一种污泥耦合生物质热解气化设备及方法

1.本发明属于污泥处理设备技术领域，尤其涉及一种污泥耦合生物质热解气化设备及方法。


背景技术：

2.污泥具有含水率高、热值低、灰分高的特点，而生物质具有含碳量高、热值高的特点。现有技术中，为了对污泥进行处理，通常采用污泥混合生物质，并通过热解气化设备燃烧混合物。
3.在对污泥热解气化处理前，需要利用机械脱水方式预处理污泥，使得污泥达到预定含水量便于后续燃烧，在对污水进行机械脱水处理，如何快速脱水以及降低脱水过程中的能耗，是需要解决的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提出了一种污泥耦合生物质热解气化设备及方法，能够实现对污泥进行快速脱水并烘干，降低脱水过程中的能耗。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种污泥耦合生物质热解气化设备，包括：
6.挤压干燥箱，内部排列固定有若干挤压件，所述挤压件的两侧为鼓起活动端，相邻两所述挤压件之间具有污泥，且相邻两所述挤压件上的相邻所述鼓起活动端挤压污泥；
7.搅拌输送器，进料端与所述挤压干燥箱的污泥出料端和生物质放料器连通；
8.热解气化炉，进料端与所述搅拌输送器出料端连通，所述热解气化炉的热气体穿过所述搅拌输送器内的旋转端，并与所述挤压件内连通。
9.进一步的，所述挤压件包括固定在所述挤压干燥箱内壁的安装框，所述鼓起活动端为分别固定在所述安装框两侧壁的鼓膜，相邻两所述安装框上的相邻所述鼓膜配合挤压污泥，两所述鼓膜与所述安装框内壁配合形成第一空腔，所述第一空腔与所述热解气化炉的热气体连通。
10.进一步的，所述安装框底部内开设有第二空腔，所述安装框底部侧壁开设有若干漏水孔，所述漏水孔上固定有漏水网，所述挤压干燥箱内通过所述漏水孔与所述第二空腔连通，所述第二空腔连通有排水支管，若干所述排水支管连通有一排水总管。
11.进一步的，所述挤压干燥箱顶端连通有若干污泥支管，所述污泥支管的出料端与相邻两所述安装框之间连通，若干所述污泥支管的进料端连通有一污泥总管；
12.所述挤压干燥箱底端开设有若干排料口，所述排料口位于相邻两所述安装框之间，所述挤压干燥箱底部通过开合伸缩杆连接有排料门，所述排料门与所述排料口匹配且用于封堵所述排料口。
13.进一步的，所述搅拌输送器包括一输送外壳，所述输送外壳的一端顶端开设有进料槽与所述挤压干燥箱和所述生物质放料器连通，所述输送外壳另一端的底端开设有排料槽；
14.所述旋转端为穿设在所述输送外壳内的绞龙，所述绞龙一端伸出所述输送外壳且与所述输送外壳转动连接，所述绞龙伸出所述输送外壳的一端上套设固定有第一齿轮，所述输送外壳外设置有驱动电机，所述驱动电机输出端固定有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。
15.进一步的，所述绞龙一端连通有进气管，所述进气管进气端与所述热解气化炉排热气端连通，所述绞龙的另一端连通有出气总管，所述出气总管通过若干出气支管与所述第一空腔连通，所述安装框远离所述出气支管的一端连通固定有排气支管，若干所述排气支管连通有一排气总管。
16.进一步的，所述热解气化炉包括燃烧炉体，所述燃烧炉体外壁罩设固定有换热罩，所述换热罩内壁固接有若干换热通道，所述换热通道进气端与外部空气连通，所述换热通道出气端与所述进气管连通。
17.进一步的，所述换热通道包括固定在所述换热罩内壁的换热管，若干所述换热管进气端连通有冷气总管，若干所述换热管出气端连通有热气出管，所述换热管外壁固接有若干换热翅片。
18.进一步的，还包括，设置在所述挤压干燥箱下方的传送带，所述传送带的进料端与所述排料口连通。
19.一种污泥耦合生物质热解气化方法，处理步骤包括：
20.s1、向挤压干燥箱内送入待干燥污泥；
21.s2、向挤压件内送入热气体，鼓起活动端鼓起挤压污泥并预加热污泥；
