CN115899715A - 多段炉、热解碳化污泥处理系统及处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多段炉、热解碳化污泥处理系统及处理工艺，该多段炉包括：炉体，其从上至下依次包括干燥区、热解区和炭化区；所述干燥区包括第一炉膛、第二炉膛和第三炉膛，其中，所述第二炉膛连接有第一燃烧机组；所述热解区包括第四炉膛、第五炉膛和第六炉膛，其中，所述第四炉膛和所述第六炉膛均连接有第二燃烧机组；所述炭化区包括第七炉膛和第八炉膛，其中，所述第八炉膛连接有第三燃烧机组；通过将所述炉体划分成干燥区、热解区和炭化区，并在每个区域中设置相应的燃烧机组并控制对应的燃烧机组进行加热，从而针对性地对多段炉内的干燥区、热解区和炭化区进行针对性的工作温度调整，避免炉体各个区域温度失衡。

Description

多段炉、热解碳化污泥处理系统及处理工艺

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，特别涉及一种多段炉、热解碳化污泥处理系统及处理工艺。

背景技术

造纸厂在造纸过程中，每日会产生120吨的造纸污泥，一般会将造纸污泥运出去进行填埋，但由于造纸污泥的含水量在60％-80％左右，给连续填埋带来了难度。现有技术中推出了使用多段炉对污泥进行热解处理的方式，如中国专利CN202120377208.0所公开的一种污泥处理装置，其多段炉内壁通过管道连接燃烧风机，实现对污泥进行热解处理。然而，上述专利依然存在很多不足，例如：(1)燃烧风机主要集中在多段炉的中下段，分布不合理，导致多段炉无法进行针对性的温度控制，使得整体热解效果不佳；(2)出料的残渣高温高热，不便于出料后的转运以及检测；(3)该污泥处理装置的工作模式单一，可适应范围小，不适合于推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种多段炉、热解碳化污泥处理系统及处理工艺_，旨在解决上述所出现的的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案有：

本申请提供一种多段炉，其包括：

炉体，其从上至下依次包括干燥区、热解区和炭化区；

所述干燥区包括第一炉膛、第二炉膛和第三炉膛，其中，所述第二炉膛连接有第一燃烧机组；

所述热解区包括第四炉膛、第五炉膛和第六炉膛，其中，所述第四炉膛和所述第六炉膛均连接有第二燃烧机组；

所述炭化区包括第七炉膛和第八炉膛，其中，所述第八炉膛连接有第三燃烧机组。

本申请通过将所述炉体划分成干燥区、热解区和炭化区，并在每个区域中设置相应的燃烧机组并控制对应的燃烧机组进行加热，从而针对性地对多段炉内的干燥区、热解区和炭化区进行温度控制，使得含水率较高的污泥能够在干燥段中进行充分的干燥，干燥完成后的污泥能够在热解区中进行热解。而且根据污泥处理方式的不同，还可以第一、第二、第三燃烧机组进行针对性的工作温度调整，避免炉体各个区域温度失衡。

