CN114163096A - 超导高效无害化污泥处理装置 - Google Patents

超导高效无害化污泥处理装置 Download PDF

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Abstract

一种超导高效无害化污泥处理装置，由污泥裂解滚筒，联集超导电加热器，联集超导高温加热器，燃气燃烧器，二次裂解器，旋转出气管，管道转换器，热交换器，冷凝器，阻火器，离心机，烘干器，联动进料机，密封器，动力装置，电气自动控制器，固定保温套，余热回收器等组成，其特征是污泥裂解滚筒筒壁周围和内部装置若干支均匀分布的联集超导高温加热器，在燃烧器的加热场内污泥裂解滚筒360度转动使筒中污泥在无氧条件和催化剂作用下快速生成混合气体，再经二次裂器在700℃高温与焦油中的水作用发生重整反应，生成供裂解装置使用的纯净可燃气。该装置处理污泥快速彻底，效率高，节约能源，处理过程无污染，无二氧化碳排放，无二恶英生成，干净卫生，整个污泥有机物100％变为有用资源，节约大量人力、物力、财力和土地，经济效益和社会效益明显。

Description

超导高效无害化污泥处理装置
技术领域
本发明涉及污泥无害化处理技术领域，尤其是涉及一种超导高效无害化污泥处理装置。
背景技术
目前城市污泥处理的主要工艺有污泥深度脱水干化、污泥堆肥、污泥焚烧、污泥厌氧消化。污泥深度脱水干化是通过机械和化学方法降低污泥含水率，然后大多用于填埋，虽然在一定程度上实现了减量化，但没有真正实现资源化，而且占用土地，破坏水源。污泥堆肥能实现资源化，但由于投资大、占地面积大、运行成本高、恶臭严重，并且污泥中含有的重金属存在环境风险，导致污泥堆肥后不能用于农田种植，项目很难落地。污泥焚烧需要外部能源，并且焚烧产生的二噁英类物质需要末端的严格环保措施来处理，运行成本高，且无法处理彻底，对生物毒害、环境污染严重。污泥厌氧消化技术处理污泥的投资大，大型污泥消化设备大都是从国外进口，基础投资和运行成本高。污泥厌氧消化处理还需投入大量资金建设配套处理设施，经厌氧消化后只能减量1/3到1/2左右的质量，没有达到最终处置的目的，还会留下大量剩余污泥残渣需要通过其他技术进行处理。产生的消化液COD(化学需氧量)浓度相当高，需建立配套的污水处理设施或者返回到污水处理厂进行处理。因此，建设消化处理工程不能仅仅考虑消化装置的投资和运行成本，还要考虑其他配套条件的投资和运行成本。加之我国污泥的含砂量高，有机质含量比欧美国家低，污泥的可生化性差，消化设备运行的稳定性、沼气产率等指标普遍都达不到标准，所以国外的污泥消化技术在我国运行效果并不理想，因此也很难推广和普及。
发明内容
为解决城市污水处理存在的技术问题，在高效超导垃圾裂解气化技术基础上设计出一种超导高效无害化污泥处理装置，该技术可彻底解决污泥处理的难题，做到污泥处理减量化、无害化、资源化。本发明通过下述技术方案得以实现：
污泥的裂解是利用污泥中有机物的热不稳定性，在无氧条件下利用热源对污泥进行加热，在水与催化剂参与下使有机物产生裂解，由固态转化成利用价值高的可燃气、裂解油和固体残渣，再将可燃气、裂解油作为裂解污泥的能源。
本方案结合污泥的含砂量高，有机质含量低，可燃气产量有限热值低特性，采用高效超导传热技术，绝氧低温裂解技术，二次高温裂解技术和新型催化剂等综合技术，利用高温超导件冷热端隔离屏蔽高效传热热交换特性，高温超导管快速均热特性，高温金属工质动态快速回流特性，用这种高效安全污泥裂解气化炉代替常规裂解炉或热解炉，整个裂解炉体密闭的空间裂解温度可均衡达到550～700℃，在WN催化剂与水汽参与下，污泥反应速度快，裂解的彻底，无污染物和有害物生成，避免了设备局部过热出现污泥炭化结焦危险，避免了氧气进入垃圾裂解炉反应区发生闪爆事故，产气率和挥发份逸出率明显提高。
超导高效无害化污泥处理装置由污泥裂解滚筒，联集超导电加热器，联集超导高温加热器，燃气燃烧器，二次裂解器，旋转出气管，管道转换器，热交换器，冷凝器，阻火器，阻火器B，离心机，烘干器，联动进料机，密封器，动力装置，电气自动控制器，固定保温套，余热回收器及支架二十部分组成，其特征是污泥裂解滚筒是一放置在支架两个滚轮上和通过旋转出气管放置在滚套上可以360度转动的裂解污泥的金属卧式滚筒，污泥裂解滚筒筒壁上周围焊接若干支均匀分布的与污泥裂解滚筒平行的联集超导高温加热器G，外壁面焊接若干可以吸热、相互平行的吸热板，内壁面固定与污泥裂解滚筒内壁面平行的均匀分布的若干支联集超导电加热器和可以散热、拨动污泥运动的散热拨板，吸热板外围是固定保温套，污泥裂解滚筒下边与固定保温套之间自上而下放置二次裂解器、燃气燃烧器，燃气燃烧器通过燃气管道、混气阀与阻火器连接，二次裂解器通过混合气管道与管道转换器连接，通过高温气管道与热交换器连接，热交换器通过低温气管道与冷凝器连接，冷凝器通过输纯气管道、离心机、纯气罐与阻火器连接。热交换器通过余热气管道与烘干器进气口连接，烘干器出气口与余热回收器连接，余热回收器的预热气体通过热空气出口、热空气管道、送风机与燃气燃烧器的混气阀连接。污泥裂解滚筒的进料口通过密封器与左侧的联动进料机连接。联动进料机将含水率25～30％的污泥送入污泥裂解滚筒在密闭环境受热裂解，裂解过程中污泥的不同成分随温度升高逐步被裂解，300℃左右脂肪酸和糖类被裂解，随后蛋白质裂解，升温至550℃，少量的残留污泥进一步分解和芳香化，最后污泥中的有机物全部转化为气态、液态和固态产物，其液态和气态产物有可燃性，回收的液态和气态产物用于污泥裂解和烘干的能源。本方案污泥裂解温度低于600℃，液态产物焦油较多，焦油含有污泥有机质约60％的能量，主要成分为烃类、脂肪族、芳香族化合物、苯衍生物、醇和醚、水等。不同种类污泥低温裂解焦油的产率不同，活性污泥的焦油产率较其他种类污泥如消化污泥的产率高，最大产油量约为30％。污泥裂解滚筒1产生混合气体经热交换器7和冷凝器8分离出焦油，经高温二次裂解可转化为气态烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、氢(H2)等可燃气体。污泥裂解滚筒裂解污泥产生的是混合气体，需将混合气体转化为纯净气体进入燃气燃烧器3燃烧，其工艺路线是：污泥裂解滚筒产生含焦油气混合气体→经旋转出气管→管道转换器→混合气管道→二次裂解器，将部分焦油气分解→通过高温气管道→热交换器，热交换器将未分解焦油气冷凝成液态焦油存入第一油水密封罐→低温气管道→冷凝器，冷凝器将焦油残留气冷凝成液态焦油存入第二油水密封罐→输纯气管道→离心机→纯气罐→阻火器→混气阀→燃气燃烧器。液态焦油转化为纯净可燃气体进入燃气燃烧器的路线：第一油水密封罐与第二油水密封罐连通，密封罐中的含水焦油→焦油管道→二次裂解器，高温下与水作用裂解成可燃气体→焦油纯气管道→阻火器B→混气阀→燃气燃烧器。污泥裂解滚筒的燃气燃烧器工作时产生大量余热，通过余热烟管直接送入烘干器烘干含水率在60％污泥，使含水率降为25～30％，送入污泥裂解滚筒进行裂解。
