用于污泥和废轮胎的协同处理系统和方法

摘要

本发明涉及用于污泥和废轮胎的协同处理系统及方法，包括依次连通的破碎机构、中温热解炉、冷凝单元、第一油罐、第二油罐、油站和用于对中温热解炉内物料进行间接加热的第一燃烧机；还包括干化炉、汽水分离器、余热锅炉和用于对干化炉内的污泥进行加热的第二燃烧机，干化炉、汽水分离器和余热锅炉依次连通，第二燃烧机的燃料进口与第二油罐连通；第一油罐的顶部与余热锅炉连通，第一油罐的底部与余热锅炉连通。本发明热解废轮胎制燃油、可燃气、附产炭黑，含水污泥进干化炉干化，工艺流程较短操作简单、运行安全无二次污染。

权利要求

1.用于污泥和废轮胎的协同处理系统，其特征在于，包括依次连通的破碎机构（1）、中温热解炉（4）、冷凝单元（5）、第一油罐（7）、第二油罐（9）、油站（10）和用于对中温热解炉内物料进行间接加热的第一燃烧机（11）；还包括干化炉（13）、汽水分离器（14）、余热锅炉（8）和用于对干化炉（13）内的污泥进行加热的第二燃烧机（12），干化炉（13）、汽水分离器（14）和余热锅炉（8）依次连通，第二燃烧机（12）的燃料进口与第二油罐（9）连通，第二燃烧机（12）具有三套由上至下依次分布的加热单元，所述干化炉（13）内设有三层活动炉桥；第一油罐（7）的顶部与余热锅炉（8）连通，第一油罐（7）的底部与余热锅炉（8）连通，第一油罐（7）的底部与第二 油罐（9）通过第一 阀门（20）连通，第一油罐（7）的底部与余热锅炉（8）之间设有第二阀门（21）。

2.根据权利要求1所述的协同处理系统，其特征在于，破碎机构（1）和中温热解炉（4）之间设有清洗烘干机构（2）。

3.根据权利要求2所述的协同处理系统，其特征在于，清洗烘干机构（2）和中温热解炉（4）之间设有混合机构（3）。

4.根据权利要求1所述的协同处理系统，其特征在于，冷凝单元（5）为列管式冷凝单元。

5.根据权利要求1所述的协同处理系统，其特征在于，冷凝单元（5）和第一油罐（7）之间连通有第三油罐（6），所述第一油罐（7）的顶部与第三油罐（6）的底部连通。

6.根据权利要求1‑5任一项所述的协同处理系统，其特征在于，还包括依次连通的磁选机构（16）、立式磨机（17）和细磨机构（18），所述磁选机构（16）的进料口与中温热解炉（4）的出料口连通。

7.根据权利要求1‑5任一项所述的协同处理系统，其特征在于，还包括与汽水分离器（14）的底部连通的净化池（15）。

8.用于污泥和废轮胎的协同处理方法，其特征在于，利用如权利要求1‑7任一项所述的协同处理系统进行，包括如下步骤：

将废轮胎送入破碎机构（1）破碎后，输入中温热解炉（4）内，热解，获得粗炭黑和气态产物；

将气态产物输入冷凝单元（5），通过第一油罐（7）收集混合燃油和不凝气体；

对粗炭黑依次进行磁选、立磨、细磨后，获得商品炭黑；

根据需要将混合燃油供给第一燃烧机、第二燃烧机和余热锅炉，将不凝气体供给余热锅炉；

将含水率为50‑60wt%的城镇污水厂污泥输入干化炉（13），利用第二燃烧机（12）将干化炉（13）内温度升高至600℃以上，干燥，获得混合气和含水率≤1wt%的污泥粉未；

将混合气输入汽水分离器（14），分离，获得有机臭气和水；

将有机臭气输入余热锅炉（8），焚烧供热。

说明书

用于污泥和废轮胎的协同处理系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于污泥和废轮胎的协同处理系统和方法，属于节能环保资源再利用领域。

