本發(fā)明屬于固體廢物處理領(lǐng)域，具體涉及一種污泥干化-炭化一體機。

本發(fā)明還涉及利用上述小型污泥快速干化-炭化一體機對污泥進行同步干化、炭化的處理方法。

背景技術(shù)：

目前各城市中由于污泥處理處置與污水處理嚴重不均衡，大多數(shù)城市都配備了污水處理設(shè)施，但污水處理廠排出的污泥得不到及時處理，導致污水處理廠內(nèi)的污泥大量堆積，散發(fā)出惡臭難聞的氣味。機械脫水后填埋是國內(nèi)普遍采用的處理方式，但填埋占用大量土地，且造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費。

污水處理廠的污泥以有機質(zhì)為主，營養(yǎng)成分較豐富，含有氮4％、磷2.5％、鉀0.5％左右，但污泥中的重金屬、病原微生物和寄生蟲，可通過各種途徑傳播，威脅人類健康。污泥炭化技術(shù)是將污泥在無氧或微氧條件下的“干餾”過程，通過污泥炭化使污泥中的水分大量蒸發(fā)，同時又最大限度地保留了污泥的固定碳含量，具有處理時間短、占地面積小、污泥減量徹底的特點，是實現(xiàn)污泥無害化、減量化、資源化的重要途徑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種污泥干化-炭化一體機。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述設(shè)備對污泥進行同步干化、炭化的處理方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的小型污泥快速干化-炭化一體機，包括：

主體部分由干化料筒和炭化料筒組成，干化料筒和炭化料筒的外部包裹有納米絕熱保溫層，納米絕熱保溫層外部緊密纏繞有兩段式電磁感應(yīng)線圈，兩段式電磁感應(yīng)線圈為干化段感應(yīng)線圈和炭化段感應(yīng)線圈；

干化料筒的一端連接螺旋進料泵和加料倉，干化料筒的另一端與炭化料筒的一端相連，炭化料筒的另一端連接出料口；

干化料筒的中后部設(shè)有引風機，引風機與尾氣噴淋裝置相連，尾氣噴淋裝置與循環(huán)水箱相連，組成通風控制系統(tǒng)；

炭化料筒的中后部設(shè)有煙氣出口，煙氣出口與加料倉的煙氣進口相連，煙氣進口與加料倉的連接處設(shè)有一向內(nèi)開的單向擋板；

干化料筒內(nèi)和炭化料筒內(nèi)軸向地設(shè)有一空心螺桿，加料倉底部與空心螺桿相接，空心螺桿的一端連接螺旋進料泵，空心螺桿的另一端與炭化料筒末端相連，空心螺桿上安裝有螺旋葉片；

小型污泥快速干化-炭化一體機設(shè)有數(shù)控裝置，數(shù)控裝置內(nèi)集成有電磁控制器、轉(zhuǎn)速控制器和通風控制系統(tǒng)控制器。

所述的小型污泥快速干化-炭化一體機，其中，干化料筒和炭化料筒均為一全封閉倉體，形狀為圓柱型，料筒長寬比為5:1～10:1。

所述的小型污泥快速干化-炭化一體機，其中，兩段式電磁感應(yīng)線圈由絕緣材料和高溫電纜組成，兩段式電磁感應(yīng)線圈分別與數(shù)控裝置中的電磁控制器相連；空心螺桿與數(shù)控裝置中的轉(zhuǎn)速控制器相連；數(shù)控裝置固定于設(shè)備支架上。

所述的小型污泥快速干化-炭化一體機，其中，空心螺桿外徑由干化料筒向炭化料筒以0.5％～1.0％比例遞增，螺旋葉片由干化料筒向炭化料筒寬度以0.5％～1.0％比例遞減，空心螺桿上安裝螺旋葉片后的外徑前后一致，螺旋葉片的外徑與干化料筒和炭化料筒料筒內(nèi)壁距離為2～5cm，螺旋葉片間距以0.5％～1.0％比例遞增。