22.s3、开启挤压干燥箱，启动生物质放料器，向搅拌输送器内送入挤压干燥污泥和生物质；
23.s4、搅拌输送器输送混合挤压干燥污泥和生物质，并加热挤压干燥污泥和生物质；
24.s5、向热解气化炉内送入挤压干燥污泥和生物质燃烧，将产生热气体通过搅拌输送器送入挤压件内。
25.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
26.热气汽化炉燃烧污泥产生的热量与空气混合，将其首先通入搅拌输送器内，对搅拌输送器内的污泥和生物质进行加热烘干，将加热烘干完毕后的气体送入挤压件内，气体实现挤压件的鼓起活动端的鼓起，对污泥进行挤压去水的同时对污泥进行预加热，可提高污泥烘干效率以及提高热量利用。
附图说明
27.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
28.图1为热解气化设备的立体图；
29.图2为图1的正视图；
30.图3为挤压干燥箱的立体图；
31.图4为挤压干燥箱打开排料门状态的立体图；
32.图5为图4中a处的局部放大图；
33.图6为鼓膜鼓起状态的立体图；
34.图7为挤压件的结构示意图；
35.图8为搅拌输送器的结构示意图；
36.图9为燃烧炉体的立体图；
37.其中，1-挤压干燥箱，2-搅拌输送器，3-生物质放料器，4-热解气化炉，5-安装框，6-鼓膜，7-第一空腔，8-第二空腔，9-漏水孔，10-漏水网，11-排水支管，12-排水总管，13-污泥支管，14-污泥总管，15-排料口，16-排料门，17-开合伸缩杆，18-输送外壳，19-进料槽，20-排料槽，21-绞龙，22-第一齿轮，23-第二齿轮，24-驱动电机，25-进气管，26-出气总管，27-出气支管，28-排气总管，29-燃烧炉体，30-换热罩，31-换热管，32-冷气总管，33-热气出管，34-换热翅片，35-传送带。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
40.参照图1-图9，本发明提供一种污泥耦合生物质热解气化设备，包括：挤压干燥箱1，内部排列固定有若干挤压件，挤压件的两侧为鼓起活动端，相邻两挤压件之间具有污泥，且相邻两挤压件上的相邻鼓起活动端挤压污泥。
41.挤压干燥箱1用于对未处理的污泥进行挤压干燥，通过挤压件的鼓起活动端的鼓起，减小相邻两鼓起活动端之间的距离，对污泥进行挤压去水，待挤压去水完毕后，鼓起活动端复位，相邻两鼓起活动端之间的距离增大，挤压去水后的污泥由鼓起活动端掉落并收集。
42.其中，用于实现鼓起活动端鼓起的气体为热气体，因此鼓起活动端具有一定温度对污泥进行预加热。
43.搅拌输送器2，进料端与挤压干燥箱1的污泥出料端和生物质放料器3连通。搅拌输送器2在输送污泥和生物质过程中，实现两者的混合，便于后续的燃烧，同时，在污泥和生物质过程中，进一步对两者进行加热，由搅拌输送器2出料端排出的物料，应当符合热解气化炉4的燃烧需要。
44.热解气化炉4，进料端与搅拌输送器2出料端连通，热解气化炉4的热气体穿过搅拌输送器2内的旋转端，并与挤压件内连通。热解气化炉4燃烧污泥和生物质产生的热量经过与外界空气换热，加热外界空气，首先对搅拌输送器2内的污泥和生物质进行加热，再实现驱动挤压件挤压污泥并预加热污泥。
45.进一步优化方案，参照图3、图4、图5、图6，挤压件包括固定在挤压干燥箱1内壁的安装框5，鼓起活动端为分别固定在安装框5两侧壁的鼓膜6，相邻两安装框5上的相邻鼓膜6配合挤压污泥，两鼓膜6与安装框5内壁配合形成第一空腔7，第一空腔7与热解气化炉4的热气体连通。
46.可以理解的，向第一空腔7内充气，实现鼓膜6的鼓起，对第一空腔7内放气，实现鼓
膜6的收缩，通过鼓膜6鼓起挤压污泥去水，通过鼓膜6的收缩实现污泥的脱落。
