阅读说明：本技术 污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置及方法 (Device and method for preparing sludge-biomass particle fuel rod ) 是由 徐少娟 吴祖良 楼军 金孝祥 凌立军 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置：包括搅拌装置、污泥输送装置和造粒干燥装置；所述搅拌装置包括污泥-生物质储存仓,污泥-生物质储存仓上设置有与其内腔连通的生物质进料口、污泥进料口和稳定剂及防腐剂进料口；污泥-生物质储存仓设置有搅拌器,所述封闭式半干污泥储存仓内腔中的螺旋给料机与造粒机连接；所述造粒机位于多孔网状往返式运送带正上方；本发明还提供一种污泥-生物质颗粒燃料棒制备方法：采用先湿法造粒形成颗粒棒再烘干的方法,增大了烘干过程中污泥-生物质颗粒的接触面积,使烘干效率大大增加,能源消耗大大减少。本发明较现有装置相比结构简单,操作方便,检修方便快捷。(the invention provides a preparation device of a sludge-biomass particle fuel rod, which comprises the following steps: comprises a stirring device, a sludge conveying device and a granulation drying device; the stirring device comprises a sludge-biomass storage bin, and a biomass feed inlet, a sludge feed inlet and a stabilizer and preservative feed inlet which are communicated with the inner cavity of the sludge-biomass storage bin are arranged on the sludge-biomass storage bin; the sludge-biomass storage bin is provided with a stirrer, and a screw feeder in the inner cavity of the closed semi-dry sludge storage bin is connected with the granulator; the granulator is positioned right above the porous mesh reciprocating type conveying belt; the invention also provides a preparation method of the sludge-biomass particle fuel rod, which comprises the following steps: the method of forming the particle rod by wet granulation and then drying is adopted, so that the contact area of sludge and biomass particles in the drying process is increased, the drying efficiency is greatly increased, and the energy consumption is greatly reduced. Compared with the prior device, the invention has simple structure, convenient operation and convenient and rapid maintenance.)

污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置及方法

技术领域

本发明属于生物质燃料技术和固体废弃物再利用领域，具体涉及一种污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置及方法。

背景技术

生物质(biomass)具体是指地球上所有活的和死的生物物质以及新陈代谢产物的总称。相比于我们现在广泛使用的石油燃料而言，生物质燃料不仅是唯一的可再生碳源，而且具有无净碳排放、硫含量低和可生物降解的优势。近年来，生物质能源以其实用性、可行性、广泛性等特点而被重点关注。生物质能源来源广泛，甘蔗、玉米、秸秆和一些工业有机垃圾都可以成为原料。因此，制备这类环境友好型的可再生燃料具有重要意义。

市政污泥是城市废水处理过程中产生的副产品，它是由机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的复杂的非均质体。近些年，我国市政污泥量非常庞大，每年约有150万吨产量，且一半以上没有经过有效地处理，给生态环境带来了严重威胁。因此，市政污泥的有效处理已经成为当今社会亟待解决的难题。

在现阶段的污泥处理技术中，经机械脱水后的污泥含水率普遍在60％以上。而污泥热干化可以通过污泥与热媒之间的传热作用，进一步去除污泥中的水分使污泥进一步减容，含水率可达30％以下。干化后污泥的臭味、病原体、黏度、不稳定等情况得到显著改善，可用作燃料、肥料、土壤改良剂、建材等。一般来说，热干化工艺应与余热利用相结合，不宜单独设置热干化工艺，可充分利用污泥厌氧消化处理过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热、热电厂余热或其他余热来干化湿污泥。污泥热干化设备按热介质与污泥接触方式可分为直接加热式、间接加热式和直接/间接联合干燥式三种。按工艺类型可分为流化床干化、带式干化、浆叶式干化、卧式转盘式干化和立式圆盘式干化等五种。其中流化床干燥技术是近年来发展起来的一种新型干燥技术，其过程是散状物料被置于孔板上，并由其下部输送气体，引起物料颗粒在气体分布板上运动，在气流中呈悬浮状态，产生物料颗粒与气体的混合底层，在流化床干燥器中物料颗粒在此混合底层中与气体充分接触，进行物料与气体之间的热传递与水分传递，有着低排不污染环境、装卸和运输方便等优点。但存在着气流状况不均、颗粒运动基本是全混式的缺陷，导致粉尘含量过大。转盘式干燥机主体是有一个转筒形的外壳和一组中心贯穿的转盘组成，转盘组是空心的，热介质从中间通过，把热量间接传导给污泥，而污泥水分蒸发形成的水蒸气聚集在转盘上方的穹顶里，被少量的通风带出干化机，具有运行时氧含量低、温度和粉尘量低、安全性好等诸多特点。因而，在干燥工艺中，这两种方法使用甚广。但转盘式干燥机存在干燥速度慢，能耗大等问题。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置：包括搅拌装置、污泥输送装置和造粒干燥装置；

