污泥热解装置
阅读说明：本技术 污泥热解装置 (Sludge pyrolysis device ) 是由 林建东 郭建毅 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种污泥热解装置,干燥器的入料口、干燥器的出料口、热解室的入料口、斜面床、热解室的出料口、燃烧室的接料口、炉排、储渣坑道按序连通形成贯通的固体物料流动通道；所述的烟气管道分别穿越燃烧室和热解室后连通热交换器的传热通道和尾气排风机,烟气管道其烟气入口位于炉膛内；所述的热解气体引入管道通过管道将热解室与助燃风道连通；所述的干燥器与热交换器的吸热通道之间通过烘干循环风机和管道连通成闭式循环结构；烘干废气处理通道通过风机将干燥器与助燃风道连通。本发明采用烟气与污泥非接触的间接换热方式,利用污泥焚烧产生的高温烟气对污泥首先进行干燥和热解(干馏)后再焚烧,可节省助燃燃料和降低排放污染。(The invention discloses a sludge pyrolysis device, wherein a feed inlet of a dryer, a discharge outlet of the dryer, a feed inlet of a pyrolysis chamber, a slope bed, a discharge outlet of the pyrolysis chamber, a material receiving port of a combustion chamber, a fire grate and a slag storage pit are communicated in sequence to form a through solid material flow channel; the flue gas pipeline passes through the combustion chamber and the pyrolysis chamber respectively and then is communicated with a heat transfer channel of the heat exchanger and a tail gas exhaust fan, and a flue gas inlet of the flue gas pipeline is positioned in the hearth; the pyrolysis gas inlet pipeline is used for communicating the pyrolysis chamber with the combustion-supporting air duct through a pipeline; the dryer is communicated with a heat absorption channel of the heat exchanger through a drying circulating fan and a pipeline to form a closed circulating structure; the drying waste gas treatment channel is communicated with the dryer and the combustion-supporting air channel through a fan. The invention adopts the indirect heat exchange mode of non-contact between the flue gas and the sludge, and utilizes the high-temperature flue gas generated by sludge incineration to firstly dry and pyrolyze (dry distill) the sludge and then incinerate the sludge, thereby saving combustion-supporting fuel and reducing emission pollution.)
技术领域
本发明涉及一种污泥热解装置，具体涉及一种应用于污泥减量化和无害化处理的热解装置，属于环保技术领域。
