CN203159415U

CN203159415U - 污泥高温碳化系统

Info

Publication number: CN203159415U
Application number: CN 201320160388
Authority: CN
Inventors: 罗臻; 钱鸣; 张军发; 杨海; 刘景平
Original assignee: HUBEI BOSHI CITY AND COUNTRYSIDE ENVIRONMENT ENERGY ENGINEERING CO LTD
Current assignee: Cecep Both Environment Engineering And Technology Co ltd
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2023-04-02

Abstract

本实用新型提供一种污泥高温碳化系统。该污泥高温碳化系统包括脱水污泥供给单元、脱水污泥干化单元、干化污泥碳化单元、热循环交换单元、以及碳化加热炉。该脱水污泥干化单元包括脱水污泥干燥机。该干化污泥碳化单元包括污泥碳化炉。该碳化加热炉用于供给加热气体至该脱水污泥干燥机以及用于供给加热气体至该污泥碳化炉。该热循环交换单元用于将该脱水污泥干化单元排出的加热气体经过换热后传送至该碳化加热炉进行燃烧脱臭。该碳化加热炉用于将所述污泥碳化炉中碳化产生的干馏气体进行燃烧脱臭。该碳化系统将污泥在干化及碳化中产生的碳化干馏气体的利用与废气的高温脱臭综合处理相结合，降低了能耗，且简化了设备配置。

Description

污泥高温碳化系统

技术领域

本实用新型涉及化工领域，尤其涉及一种适应于城市污泥处理的大规模污泥高温碳化系统。

背景技术

截至2011年底，全国累计建成城镇污水处理厂3135座，污水处理能力达到1.36亿立方米/日。其中，正在建设的城镇污水处理项目达1360个，总设计能力约2900万立方米/日。2011年累计处理污水393.13亿立方米，由此得出，中国2011年污泥产量为503万吨。依此推算，预计至2015年底，中国的污泥产量将至777万吨。

污水处理厂产生的污泥为含水量在 75～99％不等的固体或流体状物质。其中的固体成分主要由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体及絮凝所用药剂等组成，是一种以有机成分为主，组分复杂的混合物，其中也包含有潜在利用价值的有机质、氮（N）、磷（P）、钾（K）和各种微量元素。如果污水中具有生活污水，且包括有工业废水，则污泥中不仅含有病原菌、病毒和寄生虫（卵），还可能有重金属和难降解的有毒有害的有机物质等一系列污染物质，其是污水处理过程形成的最主要的潜在二次污染源。

国内污水厂一般规模较大，日处理污水能力在5万吨-30万吨之间，按照每万吨污水产生5吨湿污泥量计算（含水率80%），污泥日产生量在25-150吨。目前已开展污泥处理处置的主要是大中城市，且一般采用建设区域集中污泥处置中心的方式，将几个污水厂的污泥集中处理，日处理湿污泥规模一般为100-400吨左右，个别规模甚至达到近千吨。然而，目前国内引进的污泥碳化设备受到结构限制，最大处理能力一般为日处理湿污泥100吨以内，无法适应国内用户对污泥采用集中、大规模处置的需求。

目前，我国的污泥处置主要还是以农业利用和卫生填埋为主，两者分别占污泥处置总量的46.43％和35.71。然而，在全国现有的污水处理设施中，包括有污泥稳定处理设施的还不到其处理总量的1/4。污泥带来的主要问题有：有机物污染与重金属污染等。并且，污泥填埋也影响城市生活垃圾的填埋，其不但占用大量的有效土地，还会对地表环境和地下水资源造成严重的污染，并且污染土质结构和农作物生长。由此可知，解决不好污泥处置的问题就不可能从根本上实现水环境的改善，将会给我国城市生态环境造成严重问题。

综上所述，如何妥善处理、处置大量堆放的污泥问题已经成了国内多数污水处理厂急需解决的问题，也是全球共同关注的话题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种减量化、无害化、稳定化、资源化的适应于城市污泥处理的大规模污泥高温碳化系统。

