CN110078350B - 污泥综合处置***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了污泥综合处置***和方法。污泥综合处置***包括：干燥装置；气液分离装置，其具有干燥冷烟气入口、第一混合气体入口、分离气体出口、水出口和尾气出口；第一干馏装置，其具有第一污泥入口、第一干馏热烟气入口、第一污泥出口、第一干馏冷烟气出口和第二混合气体出口；第二干馏装置，其具有第二污泥入口、第二干馏热烟气入口、第二干馏冷烟气出口和热解炭出口；混合气体回用装置，其具有第二混合气体入口、水蒸气出口和热解气出口。该污泥综合处置***可在待处理污泥干燥后进行两级干馏处理，从而获得高品质的干馏产品。同时，***中产生的高温介质可进行合理分配，从而提高***热效率、降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及污泥的无害化处理和资源化利用技术领域，具体而言，本发明涉及污泥综合处置***和方法。
背景技术
污泥热解是在绝氧气氛下，将污泥中的有机物分解产生热解炭、热解气及微量焦油的过程，具有无害化和减量化彻底，环境友好，资源化程度高等优势。污泥热解得到的热解炭(或称生物炭)具有较多的微孔和比表面积，同时含有较高的固定炭含量和丰富的N、P、K等养分，具有良好的保水、缓释和增加土壤肥力的功效，土壤资源化利用的潜力巨大。但是，污泥中的高水含量导致污泥热解过程的能耗过高，污泥热解生物炭用于土壤修复的工艺过程还需进一步改进。
同时，污泥热解产生的焦油和水分离困难，回收成本高，若直接排入污水管道会对后续的污水处理产生较大的影响，尤其是在膜法污水处理工艺中，容易对膜造成损坏。因此，现有的污泥处理手段仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出污泥综合处置的***和方法。该污泥综合处置***可在待处理污泥干燥后进行两级干馏处理，从而获得高品质的干馏产品。同时，***中产生的高温介质可进行合理分配，从而提高***热效率、降低能耗。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种污泥综合处置***。根据本发明的实施例，该污泥综合处置***包括：
干燥装置，所述干燥装置具有进料口、水蒸气入口、干燥热烟气入口、出料口、第一混合气体出口和干燥冷烟气出口；
气液分离装置，所述气液分离装置具有干燥冷烟气入口、第一混合气体入口、分离气体出口、水出口和尾气出口，所述干燥冷烟气入口与所述干燥冷烟气出口相连，所述第一混合气体入口与所述第一混合气体出口相连，所述分离气体出口与所述干燥热烟气入口相连；
第一干馏装置，所述第一干馏装置具有第一污泥入口、第一干馏热烟气入口、第一污泥出口、第一干馏冷烟气出口和第二混合气体出口，所述第一污泥入口与所述出料口相连，所述第一干馏冷烟气出口与所述干燥热烟气入口相连；
第二干馏装置，所述第二干馏装置具有第二污泥入口、第二干馏热烟气入口、第二干馏冷烟气出口和热解炭出口，所述第二污泥入口与所述第一污泥出口相连，所述第二干馏冷烟气出口与所述第一干馏热烟气入口相连；
混合气体回用装置，所述混合气体回用装置具有第二混合气体入口、水蒸气出口和热解气出口，所述第二混合气体入口与第二混合气体出口相连，所述水蒸气出口与所述水蒸气入口相连。
根据本发明实施例的污泥综合处置***，首先利用干燥装置，在水蒸气和干燥热烟气的作用下对待处理污泥进行干燥处理，得到干燥后污泥、第一混合气体(包括水蒸气、干燥产生的烟气等)和干燥冷烟气；其中，第一混合气体和干燥冷烟气进入气液分离装置进行气液分离，换热后得到水、分离气体和尾气，分离气体可返回干燥装置中用于对待处理污泥进行干燥。干燥后污泥进入第一干馏装置进行预干馏，在高温下进一步脱水，并发生部分干馏，得到部分热解油气和预干馏污泥，在第一干馏装置内，预干馏产生的热解油气可以与污泥逆向接触，并在输送过程中降温、促进焦油析出并粘附在污泥表面。后续，预干馏污泥进入第二干馏装置进一步进行干馏，污泥及其表面粘附的焦油发生二次裂解，得到的热解炭和焦油含量极低的热解气。