一种市政污泥热解碳化处理设备的制作方法

1.本实用新型涉及固体废物处理技术领域，具体涉及到一种市政污泥热解碳化处理设备。


背景技术：

2.市政污泥是市政污水处理产生的副产品，任何一种单一技术都不可能解决污泥的全部问题。因解决污泥的问题首先应实现污泥较大程度减量化，减少污泥后续处理处置的压力，即可通过稳定化处理进一步减少污泥含水量，降解污泥中的有机物质道，杀灭污泥中的细菌、病原体等，以及消除臭味；其次，采用适于本地区条件的处理处置技术组合，在对本地区环境影响程度最小的前提下，对污泥进行无害化处置，并将污泥的长期影响降到最低；最后，污泥在进行减量化、稳定化、无害化处理后，才能从废弃物变为可以利用的资源。
3.目前，我国污泥处理处置技术存在着占地面积大、能耗高、投资运营要求高、臭气及尾气的处理等问题，不符合未来发展趋势，只能作为阶段性、应急性的过渡性处置技术，不能成为主流技术。因此针对现有技术存在的问题，本实用新型通过破壁减量(污泥脱水)耦合微波加热(热解碳化)工艺，显著提高了干燥效率，同时去除污泥颗粒间的毛细水，以及去除热风难以干燥的颗粒吸附水和内部水分，最终形成含水率超低、形态稳定、无细菌和病原体的可资源利用的生物碳渣。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种市政污泥热解碳化处理设备。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种市政污泥热解碳化处理设备，包括中温中压破壁装置、隧道式污泥微波热解碳化处理装置，所述中温中压破壁装置与所述隧道式污泥微波热解碳化处理装置相互传动连接；所述中温中压破壁装置包括泵前预热器、高压泵、多级交换器、氧化塔、气液分离器、分离罐、板框压滤机；
6.所述泵前预热器用于将所述气液分离器分离的高温气体热能传输至低温污泥；
7.所述高压泵用于提供高压动力将预热污泥连续地打入至所述多级交换器；
8.所述多级交换器用于通过流体在壳程和管程壁面进行换热，将低温污泥变成高温泥浆，同时为高温氧化液降温；
9.所述氧化塔用于将高温泥浆中有机质细胞进行破壁，并将结合水转化为自由水释放出来，同时糖类物质发生转化，且在释放出热量的同时形成类碳物质的结合高温氧化液；
10.所述气液分离器用于将高温氧化液进行气液分离，通过改变上升的流量减缓高温氧化液的流速，使得气体聚集在气液分离器顶部时，通过排气口释放不凝碳化尾气；
11.所述分离罐用于将高温泥浆进一步进行气液分离，并将碳浆传输至板框压滤机；
12.所述板框压滤机用于将分离罐的碳浆分批注入板框压滤机进行固液分离，并对碳浆进行机械脱水，获取含水率约30％的半干化碳饼；
13.所述隧道式污泥微波热解碳化处理装置包括破碎机构、储料仓、进料机构、隧道式污泥微波热解碳化机构、下料机构、生物质仓；
14.所述破碎机构用于将板框压滤机压榨后形成的碳饼进行破碎处理，并将处理后碳饼送入至所述隧道式污泥微波热解碳化机构；
15.所述储料仓用于收集和储存破碎后的碳饼；
16.所述进料机构用于输送破碎碳饼，并形成密封，防止微波泄露，同时防止空气进入隧道式污泥微波热解碳化机构，影响热解效果；
17.所述隧道式污泥微波热解碳化机构用于对半干化碳饼进行热解碳化，获5得热解气、焦油、污泥基生物碳混合物；
18.所述下料机构用于排放经所述隧道式污泥微波热解碳化机构热解生成的稳定固态产物污泥基生物碳混合物；
19.所述生物质仓用于收集和存储下料机构排放的污泥基生物碳混合物。
20.进一步的，氧化塔的反应条件为压力2.5～5.0mpa，温度180～250℃。
21.进一步的，经所述气液分离器分离后的高温氧化液回到多级交换器管程
22.进行热交换降温，并将热量传输至泵前预热器供低温泥浆预加热。
23.进一步的，还包括滤液罐，所述滤液罐用于收集所述板框压滤机的碳化滤液，并将收集的碳化滤液收集返回污水厂前段处理。
24.进一步的，还包括供热补偿机构，所述供热补偿机构利用热油循环油泵5强制介质进行液相循环，将热能输送给所述多级交换器最后一级交换器后，
25.再返回加热炉重新加热。
26.进一步的，隧道式污泥微波热解碳化机构上安装有用于防止微波泄露的微波抑制机构。
27.进一步的，隧道式污泥微波热解碳化机构温度控制在400～700℃，停留0时间为3～30min。
28.进一步的，还包括惰性气罐，所述惰性气罐用于存储惰性气体，所述惰性气体进入所述隧道式污泥微波热解碳化机构作为载气，为热解系统提供无氧环境。
