一种多能互补污泥处理装置及实施方法

摘要

本发明公开了一种多能互补污泥处理装置。涉及污泥处理技术领域。包括换热器、污泥干化炉、干燥罐、干馏炉、旋风分离器、焚烧炉、常压蒸馏塔、第一汽提塔、第二汽提塔、冷凝器、不凝气储罐、第一旋转型蓄热式换热器、第二旋转型蓄热式换热器、布袋式除尘器和烟囱。本发明还公开了一种多能互补污泥处理装置的实施方法，包括以下步骤：将污泥干化并送入干馏炉中进行热解；将热解所剩余的半焦，输送入焚烧炉燃烧；将热解所得裂解油气输送入常压蒸馏塔，并通过汽提塔分离出可作为化工原料的高品质裂解产品。本发明设计合理，实用性强，在尽可能减少二次污染的前提下，实现污泥有效处理并可回收得到附加值较高的化工原料。

权利要求

1.一种多能互补污泥处理装置，其特征在于，包括换热器、污泥干化炉、干燥罐、干馏炉、旋风分离器、焚烧炉、常压蒸馏塔、第一汽提塔、第二汽提塔、冷凝器、不凝气储罐、第一旋转型蓄热式换热器、第二旋转型蓄热式换热器、布袋式除尘器、烟囱、污泥入口、水管、热空气管、半焦入口、排渣口、焚烧炉的空气入口、瓦斯管、重质油管、馏分油管、柴油管、汽油管、不凝气管、常压蒸馏塔的蒸汽口、第一汽提塔的蒸汽口和第二汽提塔的蒸汽口；其中，所述污泥干化炉上部设有污泥入口，下部设有出料口并与所述干馏炉连接；

所述干燥罐一端与所述污泥干化炉上部空气出口相连，另一端连接所述第二旋转型蓄热式换热器的空气入口；

所述第二旋转型蓄热式换热器的空气出口与所述焚烧炉的空气入口相连；

所述干馏炉下端设有半焦出料口，并与所述焚烧炉相连；

所述焚烧炉底部设有排渣口；

所述旋风分离器入口和固体出口分别与所述干馏炉顶端及下部相连，所述旋风分离器的顶部与所述常压蒸馏塔的下端相连；

所述第一汽提塔和所述第二汽提塔的入口及顶部出口分别与所述常压蒸馏塔相连，所述第一汽提塔和所述第二汽提塔的底部均设有出料口；

所述常压蒸馏塔的出气口连接所述冷凝器，所述冷凝器出口分别连接减压蒸馏塔的塔顶回流口和所述不凝气储罐进气口；

所述不凝气储罐出气口连接所述第一旋转型蓄热式换热器的不凝气入口及所述焚烧炉瓦斯入口；

所述第一旋转型蓄热式换热器烟气入口与所述焚烧炉相连，烟气出口与所述第二旋转型蓄热式换热器烟气入口相连，不凝气出口与所述干馏炉相连；

所述第二旋转型蓄热式换热器烟气出口与所述布袋式除尘器入口相连，所述布袋式除尘器出口与所述烟囱相连。

2.如权利要求1所述的一种多能互补污泥处理装置，其特征在于，所述换热器和所述污泥干化炉都设有水管，且共一回路；水在所述换热器里吸收热量升温，流到所述污泥干化炉里与污泥进行热交换，释放热量后流回所述换热器，再吸收热量升温再流到所述污泥干化炉里，如此循环。

3.如权利要求1所述的一种多能互补污泥处理装置，其特征在于，所述污泥干化炉还有热空气吹入。

4.如权利要求1所述的一种多能互补污泥处理装置，其特征在于，所述第一汽提塔和所述第二汽提塔的底部分别设有所述第一汽提塔的蒸汽口和所述第二汽提塔的蒸汽口。

5.一种利用如权利要求1‑4中任意一项所述的多能互补污泥处理装置的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将污泥送入所述污泥干化炉中，吸收管道中热水的热量，及热空气的热量，污泥快速干化；

步骤2、将所述步骤1得到的干化的污泥送入所述干馏炉中进行热解；热解产生半焦和热解油气；

步骤3、将所述步骤2中所述热解产生的半焦送入所述焚烧炉燃烧；将所述不凝气储罐输出的一部分不凝气与瓦斯混合通入所述焚烧炉中，并向所述焚烧炉中鼓入空气，焚烧产生热烟气和灰渣，灰渣直接从排渣口排出；

