CN115403231A - 一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污泥处理技术领域，且公开了一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，包括污泥处理机、网带烘干机、气化炉和太阳能蒸汽系统，太阳能蒸汽系统通过管道连接有常压高温水箱，常压高温水箱通过蒸汽管道与网带烘干机相连，蒸汽管道设置在网带烘干机的多层网带下，网带烘干机上设有热能回收系统，热能回收系统包括变频风机，变频风机安装在网带烘干机的排风口处。该污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，可以通过超临界蒸汽作为热源烘干污泥可以避免产生臭气，并且气化干燥后的污泥产生可燃气体与太阳能蒸汽系统共同提供超临界热源，且可多渠道回收热能降低能源消耗，同时气化后产生的炉渣可再利用。

Description

一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线。

背景技术

活性污泥处理污水后产生的剩余污泥含水量高达99％以上，通过压滤处理形成含水80％的泥饼，泥饼一方面经过进一步的干燥后，转运到发电厂或水泥厂协同处置，实际是在用化石能源高成本的对污泥进行焚烧处理，另一方面运至垃圾填埋场填埋，占用土地，造成二次污染，污泥减量化，无害化，资源化一直是污水厂的难题；

对泥饼进行干燥时，一般采用空气能热泵50-60℃的低温干化，泥饼厚度大，热能消耗大，干化时间长，不能对部分病毒进行高温灭菌，存在污泥粪口传播病毒的隐患，然而，采用数百度高温进行干燥处理时会产生裂解恶臭，污染生态环境，此外干化设备的处理能力有限，不能随意调整污泥处置量，不能适应污水厂生产波动需求，不能实现污泥每天随产随处置的环保要求，造成堆积污染。

目前，污泥经过高温干燥时，不仅热能损失较大无法循环利用，产生的臭味会污染污水处理厂周围的生态环境，并且烘干污泥时的速度比较慢，且需要消耗较多的能源，增加了污泥处理的成本，同时污泥直接被焚烧热值低，产生的灰渣也无利用价值。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，具备通过超临界蒸汽作为热源烘干污泥可以避免产生臭气，并且气化干燥后的污泥产生可燃气体与太阳能蒸汽系统共同提供超临界热源，且可多渠道回收热能降低能源消耗，同时气化后产生的炉渣可再利用等优点，解决了污泥经过高温干燥时，不仅热能损失较大无法循环利用，产生的臭味会污染污水处理厂周围的生态环境，并且烘干污泥时的速度比较慢，且需要消耗较多的能源，增加了污泥处理的成本，同时污泥直接被焚烧热值低，产生的灰渣也无利用价值的问题。

(二)技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，包括污泥处理机、网带烘干机、气化炉和太阳能蒸汽系统，所述太阳能蒸汽系统通过管道连接有常压高温水箱，所述常压高温水箱通过蒸汽管道与网带烘干机相连，所述网带烘干机上设有热能回收系统；

所述热能回收系统包括变频风机，所述变频风机安装在网带烘干机的排风口处，且变频风机的排风端连接换热器，所述换热器的排水端通过水管连接低温水箱，且水管上连接有水泵，所述换热器的排气端通过导气管将冷却后的气体送入气化炉内进行高温加热；

所述气化炉的排气端通过管道连接有蒸汽发生器，所述蒸汽发生器与常压高温水箱相连，所述气化炉内还连接有热回收系统，所述热回收系统从气化炉中的炉渣内回收热量并输送至污泥处理机内预热污泥；

所述低温水箱的排水端通水管分别与太阳能蒸汽系统和蒸汽发生器的补水口相连，所述管道上连接有储气罐，所述污泥处理机与网带烘干机之间设有输送机，所述网带烘干机与气化炉之间设有上料机。

优选的，所述污泥处理机包括壳体，所述壳体的下端固定连接有机架，所述壳体的上端固定连接有进料管，所述进料管的上端固定连接有进料斗，所述壳体的一端设有敞口，且敞口处连接有出料嘴，所述出料嘴用于排出污泥，且能将污泥塑形成管状结构；

所述壳体内套接有辊筒，所述辊筒的侧壁固定连接有螺旋叶片，所述辊筒的一端设有开口，且开口处与出料嘴相连，所述辊筒的另一端固定连接有套管，所述套管的管壁通过滚动轴承与壳体的一端转动连；

所述进料管内设有破碎机构，所述破碎机构用于将泥饼处理成颗粒状，使经过出料嘴塑形排出的管状污泥为多孔结构；

所述壳体的侧壁固定连接有支撑架，所述支撑架的侧壁固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有第一带轮，所述第一带轮连接有第一皮带和第二皮带，所述第一皮带绕接有第二带轮，所述第二带轮与套管的管壁固定连接，所述第二皮带绕接有第三带轮，所述第三带轮与破碎机构相连。