所述搅拌装置包括污泥-生物质储存仓，污泥-生物质储存仓上设置有与其内腔连通的生物质进料口、污泥进料口和稳定剂及防腐剂进料口；污泥-生物质储存仓设置有搅拌器，

所述封闭式半干污泥储存仓内腔中的螺旋给料机与造粒机连接；所述造粒机位于多孔网状往返式运送带正上方；所述热烟气进气口位于多孔网状往返式运送带正下方；

所述污泥-生物质储存仓通过污泥输送装置与封闭式半干污泥储存仓连接。

作为对本发明污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置的改进：

所述多孔网状往返式运送带为的数量为至少三个，所有的多孔网状往返式运送带从上到下依次设置，多孔网状往返式运送带的设置方式为左右交错的形式。

作为对本发明污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置的进一步改进：

所述污泥进料口上设置有过滤网。

作为对本发明污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置的进一步改进：

所述多孔网状往返式运送带网孔大小5～10mm。

本发明还提供一种污泥-生物质颗粒燃料棒制备方法：包括以下步骤：

1)、将污泥干化至含水量为70％～80％，得到预处理后污泥；

2)、对生物质原料进行干燥处理至含水量为10％～20％后进行粉碎，粉碎后生物质原料的粒径3～6mm；

3)、将防腐剂、稳定剂、步骤1)中预处理后污泥和步骤2)中粉碎后生物质原料混合，经过均匀搅拌，得到半干污泥-生物质颗粒(含水量为40％～50％)；

预处理后污泥、粉碎后生物质原料、防腐剂、稳定剂的质量比为48：50：1：1；

4)、将步骤3)形成的半干污泥颗粒通过污泥输送装置输送至封闭式半干污泥储存仓；

5)、封闭式半干污泥储存仓内的半干污泥-生物质颗粒通过螺旋给料机掉落至造粒机上的多组轧制转筒上；

6)、然后通过造粒机的转筒挤压成型，得到初始成型颗粒燃料，颗粒粒径10～15mm；

7)、初始成型颗粒燃料掉落至多孔网状往返式运送带上，初始成型颗粒燃料自上而下逐层经过多孔网状往返式运送带；同时，120℃～150℃的热烟气从热烟气进气口进入封闭式半污泥储存仓，热烟气从下到上经过多孔网状往返式运送带，将初始成型颗粒燃料逐层干化，干燥4.5～5.5分钟，得到污泥-生物质颗粒燃料棒。

