一种污泥高温热处理系统的制作方法

本发明涉及热处理技术领域，尤其涉及一种污泥高温热处理系统。

背景技术：

随着近年来人们对污泥微观研究的深入，应用技术的不断发展，污泥热处理技术正受到人们前所未有的关注。从最早的污泥烧制陶瓷、制砖技术开始，到如今污泥干化-焚烧技术、污泥烟气余热干化技术、污泥喷雾干燥-回转式焚烧技术、污泥一体化干化循环流化床焚烧技术。污泥热处理技术不断更新发展，但是剧毒的二噁英问题，污泥干化过程中的恶臭排放和尾气治理问题，热处理的高能耗问题都越发突出。

目前，一般利用热空气直接加热污泥使水分蒸发而达到干燥的方式，干燥过程产出的高湿度气体，也因水蒸汽与空气夹杂，气体中所含的水气冷凝温度随水分含量而改变，无法有效回收冷凝所释放的潜热。而热空气干燥的另一缺点是含有氧气，会与被干燥物产生氧化作用，温度达到燃点时也会引发燃烧，必需降低热效率将温度控制在燃点以下并设置防火灾设备。此外，以热空气当热媒干燥所产出的废气，不仅夹杂干燥所产生的异味及二噁英等污染物质，必须进一步地净化处理才能排放。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种污泥高温热处理系统，该热处理系统能够高效地分离污泥内的气态物质与固态残渣，实现密闭空间的低污染排放，有效提高了热传导效率，显著减少了二噁英等剧毒物质的排放。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种污泥高温热处理系统，包括：热处理器、循环管道、热交换器、排出管道、汽化炉、燃烧炉、潜热回收器；排出管道的一端设有真空泵和节流阀；

热处理器用于接收污泥的导入并对污泥进行热处理；

热交换器，用于将污泥经过热处理产生气态物质，气态物质通过循环管道传送至该热交换器，使气态物质与高温热源进行热交换以提升温度，经温度提升后的气态物质再导入热处理器，通过循环管道使气态物质在热交换器与热处理反应器之间循环，且经热处理后的物质还形成残渣物质；

汽化炉，用于将残渣物质送到所述燃烧炉与空气一起燃烧，以产生可燃气体；

燃烧炉，用于将可燃气体与空气一起进行燃烧，以产生高温烟气并输送至热交换器；

真空泵与节流阀用于控制循环管道内的压力，经过热处理的污泥在循环管道中会增加气态物质，使该循环管道内的压力提高，当气态物质增加到预设阈值则流经排出管道导入潜热回收器。

优选地，所述热处理系统还包括：

第一集尘器，用于对高温烟气进行除尘处理，再为所述热交换器提供所需热能。

优选地，所述热处理系统还包括：

高温锅炉，用于从热交换器对高温烟气处理后产生的低温烟气摄取能量。

优选地，所述热处理系统还包括：

第二集尘器，用于对为高温锅炉提供能量的低温烟气作除尘处理。

优选地，所述潜热回收器包括至少一个预热器，回收气态物质的热能对所述至少一个预热器进行加热。

优选地，所述潜热回收器还包括冷凝器，用于冷凝气态物质，生成冷凝物质与不冷凝物质。

优选地，热处理产生的气态物质通过在循环管道在热交换器与热处理器之间循环，形成密闭循环。

优选地，所述真空泵用于调节循环管道内的压力至负压，所述节流阀用于调节循环管道内的压力至正压。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的高温热处理系统，能够高效地分离污泥内的气态物质与固态残渣，实现密闭空间的低污染排放，有效提高了热传导效率，显著减少了二噁英等剧毒物质的排放。

2.本发明的高温热处理系统，污泥被导入热处理器，并导入高温气态热媒与其直接接触进行热交换，在热处理器中的污泥因受热产出气态物质与固态残渣物质，气态物质作为热媒经循环风机由循环管道导入热交换器进行加热后再次导入热处理器；气态物质经排出管道被传送至潜热回收器，在潜热回收器中气态物质进行冷凝释放出潜热并加热冷流体。达到了污泥内气态物质与液态物质分离的目的，并且将气态物质继续为锅炉供应热量，实现了能量的优化利用，节约了能源，符合可持续发展的理念。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种污泥高温热处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例2的一种污泥高温热处理系统的结构示意图；

附图标记：1-热处理器，2-热交换器，3-潜热回收器，4-汽化炉，5-燃烧炉，6-循环风机，7-真空泵，8-第一集尘器，9-高温锅炉，10-循环管道，11-排出管道，12-第二集尘器；13-烟囱，31、32-预热器，33-冷凝器。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加明白，下面结合实施例和附图，对本发明的实施例做进一步详细的说明。在此，本发明的示意性实施例以及说明用于解释本发明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种污泥高温处理系统，包括热处理器1、循环管道10、热交换器2、排出管道11、汽化炉4、燃烧炉5、潜热回收器3。排出管道11的一端设有真空泵7和节流阀。

热处理器1用于接收污泥的导入并对污泥进行热处理；热交换器2，用于将污泥经过热处理产生气态物质，气态物质通过循环管道传送至该热交换器2，使气态物质与高温热源进行热交换以提升温度，经温度提升后的气态物质再导入热处理器1，通过循环管道10使气态物质在热交换器与热处理器1之间循环，且经热处理后的物质还形成残渣物质。汽化炉4用于将残渣物质送到所述燃烧炉与空气一起燃烧，以产生可燃气体；燃烧炉5用于将可燃气体与空气一起进行燃烧，以产生高温烟气并输送至热交换器2。