所述的小型污泥快速干化-炭化一體機，其中，干化段感應(yīng)線圈與炭化段感應(yīng)線圈的纏繞密度比為1:2～1:4，占料筒長度比為4:1～2:1，加熱功率比為3:1～2:1。

所述的小型污泥快速干化-炭化一體機，其中，引風機距干化料筒的末端1/5～1/3料筒長處。

所述的小型污泥快速干化-炭化一體機，其中，煙氣出口距炭化料筒末端1/5～1/3料筒長處。

所述的小型污泥快速干化-炭化一體機，其中，煙氣出口與加料倉的煙氣進口經(jīng)循環(huán)管道相連。

所述的小型污泥快速干化-炭化一體機，其中，空心螺桿與炭化料筒通過軸承相連接。

本發(fā)明提供的一種利用上述小型污泥快速干化-炭化一體機對污泥進行同步干化、炭化的處理方法：

濕污泥經(jīng)加料倉在空心螺桿和螺旋葉片的帶動下分別經(jīng)過干化料筒和炭化料筒，在分段式電磁感應(yīng)線圈的加熱下，濕污泥首先在干化段與高溫料筒迅速進行熱交換，通過風量控制使污泥快速干化脫水實現(xiàn)減量化，干化產(chǎn)生的濕煙氣經(jīng)引風機至尾氣噴淋裝置凈化后排出；

干化后的污泥進入炭化段，在缺氧條件下進行熱解炭化，炭化后的產(chǎn)品經(jīng)出料口排出，炭化產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)煙氣出口進入煙氣循環(huán)管道，再經(jīng)煙氣進口通入干化料筒，輔助進行污泥干化，實現(xiàn)污泥的快速干化和煙氣的循環(huán)利用。

本發(fā)明優(yōu)點如下：

(1)本發(fā)明采用分段式電磁加熱技術(shù)，實現(xiàn)污泥干化和炭化最佳溫度的分階段有效控制，使污泥依次經(jīng)過干化料筒、炭化料筒，兩段式料筒從功能和結(jié)構(gòu)上有機結(jié)合，實現(xiàn)了污泥干化和炭化一步完成。該設(shè)備占地面積小，熱轉(zhuǎn)化效率高，能耗少，壽命長，具有理想的穩(wěn)定性和耐用性，維護管理簡便，適合村鎮(zhèn)等小規(guī)模、分散式污泥處理，也適用于污水處理廠污泥的就地處理。

(2)電磁感應(yīng)線圈采用絕緣材料和高溫電纜制造，自身不發(fā)熱，使線圈具有使用壽命長、無需維修等優(yōu)點，電磁加熱技術(shù)克服了加熱慣性現(xiàn)象，升降溫速度快。非接觸式電磁加熱技術(shù)使加熱無死角，料筒受熱均勻；料筒外部增加了納米絕熱保溫層，通過新型納米復合反射絕熱技術(shù)，有效減少設(shè)備熱量損失，使90～95％的耗電量轉(zhuǎn)化為工作熱能，線圈損耗低于2％，控電單元損耗低于2％，節(jié)電效果顯著。

(3)根據(jù)污泥干化和炭化工藝原理不同，處理條件不同，污泥物理化學特性的差異，本發(fā)明創(chuàng)造性的提出采用不對稱性的空心螺桿和螺旋葉片，分階段進行污泥干化和炭化，使污泥在同一裝置中實現(xiàn)了干化和炭化雙重目的，極大提高了能源利用率，降低了工藝能耗和成本。

(4)本發(fā)明設(shè)有兩個煙氣出口，為使污泥干化過程中的水蒸汽得到快速釋放，同步實現(xiàn)尾氣凈化，在干化段的中后部設(shè)有通風控制系統(tǒng)，通過引風機控制風速和尾氣噴淋裝置的凈化，達到污泥快速干化和二次污染控制的雙重目的。為了實現(xiàn)熱能的高效利用，在炭化段的中后部設(shè)有煙氣循環(huán)系統(tǒng)，將炭化過程產(chǎn)生的干燥高溫煙氣經(jīng)煙氣循環(huán)裝置進入干化料筒，輔助進行污泥干化，有效提高了煙氣的熱能利用效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明小型污泥快速干化-炭化一體機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明小型污泥快速干化-炭化一體機俯視圖；