背景技术
污泥焚烧是污泥减量化和无害化处理的重要手段之一，目前从污水处理厂压榨产出的污泥由于含水率偏高，如对这些污泥直接燃烧会因燃烧不充分产生大量黑烟而污染环境，需要增加高昂的尾气净化成本，燃烧过程更需要补充大量的助燃燃料。因此，从污水厂压榨产出的污泥都要烘干后才能进行焚烧或热分解，之前有的技术是将污泥的烘干和焚烧环节分离，这样造成设备投入大、生产工序多和处理能耗高，烘干环节也会产生不少受污染的冷凝水，这其中包括最近推出的热泵烘干加热解技术。而现有的污泥热解技术是采用将污泥首先通过高温干馏，再将干馏产生的挥发性可燃气体引出通过另外的燃烧炉进行燃烧，燃烧产生的热量用于下一轮湿污泥的烘干，烘干后的污泥输送进入热解炉进行干馏并最终燃烧，这种分离式两轮燃烧技术工艺环节复杂，高浓度有毒的一氧化碳可燃气体的输送和储存容易产生泄露的安全隐患，烘干过程产生大量有害气体需要再净化才能排放，也包括设备投资大和运行费用高的问题，使这项技术未能得到普遍推广。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种污泥热解装置，该种污泥热解装置适用于对污水处理厂压榨后的污泥进行直接的无害化的减量处理，使污泥处理流程简化、减少设备投入、节省能源消耗、提高安全性以及减少二次污染。
本发明可以采取如下技术方案:
一种污泥热解装置，包括热解炉、干燥器、热交换器；热解炉包括位于炉体的炉膛内的热解室、燃烧室，以及烟气管道、热解气体引入管道；
所述的热解室位于燃烧室上方；热解室左上方设有入料口，右下方设有出料口，入料口和出料口之间设有斜面床，斜面床位于热解室内，斜面床上方设有物料推送机构，出料口连通燃烧室；所述的燃烧室设有与热解室连通的接料口，接料口下方设有倾斜的炉排，接料口位于炉排右端上方，炉排自右向左向下倾斜，炉排位于燃烧室内；炉排上方设有推送棒，炉排的下方设有助燃风道，炉排的左下方设有储渣坑道；
干燥器的入料口、干燥器的出料口、热解室的入料口、斜面床、热解室的出料口、燃烧室的接料口、炉排、储渣坑道按序连接通形成贯通的固体物料流动通道；所述的烟气管道分别穿越燃烧室和热解室后连通热交换器的传热通道的入口，传热通道61的出口连通尾气排风机，烟气管道其烟气入口位于炉膛内；所述的热解气体引入管道通过管道将热解室与助燃风道连通；
所述的干燥器与热交换器的吸热通道之间通过烘干循环风机和管道连通成闭式循环结构；烘干废气处理通道通过风机将干燥器与助燃风道连通。
本发明解决问题还可以进一步采取以下改进措施：
进一步的改进措施为：所述的烟气管道为多根排列的陶瓷管，各陶瓷管之间留有间隙。
进一步的改进措施为：所述的斜面床采用内部可通过高温烟气的中空陶瓷材料构成。
进一步的改进措施为：所述的烟气管道分别穿越燃烧室内的炉排上方的空间和热解室内的斜面床上方的空间，烟气管道其烟气入口处设有蜂窝陶瓷。
进一步的改进措施为：所述的干燥器可以是滚筒烘干机或带式烘干机或隧道式烘干机。
进一步的改进措施为：所述的干燥器其出料口与热解室的入料口为直接对接或通过送料机构对接。
进一步的改进措施为：所述的热交换器为两路气流通过相互隔离的传热通道和吸热通道产生换热的换热器，热交换器是管式换热器、板式换热器或者是热管换热器。
进一步的改进措施为：所述的助燃风道设有燃烧机，燃烧机上设有助燃风机，助燃风机分别与烘干废气处理通道和新风口接通。
进一步的改进措施为：所述的炉排为台阶状百叶窗式炉排。
进一步的改进措施为：所述的储渣坑道底部设有排渣口。
上述技术方案具有这样的技术效果:
1、本发明可对污水处理厂通过板框压榨机产出的含水率65％以下的污泥可直接进行减量化和无害化处理，无需通过包括烘干在内的其他中间环节，处理过程一气呵成，污泥处理流程简化、减少设备投入。
2、本发明采用烟气与污泥非接触的间接换热方式，利用污泥焚烧产生的高温烟气对污泥首先进行干燥和热解(干馏)后再焚烧，可节省助燃燃料。
3、本发明采用高温低氧的干馏的方法先对污泥中的大部分有机物进行热解产生以CO为主的可燃气体，再将这些可燃气体引至燃烧区参与对热解炭化后的污泥进行协同燃烧，可提高燃烧效率，并大幅降低烟气的有害成分含量。与直接燃烧相比，可大幅减少助燃空气量而降低烟气的散热量实现节能，也避免过量助燃风导致降低燃烧温度而产生黑烟。
4、利用蜂窝陶瓷的蓄热性以及蜂窝孔增大的表面积的特点，可使烟气中未完全燃烧的成分在进入蜂窝孔内再进行二次的彻底燃烧，也包括对穿过燃烧室的烟气管道内的烟气再次进行高温加热以进一步分解烟气中的有害成分。
