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1、(10)申请公布号 CN 104310732 A (43)申请公布日 2015.01.28 CN 104310732 A (21)申请号 201410588858.4 (22)申请日 2014.10.28 C02F 11/00(2006.01) C02F 11/10(2006.01) F23G 7/00(2006.01) (71)申请人 山东博润工业技术股份有限公司 地址 255000 山东省淄博市高新技术产业开 发区裕民路 169 号 (72)发明人 陈兵 刘淑良 谢新兵 史桂平 (74)专利代理机构 北京英特普罗知识产权代理 有限公司 11015 代理人 齐永红 (54) 发明名称 一种污。
2、泥高温等离子玻璃化装置及其处理方 法 (57) 摘要 一种污泥高温等离子玻璃化装置及其处理方 法， 所述装置包括污泥燃烧器、 第一捕收器、 玻璃 化炉、 第一高温等离子火炬、 第二捕收器、 收集管 道、 第二高温等离子火炬、 管道、 尾渣出口以及实 现污泥自动化处理操作控制的 PLC 自动控制系 统 ； 所述处理方法， 其特征在于， 所述处理方法的 处置过程分两级， 一级处置主要针对较大的污泥 颗粒 ； 二级处置主要针对烟气中的污泥颗粒 ； 整 个处置过程中不仅对较大的固体颗粒实现等离子 玻璃化， 对含有较小颗粒的烟气也进行了玻璃化 处置。本发明装置结构简单， 占地面积小， 处理过 程由 PL。
3、C 自动控制， 不需要人工操作和干预， 处理 时不排放有害气体， 也不产生有毒气体、 污泥处理 彻底且效率高、 适应范围广。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104310732 A CN 104310732 A 1/1 页 2 1. 一种污泥高温等离子玻璃化装置， 其特征在于， 它包括污泥燃烧器、 第一捕收器、 玻 璃化炉、 第一高温等离子火炬、 第二捕收器、 收集管道、 第二高温等离子火炬、 管道和尾渣出 口， 所述污泥燃烧器的。
4、一端设有助燃剂入口和污泥入料口， 污泥燃烧器的另一端分别连接 于第一捕收器的上端和管道的一端 ； 第一捕收器的下端连接于玻璃化炉的上端， 玻璃化炉的下端设有用于排出熔融态的污 泥的尾渣出口， 玻璃化炉连接有第一高温等离子火炬 ； 管道的另一端连接于第二捕收器的上端， 且设有用于排出烟气的尾气出口， 收集管道 的两端分别连接于第二捕收器的下端和玻璃化炉， 管道连接有第二高温等离子火炬。 2. 如权利要求 1 所述的污泥高温等离子玻璃化装置， 其特征在于， 所述污泥燃烧器的 端部沿第一捕收器的外壁呈一弧形结构并与第一捕收器连通。 3. 如权利要求 1 所述的污泥高温等离子玻璃化装置， 其特征在于，。
5、 所述管道与第二捕 收器的连接端沿第二捕收器的外壁呈一弧形结构后并与第二捕收器连通。 4. 如权利要求 1 所述的污泥高温等离子玻璃化装置， 其特征在于， 所述第二高温等离 子火炬有两个或两个以上， 它们绕着管道轴线均匀布置。 5.如权利要求1至4任意一项所述的污泥高温等离子玻璃化装置， 其特征在于， 所述污 泥高温等离子玻璃化装置还包括实现污泥自动化处理操作控制的 PLC 自动控制系统， 所述 PLC 自动控制系统包括用于监控装置内压力、 污泥入料口进入的污泥流速、 助燃剂入口进入 的助燃剂流量、 污泥燃烧器内温度、 玻璃化炉内温度以及管道内温度的传感器、 与传感器电 连接的控制器和若干个执。