圖3為沿圖2的aa線的截面示意圖。

附圖中標記說明：

1干化料筒；2炭化料筒；3螺旋進料泵；4加料倉；5出料口；6引風機；7尾氣噴淋裝置；8循環(huán)水箱；9煙氣出口；10煙氣進口；11循環(huán)管道；12單向擋板；13空心螺桿；14螺旋葉片；15納米絕熱保溫層；16干化段感應(yīng)線圈；17炭化段感應(yīng)線圈；18數(shù)控裝置；19設(shè)備支架。

具體實施方式

本發(fā)明公開了一種污泥干化-炭化一體機，可實現(xiàn)污泥干化和炭化的同步進行，有效節(jié)約能耗及運行成本，炭化后的污泥可作為電廠輔助燃料燃燒，還可用于吸附等領(lǐng)域達到資源利用的目的，具有良好的市場應(yīng)用前景。

本發(fā)明的污泥干化-炭化一體機中，作為主體部分的料筒分為干化料筒和炭化料筒兩部分，干化料筒一端連接螺旋進料泵和進料倉，另一端與炭化料筒相連，炭化料筒一端連接出料口，通風控制系統(tǒng)位于干化料筒中后部，距干化料筒末端1/5～1/3料筒長處；煙氣出口位于炭化料筒中后部，距出料口1/5～1/3料筒長處。加料倉進口處設(shè)一向內(nèi)開的單向擋板，側(cè)壁設(shè)煙氣進口，煙氣進口與煙氣出口通過循環(huán)管道相連。加料倉底部與料筒內(nèi)的空心螺桿相接，空心螺桿前端與螺旋進料泵相連，后端通過軸承與料筒末端相連。所述空心螺桿上安裝有螺旋葉片，空心螺桿外徑以0.5％～1.0％比例遞增，螺旋葉片寬度以0.5％～1.0％比例遞減，空心螺桿上安裝螺旋葉片后的外徑前后一致，外徑與料筒內(nèi)壁距離為2～5cm，螺旋葉片間距以0.5％～1.0％比例遞增。所述料筒外部包裹有納米絕熱保溫層，納米絕熱保溫層外部緊密纏繞有分段式電磁。干化段感應(yīng)線圈與炭化段感應(yīng)線圈的纏繞密度比為1:2～1:4，加熱功率比為3:1～2:1，干化料筒加熱溫度為400～500℃，炭化料筒加熱溫度為300～400℃，干化料筒與炭化料筒長度比為4:1～2:1。

本發(fā)明上述料筒為一全封閉倉體，形狀為圓柱型，料筒長寬比為5:1～10:1，材質(zhì)為金屬鐵；電磁感應(yīng)線圈由絕緣材料和高溫電纜組成。

本發(fā)明上述通風控制系統(tǒng)由引風機、排氣管道、尾氣噴淋裝置和循環(huán)水槽組成。

本發(fā)明上述兩段式電磁感應(yīng)線圈分別與電磁控制器相連，電磁控制器、轉(zhuǎn)速控制器和通風控制系統(tǒng)控制器集成在數(shù)控裝置內(nèi)，數(shù)控裝置固定于進料倉前端的設(shè)備支架上，與加料倉平行。

本發(fā)明利用上述污泥干化-炭化一體機對污泥進行處理的方法是：

濕污泥經(jīng)加料倉進入料筒，在空心螺桿和螺旋葉片的帶動下分別經(jīng)過干化料筒和炭化料筒，在分段式電磁感應(yīng)線圈的加熱下，污泥首先在干化段與高溫料筒迅速進行熱交換，通過風量控制使污泥快速干化脫水實現(xiàn)減量化，干化產(chǎn)生的濕煙氣經(jīng)引風機至尾氣噴淋裝置凈化后排出。干化后的污泥進入炭化段，在缺氧條件下進行熱解炭化，炭化后的產(chǎn)品經(jīng)出料口排出，炭化產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)煙氣出口進入煙氣循環(huán)管道，再經(jīng)煙氣進口通入干化料筒，輔助進行污泥干化，實現(xiàn)污泥的快速干化和煙氣的循環(huán)利用。