作为对本发明污泥-生物质颗粒燃料棒制备方法的改进：

步骤所用的污泥为城市生活或工业中所产生含水量约在90％的市政污泥。

作为对本发明污泥-生物质颗粒燃料棒制备方法的进一步改进：

防腐剂为三氧化二铁防腐剂，稳定剂为磷酸钙稳定剂。

本发明污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置及方法的技术优势为：

1采用先湿法造粒形成颗粒棒再烘干的方法，增大了烘干过程中污泥-生物质颗粒的接触面积，使烘干效率大大增加，能源消耗大大减少。

2采用铁制的多孔网状往返式输送带而不是带式输送带可使热烟气可以通过输送带的孔隙来烘干污泥-生物质颗粒物，使热烟气有效利用，减少能源消耗。

3造粒机转筒转速、搅拌器转速、多孔网状往返式输送带输送速度都使可以根据污泥含水率实际要求进行调节，在工程应用中具有良好的灵活性。

4将污泥和生物质颗粒混合制备燃料棒，能够快速降低污泥的含水率，提高污泥燃烧的热值，同时减轻生物质燃烧的结垢问题。

5本发明较现有装置相比结构简单，操作方便，检修方便快捷。

附图说明

下面结合附图对本发明的

具体实施方式

作进一步详细说明。

图1为本发明污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置的整体示意图。

图2为图1中搅拌装置的示意图。

图3为图1中运送装置及造粒干燥装置示意图。

图4为图1中多孔往返式输送带的示意图。

1搅拌装置，1-1生物质进料口，1-2污泥进料口，1-3搅拌器，1-4生物质-污泥储存仓， 1-5稳定剂及防腐剂进料口，2污泥输送装置，3造粒干燥装置，3-1封闭式半污泥储存仓， 3-2造粒机，3-3冷烟气出气口，3-4多孔网状往返式输送带，3-5热烟气进气口，3-6生物质- 污泥颗粒燃烧棒出口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、污泥-生物质颗粒燃料棒制备装置，如图1-4所示，包括搅拌装置1、污泥输送装置2和造粒干燥装置3。

搅拌装置1包括污泥-生物质储存仓1-4，污泥-生物质储存仓1-4上设置有与其内腔连通的生物质进料口1-1、污泥进料口1-2和稳定剂及防腐剂进料口1-5；搅拌器1-3伸入污泥-生物质储存仓1-4内腔中，污泥进料口1-2装有过滤网，过滤网开孔直径在5～10mm。污泥-生物质搅拌器1-3的转速和搅拌时间可以根据实际情况调节。

搅拌装置1通过污泥输送装置2与造粒干燥装置3的物料进口连通。

造粒干燥机3包括封闭式半干污泥储存仓3-1，封闭式半干污泥储存仓3-1上设有连接污泥输送装置2输送的污泥-生物质混合半干物的物料进口；半干污泥储存仓3-1内腔下部装有螺旋给料机，半干污泥储存仓3-1的螺旋给料机与造粒机3-2连接，螺旋给料机通过旋转将半干污泥储存仓3-1中的半干污泥输送到造粒机3-2上部，造粒机3-2位于多孔网状往返式运送带3-4正上方。造粒机3-2的转筒可以完全覆盖住封闭式半污泥储存仓3-1的下方，调节造粒机3-2的转筒的转速，使封闭式半污泥储存仓中3-1的污泥-生物质颗粒成型为10mm～ 20mm的颗粒后掉入铁制的多孔网状往返式输送带多孔网状往返式运送带3-4，并用热烟气同时对污泥-生物质颗粒进行烘干处理，再利用交错形式让颗粒从上层的多孔网状往返式运送带 3-4掉入下层多孔网状往返式运送带3-4。热烟气进气口3-5位于多孔网状往返式运送带3-4 正下方。热烟气进气口3-5伸入干燥机底部中央位置(热烟气进气口3-5位于干燥机正下方)，热烟气进气口3-5设置成伞帽结构，便于烟气均匀扩散通过运送到多孔网状往返式输送带3-4。冷烟气出气口3-3设置在多孔网状往返式运送带3-4一侧，用于排出冷烟气。

污泥输送装置2为全封闭刮板式输送机。

造粒机3-2采用多组轧制转筒结构，每组的转筒结构相同，具有多头齿轮结构。通过齿轮大小和密度的设计实现颗粒粒径在10～15mm之间。转筒整体可以覆盖住封闭式半干污泥储存仓下方，其转筒个数和大小可以根据实际情况调节。造粒机3-2中的转筒的转速可以根据实际情况调节转速。

多孔网状往返式运送带3-4为多层多孔网状往返式。多孔网状往返式运送带3-4结构上为铁制网状结构。多孔网状往返式运送带3-4网孔大小5～10mm。多孔网状往返式运送带3-4 的运转速度可以根据实际干化要求调节运送速度。多孔网状往返式运送带3-4的层数根据实际干化要求调节层数。多孔网状往返式运送带3-4每一层的位置是一种左右交错的形式，上一层运送带从左向右运动，下一层运送带是从右向左运动，以此类推。另外，上层末端污泥要掉落在下层＝运送带的始端，所以不同运送层之间有点缩进和突出的交错。此设计能够延长污泥在干燥机内的停留时间，改善干化效果。