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

污泥高温碳化系统，其特征在于，它包括脱水污泥供给单元、对所述脱水污泥供给单元提供的脱水污泥进行干化的脱水污泥干化单元、对干化后的污泥进行碳化的干化污泥碳化单元、热循环交换单元、以及碳化加热炉，所述脱水污泥干化单元包括脱水污泥干燥机，所述干化污泥碳化单元包括污泥碳化炉，所述碳化加热炉用于供给加热气体至所述脱水污泥干燥机中以干燥污泥以及用于供给加热气体至所述污泥碳化炉中以使污泥加热碳化，所述热循环交换单元用于将所述脱水污泥干化单元排出的加热气体经过换热后传送至所述碳化加热炉进行燃烧脱臭，所述碳化加热炉用于对所述污泥碳化炉中碳化所产生的干馏气体进行燃烧脱臭。

上述方案中，所述脱水污泥干化单元还包括旋风除尘器、干化污泥刮板输送机、及干化污泥储存仓，经所述脱水污泥干燥机干燥后的干化污泥经由所述干化污泥刮板输送机输送到所述干化污泥储存仓中储存，所述脱水污泥干燥机排出的加热气体经过旋风除尘器后进入所述热循环交换单元。

上述方案中，所述干化污泥碳化单元还包括干化污泥螺旋输送机及碳化物输送储存装置，所述干化污泥螺旋输送机用于将所述脱水污泥干化单元输出的干化污泥输送至所述污泥碳化炉，所述碳化物输送储存装置用于将污泥碳化炉中形成的碳化物进行输送和储存。

上述方案中，所述热循环交换单元还用于将所述污泥碳化炉排出的加热气体经过换热后排放，所述热循环交换单元包括循环风机、引风机、鼓风机、一级热交换器、及二级热交换器，所述脱水污泥干化单元排出的加热气体通过所述循环风机传送至所述一级热交换器换热后再传送至所述碳化加热炉进行燃烧脱臭，所述污泥碳化炉排出的加热气体经过所述一级热交换器以及二级热交换器换热后，再在所述引风机的引导下排空，所述鼓风机用于鼓入空气并使空气通过所述二级热交换器充分加热后进入所述碳化加热炉。

上述方案中，所述污泥碳化炉包括可回转的碳化釜体、驱动机构、设置在所述碳化釜体内壁的多个抄板、设置在所述碳化釜体污泥入口的多个导流板、环绕在所述碳化釜体外周的外筒，所述碳化釜体用于碳化所述脱水污泥干化单元输送来的干化污泥，所述驱动机构用于带动所述碳化釜体旋转，所述外筒用于容纳加热介质以加热所述碳化釜体从而间接加热所述碳化釜体内的干化污泥。

上述方案中，所述外筒包括多段独立的加热室，所述多段加热室沿所述碳化釜体的轴向方向排列，每段加热室均设置有热风进口与热风出口。

上述方案中，所述污泥碳化炉还包括有温度控制单元，所述温度控制单元包括至少一个第一温度控制元件和多个第二温度控制元件，所述多个第一温度控制元件用于检测所述碳化釜体在碳化污泥过程中的温度，并根据所述温度调节所述驱动机构带动所述碳化釜体旋转的转速，所述多个第二温度控制元件用于检测每段加热室的温度，并根据所述温度调节所述热风进口的进风量与进风温度。

本实用新型的有益效果为：

1、该污泥高温碳化系统能充分利用脱水污泥在干化以及碳化过程中产生的干馏气体燃烧后形成的热量，用于污泥干化以及碳化过程。该污泥碳化系统回收利用热能，从而达到节能的目的。

2、该污泥碳化系统对脱水污泥进行碳化，从而能大量减少污泥的体积与重量，并且在碳化过程中产生的碳化产品颗粒无臭味。同时，该污泥碳化系统在处理过程中产生的废气与废水的排放达到城镇污水处理厂污泥处置-单独焚烧用泥质标准中的相关规定。并且，污泥经碳化处理后，重金属离子被固化在碳化物产品中，从而变得稳定，而对环境没有危害。并且，在脱水污泥的碳化过程中，重金属相对稳定，且污泥碳化物的重金属浸出毒性达到《城镇污水处理厂污泥处置-单独焚烧用泥质》（CJ-T290-2008）的排放限值规定。进一步地，脱水污泥碳化后的产物具有和木炭相似的特性，可作为土壤改良和园林绿化等。

