本發(fā)明屬于污泥處理
技術(shù)領域：
，涉及一種污泥碳化方法及設備，特別涉及一種控溫控時污泥碳化方法及多段式控溫控時污泥碳化爐。
背景技術(shù)：
：碳化處理是一種清潔性良好的污泥資源化利用方式。目前我國脫水污泥的含水率仍高達80％，進一步碳化前必須進行干化處理，而干化、碳化過程需要的熱量一般大于污泥自身蘊含的熱量。采用天然氣、柴油等能源用于污泥干化、碳化過程往往導致污泥碳化處理成本過高，這也是我國當前眾多污泥碳化技術(shù)難以推廣的主要原因。為降低污泥碳化成本，眾多工程技術(shù)人員采取了各種技術(shù)手段，而添加生物質(zhì)、煤是降低污泥碳化運行成本的重要方法。將生物質(zhì)或煤粉等與污泥共碳化，是一種清潔的利用方式，添加比例則根據(jù)需要的熱量確定。采用此方法，可顯著降低污泥碳化成本，然而目前的碳化爐往往為單一物料的污泥碳化而設計，添加生物質(zhì)或煤粉后，必然影響原有的碳化工藝。另外，生物質(zhì)或煤粉與污泥的碳化工藝參數(shù)必然存在差異，例如最佳的碳化溫度、碳化時間必然不同，混合共碳化的結(jié)果將造成易碳化原料碳化過度，而難碳化原料碳化程度不夠。再者未來對污泥炭的品質(zhì)要求必然提高，對有機質(zhì)含量、孔隙結(jié)構(gòu)的要求必然對碳化溫度、碳化時間要求精確控制。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種控溫控時污泥碳化方法及一種多段式控溫控時污泥碳化爐，解決生物質(zhì)或煤粉等添加物的污泥碳化問題，也可用于幾種混合物料碳化，能將幾種混合物按其性質(zhì)在不同碳化溫度和不同碳化時間完成碳化，使其達到最佳碳化效果。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種控溫控時污泥碳化方法，第一段高溫碳化生物質(zhì)得到生物質(zhì)炭，第二段污泥與所述生物質(zhì)炭共同中溫碳化得到污泥炭，第三段所述污泥炭與畜禽糞便共同低溫碳化得到復合炭，高溫碳化、中溫碳化和低溫碳化的溫度分別為800℃-700℃、600℃-500℃和300℃-200℃。生物質(zhì)、污泥和畜禽糞便的添加量按質(zhì)量比為2-3:4-5:1。高溫碳化、中溫碳化和低溫碳化的時間分別為50-60min、30-40min和20min。本發(fā)明基于上述的方法思想，還提供一種多段式控溫控時污泥碳化爐，包括內(nèi)筒，內(nèi)筒通過內(nèi)筒中的傳動軸帶動傳動軸上的螺旋葉片運轉(zhuǎn)，內(nèi)筒前端上側(cè)依次設置有第一碳化原料進料口和第二碳化原料進料口，內(nèi)筒末端下側(cè)設置有碳化物出口，內(nèi)筒上側(cè)在第二碳化原料進料口和碳化物出口之間設置有調(diào)理劑進料口，第二碳化原料進料口和調(diào)理劑進料口之間設置有碳化可燃氣出口；內(nèi)筒前端與第二碳化原料進料口之間的內(nèi)筒外部設置有高溫加熱夾套，高溫加熱夾套首末兩端兩側(cè)處分別設置高溫熱源進口和高溫熱源出口，第二碳化原料進料口與調(diào)理劑進料口之間的內(nèi)筒外部設置中溫加熱夾套，中溫加熱夾套首末兩端同側(cè)分別設置中溫熱源進口和中溫熱源出口，調(diào)理劑入口與碳化物出口之間的內(nèi)筒外部設置低溫加熱夾套，低溫加熱夾套首末兩端兩側(cè)分別設置低溫熱源進口和低溫熱源出口。第一碳化原料進料口和第二碳化原料進料口上設置有料位調(diào)節(jié)閥，內(nèi)筒末端設置有料位觀測口。傳動軸及螺旋葉片表面設置有耐磨耐蝕涂層。高溫加熱夾套、中溫加熱夾套及低溫加熱夾套與內(nèi)筒之間的空腔中均設置有多個導流翅片。傳動軸與內(nèi)筒之間采用填料函和迷宮組合式密封結(jié)構(gòu)。傳動軸上設置有變頻控制器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：1.本發(fā)明的污泥碳化方法，解決生物質(zhì)或畜禽糞便等添加物的污泥碳化問題，可用于幾種混合物料碳化，能將幾種混合物按其性質(zhì)在不同碳化溫度和不同碳化時間完成碳化，使其達到最佳碳化效果。2.