泥干化焚烧系统及工艺
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种等离子污泥干化焚烧系统及工艺。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着我国社会经济的发展、城市化进程的加快以及国民生活水平的提高，城市生活污水量急剧增加。污泥作为污水处理厂污水处理后的附属产品，因富含有机腐质、细菌菌体、寄生虫卵和重金属等有害物质，如果不经过无害化处理，是污水处理过程形成的最主要的潜在二次污染源，对环境污染较大。随着污泥产量的急剧增加，污泥的处置越来越受到人们的重视。
传统的污泥处理方法有稳定填埋、堆肥、填海和焚烧等，其中，等离子气化技术是处理污泥的效果较好的方法之一。在等离子气化炉内的高温条件下，污泥中的有机成分发生部分氧化反应而生成可利用的合成气（含CO、H2和CH4等成分的低热值燃气），二噁英和呋喃等有害物质基本被彻底摧毁，污泥中的无机成分则在炉底部被排出，形成无害的玻璃体材料，可作为建材原料。
发明人发现，现有的等离子气化炉对污泥进行焚烧时，一般是将污泥直接送入等离子气化炉内，由于污泥具有较大的粘性，尤其在经过压滤脱水时，会粘结成块状，将污泥直接投加至等离子气化炉内时，一方面难以保证等离子气化炉工作的稳定性，另一方面，块状污泥难以快速烧透，进而在一定程度上影响了污泥处理的效率和处理质量，还会对形成的建材原料的质量造成一定的不利影响。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种等离子污泥干化焚烧系统及工艺。
为解决以上技术问题，本发明的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：
第一方面，提供一种等离子污泥干化焚烧系统，包括：
搅拌装置，内置搅拌桨，壳体上设置有热风夹套；
挤压成型装置，包括对压辊和挤压室，对压辊位于搅拌装置的下方，形成搅拌装置的底部，包括并列设置的第一辊和第二辊；
挤压室位于对压辊的下方，挤压室内设置有两个均压导送板，两个均压导送板并列相对设置，形成自上而下的扩口结构，两个均压导送板平行于第一辊和第二辊的轴线设置，且分别与第一辊和第二辊抵接；
挤压室的底部设置有若干通孔，每个通孔的上段为漏斗状；
干化焚烧室，设置于挤压室的下方，其侧壁上设置有等离子体发生器，其侧面设置有气体出口，气体出口通过除尘装置与搅拌装置的热风夹套连通；其底部设置有固体出口。
第二方面，提供一种等离子污泥干化焚烧方法，包括如下步骤：
将经过压滤脱水后的污泥投加至搅拌装置内，进行搅拌混匀，同时利用热风对污泥进行预热；
搅拌预热后的污泥通过对压辊输送至下方的挤压室内，在挤压作用下，污泥通过挤压室底部的通孔挤压成柱形，排入下方的干化焚烧室，柱形污泥在下移过程中，被高温等离子体焚烧；
生成的气体经过滤后通入搅拌装置的热风夹套中，对污泥进行预热；生成的固体从干化焚烧室底部排出。
与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
通过设置挤压室，对污泥进行挤压成型，形成柱形污泥，柱形污泥在下移过程中被高温等离子体焚烧，可以显著提高污泥等离子体焚烧的均匀程度和焚烧效率，有利于提高污泥处置的效率和质量，同时还可以提高副产物建筑材料的质量，避免副产物建筑材料在使用过程中对环境造成污染。
发明人在试验中发现，污泥在压滤脱水过程中，污泥的脱水均匀程度不同，且污泥容易呈块状，直接形成柱形污泥时，容易产生柱形污泥的断裂，断裂后的污泥未经焚烧充分直接落在干化焚烧室的底部，影响污泥的焚烧质量。所以，增加搅拌装置，同时对污泥进行预热，经过预热后可以有效提高污泥的粘性，通过搅拌，可以使污泥更加均匀。
对压辊可以将均化、预热后的污泥不断输送至下方的挤压室，在挤压室内形成一定的压力，挤压室底部的污泥在压力下通过底部通孔向下移动。
对压辊的下方设置两个均压导送板，可以将污泥均分在挤压室的横截面上，以保证挤压室底部各个通孔处污泥的流出速率一致。同时，均压导送板与辊抵接，可以将辊上粘结的污泥刮掉，以防止挤压室中的污泥随对压辊再次返回搅拌装置内部，进而可以有效保证对压辊输送污泥的有效性。