步骤4、将所述步骤2中所述热解得到的热解油气经所述旋风分离器除去固体颗粒后，送至所述常压蒸馏塔，所述常压蒸馏塔采用中段循环回流，同时向所述常压蒸馏塔、所述第一汽提塔和所述第二汽提塔的底部分别吹入过热水蒸气，再分别从所述常压蒸馏塔底部、所述第一汽提塔、所述第二汽提塔及所述冷凝器处分别得到重质油、馏分油、柴油、汽油及不凝气，并将不凝气收集于所述不凝气储罐中；

步骤5、将所述步骤3中焚烧产生的热烟气送至所述第一旋转型蓄热式换热器、再经所述第二旋转型蓄热式换热器和所述布袋式除尘器，从所述烟囱排出。

6.如权利要求5所述的实施方法，其特征在于，将所述步骤1中的吹扫过污泥的热空气送入所述干燥罐进行脱水。

7.如权利要求6所述的实施方法，其特征在于，脱水后的热空气被送入所述第二旋转型蓄热式换热器中与烟气进行热交换，吸收热量后，被送入所述焚烧炉。

8.如权利要求5所述的实施方法，其特征在于，所述不凝气储罐输出的不凝气通入所述第一旋转型蓄热式换热器，吸取热量后被送入所述干馏炉。

9.如权利要求5的实施方法，其特征在于，所述步骤4中热解油气经所述旋风分离器分离出来的固体颗粒送回所述干馏炉，与半焦一起送入所述焚烧炉燃烧。

10.如权利要求5所述的实施方法，其特征在于，所述步骤5中，热烟气送入所述第一旋转型蓄热式换热器，释放热量降温；然后送入所述第二旋转型蓄热式换热器，释放热量降温，进入所述布袋式除尘器，除尘过滤颗粒，最后烟气通过所述烟囱排出进入大气。

说明书

一种多能互补污泥处理装置及实施方法

技术领域

[0001] 本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种多能互补污泥处理装置及实施方法。

背景技术

[0002] 在国内，相较于对污水处理的重视和高投入，污泥处理投入较少。与污泥产量逐年递增的趋势相反，我国的污泥处理处置行业起步较晚，无害化处理率依然低下。截止到2014
年底，我国污泥的主要处理方式以填埋为主，相应处理量达到污泥总量的65％；到2016年
底，这个数字仍高达33％。

[0003] 由于愈加严格的环保法规，土地面积不足以及与有害物质(如病原体、药物、激素、重金属等)、持久性有机污染物有关的二次环境污染问题日益严重，通过填埋、农田利用等
处理污泥的传统方法已不再可行。

[0004] 公开号为CN 110066083 A的专利公开了一种污泥热解资源化系统及热解方法。该方法采用固体瓷球或石英砂作为热载体将热量快速传导给污泥，包括特殊设计的可实现污
泥强制混合和快速传热的螺旋式热解反应器。但系统采用固体热载体与污泥混合直接加
热，固体热载体与附着污泥的分离及循环利用需要增加额外的设备才能得以实现，增加了
技术难度和经济成本。另外，预干燥装置以及加热固体热载体都需要耗费一定量的电能等
非可再生能源。

[0005] 公开号为CN 109650691 A的专利公开了一种污泥热解资源化系统及热解方法。该方法利用进料装置将污泥供给至内筒体中、利用高温介质为热解处理间接供热、利用回转
电机带动内筒体旋转以及内筒体内壁螺旋叶片的推动作用使污泥向内筒体出料端移动，避
免发生结焦现象，同时进行热解反应。但该方法由于只采取了热解工艺对污泥进行处理，为
防止热解过程中发生结焦，污泥热解程度不完全，热解所产生的半焦中仍含有相当量的有
机物，影响污泥热解产品收率的同时，也造成了二次污染。

[0006] 因此，针对现有技术的不足，本领域的技术人员致力于开发一种多能互补污泥处理装置及实施方法，设计合理，实用性强，可在尽可能减少二次污染的前提下，实现对污泥
的清洁、经济、高效的处理并可回收得到附加值较高的化工原料。

发明内容

[0007] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种设计合理，实用性强且可以在尽可能减少二次污染的前提下，实现对污泥的清洁、经济、高效的处
理并回收得到附加值较高的化工原料的污泥处理装置及实施方法。