同时，热解气可以经由第二干馏装置的第二污泥入口和第一干馏装置的出料口返回至第一干馏装置内，与第一干馏装置内的污泥发生逆向接触，促进污泥中焦油的析出。另一方面，第一干馏装置排出的第二混合气体(主要包括水蒸气、返回至第一干馏装置的热解气等)进入混合气体回用装置分离得到水蒸气和热解气，其中，水蒸气可返回干燥装置中对待处理污泥进行干燥处理。由此，本发明的污泥综合处置***有效解决了现有污泥处理工艺中能耗高、产生的油水混合物难以处理等问题，同时，***中产生的高温介质可进行合理分配，整个***不存在水蒸气潜热损失，从而提高***热效率、降低能耗。
另外，根据本发明上述实施例的污泥综合处置***还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置***进一步包括：燃烧装置，所述燃烧装置具有热解气入口、一次风入口、循环风入口、燃料入口和高温烟气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连，所述循环风入口与所述第一干馏冷烟气出口相连，所述高温烟气出口与所述第二干馏热烟气入口相连。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置***进一步包括：活性炭吸附装置，所述活性炭吸附装置设在所述第二混合气体入口与所述第二混合气体出口之间，且与所述干燥装置的进料口相连。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置***进一步包括：水蒸气调压装置，所述水蒸气调压装置设在所述水蒸气出口和所述水蒸气入口之间。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置***进一步包括：尾气处理装置，所述尾气处理装置与所述尾气出口相连。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置***进一步包括：热解炭水冷装置，所述热解炭水冷装置与所述热解炭出口相连。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用上述实施例所述的污泥综合处置***实施的污泥综合处置方法。根据本发明的实施例，该污泥综合处置方法包括：
将待处理污泥供给至干燥装置中进行干燥处理，得到干燥后污泥、第一混合气体和干燥冷烟气；
将所述第一混合气体和所述干燥冷烟气供给至气液分离装置中进行气液分离处理，得到分离气体、水和尾气，并将所述分离气体返回所述干燥装置中用于所述干燥处理；
将所述干燥后污泥供给至第一干馏装置中进行第一干馏处理，得到预干馏污泥和第二混合气体；
将所述预干馏污泥供给至第二干馏装置中进行第二干馏处理，得到热解炭和热解油气，并将所述热解油气返回所述第一干馏装置中用于所述第一干馏处理；
将所述第二混合气体供给至混合气体回用装置中进行分离处理，得到水蒸气和热解气，并将所述水蒸气返回所述干燥装置中用于所述干燥处理。
根据本发明实施例的污泥综合处置方法，首先利用干燥装置，在水蒸气和干燥热烟气的作用下对待处理污泥进行干燥处理，得到干燥后污泥、第一混合气体(包括水蒸气、干燥产生的烟气等)和干燥冷烟气；其中，第一混合气体和干燥冷烟气进入气液分离装置进行气液分离，换热后得到水、分离气体和尾气，分离气体可返回干燥装置中用于对待处理污泥进行干燥。干燥后污泥进入第一干馏装置进行预干馏，在高温下进一步脱水，并发生部分干馏，得到部分热解油气和预干馏污泥，在第一干馏装置内，预干馏产生的热解油气可以与污泥逆向接触，并在输送过程中降温、促进焦油析出并粘附在污泥表面。后续，预干馏污泥进入第二干馏装置进一步进行干馏，污泥及其表面粘附的焦油发生二次裂解，得到的热解炭和焦油含量极低的热解气。同时，热解气可以经由第二干馏装置的第二污泥入口和第一干馏装置的出料口返回至第一干馏装置内，与第一干馏装置内的污泥发生逆向接触，促进污泥中焦油的析出。另一方面，第一干馏装置排出的第二混合气体(主要包括水蒸气、返回至第一干馏装置的热解气等)进入混合气体回用装置分离得到水蒸气和热解气，其中，水蒸气可返回干燥装置中对待处理污泥进行干燥处理。由此，本发明的污泥综合处置方法有效解决了现有污泥处理工艺中能耗高、产生的油水混合物难以处理等问题，同时，工艺中产生的高温介质可进行合理分配，整个工艺不存在水蒸气潜热损失，从而提高工艺热效率、降低能耗。
