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    一种 利用 回转 微波 污泥 装置 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510790213.3

    申请日:

    2015.11.16

    公开号:

    CN105347641A

    公开日:

    2016.02.24

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 11/10申请日:20151116|||公开
    IPC分类号: C02F11/10; C02F11/12 主分类号: C02F11/10
    申请人: 华南理工大学
    发明人: 马晓茜; 王梓桓; 林有胜
    地址: 511458广东省广州市南沙区环市大道南路25号华工大广州产研院
    优先权:
    专利代理机构: 广州市华学知识产权代理有限公司44245 代理人: 罗观祥
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510790213.3

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.09.14|||2016.03.23|||2016.02.24

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种利用回转窑微波热解污泥装置及方法。装置主要包括微波发生器、热解回转窑、桨叶干燥机、旋风分离器、冷凝器和产物收集装置。预热烘干过的污泥在热解回转窑中进行微波热解;得到的残炭和湿污泥一起进入桨叶干燥机中混合,残炭的添加比例通过三通阀控制;高温的热解气体也导入桨叶干燥机,对湿污泥加热干燥;之后通过后续装置对热解产物进行分离、收集。本装置及方法利用微波加热速率快,能量利用率高的特点,连续迅速热解污泥,生成的油、气和固态产物均可再被利用,并且回收热解产物的热量用于预热烘干湿污泥,提高了能源利用效率,为微波处理污泥提供了一种可连续运行的大容量反应设备,具有较好的应用前景。

    权利要求书

    1.一种利用回转窑微波热解污泥装置,其特征在于,包括热解回转窑(3)、
    桨叶干燥机(6)和连接在桨叶干燥机(6)气体出口(64)的气/液收集装置;
    热解回转窑(3)的回转运动由驱动机构提供;
    热解回转窑(3)通过波导(12)连接微波发生器(1),微波通过波导(12)
    的馈能口18传入热解回转窑(3)腔内;在热解回转窑(3)的一端分别设有
    进料口(14)和氮气入气口(13);
    热解回转窑(3)的另一端分别设有出气口(15)和排料口(16),出气
    口(15)通过管路连接桨叶干燥机(6)的入料口(60),排料口(16)通过
    一个带三通分料阀(4)的管路连接第一进料口(61),三通分料阀(4)的剩
    余接口通过管路连接残炭储箱(5);桨叶干燥机(6)的第二进料口(62)为
    污泥入口;
    桨叶干燥机(6)的固体出口(63)通过管路连接热解回转窑(3)的进
    料口(14)。
    2.根据权利要求1所述利用回转窑微波热解污泥装置,其特征在于,所
    述气/液收集装置包括桨叶干燥机(6)气体出口(64)依次管路连接的旋风分
    离器(7)和冷凝器(8);旋风分离器(7)的底部管路连接残炭储箱(5);
    冷凝器(8)的气体出口连接储气罐(10),液体出口连接储液罐(9)。
    3.根据权利要求2所述利用回转窑微波热解污泥装置,其特征在于,所
    述驱动机构包括:分别设置在热解回转窑(3)两个端部的托轮支撑结构(20)、
    以及设置在热解回转窑(3)的中部用于驱动其转动的齿轮传动机构(19);
    托轮支撑结构(20)用于支撑热解回转窑(3)及用于调节热解回转窑(3)
    的轴线相对于水平线的倾斜角度;齿轮传动机构(19)连接变速电机(23)。
    4.根据权利要求1至3中任一项所述利用回转窑微波热解污泥装置,其
    特征在于,在所述热解回转窑(3)的氮气入气口(13)、出气口(15)和排
    料口(16)分别设置有抗流器(17)。
    5.根据权利要求4所述利用回转窑微波热解污泥装置,其特征在于,在
    所述热解回转窑(3)一端设有用于实时监控窑内温度的红外高温计(21)。
    6.根据权利要求4所述利用回转窑微波热解污泥装置,其特征在于,所
    述热解回转窑(3)的外部包覆有保温层(24)。
    7.一种微波热解污泥的方法,其特征在于采用权利要求1至6中任一项
    所述利用回转窑微波热解污泥装置实现,其特征在于包括如下步骤:
    通过控制变速电机(23)得到热解回转窑(3)所需转速,并通过调节托
    轮支撑结构(20)调节热解回转窑(3)的轴线相对于水平线的倾斜角度;氮
    气和污泥分别通过氮气入气口(13)和进料口(14)进入热解回转窑(3)内,
    随着热解回转窑(3)的转动,污泥同时向圆周方向翻滚和轴向移动,并在微
    波作用下升温发生热解;红外高温计(21)实时监控热解回转窑(3)内温度,
    并根据温度变化,调节热解回转窑(3)和进料口(14)阀门的开度,控制污
    泥供给速度,将热解回转窑(3)内温度维持在680℃~720℃;污泥生成的残
    炭经排料口(16)排出,排出的残炭一部分进入残炭储箱(5),另一部分通
    过第一进料口(61)进入热解回转窑(3)内;污泥生成的热解气体通过出气
    口(15)导出并通过入料口(60)进入热解回转窑(3)内;
    由第一进料口(61)通入的残炭和由第二进料口(62)通的入污泥,进
    入桨叶干燥机(6)中混合,残炭的添加比例通过三通分料阀(4)控制;与
    此同时,从热解回转窑(3)导出的热解气体以传导加热的方式对桨叶干燥机
    (6)内的污泥进行加热,使其干燥;
    桨叶干燥机(6)中混入了残炭并预热过的污泥,通过固体出口(63)再
    进入热解回转窑(3)内进行微波热解;而桨叶干燥机(6)出来的热解气体
    经过旋风分离器(7)后进入冷凝器(8),可冷凝气体由储液罐(9)收集,
    不可冷凝气体由储气罐(10)收集。

