本發(fā)明涉及環(huán)境能源領域，具體而言，本發(fā)明涉及連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

生活污泥和其他粘性含碳物料(如油田油性污泥、含礦塵泥、工業(yè)污泥、危險廢液)的熱化學轉化(如碳化、熱解、氣化)可產(chǎn)生固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物，這些產(chǎn)物按需求制成可回收、易利用、易運輸及易儲存的能源形態(tài)，可供熱發(fā)電或用作化工及其它產(chǎn)業(yè)的原料。根據(jù)原料不同和熱處理目的的差異，可采用碳化、氣化、熱解、液化或者其他相關的熱化學反應和工藝。

熱解采用的反應器形式很多，如移動床、固定床、流化床、燒蝕床、懸浮爐和回轉窯等，其中工業(yè)生產(chǎn)以移動床、固定床、回轉窯和流化床為主。各種熱解方式一般都有其特定的目的，即主要回收熱解產(chǎn)物中的某一二種主要物質。

移動床熱解工藝屬于慢速熱解工藝。該熱解技術可減少熱解中間產(chǎn)物的二次反應，從而提高熱解油的產(chǎn)率；低壓有利于減少熱解炭上附著的含碳殘留物，從而提高其作為炭黑重新使用的可能性；熱解油中輕質石腦油和芳香化合物含量較高，既提高了經(jīng)濟性，又有利于提高燃料油的辛烷值；可處理大塊廢輪胎且不需除去鋼絲和纖維簾線。缺點是熱解爐的供熱方式為外熱式，傳熱效率較低，整個系統(tǒng)不能滿負荷工作。

流化床熱解工藝屬于快速熱解工藝，特點是加熱速率快、反應迅速、氣相停留時間短，因此熱利用效率高，同時可以減少二次反應的發(fā)生，熱解油產(chǎn)率較高。物料熱解過程中處于硫化態(tài)，導致熱解液中含塵量高，難處理。

燒蝕床熱解工藝是將反應物料與灼熱的金屬表面直接接觸換熱，使物料迅速升溫并裂解。熱解時間短，反應速度快，可獲得比較高的油收率。無法實現(xiàn)物料熱解的連續(xù)性，只能進行批量間歇式熱解。

回轉窯熱解工藝具有對廢物料形態(tài)、形狀和尺寸的適應性廣的特點，幾乎適用于任何固體廢物料，對廢輪胎給料尺寸幾乎無要求，屬于慢速熱解工藝。而對含油含水較高的物料，如污泥、油泥類因具有粘稠性，無法直接采用該方式熱解。

常規(guī)固定床熱解系統(tǒng)為批量給料，不能長期連續(xù)運行，而且熱解條件不易長期保持。

因此，現(xiàn)有的處理生活污泥的手段仍有待改進。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)通過對待處理生活污泥進行預脫水，可以顯著提高熱解油氣的品質，降低油氣分離成本，且設備連續(xù)運行穩(wěn)定可靠，熱效率高，經(jīng)濟效益明顯。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：

螺旋干燥炭化爐，所述螺旋干燥炭化爐包括：

本體，所述本體的一端具有生活污泥入口，另一端具有炭化污泥出口，所述本體內沿所述生活污泥入口至所述炭化污泥出口的方向上依次形成有進料區(qū)、一級干燥區(qū)、二級干燥區(qū)、炭化區(qū)和排料區(qū)，所述一級干燥區(qū)、所述二級干燥區(qū)和所述炭化區(qū)分別設置有燃燒器，所述一級干燥區(qū)和所述二級干燥區(qū)具有水蒸氣出口，所述炭化區(qū)具有可燃氣出口，所述排料區(qū)具有煙氣出口；

螺旋輸送器，所述螺旋輸送器在所述本體內且沿所述生活污泥入口至所述炭化污泥出口的方向上設置；

旋轉床熱解爐，所述旋轉床熱解爐具有炭化污泥入口、熱解油氣出口和固體殘渣出口，所述旋轉床熱解爐內設置有輻射管，所述炭化污泥入口與所述炭化污泥出口相連；

油氣冷卻凈化單元，所述油氣冷卻凈化單元具有油氣入口、熱解油出口和凈化氣出口，所述油氣入口與所述熱解油氣出口相連，所述凈化氣出口分別與所述燃燒器的燃氣入口和所述輻射管的燃氣入口相連。