所述的在污泥裂解滚筒内壁面固定的与污泥裂解滚筒内壁面平行均匀分布的若干支联集超导电加热器是一高效吸热传热散热部件，由主管，垂直连接在主管上的若干个相互平行的超导支管，装配在若干个超导支管上的菊形散热片，装在主管内的套管，套管的两端与主管两端密封焊接，两管之间的间隙为3～6mm，间隙中装有液态合金超导工质，套管中装有电加热管，电加热管的电源引出线与电气滑环连接构成。主管与若干个超导支管、套管构成的腔体静止态内部呈负压态，工作时其内部呈正压态。联集超导高温加热器主管是蒸发端，若干个相互平行的超导支管和装配在若干个超导支管上的菊形散热片是冷凝端。电加热管通电产生的热量，经主管内的套管迅速传导给主管和套管两管之间间隙中的液态合金超导工质，激发液态合金超导工质产生热振动、热振荡、即刻相变气化，将相变潜热通过若干个超导支管、菊形散热片传导给污泥裂解滚筒中的污泥。电热超导加热器的若干个超导支管将热量传导给污泥后，液态合金超导工质由气态相变成液态，在重力和污泥裂解滚筒旋转力的作用下又回到主管与套管之间的间隙中，电加热管连续供热，电热超导加热器继续上述相变传热过程，周而复始将电加热管工作的辐射热源源不断高效率供给污泥裂解滚筒中污泥使其快速裂解气化。
所述的污泥裂解滚筒筒壁上周围焊接的若干支均匀分布的与污泥裂解滚筒平行的联集超导高温加热器，是一高效吸热传热散热部件，由主管，焊接在主管上平行吸热板，垂直焊接在主管上的若干个相互平行的超导支管，装配在若干个超导支管上置于污泥裂解滚筒内的菊形散热片，若干个相互平行的超导支管焊接在污泥裂解滚筒筒壁上，联集超导高温加热器主管是蒸发端，若干个相互平行的超导支管和装配在若干个超导支管上的菊形散热片是冷凝端。主管与若干个超导支管构成的腔体静止态内部呈负压态，工作时其内部呈正压态，主管49G中装有液态合金超导工质构成。燃气燃烧器工作时主管和焊接在主管上的平行吸热板得热经主管将热量传导给其中的液态合金超导工质，激发液态合金超导工质产生热振动、热振荡、即刻相变气化，将相变潜热通过若干个超导支管、菊形散热片传导给污泥裂解滚筒中的污泥使其快速裂解气化，周而复始，相变进行热量高效传递。
所述的加装在若干支联集超导电加热器和若干支联集超导高温加热器中的加装液态合金超导工质为活化的、工作温度在400℃至700℃的液态钾钠合金，钾钠合金的质量比为K∶Na＝76％∶24％，或者液态钠钾合金，钠钾合金质量比为钠∶钾＝1∶3。
所述的放置在污泥裂解滚筒下边与固定保温套之间的燃气燃烧器，是一排式燃气加热器，由若干根平行连接连通的主管道、装在主管道上的喷头构成，主管道与污泥裂解滚筒等长，燃烧器燃烧裂解污泥所得可燃气的加热场将污泥裂解滚筒包围，加热场对360度滚动的污泥裂解滚筒全方位加热，通过污泥裂解滚筒筒上联集超导高温加热器、筒外壁面焊接的若干可以吸热、相互平行的吸热板，筒内均匀分布的若干支联集超导电加热器和可以散热、拨动污泥运动的散热拨板，将燃气燃烧器燃气热量均匀传导给污泥裂解滚筒内的污泥48，完成污泥在污泥裂解滚筒中由固态转化气态过程，燃气燃烧器产生的余热热气流经过污泥裂解滚筒上边的余热烟管进入烘干器，作为烘干含水率高的污泥。
所述的通过高温气管道连接的热交换器，是超导高效无害化污泥处理装置连续裂解污泥的余热回收装置，污泥裂解会产生大量热量，回收后用于对含水率高的污泥脱水，它由交换箱体、中间隔板、若干个超导翅片传热管构成，其特征是中间隔板将若干个超导翅片传热管在交换箱体中隔成上下两箱体，余热回收器的下箱体进气口与高温气管道连接，上箱体的热空气出口通过余热气管道与烘干器进气口连接，由二次裂解器经高温气管道进入热交换器下箱体的含有大量热量的焦油气通过若干个超导翅片传热将大部分热量传导到上箱体加热进入上箱体的空气层热空气进入烘干器。含大量热量的焦油气在热交换器下箱体降温凝成液态焦油存入第一油水密封罐，降温后失掉部分焦油的的焦油气经低温气管道进入冷凝器。
所述的冷凝器为列管式冷却器，冷凝器上有冷水进口，温水出口，气体入口，气体出口，以冷水作为冷凝剂构成，由热交换器7下箱体降温后失掉部分焦油的的含焦油气混合气经低温气管道进入冷凝器8被冷水冷却析出残留焦油，焦油流入第二油水密封罐，分离出的无焦油可燃气经输纯气管道、离心机进入纯气罐经过滤出气酸性气体经阻火器、混气阀到燃气燃烧器中燃烧。
所述的放置在污泥裂解滚筒下边与燃气燃烧器之间的二次裂解器是一高温热交换器，由若干根加热管，绕制在加热管上的高温金属翅片和进出口连接管构成。污泥裂解滚筒裂解出的污泥混合性气体中含有大量的焦油气体在燃烧器中不能直接燃烧，混合性气体焦油气体进入再裂器在700度℃高温下，焦油气体二次裂解与水蒸汽在二次裂解器中发生重整反应，裂解成可燃气体CO、H2等，经热交换器、冷凝器分理出残留的焦油存入第一油水密封罐、第二油水密封罐，焦油通过焦油管道进入二次裂解器，在高温与焦油中的水作用下裂解成可燃气体。焦油的裂解最大限度减少了焦油含量，利用了焦油中的能量，提高了污泥的产气率，节约能源，避免了油气管道堵塞，提高了工作环境的洁净度，还降低了设备的故障率。焦油裂解可把焦油裂解为永久性气体，与可燃气一起被污泥处理装置利用。700℃高温是垃圾裂解混合气的裂解终温，裂解终温是裂解垃圾混合气工艺中最重要的因素，送往二次裂解器的混合性气体温度在430℃，测得的气体产率约为5％，液体产率40％，裂解残渣产率为55％左右，混合性气体在二次裂解器中二次裂解与水蒸汽发生重整反应后气体产率上升至50％，液体产率仅为10％，裂解残渣下降为40％左右。焦油在二次裂解器中二次裂解与水蒸汽发生重整反应后气体产率上升至70％，二次裂解器为污泥快速连续裂解处理装置提供了大量热能。
所述的烘干器由箱体、加热气通道，加热气通道上方的污泥通气格栅床、烘干室、余热回收器、蛟龙输送筒构成。热交换器回收裂解污泥的余热经上箱体加热的热空气通过余热气管道2进入烘干器的加热气通道与燃气燃烧器产生的余热热气流经余热烟管进入烘干器汇合后从污泥通气格栅床进入烘干室烘烤含水率高的污泥，污泥脱水含水率达到30％左右经蛟龙输送筒送往进料机。烘干室中烘烤完污泥的余热经出气口进入余热回收器加热进入其中冷空气成为预热的新鲜热空气，经热空气出口、热空气管道、送风机到混气阀与燃气按比调配后进入燃烧器燃烧。
所述的加装在燃气燃烧器与纯气罐之间的阻火器，燃气燃烧器与二次裂解器连接的阻火器B是超导高效无害化污泥处理装置的安全设备，是用来阻止燃气燃烧器点火时火焰回火进入纯气罐和二次裂解器中发生可燃气体闪爆或者爆轰的安全装置。阻火器和阻火器结构相同，由一圆筒两头加法兰盘、两法兰盘之间加密实的金属网滤芯构成。金属网滤芯选用直径0.23～0.315mm孔的不锈钢孔板重叠8～16层，或者采用16～22目金属网重叠8～16层构成。阻火器的网上有无数小孔，工作时不会阻挡可燃气体的通过，当可燃气体回火时火焰进入阻火器就被阻火器密集的孔分成许多细小的火焰流，由于传热作用(气体被冷却)和器壁效应，火焰流即刻猝灭，火焰不会回火串入纯气罐和二次裂解器。