5、通过助燃风机吸入烘干废气，使烘干器内呈负压可有效防止烘干废气外泄，最后将烘干废气与助燃新风一起引入燃烧室燃烧，避免了烘干废气对环境的污染，热解所产生的可燃气体即时引入燃烧室燃烧，中间过程不做任何的停留和储存，大幅降低可燃气体中毒和爆炸的风险。
6、通过尾气排风机对炉膛进行负压抽排，负压炉膛可防止热气外泄，安全性更高，并通过排渣口负压吸入的氧气助燃和降低出渣温度。
7、污泥在斜面床和炉排上分别进行热解和燃烧时被摊平摊薄，有利于污泥的充分均匀的加热。
8、烟气与污泥采用非接触的热交换方式，全过程烟气不与污泥产生接触，这样既可以防止烟气中的氧气成分影响干馏的正常进行，又可避免污泥对烟气造成二次污染。
9、原污泥中的水分全部在烘干、热解和燃烧过程挥发，并通风800℃以上的高温，这些高温烟气中的水蒸气无毒无害，部分通过尾气排出，部分通过热交换器冷凝析出液态水，这些水无需做任何净化处理就可以达标排放或利用。
10、污泥经800℃以上的高温燃烧，炉渣呈烧结状态，污泥中的重金属被烧结固化后不再溶解于水，不会重新扩散污染土壤和水源。
附图说明
图1是本发明实施例1示意图。
图2是本发明实施例2示意图。
图3是图1的部分放大示意图。
图4是图1的另一部分放大示意图。
图5是图2的部分放大示意图。
图6是图2的另一部分放大示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。
实施例1：如图1、图3、图4所示，一种污泥热解装置，包括热解炉100、干燥器5、热交换器6、烘干废气处理通道7；热解炉100包括位于炉体的炉膛内的热解室1、燃烧室2，以及烟气管道3、热解气体引入管道4；
所述的热解室1位于燃烧室2上方，热解室1左上方设有入料口11，右下方设有出料口12，入料口11和出料口12之间设有斜面床13，斜面床位于热解室内，斜面床13上方设有物料推送机构14，出料口12连通燃烧室2；所述的燃烧室2设有与热解室连通的接料口21，接料口21斜下方设有倾斜的炉排22，接料口位于炉排右端上方，炉排自右向左向下倾斜，炉排位于燃烧室内；炉排上方设有推送棒29，炉排22的下方设有助燃风道23，炉排22的左下方设有储渣坑道24。
干燥器5的入料口51、干燥器5的出料口52、热解室1的入料口11、斜面床13、热解室1的出料口12、燃烧室2的接料口21、炉排22、储渣坑道24按序连通形成贯通的固体物料流动通道；所述的烟气管道3分别穿越燃烧室2和热解室1后连通热交换器6的传热通道61的入口，传热通道61的出口连通尾气排风机63；烟气管道其烟气入口位于炉膛内；所述的热解气体引入管道4通过管道将热解室1与助燃风道23连通。
所述的干燥器5与热交换器6的吸热通道62通过烘干循环风机53和管道连通成闭式循环结构，即热交换器6的吸热通道62的出风口与干燥器的入风口连接，干燥器的出风口通过烘干循环风机53与热交换器6的吸热通道62的入风口连接；所述的烘干废气处理通道7通过风机将干燥器5与助燃风道23连通。本例中，所述的烘干废气处理通道7通过烘干循环风机53将干燥器5与助燃风道23连通。
本例中，所述的干燥器5可以是滚筒烘干机。当然也可以为其它类型的干燥器。
进一步的改进实施例为：所述的烟气管道3为多根排列的陶瓷管，各陶瓷管之间留有间隙。
进一步的改进实施例为：所述的斜面床13采用中空陶瓷材料构成，其内部可通过高温烟气传热至斜面床13表面。
进一步的改进实施例为：所述的烟气管道3分别穿越燃烧室2炉排22上方的空间和热解室1斜面床13上方的空间，并在其烟气入口处设有蜂窝陶瓷31。
进一步的改进实施例为：所述的干燥器5其出料口52与热解室的入料口11通过送料机构55对接。
进一步的改进实施例为：所述的热交换器6为两路气流通过相互隔离的传热通道61和吸热通道62产生换热的换热器，可以是管式换热器。
进一步的改进实施例为：所述的助燃风道23设有燃烧机24，燃烧机上设有助燃风机25，助燃风机25分别与烘干废气处理通道7和新风口27接通。
进一步的改进实施例为：所述的炉排22为台阶状百叶窗式炉排。
进一步的改进实施例为：所述的储渣坑道24底部设有排渣口。
工作原理：
污泥从干燥器的入料口进入干燥器内，经干燥后的污泥从干燥器的出料口排出后，污泥通过送料机构或直接进入热解室入口并进入斜面床热解，从热解室出料口落入燃烧室的接料口，再进入炉排燃烧，污泥燃烧后的炉渣落入储渣坑道内，最后从排渣口排出。整个处理过程，污泥在所述固体物料流动通道内运行。
