CN112939397A - 一种污泥碳化耦合熔融处理的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固体废物资源化技术领域，提供了一种污泥碳化耦合熔融处理的方法和系统。本发明将湿污泥干化处理后进行碳化处理，从而实现污泥的减量化，碳化处理产生的碳化残渣进行熔融处理，得到气化煤气和熔渣，熔渣通过及激冷排渣处理实现彻底无害化，气化煤气作为碳化处理的热源使用；碳化处理产生的油气混合物进行焚烧处理，产生的高温烟气作为干化处理的热源，干化处理后的低温烟气通过净化处理即可达标排放。本发明提供的方法能够实现污泥的彻底无害化处理，且可以对能源进行回收利用，整个过程能耗低、减量化水平显著、资源化水平高、无害化水平彻底，易于产业化推广及应用。本发明提供的系统运行成本低、设备投资小。

Description

一种污泥碳化耦合熔融处理的方法和系统
技术领域
本发明涉及固体废物资源化技术领域，尤其涉及一种污泥碳化耦合熔融处理的方法和系统。
背景技术
污泥是当前各类污水处理方法无法避免的“副产品”，污泥的成分复杂，如处理不当容易对环境造成二次污染。因此，如何妥善处理污泥，使其稳定化、无害化、减量化、资源化，成为环境污染治理中亟待解决的问题。
常见的污泥处理技术主要有脱水填埋、好氧堆肥、厌氧消化和干化焚烧等，其中脱水填埋具有操作简单、成本低廉的优点，但因其是最终处置，无法对资源回收利用，且占用土地资源，同时存在二次污染风险，国家也出台了相关政策逐步限制污泥进入填埋场。好氧堆肥是利用好氧微生物的代谢作用，将污泥中的可降解有机质转化为稳定的类腐殖质物质，该工艺自动化程度高、周期短、占地面积小，但曝气量大，且会带来恶臭等二次污染问题，产品性质也不稳定，没有销路。厌氧消化是利用厌氧微生物在无氧条件下通过自身的生化反应将污泥分解的处理技术，但此项技术易受污泥有机质含量的影响，且存在污泥消化时间较长、厌氧转化率低等问题。干化焚烧处理虽然减量化水平高，但是存在二噁英及重金属飞灰污染问题。
污泥碳化是指在无氧或缺氧条件下，通过加热使污泥中的有机物分解成为油、气、炭的处理方法，这种方法在很大程度上减少了氮氧化物、硫氧化物等二次污染气体的产生，同时没有二噁英及重金属飞灰的污染问题，环保性更好。但是，污泥碳化处理会产生碳化残渣，碳化残渣中碳含量较高，具有一定的热值，传统方法无法将碳化残渣中的能源进行有效利用，造成能源浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种污泥碳化耦合熔融处理的方法和系统。本发明提供的方法能耗低、减量化水平显著、资源化水平高、无害化水平彻底、工艺简单，易于产业化推广及应用；本发明提供的系统的运行成本低、设备投资小。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种污泥碳化耦合熔融处理的方法，包括以下步骤：
将湿污泥进行干化处理，得到干化污泥和冷凝水；
将所述干化污泥进行碳化处理，得到碳化残渣和油气混合物；
将所述碳化残渣、添加剂和氧气混合进行熔融处理，得到气化煤气和熔渣；所述气化煤气作为碳化处理的热源使用；
将所述油气混合物进行焚烧处理，得到高温烟气，将所述高温烟气作为干化处理的热源，干化处理后得到低温烟气；所述高温烟气的温度为850～950℃，所述低温烟气的温度为150～200℃；
将所述低温烟气进行净化处理，得到达标烟气；
将所述熔渣进行激冷排渣处理，得到玻璃体。
优选的，所述干化处理为直接干化；所述湿污泥的含水率为60～90％，所述干化污泥的含水率为10～30％。