所述联动进料机由进料筒、安装在进料筒上的进料斗和催化剂罐、催化剂罐中装有催化剂，装在进料筒65内的电动进料螺旋、装在进料筒下筒壁的卸碳口构成，通过电动进料螺旋将进料斗66和催化剂罐进入进料筒的污泥和催化剂通过密封器进入污泥裂解滚筒中并在密封器中形成密封污泥裂解滚筒的污泥堵段。催化剂是70％的水与25％的白云石和5％Fe2O3微粉的混合液，液态催化剂中的水是为了满足污泥在裂解气化中反应要求。实验显示在污泥裂解滚筒内污泥裂解反应区温度在400℃～600℃时，水蒸汽作为气化剂可使污泥反应速度加快，垃圾产气转化率和挥发份逸出率明显提高。而水蒸汽的加入，污泥反应放出的部分气体先与水蒸汽发生反应，进一步分解为其它小分子气体，部分小分子气体会继续与水蒸汽反应，这样的一个反应过程使得整个反应持续时间变长，总产气量增加。在450℃的水蒸汽气氛下，城市污泥总产气率最大可接近700L/kg，热值提高40％。二次裂解器减少了焦油含量，又利用了焦油中的能量。裂解需要很高的温度(1000℃～1200℃)，所以实现较困难。利用催化剂的作用，把混合气焦油裂解的温度大大降低(约750℃～℃900)，并提高裂解的效率，使焦油在很短时间内裂解率达99％以上，对大部分焦油成份来说，水蒸汽在裂解过程中有关键的作用，因为它能和某些焦油成份发生反应，生成CO和H2等气体，既减少炭黑的产生，又提高可燃气的产量。例如，萘在催化裂解时，发生下述反应：尽管在生物质气化过程中采取各种措施控制焦油的产生，但实际上气体中焦油的含量仍远远超出应用允许的程度，所以对气体中的焦油进行处理，是有效利用燃气必不可少的过程，其中焦油的高温催化裂解是最有效、最先进的办法。焦油裂解却可把焦油分解为永久性气体，与可燃气一起被利用。
所述的密封器是联动进料机不动件与污泥裂解滚筒转动件的动静结合件，为保证污泥在污泥裂解滚筒中绝氧裂解，密封器处不得有空气进入，不得有高温气体溢出。密封器由焊接在联动进料机出口上的圆环，焊接在污泥裂解滚筒进口上的圆环，圆环的外径略小于圆环的内径，圆环和圆环形成的柱形空间中装有耐高温密封粉，柱形空间顶部装一与其连通的高温密封粉漏斗和阀门，在柱形空间中耐高温密封粉不足时，打开阀门可向柱形空间中加装耐高温密封粉。耐高温密封粉由超细石英砂与石墨粉以6∶4比例均匀混合而成。
所述的动力装置由电动机、减速器、焊接在旋转出气管上的皮带轮及皮带构成，电气自动控制器控制电动机正反转动，电动机通过减速器、皮带、皮带轮、旋转出气管和与旋转出气管同轴心连接的以每分钟6转360度转动，装在污泥裂解滚筒转动中的污泥在若干支超导支管的散热片和散热拨板中间翻动，使污泥均匀受热，得热后快速裂解。
电气自动控制器由箱体、面板、装在箱体中的PLC微处理器，与联动进料机、旋转出气管的低速电机、离心机、电加热管、送风机、动力装置连接的线路构成，电气自动控制器控制动力装置的电动机，控制电动机转速和正反转运行及运行时间，根据固废物品种不同控制卧式滚筒转速和正反转运行及运行时间，卧式滚筒正转将垃圾固废物从卧式滚筒左边进料口送入卧式滚筒中，反转将垃圾固废物裂解完的渣即碳肥从卧式滚筒左边进料口导出。电气自动控制器根据固废物品种不同可设定卧式滚筒输入功率的大小。
所述的旋转出气管由焊接一起低速电机蛟龙其左端头装有滤网84和拨动金属条，以防卧污泥裂解滚筒污泥进入旋转出气管堵塞卧污泥裂解滚筒中所产生的可燃气体的释放。
所述的装在污泥裂解滚筒周围的固定保温套是导热系数在0.05W/(m.K)以下，耐热温度大于1000℃的无机绝热保温材料，如硅酸铝多晶纤维棉，绝热层厚度15cm～20cm，以防止污泥裂解滚筒1上的温度向外扩散，为污泥裂解提供热力保障。
超导高效无害化污泥处理装置工作原理：电气自动控制器接通电源，PLC微处理器将动力装置、离心机、联动进料机、旋转出气管的低速电机、送风机、电加热管启动。电气自动控制器控制电动机转动，电动机通过减速器、皮带、皮带轮、旋转出气管和与旋转出气管同轴心连接的污泥裂解滚筒以每分钟6转360度转动。联动进料机通过电动进料螺旋将进料斗和催化剂罐进入进料筒的污泥和催化剂通过密封器进入污泥裂解滚筒中并在密封器中形成密封污泥裂解滚筒的污泥堵段。装在污泥裂解滚筒转动中的污泥在若干支超导支管的散热片和散热拨板中间翻动。联集超导电加热器的电加热管通电产生的热量，经主管内的套管迅速传导给主管和套管两管之间间隙中的液态合金超导工质，激发液态合金超导工质即刻相变气化，将相变潜热通过若干个超导支管、菊形散热片均匀传导给污泥裂解滚筒中的污泥。污泥混合气体及焦油经热交换器、冷凝器、二次裂解器处理后成为纯净可燃气进入燃气燃烧器燃烧，给污泥裂解滚筒中的污泥裂解气化提供源源不得的热能。当纯净可燃气满足污泥裂解滚筒中的污泥裂解气化热能时，关闭联集超导电加热器，利用联集超导高温加热器的主管和焊接在主管上平行吸热板得热通过若干个超导支管、菊形散热片、散热拨板传导给污泥裂解滚筒中的污泥使其快速裂解气化，周而复始。污泥裂解完后，PLC微处理器控制动力装置的电动机倒向，反向运转，碳粉从进料筒的卸碳口流出。
超导高效无害化污泥处理装置的有益效果：超导高效无害化污泥处理装置利用高效集成旋转式超导部件快速集热、快速传热、快速散热原理及回转式超导部件热屏蔽特性、快速均热特性、高温金属工质在重力与离心力合力下快速回流原理及高温二次裂解原理设计的新型污泥快速裂解装置，污泥有机固废物在密闭的条件下由固态快速变为气态燃料，不仅效率高，污泥处理中无污染，无废水，无飞灰，无二噁英有害气体和二氧化碳排放，可彻底解决污泥处理的难题，真正做到污泥处理减量化、无害化、资源化、稳固化。通过实践证明：
1、处理污泥无臭无味无污染无废水，系统封闭，可燃气高温处理，气体净化度高。
2、无害化明显：无二噁英类物质和其他有害物质产生：无氧裂解气化条件，杜绝二噁英类物质生成所需的氧气。
3、稳固化明显：避免污泥中重金属污染风险：重金属被牢牢固化在碳晶体结构中，自然条件下浸出液不会析出，可将6价重金属铬裂解为无害3价铬。
4、减量化明显：高效裂解，剩下碳残渣18％。
5、资源化明显：超导裂解效率高，有机成分全部被有效利用，产生可燃气体(280方/吨)和气化余热能充分利用，剩余碳残渣(170公斤/吨)可作有机肥、沥青添加剂或制作免烧建材，产生的裂解焦油(15公斤/吨)可以提炼汽油、煤油柴油，润滑油，可以继续高温裂解成可燃气体。
6、技术先进：航天超导科技实现超低排放，环境指标远低于国家标准，能适应未来更为严格的环境标准要求。处理规模模块化设计，适应各种产量。
