CN112624551A - 一种污泥裂解处理装置及裂解处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥裂解处理装置，包括脱附器和裂解器；所述脱附器设置在裂解器的上侧，脱附器与裂解器通过管路连接，采用预处理、低温脱附及高温裂解技术提高不同形状污泥处理能力；采用分段间接加热方式，根据物料性质控制热解温度，满足热解过程中不同阶段对热量和温度的特殊要求，实现热量的分级梯次高效利用，有效降低运行成本；设备采用大扭矩、抗塑性设计，尤其适合高黏度塑性强的物料，采用内外加热方式，互相啮合搅拌强化了热介质与物料之间的传热，结构同时具备自清洁功能，防止物料黏附在壁面和叶片上，造成结焦、堵塞等问题，有助于系统长周期稳定安全运行；生产过程处于惰性环境，不产生二噁英，无二次污染。

Description

一种污泥裂解处理装置及裂解处理工艺

技术领域

本发明涉及环保领域，具体是一种污泥裂解处理装置及裂解处理工艺。

背景技术

近些年来，随着我国经济发展和城市化进程的加快，我国污泥产量逐年增加。据统计，2017年我国污泥年产量高达约7000万吨，包括约3500万吨的市政污泥和3500万吨的工业污泥。污泥有机物含量高、易腐烂，有强烈的臭味，并且含有寄生虫卵、病原微生物和铜、锌、铬、汞等重金属以及盐类、多氯联苯、二噁英、放射性核素等难降解的有毒有害物质，如不加以妥善处理，任意排放，将会造成二次污染。同时，污泥中含有近40％的有机生物质，具有一定的热值，所以污泥既被视为废弃物，又被视为一种生物质资源。

污泥的处理处置分为污泥处理和处置两个环节。污泥处理指对污泥进行稳定化、减量化和无害化处理的过程，包括浓缩、脱水、厌氧消化、干化，目的是达到处置的要求；污泥处置是指污泥处理后的消纳过程，也叫资源化过程，包括土地利用、填埋、堆肥、建筑材料利用、焚烧、热解等，目的是实现对处理后污泥的消纳和利用。污泥处理处置与其他固体废物的处理处置一样，都应遵循减量化、稳定化、无害化的原则。为达到此目的，通过各种装置的组合，构成各种污泥处理处置的工艺。目前国内外常用的成熟的污泥稳定工艺有：厌氧消化、好氧消化、热处理、加热干化和加碱稳定；常用的污泥处置是土地利用、焚烧、卫生填埋、堆肥、投海、建筑材料等。通过对当前主要的污泥处理处置技术进行调研和分析可知：1)厌氧消化要求污泥有机物含量高。污泥需预热耗费大量热能，不能满足维持自身需要；产生大量沼渣，需再次处理，同时还存在北方地区冬季无法运行、甲烷气体难以并入市政管网利用、运营管理复杂、投资和运行成本高，有安全隐患，占地比较大等问题。污泥好氧堆肥重金属难以稳定化，只能用作园林绿化用肥；堆肥过程产生大量的臭气，污染周边环境；加入大量秸秆等调理剂，不断供氧，运行成本高。但臭气散发往往影响到周边居民的日常生活，露天堆肥带来的对周边环境污染问题也越来越严重。3)污泥焚烧过程中易产生二噁英等有害气体，对尾气排放影响较大，造成二次环境污染，同时焚烧发电等投资大、对锅炉腐蚀严重，维护成本高。

热脱附技术是上世纪90年代初，可将污泥中有机物成分转化成可利用的油气资源，热解产生的可燃气返回热解炉燃烧系统进行资源利用，供干化热解使用，提高了资源利用效率，显著降低了污泥处理的运行费用，其经济性更好。热脱附是在绝氧条件中进行的，避免了焚烧法等带来的次生污染问题，是一种安全的污泥深度处理方法；污泥热解处理后，其病菌被高温灭杀，有机物被分解碳化，实际减量化程度更高。

