一種污泥高溫等離子玻璃化裝置及其處理方法
【專利摘要】一種污泥高溫等離子玻璃化裝置及其處理方法，所述裝置包括污泥燃燒器、第一捕收器、玻璃化爐、第一高溫等離子火炬、第二捕收器、收集管道、第二高溫等離子火炬、管道、尾渣出口以及實現(xiàn)污泥自動化處理操作控制的PLC自動控制系統(tǒng)；所述處理方法，其特征在于，所述處理方法的處置過程分兩級，一級處置主要針對較大的污泥顆粒；二級處置主要針對煙氣中的污泥顆粒；整個處置過程中不僅對較大的固體顆粒實現(xiàn)等離子玻璃化，對含有較小顆粒的煙氣也進行了玻璃化處置。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，處理過程由PLC自動控制，不需要人工操作和干預(yù)，處理時不排放有害氣體，也不產(chǎn)生有毒氣體、污泥處理徹底且效率高、適應(yīng)范圍廣。
【專利說明】一種污泥高溫等離子玻璃化裝置及其處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)，尤其涉及一種污泥高溫等離子玻璃化裝置及其處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)污泥是污水處理廠對污水進行凈化處理后的產(chǎn)物，污泥的特點是:1、成分十分復(fù)雜，呈膠體狀，性質(zhì)不穩(wěn)定，易腐化發(fā)臭；2、重金屬、有毒有害污染物的含量高；3、含水率高，脫水性差，不易脫水；4、含大量病原菌及寄生蟲卵等。若不合理地處理此類污泥，將對環(huán)境和人類及動物健康造成較大的危害。
[0003]當(dāng)前主要的處置工藝有:一厭氧發(fā)酵；二好氧發(fā)酵；三協(xié)同焚燒(包括水泥廠協(xié)同焚燒、電廠協(xié)同焚燒、垃圾協(xié)同焚燒等)；四簡單填埋；五生產(chǎn)肥料?，F(xiàn)有上述污泥處置技術(shù)工藝存在以下幾個主要的技術(shù)缺點:1、厭氧發(fā)酵處置過程和效果受污泥成分變化影響較大，處置效率低；2、好氧消化污泥處理方式能耗較高，基礎(chǔ)投資大，受污泥的成分變化影響大；3、協(xié)同焚燒處置過程可產(chǎn)生二惡英等有毒氣體，不能解決污泥中重金屬等有毒有害物質(zhì)的污染問題；4、簡單填埋逐漸被禁止，這種方法可產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染問題；5、污泥生產(chǎn)肥料中含有重金屬等污染物，僅可用作園林綠化，且存在引起環(huán)境污染的風(fēng)險。
[0004]目前，干化處理工藝和處置工藝的組合便構(gòu)成了當(dāng)前污泥處理處置的主要技術(shù)路線。但由于污泥量較大，干化需要消耗能源，成本費用很高，填埋又浪費土地資源，污泥自身有一定的熱值，因此可以進行玻璃化實現(xiàn)污泥的處置。但是，目前的污泥玻璃化處理設(shè)備大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度也大，處理效率低，其在處理過程中產(chǎn)生的煙氣排放極易引起二次污染；例如中國專利ZL 201420139125.8公開的一種玻璃化污泥處置系統(tǒng)，它無法對污泥進行分類捕獲處理，這種無差別玻璃化處置過程會造成極大的能耗，對煙氣的洗滌處理不僅成本高，還無法徹底避免污泥處理過程中的二次污染的可能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種污泥高溫等離子玻璃化裝置及其處理方法，它具有裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制方便和污泥處理效率高的優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，一種污泥高溫等離子玻璃化裝置，其特征在于，它包括污泥燃燒器、第一捕收器、玻璃化爐、第一高溫等離子火炬、第二捕收器、收集管道、第二高溫等離子火炬、管道和尾渣出口，所述污泥燃燒器的一端設(shè)有助燃劑入口和污泥入料口，污泥燃燒器的另一端分別連接于第一捕收器的上端和管道的一端；