挤压室底部的通孔分为两段，上段为漏斗状，下段为柱形，上段结构可以将尽量多的污泥进行收纳，收纳的污泥经过缩口段的不断挤压，逐渐趋于密实，再经柱形段流出，在干化焚烧室下移时，可以显著降低下移过程中的断裂率，进而可以显著提高污泥的处理效率和处理质量。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例的等离子污泥干化焚烧系统的整体结构示意图；
图2为本发明实施例的搅拌、挤压成型装置的整体结构示意图；
图3为本发明实施例的蒸汽夹套与旋转轴的配合关系结构示意图。
其中，1、进料斗，2、输送机，3、搅拌桨，4、对压辊，5、等离子体发生器，6、干化焚烧室，7、水平输送带，8、防护罩，9、输送绞龙，10、倾斜输送带，11、挡板，12、泵，13、漏斗，14、过滤结构，15、挡板，16、蒸汽夹套，17、电机，18、换热器，19、第一辊，20、均压导送板，21、挤压室，22、挤压孔，23、蒸汽腔，24、环形通槽，25、搅拌轴，26、通孔。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
第一方面，提供一种等离子污泥干化焚烧系统，包括：
搅拌装置，内置搅拌桨，壳体上设置有热风夹套；
挤压成型装置，包括对压辊和挤压室，对压辊位于搅拌装置的下方，形成搅拌装置的底部，包括并列设置的第一辊和第二辊；
挤压室位于对压辊的下方，挤压室内设置有两个均压导送板，两个均压导送板并列相对设置，形成自上而下的扩口结构，两个均压导送板平行于第一辊和第二辊的轴线设置，且分别与第一辊和第二辊抵接；
挤压室的底部设置有若干通孔，每个通孔的上段为漏斗状；
干化焚烧室，设置于挤压室的下方，其侧壁上设置有等离子体发生器，其侧面设置有气体出口，气体出口通过除尘装置与搅拌装置的热风夹套连通；其底部设置有固体出口。
在一些实施例中，搅拌装置的进料口位于其上端。从搅拌装置的上端进料，可以有效提高污泥在搅拌装置内的停留时间，以提高搅拌均化效果和预热效果。
在一些实施例中，等离子体喷头在干化焚烧室的侧壁上竖向分层设置。
通过设置多层喷头，可以在一定高度范围内对不断下移的污泥柱进行持续焚烧，以保证焚烧彻底。
在一些实施例中，干化焚烧室的侧壁外侧设置有气体通道，气体通道竖向设置，其上端与干化焚烧室顶部连通，其中部设置气体出口，其下部设置排渣口；
气体通道内设置有多个挡板，每个挡板相对于气体通道的轴线倾斜设置。
进一步的，挡板分为两排，两排挡板交替设置，倾斜向下。
挡板可以对流出的气体不断阻挡，使气体中携带的灰尘不断沉降，净化后的气体从气体出口流出，沉降的灰尘收集在气体通道的底部，并定期通过排渣口排出。
更进一步的，气体出口设置于一个挡板的后方，且气体出口处设置有过滤网，过滤网的过滤面倾斜设置。
气体出口设置于挡板的后方，可以有效防止沉降的灰尘再次通过气体出口排出。在气体出口处设置倾斜过滤面，可以对灰尘进一步过滤，提高气体的净化效果。
更进一步的，气体出口的下方还设置有至少一个挡板。挡板对气体通道底部沉积的灰尘起到一定的防护作用，防止沉积的灰尘被再次吹起返混。
进一步的，气体出口与搅拌装置的热风夹套之间连接有除尘装置。
以保证进入热风夹套内的气体的洁净，避免固体颗粒在热风夹套内的沉积。
在一些实施例中，干化焚烧室的底部设置有激冷室，激冷室内设置有传送带组件，且激冷室内填充有冷却水。
进一步的，所述传送带组件包括水平传送带和倾斜传送带，水平传送带位于干化焚烧室的固定出口的下方；倾斜传送带的一端位于水平传送带端部的下方，另一端向上倾斜，并延伸出激冷室。
通过设置传送带，可以将冷却固化后的固体及时排出，便于后续的收集和处理。
进一步的，还设置有蒸汽夹套，蒸汽夹套套合于搅拌桨的搅拌轴的外侧，蒸汽夹套的内侧壁上设置有环形通槽，搅拌轴为中空，其与蒸汽夹套配合的部分设置有通孔，搅拌桨为中空，且桨叶上设置有通孔，蒸汽夹套通过泵与激冷室顶部连接。
激冷室内产生的高温水蒸汽通过搅拌桨进入污泥中，在搅拌过程中利用高温水蒸汽对污泥进行加热和进行湿度调节，更有利于提高污泥的粘度，进一步降低污泥柱的断裂率。
