CN106316049A - 一种污泥浆气化的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种污泥浆气化的方法与装置，装置包括雾化区和气化区。方法包括以下步骤：先利用超声波对脱水污泥进行破碎处理，然后与生物质及添加剂进行混合制成污泥浆，再利用所述装置将污泥浆雾化成小颗粒液滴，气化制取可燃气。雾化后的小颗粒液滴在气化装置内随气流呈螺旋运动迅速气化，液滴中的水分在受热蒸发析出过程中，会对污泥浆中固体颗粒产生破碎作用，进一步减小颗粒尺寸，提高热质传递速率和气化效率。本发明克服了湿污泥直接气化而导致的板结、粘壁等问题，增强了污泥气化技术的适用性，实现了污泥的资源化、无害化和减量化处理。

Description

一种污泥浆气化的方法与装置
技术领域
本发明涉及固废资源化领域，具体涉及一种污泥气化的方法与装置。
背景技术
城市污泥，是指城市工业污水和生活污水处理厂在水处理过程中产生的泥浆状废弃物，不仅含水量高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和多氯联苯等难以降解的有毒有害物。如果未经处理随意排放，极易对地下水、土壤等造成二次污染。目前，国内外的生物污泥处理装备，多是以消纳污泥为主要目的，没有产生实际的经济效益和形成有价值的商品。
污泥中含有大量的有机质和可燃组分，具有较高的能源开发和利用价值，将这些能量予以回收并转化成易于储存和运输的液体或气体燃料，对于优化能源结构、促进环境保护具有重大意义。污泥气化技术即是充分利用了污泥的这一特点，不仅可以将污泥中的有机物进行回收、利用并转化为清洁、高品质的能源，同时避免了传统污泥处理与处置中所产生的二次污染问题，符合国家的节能减排以及相关的环境政策，有助于建设节约型社会，有利于社会、环境和资源的和谐发展。然而由于污泥含水率非常高，即使是经污水处理厂脱水后的湿污泥含水率也高达80%，在气化工艺上，直接采用块状湿污泥作为原料，在反应过程中污泥容易发生板结、粘壁等现象，导致设备难以连续运行；而采用粉末状干污泥作为原料，前期污泥干燥预处理需要消耗大量的能耗，难以实现工业化生产。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种直接利用高湿污泥作为原料的污泥浆气化方法，利用超声波对脱水污泥进行破碎处理，然后与生物质及添加剂进行混合制成污泥浆，再将污泥浆雾化成小颗粒液滴，进行气化制取可燃气。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
本发明提供一种污泥浆气化的装置，其特征在于：装置自上而下包括雾化区和气化区；所述雾化区上部设有污泥浆喷淋装置，下部沿切线方向开有回流烟气进口；所述气化区下部开有燃气出口，底部设有气化残渣出口。
本发明还提供了一种污泥浆气化的方法，其特征在于它包括以下步骤：步骤一、污泥浆的制备：对污泥进行脱水处理，脱水后污泥含水率控制在80%~90%之间，再利用超声波对污泥进行破碎，将破碎后的污泥与生物质及添加剂按照质量比1.0：0.4~0.6：0.1~0.2进行搅拌混合制成污泥浆；步骤二、污泥浆的雾化：将所述污泥浆通过喷淋雾化制成液滴粒径在2mm以下的液滴群；步骤三、污泥浆的气化：所述污泥液滴在螺旋气流的扰动下，贴近气化炉内壁，发生气化反应生成可燃气；步骤四、气化燃气回流：所述气化反应生成的可燃气经除尘后，40%~60%回流到气化装置内。
进一步地，所述生物质粒径在20μm~50μm间。
进一步地，所述添加剂为木质素系分散剂或腐殖酸系分散剂。
进一步地，所述雾化喷嘴出口速度为100～200m/s。
进一步地，所述污泥气化区温度在900℃以上。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