7、超导技术处理成本低，占地少：处理成本与同类技术相比优势明显，占地较少，且无需整块土地，可自由拼接。
8、解决了现有热解和裂解技术处理污泥设备处理污泥速度慢，时间长，日处理量过低，污泥处理不彻底，特别是热解处理设备有害物质和污染不能完全消除的问题。
9、利用再裂器二次裂解混合性气体，在高温下将混合性气体中裂解油变成可燃性气体，极大提高了可燃气产气率，解决了污泥自供能源问题，且设备干净卫生，高温下二次裂解除少量裂解残渣用作化工原料，裂解焦油和可燃性气体全部利用，真正实现了污泥处理高效减量化资源化无害化目标。
附图说明
图1超导高效无害化污泥处理装置结构示意图
图2污泥裂解滚筒1侧面切开示意图
图3密封器13结构示意图
图中：1、污泥裂解滚筒 2、联集超导电加热器 G、联集超导高温加热器 3、燃气燃烧器 4、二次裂解器 5、旋转出气管 6、管道转换器 7、热交换器 8、冷凝器 9、阻火器 阻火器B 10、离心机 11、烘干器 12、联动进料机 13、密封器 14、动力装置 15、电气自动控制器16、固定保温套 17、余热回收器 18、支架 19、滚轮 20、滚套 21、吸热板 22、燃气管道 23、混气阀 24、混合气管道 25、高温气管道 26、低温气管道 27、输纯气管道 28、纯气罐 29、余热气管道 30、进气口 31、出气口 32、热空气出口 33、热空气管道 34、送风机 35、第一油水密封罐 36、第二油水密封罐 37、焦油管道 38、纯气管道 39、余热烟管 40、主管 41、超导支管 42、菊形散热片 43、套管 44、液态合金超导工质 45、电加热管 46、电源引出线47、电气滑环 48、污泥 49、主管G 50、平行吸热板 51、超导支管G 52、菊形散热片G 53、主管道 54、喷头 55、交换箱体 56、中间隔板 57、超导翅片传热管 58、加热管 59、高温金属翅片 60、烘干器箱体 61、加热气通道 62、污泥通气格栅床 63、烘干室 64、蛟龙输送筒65、进料筒 66、进料斗 67、催化剂罐 68、催化剂 69、电动进料螺旋 70、污泥堵段 71出口圆环 72、进口圆环 73、温度传感器 74、柱形空间 75、耐高温密封粉 76、高温密封粉漏斗77、阀门 78、电动机 79、减速器 80、皮带 81、皮带轮 82、低速电机 83、蛟龙 84、滤网 85、拨动金属条 86、卸碳口 87、余热回收器下箱体进气口 88、上箱体热空气出口 89、混合气体入口 90、可燃气气体出口 91、下箱体进气口 92、螺旋电动机
具体实施方案
一种超导高效无害化污泥处理装置，由污泥裂解滚筒1，联集超导电加热器2，联集超导高温加热器G，燃气燃烧器3，联集超导高温加热器73，二次裂解器4，旋转出气管5，管道转换器6，热交换器7，冷凝器8，阻火器9，阻火器B，离心机10，烘干器11，联动进料机12，密封器13，动力装置14，电气自动控制器15，固定保温套16，余热回收器17及支架18二十部分组成，其特征是污泥裂解滚筒1是一左端放置在支架18两个滚轮19和右端通过焊接在一起的旋转出气管5放置在滚套20上可以360度转动的金属卧式滚筒，污泥裂解滚筒1筒壁上周围焊接若干支均匀分布的与污泥裂解滚筒1平行的联集超导高温加热器G，外壁面焊接若干个可以吸热、相互平行的吸热板21，内壁面固定与污泥裂解滚筒内壁面平行的均匀分布的若干支联集超导电加热器2和可以散热、拨动污泥运动的散热拨板20，吸热板21外围是固定保温套16，污泥裂解滚筒1下边与固定保温套16之间自上而下放置二次裂解器4、燃气燃烧器3，燃气燃烧器3通过燃气管道22、混气阀23与阻火器9连接，二次裂解器4通过混合气管道24与管道转换器6连接，通过高温气管道25与热交换器7连接，热交换器7通过低温气管道26与冷凝器8连接，冷凝器8通过输纯气管道27、离心机10、纯气罐28与阻火器9连接，热交换器通过余热气管道29与烘干器11进气口30连接，烘干器11出气口31与余热回收器17连接，余热回收器17的预热气体通过热空气出口32、热空气管道33、送风机34与燃气燃烧器3的混气阀23连接，污泥裂解滚筒1的进料口通过密封器13与左侧的联动进料机12连接构成。联动进料机12将含水率25～30％的污泥送入污泥裂解滚筒1在密闭环境受热裂解，裂解过程中污泥的不同成分随温度升高逐步被裂解，300℃左右脂肪酸和糖类被裂解，随后蛋白质裂解，升温至550℃，少量的残留污泥进一步分解和芳香化，最后污泥中的有机物全部转化为气态、液态和固态产物，其液态和气态产物有可燃性，回收的液态和气态产物用于污泥裂解和烘干的能源。为节约能源本方案污泥裂解滚筒1中污泥裂解温度低于600℃，液态产物焦油较多，焦油含有污泥有机质约60％的能量，主要成分为烃类、脂肪族、芳香族化合物、苯衍生物、醇和醚、水等，活性污泥的焦油产率较消化污泥的产率高，最大产油量约为30％。污泥裂解滚筒1产生的混合气体经热交换器7和冷凝器8分离出焦油，经高温二次裂解可转化为气态烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、氢(H2)等可燃气体。污泥裂解滚筒1裂解污泥产生的是混合气体，需将混合气体转化为纯净气体进入燃气燃烧器3燃烧，其工艺路线是：污泥裂解滚筒1产生含焦油气混合气体→经旋转出气管5→管道转换器6→混合气管道24→二次裂解器4，将部分焦油气分解→通过高温气管道25→热交换器7，热交换器7将未分解焦油气冷凝成液态焦油存入第一油水密封罐35→低温气管道26→冷凝器8，冷凝器8将焦油残留气冷凝成液态焦油存入第二油水密封罐36→可燃气经输纯气管道27→离心机10→纯气罐28→阻火器9→混气阀23→进入燃气燃烧器3燃烧。液态焦油转化为纯净可燃气体的工艺路线：第一油水密封罐35与第二油水密封罐36连通，密封罐中的含水焦油→焦油管道37→二次裂解器4，高温下液态焦油与水作用裂解成可燃气体→纯气管道38→阻火器B→混气阀23→进入燃气燃烧器3燃烧。污泥裂解滚筒1的燃气燃烧器3工作时产生大量余热，通过余热烟管39直接送入烘干器11烘干含水率在60％污泥，使含水率降为25～30％，经蛟龙输送筒64送入联动进料机12，进入污泥裂解滚筒1进行裂解。