另外，根据本发明上述实施例的污泥综合处置方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述水蒸气的温度为160～180℃。
在本发明的一些实施例中，所述第一混合气体的温度为70～90℃。
在本发明的一些实施例中，所述第二混合气体的温度为150～200℃。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置方法进一步包括：将热解气供给至燃烧装置中进行燃烧和配风处理，得到高温烟气；将所述高温烟气供给至所述第二干馏装置中用于所述第二干馏处理，得到第二干馏冷烟气；
在本发明的一些实施例中，所述高温烟气的温度为750～950℃。
在本发明的一些实施例中，所述第二干馏冷烟气的温度为500～600℃。
在本发明的一些实施例中，所述第二干馏处理进行的时间为30～90min。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置方法进一步包括：将所述第二干馏冷烟气供给至所述第一干馏装置中用于所述第一干馏处理，得到第一干馏冷烟气；将所述第一干馏冷烟气与所述分离气体进行配风，得到干燥热烟气，并将所述干燥热烟气供给至所述干燥装置中用于所述干燥处理。
在本发明的一些实施例中，所述第一干馏冷烟气的温度为350～450℃。
在本发明的一些实施例中，所述干馏热烟气的温度为200～250℃。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置方法进一步包括：在将所述第二混合气体供给至混合气体回用装置之前，预先利用活性炭吸附装置对所述第二混合气体进行吸附处理。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置方法进一步包括：在将所述水蒸气返回至所述干燥装置之前，预先利用水蒸气调压装置对所述水蒸气进行调压。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置方法进一步包括：将所述尾气供给至所述尾气处理装置中进行后处理。
在本发明的一些实施例中，所述污泥综合处置方法进一步包括：将所述热解炭供给至热解炭水冷装置进行冷却处理。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的污泥综合处置***的结构示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的污泥综合处置***的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
污泥综合处置***
在本发明的一个方面，本发明提出了一种污泥综合处置***。根据本发明的实施例，参考图1，该污泥综合处置***包括：干燥装置100、气液分离装置200、第一干馏装置310、第二干馏装置320和混合气体回用装置400。该污泥综合处置***可在待处理污泥干燥后进行两级干馏处理，从而获得高品质的干馏产品。同时，***中产生的高温介质可进行合理分配，从而提高***热效率、降低能耗。
下面参考图1～2进一步对根据本发明实施例的污泥综合处置***进行详细描述。
根据本发明的实施例，干燥装置100具有进料口101、水蒸气入口102、干燥热烟气入口103、出料口104、第一混合气体出口105和干燥冷烟气出口106，干燥装置100适于将待处理污泥进行干燥处理，得到干燥后污泥、第一混合气体和干燥冷烟气。待处理污泥的具体种类并不受特别限制，例如可以是市政污泥等。干燥处理中的加热方式可以采用直接加热与间接加热相结合的方式。具体的，直接加热方式可以通过将后续工艺中产生或换热得到的热烟气经由干燥热烟气入口通入干燥装置炉腔内与待处理污泥直接接触进行，间接加热方式可以采用将环系及轴内水蒸气(例如后续经气液分离并换热得到的水蒸气)通入干燥装置内进行。经过干燥处理，污泥发生部分脱水，干燥热烟气得到温度较低的干燥冷烟气，得到的第一混合气体中包括污泥脱水产生的水蒸气和用于上述直接加热的水蒸气等其他组分。