优选的，所述出料嘴包括圆柱和环形块，所述环形块的内侧设有倾斜面，所述圆柱的侧壁通过多个均匀分布的连接板与环形块的内侧固定连接，所述圆柱的一端开设有凹槽，且凹槽的槽口处固定连接有定位管，且定位管套接在开口内，所述凹槽的一侧通过圆孔固定连接有多个导管，所述环形块的侧壁开设有多个均匀分布的成型孔，所述导管套接在成型孔内；

所述环形块的侧壁固定连接有圆环，所述圆环的侧壁通过多个螺栓固定连接有定位卡环，所述定位卡环固定在壳体的侧壁，所述套管内通通过密封轴承转动连接有热风管。

优选的，所述凹槽的一侧通过圆孔套接有套筒，所述套筒的一端穿过环形块并开设有多个均匀分布的散热孔，所述环形块的一侧通过螺钉固定连接有挡风罩，所述挡风罩的下端开设有排料口。

优选的，所述套筒的中心处通过第二密封轴承转动连接有转轴，所述转轴的一端固定连接有刀架，所述刀架的一端固定连接有刀片，所述刀片与环形块的一侧相接触，所述转轴的另一端固定连接有花键规，所述花键规内套接有花键轴，所述花键轴的轴壁通过固定架固定在辊筒内所述凹槽内固定连接有安装架，所述安装架通过滚珠轴承与转轴的轴壁转动连接。

优选的，所述破碎机构包括外壳，所述外壳内通过滚针轴承转动连接有主轴，所述主轴的轴壁上固定连接有圆盘，所述圆盘的侧壁开设有多个均匀分布的矩形口，多个所述矩形口内均固定连接有破碎刀，且破碎刀为波浪形结构，所述进料管的管壁上固定连接有横管，所述横管的一端穿过进料管并与外壳的侧壁固定连接，所述横管内通过滚子轴承转动连接有横轴，所述横轴的一端延伸至外壳内并固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮固定在主轴的轴壁上，所述横轴的另一端贯穿支撑架的侧壁并与第三带轮同轴心固定连接。

优选的，所述主轴的上端延伸至进料斗内并固定连接有多个均匀分布的破碎组件，所述破碎组件由多个倾斜的环形刀具组成，所述主轴的下端穿过滚子轴承并固定连接有两个推料板，所述进料斗内固定连接有轴承座，所述轴承座与主轴的上端相连。

本发明还提供了一种污泥超临界低碳热源柔性干化的方法，包括以下步骤：

步骤一、利用太阳能蒸汽系统生产高温水，并存储在常压高温水箱内，常压高温水箱中的水不断被加热产生超临界蒸汽，超临界蒸汽作为热源进入到网带烘干机内用于烘干污泥；

步骤二、网带烘干机内的温度达到预设温度后，使用污泥处理机将片状的污泥处理成管状结构，并在出料嘴处将其切成一定长度的污泥段，污泥段经过输送机送入网带烘干机内；

步骤三、控制进入网带烘干机内的污泥段的厚度和均匀度，污泥段中的水分被超临界蒸汽加热蒸发，所蒸发出的高温水蒸气由变频风机抽出，并由换热器回收高温蒸水汽中的热量；

步骤四、干燥后的污泥由上料机送至气化炉内，干污泥气化处理后产生可燃气体和炉渣，以气化炉处理污泥产生的气体作为蒸汽发生器的主要燃料；

步骤五、启动热回收系统回收气化炉内炉渣中的余热，供给污泥处理机对处理中的污泥进行预热，并使污泥段表面进一步的干燥，干燥后的污泥经过输送机送入网带烘干机；

步骤六、对炉渣进行堆肥处理，制作有机肥料。

优选的，所述步骤三中换热器回收高温蒸水汽中的热量存储在低温水箱中，高温水蒸汽预冷形成的冷凝水由水泵泵入低温水箱中，且低温水箱中的温水通过管道实时补充至太阳能蒸汽系统和蒸汽发生器，被分离出水分的气体经过管道送入气化炉内进行高温加热。

优选的，所述步骤四中气化炉处理干污泥时，持续产生的可燃气体可储存在储气罐内，用于夜间生产超临界蒸汽烘干污泥，且在白天辅助太阳能蒸汽系统产生超临界高温蒸汽。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，具备以下有益效果：