背景技术

[0002] 当今，污水厂中污泥的处理方法分为如下三种：（1）污泥经重力浓缩→机械脱水→干化（仍含水10wt%）→外运填埋处置；（2）重力浓缩→消化→脱水→干化→焚烧→残渣外运
填埋；（3）重力浓缩→机械脱水→加石灰→外运填埋。上述三种处理后污泥仍含水10wt%左
右，多数都采用填埋作最后处理。

发明内容

[0003] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供用于污泥和废轮胎的协同处理系统和方法，实现对污泥和废轮胎的协同处理，降低能耗。

[0004] 本发明可解决含水率为50‑60wt%的城镇污水厂污泥的干化问题，将污泥含水率降到≤0.2‑1wt%，形成可供农业直接利用的污泥干粉；同时，有效利用中温中温热解炉热解废
轮胎制新能源。

[0005] 为解决废轮胎资源再利用，废轮胎经预处理后送进中温热解炉制燃油，利用燃油作为第二燃烧机的燃料，加热干化炉，使得干化炉内温度升高至600℃以上，利用高温热量
间接加热含水率为50%‑60wt%污泥，得到含水率≤1wt%污泥粉未。该处理工艺，操作简单易
控制。热解1吨废轮胎可获得55wt%混合燃油、7.5wt%液化气、32wt%炭黑，其余为废钢丝渣、
灰分。含水率为50‑60wt%的污泥高温干化过程中产生有机臭味气体的蒸汽进汽水分离装
置，分离出有机臭气进余热锅炉焚烧，多余水分排入净化池，视酸、碱度，中和净化之。

[0006] 为实现上述目的，本发明新工艺包括如下步骤：

[0007] 1）将废轮胎预处理：切块、清洗、烘干、加入催化剂混合均匀后计量装袋待用；

[0008] 2）开启中温热解炉升温，加入预处理后的废轮胎热解；

[0009] 3）热解炉产出的气态产物进入冷凝单元冷凝，产出混合燃油进油罐；

[0010] 4）可将油罐内不能转换成油的可燃气抽送至储气罐再送进余热锅炉；

[0011] 5）回收热解炉剩余物炭黑；

[0012] 6）利用制得的混合燃油为干化炉供热，第二燃烧机排出的尾气进余热锅炉；

[0013] 7）余热锅炉热源主要由混合燃油，可燃气、燃烧机排放的热值尾气构成，相关热源全部引进进余热锅炉作热源；

[0014] 8）干化炉排出高温水蒸汽进汽水分离器分离，排出的有机臭气（含有较高热值）进余热锅炉焚烧亦提供余热锅炉热源；

[0015] 9）余热锅炉热源有保证，供定量、定压、蒸汽是稳定的；

[0016] 10）中温热解炉热解废轮胎产生的剩余物炭黑，可加工成商品炭黑。

[0017] 用于污泥和废轮胎的协同处理系统，包括依次连通的破碎机构、中温热解炉、冷凝单元、第一油罐、第二油罐、油站和用于对中温热解炉内物料进行间接加热的第一燃烧机；
还包括干化炉、汽水分离器、余热锅炉和用于对干化炉内的污泥进行加热的第二燃烧机，干
化炉、汽水分离器和余热锅炉依次连通，第二燃烧机的燃料进口与第二油罐连通；第一油罐
的顶部与余热锅炉连通，第一油罐的底部与余热锅炉连通。