根据本发明的一些实施例，干燥装置100可以为盘式干燥机或桨叶式干燥机。
根据本发明的一些实施例，待处理污泥的含水率约为80％，经干燥处理后得到的干燥后污泥含水率约为40～50％。上述水蒸气的温度为160～180℃，上述干燥热烟气的温度为200～250℃，上述第一混合气体的温度为70～90℃。由此，***内高温介质的热量可以得到充分利用，从而显著降低工艺能耗，并达到有效干燥污泥的效果。
另外，根据本发明的一些实施例，在上述干燥处理中，还可以向待处理污泥中配入适量的含油活性炭，该含有活性炭可以由本发明工艺中生产得到的热解炭吸附热解气中焦油得到，也可以是第一干馏装置中污泥预干馏得到。通过将待处理污泥与含油活性炭混合进行干燥处理，一方面可以将活性炭中的焦油热解，减少产品中的焦油含量，另一方面还可以利用活性炭起到骨架的作用，从而进一步提高污泥的干燥效果。
根据本发明的实施例，气液分离装置200具有干燥冷烟气入口201、第一混合气体入口202、分离气体出口203、水出口204和尾气出口205，干燥冷烟气入口201与干燥冷烟气出口106相连，第一混合气体入口202与第一混合气体出口105相连，分离气体出口203与干燥热烟气入口103相连，气液分离装置200适于对干燥冷烟气和第一混合气体进行气液分离处理，以便得到分离气体、水和尾气。其中，分离气体的温度约为80℃，可以与后续第一干馏装置输出的第一干馏冷烟气配风获得温度约为200℃的干馏热烟气，并经由干燥热烟气入口进入干燥装置用于对待处理污泥进行干燥。
根据本发明的一些实施例，气液分离装置200可以为气液分离罐。
根据本发明的实施例，第一干馏装置310具有第一污泥入口311、第一干馏热烟气入口312、第一污泥出口313、第一干馏冷烟气出口314和第二混合气体出口315，第一污泥入口311与料口104相连，第一干馏冷烟气出口314与干燥热烟气入口103相连，第一干馏装置310适于对干燥后污泥进行第一干馏处理，以便得到预干馏污泥和第二混合气体。干燥后污泥可以通过卸料阀送入第一干馏装置，并在输送管道内通过物料堆积实现密封。通过第一干馏处理，预干馏污泥可进一步脱水，并发生部分干馏，生产热解油气，该热解油气可与来自第二干馏装置热解气共同在第一干馏装置中与污泥逆向接触，并在输送过程中实现降温，促进其中焦油的析出。析出的焦油可吸附在污泥表面并随污泥进入第二干馏装置进行二次裂解。另外，第一干馏装置310输出的第一干馏冷烟气可用于对干燥装置100中的待处理污泥进行干燥，第二混合气体中包括热解气和水蒸气，可供给至气体回用装置400中进行处理。
根据本发明的一些实施例，第一干馏装置310可以为内轴旋转的卧式筒体干馏机。
根据本发明的一些实施例，第一干馏装置310中干燥后污泥的加热方式为间接式加热，热源可采用第二干馏装置310输出的第二干馏冷烟气。根据本发明的一些实施例，第二干馏冷烟气的温度为500～600℃，第一干馏冷烟气的温度为350～450℃，由此，可以满足干燥后污泥预干馏的热量需要。
根据本发明的实施例，第二干馏装置320具有第二污泥入口321、第二干馏热烟气入口322、第二干馏冷烟气出口323和热解炭出口324，第二污泥入口321与第一污泥出口313相连，第二干馏冷烟气出口323与第一干馏热烟气入口312相连，第二干馏装置320适于对预干馏污泥进行进一步的干馏处理，使污泥及其表面粘附的焦油发生二次裂解，得到的热解炭和焦油含量极低的热解气。其中，热解气可返回第一干馏装置310与干燥后污泥逆向接触。
根据本发明的一些实施例，第一干馏装置320可以为内轴旋转的卧式筒体干馏机。
根据本发明的一些实施例，第二干馏处理采用间接式加热，热源为第二干馏热烟气，其温度为750～950℃；第二干馏处理进行的时间可以为30～90min。由此，可以进一步有利于物料中焦油的充***解和污泥的充分干馏。