在一种优选实施例中，该多段炉还包括中轴机构和控制台，所述中轴机构在所述炉体内转动设置；

所述控制台与所述第一、第二、第三燃烧机组以及所述中轴机构信号连接，用于向所述第一、第二、第三燃烧机组以及所述中轴机构发出工作模式信号。

在一种优选实施例中，所述中轴机构包括有可转动的中轴和设置在所述中轴上的多段耙齿，多段所述耙齿对应所述炉体中的多个炉膛设置；

所述炉体内设有多层炉床，所述炉床自所述炉体内向外的方向向下倾斜设置，所述炉床的下端设有落料区；所述炉床上设有振动装置。

在一种优选实施例中，所述第三炉膛上设有窥视口，所述窥视口处对应设置有一个监控镜头，所述监控镜头与所述控制台信号连接。

本申请还提出一种热解碳化污泥处理系统，其包括如上所述的多段炉，还包括：

污泥进料储槽，用于存放污泥；

污泥出料储槽，用于存放污泥残渣；

进料输送机，其与所述污泥进料储槽和所述多段炉连接，用于将所述污泥进料储槽中的污泥输送到所述多段炉的干燥区内；

出料输送机，其与所述污泥出料储槽和所述多段炉连接，用于将所述炭化区中的污泥残渣输送到所述污泥出料槽内；

尾气处理机构，其与所述多段炉连接，用于接收所述所述多段炉的尾气。

在一种优选实施例中，所述出料输送机包括有出料通道和冷却通道，所述冷却通道对应所述出料通道设置，所述冷却通道还具有进水端和出水端；

该热解碳化污泥处理系统还包括制程水槽，所述制程水槽具有输水端和回水端，所述输水端与所述进水端连通，所述回水端与所述出水端连通。

在一种优选实施例中，所述多段炉中的中轴机构的下侧设有水封机构，所述水封机构具有排污端和入水端，所述入水端与所述制程水槽的输水端连通。

在一种优选实施例中，所述制程水槽还具有排污口和进水口。

本申请还提出一种热解炭化污泥处理工艺，其包括：

步骤1：测定污泥进料储槽中的污泥含水率和污泥热值，并记录为污泥数据；

步骤2：结合模式对照表，找到步骤1中的污泥数据所对应的工作模式；

步骤3：在控制台中选择步骤2中所得到的工作模式，发送相应的工作模式信号到第一燃烧机组、第二燃烧机组、第三燃烧机组以及中轴机构。

进一步地，步骤4：测定污泥出料储槽中的污泥残渣的含水量和颗粒大小，并记录为残渣数据；

步骤5：根据步骤4中的残渣数据，对步骤三中的工作模式的技术参数进行调整。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是本发明的热解碳化污泥处理系统的示意图；

图2是本发明的热解碳化污泥处理系统的局部示意图。

具体实施方式

为了更好地阐述本发明，下面参照附图对本发明作进一步的详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

结合图1至图2所示，本申请提供一种热解碳化污泥处理系统，其包括如上所述的多段炉3，还包括：污泥进料储槽1，用于存放污泥；污泥出料储槽5，用于存放污泥残渣；进料输送机2，其与所述污泥进料储槽1和所述多段炉3连接，用于将所述污泥进料储槽1中的污泥输送到所述多段炉3的干燥区内；出料输送机4，其与所述污泥出料储槽5和所述多段炉3连接，用于将所述炭化区中的污泥残渣输送到所述污泥出料槽内；尾气处理机构，其与所述多段炉3连接，用于接收所述所述多段炉3的尾气。

具体来说，所述进料输送机2与所述污泥进料槽和所述多段炉3连接，用于将所述污泥进料储槽1中的污泥转移输送到所述多段炉3内，所述多段炉3内从上至下依次包括有干燥区、热解区和炭化区，所述污泥进入所述多段炉3后，先在所述干燥区中进行干燥，干燥完成后再在所述热解区中进行热解处理，热解生成固体产物和气体产物，其中，气体产物经多段炉3的排气管排出到尾气处理机构中进行处理后再排放到外环境中，而固体产物则继续在炭化区中进行炭化处理成污泥残渣，最后经所述出料输送机4转运到所述污泥出料储槽5中进行存放，以便后续进行填埋或施肥等。

本申请通过上述的热解碳化污泥处理系统对污泥进行处理，相对传统的焚烧处理方式，提高30％～50％的处理量，具有更大的物料处理能力；而且由于热解处理方式下所需的空气量较少，减少了加热空气所需的热量，节约辅助燃料；同时，由于热解处理方式的多段炉3气体流速比焚烧处理方式低，尾气中夹杂的颗粒物更少，约为焚烧模式下的50％，从而减少了颗粒物的排放。

