CN112979122B - 一种污泥碳化装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种污泥碳化装置，包括：碳化器(1)，所述碳化器(1)依次包括第一脱水段(11)、低温灭活段(12)、控氧燃烧段(13)、缺氧稳固段(14)；运载车(2)，所述运载车(2)用于运载污泥移动并进入所述碳化器(1)处理；烟气处理***(3)，所述烟气处理***(3)向所述碳化器(1)供给热风；排烟***(4)，所述排烟***(4)与所述碳化器(1)相连通，用于抽取所述碳化器(1)内烟气。本申请提供的污泥碳化装置，使用运载车运载污泥，提高工作效率，同时能够抑制有害气体外泄，不会造成二次污染。污泥经过碳化之后留存一定的热值，可以作为烧结砖、陶粒制品、水泥等建筑材料的生产原料。

Description

一种污泥碳化装置

技术领域

本申请涉及污泥处理技术领域，特别是涉及一种污泥碳化装置。

背景技术

现阶段针对高热值的一般固废处置技术，主要是填埋、焚烧及高温干馏等方式，大多用于处理生活垃圾和市政污泥的混合物，因处置的成分复杂，导致处置工艺复杂、投入大、耗能大，且处置效率较低。其中，焚烧工艺投资大，处置得到的产物成分复杂，最终处置难度大，烟囱灰等终产物仍然需要填埋处理。而高温干馏工艺是利用高温闭氧热解的方法，由于采用间接热传导的被动热解方式，热能损耗大，导致能耗高、热能利用率低、产能较低。

随着城市化和国民经济的快速发展，城市污水和工业污水处理率不断提高，污泥的产生及其数量急剧增加，污泥处置将会成为一个专业化的新兴产业。而污泥单独处理，针对性、专业性更强，需要开发适应污泥处理需要的处置工艺和装置，将污泥固废处置无害化、资源化利用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种污泥碳化装置；本申请提供的污泥碳化装置，使用运载车运载污泥，提高工作效率，同时能够抑制有害气体外泄，不会造成二次污染。污泥经过碳化之后留存一定的热值，可以作为烧结砖、陶粒制品、水泥等建筑材料的生产原料。

本发明提供的技术方案如下：

一种污泥碳化装置，包括：

碳化器，所述碳化器依次包括第一脱水段、低温灭活段、控氧燃烧段、缺氧稳固段；

运载车，所述运载车用于运载污泥移动并进入所述碳化器处理；

烟气处理***，所述烟气处理***用于将所述控氧燃烧段的烟气进行利用和处理，并将处理后的烟气全部或部分送回所述控氧燃烧段。

优选地，所述烟气处理***包括第一烟气处理管所述第一脱水段与冷凝机构相连通，所述第一烟气处理管连通所述冷凝机构和所述控氧燃烧段，用于将冷凝后的部分或全部烟气送回所述控氧燃烧段；所述冷凝机构还与烟气净化装置相连通。

优选地，所述烟气处理***还包括第二烟气处理管，所述第二烟气处理管一端与所述第一脱水段相连通，另一端与砖瓦生产线的高温烟气出口相连通。

优选地，还设有冷却***，所述冷却***用于向所述缺氧稳固段供给冷水。

优选地，所述冷却***包括输水管和喷淋管，所述输水管一端连接水源，另一端连接所述喷淋管。

优选地，还设有用于储存污泥的储料仓，所述运载车在所述储料仓内装载污泥，并运载污泥进入所述碳化器处理。

优选地，所述储料仓设有储料仓抽风***，所述储料仓抽风***通过管道与所述控氧燃烧段相连通，将抽出的气体送放入所述控氧燃烧段中。

优选地，还设有用于储存污泥碳化后成品的成品仓，所述运载车在所述成品仓内卸料，所述成品仓还设有收尘机构。

优选地，还设有运载车循环线，所述运载车在所述成品仓卸料后经运载车循环线移动至所述储料仓装载污泥，然后进入所述碳化器碳化处理。

本申请提供一种污泥碳化装置，利用运载车运载污泥，进入碳化器进行处理。碳化器依次包括第一脱水段、低温灭活段、控氧燃烧段、缺氧稳固段，不同工艺段的温度和氧气含量等工艺参数的差别，通过控制烟气处理***、排烟***实现，以维持各段参数处于污泥碳化处理所需范围。