根据本发明的实施例，混合气体回用装置400具有第二混合气体入口401、水蒸气出口402和热解气出口403，第二混合气体入口401与第二混合气体出口315相连，水蒸气出口402与水蒸气入口102相连，混合气体回用装置400适于对第二混合气体进行分离处理，以便得到水蒸气和热解气。其中，水蒸气可作为高温介质返回干燥装置100用于对待处理污泥进行干燥。
根据本发明的一些实施例，上述第二混合气体的温度为150～200℃。
参考图2，本发明的污泥综合处置***还进一步包括：燃烧装置500。根据本发明的实施例，燃烧装置500具有热解气入口501、一次风入口502、循环风入口503、燃料入口504和高温烟气出口505，热解气入口505与热解气403出口相连，循环风入口503与第一干馏冷烟气出口314相连，高温烟气出口505与第二干馏热烟气入口322相连。燃烧装置500适于通过补充燃料、***内热解气的燃烧及配风操作为***提供热量，得到的高温烟气可作为第二干馏热烟气返回第二干馏装置中用于第二干馏处理。
根据本发明的一些实施例，燃烧装置500为热风炉。
根据本发明的一些实施例，高温烟气的温度为750～950℃，由此，可以满足各步工艺以及与其他介质换热的需要。
根据本发明的一些实施例，上述补充燃料采用清洁能源，例如天然气、合成气、净化后煤气等。污泥热解产生的热解气主要成分包括氢气、一氧化碳、甲烷等其他烃类化合物。
如上所述，在本发明的污泥综合处置***中，至少包括如下热量利用方式：
(1)热解气与补充燃料在燃烧装置内燃烧后与干燥装置的尾气(气液分离装置输出的分离气体)进行配风，获取750～950℃高温烟气(第二干馏热烟气)；
(2)高温烟气为第二干馏装置提供热量后成为500～600℃的第二干馏冷烟气(第一干馏热烟气)；
(3)第二干馏冷烟气为第一干馏装置提供热量后成为350～450℃的第一干馏冷烟气；
(4)第一干馏冷烟气与干燥机循环风(约80℃)配风后获得200～250℃的干燥热烟气；
(5)干馏热烟气直接进入干燥装置炉膛与污泥直接接触换热后获取约80℃的干馏冷烟气与水蒸气混合尾气，进入气液分离装置。
参考图2，本发明的污泥综合处置***还进一步包括：活性炭吸附装置600。活性炭吸附装置600设在第二混合气体入口401与第二混合气体出口315之间，且与干燥装置100的进料口101相连(附图中未示出该相连关系)，活性炭吸附装置600适于利用活性炭吸附第二混合气体中的焦油。活性炭吸附装置中所使用的活性炭来自于本发明工艺中污泥干馏所得的的热解炭，活性炭吸附焦油后，得到的含有活性炭可输送至干燥装置中与待处理污泥混合进行干燥，由此，一方面可以将活性炭中的焦油热解，减少产品中的焦油含量，另一方面还可以利用活性炭起到骨架的作用，从而进一步提高污泥的干燥效果。
参考图2，本发明的污泥综合处置***还进一步包括：水蒸气调压装置700。根据本发明的实施例，水蒸气调压装置600设在水蒸气出口402和水蒸气入口102之间。由此，在将混合气体回用装置400输出的水蒸气返回干燥装置100之前，可利用在水蒸气调压装置600对水蒸气进行调压，从而可以进一步提高水蒸气作为高温介质对待处理污泥进行干燥的效果。根据本发明的一些实施例，混合气体回用装置输出的水蒸气压力为1.5～2.5MPa，经调压后，压力为0.5～1.0MPa。
参考图2，本发明的污泥综合处置***还进一步包括：尾气处理装置800。根据本发明的实施例，尾气处理装置800与尾气出口205相连，尾气处理装置800适于对气液分离装置200排出的尾气进行后处理。具体的，尾气处理装置800可包括本领域常见的水洗塔、碱洗塔、UV光解单元和活性炭吸附单元等设置，并利用本领域成熟工艺对尾气进行处理，在此不再赘述。
参考图2，本发明的污泥综合处置***还进一步包括：热解炭水冷装置900。根据本发明的实施例，热解炭水冷装置900与热解炭出口324相连，热解炭水冷装置900适于对第二干馏装置320输出的热解炭进行水冷。
如上所述，根据本发明实施例的污泥综合处置***可以具有选自下列的优点至少之一：