优选的，所述碳化处理的加热方式为间接式加热；所述碳化处理在回转炉中进行，所述碳化处理的温度为500～700℃，所述碳化残渣的温度为400～500℃，所述碳化残渣的热值为2000～3000kcal/kg；所述油气混合物的温度为500～700℃。
优选的，所述焚烧处理的温度为850～950℃，所述焚烧处理在燃气炉中进行，高温烟气在燃气炉中的停留时间＞2s；
所述焚烧处理在辅助燃料作用下进行，所述辅助燃料为天然气和/或柴油。
优选的，所述添加剂包括CaO、Fe2O3和Al2O3中的一种或几种；以所述碳化残渣和添加剂的总重量为100％计，所述CaO的添加重量比为0～20％，所述Fe2O3的添加重量比为0～20％，所述Al2O3的添加重量比为0～30％。
优选的，所述熔融处理在气流床中进行，所述熔融处理的温度为1300～1500℃，压力为2～4MPa。
优选的，所述气化煤气的热值为1400～1800kcal/Nm3。
本发明还提供了一种污泥碳化耦合熔融处理的系统，包括：
烟气直接干化装置(1)，所述烟气直接干化装置(1)设置有湿污泥入口、高温烟气入口、干化污泥出口、低温烟气出口和冷凝水出口；
回转炉(2)，所述回转炉(2)设置有干化污泥入口、气化煤气入口、碳化残渣出口和油气混合物出口，所述干化污泥入口与所述烟气直接干化装置(1)的干化污泥出口连通；
气流床(3)，所述气流床(3)设置有碳化残渣入口、添加剂入口、氧气入口、熔渣出口和气化煤气出口，所述碳化残渣入口与所述回转炉(2)的碳化残渣出口连通，所述气化煤气出口与所述回转炉(2)的气化煤气入口连通；
燃气炉(4)，所述燃气炉(4)设置有油气混合物入口、辅助燃料入口和高温烟气出口，所述油气混合物入口与所述回转炉(2)的油气混合物出口连通，所述高温烟气出口与所述烟气直接干化装置(1)的高温烟气入口连通；
烟气净化装置(5)，所述烟气净化装置(5)设置有低温烟气入口和烟气出口，所述低温烟气入口与所述烟气直接干化装置(1)的低温烟气出口连通；
激冷排渣装置(6)，所述激冷排渣装置(6)设置有熔渣入口和玻璃体出口，所述熔渣入口与所述气流床(3)的熔渣出口连通。
优选的，所述烟气净化装置(5)为旋风除尘装置、布袋除尘装置、湿法脱酸装置、生物除臭装置和活性炭吸附装置中的一种或几种的组合。
优选的，所述回转炉(2)的碳化残渣出口处设置有三级螺旋破碎出料装置。
有益效果：
(1)本发明将湿污泥干化处理后进行碳化处理，从而实现污泥的减量化，碳化处理产生的碳化残渣进行熔融处理，得到气化煤气和熔渣，熔渣通过及激冷排渣处理实现彻底无害化，气化煤气作为碳化处理的热源；碳化处理产生的油气混合物进行焚烧处理，产生的高温烟气作为干化处理的热源，干化处理后的低温烟气通过净化处理即可达标排放。本发明提供的方法将碳化处理和熔融处理耦合，能够实现污泥的彻底无害化处理，同时能够对碳化残渣的能源进行有效利用，本发明提供的方法能源利用率高，环保性好，且能耗低、减量化水平显著、资源化水平高，易于产业化推广及应用。
(2)湿污泥含水率高(60～90％)，采用常规板框压滤技术难以将湿污泥脱水至30％以下，如果采用蒸汽或导热油间接干化，传热效率较低，运行成本较大，本发明利用油气混合物焚烧产生的高温烟气对湿污泥进行干化处理，高温烟气与湿污泥直接接触换热，利用高温烟气的热量提高湿污泥干化效率，降低干化运行成本；进一步的，当干化污泥含水率高于30％时，会增大后端碳化处理的能耗，当干化污泥含水率小于10％时，会存在粉尘爆炸风险，因此本发明将干化污泥的含水率控制在10～30％。
(3)本发明将高温烟气温度范围控制在850～950℃，可以保证油气混合物在燃气炉中燃烧时没有二噁英产生，提高系统环保性。同时，将低温烟气的温度范围控制在150～200℃，可以保证低温烟气的温度满足后续布袋除尘及生物除臭等要求，另外还可以保证最大限度地利用高温烟气的热量。
