用于污泥的分段式电磁热解资源化处理方法及系统与流程

用于污泥的分段式电磁热解资源化处理方法及系统
1.技术领域
2.本方案属于污泥处理技术领域，具体涉及用于污泥的分段式电磁热解资源化处理方法及系统。


背景技术：

3.污泥是污水处理后的附属品，由于污水处理量的增加，必然导致污泥数量的增加，而污泥处理和处置技术在我国还刚刚起步，并且污泥中含有大量的有害物质( 重金属) 及细菌、各种寄生虫卵、大量的病原微生物等，被随意倾倒或简单填埋，渗透到底下水源，造成新的水质环境“二次污染”。污泥处理势在必行。
4.申请号为cn202110186326.8的专利公开了一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，包括电磁干化机、电磁热解机、第一油气冷凝器、第二油气冷凝器、油气热力氧化室、电气控制系统，其特征是：所述电磁干化机包括回转滚筒、电磁感应线圈、挡圈和外壳，所述回转滚筒外壁缠绕电磁感应线圈，电磁感应线圈与电气控制系统电性连接，电磁感应线圈外壁覆盖有外壳保护，回转滚筒内设有挡圈，所述回转滚筒的进料端设有干化机第一旋转密封，所述回转滚筒的出料端设有干化机第二旋转密封。
5.包括电磁干化机、电磁热解机、第一油气冷凝器、第二油气冷凝器、油气热力氧化室、电气控制系统，其特征是：所述电磁干化机包括回转滚筒、电磁感应线圈、挡圈和外壳，所述回转滚筒外壁缠绕电磁感应线圈，电磁感应线圈与电气控制系统电性连接，电磁感应线圈外壁覆盖有外壳保护，回转滚筒内设有挡圈，所述回转滚筒的进料端设有干化机第一旋转密封，所述回转滚筒的出料端设有干化机第二旋转密封；所述电磁热解机与所述电磁干化机的结构相同，所述电磁干化机的进料端设置有干化机进料系统，电磁干化机的出料端设置有干化机出料系统，所述电磁热解机的出料端设置有热解机出料系统；所述干化机出料系统包括干化机出料罐、第一油气冷凝器、油气热力氧化室，干化机出料罐上设置有干化机出料罐进口、干化机渣出口和干化机油气出口，干化机出料罐进口连接干化机第二旋转密封，干化机油气出口通过第一油气管道连接第一油气冷凝器的进口，第一油气冷凝器的出口通过不凝气管道连接油气热力氧化室的进口，油气热力氧化室的出口通过烟气管道连接排气筒，干化机渣出口通过干化渣输送管道连接热解机振动筛的进口，热解机振动筛的出口通过热解机双翻板阀连接热解机螺杆泵的进口，热解机螺杆泵的出口连接热解机第一旋转密封；所述热解机出料系统包括热解机出料罐、第二油气冷凝器，热解机出料罐上设置有热解机出料罐进口、热解机渣出口和热解机油气出口，热解机出料罐进口连接热解机第二旋转密封，热解机油气出口通过第二油气管道连接第二油气冷凝器的进口，第二油气冷凝器的出口通过不凝气管道连接油气热力氧化室的进口。
6.该方案通过采用两段式干化热解原理，先利用电磁干化机将污泥低温干化后的水汽抽出，剩余的物料进入电磁热解机进行热解。但是污水厂的脱水污泥的含水率一般在80%左右不能直接热解，需要通过干燥系统出去污泥中的水分，将污泥含水率降低至20%
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25%，然后才能进行解，进而生成气态和固体。但是该方案中采用电磁干化机对含水原始污泥进行脱水后并无法保证该脱水污泥的含水率在20%
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25%，如果含水率高于25%，那么污泥在热解过程中，污泥中的水汽则会参与热解过程中高温短的吸热，进而造成能量的浪费。


技术实现要素：

7.本方案提供一种用于污泥的分段式电磁热解资源化处理方法及系统，以解决含水污泥在热解过程中参与高温短吸热造成处理过程能量浪费的问题。
8.为了达到上述目的，本方案提供一种用于污泥的分段式电磁热解资源化系统，包括电磁热解设备、冷凝器、燃烧室和电气控制系统；所述电磁热解设备包括干燥罐和电磁热解罐，所述干燥罐和电磁热解罐的形状均呈梯形，所述干燥罐和电磁热解罐竖直相连通，所述干燥罐和电磁热解罐的长底边相连通，所述干燥罐和电磁热解罐内沿中心设有螺旋输送机，所述电磁热解罐的外壳上缠绕有电磁感应线圈；所述电磁感应线圈与电气控制系统电性连接，所述干燥罐上设有污泥进料口和热气出口，所述电磁热解罐上设有碳渣出口；所述冷凝器上设有热气进口、冷凝液出口和不凝气出口；所述热气进口与热气出口连通；所述燃烧室上设有碳渣进口、烟气出口、渣料出口和不凝气进口，所述碳渣进口与碳渣出口连通。