所述的在污泥裂解滚筒1内壁面固定的与污泥裂解滚筒内壁面平行均匀分布的若干支联集超导电加热器2是一高效吸热传热散热部件，由主管40，垂直连接在主管40上的若干个相互平行的超导支管41，装配在若干个超导支管41上的菊形散热片42，装在主管40内的套管43，套管43的两端与主管40两端密封焊接，两管之间的间隙为3～6mm，间隙中装有液态合金超导工质44，套管43中装有电加热管45，电加热管45的电源引出线46与电气滑环47连接构成。主管40与若干个超导支管41、套管43构成的腔体静止态内部呈负压态，工作时其内部呈正压态。联集超导高温加热器2主管40是蒸发端，若干个相互平行的超导支管41和装配在若干个超导支管41上的菊形散热片42是冷凝端.电加热管45通电产生的热量，经主管内的套管43迅速传导给主管和套管两管之间间隙中的液态合金超导工质44，激发液态合金超导工质44产生热振动、热振荡、即刻相变气化，将相变潜热通过若干个超导支管41、菊形散热片42传导给污泥裂解滚筒1中的污泥48。电热超导加热器2的若干个超导支管41将热量传导给污泥48后，液态合金超导工质44由气态相变成液态，在重力和污泥裂解滚筒1旋转力的作用下又回到主管40与套管43之间的间隙中，电加热管45连续供热，电热超导加热器2继续上述相变传热过程，周而复始将电加热管45工作的辐射热源源不断高效率供给污泥裂解滚筒1中污泥48使其快速裂解气化。
所述的污泥裂解滚筒1筒壁上周围焊接的若干支均匀分布的与污泥裂解滚筒平行的联集超导高温加热器G，是一高效吸热传热散热部件，由主管G49，焊接在主管G49上平行吸热板50，垂直焊接在主管G49上的若干个相互平行的超导支管G51，装配在若干个超导支管G51上置于污泥裂解滚筒1的菊形散热片G52，若干个相互平行的超导支管G51焊接在污泥裂解滚筒1筒壁上，联集超导高温加热器G主管G49是蒸发端，若干个相互平行的超导支管G51和装配在若干个超导支管G49上的菊形散热片G52是冷凝端。主管G49与若干个超导支管G51构成的腔体静止态内部呈负压态，工作时其内部呈正压态，主管G49中装有液态合金超导工质44构成。燃气燃烧器3工作时主管G49和焊接在主管G49上平行吸热板50得热经主管G49将热量传导给其中的液态合金超导工质44，激发液态合金超导工质44产生热振动、热振荡、即刻相变气化，将相变潜热通过若干个超导支管G51、菊形散热片G52传导给污泥裂解滚筒1中的污泥48使其快速裂解气化，周而复始，相变进行热量高效传递。
所述的加装在若干支联集超导电加热器2和若干支联集超导高温加热器G中的加装液态合金超导工质44为活化的、工作温度在400℃至700℃的液态钾钠合金，钾钠合金的质量比为K∶Na＝76％∶24％，或者液态钠钾合金，钠钾合金质量比为钠∶钾＝1∶3。
所述的放置在污泥裂解滚筒1下边与固定保温套16之间的燃气燃烧器3，是一排式燃气加热器，由若干根平行连接连通的主管道53、装在主管道53上的喷头54构成，主管道53与污泥裂解滚筒1等长，燃烧器3燃烧可燃气的加热场将污泥裂解滚筒1包围，加热场对360度滚动的污泥裂解滚筒1全方位加热，通过污泥裂解滚筒1筒上联集超导高温加热器G、筒外壁面焊接的若干可以吸热、相互平行的吸热板21，筒内均匀分布的若干支联集超导电加热器2和可以散热、拨动污泥运动的散热拨板20，将燃气燃烧器3燃气热量均匀传导给污泥裂解滚筒1内的污泥48，完成污泥48在污泥裂解滚筒1中由固态转化气态过程，燃气燃烧器3产生的余热热气流经过污泥裂解滚筒1上边的余热烟管39进入烘干器11，烘干含水率高的污泥。
所述的通过高温气管道25连接的热交换器7，是超导高效无害化污泥处理装置连续裂解污泥的余热回收装置，污泥裂解会产生大量热量，回收后用于对含水率高的污泥脱水。它由交换箱体55、中间隔板56、若干个超导翅片传热管57构成，其特征是中间隔板56将若干个超导翅片传热管57在交换箱体55中隔成上下两箱体，余热回收器下箱体进气口91与高温气管道25连接，上箱体热空气出口88通过余热气管道29与烘干器11进气口30连接，由二次裂解器4经高温气管道25进入热交换器7下箱体的含有大量热量的焦油气通过若干个超导翅片传热管57将大部分热量传导到上箱体加热进入上箱体的空气成热空气进入烘干器11。含大量热量的焦油气在热交换器7下箱体降温凝成液态焦油存入第一油水密封罐35，降温后失掉部分焦油的的焦油气经低温气管道26进入冷凝器8。
所述的与热交换器7连接的冷凝器8为列管式冷却器，冷凝器8上有冷水进口，温水出口，混合气体入口89，可燃气气体出口90，以冷水作为冷凝剂构成，由热交换器7下箱体降温后失掉部分焦油的的含焦油气混合气经低温气管道26进入冷凝器8被冷水冷却析出残留焦油，焦油流入第二油水密封罐36，分离出的无焦油可燃气经输纯气管道27、离心机10进入纯气罐28过滤出酸性气体经阻火器9、混气阀23到燃气燃烧器3中燃烧。
所述的放置在污泥裂解滚筒1下边与燃气燃烧器3之间的二次裂解器4是一高温热交换器，由若干根加热管58，绕制在加热管58上的高温金属翅片59和进出口连接管构成。污泥裂解滚筒1裂解出的污泥混合性气体中含有大量的焦油气体在燃烧器中不能直接燃烧，混合性气体焦油气体进入再裂器在700度℃高温下，焦油气体二次裂解与水蒸汽在二次裂解器4中发生重整反应，裂解生成可燃气体CO、H2等，经热交换器7、冷凝器8分理出残留的焦油存入第一油水密封罐35、第二油水密封罐36，焦油再通过焦油管道37进入二次裂解器4，在高温与焦油中的水作用下裂解生成同类可燃气体。焦油的裂解最大限度减少了焦油含量，利用了焦油中的能量，提高了污泥的产气率，避免了油气管道堵塞，提高了工作环境的洁净度，节约能源，还降低了设备的故障率。焦油高温裂解可把焦油裂解为永久性气体，与可燃气一起被污泥处理装置利用。700℃高温是污泥裂解混合气的裂解终温，裂解终温是裂解污泥混合气工艺中最合理的温度，送往二次裂解器4的混合性气体在温度430℃时测得的气体产率约为5％，液体产率40％，裂解残渣产率为55％左右，混合性气体在二次裂解器4中700℃高温二次裂解与水蒸汽发生重整反应后气体产率上升至50％，液体产率下降为10％，裂解残渣下降为40％左右。焦油在二次裂解器4中二次裂解与水蒸汽发生重整反应后气体产率上升至70％，二次裂解器4为污泥快速连续裂解处理装置提供了大量热能。
所述的烘干器11由烘干器箱体60、加热气通道61，加热气通道上方的污泥通气格栅床62、烘干室63、余热回收器17、蛟龙输送筒64构成。热交换器7回收裂解污泥的余热经上箱体加热的热空气通过余热气管道29进入烘干器11的加热气通道61与燃气燃烧器3产生的余热热气流经余热烟管39进入烘干器11汇合后从污泥通气格栅床62进入烘干室63烘烤含水率60％左右的污泥，污泥脱水含水率达到30％左右经蛟龙输送筒64送往联动进料机12。烘干室63中烘烤完污泥的余热经出气口31进入余热回收器17加热进入其中冷空气成为预热的新鲜热空气，经热空气出口32、热空气管道33、送风机34到混气阀23与燃气按比调配后进入燃烧器3为燃烧供氧。