根據(jù)本發(fā)明實施例的連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)通過將待處理生活污泥供給至螺旋干燥炭化爐內，在螺旋干燥炭化爐螺旋輸送器的推進下，待處理生活污泥依次經(jīng)過進料區(qū)、一級干燥區(qū)、二級干燥區(qū)、炭化區(qū)，并通過各級干燥區(qū)內設置的燃燒器燃燒產(chǎn)生熱煙氣對待處理生活污泥進行干燥脫水，并在炭化區(qū)進行炭化，得到炭化污泥、可燃氣和水蒸氣，其中炭化污泥由排料區(qū)排出，水蒸氣由水蒸氣出口排出，可燃氣由炭化區(qū)的可燃氣出口排出，燃燒器燃燒產(chǎn)生的熱煙氣在完成對生活污泥的干燥脫水和炭化后，由排料區(qū)的煙氣出口排出，水蒸氣通過換熱后可回收冷凝水；進而，炭化污泥進入旋轉床熱解爐進行熱解，以便得到熱解油氣和固體殘渣；由于待處理生活污泥在進行熱解前完成干燥脫水和炭化，熱解產(chǎn)生的熱解油氣可以直接采用油冷卻方式將熱解油氣中的熱解油冷凝回收，從而避免了熱解油氣中含水量過高導致的處理困難和成本高的問題，且通過預脫水可以避免熱解過程中水蒸氣耗費輻射管熱量，并避免水蒸氣與熱解得到的熱解油反應，從而進一步提高熱解油的產(chǎn)率和品質。進而可以將生活污泥熱解得到的熱解油氣進行冷卻和凈化處理，將得到的凈化氣作為燃燒器和輻射管的燃料，從而進一步提高熱利用率。由此，該系統(tǒng)通過采用螺旋干燥炭化爐對待處理生活污泥預先進行脫水炭化，顯著提高了熱解油氣的品質，并降低了油氣分離成本，且設備連續(xù)運行穩(wěn)定可靠，熱效率高，經(jīng)濟效益明顯。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述二級干燥區(qū)與炭化區(qū)之間進一步包括密封區(qū)，位于所述密封區(qū)內的螺旋輸送器的轉軸上未設置螺旋葉片。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述本體呈圓柱狀，所述密封區(qū)位于所述本體下游且在所述本體長度方向上的1/2～2/3處區(qū)域段。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述螺旋輸送器上葉片的節(jié)距在生活污泥輸送方向上逐漸減小。由此，可以進一步提高螺旋輸送器輸送待處理生活污泥的效率。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述螺旋干燥炭化爐進一步包括：過濾網(wǎng)，所述過濾網(wǎng)設置在所述進料區(qū)、所述一級干燥區(qū)和所述二級干燥區(qū)內，且位于所述螺旋輸送器的下方。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述螺旋干燥炭化爐進一步包括：蒸汽導管，所述蒸汽導管設置在所述一級干燥區(qū)和所述二級干燥區(qū)內，所述蒸汽導管設置有多個水蒸汽入口，所述蒸汽導管的出口端與所述排料區(qū)的煙氣出口連通。由此，可以利用蒸汽導管將生活污泥干燥得到的水蒸氣收集并進行換熱，并收集冷凝水。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述炭化區(qū)的可燃氣出口與所述燃燒器的燃氣入口相連。由此，可以利用生活污泥炭化得到的可燃氣作為燃燒器的燃料，從而進一步提高資源的利用率。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種采用上述實施例的連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)處理生活污泥的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：將生活污泥連續(xù)輸送至螺旋干燥炭化爐內，并在螺旋輸送器的推進下依次進行一級干燥、二級干燥和炭化，以便得到炭化污泥并產(chǎn)生水蒸氣和可燃氣；將所述炭化污泥輸送至旋轉床熱解爐內進行熱解，以便得到熱解油氣和固體殘渣；將所述可燃氣通入所述螺旋干燥炭化爐內的燃燒器內；將所述熱解油氣供給至油氣冷卻凈化單元中進行冷卻和凈化處理，以便得到凈化氣；將所述凈化氣分別通入所述螺旋干燥炭化爐內的燃燒器內和所述旋轉床熱解爐內的輻射管內。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理生活污泥的方法通過將待處理生活污泥供給至螺旋干燥炭化爐內，在螺旋干燥炭化爐螺旋輸送器的推進下，待處理生活污泥依次經(jīng)過進料區(qū)、一級干燥區(qū)、二級干燥區(qū)、炭化區(qū)，并通過各級干燥區(qū)內設置的燃燒器燃燒產(chǎn)生熱煙氣對待處理生活污泥進行干燥脫水，并在炭化區(qū)進行炭化，得到炭化污泥、可燃氣和水蒸氣，其中炭化污泥由排料區(qū)排出，水蒸氣由水蒸氣出口排出，可燃氣由炭化區(qū)的可燃氣出口排出，燃燒器燃燒產(chǎn)生的熱煙氣在完成對生活污泥的干燥脫水和炭化后，由排料區(qū)的煙氣出口排出，水蒸氣通過換熱后可回收冷凝水；進而，炭化污泥進入旋轉床熱解爐進行熱解，以便得到熱解油氣和固體殘渣；由于待處理生活污泥在進行熱解前完成干燥脫水和炭化，熱解產(chǎn)生的熱解油氣可以直接采用油冷卻方式將熱解油氣中的熱解油冷凝回收，從而避免了熱解油氣中含水量過高導致的處理困難和成本高的問題，且通過預脫水可以避免熱解過程中水蒸氣耗費輻射管熱量，并避免水蒸氣與熱解得到的熱解油反應，從而進一步提高熱解油的產(chǎn)率和品質。進而可以將生活污泥熱解得到的熱解油氣進行冷卻和凈化處理，將得到的凈化氣作為燃燒器和輻射管的燃料，從而進一步提高熱利用率。由此，該方法通過采用螺旋干燥炭化爐對待處理生活污泥預先進行脫水炭化，顯著提高了熱解油氣的品質，并降低了油氣分離成本，且設備連續(xù)運行穩(wěn)定可靠，熱效率高，經(jīng)濟效益明顯。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理生活污泥的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述一級干燥、所述二級干燥和所述炭化的溫度分別獨立地為80～240攝氏度，且所述一級干燥、所述二級干燥和所述炭化的溫度逐漸遞增。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述生活污泥在所述螺旋干燥炭化爐內經(jīng)過的時間為20～80分鐘。由此，可以進一步降低生活污泥中的含水量。