进一步地，所述污泥进料储槽1内设置有搅拌装置，利用所述搅拌装置对污泥进行预破碎，可防止污泥在污泥储槽中出现架桥现象，影响所述污泥进料储槽1的进料。

进一步地，污泥进料储槽1体积设计为20立方米，储槽进料边缘高于地面0.9米，当污泥运输车运送过来时，可以直接将污泥卸入进料储槽中。

进一步地，为防止停炉检修期间，污泥无处放置，可在工厂内设置一块污泥存放区，利用污泥存放区堆积等待处理的污泥。

进一步地，所述污泥进料储槽1下部设置有双螺旋输送，将污泥由储槽送入进料输送机2，S型的进料输送机2将污泥送入多段炉3中进行处理。为防止多段炉3与外界形成连通，在所述进料输送机2与多段炉3之间安装有密封双螺旋以确保多段炉3的密封性。

本申请还提供一种多段炉3，其包括：炉体，其从上至下依次包括干燥区、热解区和炭化区；所述干燥区包括第一炉膛、第二炉膛和第三炉膛，其中，所述第二炉膛连接有第一燃烧机组31；所述热解区包括第四炉膛、第五炉膛和第六炉膛，其中，所述第四炉膛和所述第六炉膛均连接有第二燃烧机组32；所述炭化区包括第七炉膛和第八炉膛，其中，所述第八炉膛连接有第三燃烧机组33。

本申请通过将所述炉体划分成干燥区、热解区和炭化区，并在每个区域中设置相应的燃烧机组并控制对应的燃烧机组进行加热，从而针对性地对多段炉3内的干燥区、热解区和炭化区进行温度控制，使得含水率较高的污泥能够在干燥段中进行充分的干燥，干燥完成后的污泥能够在热解区中进行热解。而且根据污泥处理方式的不同，还可以第一、第二、第三燃烧机组33进行针对性的工作温度调整，避免炉体各个区域温度失衡。

其中，本申请的所述第二炉膛连接有第一燃烧机组31，相对于现有技术来说，可以通过对第一燃烧机组31的燃烧进行控制，以便及时地改变干燥区中的温度，从而更好地对不同含水率的污泥进行干燥处理。而且，所述第一燃烧机组31设置在第二炉膛中，即位于第一炉膛和第三炉膛之间，以便第二炉膛中的热量能够更好地辐射传递到第一炉膛和第三炉膛。

本申请的所述第四炉膛和所述第六炉膛均连接有第二燃烧机组32，可以通过对第二燃烧机组32的燃烧进行控制，以便及时地改变热解区中的温度，从而更好地对干燥完成的污泥进行热解处理。而且，所述第二燃烧机组32分别设置在第四炉膛和第六炉膛中，以便将第四炉膛和第六炉膛中的热量能够更好地辐射传递到第五炉膛中的同时，能够更快地实现热解区的整体升温和温度均匀，从而更好地进行热解处理。

本申请的所述第八炉膛连接有第三燃烧机组33，相对于现有技术来说，可以通过对第三燃烧机组33的燃烧进行控制，以便及时地改变炭化区中的温度，从而更好地对固体产物进行炭化处理。而且，所述第三燃烧机组33设置在第八炉膛中，即位于多段炉3的底层，以便配合第六炉膛中的第二燃烧机组32使用，从而使得第八炉膛中的热量能够到第七炉膛中。

优选地，该多段炉3还包括中轴机构34和控制台，所述中轴机构34在所述炉体内转动设置；所述控制台与所述第一、第二、第三燃烧机组33以及所述中轴机构34信号连接，用于向所述第一、第二、第三燃烧机组33以及所述中轴机构34发出工作模式信号。本申请通过控制台向所述第一、第二、第三燃烧机组33以及所述中轴机构34发出工作模式信号，以便控制所述第一、第二、第三燃烧机组33以及所述中轴机构34按照预定的工作模式进行工作，方便多段炉3根据污泥的类型进行处理。需要说明的是，污泥的类型会根据含水率、颗粒大小和热值进行分类。