(1)热解油气首先经过第一干馏装置，使得热量充分利用，并使其中的焦油在输送过程中充分沉淀，避免废油水的产生；
(2)含油活性炭可以进一步输送至干燥装置内干燥热解，将其吸附的焦油热解，活性炭可起到骨架作用；
(3)热解气与水蒸气分离后，热解气回用到***，实现***内资源整合；水蒸气经压力调节后为干燥装置提供热量，使蒸发出的水分的热量得到充分利用，避免水潜热的损失，提高热效率；
(4)干馏热烟气进入干燥装置炉膛直接加热待处理污泥，加速干燥机的水脱除，可将干燥装置中的水分低于沸点温度带出，减少潜热损失；
(5)低温风进行循环，热量循环利用。所以整个***排出***的只有干燥装置脱除的显热以及一次风，***热效率高。
污泥综合处置方法
在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用上述实施例所述的污泥综合处置***实施的污泥综合处置方法。根据本发明的实施例，该污泥综合处置方法包括：将待处理污泥供给至干燥装置中进行干燥处理，得到干燥后污泥、第一混合气体和干燥冷烟气；将第一混合气体和干燥冷烟气供给至气液分离装置中进行气液分离处理，得到分离气体、水和尾气，并将分离气体返回干燥装置中用于干燥处理；将干燥后污泥供给至第一干馏装置中进行第一干馏处理，得到预干馏污泥和第二混合气体；将预干馏污泥供给至第二干馏装置中进行第二干馏处理，得到热解炭和热解油气，并将热解油气返回第一干馏装置中用于第一干馏处理；将第二混合气体供给至混合气体回用装置中进行分离处理，得到水蒸气和热解气，并将水蒸气返回所述干燥装置中用于干燥处理。
根据本发明的一些实施例，上述水蒸气的温度为160～180℃。上述干馏热烟气的温度为200～250℃。上述第一混合气体的温度为70～90℃。由此，***内高温介质的热量可以得到充分利用，从而显著降低工艺能耗，并达到有效干燥污泥的效果。
根据本发明的一些实施例，上述第二混合气体的温度为150～200℃。
根据本发明的一些实施例，上述污泥综合处置方法进一步包括：将热解气供给至燃烧装置中进行燃烧和配风处理，得到高温烟气；将高温烟气供给至所述第二干馏装置中用于第二干馏处理，得到第二干馏冷烟气。燃烧装置适于通过补充燃料、***内热解气的燃烧及配风操作为***提供热量，得到的高温烟气可作为第二干馏热烟气返回第二干馏装置中用于第二干馏处理。
根据本发明的一些实施例，上述补充燃料采用清洁能源，例如天然气、合成气、净化后煤气等。污泥热解产生的热解气主要成分包括氢气、一氧化碳、甲烷等其他烃类化合物。
根据本发明的一些实施例，高温烟气的温度为750～950℃，第二干馏处理进行的时间为30～90min。由此，可以进一步有利于物料中焦油的充***解和污泥的充分干馏。
根据本发明的一些实施例，上述第一干馏冷烟气的温度为350～450℃，上述第二干馏冷烟气的温度为500～600℃。由此，可以满足干燥后污泥预干馏的热量需要。
根据本发明的一些实施例，本发明的污泥综合处置方法还进一步包括：将第二干馏冷烟气供给至第一干馏装置中用于第一干馏处理，得到第一干馏冷烟气；将第一干馏冷烟气与所述分离气体进行配风，得到干燥热烟气，并将干燥热烟气供给至干燥装置中用于干燥处理。
根据本发明的一些实施例，本发明的污泥综合处置方法还进一步包括：在将第二混合气体供给至混合气体回用装置之前，预先利用活性炭吸附装置对第二混合气体进行吸附处理。活性炭吸附装置中所使用的活性炭来自于本发明工艺中污泥干馏所得的的热解炭，活性炭吸附焦油后，得到的含有活性炭可输送至干燥装置中与待处理污泥混合进行干燥，由此，一方面可以将活性炭中的焦油热解，减少产品中的焦油含量，另一方面还可以利用活性炭起到骨架的作用，从而进一步提高污泥的干燥效果。
根据本发明的一些实施例，本发明的污泥综合处置方法还进一步包括：在将水蒸气返回至干燥装置之前，预先利用水蒸气调压装置对水蒸气进行调压，从而可以进一步提高水蒸气作为高温介质对待处理污泥进行干燥的效果。根据本发明的一些实施例，混合气体回用装置输出的水蒸气压力为1.5～2.5MPa，经调压后，压力为0.5～1.0MPa。