第二方面，提供一种等离子污泥干化焚烧方法，包括如下步骤：
将经过压滤脱水后的污泥投加至搅拌装置内，进行搅拌混匀，同时利用热风对污泥进行预热；
搅拌预热后的污泥通过对压辊输送至下方的挤压室内，在挤压作用下，污泥通过挤压室底部的通孔挤压成柱形，排入下方的干化焚烧室，柱形污泥在下移过程中，被高温等离子体焚烧；
生成的气体经过滤后通入搅拌装置的热风夹套中，对污泥进行预热；生成的固体从干化焚烧室底部排出。
在一些实施例中，还包括对从干化焚烧室内排出的固体进行激冷外排的步骤。
在一些实施例中，还包括将激冷室内产生的高温水蒸汽通过中空的搅拌桨在搅拌过程中排入污泥的步骤。
实施例1
如图1和图2所示，一种等离子污泥干化焚烧系统，包括：
搅拌装置，内置搅拌桨3，壳体上设置有热风夹套，搅拌装置的进料口位于其上端。从搅拌装置的上端进料，可以有效提高污泥在搅拌装置内的停留时间，以提高搅拌均化效果和预热效果。进料口通过输送机与进料斗1连接，输送机1为绞龙输送装置。
挤压成型装置，包括对压辊4和挤压室21，对压辊4位于搅拌装置的下方，形成搅拌装置的底部，包括并列设置的第一辊19和第二辊；
挤压室21位于对压辊4的下方，挤压室21内设置有两个均压导送板20，两个均压导送板20并列相对设置，形成自上而下的扩口结构，两个均压导送板20平行于第一辊19和第二辊的轴线设置，且分别与第一辊19和第二辊抵接；
挤压室21的底部设置有若干通孔，每个通孔的上段为漏斗状；
干化焚烧室6，设置于挤压室21的下方，其侧壁上设置有等离子体发生器5，其侧面设置有气体出口，气体出口通过除尘装置与搅拌装置的热风夹套连通；其底部设置有固体出口。等离子体喷头在干化焚烧室6的侧壁上竖向分层设置。通过设置多层喷头，可以在一定高度范围内对不断下移的污泥柱进行持续焚烧，以保证焚烧彻底。
干化焚烧室6的底部设置有激冷室，激冷室内设置有传送带组件，且激冷室内填充有冷却水。所述传送带组件包括水平传送带7和倾斜传送带10，水平传送带7位于干化焚烧室6的固定出口的下方；倾斜传送带10的一端位于水平传送带端部的下方，倾斜传送带10与水平传送带7之间设置有挡板，以防止固体产物通过两者的缝隙流至激冷室的底部。
倾斜传送带10的另一端向上倾斜，并延伸出激冷室。通过设置传送带，可以将冷却固化后的固体及时排出，便于后续的收集和处理，由于固体产物经过激冷后还会有较高的温度，所以可以自然干燥。
干化焚烧室6的侧壁外侧设置有气体通道，气体通道竖向设置，其上端与干化焚烧室6顶部连通，其中部设置气体出口，其下部设置排渣口；气体通道内设置有多个挡板15，每个挡板15相对于气体通道的轴线倾斜设置。挡板15分为两排，两排挡板交替设置，倾斜向下。挡板15可以对流出的气体不断阻挡，使气体中携带的灰尘不断沉降，净化后的气体从气体出口流出，沉降的灰尘收集在气体通道的底部，并定期通过排渣口排出，在排渣口处设置阀门。
气体出口设置于一个挡板的后方，且气体出口处设置有过滤网，过滤网的过滤面倾斜设置。气体出口设置于挡板的后方，可以有效防止沉降的灰尘再次通过气体出口排出。在气体出口处设置倾斜过滤面，可以对灰尘进一步过滤，提高气体的净化效果。
气体出口的下方还设置有一个挡板。挡板对气体通道底部沉积的灰尘起到一定的防护作用，防止沉积的灰尘被再次吹起返混。
气体出口与搅拌装置的热风夹套之间连接有除尘装置。以保证进入热风夹套内的气体的洁净，避免固体颗粒在热风夹套内的沉积。从热风夹套流出的降温后的气体还具有一定的温度，经过换热器18进行热量回收后，再利用。
如图3所示，还设置有蒸汽夹套，其内部设置有蒸汽腔23，蒸汽夹套套合于搅拌桨3的搅拌轴25的外侧，蒸汽夹套的内侧壁上设置有环形通槽24，搅拌轴25为中空，其与蒸汽夹套配合的部分设置有通孔，搅拌桨叶为中空，且桨叶上设置有通孔，蒸汽夹套通过泵与激冷室顶部连接。激冷室内产生的高温水蒸汽通过搅拌桨进入污泥中，在搅拌过程中利用高温水蒸汽对污泥进行加热和进行湿度调节，更有利于提高污泥的粘度，进一步降低污泥柱的断裂率。