1、本发明在使用的时候，首先通过污泥处理机对泥饼进行塑形处理，使处理后的污泥形成中空的管状结构，在后期烘干的过程中，中空状的污泥与空气的接触面积增大，有利于空气流通加快污泥的干燥速度，有效的提高了污泥干化生产线的干燥产能，其次，利用太阳能蒸汽系统在常压高温水箱中产生超临界蒸汽降低能耗，并且在从污泥中气化产生的可燃气体供给蒸汽发生器使用，同时利用利用换热器和热回收系统充分回收污泥干化生产线中的热能，实现降低能源的消耗和处理污泥时的低碳的效果，同时且干燥后的炉渣可用于与牲畜粪便、秸秆等物质共同混合堆肥生产有机肥料。

2、本发明设置有的污泥处理机，在使用时，先利用破碎机构将污泥处理成颗粒状，污泥颗粒从出料嘴处排出被塑形成管状结构，管状结构的污泥在被烘干时，其内部为中结构，且其表面为多孔结构，同时由于污泥被处理成管状，可以大大增加污泥与空气的热穿透接触面积，有利于污泥中水分的快速蒸发，增加污泥干化生产线的产能。

3、本发明的污泥处理机设置有的出料嘴，在使用时，导管用于与成型孔配合对污泥进行塑形，且由于热风管持续输送热气，在热气经过辊筒、凹槽从导管内排出的过程中，被加热的辊筒可以对污泥颗粒进行预热，且经过导管排出的热空气在挡风罩的遮挡下，直接与被挤出的污泥共同从排料口处排出，此时可以利用热风风干管状污泥的表面，避免污泥在后续输送进网带烘干机时粘连，此外，还可以切断经过成型孔内排出的管状污泥，使处理后的污泥大小均匀，使污泥烘干后的干燥度较为均匀。

4、本发明设置有的破碎机构，在使用时，利用多组破碎组件将泥饼切削成较大颗粒的污泥颗粒，再利用波浪形的破碎刀将大颗粒的污泥切削成较小颗粒的污泥，小污泥颗粒在经过成型孔塑形时，小颗粒污泥之间彼此粘连形成管状，且部分污泥颗粒之间的间隙未被完全压缩，因此在管状的污泥表面形成多孔，有利于空气流通加快污泥内部的水分蒸发。

5、本发明提供的干化方法，使用时，可以充分回收利用污泥干燥时产生的水蒸气，且水分和室内产生的热量可单独回收利用，降低能源消耗，并且烘干时产生的气体再进行燃烧处理避免有害气体外溢污染环境，其次对干燥后的污泥进行气化处理，产生的可燃气体用作处理产生蒸汽的能源，且该能源与太阳能蒸汽系统共同产生超临界蒸汽，以此实现污泥干化生产线的全天候工作，因此能源可实现闭环供给，无需额外的能源消耗降低处理成本，且热能可以充分回收，可以提高污泥干化生产线的产能。

附图说明

图1为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线的框图；

图2为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线中污泥处理机的结构示意图；

图3为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线中污泥处理机的剖视图；

图4为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线图3中出料嘴的结构示意图；

图5为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线图4中圆柱和环形块的结构示意图；

图6为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线图2中圆柱、导管和套筒的结构示意图；

图7为图6的左视图；

图8为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线图2中环形块和圆环的结构示意图；

图9为图8的左视图；

图10为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线图2中辊筒和螺旋叶片的剖视图；

图11为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线图2中挡风罩的结构示意图；

图12为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线图2中圆板和破碎刀的结构示意图；

图13为本发明提出的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线图2中破碎机构的结构示意图。

图中：1、壳体；2、进料管；3、进料斗；4、轴承座；5、横管；6、电机；7、支撑架；8、第三带轮；9、第二皮带；10、第一带轮；11、第一皮带； 12、热风管；13、挡风罩；14、圆环；15、定位卡环；16、破碎组件；17、主轴；18、圆盘；19、外壳；20、第二带轮；21、推料板；22、辊筒；23、螺旋叶片；24、圆柱；25、环形块；26、花键轴；27、花键规；28、定位管； 29、转轴；30、导管；31、成型孔；32、刀架；33、刀片；34、套筒；35、套管；36、破碎刀；37、第二锥齿轮；38、横轴；39、第一锥齿轮；40、网带烘干机；41、输送机；42、污泥处理机；43、常压高温水箱；44、蒸汽发生器；45、太阳能蒸汽系统；46、低温水箱；47、换热器；48、变频风机； 49、气化炉；50、储气罐；51、热回收系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参照附图1,一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，包括污泥处理机 42、网带烘干机40、气化炉49和太阳能蒸汽系统45，太阳能蒸汽系统45通过管道连接有常压高温水箱43，常压高温水箱43通过蒸汽管道与网带烘干机 40相连，蒸汽管道设置在网带烘干机40内的多层网带下，网带烘干机40上设有热能回收系统；