根据本发明的一些实施例，本发明的污泥综合处置方法还进一步包括：将尾气供给至尾气处理装置中进行后处理。具体的，尾气处理装置可包括本领域常见的水洗塔、碱洗塔、UV光解单元和活性炭吸附单元等设置，并利用本领域成熟工艺对尾气进行处理，在此不再赘述。
根据本发明的一些实施例，本发明的污泥综合处置方法还进一步包括：将热解炭供给至热解炭水冷装置进行冷却处理。
综上可知，根据本发明实施例的污泥综合处置方法，首先利用干燥装置，在水蒸气和干燥热烟气的作用下对待处理污泥进行干燥处理，得到干燥后污泥、第一混合气体(包括水蒸气、干燥产生的烟气等)和干燥冷烟气；其中，第一混合气体和干燥冷烟气进入气液分离装置进行气液分离，换热后得到水、分离气体和尾气，分离气体可返回干燥装置中用于对待处理污泥进行干燥。干燥后污泥进入第一干馏装置进行预干馏，在高温下进一步脱水，并发生部分干馏，得到部分热解油气和预干馏污泥，在第一干馏装置内，预干馏产生的热解油气可以与污泥逆向接触，并在输送过程中降温、促进焦油析出并粘附在污泥表面。后续，预干馏污泥进入第二干馏装置进一步进行干馏，污泥及其表面粘附的焦油发生二次裂解，得到的热解炭和焦油含量极低的热解气。同时，热解气可以经由第二干馏装置的第二污泥入口和第一干馏装置的出料口返回至第一干馏装置内，与第一干馏装置内的污泥发生逆向接触，促进污泥中焦油的析出。另一方面，第一干馏装置排出的第二混合气体(主要包括水蒸气、返回至第一干馏装置的热解气等)进入混合气体回用装置分离得到水蒸气和热解气，其中，水蒸气可返回干燥装置中对待处理污泥进行干燥处理。由此，本发明的污泥综合处置方法有效解决了现有污泥处理工艺中能耗高、产生的油水混合物难以处理等问题，同时，工艺中产生的高温介质可进行合理分配，整个工艺不存在水蒸气潜热损失，从而提高工艺热效率、降低能耗。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例
将含水率80％的污泥与第一干馏装置输出的含油活性炭混合送入桨叶式干燥机，并在水蒸气温度为160℃，入炉烟气200℃的条件下下脱水干化60min，获取含水率为50％的污泥；污泥通过垂直溜槽进入第一干馏装置，在烟气温度600℃下进行脱水预干馏(第一干馏处理)，之后进入第二干馏装置；第一干馏装置内产生的水蒸气、第二干馏装置导入的热解气以及部分污泥热解产生的不凝气在第一干馏装置内混合成为第二混合气体，促使热解气降温，析出焦油并粘附在污泥表面，并随污泥再次送入第二干馏装置热解，获得的水蒸气以及热解气(150℃)依次进入热解炭吸附装置、水蒸气与热解气分离装置(1.5MPa)以及水蒸气调压装置，获取180℃饱和水蒸气(0.5MPa)以及热解气；饱和水蒸气作为热源回用到干燥装置，热解气作为燃料回用到燃烧装置；进入第二干馏装置的污泥在绝氧条件下加热60min，发生热解(温度为800℃的高温烟气间接加热)，产生热解油气和热解炭；热解油气通过污泥进料溜槽与污泥逆向流动，返回第一干馏装置；热解炭经水冷螺旋输送机降温后进入碳罐，做进一步的资源化利用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (16)
1.一种污泥综合处置***，其特征在于，包括：
干燥装置，所述干燥装置具有进料口、水蒸气入口、干燥热烟气入口、出料口、第一混合气体出口和干燥冷烟气出口；
气液分离装置，所述气液分离装置具有干燥冷烟气入口、第一混合气体入口、分离气体出口、水出口和尾气出口，所述干燥冷烟气入口与所述干燥冷烟气出口相连，所述第一混合气体入口与所述第一混合气体出口相连，所述分离气体出口与所述干燥热烟气入口相连；
第一干馏装置，所述第一干馏装置具有第一污泥入口、第一干馏热烟气入口、第一污泥出口、第一干馏冷烟气出口和第二混合气体出口，所述第一污泥入口与所述出料口相连，所述第一干馏冷烟气出口与所述干燥热烟气入口相连；
第二干馏装置，所述第二干馏装置具有第二污泥入口、第二干馏热烟气入口、第二干馏冷烟气出口和热解炭出口，所述第二污泥入口与所述第一污泥出口相连，所述第二干馏冷烟气出口与所述第一干馏热烟气入口相连；