[0008] 为实现上述目的，本发明提供了一种多能互补污泥处理装置，包括换热器、污泥干化炉、干燥罐、干馏炉、旋风分离器、焚烧炉、常压蒸馏塔、第一汽提塔、第二汽提塔、冷凝器、
不凝气储罐、第一旋转型蓄热式换热器、第二旋转型蓄热式换热器、布袋式除尘器、烟囱、污
泥入口、水管、热空气管、半焦入口、排渣口、焚烧炉的空气入口、瓦斯管、重质油管、馏分油
管、柴油管、汽油管、不凝气管、常压蒸馏塔的蒸汽口、第一汽提塔的蒸汽口和第二汽提塔的
蒸汽口；其中，

[0009] 所述污泥干化炉上部设有污泥入口，下部设有出料口并与所述干馏炉连接；

[0010] 所述干燥罐一端与所述污泥干化炉上部空气出口相连，另一端连接所述第二旋转型蓄热式换热器的空气入口；

[0011] 所述第二旋转型蓄热式换热器的空气出口与所述焚烧炉的空气入口相连；

[0012] 所述干馏炉下端设有半焦出料口，并与所述焚烧炉相连；

[0013] 所述焚烧炉底部设有排渣口；

[0014] 所述旋风分离器入口和固体出口分别与所述干馏炉顶端及下部相连，所述旋风分离器的顶部与所述常压蒸馏塔的下端相连；

[0015] 所述第一汽提塔和所述第二汽提塔的入口及顶部出口分别与所述常压蒸馏塔相连，所述第一汽提塔和所述第二汽提塔的底部均设有出料口；

[0016] 所述常压蒸馏塔的出气口连接所述冷凝器，所述冷凝器出口分别连接减压蒸馏塔的塔顶回流口和所述不凝气储罐进气口；

[0017] 所述不凝气储罐出气口连接所述第一旋转型蓄热式换热器的不凝气入口及所述焚烧炉瓦斯入口；

[0018] 所述第一旋转型蓄热式换热器烟气入口与所述焚烧炉相连，烟气出口与所述第二旋转型蓄热式换热器烟气入口相连，不凝气出口与所述干馏炉相连；

[0019] 所述第二旋转型蓄热式换热器烟气出口与所述布袋式除尘器入口相连，所述布袋式除尘器出口与所述烟囱相连。

[0020] 进一步地，所述换热器和所述污泥干化炉都设有水管，且共一回路；水在所述换热器里吸收热量升温，流到所述污泥干化炉里与污泥进行热交换，释放热量后流回所述换热
器，再吸收热量升温再流到所述污泥干化炉里，如此循环。

[0021] 进一步地，所述污泥干化炉还有热空气吹入。

[0022] 进一步地，所述第一汽提塔和所述第二汽提塔的底部分别设有所述第一汽提塔的蒸汽口和所述第二汽提塔的蒸汽口。

[0023] 一种多能互补污泥处理装置的实施方法，包括以下步骤：

[0024] 步骤1、将污泥送入所述污泥干化炉中，吸收管道中热水的热量，及热空气的热量，污泥快速干化；

[0025] 步骤2、将所述步骤1得到的干化的污泥送入所述干馏炉中进行热解；热解产生半焦和热解油气；

[0026] 步骤3、将所述步骤2中所述热解产生的半焦送入所述焚烧炉燃烧；将所述不凝气储罐输出的一部分不凝气与瓦斯混合通入所述焚烧炉中，并向所述焚烧炉中鼓入空气，焚
烧产生热烟气和灰渣，灰渣直接从排渣口排出；

[0027] 步骤4、将所述步骤2中所述热解得到的热解油气经所述旋风分离器除去固体颗粒后，送至所述常压蒸馏塔，所述常压蒸馏塔采用中段循环回流，同时向所述常压蒸馏塔、所
述第一汽提塔和所述第二汽提塔的底部分别吹入过热水蒸气，再分别从所述常压蒸馏塔底
部、所述第一汽提塔、所述第二汽提塔及所述冷凝器处分别得到重质油、馏分油、柴油、汽油
及不凝气，并将不凝气收集于所述不凝气储罐中；