(4)进一步的，本发明将回转炉作为碳化处理装置，回转炉的加热方式为间接式加热，可以保证碳化产生的油气混合物杂质少、热值高、利于燃烧。本发明将碳化处理的温度控制在500～700℃，同时将碳化残渣的温度控制在400～500℃，可以保证污泥中的有机物绝大部分分解。
(5)进一步的，碳化处理后产生的油气混合物的温度为500～700℃，呈气态，故本发明将燃气炉作为油气混合物的焚烧装置。本发明通过添加辅助燃料将高温烟气的温度维持在850～950℃，将干化污泥的含水率维持在10～30％，从而保证系统的连续稳定运行。
(6)进一步的，本发明将熔融处理的温度控制在1300～1500℃，压力控制在2～4MPa，可以保证高温熔融温度超过碳化残渣熔点，通过水激冷方式对气流床产生的熔渣进行冷却降温，可以得到彻底无害化的玻璃体。
(7)本发明提供的系统包括烟气直接干化装置1、回转炉2、气流床3、燃气炉4、烟气净化装置5和激冷排渣装置6，该系统运行成本低、设备投资小。
(8)进一步的，本发明将干化处理产生的低温烟气进行净化处理，且采用的烟气净化装置为旋风除尘、布袋除尘、湿法脱酸、生物除臭或活性炭吸附中的一种或几种组合，可以保证烟气中的各项指标满足国家及地方相关标准，实现达标排放。
(9)进一步的，本发明在回转炉碳化残渣出口设置有三级螺旋破碎出料装置，目的为将碳化残渣进行破碎处理，满足后端气流床的入炉粒径要求。由于碳化残渣温度范围在400～500℃，通过高温烧嘴喷入气流床炉内，可以提高系统热利用率。
附图说明
图1为本发明提供的一种污泥碳化耦合高温熔融处理的方法的工艺流程图；
图2为本发明提供的污泥碳化耦合高温熔融处理的系统的结构示意图；
图2中：1-烟气直接干化装置，2-回转炉，3-气流床，4-燃气炉，5-烟气净化装置，6-激冷排渣装置。
具体实施方式
本发明提供了一种污泥碳化耦合熔融处理的方法，包括以下步骤：
将湿污泥进行干化处理，得到干化污泥和冷凝水；
将所述干化污泥进行碳化处理，得到碳化残渣和油气混合物；
将所述碳化残渣、添加剂和氧气混合进行熔融处理，得到气化煤气和熔渣；所述气化煤气作为碳化处理的热源使用；
将所述油气混合物进行焚烧处理，得到高温烟气，将所述高温烟气作为干化处理的热源，干化处理后得到低温烟气；
将所述低温烟气进行净化处理，得到达标烟气；
将所述熔渣进行激冷排渣处理，得到玻璃体。
本发明将湿污泥进行干化处理，得到干化污泥和冷凝水。本发明对所述湿污泥的来源及种类没有特殊要求，本领域技术人员熟知的湿污泥均可以使用本发明的方法进行处理，具体如市政污泥、含油污泥及印染污泥等。在本发明中，所述湿污泥的含水率优选为60～90％，更优选为70～80％，所述干化污泥的含水率优选为10～30％，更优选为15～25％。在本发明中，所述干化处理具体优选为采用高温烟气将湿污泥直接干化，所述高温烟气来自于油气混合物焚烧处理过程，后续进行具体说明，在本发明的具体实施例中，首次进行干化处理时，优选使用天然气或柴油为热源，后续均采用焚烧处理产生的高温烟气为热源；所述高温烟气的温度优选为850～950℃，更优选为880～920℃；本发明将高温烟气的温度控制在上述范围内，可以保证污泥的干化效率，且能保证油气混合物在焚烧时没有二噁英产生，提高系统环保性。
在本发明中，所述高温烟气对所述湿污泥进行干化处理后，形成低温烟气，所述低温烟气的温度优选为150～200℃，更优选为160～180℃；本发明将低温烟气的温度控制在上述范围内，可以保证低温烟气的温度满足后续布袋除尘及生物除臭等要求，另外还可以保证最大限度地利用高温烟气的热量。本发明使用高温烟气与湿污泥直接接触换热，可以提高湿污泥干化效率，降低干化运行成本，并且高温烟气来自于油气混合物焚烧处理过程，能够实现污泥回收过程中能源的充分利用，进一步降低成本。
