专利名称：热解处理有机污泥的方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种热解处理有机污泥的方法，尤其是利用高温加热法对污泥进行热分解处理的一种方法。本发明还涉及实施该方法的专用设备。
背景技术：
城市下水道污泥，包括内河污泥中的大量有机物质，通过微生物的生化作用后，产生数量可观的污泥，污泥内含有大量的微生物残骸及分泌物，并带有病原菌。由于污泥含氧量低，从而发生厌氧发酵，产生大量的臭气。但是现有技术城市处理污泥的主要方法，是将污泥驳运到城郊作填埋或焚烧处理，给城市环境产生二次污染，尤其是占用内陆城市的宝贵土地资源。
现有技术的处理城市有机污泥的设备，采用劣质燃油或燃料进行焚烧处理。中国专利(专利号01206033.X)公开了一个发明名称为“特种垃圾等离子体焚烧装置”的实用新型专利，其等离子火炬垂直于焚烧炉操作台面安装，每隔30秒往炉内投入几袋垃圾。该专利的说明书和附图尚存在未充分公开的缺陷，例如；根据说明书，保护气体、工作气体进等离子体发生器、空气进焚烧炉，但附图2上只有一个进风通道，并没有给出保护气体、工作气体的进口？此外，保护气体和工作气体的区别？作用和原理？还有，垃圾处理过程中会逸出可燃气体，与空气混合后会发生爆炸反应，具有很大危险，但该项专利并没有给出避免爆炸反应的具体技术方案。附图2也没有绘出等离子体结构、安装等必要技术方案，以致所属技术领域的普通技术人员难以再现！该装置不能对污泥进行连续处理，自动化程度较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热解处理有机污泥的方法，该方法处理污泥过程中对大气不会造成污染，也不会因有机污泥加热过程中因逸出的可燃气体给设备带来爆炸的潜在危险。本发明另外一个所要解决的技术问题是提供一种热解处理有机污泥的设备，该设备具有不间断工作，处理污泥效率高的优点。作为本发明进一步所要解决的问题是，该设备具有轻巧，容易搬运，灵活机动处理污泥的特点。
本发明解决有机污泥处理方法所采用的技术方案是将污泥通过挤压形成细长的粉条状，缓慢通过温度极高的等离子焰，惰性气体N2随同等离子焰进入燃烧室。污泥瞬间受温度突跃，产生快速反应，有机物通过挥发、裂解、聚合变成可燃性气体，同时碳化变成固态物质，其化学反应式为
从而将污泥体积缩小，氧化，变有害为无害。其中的固态物质是一些灰分，以自由落体形式从燃烧室的卸料口排出。
本发明解决有机污泥处理设备所采用的技术方案是用钢板制作一个容器，作处理污泥的燃烧室。在燃烧室的侧壁，横向水平安装一个等离子体割炬，等离子体割炬采用电力作能源。在等离子割炬上，还设置了一个惰性气体N2入口，惰性气体N2通过入口随同等离子焰喷射进入燃烧室。燃烧室的顶层，有一个污泥螺旋泵推进器，其作用是将经过离心或挤压脱水的污泥，再挤压成型成为细长的粉条状，如同传统粉条加工机，粘稠的湿态污泥靠自身重力，如同长长的粉条悬挂在螺旋泵出口下，连续不断地进入燃烧室的进料口分配器。燃烧室的底部是卸料口，排出燃烧后的灰分。
本发明的有益效果是由于有惰性气体N2保护，污泥中有机物分解产生的可燃气体无法与空气混合发生爆炸反应。本发明污泥进入燃烧室本体到卸料口的全过程停留时间小于25秒，具有处理时间极短特点。本发明污泥处理设备可以在工厂的车间预先制造，加之体积小，占地面积少，搬运方便灵活，建立或者拆除一个污泥处理站容易，具有就地处理污泥的优点。随着城市拆迁、规划扩大、移民，污泥处理站点也随之撤消和新建，和建造一个传统的污泥焚烧炉所必须的土建工程相比，其前期投资和拆除成本大大降低，因而其发明的有益效果愈加突出。传统的污泥焚烧炉为了提高燃料的热效率，往往需要将焚烧炉建造得达到一定的规模，一座城市的焚烧炉数量有限，为了节约燃料连续处理污泥，需要配套建造储存劣质燃油或者燃料的储罐或堆场，污泥的集中处理，又要耗费昂贵的短途驳运费用，及给城市环境带来二次污染，而本发明污泥的热解处理设备可以同时使用多台，也可以随时关机，污泥处理能力可大可小。反应中产生的可燃性气体主要成分为CO，可作为燃料。焚烧后的灰粉混合物也可以被进一步利用，制成建筑材料，工艺品，或用于生物填料等。
以传统的偏见来看，似乎处理污泥一类有机垃圾采用昂贵的二次能源电力，价格不菲，然实践证明并非如此。本发明样机耗电量经实验测试，每处理1Kg污泥(含水率65％)，耗电为1.6100度，冷却水用量为0.0586m3，成本达0.60元/1Kg污泥。即600元人民币/吨污泥，而污泥焚烧的国际价格是500美元/吨，而国内目前采用燃料焚烧污泥的价格是1000元/吨。综合各方面的成本计算，实用前景可观。以上海市为例，含水率84％污泥为40多吨/年，经初步脱水后体积减少到原有污泥的1/3，即13万多吨/年。若按本发明热解处理有机污泥的设备运行，900万元就可解决污泥的处理问题。