29.进一步的，还包括冷却机构、集油罐、尾气处理机构，所述冷却机构用于将所述隧道式污泥微波热解碳化机构热解过程中产生的热解气、焦油进行冷却；所述集油罐用于收集经所述冷却机构冷却后的焦油；所述尾气处理机构用于将经分离罐分离后产生的不凝碳化尾气和热解气进行处理，并排放。
30.本实用新型的有益效果：由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型的一种市政污泥热解碳化处理设备，通过设置中温中压破壁装置、隧道式污泥微波热解碳化处理装置，使得污泥中微生物细胞破壁后实现泥-水分离；污泥中病原体等微生物100％去除，彻底消除污泥的环境生物毒性；污泥中有机碳组成化合物结构通过裂解和氧化降解后，转变为可生化性有机物；以及污泥中的无机污染物随碳化产物一起排出并形成可二次资源化利用的固型物。
附图说明
31.图1为本实用新型优选实施例中一种市政污泥热解碳化处理设备的结构示意图。
32.附图标记：1、泵前预热器；2、高压泵；3、多级交换器；4、氧化塔；5、气液分离器；6、分离罐；7、板框压滤机；8、破碎机构；9、储料仓；10、进料机构；11、隧道式污泥微波热解碳化机构；12、下料机构；13、生物质仓；14、滤液罐；15、供热补偿机构；16、尾气处理机构；17、微波抑制机构；18、惰性气罐；19、集油罐；20、冷却机构。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.参照图1所示，本实用新型的优选实施例，一种市政污泥热解碳化处理设备，包括中温中压破壁装置、隧道式污泥微波热解碳化处理装置，所述中温中压破壁装置与所述隧道式污泥微波热解碳化处理装置相互传动连接；所述中温中压破壁装置包括泵前预热器1、高压泵2、多级交换器3、氧化塔4、气液分离器5、分离罐6、板框压滤机7；
36.所述泵前预热器1用于将所述气液分离器5分离的高温热能传输至低温污泥，即充分利用系统内的剩余热能，实现了系统运行的节能、高效，提高能源利用率：使用气液分离器高温氧化滤液分离后高温不凝碳化尾气的热能通过泵前预热器给低温污泥预热，将温度较高的热流体(高温氧化滤液中产生的不凝碳化尾气)的部分热量传递给温度较低的冷流体(低温污泥)，提高污泥流体温度，降低不凝碳化尾气的气体温度，以满足工艺条件的需要；
37.所述高压泵2用于提供高压动力将预热污泥连续地打入至所述多级交换器，确保流动性较差的预热泥浆连续、稳定地推送后续处理系统；
38.所述多级交换器3用于通过壁面的导热和流体在壁表面对流进行换热将低温污泥变成高温泥浆，即通过温度高的介质和温度低的介质在被壁面分开的空间(壳程、管程)里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流进行换热，最终变成高温泥浆；所述多级交换器3最后一级由供热补偿机构供热，补偿机构热量损失，通过导热油(管程)和泥浆(壳程)在被壁面分开的空间里流动，以及通过壁面的导热和流体在壁表面对流，泥浆和导热油之间进行换热；
39.所述氧化塔4用于将高温泥浆中有机质细胞进行破壁，有机物部分氧化成二氧化碳从尾气中排出，部分变成溶解性化合物溶解于高温氧化液中(大部分为小分子有机酸)，极少部分则变成挥发性小分子有机化合物从尾气中排出。即泵送高温泥浆在通过预加热后进入氧化塔反应釜，在2.5～5.0mpa压力及180～250℃的环境中，高温泥浆中有机质细胞实现破壁，结合水转化为自由水释放出来，在释放出热的同时，形成类碳物质的结合高温氧化液，高温泥浆完成液化、破壁、分解、碳化、聚合过程，从而使泥浆的物理化学形状发生改变，脱水性能大大改善。催化后的高温氧化液进入气液分离器气液分离；
40.所述气液分离器5用于将高温氧化液进行气液分离，通过改变上升的流量减缓高
温氧化液的流速，使得气体聚集在气液分离器顶部时，通过排气口释放不凝碳化尾气。经气液分离器分离后的高温碳化浆料回到多级交换器管程进行热交换降温，同时使提高低温泥浆温度，实现系统运行能耗的优化；
41.所述分离罐6用于将高温泥浆进一步进行气液分离，并将碳浆传输至板框压滤机，即特殊设计的泄压系统在保障系统运行压力的条件下，将降温后的碳化浆料连续排出分离罐，且分离后的尾气进入尾气处理机构处理后排放，碳浆进入板框压滤机；
