汙泥連續熱處理改性裝置及深度脫水幹化焚燒工藝的製作方法

2023-10-11 20:12:29

本發明涉及一種汙泥連續熱處理改性裝置及深度脫水幹化焚燒工藝。

背景技術：

汙泥熱水解是一種簡單、高效的汙泥預處理方法，目前的汙泥熱水解技術採用汙泥漿化均質、反應釜蒸煮及閃蒸的工藝流程，現有技術中汙泥在反應釜中通常是加熱到一定溫度，然後在攪拌器的作用下進行熱處理，其通常是間歇式處理，並且，由於汙泥粘度過高，通常會延長在反應罐內的停留時間，熱水解處理時間延長，影響後期送入反應罐的時間，將其直接送入反應罐無疑會增加汙泥混合的難度和處理的能耗，且不易實現連續運行，對設備及管道閥門的要求高，易堵塞管道。

且現有的連續式熱水解採用的汙泥加熱方式為高溫蒸汽直接接觸汙泥進行加熱的方法，能耗高，汙泥冷卻也採用冷卻水直接通入汙泥中冷卻，不能循環利用。

現有技術cn202643519u中公開的一種汙泥水熱幹化處理裝置的漿化反應器，包括順序連接的均質反應器、漿化反應器、水熱反應器和閃蒸反應器。其漿化反應器採取間歇性出料的方式，才能保證物料處理的連續性。耗時長，能耗大。

如現有技術cn101830622b中公開的一種處理汙泥或有機垃圾的方法，汙泥處理的主要步驟依次是通過均質罐、反應罐和閃蒸罐，汙泥需在各罐中停留一定時間，間歇式地處理方法不利於提高生產效率，且各罐閥門的連接和切換頻繁，閥門損壞率高，使用壽命短。

技術實現要素：

本發明涉及汙泥連續熱處理改性裝置及深度脫水幹化焚燒工藝，能夠對汙泥進行連續熱處理，且利用熱介質間接對汙泥進行加熱及冷卻，高效節能且環保。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種汙泥連續熱處理改性裝置，包括：汙泥輸送管道和熱介質隔套管，所述汙泥輸送管道包括預熱段、反應段和冷卻段，所述預熱段、反應段和冷卻段的汙泥輸送管道的管道外均套設熱介質隔套管，所述反應段的熱介質隔套管與熱介質加熱轉換器連通，構成熱介質第一循環迴路，所述預熱段的熱介質隔套管與所述冷卻段的熱介質隔套管連通，構成熱介質第二循環迴路，所述熱介質第二循環迴路上設置熱介質熱量回收循環泵。

通過上述技術方案，熱介質第一循環迴路中的熱介質可對汙泥輸送管中的汙泥進行連續的加熱，熱介質第二循環迴路中的熱介質可將冷卻段的汙泥熱量帶回供給至預熱段的汙泥，以持續對冷卻段的汙泥進行冷卻，並持續對預熱段的汙泥進行預熱，巧妙利用熱介質的流動來間接地完成對汙泥的加熱及冷卻，使汙泥能連續地進行熱處理，更節能環保。其中熱介質加熱轉換器可對熱介質第一循環迴路上的熱介質提供動能及熱能，使熱介質對汙泥進行可持續地加熱。而熱介質第二循環迴路上的熱量回收循環泵則對此迴路上的熱介質提供動能，使其循環，將冷卻段的熱量傳遞給預熱段。熱介質第一循環迴路及熱介質第二循環迴路中的介質的流動方向可與汙泥的輸送方向相反，使介質的熱量傳遞更加高效。

反應段的汙泥輸送管道外套設的熱介質隔套管與熱介質加熱轉換器連通，構成熱介質第一循環迴路，熱介質第一循環迴路內的熱介質對汙泥進行連續式間接型加熱，使汙泥進行連續熱處理，提高汙泥處理效率。

汙泥經上述裝置熱處理後，汙泥內的微生物細胞被破壞，有機物水解，病原菌被殺滅，汙泥內微生物細胞壁通過裂解方式將水分析出，達到汙泥改性的目的，汙泥的脫水性能得到有效提高，能夠進行深度脫水。

作為本發明的進一步改進，所述汙泥輸送管道由n（n≥3）個輸送單元首尾拼接而成或一體成型。通過上述技術方案，每個輸送單元上均套設有熱介質隔套管，預熱段、反應段及冷卻段中任一段均至少包括一個輸送單元。

