一种生活污泥处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种生活污泥处理系统。

背景技术：

污泥焚烧处理减容、减重比大，处理速度快、占用土地面积小等，已受到国内外的普遍认可。但焚烧后会产生二噁英、NOx、SO₂、重金属等，导致二次空气污染。随着烟气处理技术的发展，其中的大部分空气污染物可以得到很大程度的控制。但是，污泥中的大量重金属元素富集在一些亚微米颗粒中或以气态形式存在于烟气中，不易除去。因此，实现污泥处理的稳定化、减量化、无害化、资源化是未来污泥处理研究的重点方向。

生活污泥常规干化得到的污水中，COD和BOD的指标均较高，处理费用高。传统工艺是将其喷淋到生活污泥焚烧炉中，或是直接通过掺混煤焚烧，水分气化成水蒸汽会带走大量的热量。

现有技术公开了一种污泥焚烧方法。该方法的特征在于将污泥预处理成干泥，然后将干泥破碎成块料后通过螺旋输送器输送至布料器，从焚烧炉顶部均匀加入焚烧炉中。在炉内，生活污泥依次完成升温、干燥、热解、燃烧等过程。产生的灰渣进入热灰仓中与水进行间接换热后，由螺旋输送器排出。产生的烟气进行二次燃烧，产生的高温烟气先与空气换热后再用水进行冷却，然后通过二级脱硫塔除酸、脱硫、脱NO_X和粉尘等。但是，预处理过程需要脱除大量的水分，采用现有的普通压滤是难以达到的，通常需要采用热处理，消耗大量的热。并且会产生大量的废水和臭气，需要配套大型的污水处理系统和臭气处理系统。直接采用热烟气给污泥加热，导致二次燃烧过程中烟气量增加，后续热量回收和余热利用设备相应增加，投资成本高。部分污泥中存在重金属或是氯苯类物质，很难判定。在焚烧过程中，固体灰渣可作为危废处理，且产生的烟气中可能含有大量重金属，甚至含氯苯类物质，仅采用二级脱硫系统难以满足要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种利用旋转床热解炉和熔融反应器联用处理生活污泥的系统。该系统易操作，设备运行稳定可靠，处理过程清洁节能，无污染物排放，整个系统热效率高，运行费用低，经济效益明显。

本实用新型提供了一种生活污泥处理系统，包括储料坑、上料进料装置、旋转床热解炉、熔融反应器、激冷槽、余热锅炉、脱硝脱硫装置；

所述储料坑用于放置生活污泥原料，所述生活污泥原料通过抓斗由所述储料坑送入所述上料进料装置中；

所述旋转床热解炉具有进料口、高温油气出口、含碳残渣出口；所述进料口与所述上料进料装置的出料口连接；

所述旋转床热解炉为环形密封结构，分为红外加热区和燃气加热区，所述红外加热区设置有红外辐射加热管，所述燃气加热区设置有蓄热式燃气辐射管，所述蓄热式燃气辐射管设置有高温油气入口、烟气出口，所述高温油气入口与所述高温油气出口连接，所述烟气出口与所述脱硝脱硫装置连接；

所述熔融反应器具有含碳残渣入口、高温烟气出口、液态渣出口；所述含碳残渣入口与所述旋转床热解炉的含碳残渣出口通过进料螺旋连接；

所述激冷槽具有液态渣入口，该液态渣入口与所述熔融反应器的液态渣出口连接；

所述余热锅炉具有高温烟气入口，该高温烟气入口与所述熔融反应器的高温烟气出口连接。

上述的系统中，还包括蓄热式换热器，所述蓄热式换热器用于接收由所述余热锅炉送入的低温烟气，所述低温烟气与所述蓄热式换热器中的空气进行换热得到冷却烟气，所述冷却烟气依次送入除尘器、脱硝脱硫装置、活性炭吸附装置、烟囱排烟装置。

优选的，所述旋转床热解炉的进料口处设置有匀料器，所述匀料器的出料端与所述红外加热区相通；

每两根所述红外辐射加热管之间设置有翻料器，用于翻动所述生活污泥原料，促进水分的挥发。

优选的，所述熔融反应器中设置有蓄热式旋风燃烧器，为所述熔融反应器提供热量。

优选的，所述上料进料装置的下端设置有物料计量器，用于计量所述生活污泥原料的输送速度。

本实用新型采用红外辐射加热既能杀菌又能降低其中有机物的挥发，可得到较为纯净的水，既可作为系统用水循环使用，也可直接排放到市政污水管网中，降低污水处理费用。加热系统产生的烟气不与热解产生的热解油气接触，从而降低了设备投资成本。