附图是本发明污泥热解处理设备正向剖面图。
图中，1.污泥进料口，2.阳极转化机构，3.等离子体割炬，4.可燃气体出口，5.残渣卸料口，6.燃烧室，7.冷却水入口 8.惰性气体N2入口 9.粉条状污泥，10.等离子焰喷射区，11.阳极螺纹旋转机构，12.钢板，13.灰粉混合物。
具体实施例方式
见附图，在燃烧室6的侧壁，横向水平安装一个等离子体割炬3，等离子体割炬3上有一个惰性气体N2入口8。在等离子割炬3的外层设有冷却套，并设有冷却水入口7，冷却循环水带走等离子体割炬的局部高温，维持割炬正常工作。燃烧室6的侧壁钢板12上，还设置了一个可燃气体出口4。等离子割炬3的正对面，燃烧室6的另一侧壁钢板12上，还安装了一个阳极转换机构2，阳极转换机构2的外层也设有与等离子割炬3作用相同的冷却套和冷却水入口(附图未画出)。阳极转换机构2通过螺纹机构旋转，其与等离子割炬3的引弧距离可以调节。当与等离子割炬3之间的距离达到合适值的时候，产生等离子体电子流高温，即引弧。此时等离子割炬3为正极，阳极转换机构为负极，构成直流电回路，然后调节等离子割炬3和阳极转换机构2到合适的距离，打开污泥进料口1就可以处理污泥。(污泥的离心或者挤压脱水加工机械，以及螺旋泵推进器均与现有技术的结构相同，即使有所改进，也应属于分案申请的内容，这里不再赘述)。当等离子体割炬3工作时，燃烧室内局部区域温度，即等离子焰喷射区10的温度可升高到几千度，此时惰性气体N2随同等离子焰一起射入燃烧室6，燃烧器6内充满微正压的惰性气体。从进料口1进入燃烧室6的粉条状污泥9，在惰性气体N2的保护下，经过等离子焰喷射区10，并发生化学反应式如上所述，这里不再重复。产生的可燃气体由气体收集口4收集，灰分固态物残渣下落到残渣卸料口5排出。污泥9进入燃烧室6本体到卸料口5全过程的处理停留时间小于25秒。
本发明燃烧室不采用任何耐火材料作防护，实践证明并没有出现钢板的融化现象，当然也可以在燃烧室外加装钢板散热片等技术保护措施。
等离子割炬3的中心轴线，与进料口1中心轴线，以及污泥9的进料方向可以形成一个夹角，在本发明的附图中，为叙述方便，该夹角取90°度，然精于本发明领域的人员完全可以改变该角度，以增加污泥穿越等离子焰10的路径，增强污泥处理效果，但都应当落入本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种热解处理有机污泥的设备，包括一个燃烧室(6)，等离子割柜(3)安装在燃烧室(6)的侧壁，燃烧室(6)的顶层是进料口(1)，底部有卸料口(5)，其特征是所述的等离子割柜(3)上，还设置了一个惰性气体N2入口(8)，惰性气体N2通过入口(8)随同等离子焰喷射进入燃烧室(6)。
2.根据权利要求l所述的热解处理有机污泥的设备，其特征是所述的等离子割柜(3)的外层设有冷却套，以及冷却水入口(7)。
3.根据权利要求2所述的热解处理有机污泥的设备，其特征是燃烧室(6)的另一侧壁，与等离子割柜(3)相对，还安装了一个阳极转换机构(2)，通过螺纹机构旋转，阳极转换机构(2)与等离子割柜(3)的引弧距离可以调节，阳极转换机构(2)上还设有冷却套和冷却水入口。
4.根据权利要求2或3所述的热解处理有机污泥的设备，其特征是燃烧室(6)的侧壁钢板(12)上，还设置了一个可燃气体出口(4)。
5.根据权利要求4所述的热解处理有机污泥的设备，其特征是等离子割柜(3)接直流电的正极，阳极转换机构(2)接直流电负极。
6.根据权利要求5所述的热解处理有机污泥的设备，其特征是等离子割柜(3)的安装方向，与污泥(9)的进料方向可以形成一个夹角。
7.一种采用权利要求1所述设备热解处理有机污泥的方法，将经过离心机或者挤压脱水的湿态粘稠污泥，挤压成细长条，接通等离子割炬的电源，同时打开污泥进料口，其特征是粉条状的污泥(9)徐徐通过等离子焰喷射区(10)，瞬间受温度突跃，惰性气体N2通过入口(8)随同等离子焰喷射进入燃烧室(6)，并保持微正压状态，污泥产生如下反应；有机物被挥发、裂解、聚合变成可燃性气体，灰分固态物从卸料口排出。
8.根据权利要求7所述的热解处理有机污泥的方法，其特征是污泥(9)进入燃烧室(6)本体到卸料口(5)全过程处理的停留时间小于25秒。
全文摘要
一种热解处理有机污泥的方法及其设备，采用等离子体割炬，将经过离心或挤压脱水的污泥，挤压成为细长的粉条状，然后缓慢通过温度极高的等离子焰，惰性气体N
文档编号C02F11/10GK1506330SQ0215118
公开日2004年6月23日 申请日期2002年12月11日 优先权日2002年12月11日
发明者陈邦林, 冯立平, 陆维昌, 韩庆平, 岳庆忠, 王维林, 程国平, 吴宝生 申请人:上海西科水科学环保技术有限公司