為對本發(fā)明的技術(shù)方案有進一步的了解，下面結(jié)合附圖和實施例做更詳細地說明。

請參閱圖1、圖2和圖3。

本發(fā)明小型污泥快速干化-炭化一體機的主體部分由干化料筒1和炭化料筒2組成，干化料筒1一端連接螺旋進料泵3和加料倉4，另一端與炭化料筒2相連，炭化料筒2一端連接出料口5，引風機6位于干化料筒1中后部，距干化料筒1末端1/5～1/3料筒長處。引風機6與尾氣噴淋裝置7相連，尾氣噴淋裝置7與循環(huán)水箱8相連，組成通風控制系統(tǒng)。高溫煙氣出口9位于炭化料筒2中后部，距炭化料筒2末端1/5～1/3料筒長處。煙氣出口9與加料倉4的煙氣進口10經(jīng)循環(huán)管道11相連，煙氣進口10處設(shè)一向內(nèi)開的單向擋板12。加料倉4底部與料筒內(nèi)的空心螺桿13相接，空心螺桿13前端與螺旋進料泵3相連，后端通過軸承與炭化料筒2末端相連。所述空心螺桿13上安裝有螺旋葉片14，空心螺桿13外徑以0.5％～1.0％比例遞增，螺旋葉片14寬度以0.5％～1.0％比例遞減，空心螺桿13上安裝螺旋葉片14后的外徑前后一致，外徑與料筒內(nèi)壁距離為2～5cm，螺旋葉片14間距以0.5％～1.0％比例遞增。所述干化料筒1和炭化料筒2的外部包裹有納米絕熱保溫層15，納米絕熱保溫層15外部緊密纏繞有兩段式電磁感應(yīng)線圈。干化段感應(yīng)線圈16與炭化段感應(yīng)線圈17的纏繞密度比為1:2～1:4，占料筒長度比為4:1～2:1，加熱功率比為3:1～2:1。數(shù)控裝置18固定于進料倉前端的設(shè)備支架19上。

一個具體實施例如下：

污水處理廠排出的污泥經(jīng)板框壓濾機進行機械脫水，使污泥含水率降低到80％以下。打開數(shù)控裝置2，設(shè)置干化段溫度為500℃，炭化段溫度350℃，螺桿轉(zhuǎn)速2轉(zhuǎn)/分鐘，待溫度升至預(yù)定溫度并穩(wěn)定后，將濕污泥加入加料倉4，在空心螺桿13和螺旋葉片14的帶動下依次經(jīng)過電磁感應(yīng)線圈加熱的干化料筒1和炭化料筒2，料筒內(nèi)的空心螺桿13直徑10～5cm遞增，螺旋葉片14半寬度為5～10cm遞減。干化段感應(yīng)線圈16與炭化段感應(yīng)線圈17的纏繞密度比為1:3，占料筒長度比為2:1。污泥首先與500℃干化料筒1迅速進行熱交換，干化產(chǎn)生的水蒸氣和煙氣經(jīng)引風機6進入尾氣噴淋裝置7，實現(xiàn)污泥的快速干化脫水和二次污染控制，干化后的污泥進入350℃炭化料筒2，關(guān)閉引風機6，在缺氧條件下進行污泥炭化，炭化后的產(chǎn)品經(jīng)出料口5排出，炭化過程產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)煙氣出口9排入煙氣循環(huán)管道11，再經(jīng)煙氣進口10通入干化料筒1，輔助進行污泥干化，實現(xiàn)了污泥的快速干化-炭化同步進行。