本实用新型净化烟气过程中，烟气中重金属含量均达标，通过脱硝脱硫处理后，可降低后段活性炭的用量。

附图说明

图1为本实用新型中生活污泥处理系统示意图。

图2本实用新型实施例利用图1所示的系统处理生活污泥的流程示意图。

附图中的附图标记如下：

1、储料坑；2、上料进料装置；3、旋转床热解炉；4、熔融反应器；5、激冷槽；6、余热锅炉；7、蓄热式换热器；8、除尘器；9、脱硝脱硫装置；10、活性炭吸附装置；11、烟囱排烟装置。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

如图1所示，为本实用新型提供的生活污泥处理系统的示意图。该系统包括储料坑1、上料进料装置2、旋转床热解炉3、熔融反应器4、激冷槽5、余热锅炉6、蓄热式换热器7、除尘器8、脱硝脱硫装置9、活性炭吸附装置10、烟囱排烟装置11。

储料坑1用于堆放生活污泥原料，其中的生活污泥原料可通过抓斗运送至上料进料装置2中。

上料进料装置2设置有密封装置，用于将由储料坑1运送的生活污泥原料送入旋转床热解炉3中，具有进料口、出料口。其下端设置有物料计量器，用于计量生活污泥原料的输送速度。

旋转床热解炉3为环形密封结构，炉膛内部设置有布料装置、加热装置及翻料装置。在旋转床热解炉3的进料口端设置有匀料器，可将生活污泥原料均匀布置在旋转床热解炉3的布料板上。

旋转床热解炉3包括红外加热区、燃气加热区。其中，红外加热区与匀料器的出料端相通，其中设置有2～4根红外辐射加热管，红外辐射加热管设置在布料板的上方，每两根红外辐射加热管之间设置有翻料器，用于翻动生活污泥原料，促进水分的挥发。在末根红外辐射加热管至旋转床热解炉3的出料口之间设置有多根蓄热式燃气辐射管，对布料板上的生活污泥原料进一步加热。其中，蓄热式燃气辐射管上设置有高温油气入口、烟气出口。本实用新型中，不限制红外辐射加热管和蓄热式燃气辐射管的加热方式和数量。

旋转床热解炉3用于对生活污泥原料进行热解处理，可得到含碳残渣和高温油气。其具有进料口、高温油气出口、含碳残渣出口。其中，进料口与上料进料装置2的出料口连接。高温油气出口设置在旋转床热解炉3的顶部，其与蓄热式燃气辐射管的高温油气入口连接。

熔融反应器4用于将含碳残渣液化得到液态渣和高温烟气，其具有含碳残渣入口、高温烟气出口、液态渣出口，其中，含碳残渣入口与旋转床热解炉3的含碳残渣出口通过进料螺旋连接，进料螺旋设置在熔融反应器4的上端。

本实用新型实施例中，熔融反应器4的两侧设置有蓄热式旋风燃烧器，为熔融反应器4的炉膛提供热量。

本实用新型中还可选用高温电熔融炉、等离子体加热反应器，以及其它能使炉膛温度升高到反应所需温度的反应器。

激冷槽5用于接收液态渣，通过急冷过程形成固态玻璃体。其具有液态渣入口、固态玻璃体出口。并且，液态渣入口与熔融反应器4的液态渣出口连接。

余热锅炉6可利用含碳残渣液化过程排出高温烟气的余热，产生水蒸汽。其具有高温烟气入口、低温烟气出口。其中，高温烟气入口与熔融反应器4的高温烟气出口连接。

蓄热式换热器7具有低温烟气入口、冷却烟气出口。用于接收由余热锅炉6送入的低温烟气，低温烟气与蓄热式换热器7中的空气进行换热得到冷却烟气。冷却烟气依次被送入除尘器8、脱硝脱硫装置9、活性炭吸附装置10进行除尘、脱硝脱硫、吸附净化后，经由烟囱排烟装置11排放。本实用新型中，在脱硝脱硫装置9上设置有烟气入口，该烟气入口与旋转床热解炉3中蓄热式燃气辐射管的烟气出口连接。