优选地，所述中轴机构34包括有可转动的中轴和设置在所述中轴上的多段耙齿，多段所述耙齿对应所述炉体中的多个炉膛设置；所述炉体内设有多层炉床，所述炉床自所述炉体内向外的方向向下倾斜设置，所述炉床的下端设有落料区；所述炉床上设有振动装置。

本申请的多段炉3在工作时通过中轴的转动，利用多段耙齿对炉床内的污泥进行扒开，使污泥或固体产物能够均匀地分布在炉床上的同时，还可以使得污泥自上而下移动，由干燥区到热解区再到炭化区。而且，所述炉床自所述炉体内向外的方向向下倾斜设置，使得颗粒较大的污泥颗粒能够在所述耙齿的作用下逐渐变小，而且配合振动装置的使用，使得颗粒较小的污泥颗粒能够在巴西豆效应下逐渐下移并经落料区转移到下一炉膛中，而颗粒较大的污泥颗粒则上移到炉床上方，实现污泥颗粒打散。

优选地，所述第三炉膛上设有窥视口35，所述窥视口35处对应设置有一个监控镜头，所述监控镜头与所述控制台信号连接。本申请通过在所述窥视口处设置监控镜头，利用监控镜头对第三炉膛内的炉床上的污泥进行监控，以便根据监控画面调整中轴的转速。具体来说，若污泥的厚度不足耙齿高度的1/3时，将中轴转速适当调低；若污泥的厚度超过了耙齿高度的1/2时，将中轴转速适当调高。直到污泥的厚度位于耙齿高度的1/3至1/2范围内且达到稳定状态时，再设定中轴转速的实际控制值。

在一种实施例中，所述出料输送机4包括有出料通道和冷却通道，所述冷却通道对应所述出料通道设置，所述冷却通道还具有进水端和出水端；该热解碳化污泥处理系统还包括制程水槽17，所述制程水槽17具有输水端和回水端，所述输水端与所述进水端连通，所述回水端与所述出水端连通。

本申请利用所述制程水槽17向所述冷却通道中进行供水，能够有效快速地将出料通道中的残渣由600℃冷却至80℃，以便残渣输送到污泥出料储槽5后，相关作业人员可以更快地将残渣进行填埋处理或其他检测工作。

优选地，所述出料通道的出料方向与所述冷却通道的流水方向相反，以便通过逆向换热，有效地降温。

进一步地，所述多段炉3中的中轴机构34的下侧设有水封机构，所述水封机构具有排污端和入水端，所述入水端与所述制程水槽17的输水端连通。本申请通过所述制程水槽17向所述水封机构进行供水，防止外环境空气经所述中轴机构34进入到炉体内。

进一步地，所述制程水槽17还具有排污口和进水口，所述进水孔与外接自来水连通，以提供足够的水来实现冷却和密封，所述排污口用于排出制程水槽17中的污水。

在一种实施例中，所述尾气处理机构包括旋风除尘器6、预冷器7、第一洗涤塔8、第二洗涤塔9、第一循环水槽11、第二循环水槽12、碱液储槽13、蓄热式燃烧炉14、活性炭给料系统15、布袋除尘器16和烟囱18。

具体来说，所述多段炉3所产生的高温尾气温度为200℃～300℃，利用旋风所述除尘器先对尾气进行预除尘，除尘效率为85％～90％，可以有效收集部分大颗粒飞灰，收集的飞灰由飞灰输送螺旋送至多段炉3中燃烧。

经过预除尘后的尾气温度约为200℃，而后被送入预冷器7中预冷，被喷洒的预冷水降温，温度由200℃降低至60℃，并且其中含有的饱和水蒸汽冷凝析出，析出的水分随预冷水一起流入第一循环水槽11中，并由第一循环水槽11的溢流口排出到指定污水处理装置中处理。循环水与尾气完成换热，尾气温度降低，循环水温度升高，为保证尾气的预冷效果，从第一循环水槽11中流出的循环水需经过冷却塔10冷却降温后，送至预冷器7中继续冷却尾气。

