多溫度顆粒熱源的干化設(shè)備及干化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污泥等物質(zhì)干化的設(shè)備及干化方法，具體涉及一種由一支或多支溫度不同的顆粒熱載體作熱源，分段依次加入一個(gè)流化床內(nèi)將污泥等物質(zhì)干化的干化設(shè)備及干化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場(chǎng)上存在多種不同類型的流化床污泥干化設(shè)備，但上述流化床污泥干化設(shè)備絕大多數(shù)是以導(dǎo)熱油、高壓熱水或蒸汽為熱源，這些導(dǎo)熱介質(zhì)通過金屬換熱面從燃燒爐中獲得熱量，再通過金屬受熱面將熱量傳遞給污泥等物質(zhì)。中科院工程熱物理所首次以焚燒爐高溫旋風(fēng)分離器下的部分顆粒作小份額熱源，大部分熱量仍然由導(dǎo)熱油傳遞，通過金屬受熱面?zhèn)鬟f熱量導(dǎo)致設(shè)備繁雜，投資和運(yùn)行成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種由一支或多支溫度不同的顆粒熱載體作熱源，分段依次加入一個(gè)流化床內(nèi)將污泥等物質(zhì)干化的干化設(shè)備及干化方法，主要解決了污泥等物質(zhì)干化處理設(shè)備及方法繁雜、運(yùn)行成本高的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決思路如下:
[0005]本發(fā)明所涉干化設(shè)備的全部熱源都來自顆粒熱載體。加熱顆粒熱載體的熱能，大部分在燃燒爐膛內(nèi)由燃燒過程產(chǎn)生的熱量提供，它們可將顆粒加熱至600°C以上(高溫顆粒熱載體)；而少部分則需要通過與離開爐膛的煙氣作熱交換來獲得，其溫度在600°C以下(中溫顆粒熱載體)。
[0006]利用一支或多支顆粒換熱方式差異，希望一支或多支顆粒分段依次加入一個(gè)流化床干化設(shè)備內(nèi)對(duì)污泥等物質(zhì)進(jìn)行干化，即高溫顆粒先行加入干化流化床的起始段，將污泥等物質(zhì)中約80 %水分脫除后，再在干化流化床的中段加入中溫顆粒，繼續(xù)完成干化。
[0007]由于干污泥等物質(zhì)易于揮發(fā)和自燃，各種干化工藝均予以關(guān)注，極力加以避免。而顆粒熱載體進(jìn)入干化設(shè)備的初始溫度接近甚至遠(yuǎn)高于干污泥等物質(zhì)著火溫度，而且高溫顆粒物數(shù)量大，避免揮發(fā)和自燃對(duì)本發(fā)明提出的污泥等物質(zhì)干化工藝更為重要?？刂茰囟取穸群蜌夥帐潜苊鈸]發(fā)和自燃的關(guān)鍵所在，控制溫度和濕度是通過避免低濕度污泥等物質(zhì)與高溫度熱載體顆粒接觸來實(shí)現(xiàn)的。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0009]該多溫度顆粒熱源干化設(shè)備包括流化床，所述流化床內(nèi)設(shè)置有N個(gè)隔板(N為自然數(shù))，隔板將流化床內(nèi)分隔為N+1段，包括起始段，中段和末段，至少一個(gè)中段設(shè)置有物料進(jìn)口 ；每段均包括密相區(qū)和稀相區(qū)，靠近流化床底部的物料密集區(qū)為密相區(qū)，靠近流化床頂部物料稀疏區(qū)為稀相區(qū)，隔板頂部與流化床頂部之間、隔板底部與流化床底部之間均設(shè)置有用于物料流動(dòng)的間隙。
[0010]上述隔板包括密相區(qū)隔板和稀相區(qū)隔板，同一段內(nèi)密相區(qū)隔板形成的隔段橫截面寬度小于、等于稀相區(qū)隔板形成的隔段橫截面寬度。
[0011]上述隔板頂部與流化床頂部之間間隙的高度為0.5米以上，隔板底部與流化床底部之間的間隙高度為靜止料層厚度的1/2以下。