如图2所示，为本实用新型实施例利用图1所示的系统处理生活污泥的流程示意图。包括步骤：

(1)生活污泥预处理

该步骤用于对生活污泥进行预处理，最终得到满足旋转床热解炉3进料要求的生活污泥原料，可包括以下一项或多项。

过滤：运来的污泥通过柱塞泵打入输送管道中，在管道出口安装有过滤网，可过滤掉污泥中粒径＞30㎜的石块或其他杂质料。

干燥脱水：本实用新型中可选用压滤机或其他干燥设备，将含水率＞50wt％的生活污泥干燥脱水至含水率为40～50wt％，干燥后的生活污泥送入下游工序中。

经上述一个或多个步骤处理后，即得到满足旋转床热解炉3进料要求的生活污泥原料。

该步骤非必须步骤，旋转床热解炉3可对含水率低于85wt％的含水污泥直接进行处理。

(2)生活污泥原料的储存和输送

将得到的经预处理的生活污泥原料运送至储料坑1堆放1～3天。然后，通过抓斗将储料坑1中的生活污泥原料送至上料进料装置2中。通过控制上料进料装置2下端的物料计量器，可调整进料速度，从而控制旋转床热解炉3中生活污泥原料的布料厚度。

(3)生活污泥的热解处理

将生活污泥原料通过带有密封装置的上料进料装置2送入旋转床热解炉3中。进料口处设置的匀料器将生活污泥原料均匀布置在布料板上。生活污泥原料在布料板上随旋转床热解炉3的旋转依次通过红外加热区、燃气加热区，最终可得到含碳残渣。

其中，料板上的生活污泥原料厚度为20～40㎜。旋转床热解炉3的转速设置为10～30min/r。

在红外加热区中，红外辐射加热管与布料板上生活污泥原料上表面的垂直距离为50～80㎜。翻料器下边缘与布料板表面的垂直距离为5～10㎜，用于生活污泥原料的翻动，促进下层生活污泥原料升温后水分的挥发。

辐射红外光波长为1～30μm，该波长红外光频率与生活污泥原料中水分子的波长固有频率相等，从而可快速被水吸收，水分温度得以快速升高。并且，由于红外线的热量传递不需要中间介质，可以直接透入到物体内部，实现布料板表层和内层生活污泥原料的水分温度同时升高。

红外辐射可比对流换热提供高达70多倍的热流密度。因此，在旋转床热解炉3的进料口端增设红外辐射加热管，可大大降低热解过程中的能耗，同时缩短热解时间，提高旋转床热解炉3的处理能力。

在燃气加热区中，蓄热式燃气辐射管与布料板上生活污泥原料上表面的垂直距离为50～80㎜，蓄热式燃气辐射管的温度为800～1000℃，进一步为旋转床热解炉3提供热量。

在旋转床热解炉3中，整个热解过程采用了辐射加热的方式。由于辐射能与辐射距离成反比，且需要避免生活污泥原料与辐射管接触，造成设备运转异常，因此，优选辐射管(即为红外辐射加热管和蓄热式燃气辐射管)距离生活污泥原料上表面的垂直距离控制在50～80mm。

生活污泥原料经过红外加热区和燃气加热区的热解处理后，其中的水分和有机挥发分依次被分离，得到含碳残渣和高温油气。

高温油气直接经由高温油气入口送回蓄热式燃气辐射管中燃烧，燃烧后的烟气送入脱硝脱硫装置9中进行集中净化处理。

(4)熔融反应

上述步骤得到的含碳残渣从旋转床热解炉3的出料螺旋送出，然后经由进料螺旋从熔融反应器4的上部送入。其中的蓄热式旋风燃烧器为整个炉膛提供热量，炉膛温度为1300～1500℃，含碳残渣液化形成液态渣和高温烟气。液态渣送入激冷槽5中，通过急冷处理，得到固态玻璃体，重金属得到有效固化，形成无毒产物。

其中，含碳残渣占生活污泥原料的百分比为25wt％，与一步法熔融处理生活污泥相比，大大降低了熔融反应器4的体积和能耗。

本步骤中，含碳残渣中固有的含氯苯类剧毒物质(包括二噁英)，在熔融反应器4内发生裂解反应，绝大部分裂解为无毒组分。

(5)烟气的回收利用

余热锅炉6直接接收上述步骤产生的高温烟气，利用高温烟气的热量可产生水蒸汽。高温烟气的温度从1200～1400℃降低至400～550℃，得到低温烟气。

然后，将低温烟气送入蓄热式换热器7中与空气进行换热。通过旋转式换热器，低温烟气的温度在3s内从400～550℃降低至＜200℃，有效避免含氯苯类剧毒物质(包括二噁英)的重新合成。同时，空气被预热至300～400℃，可作为熔融反应器4中蓄热式旋风燃烧器所需助燃气使用，有效提高整个过程的热利用率。