为了防止污泥通过通孔进入搅拌桨叶中，在搅拌桨叶的通孔上设置过滤结构，由于泵不断输送高温蒸汽，所以可以保证过滤结构保持通气顺畅。高温蒸汽冷凝产生的水对污泥起到稀释作用，可以进一步减缓堵塞。
将经过压滤脱水后的污泥投加至搅拌装置内，进行搅拌混匀，同时利用热风对污泥进行预热；
搅拌预热后的污泥通过对压辊输送至下方的挤压室内，在挤压作用下，污泥通过挤压室底部的通孔挤压成柱形，排入下方的干化焚烧室，柱形污泥在下移过程中，被高温等离子体焚烧；
生成的气体经过滤后通入搅拌装置的热风夹套中，对污泥进行预热；生成的固体从干化焚烧室底部排出。
对从干化焚烧室内排出的固体进行激冷，激冷凝固后的固体产物通过传送带外排。激冷室内产生的高温水蒸汽在泵的泵送作用下，通过中空的搅拌桨，在搅拌过程中排入污泥，对污泥进行湿度的调节。
搅拌桨、对压辊和传送带的运动都是由电机带动。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种等离子污泥干化焚烧系统，其特征在于：包括：
搅拌装置，内置搅拌桨，壳体上设置有热风夹套；
挤压成型装置，包括对压辊和挤压室，对压辊位于搅拌装置的下方，形成搅拌装置的底部，包括并列设置的第一辊和第二辊；
挤压室位于对压辊的下方，挤压室内设置有两个均压导送板，两个均压导送板并列相对设置，形成自上而下的扩口结构，两个均压导送板平行于第一辊和第二辊的轴线设置，且分别与第一辊和第二辊抵接；
挤压室的底部设置有若干通孔，每个通孔的上段为漏斗状；
干化焚烧室，设置于挤压室的下方，其侧壁上设置有等离子体发生器，其侧面设置有气体出口，气体出口通过除尘装置与搅拌装置的热风夹套连通；其底部设置有固体出口。
2.根据权利要求1所述的等离子污泥干化焚烧系统，其特征在于：搅拌装置的进料口位于其上端。
3.根据权利要求1所述的等离子污泥干化焚烧系统，其特征在于：等离子体喷头在干化焚烧室的侧壁上竖向分层设置。
4.根据权利要求1所述的等离子污泥干化焚烧系统，其特征在于：干化焚烧室的侧壁外侧设置有气体通道，气体通道竖向设置，其上端与干化焚烧室顶部连通，其中部设置气体出口，其下部设置排渣口；
气体通道内设置有多个挡板，每个挡板相对于气体通道的轴线倾斜设置；
进一步的，挡板分为两排，两排挡板交替设置，倾斜向下；
更进一步的，气体出口设置于一个挡板的后方，且气体出口处设置有过滤网，过滤网的过滤面倾斜设置；
更进一步的，气体出口的下方还设置有至少一个挡板；
进一步的，气体出口与搅拌装置的热风夹套之间连接有除尘装置。
5.根据权利要求1所述的等离子污泥干化焚烧系统，其特征在于：干化焚烧室的底部设置有激冷室，激冷室内设置有传送带组件，且激冷室内填充有冷却水。
6.根据权利要求1所述的等离子污泥干化焚烧系统，其特征在于：所述传送带组件包括水平传送带和倾斜传送带，水平传送带位于干化焚烧室的固定出口的下方；倾斜传送带的一端位于水平传送带端部的下方，另一端向上倾斜，并延伸出激冷室。
7.根据权利要求1所述的等离子污泥干化焚烧系统，其特征在于：还设置有蒸汽夹套，蒸汽夹套套合于搅拌桨的搅拌轴的外侧，蒸汽夹套的内侧壁上设置有环形通槽，搅拌轴为中空，其与蒸汽夹套配合的部分设置有通孔，搅拌桨为中空，且桨叶上设置有通孔，蒸汽夹套通过泵与激冷室顶部连接。
8.一种等离子污泥干化焚烧方法，其特征在于：包括如下步骤：
将经过压滤脱水后的污泥投加至搅拌装置内，进行搅拌混匀，同时利用热风对污泥进行预热；
搅拌预热后的污泥通过对压辊输送至下方的挤压室内，在挤压作用下，污泥通过挤压室底部的通孔挤压成柱形，排入下方的干化焚烧室，柱形污泥在下移过程中，被高温等离子体焚烧；
生成的气体经过滤后通入搅拌装置的热风夹套中，对污泥进行预热；生成的固体从干化焚烧室底部排出。
9.根据权利要求8所述的等离子污泥干化焚烧方法，其特征在于：还包括对从干化焚烧室内排出的固体进行激冷外排的步骤。
10.根据权利要求8所述的等离子污泥干化焚烧方法，其特征在于：还包括将激冷室内产生的高温水蒸汽通过中空的搅拌桨在搅拌过程中排入污泥的步骤。
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