47.同时，经过利用的热气体可再次被利用，回收其内含有的余热。
48.进一步优化方案，参照图5、图7，安装框5底部内开设有第二空腔8，安装框5底部侧壁开设有若干漏水孔9，漏水孔9上固定有漏水网10，挤压干燥箱1内通过漏水孔9与第二空腔8连通，第二空腔8连通有排水支管11，若干排水支管11连通有一排水总管12。
49.可以理解的，在对污泥进行挤压去水时，会产生大量水，在安装框5的底部开设漏水孔9与第二空腔8连通，挤压后得到的水经过漏水网10和漏水孔9进入第二空腔8内，多个第二空腔8内的水被排水支管11收集并汇聚至排水总管12内排出挤压干燥箱1。
50.进一步优化方案，参照图1、图2、图3、图4，挤压干燥箱1顶端连通有若干污泥支管13，污泥支管13的出料端与相邻两安装框5之间连通，若干污泥支管13的进料端连通有一污泥总管14。污泥支管13用于向安装框5之间送入待挤压污泥。
51.挤压干燥箱1底端开设有若干排料口15，排料口15位于相邻两安装框5之间，挤压干燥箱1底部通过开合伸缩杆17连接有排料门16，排料门16与排料口15匹配且用于封堵排料口15。
52.对污泥进行处理分批次进行，即利用排料门16封闭排料口15，将污泥填充两安装框5之间，待污泥填充完毕后，关闭污泥支管13，驱动鼓膜6鼓起挤压污泥去水，驱动开合伸缩杆17打开排料门16，鼓膜6复位，污泥下落由排料口15离开挤压干燥箱1，再关闭排料门16，打开污泥支管13进行下一批次的污泥挤压去水。
53.上述过程中，始终保持向第一空腔7内通入热气体，并保证第一空腔7排出热气体，因此在污泥填充两安装框5之间时以及污泥离开挤压干燥箱1时均可实现对污泥进行持续加热烘干。
54.在对污泥去水挤压时，关闭第一空腔7的热空气排出端，实现第一空腔7内热空气增多，鼓膜6的伸展鼓起。
55.进一步优化方案，参照图1、图2、图8，搅拌输送器2包括一输送外壳18，输送外壳18的一端顶端开设有进料槽19与挤压干燥箱1和生物质放料器3连通，输送外壳18另一端的底端开设有排料槽20。
56.旋转端为穿设在输送外壳18内的绞龙21，绞龙21一端伸出输送外壳18且与输送外壳18转动连接，绞龙21伸出输送外壳18的一端上套设固定有第一齿轮22，输送外壳18外设置有驱动电机24，驱动电机24输出端固定有第二齿轮23，第一齿轮22与第二齿轮23啮合。
57.绞龙21在驱动电机24的作用下在输送外壳18内旋转，实现对污泥和生物质的输送和混合，同时，热气体穿过绞龙21内，对绞龙21进行加热，进而加热污泥和生物质。
58.其中，排料槽20可连接储料槽进行暂存或者直连热解气化炉4的进料口。
59.进一步优化方案，参照图1、图2、图8，绞龙21一端连通有进气管25，进气管25进气端与热解气化炉4排热气端连通，绞龙21的另一端连通有出气总管26，出气总管26通过若干出气支管27与第一空腔7连通，安装框5远离出气支管27的一端连通固定有排气支管，若干排气支管连通有一排气总管28。
60.可以理解的，热解气化炉4燃烧产热并与空气换热，将换热得到的热气体通过进气管25送入绞龙21内，并通过出气总管26和出气支管27分别送入不同的第一空腔7内。而通过开启或者关闭排气支管或排气总管28，实现鼓膜6的收缩或者鼓起。
61.进一步优化方案，参照图9，热解气化炉4包括燃烧炉体29，燃烧炉体29外壁罩设固定有换热罩30，换热罩30内壁固接有若干换热通道，换热通道进气端与外部空气连通，换热通道出气端与进气管25连通。
62.燃烧炉体29作为污泥燃烧的主要结构，换热通道用于通过外界空气并进行换热。
63.具体的，燃烧炉体29上连通有排烟管、进空气管等，以实现污泥和生物质的正常燃烧。
64.进一步优化方案，参照图9，换热通道包括固定在换热罩30内壁的换热管31，若干换热管31进气端连通有冷气总管32，若干换热管31出气端连通有热气出管33，换热管31外壁固接有若干换热翅片34。