为保证污泥流动畅顺，烟气管道在排列时管与管之间保留一定间距，让污泥能从下料口下方管与管之间的间隙落下，在热解室斜面床上方和炉排上方，可分别采用推送机构，推送机构可以采用螺旋推送器或带齿的往复推送棒，借助倾斜的斜面床和炉排的下滑力使污泥下滑畅顺。
烟气采用风机吸排的方式，吸力使炉膛内呈负压，燃烧室产生的高温烟气部分通过蜂窝陶瓷后进入烟气管道，部分进入斜面床下方的中空通道，上述两路烟气管道在出口32汇集后进入换热器的传热通道释放热量，最后从尾气排风机排出。
高温烟气含水量很高，在热交换器内释放热量后会有冷凝水析出，在热交换器的烟气出口端设有排水口64把冷凝水排出。
在干燥器内通过烘干循环风机形成与污泥相向的循环气流，该循环气流进入热交换器的吸热通道内与相向传热通道内的高温烟气换热，通过获得烟气热量增强对污泥的干燥效率。
助燃风机通过烘干废气处理管道吸取部分污泥烘干产生的废气，保证干燥区呈负压，避免臭气外泄，烘干废气处理管道吸取干燥器内循环空气中含水率最高区域的气体，这部分烘干废气被吸入助燃风道当成助燃风进入燃烧室高温燃烧后排放。吸取高湿低温的空气更有利于提高污泥的干燥效率，也减少高温对风机的影响。
污泥进入热解室后会挥发出以一氧化碳为主的可燃气体，这部分可燃气体通过热解气体引入管道6引至助燃风道内，可燃气体与炉排上的污泥协同燃烧。
污泥燃烧后成为炉渣落入储渣坑道内定时排出。
本发明干燥器内烘干温度100～300℃，热解室内热解温度450～700℃，燃烧室内燃烧温度800～950℃。
实施例1适用于较大产量的污泥处理。
实施例2：如图2、图5、图6所示，一种污泥热解装置，包括热解炉100、干燥器5、热交换器6、烘干废气处理通道7；热解炉100包括位于炉体的炉膛内的热解室1、燃烧室2，以及烟气管道3、热解气体引入管道4。
所述的热解室1位于燃烧室2上方，热解室1左上方设有入料口11，右下方设有出料口12，入料口11和出料口12之间设有斜面床13，斜面床位于热解室内，斜面床13上方设有物料推送机构14，出料口12连通燃烧室2；所述的燃烧室2设有与热解室连通的接料口21，接料口21斜下方设有倾斜的炉排22，接料口位于炉排右端上方，炉排自右向左倾斜，炉排位于燃烧室内；炉排上方设有推送棒29，炉排22的下方设有助燃风道23，炉排22的左下方设有储渣坑道24。
干燥器5的入料口51、干燥器5的出料口52、热解室1的入料口11、斜面床13、热解室1的出料口12、燃烧室2的接料口21、炉排22、储渣坑道24按序连通形成贯通的固体物料流动通道；所述的烟气管道3分别穿越燃烧室2和热解室1后连通热交换器6的传热通道61和尾气排风机63；烟气管道其烟气入口位于炉膛内；所述的热解气体引入管道4通过管道将热解室1与助燃风道23连通。
所述的干燥器5与热交换器6的吸热通道62通过烘干循环风机53和管道连通成闭式循环结构；所述的烘干废气处理通道7通过风机将干燥器5与助燃风道23连通。本例中，所述的烘干废气处理通道7通过烘干循环风机53将干燥器5与助燃风道23连通。
本例中，所述的干燥器5是无轴螺旋推送隧道烘干器。所述的热交换器6为两路气流通过相互隔离的传热通道61和吸热通道62产生换热的换热器，是管式换器。本例的工作原理同实施例1。
热交换器底部设有冷凝水排水口64。
进一步的改进实施例为：烟气管道3为多根排列的陶瓷管，各陶瓷管之间留有间隙。
进一步的改进实施例为：所述的斜面床13采用中空陶瓷材料构成，其内部可通过高温烟气传热至斜面床13表面。
进一步的改进实施例为：所述的烟气管道3分别穿越燃烧室2内的炉排22上方的空间和热解室1内的斜面床13上方的空间，并在其烟气入口处设有蜂窝陶瓷31。
进一步的改进实施例为：所述的干燥器5其出料口52与热解室的入料口11可以直接对接。
进一步的改进实施例为：所述的干燥器5和热交换器6和输送机构55三者合为一体。这样结构更加紧凑。
进一步的改进实施例为：所述的助燃风道23设有燃烧机24，燃烧机上设有助燃风机25，助燃风机25分别与烘干废气处理通道7和新风口27接通。
进一步的改进实施例为：所述的炉排22为台阶状百叶窗式炉排。
进一步的改进实施例为：所述的储渣坑道24底部设有排渣口。
实施例2适用于较少产量的污泥处理。
本发明也适用于生活垃圾的热解处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。