真空泵7与节流阀用于控制循环管道10内的压力，经过热处理的污泥在循环管道10中会增加气态物质，使该循环管道道的压力提高，当气态物质增加到预设阈值则流经排出管道导入潜热回收器3。

具体地，污泥被导入热处理器1，其湿度高达60-80％，较佳者为60％。利用热处理器1对污泥进行热处理，例如进行干燥、裂解或焙烧等热处理。高含水率的湿污泥由旋转干燥器入口导入，因筒身旋转与倾斜会逐步往旋转筒另一端移动，在旋转筒另一端则设置经干燥后的污泥出口；另外在旋转干燥器两端设有热媒的入/出口，以导入高温热媒与污泥直接接触进行热交换。高温热媒的流动方向可依需求与污泥同向或逆向。

在旋转干燥器内，高含水率的污泥与高温的热媒接触后温度升至沸点(例如在一大气压时水的沸点约为100℃)，污泥内部分物质因高温而形成气态物质而达到与剩余物质分离的目的。另一方面导入的高温热媒因提供蒸发所需的热能因而降低了温度。污泥在热处理器1产出的气态物质与降低温度后的热媒则经由循环风机6经由循环管道10送至热交换器2再次加热。

因污泥干燥在循环管道10中，水蒸汽会不断的增加，导致循环管道10内压力不断提高。本例中所增加的水蒸汽通过排出管道11流经潜热回收器3，排出管道11的末端则设置真空泵7(负压操作，在正压操作时则设置一节流阀)以控制热处理器1的操作压力。潜热回收器3为一间接热交换器，利用冷流体与150℃的低温过热蒸汽进行热交换并使过热蒸汽温度降低，当蒸汽温度降至露点温度时，蒸汽会释放出潜热并冷凝成液态水。本例中因排出的气态物质成分几乎全为水蒸汽，因此当水蒸汽冷凝时其露点温度会维持不变，因此占蒸汽热焓绝大部分的潜热可在露点温度予以回收，冷流体可被加热至接近露点温度。蒸汽经冷凝成液态水后，其温度与露点温度相同，可进一步回收其显热或作为其他用途再利用。

由排出管道11排出的气态物质经潜热回收器3后，在负压操作时其温度可降至接近潜热回收器3的冷流体入口温度，在此温度下的不冷凝气体主要成分为污泥进料所夹杂的少量空气及由外部泄入的空气，可由真空泵7导至气化炉4作为气化气体的一部分。在正压操作时，排出管道11末端的压力与热处理器1略相同，此时潜热回收器3的回收比例，亦即热处理器1所蒸发的水蒸汽部分由潜热回收器3冷凝成水，部分则由管路末端的节流阀释出至其他制程，故在正压操作时不冷凝气体仍以过热蒸汽为主。

干燥后的干污泥已达到气化炉4的进料要求，本例中将作为气化炉4的进料。气化气体则为由外界导入经潜热回收器3预热的空气为主。排出管道11的不冷凝物质亦可导入作为气化气体的一部分。

实施例2.

如图2所示，本实施例的一种污泥热高温处理系统还包含第一集尘器8、高温锅炉9及第二集尘器12。高温烟气经第一集尘器8收集大部分的飞灰后导入热交换器2与热处理反应器1的热媒进行热交换，经热交换器2吸收部分热能后，高温烟气的温度会因而降低。降低温度后的烟气仍具回收价值，可将其导入其他热回收装置如高温锅炉9回收剩余热能，烟气经高温锅炉9进一步吸收热能后出口温度已降至约180℃，本例中不再进一步回收，而将低温烟气经第二集尘器12除尘后，再通过烟囱13排出。

潜热回收器3包括至少一预热器31、32及一冷凝器33。其中预热器31、32可为串联或并联实施，本实施例中为串连。排出的蒸汽先被传送至预热器31，本为气化炉4气化空气及燃烧炉5燃烧空气的预热器。然后再流经预热器32，最后多余的蒸汽潜热再经一冷凝器33冷凝后排出不冷凝气体至气化炉4。150℃的蒸汽流经预热器31预热时，因热交换而逐步降低温度，同时被预热的空气温度则逐步升高，当蒸汽温度降低至露点温度时，因蒸汽释放出潜热，此时蒸汽温度维持在露点温度不变，因此预热空气可被加热至100℃以上。接着饱和蒸汽流经预热器32时温度维持在露点温度，可加热锅炉给水至约90℃。最后剩余的饱和蒸汽，可加热其他预被加热的冷流体至约90℃，或不利用而使用冷凝器33，利用冷却水将蒸汽进一步冷却，使气态物质在冷凝器33所排出的不冷凝气体其温度仅略高于冷却水的温度。

本发明的高温热处理系统，能够高效地分离污泥内的气态物质与固态残渣，实现密闭空间的低污染排放，有效提高了热传导效率，显著减少了二噁英等剧毒物质的排放。污泥被导入热处理器，并导入高温气态热媒与其直接接触进行热交换，在热处理器中的污泥因受热产出气态物质与固态残渣物质，气态物质作为热媒经循环风机由循环管道导入热交换器进行加热后再次导入热处理器；气态物质经排出管道被传送至潜热回收器，在潜热回收器中气态物质进行冷凝释放出潜热并加热冷流体。达到了污泥内气态物质与液态物质分离的目的，并且将气态物质继续为锅炉供应热量，实现了能量的优化利用，节约了能源，符合可持续发展的理念。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。