本申请提供的污泥碳化装置，具有以下优点：

第一、投资小、处置效率高，建设投资1500万元，对应处置能力可达到日处理量300-350吨。

第二、充分利用污泥高热值的优势，除了启动阶段外，通过污泥燃烧释放部分热量，可以满足控氧燃烧步骤中的热量需求，实现“污泥烧污泥”，同时保留部分热值，使污泥碳化稳固，增加附加值。

第三、变废为宝，污泥经过碳化之后形成的碳化物(如碳粉等)留存有一定的热值，可以作为烧结砖、陶粒制品、水泥等建筑材料的生产原料

第四、对污泥的处置彻底、无污染，并能实现排放治理和产物再利用，可以抑制有害气体外泄，不会造成二次污染。

第五、使用运载车运载污泥，加大了污泥碳化处理量，大大提高了污泥碳化的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中污泥碳化装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中污泥碳化装置的平面布置示意图；

图3为本发明实施例中污泥碳化装置使用时的工艺流程示意图；

附图标记：1-碳化器；11-第一脱水段；12-低温灭活段；13-控氧燃烧段；14-缺氧稳固段；2-运载车；3-烟气处理***；4-冷凝机构；5-烟气净化装置；6-冷却***；7-储料仓；8-成品仓。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本申请实施例采用递进的方式撰写。

请如图1至图3所示，本发明实施例提供一种污泥碳化装置，包括：

碳化器1，所述碳化器1依次包括第一脱水段11、低温灭活段12、控氧燃烧段13、缺氧稳固段14；

运载车2，所述运载车2用于运载污泥移动并进入所述碳化器1处理；

烟气处理***3，所述烟气处理***3用于将所述控氧燃烧段13的烟气进行利用和处理，并将处理后的烟气全部或部分送回所述控氧燃烧段13。

本申请提供一种污泥碳化装置，利用运载车2运载污泥，进入碳化器1进行处理。碳化器1依次包括第一脱水段11、低温灭活段12、控氧燃烧段13、缺氧稳固段14，不同工艺段的温度和氧气含量等工艺参数的差别，通过控制烟气处理***3实现，以维持各段参数处于污泥碳化处理所需范围。

本申请提供的污泥碳化装置，利用运载车2运载污泥，污泥碳化的工艺过程都在运载车内完成，污泥在处理前通常呈泥饼状、碳化处理后呈颗粒状或粉末状，利用运载车2可以减少污泥转运的劳动强度，提高效率。由于污泥需要在高温条件下碳化，运载车2需要有一定耐高温、耐腐蚀性能，并且需要有一定的运载量，而且在运行过程中不能有大量物料外漏造成环境的二次污染。

碳化器1内需要进行热处理，因此优选碳化器1为隧道状腔体，外壳包括耐火保温层，既可有效防止温度向外部传递，又能保护碳化器1外框架不会因高温及腐蚀性气体变形或受损。碳化器1两端都设有闸门，在运载车2进出时闸门开启，其他时间闸门关闭，避免碳化器1内的温度和含氧量等受到外界干扰。

优选地，所述烟气处理***3包括第一烟气处理管，所述第一脱水段11与冷凝机构4相连通，所述第一烟气处理管连通所述冷凝机构4和所述控氧燃烧段13，用于将冷凝后的部分或全部烟气送回所述控氧燃烧段13；所述冷凝机构4还与烟气净化装置5相连通。