[0018] 进一步地，破碎机构和中温热解炉之间设有清洗烘干机构。

[0019] 进一步地，清洗烘干机构和中温热解炉之间设有混合机构。

[0020] 进一步地，冷凝单元为列管式冷凝单元。

[0021] 进一步地，冷凝单元和第一油罐之间连通有第三油罐，所述第一油罐的顶部与第三油罐的底部连通。

[0022] 进一步地，还包括依次连通的磁选机构、立式磨机和细磨机构，所述磁选机构的进料口与中温热解炉的出料口连通。

[0023] 进一步地，还包括与汽水分离器的底部连通的净化池。

[0024] 用于污泥和废轮胎的协同处理方法，利用如上所述的协同处理系统进行，包括如下步骤：

[0025] 将废轮胎送入破碎机构破碎后，输入中温热解炉内，热解，获得粗炭黑和气态产物；

[0026] 将气态产物输入冷凝单元，通过第一油罐收集混合燃油和不凝气体；

[0027] 对粗炭黑依次进行磁选、立磨、细磨后，获得商品炭黑；

[0028] 根据需要将混合燃油供给第一燃烧机、第二燃烧机和余热锅炉，将不凝气体供给余热锅炉；

[0029] 将含水率为50‑60wt%的城镇污水厂污泥输入干化炉，利用第二燃烧机将干化炉内温度升高至600℃以上，干燥，获得混合气和含水率≤1wt%的污泥粉未；

[0030] 将混合气输入汽水分离器，分离，获得有机臭气和水；

[0031] 将有机臭气输入余热锅炉，焚烧供热。

[0032] 可选的，用于污泥和废轮胎的协同处理方法，包括如下步骤：

[0033] （1）将废轮胎预处理，备用。中温热解炉预热后，计量，装入废轮胎，热解；

[0034] （2）热解炉的气态产物输入入冷凝单元，产出的混合燃油进油罐；

[0035] （3）通过第二燃烧机加热干化炉；

[0036] （4）将含水率为50‑60wt%的污泥装进干化炉；控制干化炉内温度为600℃以上，干燥，干化炉排出含高温水蒸气进汽水分离器，分离出有机臭气进余热锅炉焚烧；

[0037] （5）燃烧机尾气、油罐内不凝气体进余热锅炉作热源；

[0038] 可选的，热解炉排出的炭黑经磁选机选出钢丝渣，磨细回收商品炭黑。

[0039] 可选的，余热锅炉产出的蒸汽外供或发电（小功率）。

[0040] 本发明可解决将含水率高达50‑60wt%的污泥干化到含水率≤1%的问题；本发明热解废轮胎制燃油、可燃气、附产炭黑，含水污泥进干化炉干化，控制干化炉温度600℃以上，
附产农用肥，有机臭气焚烧，实现余热利用。本发明的工艺流程较短操作简单、运行安全无
二次污染，可利用在热解废轮胎的同时，利用热解油供能实现对污泥的协同干化处理，无需
消耗外界能源；同时，通过余热锅炉对不凝气体、尾气等进行资源化利用处理，在提升能量
利用率的同时，解决了废气的处理问题。

附图说明

[0041] 图1是本发明的一种用于污泥和废轮胎的协同处理系统。

具体实施方式

[0042] 以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现
“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限
定作用。

[0043] 参见图1，用于污泥和废轮胎的协同处理系统，包括依次连通的破碎机构1、中温热解炉4、冷凝单元5、第一油罐7、第二油罐9、油站10和用于对中温热解炉内物料进行间接加
热的第一燃烧机11；还包括干化炉13、汽水分离器14、余热锅炉8和用于对干化炉13内的污
泥进行加热的第二燃烧机12，干化炉13、汽水分离器14和余热锅炉8依次连通，第二燃烧机
12的燃料进口与第二油罐9连通；第一油罐7的顶部与余热锅炉8连通；第一油罐7的底部与
第三油罐9通过第一阀门20连通；第一油罐7的底部与余热锅炉8连通，两者之间设有第二阀
门21。可选的，油站10内设油泵等设备，以将混合燃油（热解油）泵入第一燃烧机，也可方便
将油泵至油站缓存，方便为燃烧机提供稳定的燃料。可在第二油罐9中添加生化促燃剂，提
高混合燃油燃烧效率。进一步地，破碎机构为离心式破碎机，对废旧轮胎进行良好的破碎，
方便后续热解。第二燃烧机12具有三套由上至下依次分布的加热单元。