在本發(fā)明的一些實施例中，在所述螺旋輸送器的推進過程中，使所述生活污泥在密封區(qū)內堆積形成流動隔墻，以便將所述二級干燥區(qū)和所述炭化區(qū)隔離。由此，可以進一步提高所述炭化的效率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)結構示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理生活污泥的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括：螺旋干燥炭化爐100、旋轉床熱解爐200和油氣冷卻凈化單元300。其中，螺旋干燥炭化爐100包括：本體110和螺旋輸送器120。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋干燥炭化爐100的本體110的一端具有生活污泥入口111，另一端具有炭化污泥出口112，本體110內沿生活污泥入口111至炭化污泥出口112的方向上依次形成有進料區(qū)(附圖中未示出)、一級干燥區(qū)(附圖中未示出)、二級干燥區(qū)(附圖中未示出)、炭化區(qū)(附圖中未示出)和排料區(qū)(附圖中未示出)，一級干燥區(qū)、二級干燥區(qū)和炭化區(qū)分別設置有燃燒器113，一級干燥區(qū)和二級干燥區(qū)具有水蒸氣出口(附圖中未示出)，炭化區(qū)具有可燃氣出口114，排料區(qū)具有煙氣出口115。具體的，經(jīng)過預處理的生活污泥可以由生活污泥入口進入螺旋干燥炭化爐的本體，并在本體中依次從進料區(qū)經(jīng)過一級干燥區(qū)和二級干燥區(qū)并分別進行一級干燥和二級干燥，進而進入炭化區(qū)進行炭化，以便得到炭化污泥和可燃氣，并由位于排料區(qū)的炭化污泥出口排出，可以采用位于螺旋干燥炭化爐內螺旋輸送器上方和下方的燃燒器燃燒產(chǎn)生200～480℃的熱煙氣直接對待處理生活污泥進行供熱，各級干燥進行的總時間控制在20～80min，以便得到含水量不高于3wt％的炭化污泥，生活污泥中揮發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣可以從各級干燥區(qū)分別設置的水蒸氣出口排出，炭化產(chǎn)生的低沸點有機組分可以作為可燃氣由可燃氣出口排出，燃燒器產(chǎn)生的煙氣可以從位于排料區(qū)的煙氣出口排出，進而水蒸氣和煙氣可以進行換熱，以便回收冷凝水。同時，燃燒器可以在各級干燥區(qū)內多點布置，熱利用率高，產(chǎn)生的煙氣量極少，從而可以大大降低設備的運行成本。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋干燥炭化爐適于對不同形狀的物料進行處理，例如平均粒徑不高于200mm的塊狀物料、長寬不高于200mm的片狀物料、粉狀物料等同時，可處理的物料種類可以進一步包括：生活污泥、醫(yī)療垃圾、化工污泥、制藥廠廢棄物、造紙廠廢棄物、廢棄電路板以及廢舊輪胎、廢塑料、生物質、煤和油頁巖等，對于污泥類物料，在進入螺旋干燥炭化爐前看可以預先過濾至平均粒徑不高于30mm。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述一級干燥、二級干燥和炭化的溫度可以分別獨立地為80～240℃，且一級干燥、二級干燥和炭化的溫度逐漸遞增，具體地，一級干燥段物料溫度升高到85±3℃，二級干燥段物料溫度升高到105±5℃，炭化段物料溫度升高到200±15℃。由此，可以保證污泥進入炭化區(qū)時的溫度較高，以便揮發(fā)出以低沸點有機物為主要成分的可燃氣。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在設備開始運行時，各個燃燒器所使用的燃料可以采用外部提供的天然氣或液化氣，燃料可以由設置在螺旋干燥炭化爐頂部的強制通風裝置送入燃燒器，隨著生活污泥的熱解，得到足夠的熱解油氣后，可以采用熱解油氣冷卻、凈化后得到的凈化氣作為燃燒器燃料，從而進一步提高資源的利用率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，參考圖1，二級干燥區(qū)與炭化區(qū)之間進一步包括密封區(qū)130，位于密封區(qū)的螺旋輸送器的轉軸上未設置螺旋葉片。