目前国内外的热脱附装置存在结焦、处理不达标、堵塞、处理规模不灵活等各种问题，比如：采用回转窑为核心装置的工艺，普遍存在粉尘大、油品回收率低且品质差、管路堵塞等问题，无法解决；采用单绞龙设备，普遍存在结焦、处理不达标等问题，无法解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污泥裂解处理装置及裂解工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种污泥裂解处理装置，包括脱附器和裂解器；所述脱附器设置在裂解器的上侧，脱附器与裂解器通过管路连接；所述脱附器的顶部从左至右依次开设有进料口、脱附器出气口以及检修口；所述脱附器还包括主动轴、从动轴、壳体热媒出口、壳体热媒进口、轴腔热媒入口以及轴腔热媒出口；所述脱附器为双层壳体；所述双层壳体的外壳侧面开设有壳体热媒出口与壳体热媒进口；所述壳体热媒进口设置在壳体热媒出口的下侧；所述双层壳体内部设有主动轴和从动轴，主动轴与从动轴的前侧分别套设有齿轮，两个齿轮相互啮合，所述主动轴的前端通过联轴器和减速器与电机相连，所述减速器与电机均通过底座固定设置在脱附器的前侧；所述主动轴与从动轴外侧等间距套设有若干叶片；所述叶片在轴上的角度为180-2α度；所述叶片的前端设有与叶片相垂直用于自清洁功能的板；所述主动轴、从动轴以及叶片均为中空的，并在主动轴、从动轴的后侧开设有轴腔热媒入口以及轴腔热媒出口。

作为本发明再进一步的方案：所述裂解器的外壳是双层的，在层壳体外层上开设有高温烟气出口以及高温烟气入口，在层壳体内层上开设有高温油气出口(14)，并穿过层壳体外层；所述裂解器的内部还设有搅拌轴，搅拌轴为中空的，所述搅拌轴的后端通过联轴器与减速器与驱动装置相连。

作为本发明再进一步的方案：所述壳体热媒出口与壳体热媒进口均为多个，并且是等间距开设。

作为本发明再进一步的方案：所述轴腔热媒入口以及轴腔热媒出口通过管路与外部热媒相连。

作为本发明再进一步的方案：所述叶片前端比后侧宽，叶片的顶端展开面的两边所成的角度为β度。

作为本发明再进一步的方案：所述α、β角度均不超过30度。

一种污泥裂解处理装置及裂解工艺，包括如下步骤：

步骤一：预处理；检测污泥中的含液率，将污泥根据含液率分为低、中以及高污泥，并分别粉碎，定量备用；

步骤二：将定量后的污泥输送到脱附器进一步在低温情况下蒸发析出污泥内的剩余水分，分解低沸点有机污染物、降低物料粘度等；脱附器对物料的脱水率可达70％-95％，沸点在200℃以下的有机组份去除率可达20％-50％；

步骤三：脱附后污泥进入裂解器将污泥中剩余大分子有机物裂解；所述裂解器加热方式为高温烟气外加热；将污泥中的重组份有机物分解产生高温油气；

步骤四：裂解后的高温残渣进入固体余热回收单元与冷空气换热降温至80℃以下后送至渣库，处理后残渣中挥发分含量小于20％；

步骤五：脱附器与裂解器产生的高温油气进入气液处理系统降温实现气液分离，液相进入油水处理系统分离，回收油相产品，水分冷却后循环使用；

步骤六：将步骤五中气相净化后送入供热单元燃烧装置与步骤四中的预热空气按比例混合燃烧产生高温烟气；

步骤七：供热单元产生的高温烟气首先为裂解器供热，余热烟气(300-700℃)与热媒换热单元热媒进行热交换降温后达标排放；

作为本发明再进一步的方案：所述热媒换热单元产生的热媒给脱附器供热。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中的预处理为先将污泥中的金属、玻璃等大块杂物分选出来，然后将其破碎成粒径小于20mm的物料。