得到干化污泥后，本发明将所述干化污泥进行碳化处理，得到碳化残渣和油气混合物。在本发明中，所述碳化处理的加热方式优选为间接式加热，所述碳化处理优选在回转炉中进行，可以保证碳化处理产生的油气混合物杂质少、热值高、利于燃烧；在本发明中，所述碳化处理的温度优选为500～700℃，更优选为550～650℃；在本发明的温度下进行碳化处理，可以保证污泥中的绝大部分有机物分解，本发明通过碳化处理可以实现污泥的减量化处理。在本发明中，所述碳化处理的热源为后续熔融步骤中产生的气化煤气，在本发明的具体实施例中，首次进行碳化处理时，优选使用天然气或柴油为热源，后续均采用熔融处理产生的气化煤气为热源。
在本发明中，所述碳化残渣的温度优选为400～500℃，更优选为420～450℃；所述碳化残渣的热值优选为2000～3000kcal/kg，更优选为2200～2600kcal/kg，将碳化残渣的热值控制在上述范围内，可以保证碳化残渣具有一定的含碳量，通过后端高温熔融反应可以获得高热值的气化煤气。在本发明中，所述油气混合物的温度优选为500～700℃，更优选为550～650℃，将油气混合物的温度控制在上述范围内，可以保证油气混合物的热态直接燃烧。
碳化处理完成后，本发明将碳化处理产生的油气混合物进行焚烧处理，得到高温烟气，所述高温烟气作为干化处理步骤的热源，干化处理后，得到低温烟气。在本发明中，所述焚烧处理的温度优选为850～950℃，更优选为880～920℃，所述焚烧处理优选在燃气炉中进行，高温烟气在燃气炉中的停留时间优选＞2s，更优选为3～5s，本发明将高温烟气的停留时间控制在大于2s，可以保证油气混合物在燃气炉中燃烧时没有二噁英产生，提高系统环保性。在本发明中，油气混合物的温度为500～700℃，呈气态，故本发明将燃气炉作为油气混合物焚烧装置。
在本发明中，所述焚烧处理优选在辅助燃料作用下进行，所述辅助燃料优选为天然气和/或柴油；在本发明的具体实施例中，当污泥中含水率高、有机组分少时，焚烧产生的高温烟气温度低于850℃，高温烟气的热量较低，不足以进行干化使用，会导致干化污泥的含水率高于30％，本发明优选通过加入辅助燃料进行辅助燃烧，确保高温烟气的温度能够控制在850～950℃，干化污泥的含水率能够控制在10～30％。当高温烟气温度低于上述范围，或干化污泥的含水率高于上述范围时，本发明优选通过添加辅助燃料来保证系统的连续稳定运行。
在本发明中，所述焚烧处理所得高温烟气的温度为850～950℃，本发明将高温烟气作为干化处理的热源使用，干化处理后，可以得到低温烟气。得到低温烟气后，本发明将所述低温烟气进行烟气净化处理，得到达标烟气，从而实现烟气达标排放。
碳化处理完成后，本发明将碳化处理产生的碳化残渣、添加剂和氧气混合进行熔融处理，得到气化煤气和熔渣。在本发明中，所述熔融处理优选在气流床中进行，所述熔融处理的温度优选为1300～1500℃，更优选为1350～1450℃，压力优选为2～4MPa，更优选为2.5～3.5MPa；在本发明中，所述添加剂优选包括CaO、Fe2O3和Al2O3中的一种或几种；本发明优选根据碳化残渣中SiO2、CaO等含量，控制CaO、Fe2O3或Al2O3的添加量，具体的，以所述碳化残渣和添加剂的总重量为100％计，所述CaO的添加重量比优选为0～20％，更优选为5～15％，所述Fe2O3的添加重量比优选为0～20％，更优选为5～15％，所述Al2O3的添加重量比优选为0～30％，更优选为5～25％，在本发明的具体实施例中，所述CaO、Fe2O3和Al2O3的添加量不同时为0。本发明将碳化残渣与添加剂及氧气混合进行熔融处理，可以降低气流床能耗。