所述的加装在燃气燃烧器3与纯气罐28之间的阻火器9，燃气燃烧器3与二次裂解器4之间的阻火器B是超导高效无害化污泥处理装置的安全设备，是用来阻止燃气燃烧器3点火时火焰回火进入纯气罐28和二次裂解器4中发生可燃气体闪爆或者爆轰的安全装置。阻火器9和阻火器B结构相同，由一圆筒两头加法兰盘、两法兰盘之间加密实的金属网滤芯构成。金属网滤芯选用直径0.23～0.315mm孔的不锈钢孔板重叠8～16层，或者采用16～22目金属网重叠8～16层构成。阻火器的网上有无数小孔，工作时不会阻挡可燃气体的通过，当可燃气体回火时火焰进入阻火器就被阻火器密集的孔分成许多细小的火焰流，由于传热作用(气体被冷却)和器壁效应，火焰流即刻猝灭，火焰不会回火串入纯气罐28和二次裂解器4。
所述联动进料机12由进料筒65、安装在进料筒上的进料斗66和催化剂罐67、催化剂罐中装有催化剂68，装在进料筒65内的电动进料螺旋69、螺旋电动机92、装在进料筒65下筒壁的卸碳口86构成，通过螺旋电动机92、电动进料螺旋69将进料斗66和催化剂罐67进入进料筒65的污泥和催化剂68通过密封器13进入污泥裂解滚筒1中并在密封器13中形成密封污泥裂解滚筒1的污泥堵段70。催化剂68是70％的水与25％的白云石和5％Fe2O3微粉的混合液，液态催化剂中的水是为了满足污泥在裂解气化中反应要求。实验显示在污泥裂解滚筒1内污泥裂解反应区温度在400℃～700℃时，水蒸汽作为气化剂可使污泥反应速度加快，垃圾产气转化率和挥发份逸出率明显提高。而水蒸汽的加入，污泥反应放出的部分气体先与水蒸汽发生反应，进一步分解为其它小分子气体，部分小分子气体会继续与水蒸汽反应，这样的一个反应过程使得整个反应持续时间变长，总产气量增加。在450℃的水蒸汽气氛下，城市污泥总产气率最大可接近700L/kg，热值提高40％。二次裂解器减少了焦油含量，又利用了焦油中的能量。裂解需要很高的温度(1000℃～1200℃)，所以实现较困难。利用催化剂的作用，把混合气焦油裂解的温度降低700～750℃，并提高裂解的效率，使焦油在很短时间内裂解率达99％以上，对大部分焦油成份来说，水蒸汽在裂解过程中有关键的作用，因为它能和焦油成份发生反应，生成CO和H2等气体，既减少炭黑的产生，又提高可燃气的产量。所以对气体中的焦油进行处理，是有效利用燃气必不可少的过程，其中焦油的高温催化裂解是最有效、最先进的办法。
所述的密封器13是联动进料机12不动件与污泥裂解滚筒1转动件的动静结合件，为保证污泥在污泥裂解滚筒1中绝氧裂解，密封器13处不得有空气进入，不得有高温气体溢出。密封器13由焊接在联动进料机12出口上的出口圆环71，焊接在污泥裂解滚筒1进口上的进口圆环72，出口圆环71的外径略小于进口圆环72的内径，出口圆环71和进口圆环72形成的柱形空间74中装有耐高温密封粉75，柱形空间74顶部装一与其连通的高温密封粉漏斗76和阀门77，在柱形空间74中耐高温密封粉75不足时，打开阀门77可向柱形空间74中加装耐高温密封粉75。耐高温密封粉75由300目超细石英砂与200目石墨粉以6∶4比例均匀混合而成。
所述的动力装置14由电动机78、减速器79、焊接在旋转出气管5上的皮带轮81及皮带80构成，电气自动控制器15控制电动机78正反转动，电动机78通过减速器79、皮带80、皮带轮81、旋转出气管5和与旋转出气管5同轴心连接的污泥裂解滚筒1以每分钟6转360度转动，装在污泥裂解滚筒1转动中的污泥在若干支超导支管的菊形散热片和散热拨板中间翻动，使污泥均匀受热，得热后快速裂解。
电气自动控制器15由箱体、面板、装在箱体中的PLC微处理器，与联动进料机12、旋转出气管5的低速电机82、离心机10、电加热管45、送风机34、螺旋电动机92、动力装置14连接的线路构成，电气自动控制器15控制动力装置的电动机转速和正反转运行及运行时间，污泥裂解滚筒1正转将污泥从联动进料机送入污泥裂解滚筒1中，反转将污泥裂解完的碳从污泥裂解滚筒1左边进料口导出。电气自动控制器15根据污泥品种不同可设定污泥裂解滚筒1输入功率的大小。
所述的旋转出气管5由焊接在一起低速电机82、蛟龙83、左端头装的滤网84和拨动金属条85构成，以防卧污泥裂解滚筒1污泥进入旋转出气管5堵塞卧污泥裂解滚筒1中所产生的可燃气体的释放。
所述的装在污泥裂解滚筒1周围的固定保温套16是导热系数在0.05W/(m.K)以下，耐热温度大于1000℃的无机绝热保温材料，如硅酸铝多晶纤维棉，绝热层厚度15cm～20cm，以防止污泥裂解滚筒1上的温度向外扩散，为污泥裂解提供热力保障。
超导高效无害化污泥处理装置工作原理：电气自动控制器15接通电源，PLC微处理器将动力装置14、离心机10、螺旋电动机92、旋转出气管5的低速电机、送风机34、电加热管45启动。电气自动控制器15控制电动机78转动，电动机78通过减速器79、皮带80、皮带轮81、旋转出气管5和与旋转出气管5同轴心连接的污泥裂解滚筒1以每分钟6转360度转动。联动进料机12通过电动进料螺旋69将进料斗66和催化剂罐67进入进料筒65的污泥和催化剂68通过密封器13送入污泥裂解滚筒1中并在密封器13中形成密封污泥裂解滚筒1的污泥堵段70。装在污泥裂解滚筒1转动中的污泥在若干支超导支管的散热片和散热拨板中间翻动。联集超导电加热器2的电加热管45通电产生的热量，经联集超导电加热器2主管40内的套管43迅速传导给主管、套管、两管之间隙中的液态合金超导工质44，激发液态合金超导工质44即刻相变气化，将相变潜热通过若干个超导支管41、菊形散热片42均匀传导给污泥裂解滚筒1中的污泥48。污泥48混合气体中焦油气及焦油经热交换器7、冷凝器8、二次裂解器4处理后生成纯净可燃气进入燃气燃烧器3燃烧，给污泥裂解滚筒1中的污泥48裂解气化提供源源不得的热能。当纯净可燃气满足污泥裂解滚筒1中的污泥48裂解气化热能时，关闭联集超导电加热器2，利用联集超导高温加热器G的主管G49和焊接在主管G49上平行吸热板50得热通过若干个超导支管G51、菊形散热片G52、散热拨板20传导给污泥裂解滚筒1中的污泥48使其快速裂解气化，周而复始。污泥裂解完后，PLC微处理器控制动力装置14的电动机78和螺旋电动机92反向运转，碳粉从进料筒65的卸碳口86流出。

Claims (16)