3、该污泥碳化系统可实现脱水污泥日处理量100吨以上的规模化处理。

4、该污泥碳化系统将污泥在干化以及碳化过程中产生的碳化干馏气体的利用与废气的高温脱臭综合处理相结合，在为脱水污泥的碳化处理提供能量的同时对废气进行高温脱臭处理，降低了该污泥碳化系统能耗，且简化了该污泥碳化系统的设备配置，使系统的操作运行更简便、可靠。

5、该污泥碳化系统可根据最终产品需求，能在600摄氏度到800摄氏度下对污泥碳化处理。

6、该污泥碳化系统使用多段加热室对碳化釜体进行加热，可以保证碳化釜体的高温环境且使碳化釜体内的温度更均匀，有利于碳化物的稳定形成。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的污泥高温碳化系统的结构示意图。

图2为图1中的外热回转间接式污泥碳化炉的结构示意图。

图中：1-脱水污泥储存仓，2-脱水污泥螺旋输送机，3-污泥螺杆泵，4-脱水污泥干燥机，5-旋风除尘器，6-干化污泥刮板输送机，7-干化污泥储存仓，8-干化污泥螺旋输送机，9-外热回转间接式污泥碳化炉，10-水冷螺旋输送机，11-碳化物刮板输送机，12-碳化物储存仓，13-碳化物螺旋输送机，14-碳化加热炉，15-补充能源单元，16-循环风机，17-鼓风机，18-引风机，19-一级热交换器，20-二级热交换器，21-碳化釜体，22-外筒，23-抄板，24-导流板，25-加热室，26-热风进口，27-热风出口，28-保温层，29-驱动电机，30-驱动齿轮，31-滚轮，32-支撑滚轮，33-第一温度控制元件，34-第二温度控制元件，35-密封元件，36-密封水冷元件，37-干馏气体出口，38-碳化物出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本实用新型的限制。

如图1和图2所示，其为本实用新型实施例提供的一种污泥高温碳化系统，其包括脱水污泥供给单元、对脱水污泥供给单元提供的脱水污泥进行干化的脱水污泥干化单元、对干化后的污泥进行碳化的干化污泥碳化单元、热循环交换单元、以及碳化加热炉14。

其中，该脱水污泥供给单元包括脱水污泥储存仓1、脱水污泥螺旋输送机2以及污泥螺杆泵3。

该脱水污泥干化单元包括脱水污泥干燥机4、旋风除尘器5、干化污泥刮板输送机6、及干化污泥储存仓7。在干燥过程中采用滚筒对流直接接触式干燥机对污泥进行干燥。

该干化污泥碳化单元包括干化污泥螺旋输送机8、外热回转间接式污泥碳化炉9、及碳化物输送储存装置。在本实施例中，该碳化物输送储存装置包括水冷螺旋输送机10、碳化物刮板输送机11、碳化物储存仓12、及碳化物螺旋输送机13。

该污泥高温碳化系统还包括用于给该碳化加热炉14补充能源的补充能源单元15。

该热循环交换单元包括循环风机16、鼓风机17、引风机18、一级热交换器19、及二级热交换器20。

利用该污泥高温碳化系统的碳化工艺流程如下：

1）脱水污泥储存于脱水污泥储存仓1中，经脱水污泥螺旋输送机2及污泥螺杆泵3输送到脱水污泥干燥机4中；

2）碳化加热炉14供给加热气体与脱水污泥干燥机4中的脱水污泥直接接触，烟气带走脱水污泥中的大部分水分，使脱水污泥的含水率由80%降到30%左右，从脱水污泥干燥机4排出的加热气体经旋风除尘器5除尘后，通过循环风机16传送至一级热交换器19换热后再传送至碳化加热炉14燃烧脱臭；