热能回收系统包括变频风机48，变频风机48安装在网带烘干机40的排风口处，且变频风机48的排风端连接换热器47，换热器47的排水端通过水管连接低温水箱46，且水管上连接有水泵，换热器47的排气端通过导气管将冷却后的气体送入气化炉49内进行高温加热；

气化炉49的排气端通过管道连接有蒸汽发生器44，蒸汽发生器44与常压高温水箱43相连，气化炉49内还连接有热回收系统51，热回收系统51从气化炉49中的炉渣内回收热量并输送至污泥处理机42内预热污泥；

低温水箱46的排水端通水管分别与太阳能蒸汽系统45和蒸汽发生器44 的补水口相连，管道上连接有储气罐50，污泥处理机42与网带烘干机40之间设有输送机41，网带烘干机40与气化炉49之间设有上料机。

本发明在使用的时候，首先通过污泥处理机42对泥饼进行塑形处理，使处理后的污泥形成中空的管状结构，在后期烘干的过程中，中空状的污泥与空气的接触面积增大，且管状结构的污泥之间接触面积小，摊铺在网带烘干机40内时污泥之间的缝隙较大，有利于空气流通加快污泥的干燥速度，有效的提高了污泥干化生产线的干燥产能，其次在阳光充足的时间段通过太阳能蒸汽系统45在常压高温水箱43中产生超临界蒸汽，超临界蒸汽为常压下水体在100摄氏度沸腾时产生蒸汽的温度，在超临界蒸汽进入到网带烘干机40 内时，以临界于100摄氏度的温度对污泥进行烘干处理，有效避免了传统高温烘干时污泥中的油脂、微生物、寄生虫卵等成分因高温裂解产生臭味气体污染环境，网带烘干机40内污泥内蒸发的水蒸气经过变频风机48排出，并利用换热器47回收水蒸气中的热量，并存储在低温水箱46中实现一次热能回收，且冷凝水也由水泵泵入低温水箱46内实时补充至太阳能蒸汽系统45 和蒸汽发生器44中，实现冷凝水的循环利用，降低水能源的消耗，且低温水箱46中的水为温水，有利于缩减太阳能蒸汽系统45和蒸汽发生器44中产生蒸汽的时间，降低能源的消耗，最后，干燥后的污泥块进入气化炉中进行气化，气化产生的可燃气体供给蒸汽发生器44使用，实现降低能源的消耗实现处理污泥时的低碳的效果，且气化污泥产生的炉渣中存在的热量经过热回收系统51进行回收，回收的热量提供给污泥处理机42对污泥进行预热和对污泥表面进行干燥，以此实现二次能热的能回收，且干燥后的炉渣含有氮磷钾等成分，可用于与牲畜粪便、秸秆等物质共同混合堆肥生产有机肥料，进而实现了对于污泥的高效处理和资源利用。

实施例2：基于实施例1有所不同的是；

参照附图2-13,污泥处理机42包括壳体1，壳体1的下端固定连接有机架，壳体1的上端固定连接有进料管2，进料管2的上端固定连接有进料斗3，壳体1的一端设有敞口，且敞口处连接有出料嘴，出料嘴用于排出污泥，且能将污泥塑形成管状结构；

壳体1内套接有辊筒22，辊筒22的侧壁固定连接有螺旋叶片23，辊筒 22的一端设有开口，且开口处与出料嘴相连，辊筒22的另一端固定连接有套管35，套管35的管壁通过滚动轴承与壳体1的一端转动连；

进料管2内设有破碎机构，破碎机构用于将泥饼处理成颗粒状，使经过出料嘴塑形排出的管状污泥为多孔结构；

壳体1的侧壁固定连接有支撑架7，支撑架7的侧壁固定连接有电机6，电机6的输出端固定连接有第一带轮10，第一带轮10连接有第一皮带11和第二皮带9，第一皮带11绕接有第二带轮20，第二带轮20与套管35的管壁固定连接，第二皮带9绕接有第三带轮8，第三带轮8与破碎机构相连。