    说明书

    一种利用回转窑微波热解污泥装置及方法

    技术领域

    本发明涉及污泥处理与再利用技术领域,尤其涉及一种利用回转窑微波
    热解污泥装置及方法。

    背景技术

    目前,污泥的产生量持续快速增长,对环境造成了巨大压力。如果处理不
    当,将会导致严重的污染问题,造成安全隐患。微波热解被认为是对污泥进
    行处理利用的一种有效方法,有着显著的优点。热解能够消灭污泥中的病菌,
    减少污泥体积,裂解生成的油、气能作为化工原料和燃料,固态产物则可以
    用作吸附剂再被利用。同时微波加热升温速率快,反应灵敏,具很强的穿透
    能力,能在不同深度同时产生热。

    但是,当前缺乏可连续运行的大容量微波反应设备,限制了微波法处理污
    泥技术的工业化应用。同时,采用微波热解,需要大量的热能,其能耗较高,
    需提高效率来降低处理成本。

    发明内容

    本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种利用回转窑
    微波热解污泥装置及方法,可连续高效地处理污泥,达到减容减量、无害化
    以及资源化的目的。

    本发明通过下述技术方案实现:

    一种利用回转窑微波热解污泥装置,包括热解回转窑3、桨叶干燥机6和
    连接在桨叶干燥机6气体出口64的气/液收集装置;热解回转窑3的回转运动
    由驱动机构提供;

    热解回转窑3通过波导12连接微波发生器1,微波通过波导12的馈能口
    18传入热解回转窑3腔内;在热解回转窑3的一端分别设有进料口14和氮气
    入气口13;

    热解回转窑3的另一端分别设有出气口15和排料口16,出气口15通过
    管路连接桨叶干燥机6的入料口60,排料口16通过一个带三通分料阀4的管
    路连接第一进料口61,三通分料阀4的剩余接口通过管路连接残炭储箱5;
    桨叶干燥机6的第二进料口62为污泥入口;

    桨叶干燥机6的固体出口63通过管路连接热解回转窑3的进料口14。

    所述气/液收集装置包括桨叶干燥机6气体出口64依次管路连接的旋风分
    离器7和冷凝器8;旋风分离器7的底部管路连接残炭储箱5;冷凝器8的气
    体出口连接储气罐10,液体出口连接储液罐9。

    所述驱动机构包括:分别设置在热解回转窑3两个端部的托轮支撑结构
    20、以及设置在热解回转窑3的中部用于驱动其转动的齿轮传动机构19;托
    轮支撑结构20用于支撑热解回转窑3及用于调节热解回转窑3的轴线相对于
    水平线的倾斜角度;齿轮传动机构19连接变速电机23。