6、行控制器控制指令的电控装置。 6. 如权利要求 5 所述的污泥高温等离子玻璃化装置， 其特征在于， 所述电控装置包括 用于控制污泥入料口进入的污泥流速和助燃剂入口进入的助燃剂流量的阀门装置以及控 制第一高温等离子火炬和第二高温等离子火炬点火温度的火炬温度调节装置。 7. 污泥高温等离子玻璃化装置的处理方法， 其特征在于， 所述处理方法包括以下步 骤 ： (1) 经射流干化处理后的污泥筛选粒度平均在 200 目， 经过污泥燃烧器的污泥入料口 进入污泥燃烧器， 在助燃剂入口喷入助燃剂， 污泥在自身热值的作用下可实现自持燃烧， 燃 烧过程将污泥中的微生物有效杀灭 ； (2) 污泥经污泥燃烧器以高速喷。
7、入捕收器中， 喷入的污泥燃烧后在捕收器中进行捕收， 大颗粒的污泥落入玻璃化炉中， 玻璃化炉中设置的第一高温等离子火炬对污泥进行高温等 离子玻璃化处理， 此时， 第一高温等离子火炬的火焰温度超过 7000 ； 将污泥加热至熔融 态， 熔融态的污泥经下部的尾渣出口排出。 (3) 来自污泥燃烧器的小颗粒污泥以及烟气进入管道， 在管道上布置有第二高温等离 子火炬对烟气和污泥颗粒进行整理， 将烟气中的有害成分进行处理 ； (4) 夹杂有污泥颗粒的烟气进入第二捕收器， 颗粒状污泥经捕收作用后顺收集管道进 入玻璃化炉中， 此时， 玻璃化炉中的温度超过 1500， 将污泥加热至熔融态， 熔融态的污泥 经下部的。
8、尾渣出口排出， 处理后的烟气从尾气出口排出 ； (5) 传感器监测装置内压力、 污泥入料口进入的污泥流速、 助燃剂入口进入的助燃剂流 量、 污泥燃烧器内温度、 玻璃化炉内温度以及管道内温度， 并将监测数据转换成电信号传递 给 PLC 自动控制系统， 由 PLC 自动控制系统控制装置的处理过程。 权 利 要 求 书 CN 104310732 A 2 1/4 页 3 一种污泥高温等离子玻璃化装置及其处理方法 技术领域 0001 本发明涉及污泥处理技术， 尤其涉及一种污泥高温等离子玻璃化装置及其处理方 法。 背景技术 0002 常规污泥是污水处理厂对污水进行净化处理后的产物， 污泥的特点是 ： 1、。
9、 成分十 分复杂， 呈胶体状， 性质不稳定， 易腐化发臭 ； 2、 重金属、 有毒有害污染物的含量高 ； 3、 含水 率高， 脱水性差， 不易脱水 ； 4、 含大量病原菌及寄生虫卵等。 若不合理地处理此类污泥， 将对 环境和人类及动物健康造成较大的危害。 0003 当前主要的处置工艺有 ： 一厌氧发酵 ； 二好氧发酵 ； 三协同焚烧(包括水泥厂协同 焚烧、 电厂协同焚烧、 垃圾协同焚烧等 ) ； 四简单填埋 ； 五生产肥料。现有上述污泥处置技 术工艺存在以下几个主要的技术缺点 ： 1、 厌氧发酵处置过程和效果受污泥成分变化影响较 大， 处置效率低 ； 2、 好氧消化污泥处理方式能耗较高， 基础。
10、投资大， 受污泥的成分变化影响 大 ； 3、 协同焚烧处置过程可产生二恶英等有毒气体， 不能解决污泥中重金属等有毒有害物 质的污染问题 ； 4、 简单填埋逐渐被禁止， 这种方法可产生严重的环境污染问题 ； 5、 污泥生 产肥料中含有重金属等污染物， 仅可用作园林绿化， 且存在引起环境污染的风险。 0004 目前， 干化处理工艺和处置工艺的组合便构成了当前污泥处理处置的主要技术路 线。 但由于污泥量较大， 干化需要消耗能源， 成本费用很高， 填埋又浪费土地资源， 污泥自身 有一定的热值， 因此可以进行玻璃化实现污泥的处置。 但是， 目前的污泥玻璃化处理设备大 多结构复杂， 控制难度也大， 处理效。
11、率低， 其在处理过程中产生的烟气排放极易引起二次污 染 ； 例如中国专利 ZL 201420139125.8 公开的一种玻璃化污泥处置系统， 它无法对污泥进 行分类捕获处理， 这种无差别玻璃化处置过程会造成极大的能耗， 对烟气的洗涤处理不仅 成本高， 还无法彻底避免污泥处理过程中的二次污染的可能。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种污泥高温等离子玻璃化装置及其处理方法， 它具有装置 结构简单， 控制方便和污泥处理效率高的优点。 0006 本发明是这样来实现的， 一种污泥高温等离子玻璃化装置， 其特征在于， 它包括污 泥燃烧器、 第一捕收器、 玻璃化炉、 第一高温等离子火炬、 第二捕收器。