本发明设置有的污泥处理机42，在使用时，启动电机6带动第一带轮10 使第一皮带11和第二皮带9旋转，第二皮带9旋转时带动破碎机构将污泥处理成颗粒状，第一皮带11旋转时带动第二带轮20使套管35旋转，第二套管 35旋转时带动辊筒22使螺旋叶片23推动污泥颗粒从出料嘴处排出，且排料时出料嘴将污泥塑形成管状结构，管状结构的污泥在被烘干时，其内部为中结构，且其表面为多孔结构，同时由于污泥被处理成管状，可以大大增加污泥与空气的接触面积，有利于污泥中水分的快速蒸发，增加污泥干化生产线的产能。

实施例3：基于实施例1有所不同的是；

参照附图4-9,出料嘴包括圆柱24和环形块25，环形块25的内侧设有倾斜面，圆柱24的侧壁通过多个均匀分布的连接板与环形块25的内侧固定连接，圆柱24的一端开设有凹槽，且凹槽的槽口处固定连接有定位管28，且定位管28套接在开口内，凹槽的一侧通过圆孔固定连接有多个导管30，环形块 25的侧壁开设有多个均匀分布的成型孔31，导管30套接在成型孔31内；

环形块25的侧壁固定连接有圆环14，圆环14的侧壁通过多个螺栓固定连接有定位卡环15，定位卡环15固定在壳体1的侧壁，套管35内通通过密封轴承转动连接有热风管12，热风管12与热回收系统51相连用于输送热空气进入到辊筒22内，辊筒22内的热空气经过凹槽从导管30内排出，进而可以利用被加热的辊筒22对污泥颗粒进行预热；

凹槽的一侧通过圆孔套接有套筒34，套筒34的一端穿过环形块25并开设有多个均匀分布的散热孔，环形块25的一侧通过螺钉固定连接有挡风罩13，挡风罩13的下端开设有排料口；

套筒34的中心处通过第二密封轴承转动连接有转轴29，转轴29的一端固定连接有刀架32，刀架32的一端固定连接有刀片33，刀片33与环形块25 的一侧相接触，转轴29的另一端固定连接有花键规27，花键规27内套接有花键轴26，花键轴26的轴壁通过固定架固定在辊筒22内凹槽内固定连接有安装架，安装架通过滚珠轴承与转轴29的轴壁转动连接。

本发明设置有的出料嘴，在使用时，污泥颗粒被推动进入到圆柱24与环形块25之间的缝隙内，污泥被进一步从成型孔31内挤出，且成型孔31内设有导管30，此时排出的污泥被塑形成管状，由于热风管12持续输送热气，在热气经过辊筒22、凹槽从导管30内排出时，进而可以对污泥进行预热，且经过导管30排出的热空气在挡风罩13的遮挡下，直接与被挤出的污泥共同从排料口处排出，此时可以利用热风风干管状污泥的表面，避免后续输送进网带烘干机40时粘连，此外，在辊筒22旋转时通过固定架带动花键轴26使花键规27旋转，花键规27旋转带动转轴29旋转，转轴29旋转时带动刀架32 使刀片33做圆周运动，进而可以切断经过成型孔31内排出的管状污泥，使处理后的污泥大小均匀，使污泥烘干后的干燥度较为均匀。

实施例4：基于实施例1有所不同的是；

参照附图12-13,破碎机构包括外壳19，外壳19内通过滚针轴承转动连接有主轴17，主轴17的轴壁上固定连接有圆盘18，圆盘18的侧壁开设有多个均匀分布的矩形口，多个矩形口内均固定连接有破碎刀36，且破碎刀36为波浪形结构，进料管2的管壁上固定连接有横管5，横管5的一端穿过进料管 2并与外壳19的侧壁固定连接，横管5内通过滚子轴承转动连接有横轴38，横轴38的一端延伸至外壳19内并固定连接有第一锥齿轮39，第一锥齿轮39啮合有第二锥齿轮37，第二锥齿轮37固定在主轴17的轴壁上，横轴38的另一端贯穿支撑架7的侧壁并与第三带轮8同轴心固定连接；

主轴17的上端延伸至进料斗3内并固定连接有多个均匀分布的破碎组件 16，破碎组件16由多个倾斜的环形刀具组成，主轴17的下端穿过滚子轴承并固定连接有两个推料板21，进料斗3内固定连接有轴承座4，轴承座4与主轴17的上端相连。