作為本發明的進一步改進，一個輸送單元由一個弧形管和一個直管構成或僅由一個u形管構成，所述熱介質隔套管套設在所述直管外或所述u形管外，所述汙泥輸送管道成迂迴形，弧形管或u形管的u形端部即構成迂迴部。通過上述技術方案，熱介質隔套管設置於直管外，方便安裝及密封，迂迴形的汙泥輸送管道有利於節省整個裝置的佔地空間，且汙泥在迂迴形的輸送管道內流速均勻，反應更加充分，脫水性能更佳。

作為本發明的進一步改進，一個輸送單元由僅由一個直管構成，所述熱介質隔套管套設在所述直管外。通過上述技術方案，汙泥輸送管道總體形狀為直的，有利於汙泥的傳輸。

作為本發明的進一步改進，所述汙泥輸送管道的反應段安裝於保溫機箱內，所述保溫機箱內的空隙處填塞保溫材料。通過上述技術方案，保溫機箱有利於反應段的溫度保持，高效利用間接加熱的熱量。

作為本發明的進一步改進，所述熱介質為導熱油或蒸汽或氣體。通過上述技術方案，熱介質的形式多種多樣，一致的特點為可流動，可循環利用。

作為本發明的進一步改進，所述汙泥輸送管道的進泥端連接有汙泥輸送泵，在所述汙泥輸送管道的反應段之後連接有洩壓出料閥。通過上述技術方案，汙泥輸送泵可持續供給汙泥並可控制汙泥流量，間接地控制汙泥在反應段的反應時間，從而達到預定要求和目的。

作為本發明的進一步改進，所述汙泥輸送管道的進泥端連接有連接器，所述連接器設有液體接入口或/及氣體接入口及管道維修入口，連接器與汙泥輸送管道的管軸中心線成90°-180°安裝，以使所述連接器中液體或/及氣體的通入方向與汙泥輸送管道內汙泥的輸送方向相同。通過上述技術方案，連接器處接入的液體或氣體對汙泥的輸送起到輔助作用，而不是阻礙作用，另一方面，液體或氣體是高溫的，從而起到熱處理的作用，對汙泥進行直接加熱。

作為本發明的進一步改進，所述反應段的熱介質隔套管內設置有壓力傳感器及溫度傳感器。通過上述技術方案，壓力傳感器和溫度傳感器可實時測量熱介質隔套管內的溫度，從而間接監控汙泥的溫度及壓力，把控熱處理的各項參數。

汙泥深度脫水幹化焚燒工藝，依次包括以下步驟：

a．將汙泥供給到上述任一項技術方案中的汙泥連續熱處理改性裝置中進行熱處理；即，

將汙泥經汙泥輸送泵泵入汙泥輸送管道；

汙泥輸送管道包括預熱段、反應段和冷卻段，在反應段，將熱介質第一循環迴路中的熱介質加熱並使熱介質循環流動，對反應段汙泥輸送管道內的汙泥進行熱處理；汙泥在汙泥輸送管道的反應段的溫度控制在100-250攝氏度，壓力0.5-3mpa，反應時間0.1-1h；

在預熱段和冷卻段，使熱介質第二循環迴路中的熱介質循環流動，將冷卻段汙泥輸送管道內的汙泥熱量傳導至預熱段的汙泥輸送管道內；

將汙泥經冷卻段輸送至儲料罐；

b．將熱處理後的汙泥進行機械脫水；

c．將脫水後的汙泥輸送至乾燥裝置進行乾燥，乾燥過程所產生的尾氣送入焚燒裝置中進行焚燒；

d．將乾燥後的汙泥輸送至焚燒裝置中進行焚燒，焚燒產生的餘熱供給至乾燥裝置及汙泥連續熱處理改性裝置中利用。通過上述技術方案，汙泥深度脫水幹化焚燒工藝中汙泥連續熱處理有效地提高了汙泥熱處理的效率，利用介質間接式的對汙泥進行加熱及冷卻，循環利用的介質在對汙泥進行加熱及冷卻的同時，可有效節能，熱處理的同時，破壞了汙泥內微生物細胞壁，使汙泥改性，水分徹底析出，大大地改善了汙泥的脫水性能，使汙泥能夠進行深度脫水。