烟气处理***3通过烟气处理管与碳化器1不同位置连通，从而抽取不同区域的烟气并导入目标区域，实现烟气的处理和利用。具体而言，由于碳化器1是隧道窑，包括依次连接的第一脱水段11、低温灭活段12、控氧燃烧段13、缺氧稳固段14，由于各区段之间并未分隔，根据不同区段内气压的不同，且由于第一脱水段11内的空气持续被抽入冷凝机构4中，控氧燃烧段13内的高温烟气会在碳化器1内流动至低温灭活段12、第一脱水段11，并在第一脱水段11对污泥进行脱水，使得污泥的含水量降低，充分利用烟气的余热，还能利用污泥和水分蒸发产生的水蒸气吸附烟气中的SO₂和H₂S，也能降低烟气的温度；脱水后含有水蒸气的烟气，进入冷凝机构4冷凝脱水，经冷凝处理后的烟气部分或全部送回控氧燃烧段13，维持控氧燃烧段13的缺氧条件，也减少烟气的处理量；而未送回控氧燃烧段13的烟气进入烟气净化装置5，处理达标后排放。

冷凝后的烟气还可进入烟气净化装置中处理达标后排放。烟气处理为本领域所公知的脱硫、脱销、除尘等处置方式，使处理后的烟气能够符合相关环保排放标准达标排放。冷凝后的烟气进入烟气净化装置和烟气输送管的量，可以通过设置阀门等方式灵活调整，从而调整进入控氧燃烧段13内的烟气含量，调整控氧燃烧段13的氧气浓度。

如本领域技术人员所公知的，烟气处理***3还包括动力机构如鼓风机、调节机构如阀门等。

优选地，所述烟气处理***3还包括第二烟气处理管，所述第二烟气处理管一端与所述第一脱水段11相连通，另一端与砖瓦生产线的高温烟气出口相连通。

本申请所提供的污泥碳化装置，还可利用砖瓦生产线的高温烟气对位于第一脱水段11内的污泥进行脱水，使得污泥的含水量降低。具体而言，设置第二烟气处理管，第二烟气处理管一端与所第一脱水段11相连通，另一端与砖瓦生产线的高温烟气出口相连通。

优选地，还设有冷却***6，所述冷却***6用于向所述缺氧稳固段14供给冷水。

优选地，所述冷却***6包括输水管和喷淋管，所述输水管一端连接水源，另一端连接所述喷淋管。

优选污泥碳化物在缺氧稳固段14的冷却，由冷却***6提供冷风或冷水实现，从而使碳化物快速冷却，避免碳化物在控氧燃烧达到既定目标后继续燃烧，保证碳化物还留存有一定的热值。冷却***6优选通过输水管和喷淋管供给冷水，在缺氧稳固段14内设置喷淋管，然后通过输水管与外部的水源连通，并设有水泵等装置提供动力。喷淋管还可设置阀门，用于控制喷水的量。

冷却后还留存一定热值的碳化物，可以作为烧结砖、陶粒制品、水泥等建筑材料的原料，与砖瓦生产线相配合，可以在利用高温烟气的同时为砖瓦生产提供原料。

优选地，还设有用于储存污泥的储料仓7，所述运载车2在所述储料仓7内装载污泥，并运载污泥进入所述碳化器1处理。

优选地，所述储料仓7设有储料仓抽风***，所述储料仓抽风***通过管道与所述控氧燃烧段13相连通，将抽出的气体送放入所述控氧燃烧段13中。

本申请提供的污泥碳化装置，还优选设置用于储存污泥的储料仓7，运载车2先在储料仓7内装载污泥，然后移动进入碳化器1内。储料仓7优选设置在碳化器1入口的上游，减少运载车2移动的距离；但根据实际场地布置需要，也可将储料仓7设置在任意位置，通过控制运载车2的移动轨迹实现先装料后进入碳化器1。

