半炭化耦合炭化工艺处理市政污泥的方法和集成设备与流程

本发明属于市政污泥处理，特别涉及一种半炭化耦合炭化工艺处理市政污泥的方法和集成设备。

背景技术：

1、市政污泥是城镇污水处理过程中不可避免的副产物。近年来，随着污水处理能力的快速增长，市政污泥的产量也在急剧增加。污泥中含有重金属、微生物和各种其他污染物。污泥处理处置不当，会造成温室气体排放、地下水污染、土地污染等次生环境问题。当前，市政污泥干化热解炭化技术备受关注，该技术具有减量化程度高、重金属固化比例高等优点。

2、中国专利文献cn107200458a公开了一种市政污泥处理方法，采用干化炉和热解炭化炉对市政污泥进行脱水和热解炭化处理，干化炉和热解炭化炉均采用夹套式回转炉进行间接性加热，干化炉内物料的加热温度为100～150℃，干化炉通过干化辅助燃烧炉产生的辅助加热烟气以及从热解炭化炉加热夹套导出的热解炉夹套烟气进行供热；热解炭化炉通过混合燃烧炉产生的高温加热烟气进行供热。热解炭化炉设置有热解气排口，热解气排口将热解炭化炉炉腔内产生的热解气送入混合燃烧炉内燃烧用以产生高温加热烟气。该方式由于干化炉内的加热温度相对较低，且采用间接加热方式，使得干化效率相对较低。

3、中国专利文献cn214400194u公开了一种市政污泥干化热解炭化系统，该系统包括干化炉和热解炭化炉，干化炉和热解炭化炉均采用加热夹套，干化炉上设置有干化气导出管，干化气导出管依次连接喷淋塔、冷凝器、换热器，热解气导出管与换热器连通可实现干化气与热解气的换热，干化气导出管在换热器之后分成分别通往燃烧室和干化炉的两个支路。干化炉通过采用内加热和外加热两种方式。干化气通过喷淋、换热后再次回到干化炉内实现干化气的部分循环，实现内加热。燃烧室产生的高温烟气依次通过热解炭化炉、干化炉的夹套，实现外加热。该方案通过干化气内循环的方式提高了干化的效率，也有利于降低项目现场的异味，代表了一种技术发展趋势，但是先冷凝、再换热的工艺增加了能量损耗。

技术实现思路

1、本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种半炭化耦合炭化工艺处理市政污泥的方法，在进一步提高热处理效率的基础上，降低项目现场的异味。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、半炭化耦合炭化工艺处理市政污泥的方法，市政污泥经第一热处理段、第二热处理段处理，第二热处理段采用夹套加热，第二热处理段配设第二供热源为夹套提供热源：

4、（1）控制市政污泥在第一热处理段的含水率，使进料端的含水率大于60%，出料端的含水率小于30%；

5、（2）第一热处理段的进气端位于其出料端处，第一热处理段配设第一供热源，第一供热源导出的加热烟气从第一热处理段的进气端进入第一热处理段并与市政污泥直接接触，加热烟气的运动方向与市政污泥的前进方向相反，加热烟气在进气端的温度不小于450℃使得市政污泥在第一热处理段的后段发生部分炭化；

6、（3）市政污泥从第一热处理段导出后进入第二热处理段，市政污泥在第二热处理段进行炭化，第二热处理段生成第二热解气，第二热解气导入第二供热源和/或第一供热源进行资源化利用；

7、（4）第一热处理段产生的第一热解气经第一热处理段的出气端导出，干法除尘后部分导至第一供热源使得部分第一热解气在第一热处理段的出气端、第一供热源、第一热处理段的进气端之间形成循环，第一热解气部分导至第二供热源使得部分第一热解气经第二供热源资源化利用后随第二热处理段的加热烟气经尾气处理后外排。