65.设置多个换热翅片34，增大换热管31与换热罩30内的接触面积，进而提高换热效率。
66.进一步优化方案，参照图1、图2，还包括，设置在挤压干燥箱1下方的传送带35，传送带35的进料端与排料口15连通。传送带35用于输送挤压去水后的污泥至搅拌输送器2内。
67.一种污泥耦合生物质热解气化方法，处理步骤包括：
68.s1、向挤压干燥箱1内送入待干燥污泥。开启污泥总管14，关闭排料门16，向两安装框5之间填充污泥至预定量后，关闭污泥总管14。
69.s2、向挤压件内送入热气体，鼓起活动端鼓起挤压污泥并预加热污泥。关闭第一空腔7的排气支管或排气总管28，第一空腔7内热空气增多，鼓膜6鼓起并挤压污泥去水，去水时产生的水通过漏水孔9和排水支管11排出挤压干燥箱1。
70.s3、开启挤压干燥箱1，启动生物质放料器3，向搅拌输送器2内送入挤压干燥污泥和生物质。待污泥挤压去水完毕后，开启排料门16，开启第一空腔7的排气支管或排气总管28，鼓膜6收缩，污泥掉落至传送带35上并输送至输送外壳18内。
71.s4、搅拌输送器2输送混合挤压干燥污泥和生物质，并加热挤压干燥污泥和生物质。绞龙21输送污泥和生物质，并对其进行混合和加热。
72.s5、向热解气化炉4内送入挤压干燥污泥和生物质燃烧，将产生热气体通过搅拌输送器2送入挤压件内。将混合加热完毕的混合物送入燃烧炉体29内进行燃烧，燃烧产生的热量换热后送入绞龙21内。
73.以上，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：包括：挤压干燥箱(1)，内部排列固定有若干挤压件，所述挤压件的两侧为鼓起活动端，相邻两所述挤压件之间具有污泥，且相邻两所述挤压件上的相邻所述鼓起活动端挤压污泥；搅拌输送器(2)，进料端与所述挤压干燥箱(1)的污泥出料端和生物质放料器(3)连通；热解气化炉(4)，进料端与所述搅拌输送器(2)出料端连通，所述热解气化炉(4)的热气体穿过所述搅拌输送器(2)内的旋转端，并与所述挤压件内连通。2.根据权利要求1所述的污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：所述挤压件包括固定在所述挤压干燥箱(1)内壁的安装框(5)，所述鼓起活动端为分别固定在所述安装框(5)两侧壁的鼓膜(6)，相邻两所述安装框(5)上的相邻所述鼓膜(6)配合挤压污泥，两所述鼓膜(6)与所述安装框(5)内壁配合形成第一空腔(7)，所述第一空腔(7)与所述热解气化炉(4)的热气体连通。3.根据权利要求2所述的污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：所述安装框(5)底部内开设有第二空腔(8)，所述安装框(5)底部侧壁开设有若干漏水孔(9)，所述漏水孔(9)上固定有漏水网(10)，所述挤压干燥箱(1)内通过所述漏水孔(9)与所述第二空腔(8)连通，所述第二空腔(8)连通有排水支管(11)，若干所述排水支管(11)连通有一排水总管(12)。4.根据权利要求2所述的污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：所述挤压干燥箱(1)顶端连通有若干污泥支管(13)，所述污泥支管(13)的出料端与相邻两所述安装框(5)之间连通，若干所述污泥支管(13)的进料端连通有一污泥总管(14)；所述挤压干燥箱(1)底端开设有若干排料口(15)，所述排料口(15)位于相邻两所述安装框(5)之间，所述挤压干燥箱(1)底部通过开合伸缩杆(17)连接有排料门(16)，所述排料门(16)与所述排料口(15)匹配且用于封堵所述排料口(15)。5.