污泥处理的步骤为：

污泥通过污泥进料口1-2经过滤网过滤，进入污泥-生物质储存仓1-4中；生物质及稳定剂防腐剂分别从生物质进料口1-1和稳定剂及防腐剂进料口1-5进入污泥-生物质储存仓1-4 中；过滤后的污泥与生物质及稳定剂防腐剂混合；

污泥-生物质搅拌器1-3对过滤后的污泥与生物质及稳定剂防腐剂进行搅拌，得到半干污泥-生物质物料；

半干污泥-生物质物料通过污泥输送装置2运送至封闭式半干污泥储存仓3-1中，半干污泥-生物质物料螺旋给料机作用下从半干污泥储存仓3-1掉落至造粒机3-2上，造粒机3-2将半干污泥-生物混合物料压制成型为颗粒棒，颗粒棒掉入多孔网状往返式运送带3-4上，

利用从热烟气进气口3-5进入的120℃～150℃的热烟气干燥从污泥-生物质颗粒燃料棒出口3-6得到污泥-生物质颗粒燃料棒。热烟气自下而上通过各层污泥运送层的网孔，在此之间与污泥发生热交换，蒸发水分，达到干化目的。

污泥输送装置2输送过程产生的废气通过管道与干化后的烟气一道进入锅炉燃烧。

污泥-生物质颗粒燃料棒制备方法，包括以下步骤：

1)、对污泥进行板框压滤预处理干化至含水量为70％～80％，得到预处理后污泥；

所用的污泥为城市生活或工业中所产生含水量约在90％的市政污泥，在污水处理厂进行干化预处理后形成含水量为70％～80％的预处理后污泥，再进入此造粒干化系统。

2)、对生物质原料进行干燥处理至含水量为10％～20％后进行粉碎，粉碎后生物质原料的粒径3～6mm。

本发明中生物质原料可以是秸秆、木屑、稻壳、树枝等。

3)、将防腐剂、稳定剂、步骤1)中预处理后污泥和步骤2)中粉碎后的生物质原料混合，经过均匀搅拌，形成含水量为40％～50％的半干污泥-生物质颗粒。

污泥、粉碎后生物质原料、防腐剂、稳定剂的质量比为48：50：1：1；

所添加的防腐剂为三氧化二铁防腐剂，所添加的稳定剂为磷酸钙稳定剂。

4)、将步骤3)形成的半干污泥颗粒通过污泥输送装置2输送至封闭式半干污泥储存仓 3-1；

5)、封闭式半干污泥储存仓3-1内的污泥-生物质混合物料通过螺旋给料机掉落至造粒机3-2上的多组轧制转筒上。

6)、然后通过造粒机3-2的转筒挤压成型，得到初始成型颗粒燃料，颗粒粒径10～15mm。

7)、初始成型颗粒燃料掉落至多孔网状往返式运送带3-4上，初始成型颗粒燃料自上而下逐层经过多孔网状往返式运送带3-4；同时，120℃～150℃的热烟气从热烟气进气口3-5进入封闭式半污泥储存仓3-1，热烟气从下到上经过多孔网状往返式运送带3-4，在此过程中将初始成型颗粒燃料逐层干化，干燥5分钟，得到含水量为10％～20％的污泥-生物质颗粒燃料棒。

使用含水量为75％的市政污泥、粒径5mm的含水率15％的秸秆生物质原料混合，污泥、粉碎后的秸秆、防腐剂、稳定剂的质量比为48：50：1：1，采用造粒机3-2加上四层多孔网状运送带3-4干燥模式，由热烟气进气口3-5通入150℃热烟气，干燥5分钟；最后所得的污泥-生物质颗粒燃料棒平均含水率为14％。

对比例1：取消造粒机3-2，改由半干污泥储存仓底部的螺旋给料机直接出料；其余等同于实施例1；所得的污泥-生物质颗粒燃料棒平均含水率为35％。

对比例2：取消热烟气进气口3-5，改由从多孔网状往返式运送带3-4两侧直接进热烟气；其余等同于实施例1；所得的污泥-生物质颗粒燃料棒平均含水率为21％。

对比例3：将多孔网状往返式运送带3-4改成无孔型往返式；其余等同于实施例1；所得的污泥-生物质颗粒燃料棒平均含水率为32％。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。