具體地，由于該區(qū)域的螺旋輸送器轉軸未設置螺旋葉片，污泥輸送至該區(qū)域時可堆積形成流動的隔墻，以便將二級干燥區(qū)與炭化區(qū)隔離，從而提高炭化區(qū)的物料溫度，使得物料炭化并揮發(fā)出可燃氣。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，未設置螺旋葉片部分轉軸的長度可以為轉軸總長度的1/8～1/5，由此，可以進一步利于密封區(qū)隔墻的形成，從而提高污泥的碳化效果。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，本體可以呈圓柱狀，密封區(qū)可以位于本體下游且在本體長度方向上1/2～2/3處區(qū)域段，由此，可以進一步利于密封區(qū)隔墻的形成，從而提高污泥的碳化效果。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋輸送器120設置在本體110內且沿生活污泥入口111至炭化污泥出口112的方向上設置，具體地，經(jīng)過濾至平均粒徑不高于30mm的生活污泥進入螺旋干燥炭化爐本體后可以由螺旋輸送器上的第一個螺旋葉片推成一堆，并在螺旋輸送器的推動下依次經(jīng)過各級干燥區(qū)和炭化區(qū)，在燃燒器燃燒產(chǎn)生的煙氣加熱下，表層生活污泥的溫度可以升至80～120℃，通過拉焊固定在螺旋輸送器軸上的螺旋狀耐熱金屬葉片的攪動，生活污泥得到均勻擾動，內層污泥翻轉至表層，從而確保生活污泥受熱均勻，且其中的水分充分脫除，得到含水量不高于3wt％的炭化污泥。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，螺旋輸送器上葉片的節(jié)距可以生活污泥入口111至炭化污泥出口112的方向上逐漸減小。由此，可以進一步提高螺旋輸送器輸送待處理生活污泥的效率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋干燥炭化爐100還可以進一步包括過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)設置在進料區(qū)內，且位于螺旋輸送器的下方。通過螺旋輸送裝置和螺旋干燥炭化爐前端的螺旋相互作用，污泥之間被進一步擠壓，通過底部設置的過濾網(wǎng)可將污泥中的水分過濾出，可以使進入一級干燥區(qū)的污泥的含水率可降至80wt％以下。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋干燥炭化爐100還可以進一步包括蒸汽導管(附圖中未示出)，蒸汽導管可以設置在一級干燥區(qū)和二級干燥區(qū)內，蒸汽導管設置有多個水蒸氣入口，蒸汽導管的出口端與排料區(qū)的煙氣出口115相連通。由此，可以利用蒸汽導管將生活污泥干燥得到的水蒸氣收集并與燃燒器燃燒產(chǎn)生的煙氣進行換熱，并收集冷凝水。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，旋轉床熱解爐200具有炭化污泥入口201、熱解油氣出口202和固體殘渣出口(附圖中未示出)，旋轉床熱解爐200內設置有輻射管210，炭化污泥入口201與炭化污泥出口112相連，旋轉床熱解爐200適于將經(jīng)過干燥脫水和炭化后的污泥進行熱解，以便得到熱解油氣和固體殘渣。具體地，整個旋轉床熱解爐采用水封，進料口(炭化污泥入口)采用雙螺旋密封，以確保爐膛內物料在無氧氣氛下進行熱解；旋轉床熱解爐可以為環(huán)形密封結構或者直線型密封結構，爐膛內部設置有布料裝置、加熱裝置(輻射管)和翻料裝置等，在炭化污泥入口處設置有原料勻料器，以便將生活污泥均勻布置在布料板上，布料厚度可以控制在20～200mm，旋轉床熱解爐旋轉一周的時間控制在10～45min，在物料上部和爐頂之間設置有多個水平安裝的蓄熱式燃氣輻射管為物料進行加熱熱解，熱解過程中旋轉床熱解爐中的壓力控制在10kpa以內，隨著熱解的進行，物料中的有機揮發(fā)分被分離出，得到熱解油氣和揮發(fā)分含量不高于3wt％的含碳固體殘渣，輻射管燃燒產(chǎn)生的煙氣達標排放。