根据权利要求2所述的污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：所述搅拌输送器(2)包括一输送外壳(18)，所述输送外壳(18)的一端顶端开设有进料槽(19)与所述挤压干燥箱(1)和所述生物质放料器(3)连通，所述输送外壳(18)另一端的底端开设有排料槽(20)；所述旋转端为穿设在所述输送外壳(18)内的绞龙(21)，所述绞龙(21)一端伸出所述输送外壳(18)且与所述输送外壳(18)转动连接，所述绞龙(21)伸出所述输送外壳(18)的一端上套设固定有第一齿轮(22)，所述输送外壳(18)外设置有驱动电机(24)，所述驱动电机(24)输出端固定有第二齿轮(23)，所述第一齿轮(22)与所述第二齿轮(23)啮合。6.根据权利要求5所述的污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：所述绞龙(21)一端连通有进气管(25)，所述进气管(25)进气端与所述热解气化炉(4)排热气端连通，所述绞龙(21)的另一端连通有出气总管(26)，所述出气总管(26)通过若干出气支管(27)与所述第一空腔(7)连通，所述安装框(5)远离所述出气支管(27)的一端连通固定有排气支管，若干所述排气支管连通有一排气总管(28)。7.根据权利要求6所述的污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：所述热解气化炉(4)包括燃烧炉体(29)，所述燃烧炉体(29)外壁罩设固定有换热罩(30)，所述换热罩(30)内壁固接有若干换热通道，所述换热通道进气端与外部空气连通，所述换热通道出气端与所述进气管(25)连通。
8.根据权利要求7所述的污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：所述换热通道包括固定在所述换热罩(30)内壁的换热管(31)，若干所述换热管(31)进气端连通有冷气总管(32)，若干所述换热管(31)出气端连通有热气出管(33)，所述换热管(31)外壁固接有若干换热翅片(34)。9.根据权利要求4所述的污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：还包括，设置在所述挤压干燥箱(1)下方的传送带(35)，所述传送带(35)的进料端与所述排料口(15)连通。10.一种污泥耦合生物质热解气化方法，根据权利要求1所述的污泥耦合生物质热解气化设备，其特征在于：处理步骤包括：s1、向挤压干燥箱(1)内送入待干燥污泥；s2、向挤压件内送入热气体，鼓起活动端鼓起挤压污泥并预加热污泥；s3、开启挤压干燥箱(1)，启动生物质放料器(3)，向搅拌输送器(2)内送入挤压干燥污泥和生物质；s4、搅拌输送器(2)输送混合挤压干燥污泥和生物质，并加热挤压干燥污泥和生物质；s5、向热解气化炉(4)内送入挤压干燥污泥和生物质燃烧，将产生热气体通过搅拌输送器(2)送入挤压件内。

技术总结
本发明属于污泥处理设备技术领域。公开一种污泥耦合生物质热解气化设备，包括：挤压干燥箱，内部排列固定有若干挤压件，挤压件的两侧为鼓起活动端，相邻两挤压件之间具有污泥，且相邻两挤压件上的相邻鼓起活动端挤压污泥；搅拌输送器，进料端与挤压干燥箱的污泥出料端和生物质放料器连通；热解气化炉，进料端与搅拌输送器出料端连通，热解气化炉的热气体穿过搅拌输送器内的旋转端，并与挤压件内连通。进一步的，挤压件包括固定在挤压干燥箱内壁的安装框，鼓起活动端为分别固定在安装框两侧壁的鼓膜，相邻两安装框上的相邻鼓膜配合挤压污泥。本发明能够实现对污泥进行快速脱水并烘干，降低脱水过程中的能耗。降低脱水过程中的能耗。降低脱水过程中的能耗。


技术研发人员：张志远 周恒涛 张力琳 孔佑方 董闪闪 陈洪林 鞠睿 王许涛 刘乐乐 李恒斌
受保护的技术使用者：河南城建学院
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/8/5