本發(fā)明的污泥碳化爐有多個物料入口，尤其適用于添加生物質(zhì)或煤粉等的高溫碳化物質(zhì)，調(diào)理劑進料口是為了在污泥碳化時添加一些除生物質(zhì)外的其他可低溫碳化的物質(zhì)，以便改變污泥炭的養(yǎng)分含量，并且不影響原有的碳化工藝。3.本發(fā)明的污泥碳化爐為三段式，每段通過高溫加熱夾套、中溫加熱夾套及低溫加熱夾套提供不同的碳化溫度，添加生物質(zhì)或煤粉與污泥共同碳化時，生物質(zhì)或煤粉與污泥是在不同的碳化溫度、碳化時間下實現(xiàn)碳化，碳化溫度、碳化時間可控，既避免了能源浪費，又使得各個物料的碳化程度相適宜。4.本發(fā)明的污泥碳化爐操作簡單、使用方便、密封性好，目前經(jīng)過多次的實踐，制備的污泥炭的品質(zhì)高，未來市場潛力巨大。附圖說明圖1是本發(fā)明多段式控溫控時污泥碳化爐示意圖。圖中各標號的含義為：1-內(nèi)筒，2-傳動軸，3-螺旋葉片，4-高溫加熱夾套，5-中溫加熱夾套，6-低溫加熱夾套，7-料位調(diào)節(jié)閥，8-料位觀測口，9-導流翅片，10-密封結(jié)構(gòu)，N1-第一碳化原料進料口，N2-第二碳化原料進料口，N3-碳化物出口，N4-調(diào)理劑進料口，N5-碳化可燃氣出口，N6-高溫熱源進口，N7-高溫熱源出口，N8-中溫熱源進口，N9-中溫熱源出口，N10-低溫熱源進口，N11-低溫熱源出口。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體內(nèi)容作進一步詳細解釋說明。具體實施方式以下給出本發(fā)明的具體實施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術(shù)方案基礎上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護范圍。實施例1：本實施例提供一種控溫控時污泥碳化方法，第一段高溫碳化生物質(zhì)得到生物質(zhì)炭，第二段污泥與所述生物質(zhì)炭共同中溫碳化得到污泥炭，第三段所述污泥炭與畜禽糞便共同低溫碳化得到復合炭。其中，高溫碳化、中溫碳化和低溫碳化的溫度分別為700℃、500℃和300℃，高溫碳化、中溫碳化和低溫碳化的時間分別為60min、30min和20min?；趯嵤├?的方法，加入的污泥、生物質(zhì)及畜禽糞便的比例不同，得到的污泥炭的養(yǎng)分含量不同，生物質(zhì)、污泥和畜禽糞便的添加量按質(zhì)量比為2-3:4-5:1時，得到的污泥炭中速效鉀為1000-1500(mg/kg)。處理溫度不同，得到污泥炭的養(yǎng)分含量也不同，具體可參見實施例4。實施例2：遵從上述技術(shù)方案，如圖1所示，本實施例給出一種多段式控溫控時污泥碳化爐，包括內(nèi)筒1，內(nèi)筒1通過內(nèi)筒1中的傳動軸2帶動傳動軸2上的螺旋葉片3運轉(zhuǎn)，內(nèi)筒1前端上側(cè)依次設置有第一碳化原料進料口N1和第二碳化原料進料口N2，內(nèi)筒1末端下側(cè)設置有碳化物出口N3，內(nèi)筒1上側(cè)在第二碳化原料進料口N2和碳化物出口N3之間設置有調(diào)理劑進料口N4，調(diào)理劑進料口N4是為了在污泥碳化時添加一些除生物質(zhì)外的其他低溫碳化的物質(zhì)，以便改變污泥炭的養(yǎng)分含量，第二碳化原料進料口N2和調(diào)理劑進料口N4之間設置有碳化可燃氣出口N5；內(nèi)筒1前端與第二碳化原料進料口N2之間的內(nèi)筒1外部設置有高溫加熱夾套4，高溫加熱夾套4首末兩端兩側(cè)處分別設置高溫熱源進口N6和高溫熱源出口N7，第二碳化原料進料口N2與調(diào)理劑進料口N4之間的內(nèi)筒1外部設置中溫加熱夾套5，中溫加熱夾套N2首末兩端同側(cè)分別設置中溫熱源進口N8和中溫熱源出口N9，調(diào)理劑入口N4與碳化物出口N3之間的內(nèi)筒1外部設置低溫加熱夾套6，低溫加熱夾套6首末兩端兩側(cè)分別設置低溫熱源進口N10和低溫熱源出口N11。