9.本方案的原理：首先启动装置，使得电气控制系统控制电磁感应线圈，为电磁热解罐加热，使得电磁热解罐内的温度达到350
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600摄氏度，然后电磁热解罐和干燥罐处于密封相通状态，进而电磁热解罐内的热气进入干燥罐中，使得干燥罐内的温度达到100
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300摄氏度。
10.然后开启螺旋输送机，将污泥通过污泥进料口送入干燥罐中，然后沿着螺旋输送机下落的污泥在干燥罐内与电磁热解罐内上升的热解气进行对流换热。进而污泥内的水分被蒸发，然后污泥沿着螺旋输送机往下滑动至电磁热解罐内，然后脱去水分的污泥继续沿着螺旋输送机往下滑落至电磁热解罐中，在电磁热解罐内被加热至350
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600摄氏度，随着温度的升高，污泥发复杂的化学反应，污泥被碳化，污泥中油气受热蒸发从热气出口进入冷凝罐中，然后碳渣从碳渣出口进入燃烧室内。
11.冷凝罐中冷凝的油和水被冷凝后回收，其中不凝气体进入燃烧室和碳渣一起被高温焚烧，使渣料化为灰烬，解决重金属二次污染，产生的热气经烟气出口用于为其他工业提供热源。
12.本方案的有益效果：1、采用两段式干化热解原理，通过将干燥罐和电磁热解罐连通在一起，使得电磁热解罐内的温度被分层，然后通过设置螺旋输送机，使得污泥自上而下运动，然后与自下而上的热烟气进行充分的热交换，进而使得污泥的水分在低温段的干燥罐中被蒸发，剩余的污泥进入高温段的电磁热解罐中被热解，碳化过程中产生的热气继续上升进而使得干燥罐
中的污泥水分继续被蒸发，而无需在提供额外的能源来干燥污泥，节约能源，非常环保。
13.2、采用梯形的干燥罐和电磁热解罐，使得污泥从上至下过程中分别会从靠近罐中心的位置进入远离罐中心的位置，然后再至靠近罐中心的位置，使得热解罐中的热气从下至上时，不容易被污泥挡住，能够很好的上升。
14.3、只采用一个冷凝罐对干燥罐和电磁热解罐中的蒸发的水分和油液进行冷凝，节约用材，降低了成本。
15.4、将电磁热解罐中产生的碳渣和不凝气体进行然后，解决重金属二次污染和二噁英污染，同时产生的热气经烟气出口用于为其他工业提供热源，充分利用烟气余热。
16.5、电磁加热属于单向传热，热量高度集中向裂解反应内部传热，热效率92—98%，更加节能。
17.进一步，所述螺旋输送机与干燥罐和电磁热解罐旋转密封。使得干燥罐和电磁热解罐中的热气不会散发至外面，造成能源浪费。
18.进一步，所述电磁感应线圈采用特种的耐高温电缆，能耐高温1000℃。以满足含油污泥组成成分热解析出温度的要求，一般为550℃以下。
19.进一步，所述电磁热解罐的材质为耐高温不锈钢合金，能耐1000℃以上。避免热解过程汇总，电磁热解罐被烧坏。
20.进一步，还包括油水分离装置，所述油水分离装置上设有冷凝器进口、油液出口和废水出口。从冷凝器中出来的冷凝液进入油水分离装置，进而油品被分离回收，废水被处理达标后排放。
21.进一步，还包括渣料处理装置，所述渣料处理装置与渣料出口连通，所述渣料处理装置中设有络合剂、惰性剂。将灰烬用络合剂、惰性剂处理，可解决重金属二次污染，使得渣料无污染排放。
22.进一步，所述燃烧室上设有抽风机。可以更好的将燃烧室内的碳渣燃烧更彻底，燃烧效率更快。
23.进一步，所述干燥罐和热解罐内分别设有温度计。进而可以根据温度计显示的温度更好的控制干燥罐和热解罐内的温度。
24.本方案还提供了用于污泥的分段式电磁热解资源化处理方法，包括以下步骤：步骤一：启动电气控制系统控制电磁感应线圈，为电磁热解罐加热，使得电磁热解罐内的温度达到350
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600摄氏度，干燥罐内的温度达到100
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300摄氏度；步骤二：开启螺旋输送机，将污泥通过污泥进料口送入干燥罐中，使得污泥的大部分水分和少量油被蒸发并进入冷凝罐中；步骤三：然后脱去水分的污泥继续沿着螺旋输送机往下滑落至电磁热解罐中，在电磁热解罐内被加热至350
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600摄氏度，污泥被碳化，污泥中油气受热蒸发从热气出口进入冷凝罐中；步骤四：将碳渣从碳渣出口送入燃烧室内；步骤五：冷凝罐中的油和水被冷凝后回收，其中不凝气体进入燃烧室和碳渣一起被高温焚烧，使渣料化为灰烬。