[0007]第一捕收器的下端連接于玻璃化爐的上端，玻璃化爐的下端設(shè)有用于排出熔融態(tài)的污泥的尾渣出口，玻璃化爐連接有第一高溫等離子火炬；管道的另一端連接于第二捕收器的上端，且設(shè)有用于排出煙氣的尾氣出口，收集管道的兩端分別連接于第二捕收器的下端和玻璃化爐，管道連接有第二高溫等離子火炬。
[0008]優(yōu)選的是:所述污泥燃燒器的端部沿第一捕收器的外壁呈一弧形結(jié)構(gòu)并與第一捕收器連通。
[0009]優(yōu)選的是:所述管道與第二捕收器的連接端沿第二捕收器的外壁呈一弧形結(jié)構(gòu)后并與第二捕收器連通。
[0010]優(yōu)選的是:所述第二高溫等離子火炬有兩個或兩個以上，它們繞著管道軸線均勻布置。
[0011]所述污泥高溫等離子玻璃化裝置還包括實現(xiàn)污泥自動化處理操作控制的PLC自動控制系統(tǒng)，所述PLC自動控制系統(tǒng)包括用于監(jiān)控裝置內(nèi)壓力、污泥入料口進入的污泥流速、助燃劑入口進入的助燃劑流量、污泥燃燒器內(nèi)溫度、玻璃化爐內(nèi)溫度以及管道內(nèi)溫度的傳感器、與傳感器電連接的控制器和若干個執(zhí)行控制器控制指令的電控裝置。所述電控裝置包括用于控制污泥入料口進入的污泥流速和助燃劑入口進入的助燃劑流量的閥門裝置以及控制第一高溫等離子火炬和第二高溫等離子火炬點火溫度的火炬溫度調(diào)節(jié)裝置。
[0012]污泥高溫等離子玻璃化裝置的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟:
[0013](I)經(jīng)射流干化處理后的污泥篩選粒度平均在200目，經(jīng)過污泥燃燒器的污泥入料口進入污泥燃燒器，在助燃劑入口噴入助燃劑，污泥在自身熱值的作用下可實現(xiàn)自持燃燒，燃燒過程將污泥中的微生物有效殺滅；
[0014](2)污泥經(jīng)污泥燃燒器以高速噴入捕收器中，噴入的污泥燃燒后在捕收器中進行捕收，大顆粒的污泥落入玻璃化爐中，玻璃化爐中設(shè)置的第一高溫等離子火炬對污泥進行高溫等離子玻璃化處理，此時，第一高溫等離子火炬的火焰溫度超過7000°C ;將污泥加熱至熔融態(tài)，熔融態(tài)的污泥經(jīng)下部的尾渣出口排出。
[0015](3)來自污泥燃燒器的小顆粒污泥以及煙氣進入管道，在管道上布置有第二高溫等離子火炬對煙氣和污泥顆粒進行整理，將煙氣中的有害成分進行處理；
[0016](4)夾雜有污泥顆粒的煙氣進入第二捕收器，顆粒狀污泥經(jīng)捕收作用后順收集管道進入玻璃化爐中，此時，玻璃化爐中的溫度超過1500°C，將污泥加熱至熔融態(tài)，熔融態(tài)的污泥經(jīng)下部的尾渣出口排出，處理后的煙氣從尾氣出口排出；
[0017](5)傳感器監(jiān)測裝置內(nèi)壓力、污泥入料口進入的污泥流速、助燃劑入口進入的助燃劑流量、污泥燃燒器內(nèi)溫度、玻璃化爐內(nèi)溫度以及管道內(nèi)溫度，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給PLC自動控制系統(tǒng)，由PLC自動控制系統(tǒng)控制裝置的處理過程。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:1、有害氣體排放極低，遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)值。氣體排放前經(jīng)高溫等離子火炬整理，有效去除其中的氮氧化物、硫化物等有害物質(zhì)；2、有害氣體排放極低，遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)值。污泥玻璃化爐內(nèi)溫度高于1500°C，處理過程中不會產(chǎn)生二惡英、呋喃等有毒物質(zhì)；3、污泥處理徹底。處理溫度超過150(TC，高于污泥灰熔點，使污泥實現(xiàn)徹底處置；4、處理后的污泥可方便進行建材利用。