12、、 收集管道、 第二高温 等离子火炬、 管道和尾渣出口， 所述污泥燃烧器的一端设有助燃剂入口和污泥入料口， 污泥 燃烧器的另一端分别连接于第一捕收器的上端和管道的一端 ； 0007 第一捕收器的下端连接于玻璃化炉的上端， 玻璃化炉的下端设有用于排出熔融态 的污泥的尾渣出口， 玻璃化炉连接有第一高温等离子火炬 ； 管道的另一端连接于第二捕收 器的上端， 且设有用于排出烟气的尾气出口， 收集管道的两端分别连接于第二捕收器的下 端和玻璃化炉， 管道连接有第二高温等离子火炬。 0008 优选的是 ： 所述污泥燃烧器的端部沿第一捕收器的外壁呈一弧形结构并与第一捕 说 明 书 CN 104310732 A。
13、 3 2/4 页 4 收器连通。 0009 优选的是 ： 所述管道与第二捕收器的连接端沿第二捕收器的外壁呈一弧形结构后 并与第二捕收器连通。 0010 优选的是 ： 所述第二高温等离子火炬有两个或两个以上， 它们绕着管道轴线均匀 布置。 0011 所述污泥高温等离子玻璃化装置还包括实现污泥自动化处理操作控制的 PLC 自 动控制系统， 所述 PLC 自动控制系统包括用于监控装置内压力、 污泥入料口进入的污泥流 速、 助燃剂入口进入的助燃剂流量、 污泥燃烧器内温度、 玻璃化炉内温度以及管道内温度的 传感器、 与传感器电连接的控制器和若干个执行控制器控制指令的电控装置。所述电控装 置包括用于控制污。
14、泥入料口进入的污泥流速和助燃剂入口进入的助燃剂流量的阀门装置 以及控制第一高温等离子火炬和第二高温等离子火炬点火温度的火炬温度调节装置。 0012 污泥高温等离子玻璃化装置的处理方法， 其特征在于， 所述处理方法包括以下步 骤 ： 0013 (1) 经射流干化处理后的污泥筛选粒度平均在 200 目， 经过污泥燃烧器的污泥入 料口进入污泥燃烧器， 在助燃剂入口喷入助燃剂， 污泥在自身热值的作用下可实现自持燃 烧， 燃烧过程将污泥中的微生物有效杀灭 ； 0014 (2) 污泥经污泥燃烧器以高速喷入捕收器中， 喷入的污泥燃烧后在捕收器中进行 捕收， 大颗粒的污泥落入玻璃化炉中， 玻璃化炉中设置的第一。
15、高温等离子火炬对污泥进行 高温等离子玻璃化处理， 此时， 第一高温等离子火炬的火焰温度超过 7000； 将污泥加热至 熔融态， 熔融态的污泥经下部的尾渣出口排出。 0015 (3) 来自污泥燃烧器的小颗粒污泥以及烟气进入管道， 在管道上布置有第二高温 等离子火炬对烟气和污泥颗粒进行整理， 将烟气中的有害成分进行处理 ； 0016 (4) 夹杂有污泥颗粒的烟气进入第二捕收器， 颗粒状污泥经捕收作用后顺收集管 道进入玻璃化炉中， 此时， 玻璃化炉中的温度超过 1500， 将污泥加热至熔融态， 熔融态的 污泥经下部的尾渣出口排出， 处理后的烟气从尾气出口排出 ； 0017 (5) 传感器监测装置内压。
16、力、 污泥入料口进入的污泥流速、 助燃剂入口进入的助燃 剂流量、 污泥燃烧器内温度、 玻璃化炉内温度以及管道内温度， 并将监测数据转换成电信号 传递给 PLC 自动控制系统， 由 PLC 自动控制系统控制装置的处理过程。 0018 本发明的有益效果为 ： 1、 有害气体排放极低， 远低于国家标准值。 气体排放前经高 温等离子火炬整理， 有效去除其中的氮氧化物、 硫化物等有害物质 ； 2、 有害气体排放极低， 远低于国家标准值。污泥玻璃化炉内温度高于 1500， 处理过程中不会产生二恶英、 呋喃 等有毒物质 ； 3、 污泥处理彻底。处理温度超过 1500， 高于污泥灰熔点， 使污泥实现彻底处 置。