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，可以根據(jù)不同物料中有機組分的比例控制輻射管以20～60℃/min的升溫速率升溫至800～1100℃。另一方面，可以控制輻射管距離物料上表面的高度為50～100mm，由此，可以在保證輻射管輻射能利用率較高的同時，避免輻射管與物料接觸導致設備運轉異常。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，螺旋干燥炭化爐可以直接設置在旋轉床熱解爐炭化污泥入口的上方，從而進一步降低設備的占地面積。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，油氣冷卻凈化單元300具有油氣入口301和熱解油出口302凈化氣出口303，油氣入口301與熱解油氣出口202相連，凈化氣出口303分別與燃燒器113的燃氣入口(附圖中未示出)和輻射管210的燃氣入口(附圖中未示出)相連，油氣冷卻凈化單元300適于生活污泥熱解得到的熱解油氣進行冷卻和凈化處理，以便得到熱解油和凈化氣。由于生活污泥在進入旋轉床熱解爐進行熱解除之前已進行干燥脫水和炭化，其熱解產(chǎn)生的熱解油氣可直接采用油冷卻的方法將熱解油氣中的熱解油冷凝回收，從而避免采用水冷后熱解水處理困難和成本高的問題，同時，熱解氣經(jīng)脫除酸性氣體后可以返回螺旋干燥炭化爐和旋轉床熱解爐分別用作燃燒器和輻射管的燃料。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，炭化區(qū)的可燃氣出口114可以與燃燒器113的燃氣入口相連，由此，可以將可燃氣作為燃料供給至燃燒器使用，從而進一步提高資源的利用率。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)通過將待處理生活污泥供給至螺旋干燥炭化爐內，在螺旋干燥炭化爐螺旋輸送器的推進下，待處理生活污泥依次經(jīng)過進料區(qū)、一級干燥區(qū)、二級干燥區(qū)和炭化區(qū)，并通過各級干燥區(qū)內設置的燃燒器燃燒產(chǎn)生熱煙氣對待處理生活污泥進行干燥脫水，并在炭化區(qū)進行炭化，得到炭化污泥、可燃氣和水蒸氣，其中炭化污泥由排料區(qū)排出，水蒸氣由水蒸氣出口排出，可燃氣由炭化區(qū)的可燃氣出口排出，燃燒器燃燒產(chǎn)生的熱煙氣在完成對生活污泥的干燥脫水和炭化后，由排料區(qū)的煙氣出口排出，水蒸氣通過換熱后可回收冷凝水；進而，炭化污泥進入旋轉床熱解爐進行熱解，以便得到熱解油氣和固體殘渣；由于待處理生活污泥在進行熱解前完成干燥脫水和炭化，熱解產(chǎn)生的熱解油氣可以直接采用油冷卻方式將熱解油氣中的熱解油冷凝回收，從而避免了熱解油氣中含水量過高導致的處理困難和成本高的問題，且通過預脫水可以避免熱解過程中水蒸氣耗費輻射管熱量，并避免水蒸氣與熱解得到的熱解油反應，從而進一步提高熱解油的產(chǎn)率和品質，熱解氣可以經(jīng)脫除酸性氣體后返回用作燃燒器和輻射管燃料。由此，該系統(tǒng)通過采用螺旋干燥炭化爐對待處理生活污泥預先進行脫水炭化，顯著提高了熱解油氣的品質，并降低了油氣分離成本，且設備連續(xù)運行穩(wěn)定可靠，熱效率高，經(jīng)濟效益明顯。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種采用上述實施例的連續(xù)處理生活污泥的系統(tǒng)處理生活污泥的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：將生活污泥連續(xù)輸送至螺旋干燥炭化爐內，并在螺旋輸送器的推進下依次進行一級干燥、二級干燥和炭化，以便得到炭化污泥并產(chǎn)生水蒸氣和可燃氣；將炭化污泥輸送至旋轉床熱解爐內進行熱解，以便得到熱解油氣和固體殘渣；將可燃氣通入螺旋干燥炭化爐內的燃燒器內；將熱解油氣供給至油氣冷卻凈化單元中進行冷卻和凈化處理，以便得到凈化氣；將凈化氣分別通入螺旋干燥炭化爐內的燃燒器內和旋轉床熱解爐內的輻射管內。