[0044] 破碎机构1和中温热解炉4之间设有清洗烘干机构2，清洗掉废旧轮胎上的泥沙等杂物，提升热解效果，并进一步提升最终所得炭黑的质量。清洗烘干机构2和中温热解炉4之
间设有混合机构3，方便根据需要将向待热解废轮胎碎料中混入催化剂。清洗烘干机构2可
选为CN201811341298.7所述清洗烘干设备。可选的，破碎机构可选择CN108527720A、
CN108481624B中所述的轮胎破碎设备。燃烧机可选为CN203442799U所述的燃烧系统。

[0045] 冷凝单元5为列管式冷凝单元。冷凝单元5和第一油罐7之间连通有第三油罐6，所述第一油罐7的顶部与第三油罐6的底部连通。

[0046] 还包括依次连通的磁选机构16、立式磨机17和细磨机构18，所述磁选机构16的进料口与中温热解炉4的出料口连通。磁选机构将热解固态产物中的铁屑等杂质分离，获得钢
丝渣；分离杂质后的粗炭黑依次经立磨、细磨，即可获得商品炭黑。可选的，还包括与立式磨
机17和细磨机构18配套的收尘机构19。

[0047] 还包括与汽水分离器14的底部连通的净化池15。

[0048] 干化城镇生活污水厂污泥，含水60%以上，干化过程有特殊的胶黏相阶段（含水率60%以上），

[0049] 在极窄的过渡段内，污泥极易结块，表面坚硬，难以粉碎，里面仍是污泥。为污泥的进一步干化和灭菌带来困难，为克服这一困难，使干化达到污泥灰含水率≤1%‑0.5%的干化
效果，可选的，干化炉设计三层活动炉桥，三层炉桥内加热器温度调到最高，适当控制活动
炉桥的左右撬动时间，干化污泥落到下一层炉桥上受热后，再落到最下层炉桥上再受热干
化，活动炉桥撬动可有效防止污泥结块。

[0050] 尾气处理和有机臭气焚烧：污泥干化处理的管理非常严格，必须要对环境是安全的，不能产生二次污染。干化炉干化含水率60%以上污泥，采用间接式加热可减少尾气排放
量，同时干化炉排出高温水蒸汽（含有机臭气）进入汽水分离器，分离出的有机臭气（含CH4）
进余热锅炉焚烧后，抽排除尘放空。分离出的水（碱性或酸性）视酸碱度净化之。本发明的系
统运行较安全，不会对环境造成二次污染。

[0051] 干化炉运行的安全性：影响设备运行安全的主要因素包括设备内氧含量＜12%，粉3
尘浓度＜60g/m ,颗粒温度＜110℃。干化炉内，高含水率污泥进炉内后关闭落料闸板阀，干
化过程在少氧、无氧条件下运行。后面的尾气抽排系统，可保证系统运行的微负压状态。

[0052] 干化炉内，污泥经三级干化后，落到炉体最下层，可采用锥斗式集泥斗收集，并通过双螺旋运输机排出。粉尘浓度不会超标，温度控制好，三套加热单元可保证干化污泥含水
率≤1%‑0.5%以内，污泥颗粒温度约在40℃‑60℃之间。

[0053] 用于污泥和废轮胎的协同处理方法，利用如上的协同处理系统进行，包括如下步骤：

[0054] 将废轮胎送入破碎机构1破碎后，输入中温热解炉4内，热解，获得粗炭黑和气态产物；

[0055] 将气态产物输入冷凝单元5，通过第一油罐7收集混合燃油和不凝气体；

[0056] 对粗炭黑依次进行磁选、立磨、细磨后，获得商品炭黑；

[0057] 根据需要将混合燃油供给第一燃烧机、第二燃烧机和余热锅炉，将不凝气体供给余热锅炉；

[0058] 将含水率为50‑60wt%的城镇污水厂污泥输入干化炉13，利用第二燃烧机12将干化炉13内温度升高至600℃以上，干燥，获得混合气和含水率≤1wt%的污泥粉未；

[0059] 将混合气输入汽水分离器14，分离，获得有机臭气和水；

[0060] 将有机臭气输入余热锅炉8，焚烧供热。

[0061] 上述实施例说明之内容应理解为更清楚地说明本发明，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于申请所述权利要求所限定的范围。