    在所述热解回转窑3的氮气入气口13、出气口15和排料口16分别设置
    有抗流器17。在所述热解回转窑3一端设有用于实时监控窑内温度的红外高
    温计21。

    所述热解回转窑3的外部包覆有保温层24。

    一种微波热解污泥的方法,具体如下:

    通过控制变速电机23得到热解回转窑3所需转速,并通过调节托轮支撑
    结构20调节热解回转窑3的轴线相对于水平线的倾斜角度;氮气和污泥分别
    通过氮气入气口13和进料口14进入热解回转窑3内,随着热解回转窑3的
    转动,污泥同时向圆周方向翻滚和轴向移动,并在微波作用下升温发生热解;
    红外高温计21实时监控热解回转窑3内温度,并根据温度变化,调节热解回
    转窑3和进料口14阀门的开度,控制污泥供给速度,将热解回转窑3内温度
    维持在680℃~720℃;污泥生成的残炭经排料口16排出,排出的残炭一部分
    进入残炭储箱5,另一部分通过第一进料口61进入热解回转窑3内;污泥生
    成的热解气体通过出气口15导出并通过入料口60进入热解回转窑3内;

    由第一进料口61通入的残炭和由第二进料口62通入的污泥,进入桨叶
    干燥机6中混合,残炭的添加比例通过三通分料阀4控制;与此同时,从热
    解回转窑3导出的热解气体以传导加热的方式对桨叶干燥机6内的污泥进行
    加热,使其干燥,污泥干燥过程中水分蒸发并被热解气体产生的气流带走;

    桨叶干燥机6中混入了残炭并预热过的污泥,通过固体出口63再进入热
    解回转窑3内进行微波热解;而桨叶干燥机6出来的热解气体经过旋风分离
    器7后进入冷凝器8,可冷凝气体由储液罐9收集,不可冷凝气体由储气罐
    10收集。

    本发明技术手段简便易行,利用微波加热速率快,能量利用率高的特点,
    连续迅速热解污泥,生成的油、气和固态产物均可再被利用,并且利用生成
    的残炭作为吸波介质回添到污泥中,回收热解产物的热量用于预热烘干湿污
    泥,提高了能源利用效率,降低了成本,为微波处理污泥提供了一种可连续
    运行的大容量反应设备。

    附图说明

    图1为本发明整体结构示意图。

    图2为热解回转窑3的结构示意图。

    具体实施方式

    下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

    实施例

    如图1、2所示。本发明公开了一种利用回转窑微波热解污泥装置,包括
    热解回转窑3、桨叶干燥机6和连接在桨叶干燥机6气体出口64的气/液收集
    装置;热解回转窑3的回转运动由驱动机构提供;

    热解回转窑3通过波导12连接微波发生器1,微波通过波导12的馈能口
    18传入热解回转窑3腔内;在热解回转窑3的一端分别设有进料口14和氮气
    入气口13;馈能口18可采用云母片或四氟材料等,用于隔绝水蒸汽、粉尘等
    进入波导12,防止损坏微波发生器1。

    热解回转窑3的另一端分别设有出气口15和排料口16,出气口15通过
    管路连接桨叶干燥机6的入料口60,排料口16通过一个带三通分料阀4的管
    路连接第一进料口61,三通分料阀4的剩余接口通过管路连接残炭储箱5;
    桨叶干燥机6的第二进料口62为污泥入口;三通分料阀4用于控制残炭的去
    向。

    桨叶干燥机6的固体出口63通过管路连接热解回转窑3的进料口14。

    所述气/液收集装置包括桨叶干燥机6气体出口64依次管路连接的旋风分
    离器7和冷凝器8;旋风分离器7的底部管路连接残炭储箱5;冷凝器8的气
    体出口连接储气罐10,液体出口连接储液罐9。

    所述驱动机构包括:分别设置在热解回转窑3两个端部的托轮支撑结构
    20、以及设置在热解回转窑3的中部用于驱动其转动的齿轮传动机构19;托
    轮支撑结构20用于支撑热解回转窑3及用于调节热解回转窑3的轴线相对于
    水平线的倾斜角度;齿轮传动机构19连接变速电机23。热解回转窑3的窑体
    在变速电机23、齿轮传动机构19的带动下运转,热解回转窑3内无需设置输
    送物料(污泥)的部件,构造简单,也解决了材料选择的难题。