下面參考圖2對根據(jù)本發(fā)明實施例的處理生活污泥的方法進行詳細描述。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：

s100：干燥脫水和炭化

該步驟中，將生活污泥連續(xù)輸送至螺旋干燥炭化爐內，并在螺旋輸送器的推進下依次進行一級干燥、二級干燥和炭化，以便得到炭化污泥并產(chǎn)生水蒸氣和可燃氣。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋干燥炭化爐包括本體和螺旋輸送器。

螺旋干燥炭化爐的本體的一端具有生活污泥入口，另一端具有炭化污泥出口，本體內沿生活污泥入口至炭化污泥出口的方向上依次形成有進料區(qū)、一級干燥區(qū)、二級干燥區(qū)、炭化區(qū)和排料區(qū)，一級干燥區(qū)、二級干燥區(qū)和炭化區(qū)分別設置有燃燒器，一級干燥區(qū)和二級干燥區(qū)具有水蒸氣出口，炭化區(qū)具有可燃氣出口，排料區(qū)具有煙氣出口。具體的，經(jīng)過預處理的生活污泥可以由生活污泥入口進入螺旋干燥炭化爐的本體，并在本體中依次從進料區(qū)經(jīng)過一級干燥區(qū)和二級干燥區(qū)并分別進行一級干燥和二級干燥，進而進入炭化區(qū)進行炭化，以便得到炭化污泥和可燃氣，并由位于排料區(qū)的炭化污泥出口排出，可以采用位于螺旋干燥炭化爐內螺旋輸送器上方和下方的燃燒器燃燒產(chǎn)生200～480℃的熱煙氣直接對待處理生活污泥進行供熱，各級干燥進行的總時間控制在20～80min，以便得到含水量不高于3wt％的炭化污泥，生活污泥中揮發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣可以從各級干燥區(qū)分別設置的水蒸氣出口排出，炭化產(chǎn)生的低沸點有機組分可以作為可燃氣由可燃氣出口排出，燃燒器產(chǎn)生的煙氣可以從位于排料區(qū)的煙氣出口排出，進而水蒸氣和煙氣可以進行換熱，以便回收冷凝水。同時，燃燒器可以在各級干燥區(qū)內多點布置，熱利用率高，產(chǎn)生的煙氣量極少，從而可以大大降低設備的運行成本。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋干燥炭化爐適于對不同形狀的物料進行處理，例如平均粒徑不高于200mm的塊狀物料、長寬不高于200mm的片狀物料、粉狀物料等同時，可處理的物料種類可以進一步包括：生活污泥、醫(yī)療垃圾、化工污泥、制藥廠廢棄物、造紙廠廢棄物、廢棄電路板以及廢舊輪胎、廢塑料、生物質、煤和油頁巖等，對于污泥類物料，在進入螺旋干燥炭化爐前看可以預先過濾至平均粒徑不高于30mm。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述一級干燥、二級干燥和炭化的溫度可以分別獨立地為80～240℃，且一級干燥、二級干燥和炭化的溫度逐漸遞增，具體地，一級干燥段物料溫度升高到85±3℃，二級干燥段物料溫度升高到105±5℃，炭化段物料溫度升高到200±15℃。由此，可以保證污泥進入炭化區(qū)時的溫度較高，以便揮發(fā)出以低沸點有機物為主要成分的可燃氣。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在設備開始運行時，各個燃燒器所使用的燃料可以采用外部提供的天然氣或液化氣，燃料可以由設置在螺旋干燥炭化爐頂部的強制通風裝置送入燃燒器，隨著生活污泥的熱解，得到足夠的熱解油氣后，可以采用熱解油氣冷卻、凈化后得到的凈化氣作為燃燒器燃料，從而進一步提高資源的利用率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，二級干燥區(qū)與炭化區(qū)之間進一步包括密封區(qū)，位于密封區(qū)的螺旋輸送器的轉軸上未設置螺旋葉片。具體地，由于該區(qū)域的螺旋輸送器轉軸未設置螺旋葉片，污泥輸送至該區(qū)域時可堆積形成流動的隔墻，以便將二級干燥區(qū)與炭化區(qū)隔離，從而提高炭化區(qū)的物料溫度，使得物料炭化并揮發(fā)出可燃氣。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，未設置螺旋葉片部分轉軸的長度可以為轉軸總長度的1/8～1/5，由此，可以進一步有利于密封區(qū)隔墻的形成，從而提高污泥的碳化效果。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，本體可以呈圓柱狀，密封區(qū)可以位于本體下游且在本體長度方向上1/2～2/3處區(qū)域段，由此，可以進一步利于密封區(qū)隔墻的形成，從而提高污泥的碳化效果。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋輸送器設置在本體內且沿生活污泥入口至炭化污泥出口的方向上設置，具體地，經(jīng)過濾至平均粒徑不高于30mm的生活污泥進入螺旋干燥炭化爐本體后可以由螺旋輸送器上的第一個螺旋葉片推成一堆，并在螺旋輸送器的推動下依次經(jīng)過各級干燥區(qū)和炭化區(qū)，在燃燒器燃燒產(chǎn)生的煙氣加熱下，表層生活污泥的溫度可以升至80～120℃，通過拉焊固定在螺旋輸送器軸上的螺旋狀耐熱金屬葉片的攪動，生活污泥得到均勻擾動，內層污泥翻轉至表層，從而確保生活污泥受熱均勻，且其中的水分充分脫除，得到含水量不高于3wt％的炭化污泥。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，螺旋輸送器上葉片的節(jié)距從生活污泥入口至炭化污泥出口的方向上逐漸減小。由此，可以進一步提高螺旋輸送器輸送待處理生活污泥的效率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋干燥炭化爐100還可以進一步包括過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)設置在進料區(qū)內，且位于螺旋輸送器的下方。通過螺旋輸送裝置和螺旋干燥炭化爐前端的螺旋相互作用，污泥之間被進一步擠壓，通過底部設置的過濾網(wǎng)可將污泥中的水分過濾出，可以使進入一級干燥區(qū)的污泥的含水率可降至80wt％以下。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，螺旋干燥炭化爐還可以進一步包括蒸汽導管，蒸汽導管可以設置在一級干燥區(qū)和二級干燥區(qū)內，蒸汽導管設置有多個水蒸氣入口，蒸汽導管的出口端與排料區(qū)的煙氣出口相連通。由此，可以利用蒸汽導管將生活污泥干燥得到的水蒸氣收集并與燃燒器燃燒產(chǎn)生的煙氣進行換熱，并收集冷凝水。