经过预冷后的尾气进入第一、第二洗涤塔9，第一洗涤塔8为碱洗塔，配合所述碱液储槽13，具有尾气脱酸的作用；第二洗涤塔9是清洗尾气的作用，在脱硫除酸的同时，利用水滴表面吸附作用，可清洗尾气中的微小颗粒。

由第二洗涤塔9排出的尾气带有大量的水滴，湿度较大，因此在送入蓄热式燃烧炉14燃烧之前，需先除雾。本申请中采用高效除雾器进行除雾，经过除雾后的尾气由诱引风机鼓入蓄热式燃烧炉14。其中，蓄热式燃烧炉14的设计是为防止尾气中的有机物排放超标，尾气中有机物热能不能充分利用。在蓄热式燃烧炉14中通入足量空气及辅助燃料将合成气加热至850℃并停留2秒，使有机物完全转化为无害的二氧化碳及水。高温尾气热能被储存在烟道中的蓄热体中，通过换风阀的切换用于预热进气，从而达到高效回收尾气热能，节省燃料目的。

为确保尾气中污染物排放达标，在蓄热式燃烧炉14后设置活性炭给料系统15，利用活性炭的强吸附作用将尾气中的污染物气体进一步吸附，然后采用布袋除尘器16捕捉尾气中夹带的活性炭粉末，捕捉的活性炭粉末作为危废处理。经过除尘后的达标气体由诱引风机引入烟囱18中排放，并在烟囱18中设置抽样监测系统，可随时监测尾气中的污染物排放情况。

本申请还提出一种热解炭化污泥处理工艺，其包括：

步骤1：测定污泥进料储槽1中的污泥含水率和污泥热值，并记录为污泥数据；

步骤2：结合模式对照表，找到步骤1中的污泥数据所对应的工作模式；

步骤3：在控制台中选择步骤2中所得到的工作模式，发送相应的工作模式信号到第一燃烧机组31、第二燃烧机组32、第三燃烧机组33以及中轴机构34。

本申请在热解处理前，先通过对污泥进料储槽1中的污泥进行抽样检测，得到污泥的含水率和污泥热值，并记录为污泥数据后，将污泥数据结合模式对照表，找到与污泥数据所对应的工作模式的参数，以便快速地根据工作模式的参数进行设置，从而使得多段炉3内的干燥区的温度能够根据污泥含水率和热值进行调整；具体来说，当污泥含水率越高，第一燃烧机组31的工作数量会相应进行增加，而且中轴机构34的转速也会相对降低，以增加含水率高的污泥在多段炉3内的停留时间；而当污泥热值越高，由于污泥自身发热，第二燃烧机组32会相应地减少工作数量，达到节能效果。

进一步地，步骤4：测定污泥出料储槽5中的污泥残渣的含水量和颗粒大小，并记录为残渣数据；步骤5：根据步骤4中的残渣数据，对步骤三中的工作模式的技术参数进行调整。本申请通过对污泥残渣进行检测，以便根据污泥残渣数据及时反馈到第一、第二、第三燃烧机组33上，及时调整各个燃烧机组的工作温度和工作数量，以及调整中轴机构34的转速。

在一种实施例中，热解模式包括：低温炭化模式、高温炭化模式和炭燃烧操作模式，具体需要根据需求进行选择；其中，低温炭化模式的操作温度约为450℃～720℃，大部分的挥发性有机物被分解释放，固体产物的焦炭是一种热值较低的，黑色的，木炭样式的，具有流动特性的粉状和颗粒状的混合物，具有将重金属吸附固定的特性，其中灰分约占75％左右。