第一碳化原料進料口N1和第二碳化原料進料口N2上設置有料位調(diào)節(jié)閥7，內(nèi)筒1末端設置有料位觀測口8，既為碳化可燃氣預留足夠的流通空間又可以保證碳化爐內(nèi)一定的持料量。傳動軸2及螺旋葉片3表面噴涂設置有耐磨、耐蝕涂層，防止爐內(nèi)物料對設備的磨損及腐蝕。高溫加熱夾套4、中溫加熱夾套5及低溫加熱夾套6與內(nèi)筒1之間的空腔均設置有多個導流翅片9(可選擇市場上常見的導流翅片)，既增加了煙氣側(cè)傳熱系數(shù)，又增加了傳熱面積。傳動軸2與內(nèi)筒1之間采用填料函和迷宮組合式密封結(jié)構(gòu)10，填料函和迷宮組合式密封結(jié)構(gòu)10，是迷宮式活塞壓縮機的活塞和填料函均依靠迷宮進行密封(為常見的結(jié)構(gòu)，圖中僅以簡單示意圖標出位置)，以防止碳化爐內(nèi)物料及氣體的泄漏。傳動軸2上設置有變頻控制器(圖中未給出)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)速改變原料在碳化爐內(nèi)的碳化時間。實施例3：本實施例給出一種多段式控溫控時污泥碳化爐，以市政污泥為原料制備污泥炭，用于市政園林綠化，為降低能源消耗成本，提高污泥炭養(yǎng)分含量，因此添加畜禽糞便共同碳化。生物質(zhì)從第一碳化原料進料口N1進入內(nèi)筒1，800℃高溫煙氣從高溫熱源進口N6進入高溫加熱夾套4向內(nèi)筒1換熱后從高溫熱源出口N7排出，內(nèi)筒1的生物質(zhì)在高溫加熱夾套1加熱下碳化，轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)炭和可燃氣，隨著螺旋葉片3的轉(zhuǎn)動，生物質(zhì)炭向內(nèi)筒1尾部移動。市政污泥從污泥碳化爐第二進料口N2進入內(nèi)筒1，600℃中溫煙氣從中溫熱源進口N8進入中溫加熱夾套5向內(nèi)筒11換熱后從中溫熱源出口N9排出，內(nèi)筒1的市政污泥與生物質(zhì)炭混合，并在中溫加熱夾套5加熱下碳化，轉(zhuǎn)化為污泥炭和可燃氣，隨著螺旋葉片3的轉(zhuǎn)動，生物質(zhì)炭和污泥炭繼續(xù)向內(nèi)筒1尾部移動。畜禽糞便從碳化爐調(diào)理劑進口N4進入內(nèi)筒1，300℃低溫煙氣從低溫熱源進口N10進入低溫加熱夾套6向內(nèi)筒11換熱后從低溫熱源出口N11排出，內(nèi)筒1的畜禽糞便與生物質(zhì)炭、污泥炭混合，并在低溫加熱夾套6加熱下碳化，轉(zhuǎn)化為復合碳和可燃氣，隨著螺旋葉片3的轉(zhuǎn)動，復合碳繼續(xù)向內(nèi)筒1尾部移動，從碳化物出口N3排出。生物質(zhì)、污泥和畜禽糞便碳化過程中產(chǎn)生的可燃氣移動至可燃氣出口N5排出。實施例4：本實施例提供一種多段式控溫控時污泥碳化爐，其使用方法如實施例1或者實施例2，其中，污泥碳化爐處理量為500kg/h，污泥與秸稈、豬糞添加比例為4:2:1，其中污泥含水率30％，秸稈含水率15％，豬糞含水率30％，污泥碳化溫度：500℃，污泥碳化時間：30min；秸稈碳化溫度：700℃，秸稈碳化時間：50min；豬糞碳化溫度：300℃，豬糞碳化時間：20min。上述條件下碳化產(chǎn)生可燃氣組分(體積比)：CO比例8.39％，H2比例4.50％，CH4比例14.83％，CO2比例9.05％，H2O比例58.69％，C2H4比例2.6％，C2H6比例1.94％。上述條件下制備的復合炭中重金屬濃度見表1：表1復合炭中重金屬濃度上述條件下制備的復合炭中養(yǎng)分濃度見表2，可以看出包含有少量水解氮和有效磷，速效鉀的含量相對較高，有利于后續(xù)污泥炭用于園林綠化等。以專利“一種污泥炭肥及其生產(chǎn)方法”(申請?zhí)?01010593507.4)為對比，采用生物質(zhì)廢棄物與污泥炭混合碳化的思想，處理污泥10噸，得到的污泥炭含氮量：2.11％，含磷量：9.14％，含鉀量：1.20％，其中并沒有涉及到速效鉀等營養(yǎng)物質(zhì)。表2復合炭中養(yǎng)分濃度氮(g/kg)磷(g/kg)鉀(g/kg)水解氮(mg/kg)有效磷(mg/kg)速效鉀(mg/kg)6.612.515.8484.22.891277.16當前第1頁1 2 3