s200：熱解

該步驟中，將炭化污泥輸送至旋轉床熱解爐內進行熱解，以便得到熱解油氣和固體殘渣。具體地，整個旋轉床熱解爐采用水封，進料口(炭化污泥入口)采用雙螺旋密封，以確保爐膛內物料在無氧氣氛下進行熱解；旋轉床熱解爐可以為環(huán)形密封結構或者直線型密封結構，爐膛內部設置有布料裝置、加熱裝置(輻射管)和翻料裝置等，在炭化污泥入口處設置有原料勻料器，以便將生活污泥均勻布置在布料板上，布料厚度可以控制在20～200mm，旋轉床熱解爐旋轉一周的時間控制在10～45min，在物料上部和爐頂之間設置有多個水平安裝的蓄熱式燃氣輻射管為物料進行加熱熱解，熱解過程中旋轉床熱解爐中的壓力控制在10kpa以內，隨著熱解的進行，物料中的有機揮發(fā)分被分離出，得到熱解油氣和揮發(fā)分含量不高于3wt％的含碳固體殘渣，輻射管燃燒產(chǎn)生的煙氣達標排放。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，可以根據(jù)不同物料中有機組分的比例控制輻射管以20～60℃/min的升溫速率升溫至800～1100℃。另一方面，可以控制輻射管距離物料上表面的高度為50～100mm，由此，可以在保證輻射管輻射能利用率較高的同時，避免輻射管與物料接觸導致設備運轉異常。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，螺旋干燥炭化爐可以直接設置在旋轉床熱解爐炭化污泥入口的上方，從而進一步降低設備的占地面積。

s300：返回可燃氣

該步驟中，將可燃氣通入螺旋干燥炭化爐內的燃燒器內，以便將可燃氣作為燃料供給至燃燒器使用，從而進一步提高資源的利用率。

s400：熱解油氣凈化

該步驟中，將熱解油氣供給至油氣冷卻凈化單元進行冷卻和凈化處理，以便得到凈化氣。由于生活污泥在進入旋轉床熱解爐進行熱解除之前已進行干燥脫水和炭化，其熱解產(chǎn)生的熱解油氣可直接采用油冷卻的方法將熱解油氣中的熱解油冷凝回收，從而避免采用水冷后熱解水處理困難和成本高的問題。