結合本發明汙泥連續熱處理改性裝置進行的熱處理，汙泥處理處置的完整工藝更加節能高效，汙泥焚燒產生的餘熱可以回用於前端的乾燥裝置及熱處理改性裝置，乾燥過程所產生的尾氣可進入焚燒裝置中進行充分燃燒處理，加之焚燒裝置中採用急冷工序，避免了二噁英的產生，經過焚燒後的殘渣用於建材使用，實現汙泥最終的資源化利用。

根據本發明汙泥連續熱處理改性裝置及深度脫水幹化焚燒工藝，汙泥可進行連續的熱處理，汙泥處理的效率提高，利用介質間接熱處理使能耗降低。原始汙泥經該裝置熱處理後，汙泥的脫水性能大大改善，為後續汙泥的乾燥及焚燒提供了便利，進而提高了整個工藝的效率。

為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例提供的汙泥連續熱處理改性裝置示意圖；

圖2為本發明一個實施例提供的汙泥深度脫水幹化焚燒工藝的示意圖；

圖中：1汙泥均質罐、2汙泥輸送泵、3汙泥輸送管道、4壓力表、5溫度表、6保溫機箱、7熱介質隔套管、8熱介質輸送管、9熱介質加熱轉換器、10熱介質第二循環迴路管道、11熱介質熱量回收循環泵、12安全閥、13溫度傳感器、14壓力傳感器、15洩壓出料閥、16隔套連接管、17冷卻段、18反應段、19預熱段、20連接器、21直管、22弧形管。

具體實施方式

為更進一步闡述本發明為實現預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下扣合附圖及較佳實施例，對依據本發明的具體實施方式、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。

汙泥連續熱處理改性裝置，包括：汙泥輸送管道3和熱介質隔套管7，所述汙泥輸送管道3包括預熱段19、反應段18和冷卻段17，所述預熱段19、反應段18和冷卻段17的汙泥輸送管道的管道外均套設熱介質隔套管7，所述反應段的熱介質隔套管與熱介質加熱轉換器9連通，構成熱介質第一循環迴路，所述預熱段的熱介質隔套管與所述冷卻段的熱介質隔套管連通，構成熱介質第二循環迴路，所述熱介質第二循環迴路上設置熱介質熱量回收循環泵11。

優選的，所述汙泥輸送管道3由n（n≥3）個輸送單元首尾拼接而成或一體成型。汙泥輸送管道3的直徑範圍為50-500mm，可為100-400mm範圍，也可為200-300mm範圍。

優選的，一個輸送單元由一個弧形管22和一個直管21構成或僅由一個u形管構成，所述熱介質隔套管套設在所述直管外或所述u形管外，所述汙泥輸送管道3成迂迴形。具體地，熱介質隔套管7可只套設在直管外，也可套設於整個輸送單元外，迂迴形的管道之間間隙可相等也可不等，間隙可為10cm或20cm或50cm等。

優選的，一個輸送單元由僅由一個直管構成，所述熱介質隔套管套設在所述直管外。

優選的，所述汙泥輸送管道的反應段安裝於保溫機箱6內，所述保溫機箱6內的空隙處填塞保溫材料。具體地，在一個實施例中，預熱段、反應段及冷卻段均安裝於保溫機箱6內，熱介質加熱轉換器9安裝於保溫機箱6外，有利於整體裝置的溫度控制。

優選的，所述熱介質為導熱油或蒸汽或氣體。具體地，熱介質為氣體時，可為煙氣，廢氣等。

優選的，所述汙泥輸送管道的進泥端連接有汙泥輸送泵2，在所述汙泥輸送管道的反應段之後連接有洩壓出料閥15。

優選的，所述汙泥輸送管道的進泥端連接有連接器20，所述連接器20設有液體接入口或/及氣體接入口及管道維修入口，連接器20與汙泥輸送管道的管軸中心線成90°-180°安裝，以使所述連接器中液體或/及氣體的通入方向與汙泥輸送管內汙泥的輸送方向相同。具體地，請參閱圖1，連接器與汙泥輸送管道的管軸中心線成90°安裝，在其他實施例中，如汙泥沿管道向右輸送，則連接器可與右側管道的管軸中心線成135°安裝，以使連接器中液體或/及氣體的通入方向與汙泥輸送方向一致；在其他實施例中，若汙泥沿管道向左輸送，則連接器可與左側管道的管軸中心線成100°-160°安裝。