在本发明中，所述气化煤气的热值优选为1400～1800kcal/Nm3，本发明优选将气化煤气作为碳化处理的热源，能够实现对碳化残渣能源的有效利用，降低系统能耗及运行成本。
熔融处理完成后，本发明将熔融处理产生的熔渣进行激冷排渣处理，得到玻璃体。本发明优选采用水激冷方式对熔渣进行冷却降温，可以得到彻底无害化的玻璃体，本发明对所述激冷排渣处理的具体操作方法没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方法即可。
本发明还提供了一种污泥碳化耦合熔融处理的系统，包括烟气直接干化装置1、回转炉2、气流床3、燃气炉4、烟气净化装置5、激冷排渣装置6。
本发明提供的系统包括烟气直接干化装置1。在本发明中，所述烟气直接干化装置1设置有湿污泥入口、高温烟气入口、干化污泥出口、低温烟气出口和冷凝水出口；本发明利用烟气直接干化装置1对湿污泥进行干化处理，以得到干化污泥、低温烟气及冷凝水。
本发明提供的系统包括回转炉2。在本发明中，所述回转炉2设置有干化污泥入口、气化煤气入口、碳化残渣出口和油气混合物出口，所述干化污泥入口与所述烟气直接干化装置1的干化污泥出口连通；在本发明中，所述回转炉2的碳化残渣出口处优选设置有三级螺旋破碎出料装置，所述碳化残渣经三级螺旋破碎出料装置后，可直接以热态通过高温烧嘴喷入气流床3炉内，以提高系统热利用率。本发明利用回转炉2对所述干化污泥进行间接碳化处理，以得到碳化残渣及油气混合物，从而实现污泥的减量化处理。
本发明提供的系统包括气流床3。在本发明中，所述气流床3设置有碳化残渣入口、添加剂入口、氧气入口、熔渣出口和气化煤气出口，所述碳化残渣入口与所述回转炉2的碳化残渣出口连通，所述气化煤气出口与所述回转炉2的气化煤气入口连通；本发明利用气流床3对碳化残渣与添加剂、氧气一同进行高温熔融处理，以得到气化煤气及熔渣。
本发明提供的系统包括燃气炉4。在本发明中，所述燃气炉4设置有油气混合物入口、辅助燃料入口和高温烟气出口，所述油气混合物入口与所述回转炉2的油气混合物出口连通，所述高温烟气出口与所述烟气直接干化装置1的高温烟气入口连通。本发明利用燃气炉4对油气混合物进行焚烧处理，以得到高温烟气。
本发明提供的系统包括烟气净化装置5。在本发明中，所述烟气净化装置5设置有低温烟气入口和烟气出口，所述低温烟气入口与所述烟气直接干化装置1的低温烟气出口连通；所述烟气净化装置5优选为旋风除尘装置、布袋除尘装置、湿法脱酸装置、生物除臭装置和活性炭吸附装置中的一种或几种的组合。本发明利用烟气净化装置5对低温烟气进行净化处理，以便得到烟气，从而实现烟气达标排放。
本发明提供的系统包括激冷排渣装置6。在本发明中，所述激冷排渣装置6设置有熔渣入口和玻璃体出口，所述熔渣入口与所述气流床3的熔渣出口连通。本发明利用所述激冷排渣装置6对熔渣进行冷却处理，以得到玻璃体，从而实现污泥的彻底无害化处理。
在使用本发明提供的系统对污泥进行碳化耦合高温熔融处理时，各个步骤的控制条件和上述方案一致，在此不再赘述。
图1为本发明提供的一种污泥碳化耦合高温熔融处理的方法的工艺流程图；图2为本发明提供的污泥碳化耦合高温熔融处理的系统的结构示意图。下面结合图1～2对本发明的方法和系统进行具体说明：将湿污泥送入烟气直接干化装置1中进行干化处理，得到干化污泥、低温烟气及冷凝水；将干化污泥送入回转炉2中进行碳化处理，得到碳化残渣及油气混合物，从而实现污泥的减量化处理；将碳化残渣与添加剂、氧气一同送入气流床3中进行熔融处理，得到气化煤气及熔渣，将气化煤气作为碳化处理的热源使用，以降低系统能耗；将油气混合物送入燃气炉4中进行焚烧处理，得到高温烟气；将高温烟气通入所述烟气直接干化装置1中作为干化处理的热源，以得到低温烟气；将低温烟气送入烟气净化装置5中进行烟气净化处理，以便得到烟气，从而实现烟气达标排放；将熔渣通过激冷排渣装置6进行激冷排渣处理，得到玻璃体，从而实现污泥的彻底无害化处理。