s500：返回凈化氣

該步驟中，將凈化氣分別通入螺旋干燥炭化爐內的燃燒器內和旋轉床熱解爐內的輻射管內，以便利用凈化氣作為燃燒器和輻射管的燃料，從而進一步提高資源的利用率。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理生活污泥的方法通過將待處理生活污泥供給至螺旋干燥炭化爐內，在螺旋干燥炭化爐螺旋輸送器的推進下，待處理生活污泥依次經(jīng)過進料區(qū)、一級干燥區(qū)、二級干燥區(qū)和炭化區(qū)，并通過各級干燥區(qū)內設置的燃燒器燃燒產(chǎn)生熱煙氣對待處理生活污泥進行干燥脫水，并在炭化區(qū)進行炭化，得到炭化污泥、可燃氣和水蒸氣，其中炭化污泥由排料區(qū)排出，水蒸氣由水蒸氣出口排出，可燃氣由炭化區(qū)的可燃氣出口排出，燃燒器燃燒產(chǎn)生的熱煙氣在完成對生活污泥的干燥脫水和炭化后，由排料區(qū)的煙氣出口排出，水蒸氣通過換熱后可回收冷凝水；進而，炭化污泥進入旋轉床熱解爐進行熱解，以便得到熱解油氣和固體殘渣；由于待處理生活污泥在進行熱解前完成干燥脫水和炭化，熱解產(chǎn)生的熱解油氣可以直接采用油冷卻方式將熱解油氣中的熱解油冷凝回收，從而避免了熱解油氣中含水量過高導致的處理困難和成本高的問題，且通過預脫水可以避免熱解過程中水蒸氣耗費輻射管熱量，并避免水蒸氣與熱解得到的熱解油反應，從而進一步提高熱解油的產(chǎn)率和品質，熱解氣可以經(jīng)脫除酸性氣體后返回用作燃燒器和輻射管燃料。由此，該方法通過采用螺旋干燥炭化爐對待處理生活污泥預先進行脫水炭化，顯著提高了熱解油氣的品質，并降低了油氣分離成本，且設備連續(xù)運行穩(wěn)定可靠，熱效率高，經(jīng)濟效益明顯。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例

由北京地區(qū)提供含水率在82wt％的生活污泥，物料儲存于料倉中，先采用過濾器除去粒徑＞30mm的石塊。用上料系統(tǒng)將生活污泥送入螺旋干燥炭化爐前端進料倉，生活污泥在重力作用下進入螺旋干燥炭化爐前端進料區(qū)，通過烘干室殼內不等距螺旋的旋轉將生活污泥送入螺旋干燥炭化爐內，通過螺旋輸送器下方和上方的燃燒器燃燒產(chǎn)生溫度220±20℃的熱煙氣直接給生活污泥供熱，靠近燃燒區(qū)的表層生活污泥溫度快速升高，水分快速蒸發(fā)，燃燒熱從污泥表層快速傳到內層，在螺旋的攪動下，生活污泥得以均勻擾動，內層污泥被翻轉至表層，污泥溫度快速升高，污泥中的水分進一步脫除，從而確保生活污泥離開二級干燥區(qū)前水分得以充分脫除，含水率降至3±0.2wt％。生活污泥揮發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣和燃燒產(chǎn)生的煙氣一起進入后段換熱裝置，快速回收冷凝水。烘干后的污泥繼續(xù)往前輸送進入無螺旋軸后填滿整個無螺旋軸區(qū)域(密封區(qū))后，進入炭化區(qū)，控制炭化區(qū)燃燒器燃燒產(chǎn)生溫度在400±10℃的熱煙氣，污泥在熱煙氣的直接加熱下，一級干燥段物料溫度升高到85±3℃，二級干燥段物料溫度升高到105±5℃，炭化段物料溫度升高到200±15℃，其中部分低沸點有機組分揮發(fā)出，通過可燃氣出口導出送入螺旋干燥炭化爐燃燒器的燃氣入口中供螺旋干燥炭化爐使用。低溫炭化后得到的炭化污泥通過密封輸送裝置送入旋轉床熱解爐中，在入口原料勻料器作用下，物料均勻布置在布料板上，布料厚度控制在120±10mm。物料隨著布料盤轉動時，通過燃氣加熱區(qū)被上部蓄熱式燃氣輻射管加熱，輻射管升溫速度控制在50±5℃/min，輻射管溫度控制在950±50℃，旋轉床旋轉一周的時間控制在20±5min。旋轉床熱解爐熱解產(chǎn)生的熱解油氣經(jīng)油氣冷卻凈化系統(tǒng)冷凝脫除酸性氣體后送回螺旋干燥炭化爐和旋轉床蓄熱式燃氣輻射管中燃燒，為螺旋干燥炭化爐和旋轉床熱解提高熱量。熱解產(chǎn)生的熱解油氣可直接采用油冷卻方式將熱解油氣中熱解油冷凝回收，從而避免采用水冷后熱解水處理困難和高費用問題。另外，蓄熱式燃氣輻射管燃燒產(chǎn)生的煙氣達標排放。熱解爐熱解產(chǎn)生固體殘渣通過出料螺旋輸出爐外。

本發(fā)明工藝可長期平穩(wěn)操作，設備故障率極低，所得熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率和主要性質見表1。

表1熱解產(chǎn)物分析

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。