1.一种超导高效无害化污泥处理装置，由污泥裂解滚筒(1)，联集超导电加热器(2)，联集超导高温加热器G，燃气燃烧器(3)，二次裂解器(4)，旋转出气管(5)，管道转换器(6)，热交换器(7)，冷凝器(8)，阻火器(9)，阻火器B，离心机(10)，烘干器(11)，联动进料机(12)，密封器(13)，动力装置(14)，电气自动控制器(15)，固定保温套(16)，余热回收器(17)及支架(18)二十部分组成，其特征是污泥裂解滚筒(1)是一左端放置在支架(18)两个滚轮(19)和右端通过焊接在一起的旋转出气管(5)放置在滚套(20)上的可以360度转动的金属卧式滚筒，污泥裂解滚筒(1)筒壁上周围焊接若干支均匀分布的与污泥裂解滚筒(1)平行的联集超导高温加热器G，外壁面焊接若干个可以吸热、相互平行的吸热板(21)，内壁面固定与污泥裂解滚筒内壁面平行的均匀分布的若干支联集超导电加热器(2)和可以散热、拨动污泥运动的散热拨板(20)，吸热板(21)外围是固定保温套(16)，污泥裂解滚筒(1)下边与固定保温套(16)之间自上而下放置二次裂解器(4)、燃气燃烧器(3)，燃气燃烧器(3)通过燃气管道(22)、混气阀(23)与阻火器(9)连接，二次裂解器(4)通过混合气管道(24)与管道转换器(6)连接，通过高温气管道(25)与热交换器(7)连接，热交换器(7)通过低温气管道(26)与冷凝器(8)连接，冷凝器(8)通过输纯气管道(27)、离心机(10)、纯气罐(28)与阻火器(9)连接，热交换器通过余热气管道(29)与烘干器(11)进气口(30)连接，烘干器(11)出气口(31)与余热回收器(17)连接，余热回收器(17)的预热气体通过热空气出口(32)、热空气管道(33)、送风机(34)与燃气燃烧器(3)的混气阀(23)连接，污泥裂解滚筒(1)的进料口通过密封器(13)与左侧的联动进料机(12)连接构成；联动进料机(12)将含水率25～30％的污泥送入密闭环境污泥裂解滚筒(1)，300℃脂肪酸、糖类、蛋白质裂解，550℃污泥有机物分解和芳香化转化为气态含焦油气混合气体、液态焦油和固态产物碳，700℃经二次裂解器(4)裂解转化为气态烷类(CmHn)、一氧化碳(、氢可燃气体；其工艺路线是：污泥裂解滚筒(1)产生含焦油气混合气体→经旋转出气管(5)→管道转换器(6)→混合气管道(24)→二次裂解器(4)，将部分焦油气分解→通过高温气管道(25)→热交换器(7)，将未分解焦油气冷凝成液态焦油存入第一油水密封罐(35)→低温气经低温气管道(26)→冷凝器(8)，冷凝器(8)将焦油残留气冷凝成液态焦油存入第二油水密封罐(36)→可燃气经输纯气管道(27)→离心机(10)→纯气罐(28)→阻火器(9)→混气阀(23)→进入燃气燃烧器(3)；液态焦油转化为可燃气体的工艺路线：第一油水密封罐(35)与第二油水密封罐(36)连通，两密封罐中的含水焦油→焦油管道(37)→二次裂解器(4)，高温下液态焦油与水作用裂解成可燃气体→焦油纯气管道(38)→阻火器B→混气阀(23)→进入燃气燃烧器(3)；污泥裂解滚筒(1)的燃气燃烧器(3)产生大量余热气体经余热烟管(39)送入烘干器(11)烘干含水率60％污泥成含水率25～30％污泥经蛟龙输送筒(64)送入联动进料机(12)，进入污泥裂解滚筒(1)。
2.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的在污泥裂解滚筒(1)内壁面固定的与污泥裂解滚筒内壁面平行均匀分布的若干支联集超导电加热器(2)是一高效吸热传热散热部件，由主管(40)，垂直连接在主管(40)上的若干个相互平行的超导支管(41)，装配在若干个超导支管(41)上的菊形散热片(42)，装在主管(40)内的套管(43)，套管(43)的两端与主管(40)两端密封焊接，两管之间的间隙为3～6mm，间隙中装有液态合金超导工质(44)，套管(43)中装有电加热管(45)，电加热管(45)的电源引出线(46)与电气滑环(47)连接构成，主管(40)与若干个超导支管(41)、套管(43)构成的腔体静止态内部呈负压态，工作时其内部呈正压态，联集超导高温加热器(2)主管(40)是蒸发端，若干个相互平行的超导支管(41)和装配在若干个超导支管(41)上的菊形散热片(42)是冷凝端，电加热管(45)通电产生的热量，经主管内的套管(43)迅速传导给主管和套管两管之间间隙中的液态合金超导工质(44)，激发液态合金超导工质(44)相变气化，将相变潜热通过若干个超导支管(41)、菊形散热片(42)传导给污泥裂解滚筒(1)中的污泥(48)。
3.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的污泥裂解滚筒(1)筒壁上周围焊接的若干支均匀分布的与污泥裂解滚筒平行的联集超导高温加热器G，是一高效吸热传热散热部件，由主管G(49)，焊接在主管G(49)上平行吸热板(50)，垂直焊接在主管G(49)上的若干个相互平行的超导支管G(51)，装配在若干个超导支管G(51)上置于污泥裂解滚筒(1)的菊形散热片G(52)，若干个相互平行的超导支管G(51)焊接在污泥裂解滚筒(1)筒壁上，联集超导高温加热器G主管G(49)是蒸发端，若干个相互平行的超导支管G(51)和装配在若干个超导支管G(49)上的菊形散热片G(52)是冷凝端，主管G(49)与若干个超导支管G(51)构成的腔体静止态内部呈负压态，工作时其内部呈正压态，主管G(49)中装有液态合金超导工质(44)构成，燃气燃烧器(3)的加热场将联集超导高温加热器G主管G(49)、焊接在主管G(49)上平行吸热板(50)和污泥裂解滚筒(1)包围，主管G(49)得热其中的液态合金超导工质(44)相变气化，将潜热通过若干个超导支管G(51)、菊形散热片G(52)传导给污泥裂解滚筒1中的污泥(48)。
4.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的加装在若干支联集超导电加热器(2)和若干支联集超导高温加热器G中的加装液态合金超导工质(44)为活化的、工作温度在400℃至700℃的液态钾钠合金，钾钠合金的质量比为K∶Na＝76％∶24％，或者液态钠钾合金，钠钾合金质量比为钠∶钾＝1∶3。
5.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的放置在污泥裂解滚筒(1)下边与固定保温套(16)之间的燃气燃烧器(3)，是一排式燃气加热器，由若干根平行连接连通的主管道(53)、装在主管道(53)上的喷头(54)构成，主管道(53)与污泥裂解滚筒(1)等长，燃烧器(3)燃烧可燃气的加热场将污泥裂解滚筒(1)包围，加热场对360度滚动的污泥裂解滚筒(1)全方位加热，通过污泥裂解滚筒(1)筒上联集超导高温加热器G、筒外壁面焊接的若干可以吸热、相互平行的吸热板(21)，筒内均匀分布的若干支联集超导电加热器(2)和可以散热、拨动污泥运动的散热拨板(20)，将燃气燃烧器(3)燃气热量均匀传导给污泥裂解滚筒(1)内的污泥(48)，燃气燃烧器(3)产生的余热热气流经污泥裂解滚筒(1)余热烟管(39)进入烘干器(11)。
6.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的通过高温气管道(25)连接的热交换器(7)是超导高效无害化污泥处理装置连续裂解污泥回收余热用于污泥脱水装置，由交换箱体(55)、中间隔板(56)、若干个超导翅片传热管(57)构成，其特征是中间隔板(56)将若干个超导翅片传热管(57)在交换箱体(55)中隔成上下两箱体，余热回收器下箱体进气口(91)与高温气管道(25)连接，上箱体热空气出口(88)通过余热气管道(29)与烘干器(11)进气口(30)连接，二次裂解器(4)的高温焦油气经高温气管道(25)由下箱体的进气口(91)进入热交换器(7)下箱体，焦油气在热交换器(7)下箱体降温凝成液态焦油进入第一油水密封罐(35)，热空气由余热气管道(29)进入烘干器(11)。