作为本发明再进一步的方案：所述脱附器的温度控制在100℃-300℃。

作为本发明再进一步的方案：所述裂解器的温度控制在350-650℃。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤七中的升温后的热媒的温度为150-350℃。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤六中的燃烧产生的高温烟气的温度为800-1000℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用大扭矩、抗塑性设计，尤其适合高黏度塑性强的物料，采用内外加热方式，互相啮合搅拌强化了热介质与物料之间的传热；

2、采用复合式密封形式，并冷却保护，解决高温密封问题，生产过程中无轻烃气体外溢，无异味；

3、采用分段间接加热和分区控温方式，根据物料性质控制热解温度，满足热解过程中不同阶段对热量和温度的特殊要求，实现热量的分级梯次高效利用，有效降低运行成本，与多段导出技术耦合，提高产品产率和附加值；

4、热解过程产生的不凝气和油可作为系统燃料使用；不产生二噁英，无二次污染；

5、互相啮合搅拌强化了热介质与物料之间的传热，结构同时具备自清洁功能，防止物料黏附在壁面和叶片上，造成结焦、堵塞等问题，有助于系统长周期稳定安全运行。

附图说明

图1是一种污泥裂解处理装置的主视结构示意图；

图2是一种污泥裂解处理装置的左视视结构示意图；

图3是一种污泥裂解处理装置中脱附器轴的示意图；

图4是一种污泥裂解处理装置中脱附器轴横剖的示意图；

图5是一种污泥裂解处理装置中叶片的示意图；

图6是一种污泥裂解处理装置的裂解工艺的流程图。

图中：脱附器1、裂解器2、主动轴3、从动轴4、进料口5、脱附器出气口6、壳体热媒出口7、检修口8、壳体热媒进口9、轴腔热媒入口10、轴腔热媒出口11、高温烟气出口12、高温烟气入口13、高温油气出口14、出料控制器16、叶片17。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种污泥裂解处理装置包括脱附器1和裂解器2；所述脱附器1设置在裂解器2的上侧，脱附器1与裂解器2通过管路连接；所述脱附器1的顶部从左至右依次开设有有进料口5、脱附器出气口6以及检修口8；所述脱附器1还包括主动轴3、从动轴4、壳体热媒出口7、壳体热媒进口9、轴腔热媒入口10以及轴腔热媒出口11；所述脱附器1为双层壳体；所述双层壳体的外壳侧面开设有壳体热媒出口7与壳体热媒进口9；所述壳体热媒进口9设置在壳体热媒出口7的下侧；所述双层壳体内部设有主动轴3和从动轴4，主动轴3与从动轴4的前侧分别套设有齿轮，两个齿轮相互啮合，所述主动轴3的前端通过联轴器和减速器与电机相连，所述减速器与电机均通过底座固定设置在脱附器的前侧；所述主动轴3与从动轴4外侧等间距套设有若干叶片17；每个所述叶片17在轴上的角度为180-2α度；每个所述叶片17的前端设有与叶片17相垂直用于自清洁功能的板；所述主动轴3、从动轴4以及叶片17均为中空的，并在主动轴3、从动轴4的后侧开设有轴腔热媒入口10以及轴腔热媒出口11。

所述裂解器2的外壳是双层的，在层壳体外层上开设有高温烟气出口12以及高温烟气入口13，在层壳体内层上开设有高温油气出口(14)，并穿过层壳体外层；所述裂解器2的内部还设有搅拌轴，搅拌轴为中空的，所述搅拌轴的后端通过联轴器与减速器与驱动装置相连。

所述壳体热媒出口7与壳体热媒进口9均为多个，并且是等间距开设。

所述轴腔热媒入口10以及轴腔热媒出口11通过管路与外部热媒相连。

所述叶片17前端比后侧宽，叶片17顶端展开面的两边所成的角度为β度。

所述脱附器1与裂解器2中间为双根管道相连，并在每个管道中间设有出料控制器16，所述出料控制器16包括拨片、主动齿轮、从动齿轮和驱动装置，所述拨片转动安装在管道内部，拨片的直径与管道内径相匹配，拨片固定安装在转轴上，转轴的一端延伸至管道的外侧，并与从动齿轮相连，从动齿轮与主动齿轮相互啮合，所述主动齿轮套装在减速器的输出轴上，所述减速器的输入轴通过联轴器与驱动装置的输出轴相连，所述驱动装置为伺服电机的一种，通过驱动装置转动，从而加快拨片的转动的速度，从而加速污泥快速进入裂解器2中。