17、 ； 4、 处理后的污泥可方便进行建材利用。 处理后的污泥呈现熔融态， 经尾渣出口排出后可 经离心法制成建筑保温材料岩棉或玻璃砂等， 实现污泥的资源化利用。 5、 装机功率小， 节能 环保。整个玻璃化炉中无动力元件， 粉状污泥经燃烧器喷入后可自持燃烧， 充分节约能源。 6、 适应范围广。可适应于市政污泥、 煤泥、 工业污泥等各种污泥的处置。7、 结构简单， 占地 面积小。本设备采用模块化设计， 占地面积小， 且可根据实际情况进行组合。 附图说明 说 明 书 CN 104310732 A 4 3/4 页 5 0019 图 1 为本发明的结构主视图。 0020 图 2 为本发明的结构俯视图。 00。
18、21 在图中， 1、 污泥燃烧器 2、 第一捕收器 3、 玻璃化炉 4、 第一高温等离子火炬 5、 第二 捕收器 6、 收集管道 7、 第二高温等离子火炬 8、 管道 9、 尾渣出口。 具体实施方式 0022 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。 0023 如图 1 和图 2 所示， 本发明是这样来实现的， 它包括污泥燃烧器 1、 第一捕收器 2、 玻璃化炉3、 第一高温等离子火炬4、 第二捕收器5、 收集管道6、 第二高温等离子火炬7、 管道 8 和尾渣出口 9， 所述污泥燃烧器 1 的一端设有助燃剂入口和污泥入料口， 污泥燃烧器 1 的 另一端分别连接于第一捕收器 2 的上端和。
19、管道 8 的一端 ； 0024 第一捕收器 2 的下端连接于玻璃化炉 3 的上端， 玻璃化炉 3 的下端设有用于排出 熔融态污泥的尾渣出口， 玻璃化炉 3 连接有第一高温等离子火炬 4 ； 管道 8 的另一端连接于 第二捕收器5的上端， 且设有用于排出烟气的尾气出口， 收集管道6的两端分别连接于第二 捕收 5 器的下端和玻璃化炉 3， 管道 8 连接有第二高温等离子火炬 7。 0025 所述污泥燃烧器 1 的端部沿第一捕收器 2 的外壁呈一弧形结构并第一捕收器 2 连 通。 这种结构设计使得污泥燃烧器1的粉料喷出时能够沿弧形结构旋转进入第一捕收器2， 在离心力的作用下， 能够大大提高对物料进行。
20、筛选效率。 0026 所述管道 8 与第二捕收器 5 的连接端沿第二捕收器 5 的外壁呈一弧形结构并与第 二捕收器 5 连通。这种结构设计使得从管道 8 喷出的粉料能够沿弧形结构旋转进入第二捕 收器 5， 离心作用下大大提高细小粉料与气体的分离效率。 0027 所述第二高温等离子火炬7有两个或两个以上， 它们绕着管道8的轴线均匀布置。 第二高温等离子火炬 7 的设置是为了实现气体排放前经高温等离子火炬整理， 有效去除其 中的氮氧化物、 硫化物等有害物质， 避免了环境污染， 这比传统的洗涤法具有更好的处理效 率和更好的处理效果。 0028 所述污泥高温等离子玻璃化装置还包括实现污泥自动化处理操作。
21、控制的 PLC 自 动控制系统， 所述 PLC 自动控制系统包括用于监控装置内压力、 污泥入料口进入的污泥流 速、 助燃剂入口进入的助燃剂流量、 污泥燃烧器 1 内温度、 玻璃化炉 3 内温度以及管道 8 内 温度的传感器、 与传感器电连接的控制器和若干个执行控制器控制指令的电控装置。所述 电控装置包括用于控制污泥入料口进入的污泥流速和助燃剂入口进入的助燃剂流量的阀 门装置以及控制第一高温等离子火炬4和第二高温等离子火炬7点火温度的火炬温度调节 装置。 整个污泥玻璃化过程采用高温等离子火炬， 能量密度高， 可达100 MW/m3， 且污泥以粉 状颗粒落入玻璃化炉中， 反应充分、 快速。 002。