高温炭化模式的操作温度875℃以上，裂解气热值较高，固体产物焦炭炭化程度高，具有活性炭的特性，相比于低温炭化模式，污泥中更多的能量在热解气中得以释放，残留在炭渣中的能量减少。

炭燃烧操作模式是利用多段炉3易于分段控制的特性，使焦炭在炉体中段产出，而炉体下段通入空气使焦炭在下段烧尽，产出的固体为不燃物的灰分，此模式产出的固体量最少，可直接掩埋。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种多段炉，其特征在于，包括：

炉体，其从上至下依次包括干燥区、热解区和炭化区；

所述干燥区包括第一炉膛、第二炉膛和第三炉膛，其中，所述第二炉膛连接有第一燃烧机组；

所述热解区包括第四炉膛、第五炉膛和第六炉膛，其中，所述第四炉膛和所述第六炉膛均连接有第二燃烧机组；

所述炭化区包括第七炉膛和第八炉膛，其中，所述第八炉膛连接有第三燃烧机组。

2.根据权利要求1所述的多段炉，其特征在于：

该多段炉还包括中轴机构和控制台，所述中轴机构在所述炉体内转动设置；所述控制台与所述第一、第二、第三燃烧机组以及所述中轴机构信号连接，用于向所述第一、第二、第三燃烧机组以及所述中轴机构发出工作模式信号。

3.根据权利要求2所述的多段炉，其特征在于：

所述中轴机构包括有可转动的中轴和设置在所述中轴上的多段耙齿，多段所述耙齿对应所述炉体中的多个炉膛设置；

所述炉体内设有多层炉床，所述炉床自所述炉体内向外的方向向下倾斜设置，所述炉床的下端设有落料区；所述炉床上设有振动装置。

4.根据权利要求2所述的多段炉，其特征在于：

所述第三炉膛上设有窥视口，所述窥视口处对应设置有一个监控镜头，所述监控镜头与所述控制台信号连接。

5.一种热解碳化污泥处理系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的多段炉，还包括：

污泥进料储槽，用于存放污泥；

污泥出料储槽，用于存放污泥残渣；

进料输送机，其与所述污泥进料储槽和所述多段炉连接，用于将所述污泥进料储槽中的污泥输送到所述多段炉的干燥区内；

出料输送机，其与所述污泥出料储槽和所述多段炉连接，用于将所述炭化区中的污泥残渣输送到所述污泥出料槽内；

尾气处理机构，其与所述多段炉连接，用于接收所述所述多段炉的尾气。

6.根据权利要求5所述的热解碳化污泥处理系统，其特征在于：

所述出料输送机包括有出料通道和冷却通道，所述冷却通道对应所述出料通道设置，所述冷却通道还具有进水端和出水端；

该热解碳化污泥处理系统还包括制程水槽，所述制程水槽具有输水端和回水端，所述输水端与所述进水端连通，所述回水端与所述出水端连通。

7.根据权利要求6所述的热解碳化污泥处理系统，其特征在于：

所述多段炉中的中轴机构的下侧设有水封机构，所述水封机构具有排污端和入水端，所述入水端与所述制程水槽的输水端连通。

8.根据权利要求6所述的热解碳化污泥处理系统，其特征在于：

所述制程水槽还具有排污口和进水口。

9.一种热解炭化污泥处理工艺，其特征在于，包括：

步骤1：测定污泥进料储槽中的污泥含水率和污泥热值，并记录为污泥数据；

步骤2：结合模式对照表，找到步骤1中的污泥数据所对应的工作模式；

步骤3：在控制台中选择步骤2中所得到的工作模式，发送相应的工作模式信号到第一燃烧机组、第二燃烧机组、第三燃烧机组以及中轴机构。

10.根据权利要求9所述的热解炭化污泥处理工艺，其特征在于：

步骤4：测定污泥出料储槽中的污泥残渣的含水量和颗粒大小，并记录为残渣数据；

步骤5：根据步骤4中的残渣数据，对步骤三中的工作模式的技术参数进行调整。

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