8、本发明所述的“半炭化”是指：在含水率已相对较低的干化段后段，通过高温烟气直接接触使物料发生部分炭化。

9、相对于中国专利文献cn214400194u，本技术的主要创新点在于：

10、（1）通过提高第一热处理段加热烟气的温度，在第一热处理段中实现部分炭化。一方面高温加速了市政污泥在第一热处理段中的干化效率，另一方面也相当于提高了第二热处理段的炭化效率，相比第二热处理段采用夹套间接加热模式，第一热处理段的直接加热模式炭化效率更高。

11、（2）部分炭化可以分解部分干化气中的有机物，从而降低干化气的粘度，减少干化气粘度对干法除尘稳定性的影响，有利于第一热解气中颗粒物或粉尘的去除。

12、（3）第一热解气仅采用干法除尘，保证了第一热解气的水汽含量，液体的比热容大于气体的比热容，可提高第一热解气的储热性能，从而提高第一热处理段的效率、降低设备规模。如果采用喷淋方式，一方面会产生大量有机废水，第一热解气中的高温水汽也会遇冷凝结，从而降低第一热解气的储热性能；其次，有机废水也是项目现场异味的重要来源。

13、（4）第一热处理段配设第一供热源，一方面保证第一热处理段的加热烟气有足够高的温度，另一方面可及时去除循环气中的有机成分，并充分利用有机成分的热能。

14、（5）第一热解气部分导至第二供热源后随第二热处理段的加热烟气经尾气处理后外排，相当于将“在中国专利文献cn214400194u所述方案中，在干化气喷淋阶段析出的水汽”转移到在尾气处理段析出，此时尾气中有机物经过高温氧化含量已非常低，可大幅减少异味的产生。而且尾气中水汽含量较高，在后续尾气处理中，可以减少喷淋水的用量。

15、作为改进，所述第一热解气至少50%的气量导至第一供热源，保证第一供热源中有足够可供燃烧的有机物。

16、作为改进，所述第一热解气经第一热处理段的出气端导出时的温度不大于300℃，以适应后续干法除尘的需要。

17、作为改进，所述第二供热源产生的加热烟气在夹套进气端的温度不小于850℃。

18、作为改进，所述步骤（4）中采用布袋除尘器进行除尘。

19、作为改进，所述布袋除尘器的出尘口与第二热处理段的进料端连通。

20、作为改进，所述步骤（4）中第一热解气经除尘处理后与从夹套导出的加热烟气尾气进行换热以提升第一热解气的温度。

21、作为改进，所述第一供热源、第二供热源配设助燃风，助燃风与从夹套导出的加热烟气尾气进行换热以降低加热烟气尾气的温度。

22、作为改进，所述步骤（4）中尾气处理包括脱酸处理。

23、本发明还提供了一种半炭化耦合炭化工艺处理市政污泥的集成设备，包括第一热处理炉和第二热处理炉，第二热处理炉为采用夹套加热的间接热脱附炉，第二热处理炉配设第二供热源为夹套提供热源，第一热处理炉为直接热脱附炉，第一热处理炉的进气端位于其出料端处，第一热处理炉配设第一供热源，第一供热源与第一热处理炉的进气端相接；第一热处理炉的出气端与干法除尘装置相接，干法除尘装置的出气端与第一供热源、第二供热源连通，第二热处理炉的夹套接尾气处理装置，第二热处理炉的热解气出口与第二供热源和/或第一供热源连通。

24、作为改进，所述干法除尘装置的出尘口与第二热处理炉的进料端连通。

25、作为改进，所述第二热处理炉的夹套与尾气处理装置之间设置用于为第一热处理炉产生的第一热解气提升温度的第一换热器。

26、作为改进，所述尾气处理装置包括配设有碱液池的脱酸塔。

27、综上所述，本发明通过引入半炭化的概念，用直接接触的加热方式实现物料的部分炭化，提高了热处理效率，也有助于提高气体的除尘效率。同时用干法除尘替代了喷淋洗涤，不仅降低了热能损耗，也有助于进一步降低项目现场的异味。