本发明提供的方法能耗低、减量化水平显著、资源化水平高、无害化水平彻底，易于产业化推广及应用；整个系统的运行成本低、设备投资小、工艺简单。
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
利用污泥碳化耦合高温熔融处理的系统对某城市污水处理厂的湿污泥进行处理，该湿污泥的含水率为90％，工业分析及元素分析如表1所示，其中，污泥碳化耦合高温熔融处理的工艺流程如图1所示，所用系统的结构示意图如图2所示。具体处理流程如下：
表1污泥工业分析及元素分析
Figure BDA0003009636640000101
将含水率90％的湿污泥送入烟气直接干化装置1中进行干化处理，得到含水率10％的干化污泥、低温烟气及冷凝水；所述干化处理采用烟气直接干化，所述烟气来自后端油气混合物焚烧处理后得到的高温烟气，所述高温烟气温度为850℃，干化处理后所得低温烟气的温度为150℃。
将干化污泥送入回转炉2中进行间接碳化处理，得到碳化残渣及油气混合物，从而实现污泥的减量化处理，所述碳化处理的加热方式为间接式加热，回转炉2的炉内温度为700℃，所述碳化残渣的温度为500℃，热值为2000kcal/kg，所述油气混合物的温度为700℃。
将间接碳化处理产生的碳化残渣与添加剂、氧气一同送入气流床3中进行熔融处理，得到气化煤气及熔渣，所述添加剂为CaO和Fe2O3，以所述碳化残渣和添加剂的总重量为100％计，所述CaO的添加重量比为20％，所述Fe2O3的添加重量比为20％；所述气流床的炉内温度范围为1500℃，压力为4MPa。将熔融处理产生的气化煤气作为间接碳化处理的热源使用，以降低系统能耗；所述气化煤气的热值为1400kcal/Nm3。
将间接碳化处理产生的油气混合物送入燃气炉4中进行焚烧处理，得到高温烟气。所述燃气炉的炉内温度为850℃，烟气停留时间＞2s，所述燃气炉配置有辅助燃料，所述辅助燃料为天然气。将高温烟气通入所述烟气直接干化装置1中作为干化处理的热源使用，以得到低温烟气。将低温烟气送入烟气净化装置5中进行烟气净化处理，得到烟气，从而实现烟气达标排放。
将熔融处理产生的熔渣通过激冷排渣装置6进行激冷排渣处理，以得到玻璃体，从而实现污泥的彻底无害化处理。所述激冷排渣采用水激冷方式对所述熔渣进行冷却降温。
实施例2
利用污泥碳化耦合高温熔融处理的系统对某化工厂的含油污泥进行处理，该含油污泥的含水率为60％，成分分析如表2所示，其中，污泥碳化耦合高温熔融处理的工艺流程如图1所示，所用系统的结构示意图如图2所示。具体处理流程如下：
表2污泥工业分析及元素分析
Figure BDA0003009636640000111
将含水率60％的含油污泥送入烟气直接干化装置1中进行干化处理，得到含水率30％的干化污泥、低温烟气及冷凝水；所述干化处理采用烟气直接干化，所述烟气来自后端油气混合物焚烧处理后得到的高温烟气。所述高温烟气温度为950℃，所述低温烟气的温度为200℃。
将干化污泥送入回转炉2中进行间接碳化处理，得到碳化残渣及油气混合物，从而实现污泥的减量化处理，所述碳化处理的加热方式为间接式加热，所述回转炉的炉内温度为500℃，所述碳化残渣的温度为400℃，热值为3000kcal/kg，所述油气混合物的温度为500℃。