本发明设置有的破碎机构，在使用时，第二皮带9带动第三带轮8使横轴38旋转，横轴38旋转带动第一锥齿轮39使第二锥齿轮37旋转，第二锥齿轮37旋转带动主轴17使多组破碎组件16做圆周运动，此时破碎组件16 的环形刀具能够快速将泥饼切削成较大颗粒的污泥颗粒，再主轴17带动圆盘 18旋转时，利用波浪形的破碎刀36将大颗粒的污泥切削成较小颗粒的污泥，此时即可将泥饼快速的切削成小颗粒，小污泥颗粒被推料板21推送至壳体1内，避免污泥颗粒堵塞在进料管2内，小污泥颗粒在经过成型孔31塑形时，小颗粒污泥之间彼此粘连形成管状，且部分污泥颗粒之间的间隙未被完全压缩，因此在管状的污泥表面形成多孔，有利于空气流通加快污泥内部的水分蒸发。

实施例5：

本发明还提供了一种污泥超临界低碳热源柔性干化方法，包括以下步骤：

步骤一、利用太阳能蒸汽系统45生产高温水，并存储在常压高温水箱43 内，常压高温水箱43中的水不断被加热产生超临界蒸汽，超临界蒸汽的温度为常压下水体在100摄氏度沸腾时产生蒸汽的温度，超临界蒸汽作为热源进入到网带烘干机40内用于烘干污泥；

步骤二、网带烘干机40内的温度达到预设温度后，预设温度不高于超临界蒸汽温度，使用污泥处理机42将片状的污泥处理成管状结构，并在出料嘴处将其切成一定长度的污泥段，污泥段经过输送机41送入网带烘干机40内；

步骤三、控制进入网带烘干机40内的污泥段的厚度和均匀度，污泥段中的水分被超临界蒸汽加热蒸发，蒸发出的高温水蒸气由变频风机48抽出；

变频风机48的工作速度由温度传感器检测到的网带烘干机40内部的温度觉得，控制器接收到温度传感器检测到的温度信号时，控制变频风机48的启停和转速，温度高于超临界温度时，变频风机48提高转速，加速空气流通，降低网带烘干机40内部的温度，温度低于超临界温度时，变频风机48降低转速，延缓空气流通，有利于网带烘干机40内部升温，温度处于超临界温度使，变频风机48维持一定的转速，排出网带烘干机40内的水蒸气，此技术在生活中已被广泛使用，本领域技术人员已经知晓故不再做过多赘述；

由换热器47回收高温蒸水汽中的热量，换热器47回收高温蒸水汽中的热量存储在低温水箱46中，高温水蒸汽预冷形成的冷凝水由水泵泵入低温水箱46中，且低温水箱46中的温水通过管道实时补充至太阳能蒸汽系统45和蒸汽发生器44，被分离出水分的气体经过管道送入气化炉49内进行高温加热，气体中的组份经过气化炉49的燃烧室进行燃烧处理，消除气体中的有害气体。

步骤四、干燥后的污泥由上料机送至气化炉49内，干污泥气化处理后产生可燃气体和炉渣，以气化炉49处理污泥产生的气体作为蒸汽发生器44的主要燃料，气化炉49处理干污泥时，持续产生的可燃气体可储存在储气罐50 内，用于夜间生产超临界蒸汽烘干污泥，且在白天辅助太阳能蒸汽系统45产生超临界高温蒸汽；

步骤五、启动热回收系统51回收气化炉49内炉渣中的余热，供给污泥处理机42对处理中的污泥进行预热，并使污泥段表面进一步的干燥，干燥后的污泥经过输送机41送入网带烘干机40；

步骤六、对炉渣进行堆肥处理，制作有机肥料。

办发明提供的干化方法，本发明在使用的时候，首先通过污泥处理机42 对泥饼进行塑形处理，使处理后的污泥形成中空的管状结构，在后期烘干的过程中，中空状的污泥与空气的接触面积增大，且管状结构的污泥之间接触面积小，摊铺在网带烘干机40内时污泥之间的缝隙较大，有利于空气流通加快污泥的干燥速度，有效的提高了污泥干化生产线的干燥产能，其次在阳光充足的时间段通过太阳能蒸汽系统45在常压高温水箱43中产生超临界蒸汽，超临界蒸汽为常压下水体在100摄氏度沸腾时产生蒸汽的温度，在超临界蒸汽进入到网带烘干机40内时，以临界于100摄氏度的温度对污泥进行烘干处理，有效避免了传统高温烘干时污泥中的油脂、微生物、寄生虫卵等成分因高温裂解产生臭味气体污染环境，网带烘干机40内污泥内蒸发的水蒸气经过变频风机48排出，并利用换热器47回收水蒸气中的热量，并存储在低温水箱46中实现一次热能回收，且冷凝水也由水泵泵入低温水箱46内实时补充至太阳能蒸汽系统45和蒸汽发生器44中，实现冷凝水的循环利用，降低水能源的消耗，且低温水箱46中的水为温水，有利于缩减太阳能蒸汽系统45 和蒸汽发生器44中产生蒸汽的时间，降低能源的消耗，最后，干燥后的污泥块进入气化炉中进行气化，气化产生的可燃气体供给蒸汽发生器44使用，实现降低能源的消耗实现处理污泥时的低碳的效果，且气化污泥产生的炉渣中存在的热量经过热回收系统51进行回收，回收的热量提供给污泥处理机42 对污泥进行预热和对污泥表面进行干燥，以此实现二次能热的能回收，且干燥后的炉渣含有氮磷钾等成分，可用于与牲畜粪便、秸秆等物质共同混合堆肥生产有机肥料，进而实现了对于污泥的高效处理和资源利用。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，包括污泥处理机(42)、网带烘干机(40)、气化炉(49)和太阳能蒸汽系统(45)，其特征在于：所述太阳能蒸汽系统(45)通过管道连接有常压高温水箱(43)，所述常压高温水箱(43)通过蒸汽管道与网带烘干机(40)相连，所述网带烘干机(40)上设有热能回收系统；