[0028] 步骤5、将所述步骤3中焚烧产生的热烟气送至所述第一旋转型蓄热式换热器、再经所述第二旋转型蓄热式换热器和所述布袋式除尘器，从所述烟囱排出。

[0029] 进一步地，将所述步骤1中的吹扫过污泥的热空气送入所述干燥罐进行脱水。

[0030] 进一步地，脱水后的热空气被送入所述第二旋转型蓄热式换热器中与烟气进行热交换，吸收热量后，被送入所述焚烧炉。

[0031] 进一步地，所述不凝气储罐输出的不凝气通入所述第一旋转型蓄热式换热器，吸取热量后被送入所述干馏炉。

[0032] 进一步地，所述步骤4中热解油气经所述旋风分离器分离出来的固体颗粒送回所述干馏炉，与半焦一起送入所述焚烧炉燃烧。

[0033] 进一步地，所述步骤5中，热烟气送入所述第一旋转型蓄热式换热器，释放热量降温；然后送入所述第二旋转型蓄热式换热器，释放热量降温，进入所述布袋式除尘器，除尘
过滤颗粒，最后烟气通过所述烟囱排出进入大气。

[0034] 相对于现有技术，本发明具有以下有益技术效果：

[0035] 本发明的优点在于：在干化污泥外热源的选择上，以系统内部余热和太阳能、地热能及工业废热等低品位外热源为主，以煤和天然气等高品位能源为辅，明显减少了化石能
源及二次能源的使用；通过侧线汽提塔，以较高的分离效率和较低的塔能耗，实现热解产物
的分离；系统余热及低品位热能得以循环再利用，提高了系统能量利用率；生产工艺简单，
在尽可能减少二次污染的前提下，从污泥中回收得到附加值较高的化工原料。

[0036] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

[0037] 图1是本发明一个较佳实施例的系统示意图；

[0038] 其中，1‑换热器，2‑污泥干化炉，3‑干燥罐，4‑干馏炉，5‑旋风分离器，6‑焚烧炉，7‑常压蒸馏塔，8‑第一汽提塔，9‑第二汽提塔，10‑塔顶冷凝器，11‑不凝气储罐，12‑第一旋转
型蓄热式换热器，13‑第二旋转型蓄热式换热器，14‑布袋式除尘器，15‑烟囱，16‑污泥入口，
17‑热水管，18‑热空气管，19‑半焦入口，20‑排渣口，21‑焚烧炉的空气入口，22‑瓦斯管，23‑
重质油管，24‑馏分油管，25‑柴油管，26‑汽油管，27‑不凝气气管，28‑蒸馏塔的过热蒸汽口，
29‑第一汽提塔的蒸汽口，30‑第二汽提塔的蒸汽口。

具体实施方式

[0039] 以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限
于文中提到的实施例。

[0040] 在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定
每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

[0041] 如图1所示，本发明提供一种多能互补污泥处理装置，包括换热器1、污泥干化炉2、干燥罐3、干馏炉4、旋风分离器5、焚烧炉6、常压蒸馏塔7、第一汽提塔8，第二汽提塔9，塔顶
冷凝器10，不凝气储罐11，第一旋转型蓄热式换热器12，第二旋转型蓄热式换热器13，布袋
式除尘器14，烟囱15，污泥入口16，热水管17，热空气管18，半焦入口19，排渣口20，焚烧炉的
空气入口21，瓦斯管22，重质油管23，馏分油管24，柴油管25，汽油管26，不凝气气管27，常压
蒸馏塔的蒸汽口28，第一汽提塔的蒸汽口29，第二汽提塔的蒸汽口30。

[0042] 换热器1和污泥干化炉2都设有水管17，且共一回路；水在换热器1里吸收热量升温，流到污泥干化炉2里与污泥进行热交换，释放热量后流回换热器1，再吸收热量升温再流
到污泥干化炉2里，如此循环。换热器1上设有热空气入口、热空气出口，通过热空气管18将
热空气吹入污泥干化炉2里，使污泥快速干化。污泥干化炉2上部设有污泥入口16及空气出
口，下部设有出料口并与干馏炉4入口连接。干燥罐3一端与污泥干化炉2上部空气出口相
连，另一端连接第二旋转型蓄热式换热器13空气入口。第二旋转型蓄热式换热器13的空气
出口与焚烧炉6的空气入口21相连。干馏炉4下端设有半焦出料口，并与焚烧炉6的半焦入口
19相连。焚烧炉6底部设有排渣口20。旋风分离器5入口和固体出口分别与干馏炉4顶端出口
及下部入口相连，旋风分离器5顶部出口与常压蒸馏塔7下端入口相连。第一汽提塔8、第二
汽提塔9的塔板数均为4层，两者的入口及顶部出口分别与常压蒸馏塔7相连。第一汽提塔8
和第二汽提塔9下部设有蒸汽口，过热蒸汽从蒸汽口进入。第一汽提塔8和第二汽提塔9底部
设有出料口。常压蒸馏塔7顶部出气口连接冷凝器10入口，冷凝器10出口分别连接常压蒸馏
塔7的塔顶回流口和不凝气储罐11进气口。不凝气储罐11出气口连接第一旋转型蓄热式换
热器12的不凝气入口及焚烧炉6瓦斯输入口，瓦斯管22连接瓦斯输入口。第一旋转型蓄热式
换热器12烟气入口与焚烧炉6烟气出口相连，烟气出口与第二旋转型蓄热式换热器13烟气
入口相连，不凝气出口与干馏炉4入口相连。第二旋转型蓄热式换热器13烟气出口与布袋式
除尘器14入口相连，布袋式除尘器14出口与烟囱15入口相连。