将碳化残渣与添加剂、氧气一同送入气流床3中进行高温熔融处理，得到气化煤气及熔渣。所述添加剂为CaO和Al2O3，以所述碳化残渣和添加剂的总重量为100％计，所述CaO的添加重量比为10％，所述Al2O3的添加重量比为30％。所述气流床的炉内温度范围为1300℃，压力为2MPa。将气化煤气作为间接碳化处理的热源使用，以便降低系统能耗。所述气化煤气的热值为1800kcal/Nm3。
将间接碳化处理产生的油气混合物送入燃气炉4中进行焚烧处理，以得到高温烟气，所述燃气炉的炉内温度为950℃，烟气停留时间＞2s。所述燃气炉配置有辅助燃料，所述辅助燃料为柴油。将高温烟气通入烟气直接干化装置1中作为干化处理的热源使用，得到低温烟气。将低温烟气送入烟气净化装置5中进行烟气净化处理，得到烟气，从而实现烟气达标排放。
将熔融处理产生的熔渣通过激冷排渣装置6进行激冷排渣处理，得到玻璃体，从而实现污泥的彻底无害化处理；所述激冷排渣采用水激冷方式对所述熔渣进行冷却降温。
实施例3
利用污泥碳化耦合高温熔融处理的系统对某印染厂的印染污泥进行处理，该印染污泥的含水率为70％，工业分析及元素分析如表1所示，其中，污泥碳化耦合高温熔融处理的工艺流程如图1所示，所用系统的结构示意图如图2所示。具体处理流程如下：
表3污泥工业分析及元素分析
Figure BDA0003009636640000121
将含水率70％的印染污泥送入烟气直接干化装置1中进行干化处理，得到含水率20％的干化污泥、低温烟气及冷凝水；所述干化处理采用烟气直接干化，所述烟气来自后端油气混合物焚烧处理后得到的高温烟气，所述高温烟气温度为900℃，所述低温烟气的温度为180℃。
将干化污泥送入回转炉2中进行间接碳化处理，得到碳化残渣及油气混合物，从而实现污泥的减量化处理，所述碳化处理采用间接式加热，所述回转炉的炉内温度为600℃，所述碳化残渣的温度为450℃，热值为2500kcal/kg，所述油气混合物的温度为600℃。
将间接碳化处理产生的碳化残渣与添加剂、氧气一同送入气流床3中进行高温熔融处理，得到气化煤气及熔渣，所述添加剂为Fe2O3和Al2O3，以所述碳化残渣和添加剂的总重量为100％计，所述Fe2O3的添加重量比为10％，所述Al2O3的添加重量比为20％。所述气流床的炉内温度范围为1400℃，压力为3MPa。将气化煤气作为间接碳化处理的热源使用，以便降低系统能耗，所述气化煤气的热值为1600kcal/Nm3。
将间接碳化处理产生的油气混合物送入燃气炉4中进行焚烧处理，得到高温烟气，所述燃气炉的炉内温度为900℃，烟气停留时间＞2s，所述燃气炉配置有辅助燃料，所述辅助燃料为天然气。将高温烟气通入所述烟气直接干化装置1中作为干化处理的热源使用，以得到低温烟气。将低温烟气送入烟气净化装置5中进行烟气净化处理，以得到烟气，从而实现烟气达标排放。
将熔融处理产生的熔渣通过激冷排渣装置6进行激冷排渣处理，以得到玻璃体，从而实现污泥的彻底无害化处理；所述激冷排渣采用水激冷方式对所述熔渣进行冷却降温。
由以上实施例可以看出，本发明提供的方法能耗低、减量化水平显著、资源化水平高、无害化水平彻底，易于产业化推广及应用；整个系统的运行成本低、设备投资小、工艺简单。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污泥碳化耦合熔融处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将湿污泥进行干化处理，得到干化污泥和冷凝水；
将所述干化污泥进行碳化处理，得到碳化残渣和油气混合物；
将所述碳化残渣、添加剂和氧气混合进行熔融处理，得到气化煤气和熔渣；所述气化煤气作为碳化处理的热源使用；