所述热能回收系统包括变频风机(48)，所述变频风机(48)安装在网带烘干机(40)的排风口处，且变频风机(48)的排风端连接换热器(47)，所述换热器(47)的排水端通过水管连接低温水箱(46)，且水管上连接有水泵，所述换热器(47)的排气端通过导气管将冷却后的气体送入气化炉(49)内进行高温加热；

所述气化炉(49)的排气端通过管道连接有蒸汽发生器(44)，所述蒸汽发生器(44)与常压高温水箱(43)相连，所述气化炉(49)内还连接有热回收系统(51)，所述热回收系统(51)从气化炉(49)中的炉渣内回收热量并输送至污泥处理机(42)内预热污泥；

所述低温水箱(46)的排水端通水管分别与太阳能蒸汽系统(45)和蒸汽发生器(44)的补水口相连，所述管道上连接有储气罐(50)，所述污泥处理机(42)与网带烘干机(40)之间设有输送机(41)，所述网带烘干机(40)与气化炉(49)之间设有上料机。

2.根据权利要求1所述的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，其特征在于：所述污泥处理机(42)包括壳体(1)，所述壳体(1)的下端固定连接有机架，所述壳体(1)的上端固定连接有进料管(2)，所述进料管(2)的上端固定连接有进料斗(3)，所述壳体(1)的一端设有敞口，且敞口处连接有出料嘴，所述出料嘴用于排出污泥，且能将污泥塑形成管状结构；

所述壳体(1)内套接有辊筒(22)，所述辊筒(22)的侧壁固定连接有螺旋叶片(23)，所述辊筒(22)的一端设有开口，且开口处与出料嘴相连，所述辊筒(22)的另一端固定连接有套管(35)，所述套管(35)的管壁通过滚动轴承与壳体(1)的一端转动连；

所述进料管(2)内设有破碎机构，所述破碎机构用于将泥饼处理成颗粒状，使经过出料嘴塑形排出的管状污泥为多孔结构；

所述壳体(1)的侧壁固定连接有支撑架(7)，所述支撑架(7)的侧壁固定连接有电机(6)，所述电机(6)的输出端固定连接有第一带轮(10)，所述第一带轮(10)连接有第一皮带(11)和第二皮带(9)，所述第一皮带(11)绕接有第二带轮(20)，所述第二带轮(20)与套管(35)的管壁固定连接，所述第二皮带(9)绕接有第三带轮(8)，所述第三带轮(8)与破碎机构相连。

3.根据权利要求2所述的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，其特征在于：所述出料嘴包括圆柱(24)和环形块(25)，所述环形块(25)的内侧设有倾斜面，所述圆柱(24)的侧壁通过多个均匀分布的连接板与环形块(25)的内侧固定连接，所述圆柱(24)的一端开设有凹槽，且凹槽的槽口处固定连接有定位管(28)，且定位管(28)套接在开口内，所述凹槽的一侧通过圆孔固定连接有多个导管(30)，所述环形块(25)的侧壁开设有多个均匀分布的成型孔(31)，所述导管(30)套接在成型孔(31)内；

所述环形块(25)的侧壁固定连接有圆环(14)，所述圆环(14)的侧壁通过多个螺栓固定连接有定位卡环(15)，所述定位卡环(15)固定在壳体(1)的侧壁，所述套管(35)内通通过密封轴承转动连接有热风管(12)。