所述α、β角度均不超过30度。

一种污泥裂解处理装置裂解工艺，包括如下步骤：

步骤一：预处理；检测污泥中的含液率，将污泥根据含液率分为低、中以及高污泥，并分别粉碎，定量备用；

步骤二：将定量后的污泥输送到脱附器进一步在低温情况下蒸发析出污泥内的剩余水分，分解低沸点有机污染物、降低物料粘度等；脱附器对物料的脱水率可达70％-95％，沸点在200℃以下的有机组份去除率可达20％-50％；

步骤三：脱附后污泥进入裂解器将污泥中剩余大分子有机物裂解；所述裂解器加热方式为高温烟气外加热；将污泥中的重组份有机物分解产生高温油气；

步骤四：裂解后的高温残渣进入固体余热回收单元与冷空气换热降温至80℃以下后送至渣库，处理后残渣中挥发分含量小于20％；

步骤五：脱附器与裂解器产生的高温油气进入气液处理系统降温实现气液分离，液相进入油水处理系统分离，回收油相产品，水分冷却后循环使用；

步骤六：将步骤五中气相净化后送入供热单元燃烧装置与步骤四中的预热空气按比例混合燃烧产生高温烟气；

步骤七：供热单元产生的高温烟气首先为裂解器供热，余热烟气(300-700℃)与热媒换热单元热媒进行热交换降温后达标排放；

所述热媒换热单元产生的热媒给脱附器供热。

所述步骤一中的预处理为先将污泥中的金属、玻璃等大块杂物分选出来，然后后将其破碎成粒径小于20mm的物料；。

所述脱附器的温度控制在100℃-300℃；所述裂解器的温度控制在350-650℃；所述步骤七中的升温后的热媒的温度为150-350℃；所述步骤六中的燃烧产生的高温烟气的温度为800-1000℃

本发明的工作原理是：本工艺采用预处理、低温脱附及高温裂解技术提高污泥处理能力；采用分段间接加热方式，根据物料性质控制热解温度，满足热解过程中不同阶段对热量和温度的特殊要求，实现热量的分级梯次高效利用，有效降低运行成本；设备采用大扭矩、抗塑性设计，尤其适合高黏度塑性强的物料，采用内外加热方式，互相啮合搅拌强化了热介质与物料之间的传热，结构同时具备自清洁功能，防止物料黏附在壁面和叶片上，造成结焦、堵塞等问题，有助于系统长周期稳定安全运行；生产过程处于惰性环境，不产生二噁英，无二次污染。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种污泥裂解处理装置，其特征在于，其特征在于，包括脱附器(1)和裂解器(2)；所述脱附器(1)设置在裂解器(2)的上侧，脱附器(1)与裂解器(2)通过管路连接；所述脱附器(1)的顶部从左至右依次开设有进料口(5)、脱附器出气口(6)以及检修口(8)；所述脱附器(1)还包括主动轴(3)、从动轴(4)、壳体热媒出口(7)、壳体热媒进口(9)、轴腔热媒入口(10)以及轴腔热媒出口(11)；所述脱附器(1)为双层壳体；所述双层壳体的外壳侧面开设有壳体热媒出口(7)与壳体热媒进口(9)；所述壳体热媒进口(9)设置在壳体热媒出口(7)的下侧；所述双层壳体内部设有主动轴(3)和从动轴(4)，主动轴(3)与从动轴(4)的前侧分别套设有齿轮，两个齿轮相互啮合，所述主动轴(3)的前端通过联轴器和减速器与电机相连，所述主动轴(3)与从动轴(4)外侧等间距套设有若干叶片(17)；所述叶片(17)在轴上的角度为180-2α度；每个所述叶片(17)的前端设有与叶片(17)相垂直用于自清洁功能的板；所述主动轴(3)、从动轴(4)以及叶片(17)均为中空的，并在主动轴(3)、从动轴(4)开设有轴腔热媒入口(10)以及轴腔热媒出口(11)；所述脱附器(1)与裂解器(2)中间为双根管道相连，并在每个管道中间设有出料控制器(16)，所述出料控制器(16)包括拨片、主动齿轮、从动齿轮和驱动装置，所述拨片转动安装在管道内部，拨片的直径与管道内径相匹配，拨片固定安装在转轴上，转轴的一端延伸至管道的外侧，并与从动齿轮相连，从动齿轮与主动齿轮相互啮合，所述主动齿轮套装在减速器的输出轴上，所述减速器的输入轴通过联轴器与驱动装置的输出轴相连。