附图说明
25.图1为本发明实施例1的构示意图。
26.图2为本发明实施例1的电磁热解设备结构示意图。
27.图3为本发明实施例1用于污泥的分段式电磁热解资源化处理方法的逻辑框架图。
28.图4本发明实施例2结构示意图。
具体实施方式
29.下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的标记包括：干燥罐1、电磁热解罐2、冷凝器3、燃烧室4、污泥进料口5、热气出口6、碳渣出口7、螺旋输送机8、电磁感应线圈9、油水分离装置10、渣料处理装置11、温度计12、高温碳室13、破碎石室14。
30.实施例1基本如附图1
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2所示：一种用于污泥的分段式电磁热解资源化系统，包括电磁热解设备、冷凝器3、燃烧室4和电气控制系统；电磁热解设备包括干燥罐1和电磁热解罐2，干燥罐1用于干燥污泥中的水分；电磁热解罐2用于将水分干燥后污泥进行热解，将里面的油液进行冷凝回收。电磁热解罐2的材质为耐高温不锈钢合金，能耐1000℃以上。避免热解过程汇总，电磁热解罐2被烧坏。
31.干燥罐1和电磁热解罐2的形状分别呈梯形，干燥罐1和电磁热解罐2竖直相连通，干燥罐1和电磁热解罐2的长底边相连通，梯形的干燥罐1和电磁热接罐使得污泥从上至下过程中分别会从靠近罐中心的位置进入远离罐中心的位置，然后再至靠近罐中心的位置，使得热解罐中的热气从下至上时，不容易被污泥挡住，能够很好的上升。
32.干燥罐1和碳化罐内沿中心设有螺旋输送机8，螺旋输送机8与干燥罐1和电磁热解罐2旋转密封。使得干燥罐1和电磁热解罐2中的热气不会散发至外面，造成能源浪费。
33.电磁热解罐2的外壳上缠绕有电磁感应线圈9，电磁感应线圈9采用特种的耐高温电缆，能耐高温1000℃。以满足含油污泥组成成分热解析出温度的要求，一般为550℃以下。
34.电磁感应线圈9与电气控制系统电性连接，电气控制系统控制电磁感应线圈9，为电磁热解罐2加热，使得电磁热解罐2内的温度达到350
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600摄氏度，然后电磁热解罐2和干燥罐1处于密封相通状态，进而电磁热解罐2内的热气进入干燥罐1中，使得干燥罐1内的温度达到100
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300摄氏度。干燥罐1和热解罐内分别设有温度计12。进而可以根据温度计12显示的温度更好的控制干燥罐1和热解罐内的温度。
35.干燥罐1上设有污泥进料口5和热气出口6，电磁热解罐2上设有碳渣出口7；冷凝器3上设有热气进口、冷凝液出口和不凝气出口；热气进口与热气出口6连通；燃烧室4上设有碳渣进口、烟气出口、渣料出口和不凝气进口，碳渣进口与碳渣出口7连通。污泥从污泥进料口5进入干燥罐1内。然后脱去水分的污泥继续沿着螺旋输送机8往下滑落至电磁热解罐2中，在电磁热解罐2内被加热至350
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600摄氏度，随着温度的升高，污泥发复杂的化学反应，污泥被碳化，污泥中油气受热蒸发从热气出口6进入冷凝罐中，然后碳渣从碳渣出口7进入燃烧室4内。燃烧室4上设有抽风机。可以更好的将燃烧室4内的碳渣燃烧更彻底，燃烧效率更快。
36.还包括油水分离装置10，油水分离装置10上设有冷凝器3进口、油液出口和废水出
口。从冷凝器3中出来的冷凝液进入油水分离装置10，进而油品被分离回收，废水被处理达标后排放。
37.还包括渣料处理装置11，渣料处理装置11与渣料出口连通，渣料处理装置11中设有络合剂、惰性剂。将灰烬用络合剂、惰性剂处理，可解决重金属二次污染，使得渣料无污染排放。其中不凝气体进入燃烧室4和碳渣一起被高温焚烧，使渣料化为灰烬，解决重金属二次污染，产生的热气经烟气出口用于为其他工业提供热源。
38.如附图3所示：本实施例还公开了用于污泥的分段式电磁热解资源化处理方法，包括：步骤一：启动电气控制系统控制电磁感应线圈9，为电磁热解罐2加热，使得电磁热解罐2内的温度达到350
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600摄氏度，干燥罐1内的温度达到100