进入储料仓7内的污泥一般为经过机械压滤之后的含水率为60％左右的泥饼，由于污泥储存期间，污泥内部微生物仍不断繁殖导致污泥在堆放期内会产生臭味和挥发有害气体，优选在述储料仓7设有储料仓抽风***，使储料仓7内处于负压状态，并将储料仓抽风***与控氧燃烧段13相连通，将臭气和有害气体送入控氧燃烧段13返烧，充分燃烧有害微生物，保护环境。优选储料仓抽风***与控氧燃烧段13的连通位置位于控氧燃烧段13的中部。同时，由储料仓7抽取的气体，与烟气输送管输送的烟气，其比例可以自由调节，以调节控氧燃烧段13内的氧气含量。

污泥在储料仓7内的储存时间需要严格控制，不能长时间存放，所以需要根据污泥的处理能力设置储料仓7的储料量。

优选地，还设有用于储存污泥碳化后成品的成品仓8，所述运载车2在所述成品仓8内卸料，所述成品仓8还设有收尘机构。

优选还设有储存污泥碳化后成品的成品仓8，运载车2移动至成品仓8内卸料，使得碳化物存放在室内，避免外界环境影响；同时成品仓8内设有收尘机构，可以避免干燥的碳化物在卸料时扬尘影响环境。

优选地，还设有运载车循环线，所述运载车2在所述成品仓8卸料后经运载车循环线移动至所述储料仓7装载污泥，然后进入所述碳化器1碳化处理。

运载车2循环利用，优选设置运载车循环线供运载车2循环移动，在储料仓7内装载污泥，然后进入碳化器1内碳化处理，处理完毕后在成品仓8内卸料，空车经运载车循环线再次到达储料仓7实现循环。运载车2通常是具有车轮自主移动的车，则运载车循环线可以设置为道路即可。也可将运载车循环线设置为传送带，并传送不具有自主移动功能的运载车2移动。

本申请提供的污泥碳化装置，可以设置多个运载车2同时工作，不同的运载车2位于不同的工序，从而实现污泥碳化的连续进行，提高工作效率。

实施例1

一种污泥碳化装置，包括：

碳化器1，碳化器1依次包括第一脱水段11、低温灭活段12、控氧燃烧段13、缺氧稳固段14；

运载车2，运载车2用于运载污泥移动并进入碳化器1处理；

烟气处理***3，烟气处理***3包括第一烟气处理管和第二烟气处理管，第一脱水段11与冷凝机构4相连通，第一烟气处理管连通冷凝机构4和控氧燃烧段13，用于将冷凝后的部分或全部烟气送回控氧燃烧段13；冷凝机构4还与烟气净化装置5相连通；第二烟气处理管一端与第一脱水段11相连通，另一端与砖瓦生产线的高温烟气出口相连通；

还设有冷却***6，冷却***6包括输水管和喷淋管，输水管一端连接水源，另一端连接喷淋管，用于向缺氧稳固段14供给冷水；

还设有用于储存污泥的储料仓7，运载车2在储料仓7内装载污泥，并运载污泥进入碳化器1处理；储料仓7设有储料仓抽风***，储料仓抽风***通过管道与控氧燃烧段13相连通，将抽出的气体送放入控氧燃烧段13中；

还设有用于储存污泥碳化后成品的成品仓8，运载车2在成品仓8内卸料，成品仓8还设有收尘机构；

还设有运载车循环线，运载车2在成品仓8卸料后经运载车循环线移动至储料仓7装载污泥，然后进入碳化器1碳化处理。

上述污泥碳化装置，可以配合以下污泥碳化工艺生产：

使用药剂将储料仓7内的污泥生物灭活，将储料仓7内的空气抽出，送入控氧燃烧段13；

第一脱水：利用控氧燃烧段13和砖瓦生产线的高温烟气导入第一脱水段11，对污泥进行第一脱水，将污泥的含水量降低10-20％；并将放热后的烟气抽取，在冷凝机构4中脱去烟气中的水蒸气后，将部分烟气送入控氧燃烧段13，剩下烟气经烟气净化装置5处理后达标排放；