優選的，所述反應段的熱介質隔套管內設置有壓力傳感器14及溫度傳感器13。

詳細地，在一個實施例中，請參閱圖1，汙泥輸送泵2的進口連接汙泥均質罐1的出口，汙泥輸送泵2的出口連接汙泥輸送管道3，汙泥輸送管上設置連接器20、壓力表4、溫度表5，汙泥輸送管道3穿入保溫機箱6，成蛇形排列，構成迂迴形，後穿出保溫機箱6，汙泥輸送管道上再設置安全閥12、洩壓出料閥15，保溫機箱6內的汙泥輸送管道3分為預熱段19、反應段18和冷卻段17，各段上均套設熱介質隔套管7；反應段18的多個熱介質隔套管7之間通過隔套連接管16連通，熱介質隔套管7的首尾兩端通過熱介質輸送管8連接熱介質加熱轉換器9，構成熱介質第一循環迴路；預熱段19和冷卻段17的熱介質隔套管7之間通過隔套連接管16連通，首尾兩個熱介質隔套管之間通過熱介質第二循環迴路管道10連通，迴路上設置熱介質熱量回收循環泵11。

在另一個實施例中，汙泥輸送管道3整體成直線型，在汙泥輸送管道3上設置預熱段、反應段及冷卻段，各段套設熱介質隔套管，直線型的汙泥輸送管道3有利於汙泥的傳輸。

汙泥深度脫水幹化焚燒工藝，請參閱圖2，依次包括以下步驟：

a．將汙泥供給到上述任一項技術方案中的汙泥連續熱處理改性裝置中進行熱處理；即，

將汙泥經汙泥輸送泵2泵入汙泥輸送管道3；

汙泥輸送管道包括預熱段、反應段和冷卻段，在反應段，將熱介質第一循環迴路中的熱介質加熱並使熱介質循環流動，對反應段汙泥輸送管道內的汙泥進行熱處理；汙泥在汙泥輸送管道的反應段的溫度控制在100-250攝氏度，壓力0.5-3mpa，反應時間0.1-1h；所述的反應時間，為汙泥通過汙泥輸送管道反應段的時間，具體地，反應段的溫度控制可在120-220攝氏度，也可在150-200攝氏度；壓力可為0.5-3mpa，也可為1-2.5mpa；反應時間可為0.1-1h，也可為0.3-0.8h（h為單位小時）。

在預熱段和冷卻段，使熱介質第二循環迴路中的熱介質循環流動，將冷卻段汙泥輸送管道內的汙泥熱量傳導至預熱段的汙泥輸送管道內；

將汙泥經冷卻段輸送至儲料罐；

經步驟a處理後的汙泥脫水性能得到改善，汙泥經連續式間接性熱處理後，汙泥內的微生物細胞被破壞，水分徹底析出，有機物水解，病原菌被殺滅，汙泥的脫水性能得到有效提高，使汙泥能夠進行徹底地深度脫水，且步驟a環保節能。

b．將熱處理後汙泥進行機械脫水；

具體地，可採用板框壓濾機進行機械脫水，經步驟b處理後的汙泥含水率從80%降至40%以下，在步驟a連續進行的情況下，機械脫水的每批次所需時間相應減小，效率提高。

c．將脫水後的汙泥輸送至乾燥裝置進行乾燥，乾燥過程所產生的尾氣送入焚燒裝置中進行焚燒；

經步驟c處理後的汙泥含水率進一步降低，可達20%，有利於後續焚燒工序，乾燥所產生的尾氣送入焚燒裝置中進行充分焚燒，避免產生汙染性氣體。

d．將乾燥後的汙泥輸送至焚燒裝置中進行焚燒，焚燒產生的餘熱供給至乾燥裝置及汙泥連續熱處理改性裝置中利用。

步驟d中焚燒裝置中採用急冷工藝，經步驟d處理後的汙泥，避免了汙染性氣體二噁英的產生，且焚燒所產生的餘熱可供給至乾燥裝置及汙泥連續熱處理裝置中利用，更加節能。

根據本發明實施例的汙泥連續熱處理改性裝置及深度脫水幹化焚燒工藝，有效地解決了傳統熱處理能耗高，汙泥處理連續性差的問題，實現了節能環保，效率提高的目的。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然而並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。