4.根据权利要求3所述的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，其特征在于：所述凹槽的一侧通过圆孔套接有套筒(34)，所述套筒(34)的一端穿过环形块(25)并开设有多个均匀分布的散热孔，所述环形块(25)的一侧通过螺钉固定连接有挡风罩(13)，所述挡风罩(13)的下端开设有排料口。

5.根据权利要求3所述的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，其特征在于：所述套筒(34)的中心处通过第二密封轴承转动连接有转轴(29)，所述转轴(29)的一端固定连接有刀架(32)，所述刀架(32)的一端固定连接有刀片(33)，所述刀片(33)与环形块(25)的一侧相接触，所述转轴(29)的另一端固定连接有花键规(27)，所述花键规(27)内套接有花键轴(26)，所述花键轴(26)的轴壁通过固定架固定在辊筒(22)内所述凹槽内固定连接有安装架，所述安装架通过滚珠轴承与转轴(29)的轴壁转动连接。

6.根据权利要求2所述的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，其特征在于：所述破碎机构包括外壳(19)，所述外壳(19)内通过滚针轴承转动连接有主轴(17)，所述主轴(17)的轴壁上固定连接有圆盘(18)，所述圆盘(18)的侧壁开设有多个均匀分布的矩形口，多个所述矩形口内均固定连接有破碎刀(36)，且破碎刀(36)为波浪形结构，所述进料管(2)的管壁上固定连接有横管(5)，所述横管(5)的一端穿过进料管(2)并与外壳(19)的侧壁固定连接，所述横管(5)内通过滚子轴承转动连接有横轴(38)，所述横轴(38)的一端延伸至外壳(19)内并固定连接有第一锥齿轮(39)，所述第一锥齿轮(39)啮合有第二锥齿轮(37)，所述第二锥齿轮(37)固定在主轴(17)的轴壁上，所述横轴(38)的另一端贯穿支撑架(7)的侧壁并与第三带轮(8)同轴心固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种污泥超临界低碳热源柔性干化生产线，其特征在于：所述主轴(17)的上端延伸至进料斗(3)内并固定连接有多个均匀分布的破碎组件(16)，所述破碎组件(16)由多个倾斜的环形刀具组成，所述主轴(17)的下端穿过滚子轴承并固定连接有两个推料板(21)，所述进料斗(3)内固定连接有轴承座(4)，所述轴承座(4)与主轴(17)的上端相连。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的柔性干化生产线进行污泥超临界低碳热源柔性干化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、利用太阳能蒸汽系统(45)生产高温水，并存储在常压高温水箱(43)内，常压高温水箱(43)中的水不断被加热产生超临界蒸汽，超临界蒸汽作为热源进入到网带烘干机(40)内用于烘干污泥；

步骤二、网带烘干机(40)内的温度达到预设温度后，使用污泥处理机(42)将片状的污泥处理成管状结构，并在出料嘴处将其切成一定长度的污泥段，污泥段经过输送机(41)送入网带烘干机(40)内；

步骤三、控制进入网带烘干机(40)内的污泥段的厚度和均匀度，污泥段中的水分被超临界蒸汽加热蒸发，所蒸发出的高温水蒸气由变频风机(48)抽出，并由换热器(47)回收高温蒸水汽中的热量；

步骤四、干燥后的污泥由上料机送至气化炉(49)内，干污泥气化处理后产生可燃气体和炉渣，以气化炉(49)处理污泥产生的气体作为蒸汽发生器(44)的主要燃料；

步骤五、启动热回收系统(51)回收气化炉(49)内炉渣中的余热，供给污泥处理机(42)对处理中的污泥进行预热，并使污泥段表面进一步的干燥，干燥后的污泥经过输送机(41)送入网带烘干机(40)；

步骤六、对炉渣进行堆肥处理，制作有机肥料。

9.根据权利要求8所述的一种污泥超临界低碳热源柔性干化方法，其特征在于，所述步骤三中换热器(47)回收高温蒸水汽中的热量存储在低温水箱(46)中，高温水蒸汽预冷形成的冷凝水由水泵泵入低温水箱(46)中，且低温水箱(46)中的温水通过管道实时补充至太阳能蒸汽系统(45)和蒸汽发生器(44)，被分离出水分的气体经过管道送入气化炉(49)内进行高温加热。

10.根据权利要求8所述的一种污泥超临界低碳热源柔性干化方法，其特征在于，所述步骤四中气化炉(49)处理干污泥时，持续产生的可燃气体可储存在储气罐(50)内，用于夜间生产超临界蒸汽烘干污泥，且在白天辅助太阳能蒸汽系统(45)产生超临界高温蒸汽。

Images