處理后的污泥呈現(xiàn)熔融態(tài)，經(jīng)尾渣出口排出后可經(jīng)離心法制成建筑保溫材料巖棉或玻璃砂等，實現(xiàn)污泥的資源化利用。5、裝機功率小，節(jié)能環(huán)保。整個玻璃化爐中無動力元件，粉狀污泥經(jīng)燃燒器噴入后可自持燃燒，充分節(jié)約能源。6、適應(yīng)范圍廣。可適應(yīng)于市政污泥、煤泥、工業(yè)污泥等各種污泥的處置。7、結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小。本設(shè)備采用模塊化設(shè)計，占地面積小，且可根據(jù)實際情況進行組合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0021]在圖中，1、污泥燃燒器2、第一捕收器3、玻璃化爐4、第一高溫等離子火炬5、第二捕收器6、收集管道7、第二高溫等離子火炬8、管道9、尾渣出口。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明。
[0023]如圖1和圖2所示，本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，它包括污泥燃燒器1、第一捕收器2、玻璃化爐3、第一高溫等離子火炬4、第二捕收器5、收集管道6、第二高溫等離子火炬7、管道8和尾渣出口 9，所述污泥燃燒器I的一端設(shè)有助燃劑入口和污泥入料口，污泥燃燒器I的另一端分別連接于第一捕收器2的上端和管道8的一端；
[0024]第一捕收器2的下端連接于玻璃化爐3的上端，玻璃化爐3的下端設(shè)有用于排出熔融態(tài)污泥的尾渣出口，玻璃化爐3連接有第一高溫等離子火炬4 ;管道8的另一端連接于第二捕收器5的上端，且設(shè)有用于排出煙氣的尾氣出口，收集管道6的兩端分別連接于第二捕收5器的下端和玻璃化爐3，管道8連接有第二高溫等離子火炬7。
[0025]所述污泥燃燒器I的端部沿第一捕收器2的外壁呈一弧形結(jié)構(gòu)并第一捕收器2連通。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計使得污泥燃燒器I的粉料噴出時能夠沿弧形結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)進入第一捕收器2，在離心力的作用下，能夠大大提高對物料進行篩選效率。
[0026]所述管道8與第二捕收器5的連接端沿第二捕收器5的外壁呈一弧形結(jié)構(gòu)并與第二捕收器5連通。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計使得從管道8噴出的粉料能夠沿弧形結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)進入第二捕收器5，離心作用下大大提高細小粉料與氣體的分離效率。
[0027]所述第二高溫等離子火炬7有兩個或兩個以上，它們繞著管道8的軸線均勻布置。第二高溫等離子火炬7的設(shè)置是為了實現(xiàn)氣體排放前經(jīng)高溫等離子火炬整理，有效去除其中的氮氧化物、硫化物等有害物質(zhì)，避免了環(huán)境污染，這比傳統(tǒng)的洗滌法具有更好的處理效率和更好的處理效果。
[0028]所述污泥高溫等離子玻璃化裝置還包括實現(xiàn)污泥自動化處理操作控制的PLC自動控制系統(tǒng)，所述PLC自動控制系統(tǒng)包括用于監(jiān)控裝置內(nèi)壓力、污泥入料口進入的污泥流速、助燃劑入口進入的助燃劑流量、污泥燃燒器I內(nèi)溫度、玻璃化爐3內(nèi)溫度以及管道8內(nèi)溫度的傳感器、與傳感器電連接的控制器和若干個執(zhí)行控制器控制指令的電控裝置。所述電控裝置包括用于控制污泥入料口進入的污泥流速和助燃劑入口進入的助燃劑流量的閥門裝置以及控制第一高溫等離子火炬4和第二高溫等離子火炬7點火溫度的火炬溫度調(diào)節(jié)裝置。整個污泥玻璃化過程采用高溫等離子火炬，能量密度高，可達100 MW/m3，且污泥以粉狀顆粒落入玻璃化爐中，反應(yīng)充分、快速。