蓄热式换热器7排出的冷却烟气和旋转床热解炉3中蓄热式燃气辐射管燃烧后排出的烟气依次被送入除尘器8、脱硝脱硫装置9中，进行除尘并脱除氮氧化物和硫化物，并送入活性炭吸附装置10中，利用活性炭对烟气进行进一步吸附净化，达到污染物零排放，最后经由烟囱排烟装置11排放。

实施例1

由北排提供10t生活污泥，将其烘干脱水至含水率为45wt％，然后送入储料坑中。然后，通过抓斗将储料坑中的生活污泥原料送至上料进料装置。

生活污泥原料经由带有密封装置的上料进料装置进入旋转床热解炉中。在匀料器的作用下，生活污泥原料均匀布置在布料板上，布料厚度为25±3mm。

生活污泥原料随着布料板旋转，依次经过红外加热区和燃气加热区，旋转床热解炉的转速为20±5min/r。辐射管与生活污泥原料上表面的垂直距离为50mm。辐射红外光波长为1～25μm，生活污泥原料中的水分温度快速升高，表层的水分快速挥发并随设置在旋转床热解炉顶部的导出管引出。

然后，生活污泥原料进入燃气加热区。此时，其中90wt％以上的水分已挥发。蓄热式燃气辐射管的温度为850±100℃，生活污泥原料温度继续升高，有机挥发分和残留水分得以挥发。生成的高温油气送入蓄热式燃气辐射管中燃烧。生成的含碳残渣通过进料螺旋从熔融反应器上端送入炉膛内部，其中的蓄热式旋风燃烧器为整个炉膛提供热量。在1350±50℃高温下，含碳残渣液化形成液态渣，通过激冷槽急冷后形成固态玻璃体物质。

熔融反应器燃烧生成的高温烟气通入余热锅炉中产蒸汽使用。高温烟气温度降至500±20℃后，进入蓄热式换热器中与冷空气直接换热，在3秒内温度降至200℃以下，空气被预热到350±20℃。冷却后的烟气和蓄热式燃气辐射管燃烧排出的烟气通过进一步除尘、脱硝、脱硫及活性炭吸附后通过烟囱排烟装置排放。

本实施例中，10t生活污泥处理后可获得4.5t水和0.8t固态玻璃体物质。

实施例2

本实施例采用与实施例1相同的系统和方法。其中，生活污泥原料在布料板上的布料厚度为18±2mm；控制旋转床热解炉的转速为12±2min/r；辐射管与生活污泥原料上表面的垂直距离为70mm；辐射红外光波长为1～30μm；蓄热式燃气辐射管的温度为900±30℃；熔融反应器的炉膛温度为1400±50℃。

熔融反应器燃烧生成的高温烟气通入余热锅炉中产蒸汽使用。高温烟气温度降至380±20℃后，进入蓄热式换热器中与冷空气直接换热，在3秒内温度降至200℃以下，空气被预热到270±30℃。冷却后的烟气和蓄热式燃气辐射管燃烧排出的烟气通过进一步除尘、脱硝、脱硫及活性炭吸附后通过烟囱排烟装置排放。

本实施例中，10t生活污泥处理后可获得4.2t水和0.76t固态玻璃体物质。

实施例3

本实施例采用与实施例1相同的系统和方法。其中，生活污泥原料在布料板上的布料厚度为35±5mm；控制旋转床热解炉的转速为28±2min/r；辐射管与生活污泥原料上表面的垂直距离为80mm；辐射红外光波长为1～30μm；蓄热式燃气辐射管的温度为950±50℃；熔融反应器的炉膛温度为1450±50℃。

熔融反应器燃烧生成的高温烟气通入余热锅炉中产蒸汽使用。高温烟气温度降至540±10℃后，进入蓄热式换热器中与冷空气直接换热，在3秒内温度降至200℃以下，空气被预热到380±20℃。冷却后的烟气和蓄热式燃气辐射管燃烧排出的烟气通过进一步除尘、脱硝、脱硫及活性炭吸附后通过烟囱排烟装置排放。

本实施例中，10t生活污泥处理后可获得4.6t水和0.72t固态玻璃体物质。

本实用新型的系统可长期平稳操作，设备故障率极低。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。