3）将脱水污泥干燥机4干燥后的干化污泥经干化污泥刮板输送机6输送到干化污泥储存仓7中储存，干化污泥螺旋输送机8通过联动控制从干化污泥储存仓7中向外热回转间接式污泥碳化炉9供给干化污泥，碳化加热炉14供给加热气体至外热回转间接式污泥碳化炉9，干化污泥在外热回转间接式污泥碳化炉9中经过600~800℃的高温、缺氧处理，析出大部分的水分及可燃分组分最终形成稳定的碳化产物，碳化产物分别经水冷螺旋输送机10和碳化物刮板输送机11冷却并输送到碳化物储存仓12中储存，并经碳化物螺旋输送机13输出，最后进行包装与运输。

在本实施例中，该外热回转间接式污泥碳化炉9包括可回转的碳化釜体21、驱动机构、设置在碳化釜体21内壁的多个抄板23、设置在碳化釜体21污泥入口的多个导流板24、环绕在碳化釜体21外周的外筒22、及温度控制单元。碳化釜体21用于碳化脱水污泥干化单元输送来的干化污泥。驱动机构用于带动碳化釜体21旋转。外筒22用于容纳加热介质以加热碳化釜体21从而间接加热碳化釜体21内的干化污泥。

在本实施例中，外筒22包括多段独立的加热室25。多段加热室25沿碳化釜体21的轴向方向排列，其为碳化污泥时提供热量。每段加热室25均设置有热风进口26与热风出口27。每段加热室25的外部均设置有保温层28，用于减少该多段加热室25能量的损失。

在本实施例中，驱动机构包括驱动电机29及驱动齿轮30。驱动电机29带动驱动齿轮30使碳化釜体21旋转。该驱动电机29为可调速电机。为保证碳化釜体21旋转的稳定性在，在驱动电机29的另一侧设有滚轮31和支撑滚轮32。

该温度控制单元包括至少一个第一温度控制元件33和多个第二温度控制元件34。至少一个第一温度控制元件33用于检测碳化釜体21在碳化污泥过程中的温度，并根据所述温度调节驱动机构带动碳化釜体21旋转的转速，以调节碳化处理时间。每个第二温度控制元件33用于检测每段加热室25的温度，并根据所述温度调节热风进口26的进风量与进风温度。

该干化污泥碳化单元还包括密封元件35及用于对密封元件35降温的密封水冷元件36。该密封元件35设置在多段加热室25的两个端部，用于减少干化污泥在碳化过程中产生的高温气体的泄漏量，从而减少能量的损耗。该密封水冷元件36可降低密封元件35的温度，且保证密封元件35的良好性能。

该外热回转间接式污泥碳化炉9对干化污泥的碳化过程具体为：干化污泥输送至回转的碳化釜体21。在碳化釜体21内部导流板24和碳化釜体内部抄板23以及旋转的碳化釜体21共同作用下，干化污泥向碳化釜体21的尾部推进。在推进过程中，通过碳化釜体21外壁传递的高温热量不断加热，在碳化釜体21内部形成600~800摄氏度的高温、缺氧环境，干化污泥在此过程中析出大部分的水分、可燃分等组分最终形成稳定的碳化产物。干化污泥在碳化釜体21内部析出的可燃分、水分等组分通过干馏气体出口37排出至加热碳化炉14以进行脱臭焚烧等处理。在碳化釜体21中形成的碳化物经碳化物出口38输出。可以理解的是，可以在600~800℃的温度范围内选择不同的温度区间来针对不同成分的污泥进行碳化。

在本实施例中，碳化加热炉14输出的加热气体通过各个独立的加热室25对回转的碳化釜体21进行加热，其不与干化污泥及污泥碳化物直接接触，从而保证了排放气体的无害无臭性。加热完成后的气体从外热回转间接式污泥碳化炉9排出，经过一级热交换器19以及二级热交换器20两次换热后，温度降至200℃以下后排放。同时，鼓风机17鼓入的空气通过二级热交换器20充分加热，再进入碳化加热炉14，以为系统补充所需的新鲜空气及充分利用尾气热量，从而充分利用了该污泥碳化系统的余热，达到了节能的目的。进一步地，当该碳化加热炉14的能源不足时，通过该补充能源单元15进行能源补充。