7.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的与热交换器(7)连接的冷凝器(8)为列管式冷却器，冷凝器(8)上有冷水进口，温水出口，混合气体入口(89)，可燃气气体出口(90)，以冷水作为冷凝剂构成，由热交换器(7)下箱体降温后失掉部分焦油的的含焦油气混合气经低温气管道(26)进入冷凝器(8)被冷水冷却析出残留焦油，焦油流入第二油水密封罐(36)，分离出的无焦油可燃气经输纯气管道(27)、离心机(10)进入纯气罐(28)过滤出酸性气体经阻火器(9)、混气阀(23)进入燃气燃烧器(3)。
8.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的放置在污泥裂解滚筒(1)下边与燃气燃烧器(3)之间的二次裂解器(4)是一高温热交换器，由若干根加热管(58)，绕制在加热管(58)上的高温金属翅片(59)和进出口连接管构成，污泥裂解滚筒(1)裂解出的混合性焦油气体进入再裂器在700℃高温下二次裂解与水蒸汽在二次裂解器(4)中发生重整反应，裂解生成可燃气体CO、H2经热交换器(7)、冷凝器(8)分理出残留的焦油存入第一油水密封罐(35)和第二油水密封罐(36)，焦油再通过焦油管道(37)进入二次裂解器(4)，在700℃高温与焦油中的水作用发生重整反应，气体产率上升至70％。
9.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的烘干器(11)由烘干器箱体(60)、加热气通道(61)，加热气通道上方的污泥通气格栅床(62)、烘干室(63)、余热回收器(17)、蛟龙输送筒(64)构成，热交换器(7)回收裂解污泥的余热经上箱体加热的热空气通过余热气管道(29)进入烘干器(11)的加热气通道(61)与燃气燃烧器(3)产生的余热热气流经余热烟管(39)进入烘干器(11)汇合后从污泥通气格栅床(62)进入烘干室(63)烘烤含水率60％的污泥至含水率30％经蛟龙输送筒(64)送往联动进料机(12)，烘干室(63)中烘烤完污泥的余热经出气口(31)进入余热回收器(17)加热进入其中冷空气成为预热的新鲜热空气，经热空气出口(32)、热空气管道(33)、送风机(34)到混气阀(23)与燃气按比调配后进入燃气燃烧器(3)。
10.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的加装在燃气燃烧器(3)与纯气罐(28之间的阻火器(9)，燃气燃烧器(3)与二次裂解器(4)之间的阻火器B是超导高效无害化污泥处理装置的安全设备，由一圆筒两头加法兰盘、两法兰盘之间加密实的金属网滤芯构成，金属网滤芯选用直径0.23～0.315mm孔的不锈钢孔板8～16层重叠或者16～22目金属网8～16层重叠。
11.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述联动进料机(12)由进料筒(65)、安装在进料筒上的进料斗(66)和催化剂罐(67)、催化剂罐中装有催化剂(68)，装在进料筒(65)内的电动进料螺旋(69)、螺旋电动机(92)、装在进料筒(65)下筒壁的卸碳口(86)构成，通过螺旋电动机(92)、电动进料螺旋(69)将进料斗(66)和催化剂罐(67)进入进料筒(65)的污泥和催化剂(68)通过密封器(13)进入污泥裂解滚筒(1)中并在密封器(13)中形成密封污泥裂解滚筒(1)的污泥堵段(70)，催化剂(68)是70％的水与25％的白云石和5％Fe2O3微粉的混合液。
12.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的密封器(13)是联动进料机(12)不动件与污泥裂解滚筒(1)转动件的动静结合件，由焊接在联动进料机(12)出口上的出口圆环(71)，焊接在污泥裂解滚筒(1)进口上的进口圆环(72)，出口圆环(71)的外径略小于进口圆环(72)的内径，出口圆环(71)和进口圆环(72)形成的柱形空间(74)中装有耐高温密封粉(75)，柱形空间(74)顶部装一与其连通的高温密封粉漏斗(76)和阀门(77)，在柱形空间(74)中耐高温密封粉(75)不足时，打开阀门(77)可向柱形空间(74)中加装耐高温密封粉(75)，耐高温密封粉(75)由300目超细石英砂与200目石墨粉以6∶4比例均匀混合而成。
13.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的动力装置(14)由电动机(78)、减速器(79)、焊接在旋转出气管(5)上的皮带轮(81)及皮带(80)构成，电气自动控制器(15)控制电动机(78)正反转动，电动机(78)通过减速器(79)、皮带(80)、皮带轮(81)、旋转出气管(5)和与旋转出气管(5)同轴心连接的污泥裂解滚筒(1)以每分钟6转360度转动，装在污泥裂解滚筒(1)转动中的污泥在若干支超导支管的菊形散热片和散热拨板中间翻动。
14.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征电气自动控制器(15)由箱体、面板、装在箱体中的PLC微处理器，与联动进料机(12)、旋转出气管的低速电机(82)、离心机(10)、电加热管(45)、送风机(34)、螺旋电动机(92)、动力装置(14)连接的线路构成，电气自动控制器(15)控制动力装置的电动机转速和正反转运行及运行时间，污泥裂解滚筒(1)正转将污泥从联动进料机(12)送入污泥裂解滚筒(1)中，反转将污泥裂解完的碳粉从联动进料机(12)的卸碳口(86)导出。
15.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的旋转出气管(5)由焊接在一起低速电机(82)、蛟龙(83)、左端头装的滤网(84)和拨动金属条(85)构成，以防卧污泥裂解滚筒(1)污泥进入旋转出气管(5)堵塞卧污泥裂解滚筒(1)。
16.根据权利要求1所述的一种超导高效无害化污泥处理装置，其特征所述的装在污泥裂解滚筒(1)周围的固定保温套(16)是导热系数在0.05W/(m.K)以下，耐热温度大于1000℃的无机绝热保温材料，如硅酸铝多晶纤维棉，绝热层厚度15cm～20cm。
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