22、9 污泥高温等离子玻璃化装置的处理方法， 其特征在于， 所述处理方法包括以下步 骤 ： 0030 (1)经射流干化处理后的污泥筛选粒度平均在200目， 经过污泥燃烧器1的污泥入 料口进入污泥燃烧器 1， 在助燃剂入口喷入助燃剂， 污泥在自身热值的作用下可实现自持燃 烧， 燃烧过程将污泥中的微生物有效杀灭 ； 0031 (2) 污泥经污泥燃烧器 1 以高速喷入第一捕收器 2 中， 喷入的污泥燃烧后在第一 说 明 书 CN 104310732 A 5 4/4 页 6 捕收器 2 中进行捕收， 大颗粒的污泥落入玻璃化炉 3 中， 玻璃化炉 3 中设置的第一高温等离 子火炬 4 对污泥进行高温等离子玻。
23、璃化处理， 此时， 第一高温等离子火炬 4 的火焰温度为 7000 ； 将污泥加热至熔融态， 熔融态的污泥经下部的尾渣出口排出。 0032 (3) 来自污泥燃烧器 1 的小颗粒污泥以及烟气进入管道 8， 在管道 8 上布置有第二 高温等离子火炬 7 对烟气和污泥颗粒进行整理， 将烟气中的有害成分进行处理 ； 0033 (4) 夹杂有污泥颗粒的烟气进入第二捕收器 5， 颗粒状污泥经捕收作用后顺收集 管道6进入玻璃化炉3中， 此时， 玻璃化炉3中的温度超过1500， 将污泥加热至熔融态， 熔 融态的污泥经下部的尾渣出口排出 ； 处理后的烟气从尾气出口排出 ； 0034 (5) 传感器监测装置内压力。
24、、 污泥入料口进入的污泥流速、 助燃剂入口进入的助燃 剂流量、 污泥燃烧器 1 内温度、 玻璃化炉 3 内温度以及管道 8 内温度， 并将监测数据转换成 电信号传递给 PLC 自动控制系统， 由 PLC 自动控制系统控制装置的处理过程。 0035 PLC 自动控制系统的具体控制过程是这样的， 根据装置以及污泥物料成分， 控制 器预先设定最佳的处理参数， 控制器控制阀门装置和火炬温度调节装置适时调节污泥入料 口进入的污泥流速、 助燃剂入口进入的助燃剂流量以及第一高温等离子火炬 4 和第二高温 等离子火炬 7 点火温度 ； 通过传感器的监测反馈， 能够适时监控装置内压力、 污泥燃烧器 1 内温度、。
25、 玻璃化炉 3 内温度以及管道 8 内温度等参数， 按照设定参数， 不断调正以实现自动 化控制处理， 例如当污泥热值低于 1300kcl/kg 时， 会根据需要补充适当的助燃剂来促进燃 烧。 0036 本发明与传统污泥处理设备相比， 具有如下效果的创新点 ； 0037 1、 将玻璃化炉和捕收器集合到一起， 分类捕收后即进行玻璃化处理 ； 0038 2、 本设备可用来对颗粒状固体物料进行玻璃化处置。颗粒状固体物料如污泥、 煤 泥等 ； 0039 3、 等离子玻璃化处置彻底。 处置过程分两级， 一级处置主要针对较大的污泥颗粒 ； 二级处置主要针对烟气中的污泥颗粒 ； 0040 4、 能耗低。污泥进。
26、入等离子玻璃化炉前先经污泥燃烧器进行喷粉燃烧， 燃烧过程 可将污泥中的热值进行充分利用， 有效减少能源消耗 ； 0041 5、 自动化程度高。玻璃化设备中有设有温度、 压力、 流量等产多种传感器， 能实时 检测系统的反应状态， 反应过程由 PLC 自动控制， 不需要人工操作和干预 ； 0042 6、 处置过程安全可靠， 不产生二次污染， 处置过程中不仅对较大的固体颗粒实现 等离子玻璃化， 对含有较小颗粒的烟气也进行了玻璃化处置。 说 明 书 CN 104310732 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104310732 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 104310732 A 8 。