[0012]上述流化床的頂部遠(yuǎn)離物料入口一側(cè)設(shè)置有氣體出口，密相區(qū)隔板垂直于流化床底面長(zhǎng)度方向，稀相區(qū)隔板自下而上向氣體出口處傾斜，稀相區(qū)隔板與密相區(qū)隔板垂線反向延長(zhǎng)線之間的夾角為0-45°。
[0013]上述起始段的密相區(qū)與稀相區(qū)之間通入溫度為600°C以上，粒度為600微米以下的高溫顆粒熱載體，至少一個(gè)中段的密相區(qū)與稀相區(qū)之間通入溫度為600°C以下，粒度為400微米以上的中溫顆粒熱載體。
[0014]上述流化床的側(cè)截面底部呈梯形結(jié)構(gòu)。
[0015]該多溫度顆粒熱源的干化方法包括以下步驟:
[0016]I】起始段處理
[0017]1.1】取溫度為600°C以上的高溫顆粒熱載體和待干化的濕污泥等物質(zhì)顆粒，將兩者分別送入處理室中經(jīng)流化氣體流化、混合并干化；流化氣體經(jīng)處理室起始段底部吹入；
[0018]1.2】干化過程中產(chǎn)生的水蒸氣與流化氣體及細(xì)微污泥等物質(zhì)顆粒上升并通過上部通道進(jìn)入中段處理，其他顆粒通過底部通道進(jìn)入中段處理；
[0019]2】中段處理
[0020]2.1】向中段送入溫度為600°C以下的中溫顆粒熱載體，將中溫顆粒熱載體和經(jīng)步驟I處理后經(jīng)頂部通道和底部通道送入的物料混合并利用流化床進(jìn)行干化；流化氣體經(jīng)處理室中段底部吹入；
[0021]2.2】干化過程中產(chǎn)生的水蒸氣與流化氣體及細(xì)微污泥等物質(zhì)顆粒上升并通過上部通道進(jìn)入末段處理，其他顆粒通過底部通道進(jìn)入末段處理；
[0022]所述中段處理為一次或多次循環(huán)重復(fù)；
[0023]3】末段處理
[0024]3.1】對(duì)經(jīng)步驟2處理后經(jīng)頂部通道和底部通道送入末段的物料進(jìn)行干化；流化氣體經(jīng)處理室末段底部吹入；
[0025]3.2】干化過程中產(chǎn)生的水蒸氣與流化氣體及細(xì)微污泥等物質(zhì)顆粒上升并排出，已被冷卻的中溫顆粒熱載體、高溫顆粒熱載體和完成干化的污泥等物質(zhì)顆粒經(jīng)排料口排出；
[0026]上述步驟I至3進(jìn)行過程中，需不斷置換處理室內(nèi)流化氣體并補(bǔ)充惰性氣體。
[0027]上述高溫顆粒熱載體的粒度為600微米以下，真密度為2?3g/cm3;所述中溫顆粒熱載體的粒度為400微米以上，真密度為2?3g/cm3。
[0028]上述處理室底部至I?1.3倍靜止料層厚度范圍為密相區(qū)，密相區(qū)上部均為稀相區(qū)，起始段密相區(qū)表面面積熱負(fù)荷為(0.5?2)X106KJ/m2.h，起始段稀相區(qū)頂部橫斷面面積熱負(fù)荷為(0.2?I)X106KJ/m2.ho
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0030]本發(fā)明提供的多溫度顆粒熱源干化設(shè)備及干化方法具體是一支或多支顆粒熱源分段加入一個(gè)流化床的污泥等物質(zhì)干化設(shè)備及干化方法，利用兩種不同的熱載體，通過對(duì)熱載體介質(zhì)的改變，強(qiáng)化了污泥等物質(zhì)干化所必須的傳熱、傳質(zhì)過程；簡(jiǎn)化了設(shè)備構(gòu)造；顯著減少設(shè)備的投資和運(yùn)行成本。
[0031]同時(shí)，本發(fā)明通過降低流化氣體流量有效降低了干化設(shè)備及干化方法的能耗。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明多溫度顆粒熱源的干化設(shè)備主視圖；
[0033]圖2為本發(fā)明多溫度顆粒熱源的干化設(shè)備左視圖；
[0034]附圖明細(xì)如下:
[0035]高溫顆粒熱載體I ;中溫顆粒熱載體2 ;濕污泥等物質(zhì)顆粒3 ;流化床4 ;排料口 5 ；流化氣體6 ;布風(fēng)板7 ;密相區(qū)8 ;稀相區(qū)9 ;隔板10、11 ;起始段12 ;中段13 ;末段14 ;下部通道15,17 ;上部通道16,18 ;氣體出口 19 ;排料口 20、21。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下對(duì)本發(fā)明原理進(jìn)行詳述:
[0037]1、干化流化床從濕污泥等物質(zhì)進(jìn)口端至干污泥等物質(zhì)出口端被分成段，段與段之間設(shè)置隔板，隔板保證密相區(qū)底部連通，而密相區(qū)上部和稀相區(qū)下部被隔斷，因此位于上段物料的較大顆?？梢酝ㄟ^隔板下的通道進(jìn)入下一段，微細(xì)顆粒通過隔板上部通道被氣流帶入下一段，而位于下一段的物料不可能返回上端，從而避免低濕度污泥等物質(zhì)返回具有高溫顆粒的上段，也避免高溫顆粒不經(jīng)降溫“短路”接近低濕度污泥等物質(zhì)顆粒。
[0038]2、濕污泥等物質(zhì)全部送入位于進(jìn)口端的首段，高溫顆粒熱載體也被送入這一段。由于高溫度與高濕度顆粒同時(shí)被送入該段，大量水在其中蒸發(fā)，這些水蒸氣向上流動(dòng)，強(qiáng)化了流化過程，該段密相區(qū)內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈地質(zhì)、熱交換，高溫顆粒迅速被降溫。由于給入該段的顆粒所攜帶熱量只是完成干化所需熱量的80%左右，不足以將全部污泥等物質(zhì)完成干化。在其中，污泥等物質(zhì)中部分細(xì)小顆?？赡軙?huì)完成干化，而由于大量新生水蒸氣上升速度很高，這些細(xì)小顆粒一旦干化就會(huì)迅速被揚(yáng)析、夾帶進(jìn)入上部空間并從上部通道進(jìn)入第二段。
[0039]熱載體顆粒的粒度在控制稀相區(qū)氣流上升速度的條件下，它們會(huì)迅速進(jìn)入流化床密相區(qū)并與床內(nèi)顆?；旌虾捅谎杆俳禍?。留在密相區(qū)的大顆粒污泥等物質(zhì)因供熱量不足，水分含量仍然很高。高溫顆粒迅速降溫和密相區(qū)內(nèi)污泥等物質(zhì)顆粒水分含量仍然很高成為避免揮發(fā)和自燃的重要條件；中溫顆粒熱載體被送入中段。中段的狀況與起始段顯著不同，首先，大量已被降溫的高溫顆粒熱載體顆粒同時(shí)從上段流入，他們有相當(dāng)大的熱容量；其次污泥等物質(zhì)顆粒中還含有較多水分；而被送入的中溫顆粒熱載體溫度又低于干污泥等物質(zhì)著火溫度，在新生蒸汽和流化氣體作用下，床內(nèi)質(zhì)、熱交換強(qiáng)烈程度要低得多，但也足以使新加入的顆粒迅速降溫，盡管污泥等物質(zhì)顆粒濕度進(jìn)一步降低，由于中段整體溫度水平低，同樣可以避免揮發(fā)和自燃；污泥等物質(zhì)顆粒在第三段流化床內(nèi)最終完成干化，在這一段，盡管污泥等物質(zhì)顆粒含水量很低，顆粒的溫度已不超過120°C，自然不存在揮發(fā)和自燃的危險(xiǎn)。如果與依靠金屬受熱面通過干化熱量的工藝相比較，盡管本發(fā)明所涉干化設(shè)備的熱載體介質(zhì)初始溫度遠(yuǎn)高，但與易燃干污泥等物質(zhì)接觸的介質(zhì)溫度是小于120°C的顆粒，而不是其他工藝的200°C左右的受熱面。顯然本發(fā)明的安全性大為提高。
[0040]3、避免自燃的根本保證是用惰性氣體作流化介質(zhì)。在運(yùn)行過程中仍然會(huì)有少量氣體揮發(fā)，外界空氣也可能向呈負(fù)壓狀態(tài)的區(qū)域滲漏，因此要不斷地置換干化設(shè)備流化氣體并補(bǔ)充惰性氣體。
[0041]本發(fā)明的另一特點(diǎn)是降低流化氣體流量。流化氣體流量影響干化設(shè)備能耗?，F(xiàn)有以導(dǎo)熱油為載熱介質(zhì)的上海某廠的流化床干化裝置