[0029]污泥高溫等離子玻璃化裝置的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟:
[0030](I)經(jīng)射流干化處理后的污泥篩選粒度平均在200目，經(jīng)過污泥燃燒器I的污泥入料口進入污泥燃燒器I，在助燃劑入口噴入助燃劑，污泥在自身熱值的作用下可實現(xiàn)自持燃燒，燃燒過程將污泥中的微生物有效殺滅；
[0031](2)污泥經(jīng)污泥燃燒器I以高速噴入第一捕收器2中，噴入的污泥燃燒后在第一捕收器2中進行捕收，大顆粒的污泥落入玻璃化爐3中，玻璃化爐3中設(shè)置的第一高溫等離子火炬4對污泥進行高溫等離子玻璃化處理，此時，第一高溫等離子火炬4的火焰溫度為70000C ;將污泥加熱至熔融態(tài)，熔融態(tài)的污泥經(jīng)下部的尾渣出口排出。
[0032](3)來自污泥燃燒器I的小顆粒污泥以及煙氣進入管道8，在管道8上布置有第二高溫等離子火炬7對煙氣和污泥顆粒進行整理，將煙氣中的有害成分進行處理；
[0033](4)夾雜有污泥顆粒的煙氣進入第二捕收器5，顆粒狀污泥經(jīng)捕收作用后順收集管道6進入玻璃化爐3中，此時，玻璃化爐3中的溫度超過1500°C，將污泥加熱至熔融態(tài)，熔融態(tài)的污泥經(jīng)下部的尾渣出口排出；處理后的煙氣從尾氣出口排出；
[0034](5)傳感器監(jiān)測裝置內(nèi)壓力、污泥入料口進入的污泥流速、助燃劑入口進入的助燃劑流量、污泥燃燒器I內(nèi)溫度、玻璃化爐3內(nèi)溫度以及管道8內(nèi)溫度，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給PLC自動控制系統(tǒng)，由PLC自動控制系統(tǒng)控制裝置的處理過程。
[0035]PLC自動控制系統(tǒng)的具體控制過程是這樣的，根據(jù)裝置以及污泥物料成分，控制器預(yù)先設(shè)定最佳的處理參數(shù)，控制器控制閥門裝置和火炬溫度調(diào)節(jié)裝置適時調(diào)節(jié)污泥入料口進入的污泥流速、助燃劑入口進入的助燃劑流量以及第一高溫等離子火炬4和第二高溫等離子火炬7點火溫度；通過傳感器的監(jiān)測反饋，能夠適時監(jiān)控裝置內(nèi)壓力、污泥燃燒器I內(nèi)溫度、玻璃化爐3內(nèi)溫度以及管道8內(nèi)溫度等參數(shù)，按照設(shè)定參數(shù)，不斷調(diào)正以實現(xiàn)自動化控制處理，例如當(dāng)污泥熱值低于1300kcl/kg時，會根據(jù)需要補充適當(dāng)?shù)闹紕﹣泶龠M燃作
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[0036]本發(fā)明與傳統(tǒng)污泥處理設(shè)備相比，具有如下效果的創(chuàng)新點；
[0037]1、將玻璃化爐和捕收器集合到一起，分類捕收后即進行玻璃化處理；
[0038]2、本設(shè)備可用來對顆粒狀固體物料進行玻璃化處置。顆粒狀固體物料如污泥、煤泥等；
[0039]3、等離子玻璃化處置徹底。處置過程分兩級，一級處置主要針對較大的污泥顆粒；二級處置主要針對煙氣中的污泥顆粒；
[0040]4、能耗低。污泥進入等離子玻璃化爐前先經(jīng)污泥燃燒器進行噴粉燃燒，燃燒過程可將污泥中的熱值進行充分利用，有效減少能源消耗；
[0041]5、自動化程度高。玻璃化設(shè)備中有設(shè)有溫度、壓力、流量等產(chǎn)多種傳感器，能實時檢測系統(tǒng)的反應(yīng)狀態(tài)，反應(yīng)過程由PLC自動控制，不需要人工操作和干預(yù)；
[0042]6、處置過程安全可靠，不產(chǎn)生二次污染，處置過程中不僅對較大的固體顆粒實現(xiàn)等離子玻璃化，對含有較小顆粒的煙氣也進行了玻璃化處置。
【權(quán)利要求】