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300摄氏度；步骤二：开启螺旋输送机8，将污泥通过污泥进料口5送入干燥罐1中，使得污泥的大部分水分和少量油被蒸发并进入冷凝罐中；步骤三：然后脱去水分的污泥继续沿着螺旋输送机8往下滑落至电磁热解罐2中，在电磁热解罐2内被加热至350
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600摄氏度，污泥被碳化，污泥中油气受热蒸发从热气出口6进入冷凝罐中；步骤四：将碳渣从碳渣出口7送入燃烧室4内；步骤五：冷凝罐中的油和水被冷凝后回收，其中不凝气体进入燃烧室4和碳渣一起被高温焚烧，使渣料化为灰烬。
39.具体操作：首先启动装置，使得电气控制系统控制电磁感应线圈9，为电磁热解罐2加热，使得电磁热解罐2内的温度达到350
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600摄氏度，然后电磁热解罐2和干燥罐1处于密封相通状态，进而电磁热解罐2内的热气进入干燥罐1中，使得干燥罐1内的温度达到100
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300摄氏度。
40.然后开启螺旋输送机8，将污泥通过污泥进料口5送入干燥罐1中，然后污泥沿着螺旋输送机8往下滑动至电磁热解罐2内，然后沿着螺旋输送机8下落的污泥在干燥罐1内与电磁热解罐2内上升的热解气进行对流换热，进而污泥内的水分被蒸发。
41.然后脱去水分的污泥继续沿着螺旋输送机8往下滑落至电磁热解罐2中，在电磁热解罐2内被加热至350
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600摄氏度，随着温度的升高，污泥发复杂的化学反应，污泥被碳化，污泥中油气受热蒸发从热气出口6进入冷凝罐中，然后碳渣从碳渣出口7进入燃烧室4内。
42.进入冷凝罐中的油和水分被冷凝然后，从冷凝器3中出来的冷凝液进入油水分离装置10，进而油品被分离回收，废水被处理达标后排放。
43.从冷凝罐中出来的不凝气体进入燃烧室4和碳渣一起被高温焚烧，使渣料化为灰烬，然后灰烬进入渣料处理室，将灰烬用络合剂、惰性剂处理，可解决重金属二次污染，使得渣料无污染排放，解决重金属二次污染，产生的热气经烟气出口用于为其他工业提供热源。
44.实施例2与实施例1相比，如图4所示，本实施例不同之处在于：还包括高温碳室13和破碎室14，高温碳室13的温度为350
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400摄氏度，高温碳室13内的碳为大块碳，单块碳的重量为5kg左右。高温碳室13和破碎室14通过管道连通，破碎室14和电磁热解罐2连通。高温碳室13内的大块碳经破碎室14破碎后进入电磁热解罐2中与污泥混合。
45.污泥因含水率高、热值低，自身热解得到的能量不足以满足其热解所需要的能量，因此在污泥热解过程中增加高温碳，当污泥脱水后进入电磁热解罐2内，同时高温碳室13内温度为350
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400摄氏度的高温碳进入电磁热解罐2内。
46.电磁热解可充分利用高碱煤热解产生的粗煤气中na、k等碱金属对污泥热解的催化作用提高焦油的产率和品质，同时污泥的飞灰不会进入高碱煤热解所得的焦炭中，不会影响焦炭的资源化利用，达到既有利于污泥热解、又使高碱煤的利用价值不受损失的目的。
47.而且，高温碳进入电磁热解罐2内会将里面的氧气消耗更多，使得污泥的炭化效果更好，而且高温的碳在破碎后和污泥混合，使得污泥能够快速升温，完成热解。当污泥热解完成从电磁热解罐2内进入燃烧室4时，高温碳可提高污泥的热值，提高燃烧效果。
48.此外，污泥中的重金属在燃烧室4内燃烧过程中的迁移转化行为是十分复杂的过程，污泥在燃烧室4内燃烧时，重金属一方面会因为污泥本身含有的共存矿物质而被稳定固定在灰渣中，另一方面在高温下转化为重金属蒸汽或易挥发化合物随烟气散发到大气环境中。
49.而高温碳中含有矿物成分，如钙基、铁基、铝基等矿物，在燃烧室4内燃烧时能够和污泥中的重金属发生集合反应，生成稳定的重金属无机盐，使得重金属残留于灰烬中，有效减少因高温燃烧导致的重金属挥发进入大气环境中引起大气生态污染。
50.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。