2.根据权利要求1所述的一种污泥裂解处理装置，其特征在于，所述裂解器(2)的外壳是双层的，在层壳体外层上开设有高温烟气出口(12)以及高温烟气入口(13)，在层壳体内层上开设有高温油气出口(14)，并穿过层壳体外层；所述裂解器(2)的内部还设有搅拌轴，搅拌轴为中空的，所述搅拌轴的后端通过联轴器与减速器与驱动装置相连。

3.根据权利要求1所述的一种污泥裂解处理装置，其特征在于，所述壳体热媒出口(7)与壳体热媒进口(9)均为多个，并且是等间距开设。

4.根据权利要求1所述的一种污泥裂解处理装置，其特征在于，所述轴腔热媒入口(10)以及轴腔热媒出口(11)通过管路与外部热媒相连。

5.根据权利要求1所述的一种污泥裂解处理装置，其特征在于，所述叶片(17)前端比后侧宽，叶片(17)顶端展开面的两边所成的角度为β度。

6.根据权利要求1所述的一种污泥裂解处理装置，其特征在于，所述α、β角度均不超过30度。

7.一种如权利要求1-6任一所述一种污泥裂解处理装置的裂解处理工艺，包括如下步骤：

步骤一：预处理；检测污泥中的含液率，将污泥根据含液率分为低、中以及高污泥，并分别粉碎，定量备用；

步骤二：将脱水、脱油定量后的污泥输送到脱附器进一步在低温情况下蒸发析出污泥内的剩余水分，分解低沸点有机污染物、降低物料粘度等；脱附器对物料的脱水率可达70％-95％，沸点在200℃以下的有机组份去除率可达20％-50％；

步骤三：脱附后污泥进入裂解器将污泥中剩余大分子有机物裂解；所述裂解器加热方式为高温烟气外加热；将污泥中的重组份有机物分解产生高温油气；

步骤四：裂解后的高温残渣进入固体余热回收单元与冷空气换热降温至80℃以下后送至渣库，处理后残渣中挥发分含量小于20％；

步骤五：脱附器与裂解器产生的高温油气进入气液处理系统降温实现气液分离，液相进入油水处理系统分离，回收油相产品，水分冷却后循环使用；

步骤六：将步骤五中气相净化后送入供热单元燃烧装置与步骤四中的预热空气按比例混合燃烧产生高温烟气；

步骤七：供热单元产生的高温烟气首先为裂解器供热，300-700℃的余热烟气与热媒换热单元热媒进行热交换降温后达标排放。

8.根据权利要求7所述的一种污泥裂解处理装置的裂解处理工艺，其特征在于，所述污泥为含液率≤95％的污泥。

9.根据权利要求7所述的一种污泥裂解处理装置的裂解处理工艺，其特征在于，所述步骤一中的预处理为先将污泥中的金属、玻璃等大块杂物分选出来，然后将其破碎成粒径小于20mm的物料。

10.根据权利要求7所述的一种污泥裂解处理装置的裂解处理工艺，其特征在于，所述脱附器的温度控制在100℃-300℃；所述裂解器的温度控制在350-650℃；所述步骤七中的升温后的热媒的温度为150-350℃；所述步骤六中的燃烧产生的高温烟气的温度为800-1000℃。

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