1.一種污泥高溫等離子玻璃化裝置，其特征在于，它包括污泥燃燒器、第一捕收器、玻璃化爐、第一高溫等離子火炬、第二捕收器、收集管道、第二高溫等離子火炬、管道和尾渣出口，所述污泥燃燒器的一端設(shè)有助燃劑入口和污泥入料口，污泥燃燒器的另一端分別連接于第一捕收器的上端和管道的一端； 第一捕收器的下端連接于玻璃化爐的上端，玻璃化爐的下端設(shè)有用于排出熔融態(tài)的污泥的尾渣出口，玻璃化爐連接有第一高溫等離子火炬； 管道的另一端連接于第二捕收器的上端，且設(shè)有用于排出煙氣的尾氣出口，收集管道的兩端分別連接于第二捕收器的下端和玻璃化爐，管道連接有第二高溫等離子火炬。
2.如權(quán)利要求1所述的污泥高溫等離子玻璃化裝置，其特征在于，所述污泥燃燒器的端部沿第一捕收器的外壁呈一弧形結(jié)構(gòu)并與第一捕收器連通。
3.如權(quán)利要求1所述的污泥高溫等離子玻璃化裝置，其特征在于，所述管道與第二捕收器的連接端沿第二捕收器的外壁呈一弧形結(jié)構(gòu)后并與第二捕收器連通。
4.如權(quán)利要求1所述的污泥高溫等離子玻璃化裝置，其特征在于，所述第二高溫等離子火炬有兩個或兩個以上，它們繞著管道軸線均勻布置。
5.如權(quán)利要求1至4任意一項所述的污泥高溫等離子玻璃化裝置，其特征在于，所述污泥高溫等離子玻璃化裝置還包括實現(xiàn)污泥自動化處理操作控制的PLC自動控制系統(tǒng)，所述PLC自動控制系統(tǒng)包括用于監(jiān)控裝置內(nèi)壓力、污泥入料口進入的污泥流速、助燃劑入口進入的助燃劑流量、污泥燃燒器內(nèi)溫度、玻璃化爐內(nèi)溫度以及管道內(nèi)溫度的傳感器、與傳感器電連接的控制器和若干個執(zhí)行控制器控制指令的電控裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的污泥高溫等離子玻璃化裝置，其特征在于，所述電控裝置包括用于控制污泥入料口進入的污泥流速和助燃劑入口進入的助燃劑流量的閥門裝置以及控制第一高溫等離子火炬和第二高溫等離子火炬點火溫度的火炬溫度調(diào)節(jié)裝置。
7.污泥高溫等離子玻璃化裝置的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟: (1)經(jīng)射流干化處理后的污泥篩選粒度平均在200目，經(jīng)過污泥燃燒器的污泥入料口進入污泥燃燒器，在助燃劑入口噴入助燃劑，污泥在自身熱值的作用下可實現(xiàn)自持燃燒，燃燒過程將污泥中的微生物有效殺滅； (2)污泥經(jīng)污泥燃燒器以高速噴入捕收器中，噴入的污泥燃燒后在捕收器中進行捕收，大顆粒的污泥落入玻璃化爐中，玻璃化爐中設(shè)置的第一高溫等離子火炬對污泥進行高溫等離子玻璃化處理，此時，第一高溫等離子火炬的火焰溫度超過7000°C ;將污泥加熱至熔融態(tài)，熔融態(tài)的污泥經(jīng)下部的尾渣出口排出。 (3)來自污泥燃燒器的小顆粒污泥以及煙氣進入管道，在管道上布置有第二高溫等離子火炬對煙氣和污泥顆粒進行整理，將煙氣中的有害成分進行處理； (4)夾雜有污泥顆粒的煙氣進入第二捕收器，顆粒狀污泥經(jīng)捕收作用后順收集管道進入玻璃化爐中，此時，玻璃化爐中的溫度超過1500°C，將污泥加熱至熔融態(tài)，熔融態(tài)的污泥經(jīng)下部的尾渣出口排出，處理后的煙氣從尾氣出口排出； (5)傳感器監(jiān)測裝置內(nèi)壓力、污泥入料口進入的污泥流速、助燃劑入口進入的助燃劑流量、污泥燃燒器內(nèi)溫度、玻璃化爐內(nèi)溫度以及管道內(nèi)溫度，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給PLC自動控制系統(tǒng)，由PLC自動控制系統(tǒng)控制裝置的處理過程。
【文檔編號】C02F11/00GK104310732SQ201410588858
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】陳兵, 劉淑良, 謝新兵, 史桂平 申請人:山東博潤工業(yè)技術(shù)股份有限公司