    在所述热解回转窑3的氮气入气口13、出气口15和排料口16分别设置有
    抗流器17;在所述热解回转窑3一端设有用于实时监控窑内温度的红外高温
    计21,该红外高温计21实时测量热解回转窑3的窑内温度,工作人员可根据
    窑内温度变化,调节变速电机23转速和进料口14阀门的开度,以控制污泥
    的进料速度。热解回转窑3的内筒可由钢板卷制而成,并在氮气入气口13、
    出气口15和排料口16分别设置有抗流器17,起到防止微波泄漏的作用。

    热解回转窑3的外部包覆有保温层24,当然在其他管路上也可包覆保温
    层,可减少散热损失,提高热效率。

    污泥本身吸收微波的能力很弱,因此残炭可作为吸波介质,进入桨叶干燥
    机6与(湿)污泥混合,同时回收残炭的热量用于预热(湿)污泥。残炭的
    添加比例会影响热解效果,一般控制在1%-10%之间,其余残炭则直接排入残
    炭储箱5。同时残炭的循环使用次数过多,其吸波特性会有所改变,所以循环
    了一定次数后(一般取>6),残炭应全部排入储箱。

    如上所述,预热污泥的热量来源除了残炭,由出气口15过来的高温热解
    气体也作为污泥的加热介质,通过桨叶干燥机6壁面和夹套壁面向其内的污
    泥传热,使得热解气体与污泥不直接接触,避免了生成更复杂的污染物。

    实际应用中,桨叶干燥机6采用顺流式操作,这是因为污泥是粘性物料,
    且初水分较高,顺流换热入口处温差大,水分易被大量蒸发,有利于污泥的
    运动。桨叶干燥机6也可选择卧式双轴式,有利于物料混合均匀。三通分料
    阀4也可以用缓冲仓和两个调节阀代替,使得残炭的添加更加灵活。

    污泥微波热解的固体产率在45%-55%之间,为使残炭的添加比例控制在
    1%-10%之间,应有2%-20%残炭回添到污泥中??赏üǚ至戏?,使15%
    的残炭和污泥一起进入桨叶干燥机6中混合。

    在实际操作中,为了进一步保证整个流程的连续稳定运行,可以在热解回
    转窑3的进料口14前设置送风机,在桨叶干燥机6的气体出口64后设置引风机,
    在各设备间设置运输物料的输送机,还可以在桨叶干燥机6的固体出口63和热
    解回转窑3的进料口14之间,再接入物料缓冲仓等。

    本发明微波热解污泥的方法可通过如下步骤实现:

    通过控制变速电机23得到热解回转窑3所需转速,并通过调节托轮支撑
    结构20调节热解回转窑3的轴线相对于水平线的倾斜角度;氮气和污泥分别
    通过氮气入气口13和进料口14进入热解回转窑3内,随着热解回转窑3的
    转动,污泥同时向圆周方向翻滚和轴向移动,并在微波作用下迅速升温发生
    热解;红外高温计21实时监控热解回转窑3内温度,并根据温度变化,调节
    热解回转窑3和进料口14阀门的开度,控制污泥供给速度,将热解回转窑3
    内温度维持在680℃~720℃;污泥生成的残炭经排料口16排出,排出的残炭
    一部分进入残炭储箱5,另一部分通过第一进料口61进入热解回转窑3内;
    污泥生成的高温热解气体通过出气口15导出并通过入料口60进入热解回转
    窑3内;

    由第一进料口61通入的残炭和由第二进料口62通入污泥,进入桨叶干
    燥机6中混合,残炭的添加比例通过三通分料阀4控制;与此同时,从热解
    回转窑3导出的高温热解气体以传导加热的方式对桨叶干燥机6内的污泥进
    行加热,使其干燥;

    桨叶干燥机6中混入了残炭并预热过的污泥,通过固体出口63再进入热
    解回转窑3内进行微波热解;而桨叶干燥机6出来的高温热解气体经过旋风
    分离器7后进入冷凝器8,可冷凝气体由储液罐9收集,不可冷凝气体由储气
    罐10收集。

    如上所述,便可较好地实现本发明。

    本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本发明的
    精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置
    换方式,都包含在本发明的?;し段е?。

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