混合气体回用装置，所述混合气体回用装置具有第二混合气体入口、水蒸气出口和热解气出口，所述第二混合气体入口与第二混合气体出口相连，所述水蒸气出口与所述水蒸气入口相连。
2.根据权利要求1所述的污泥综合处置***，其特征在于，进一步包括：
燃烧装置，所述燃烧装置具有热解气入口、一次风入口、循环风入口、燃料入口和高温烟气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连，所述循环风入口与所述第一干馏冷烟气出口相连，所述高温烟气出口与所述第二干馏热烟气入口相连。
3.根据权利要求1所述的污泥综合处置***，其特征在于，进一步包括：
活性炭吸附装置，所述活性炭吸附装置设在所述第二混合气体入口与所述第二混合气体出口之间，且与所述干燥装置的进料口相连；
水蒸气调压装置，所述水蒸气调压装置设在所述水蒸气出口和所述水蒸气入口之间。
4.根据权利要求1所述的污泥综合处置***，其特征在于，进一步包括：
尾气处理装置，所述尾气处理装置与所述尾气出口相连；
热解炭水冷装置，所述热解炭水冷装置与所述热解炭出口相连。
5.一种利用权利要求1~4任一项所述的污泥综合处置***实施的污泥综合处置方法，其特征在于，包括：
将待处理污泥供给至干燥装置中进行干燥处理，得到干燥后污泥、第一混合气体和干燥冷烟气；
将所述第一混合气体和所述干燥冷烟气供给至气液分离装置中进行气液分离处理，得到分离气体、水和尾气，并将所述分离气体返回所述干燥装置中用于所述干燥处理；
将所述干燥后污泥供给至第一干馏装置中进行第一干馏处理，得到预干馏污泥和第二混合气体；
将所述预干馏污泥供给至第二干馏装置中进行第二干馏处理，得到热解炭和热解油气，并将所述热解油气返回所述第一干馏装置中用于所述第一干馏处理；
将所述第二混合气体供给至混合气体回用装置中进行分离处理，得到水蒸气和热解气，并将所述水蒸气返回所述干燥装置中用于所述干燥处理。
6.根据权利要求5所述的污泥综合处置方法，其特征在于，所述水蒸气的温度为160~180 °C。
7.根据权利要求6所述的污泥综合处置方法，其特征在于，所述第一混合气体的温度为70~90 °C。
8.根据权利要求6所述的污泥综合处置方法，其特征在于，所述第二混合气体的温度为150~200 °C。
9.根据权利要求5所述的污泥综合处置方法，其特征在于，进一步包括：
将热解气供给至燃烧装置中进行燃烧和配风处理，得到高温烟气；
将所述高温烟气供给至所述第二干馏装置中用于所述第二干馏处理，得到第二干馏冷烟气。
10.根据权利要求9所述的污泥综合处置方法，其特征在于，所述高温烟气的温度为750~950 °C。
11.根据权利要求9所述的污泥综合处置方法，其特征在于，所述第二干馏冷烟气的温度为500~600 °C。
12.根据权利要求9所述的污泥综合处置方法，其特征在于，所述第二干馏处理进行的时间为30~90 min。
13.根据权利要求9所述的污泥综合处置方法，其特征在于，进一步包括：
将所述第二干馏冷烟气供给至所述第一干馏装置中用于所述第一干馏处理，得到第一干馏冷烟气；
将所述第一干馏冷烟气与所述分离气体进行配风，得到干燥热烟气，并将所述干燥热烟气供给至所述干燥装置中用于所述干燥处理。
14.根据权利要求13所述的污泥综合处置方法，其特征在于，所述第一干馏冷烟气的温度为350~450 °C。
15.根据权利要求5所述的污泥综合处置方法，其特征在于，进一步包括：
在将所述第二混合气体供给至混合气体回用装置之前，预先利用活性炭吸附装置对所述第二混合气体进行吸附处理；
在将所述水蒸气返回至所述干燥装置之前，预先利用水蒸气调压装置对所述水蒸气进行调压。
16.根据权利要求5所述的污泥综合处置方法，其特征在于，进一步包括：
将所述尾气供给至所述尾气处理装置中进行后处理；
将所述热解炭供给至热解炭水冷装置进行冷却处理。
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| GR01 | Patent grant | ||
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