低温灭活：脱水后的污泥在低温灭活段12，在150-300℃温度下第二脱水灭活，使第二脱水后的污泥含水量小于10％；

控氧燃烧：在控氧燃烧段13，保持缺氧条件下，第二脱水后的污泥在低于600℃的温度下燃烧；

缺氧稳固：在缺氧稳固段14，将燃烧得到碳化物，在正压缺氧环境下，用冷却***6提供的水喷淋的方式降温至低于40℃，出料，即得终产物。

终产物送入成品仓8储存，作为砖瓦生产的原料使用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种污泥碳化装置，其特征在于，包括：

碳化器（1），所述碳化器（1）依次包括第一脱水段（11）、低温灭活段（12）、控氧燃烧段（13）、缺氧稳固段（14）；

运载车（2），所述运载车（2）用于运载污泥移动并进入所述碳化器（1）处理；

烟气处理***（3），所述烟气处理***（3）用于将所述控氧燃烧段（13）的烟气进行利用和处理，并将处理后的烟气全部或部分送回所述控氧燃烧段（13）；

还设有用于储存污泥的储料仓（7），所述运载车（2）在所述储料仓（7）内装载污泥，并运载污泥进入所述碳化器（1）处理；所述储料仓（7）设有储料仓抽风***，所述储料仓抽风***通过管道与所述控氧燃烧段（13）相连通，将抽出的气体送放入所述控氧燃烧段（13）中；其中，进入储料仓（7）内的污泥为经过机械压滤之后的泥饼；

所述烟气处理***（3）包括第一烟气处理管，所述第一脱水段（11）与冷凝机构（4）相连通，所述第一烟气处理管连通所述冷凝机构（4）和所述控氧燃烧段（13），用于将冷凝后的部分或全部烟气送回所述控氧燃烧段（13）；所述冷凝机构（4）还与烟气净化装置（5）相连通；

污泥碳化工艺如下：

第一脱水：利用控氧燃烧段（13）和砖瓦生产线的高温烟气导入第一脱水段（11），对污泥进行第一脱水，将污泥的含水量降低10-20％；并将放热后的烟气抽取，在冷凝机构（4）中脱去烟气中的水蒸气后，将部分烟气送入控氧燃烧段（13），剩下烟气经烟气净化装置（5）处理后达标排放；

低温灭活：脱水后的污泥在低温灭活段（12），在150-300℃温度下第二脱水灭活，使第二脱水后的污泥含水量小于10％；

控氧燃烧：在控氧燃烧段（13），保持缺氧条件下，第二脱水后的污泥在低于600℃的温度下燃烧；

缺氧稳固：在缺氧稳固段（14），将燃烧得到碳化物，在正压缺氧环境下，用冷却***（6）提供的水喷淋的方式降温至低于40℃，出料，即得终产物。

2.根据权利要求1所述的污泥碳化装置，其特征在于，所述烟气处理***（3）还包括第二烟气处理管，所述第二烟气处理管一端与所述第一脱水段（11）相连通，另一端与砖瓦生产线的高温烟气出口相连通。

3.根据权利要求1所述的污泥碳化装置，其特征在于，还设有冷却***（6），所述冷却***（6）用于向所述缺氧稳固段（14）供给冷水。

4.根据权利要求3所述的污泥碳化装置，其特征在于，所述冷却***（6）包括输水管和喷淋管，所述输水管一端连接水源，另一端连接所述喷淋管。

5.根据权利要求1所述的污泥碳化装置，其特征在于，还设有用于储存污泥碳化后成品的成品仓（8），所述运载车（2）在所述成品仓（8）内卸料，所述成品仓（8）还设有收尘机构。

6.根据权利要求5所述的污泥碳化装置，其特征在于，还设有运载车循环线，所述运载车（2）在所述成品仓（8）卸料后经运载车循环线移动至所述储料仓（7）装载污泥，然后进入所述碳化器（1）碳化处理。