将所述油气混合物进行焚烧处理，得到高温烟气，将所述高温烟气作为干化处理的热源，干化处理后得到低温烟气；所述高温烟气的温度为850～950℃，所述低温烟气的温度为150～200℃；
将所述低温烟气进行净化处理，得到达标烟气；
将所述熔渣进行激冷排渣处理，得到玻璃体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干化处理为直接干化；所述湿污泥的含水率为60～90％，所述干化污泥的含水率为10～30％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳化处理的加热方式为间接式加热；所述碳化处理在回转炉中进行，所述碳化处理的温度为500～700℃，所述碳化残渣的温度为400～500℃，所述碳化残渣的热值为2000～3000kcal/kg；所述油气混合物的温度为500～700℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焚烧处理的温度为850～950℃，所述焚烧处理在燃气炉中进行，高温烟气在燃气炉中的停留时间＞2s；
所述焚烧处理在辅助燃料作用下进行，所述辅助燃料为天然气和/或柴油。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂包括CaO、Fe2O3和Al2O3中的一种或几种；以所述碳化残渣和添加剂的总重量为100％计，所述CaO的添加重量比为0～20％，所述Fe2O3的添加重量比为0～20％，所述Al2O3的添加重量比为0～30％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融处理在气流床中进行，所述熔融处理的温度为1300～1500℃，压力为2～4MPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气化煤气的热值为1400～1800kcal/Nm3。
8.一种污泥碳化耦合熔融处理的系统，其特征在于，包括：
烟气直接干化装置(1)，所述烟气直接干化装置(1)设置有湿污泥入口、高温烟气入口、干化污泥出口、低温烟气出口和冷凝水出口；
回转炉(2)，所述回转炉(2)设置有干化污泥入口、气化煤气入口、碳化残渣出口和油气混合物出口，所述干化污泥入口与所述烟气直接干化装置(1)的干化污泥出口连通；
气流床(3)，所述气流床(3)设置有碳化残渣入口、添加剂入口、氧气入口、熔渣出口和气化煤气出口，所述碳化残渣入口与所述回转炉(2)的碳化残渣出口连通，所述气化煤气出口与所述回转炉(2)的气化煤气入口连通；
燃气炉(4)，所述燃气炉(4)设置有油气混合物入口、辅助燃料入口和高温烟气出口，所述油气混合物入口与所述回转炉(2)的油气混合物出口连通，所述高温烟气出口与所述烟气直接干化装置(1)的高温烟气入口连通；
烟气净化装置(5)，所述烟气净化装置(5)设置有低温烟气入口和烟气出口，所述低温烟气入口与所述烟气直接干化装置(1)的低温烟气出口连通；
激冷排渣装置(6)，所述激冷排渣装置(6)设置有熔渣入口和玻璃体出口，所述熔渣入口与所述气流床(3)的熔渣出口连通。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述烟气净化装置(5)为旋风除尘装置、布袋除尘装置、湿法脱酸装置、生物除臭装置和活性炭吸附装置中的一种或几种的组合。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述回转炉(2)的碳化残渣出口处设置有三级螺旋破碎出料装置。
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