[0043] 本发明装置的实施方法包括以下步骤：

[0044] 步骤1、将污泥放入污泥干化炉2中，吸收管道中热水的热量，及热空气的热量，污泥快速干化；

[0045] 步骤2、将所述步骤1得到的干化的污泥输送入干馏炉4中进行热解；热解产生半焦和热解油气；

[0046] 步骤3、将所述步骤2中热解产生的半焦输送入焚烧炉6燃烧；将不凝气储罐11输出的一部分不凝气与瓦斯混合通入所述焚烧炉6中，并向焚烧炉6中鼓入空气，空气通过焚烧
炉的空气入口21进入，焚烧产生热烟气和灰渣，灰渣直接从排渣口20排出；

[0047] 步骤4、将所述步骤2中热解得到的热解油气经旋风分离器5除去固体颗粒后，输送至常压蒸馏塔7，常压蒸馏塔7采用中段循环回流，同时向常压蒸馏塔7、第一汽提塔8和第二
汽提塔9的底部分别吹入过热水蒸气，再分别从常压蒸馏塔7底部、第一汽提塔8、第二汽提
塔9及塔顶冷凝器10处分别得到重质油、馏分油、柴油、汽油及不凝气，并将不凝气收集于不
凝气储罐11中；

[0048] 步骤5、将所述步骤3中焚烧产生的热烟气送至第一旋转型蓄热式换热器12、经第二旋转型蓄热式换热器13和布袋式除尘器14，从所述烟囱15排出。

[0049] 本发明装置的主要外热源为系统内部余热和太阳能、地热能及工业废热，补充外热源为煤和天然气，本实施例优选为太阳能。

[0050] 焚烧炉6产生的热烟气通入第一旋转型蓄热式换热器12，热烟气流过蓄热体储蓄热量；不凝气储罐11输出的不凝气通入第一旋转型蓄热式换热器12，不凝气流过蓄热体吸
取热量，实现热烟气与不凝气的间接热交换。

[0051] 热空气将污泥中的水分和沼气等气体吹扫出污泥干化炉2，进入干燥罐3，进行脱水，与从第一旋转型蓄热式换热器12中输出的换热后的热烟气，在第二旋转型蓄热式换热
器13中进行热交换，经预热后的空气与新鲜空气混合后输入焚烧炉6。

[0052] 常压蒸馏塔7采用中段循环回流，在得到比较均匀的全塔气液相负荷的同时，回收塔中段的回流热，实现能源的合理回收利用。通入第一旋转型蓄热式换热器12的不凝气来
自于常压蒸馏塔7顶部，并被收集于不凝气储罐11中；从不凝气储罐11输出的不凝气，一部
分经过第一旋转型蓄热式换热器12的加热后通入干馏炉4，为干馏过程提供热量；另一部分
与助燃瓦斯混合后通入焚烧炉6。

[0053] 向常压蒸馏塔的蒸汽口28通入过热蒸汽，得到重质油，并通过重质油管23送出；向第一汽提塔的蒸汽口29通入过热蒸汽，得到馏分油，并通过馏分油管24送出；向第二汽提塔
的蒸汽口30通入过热蒸汽，得到柴油，并通过柴油管25送出；塔顶冷凝器10的下部分离出汽
油，并通过汽油管26送出；冷凝器10的上部分离出不凝气，并通过不凝气气管27送出；并将
不凝气收集于不凝气储罐11中。

[0054] 从第二旋转型蓄热式换热器13换热后的烟气，通过布袋式除尘器14依照排放标准除尘后，从烟囱15排出。

[0055] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员
依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术
方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。