外热回转间接式污泥碳化炉9中碳化所产生的干馏气体在引风机18的引导作用下，通过烟气管道吸入至碳化加热炉14进行燃烧脱臭。故利用污泥碳化过程中挥发分的可燃烧部分作为该碳化加热炉14的能源，从而在除臭的同时，除去对环境有严重危害的二噁英等物质，从而达到环保的目的。

需要说明的是，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.污泥高温碳化系统，其特征在于，它包括脱水污泥供给单元、对所述脱水污泥供给单元提供的脱水污泥进行干化的脱水污泥干化单元、对干化后的污泥进行碳化的干化污泥碳化单元、热循环交换单元、以及碳化加热炉，所述脱水污泥干化单元包括脱水污泥干燥机，所述干化污泥碳化单元包括污泥碳化炉，所述碳化加热炉用于供给加热气体至所述脱水污泥干燥机中以干燥污泥以及用于供给加热气体至所述污泥碳化炉中以使污泥加热碳化，所述热循环交换单元用于将所述脱水污泥干化单元排出的加热气体经过换热后传送至所述碳化加热炉进行燃烧脱臭，所述碳化加热炉还用于对所述污泥碳化炉中碳化所产生的干馏气体进行燃烧脱臭。

2.如权利要求1所述的污泥高温碳化系统，其特征在于，所述脱水污泥干化单元包括还包括旋风除尘器、干化污泥刮板输送机、及干化污泥储存仓，经所述脱水污泥干燥机干燥后的干化污泥经由所述干化污泥刮板输送机输送到所述干化污泥储存仓中储存，所述脱水污泥干燥机排出的加热气体经过旋风除尘器后进入所述热循环交换单元。

3.如权利要求1所述的污泥高温碳化系统，其特征在于，所述干化污泥碳化单元还包括干化污泥螺旋输送机及碳化物输送储存装置，所述干化污泥螺旋输送机用于将所述脱水污泥干化单元输出的干化污泥输送至所述污泥碳化炉，所述碳化物输送储存装置用于将污泥碳化炉中形成的碳化物进行输送和储存。

4.如权利要求1所述的污泥高温碳化系统，其特征在于，所述热循环交换单元还用于将所述污泥碳化炉排出的加热气体经过换热后排放，所述热循环交换单元包括循环风机、引风机、鼓风机、一级热交换器、及二级热交换器，所述脱水污泥干化单元排出的加热气体通过所述循环风机传送至所述一级热交换器换热后再传送至所述碳化加热炉进行燃烧脱臭，所述污泥碳化炉排出的加热气体经过所述一级热交换器以及二级热交换器换热后，再在所述引风机的引导下排空，所述鼓风机用于鼓入空气并使空气通过所述二级热交换器充分加热后进入所述碳化加热炉。

5.如权利要求1所述的污泥高温碳化系统，其特征在于，所述污泥碳化炉包括可回转的碳化釜体、驱动机构、设置在所述碳化釜体内壁的多个抄板、设置在所述碳化釜体污泥入口的多个导流板、环绕在所述碳化釜体外周的外筒，所述碳化釜体用于碳化所述脱水污泥干化单元输送来的干化污泥，所述驱动机构用于带动所述碳化釜体旋转，所述外筒用于容纳加热介质以加热所述碳化釜体从而间接加热所述碳化釜体内的干化污泥。

6.如权利要求5所述的污泥高温碳化系统，其特征在于，所述外筒包括多段独立的加热室，所述多段加热室沿所述碳化釜体的轴向方向排列，每段加热室均设置有热风进口与热风出口。

7.如权利要求6所述的污泥高温碳化系统，其特征在于，所述污泥碳化炉还包括有温度控制单元，所述温度控制单元包括至少一个第一温度控制元件和多个第二温度控制元件，所述多个第一温度控制元件用于检测所述碳化釜体在碳化污泥过程中的温度，并根据所述温度调节所述驱动机构带动所述碳化釜体旋转的转速，所述多个第二温度控制元件用于检测每段加热室的温度，并根据所述温度调节所述热风进口的进风量与进风温度。