42.所述板框压滤机7用于将分离罐的碳浆分批注入板框压滤机进行固液分离，并对碳浆进行机械脱水，获取含水率约30％的半干化碳饼，并根据后续处理处置要求进入破碎系统进行破碎；
43.所述隧道式污泥微波热解碳化处理装置包括破碎机构8、储料仓9、进料机构10、隧道式污泥微波热解碳化机构11、下料机构12、生物质仓13；
44.所述破碎机构8用于将板框压滤机压榨后形成的碳饼进行破碎处理，并将处理后碳饼送入至所述隧道式污泥微波热解碳化机构，以满足其生产要求；
45.所述储料仓9用于收集和储存破碎后的碳饼，对污泥进入隧道式污泥微波热解碳化机构之前起到一个缓冲和料封的作用；
46.所述进料机构10用于输送并密封破碎碳饼，以防止空气进入隧道式污泥微波热解碳化机构，影响热解效果；
47.所述隧道式污泥微波热解碳化机构11采用耐高温材料制成，且隧道式污泥微波热解碳化机构上安装有用于防止微波泄露的微波抑制机构17，其用于对半干化碳饼进行热解碳化，获得热解气、焦油、污泥基生物碳混合物，即将惰性气罐18中的惰性气体通入隧道式污泥微波热解碳化机构中，在无氧环境中半干化碳饼进行热解反应。通过配套控制仪表控制温度，使半干化碳饼均匀受热升温发生热解碳化，产生热解气、焦油、碳渣。所述热解过程中，污泥中的有机成分在高温(温度控制在400～700℃，停留时间为3～30min)隔氧状态下生成高温气体(热解气、焦油、水蒸气)，通过冷却机构20后，焦油进入集油罐19，热解气通过旋风除尘后，产生的灰尘进入集灰斗，除尘后气体进入尾气处理机构；
48.所述下料机构12用于排放经所述隧道式污泥微波热解碳化机构热解生成的稳定固态产物污泥基生物碳混合物；
49.所述生物质仓13用于收集和存储下料机构排放的污泥基生物碳混合物。
50.作为本实用新型的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：还包括滤液罐14，所述滤液罐用于收集所述板框压滤机的碳化滤液，并将收集的碳化滤液收集返回污水厂前段处理，即板框压滤机过滤结束，被分离出来的碳化滤液通过滤板下方收集装置汇合，排出板框压滤机。
51.本实施例中，还包括供热补偿机构15，所述供热补偿机构15利用热油循环油泵强制介质进行液相循环，将热能输送给所述多级交换器最后一级交换器后，再返回加热炉重新加热。
52.本实施例中，尾气处理机构16用于将产生的不凝碳化尾气和热解气进行处理，并排放。
53.一种市政污泥热解碳化处理设备的使用方法，使用上述的市政污泥热解碳化处理设备，其方法如下：
54.将具有流动性的含水率≥90％市政污泥投入至压力为2.5～5.0mpa、温度为180～250℃中温中压破壁装置中，进行催化裂解脱水减量预处理，污泥中的生物质在缺氧及催化的条件下，分子结构被打破；
55.取自分离罐的碳浆分批注入板框压滤机，对碳浆进行机械脱水，获取含水率约30％的半干化碳饼，接着碳饼进入破碎机构进行破碎处理，破碎处理后根据后续处理处置要求接储料仓进行储存；
56.储料仓连接隧道式污泥微波热解碳化机构，将半干化碳饼在温度400～700℃，停留时间为3～30min的微波热解系统内热解碳化，获得热解气、焦油、污泥基生物碳混合物；
57.污泥基生物碳混合物进入生物质仓，热解气、焦油进入冷却机构，经冷5却后焦油进入集油罐，热解气通过旋风除尘后，产生的灰尘进入集灰斗，除
58.尘后气体进入尾气处理机构。
59.即将具有流动性的含水率≥90％市政污泥先投入压力为2.5～5.0mpa、180～250℃中温中压破壁处理系统反应釜中，进行催化裂解脱水减量预处理。
60.污泥中的生物质在缺氧及适当催化(酸)的条件下，分子结构被打破。取自泥浆储罐的生物碳浆分批注入板框压滤机，对生物碳浆进行机械脱水，并获
61.取含水率约30％的脱水污泥，脱水污泥进入破碎系统，破碎系统后根据后续处理处置要求接储料系统进行储存。储料系统连接隧道式微波热解碳化系统，30％的脱水污泥在温度控制在400～700℃，停留时间为3～30min的微波热解
62.系统内热解碳化，形成含水率≤5％的干燥碳渣，出料后进入生物质仓，热解气进入制冷系统，制冷系统连接集油罐和旋风除尘，旋风除尘下方设置集灰
63.斗，旋风除尘后进入尾气处理系统，实现节能降耗、绿色环保、能源化、高值化的目标。
64.在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
65.可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员
66.知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精
67.神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

技术特征：
1.一种市政污泥热解碳化处理设备，其特征在于：包括中温中压破壁装置、隧道式污泥微波热解碳化处理装置，所述中温中压破壁装置与所述隧道式污泥微波热解碳化处理装置相互传动连接；所述中温中压破壁装置包括泵前预热器、高压泵、多级交换器、氧化塔、气液分离器、分离罐、板框压滤机；所述泵前预热器用于将所述气液分离器分离的高温气体热能传输至低温污泥；所述高压泵用于提供高压动力将预热污泥连续地打入至所述多级交换器；所述多级交换器用于通过流体在壳程和管程壁面进行换热，将低温污泥变成高温泥浆，同时为高温氧化液降温；所述氧化塔用于将高温泥浆中有机质细胞进行破壁，并将结合水转化为自由水释放出来，同时糖类物质发生转化，且在释放出热量的同时形成类碳物质的结合高温氧化液；所述气液分离器用于将高温氧化液进行气液分离，通过改变上升的流量减缓高温氧化液的流速，使得气体聚集在气液分离器顶部时，通过排气口释放不凝碳化尾气；所述分离罐用于将高温泥浆进一步进行气液分离，并将碳浆传输至板框压滤机；所述板框压滤机用于将分离罐的碳浆分批注入板框压滤机进行固液分离，并对碳浆进行机械脱水，获取含水率约30％的半干化碳饼；所述隧道式污泥微波热解碳化处理装置包括破碎机构、储料仓、进料机构、隧道式污泥微波热解碳化机构、下料机构、生物质仓；所述破碎机构用于将板框压滤机压榨后形成的碳饼进行破碎处理，并将处理后碳饼送入至所述隧道式污泥微波热解碳化机构；所述储料仓用于收集和储存破碎后的碳饼；所述进料机构用于输送破碎碳饼，并形成密封，防止微波泄露，同时防止空气进入隧道式污泥微波热解碳化机构，影响热解效果；所述隧道式污泥微波热解碳化机构用于对半干化碳饼进行热解碳化，获得热解气、焦油、污泥基生物碳混合物；所述下料机构用于排放经所述隧道式污泥微波热解碳化机构热解生成的稳定固态产物污泥基生物碳混合物；所述生物质仓用于收集和存储下料机构排放的污泥基生物碳混合物。2.根据权利要求1所述的市政污泥热解碳化处理设备，其特征在于：经所述气液分离器分离后的高温氧化液回到多级交换器管程进行热交换降温，并将热量传输至泵前预热器供低温泥浆预加热。3.根据权利要求1所述的市政污泥热解碳化处理设备，其特征在于：还包括滤液罐，所述滤液罐用于收集所述板框压滤机的碳化滤液，并将收集的碳化滤液收集返回污水厂前段处理。4.根据权利要求1所述的市政污泥热解碳化处理设备，其特征在于：还包括供热补偿机构，所述供热补偿机构利用热油循环油泵强制介质进行液相循环，将热能输送给所述多级交换器最后一级交换器后，再返回加热炉重新加热。5.根据权利要求1所述的市政污泥热解碳化处理设备，其特征在于：所述隧道式污泥微波热解碳化机构上安装有用于防止微波泄露的微波抑制机构。6.根据权利要求1所述的市政污泥热解碳化处理设备，其特征在于：还包括惰性气罐，
所述惰性气罐用于存储惰性气体，所述惰性气体进入所述隧道式污泥微波热解碳化机构作为载气，为热解系统提供无氧环境。7.根据权利要求1所述的市政污泥热解碳化处理设备，其特征在于：还包括冷却机构、集油罐、尾气处理机构，所述冷却机构用于将所述隧道式污泥微波热解碳化机构热解过程中产生的热解气、焦油进行冷却；所述集油罐用于收集经所述冷却机构冷却后的焦油；所述尾气处理机构用于将经分离罐分离后产生的不凝碳化尾气和热解气进行处理，并排放。

技术总结
本实用新型涉及固体废物处理技术领域，具体涉及到一种市政污泥热解碳化处理设备。本申请的一种市政污泥热解碳化处理设备，通过设置中温中压破壁装置、隧道式污泥微波热解碳化处理装置，使得污泥中微生物细胞破壁后实现泥-水分离；污泥中病原体等微生物100％去除，彻底消除污泥的环境生物毒性；污泥中有机碳组成化合物结构通过裂解和氧化降解后，转变为可生化性有机物；以及污泥中的无机污染物随碳化产物一起排出并形成可二次资源化利用的固型物。一起排出并形成可二次资源化利用的固型物。一起排出并形成可二次资源化利用的固型物。


技术研发人员：张强 李静 马效贤 张薛龙 李悦宁
受保护的技术使用者：北京恩菲环保股份有限公司
技术研发日：2023.01.06
技术公布日：2023/10/20