（1）将污泥雾化成液体小颗粒，并使其悬浮在炉膛内气化，可促进气化过程中的热质传递，提高气化效率；
（2）污泥浆中所含有的水分在加热蒸发析出过程中，会产生二次破碎的现象，进一步减小了污泥浆液滴颗粒尺寸，增加了其比表面积；
（3）污泥浆液滴在炉膛内随回流燃气气流螺旋运动，贴近炉膛内壁而不与内壁直接接触进行换热，一方面热传递效率高，另一方面，避免了传统湿污泥气化而导致的粘壁现象的发生；
（4）由于污泥颗粒尺寸小，热质传递速率高，原料在反应器内的停留时间短，气化装置处理能力得到很大提升。
附图说明
图1是污泥浆气化装置结构示意图。
图2是气化装置A-A剖面图。
其中1污泥浆喷淋装置；2回流烟气进口；3 燃气出口；4 气化残渣出口。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例所述一种污泥浆气化的装置，该装置自上而下包括雾化区和气化区；所述雾化区上部设有污泥浆喷淋装置1，下部沿切线方向开有回流烟气进口2；所述气化区下部开有燃气出口3，底部设有气化残渣出口4。
本实施例所述利用上述装置进行污泥浆气化的方法，其特征在于它包括以下步骤：
步骤一、污泥浆的制备：对污泥进行脱水处理，脱水后污泥含水率控制在80%，再利用超声波对污泥进行破碎，将破碎后的污泥与粒径在40μm~50μm之间生物质及木质素系分散剂按照质量比1.0：0.4：0.1进行搅拌混合制成污泥浆；
步骤二、污泥浆的雾化：将所述污泥浆通过喷淋雾化制成液滴粒径在2mm以下的液滴群，雾化喷嘴出口速度为100m/s；
步骤三、污泥浆的气化：所述污泥液滴在螺旋气流的扰动下，贴近气化炉内壁，在900℃下发生气化反应生成可燃气；
步骤四、气化燃气回流：所述气化反应生成的可燃气经除尘后，40%回流到气化装置内。
对气化燃气收集后，经气相色谱检测其气体组分为：H2 27.4%、CO 30.2%、CO225.2%、CH4 10.5%、CnHm 6.7%，焦油含量76mg/Nm3，碳转化率80.47%，气体产率1.67Nm3/kg干基混合物。
实施例2
本实施例所述利用上述装置进行污泥浆气化的方法，其特征在于它包括以下步骤：
步骤一、污泥浆的制备：对污泥进行脱水处理，脱水后污泥含水率控制在80%，再利用超声波对污泥进行破碎，将破碎后的污泥与粒径在20μm~30μm之间生物质及腐殖酸系分散剂按照质量比1.0：0.6：0.2进行搅拌混合制成污泥浆；
步骤二、污泥浆的雾化：将所述污泥浆通过喷淋雾化制成液滴粒径在1mm以下的液滴群，雾化喷嘴出口速度为200m/s；
步骤三、污泥浆的气化：所述污泥液滴在螺旋气流的扰动下，贴近气化炉内壁，在1000℃下发生气化反应生成可燃气；
步骤四、气化燃气回流：所述气化反应生成的可燃气经除尘后，60%回流到气化装置内。
对气化燃气收集后，经气相色谱检测其气体组分为：H2 31.1%、CO 28.5%、CO228.0%、CH4 7.6%、CnHm 4.8%，焦油含量56mg/Nm3，碳转化率88.31%，气体产率1.98Nm3/kg干基混合物。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种污泥浆气化装置，其特征在于，装置自上而下包括雾化区和气化区；所述雾化区上部设有污泥浆喷淋装置，下部沿切线方向开有回流烟气进口；所述气化区下部开有燃气出口，底部设有气化残渣出口。
2.利用权利要求1所述的装置进行污泥浆气化的方法，其特征在于它包括以下步骤：
步骤一、污泥浆的制备：对污泥进行脱水处理，脱水后污泥含水率控制在80%~90%之间，再利用超声波对污泥进行破碎，将破碎后的污泥与生物质及添加剂按照质量比1.0：0.4~0.6：0.1~0.2进行搅拌混合制成污泥浆；
步骤二、污泥浆的雾化：将所述污泥浆通过喷淋雾化制成液滴粒径在2mm以下的液滴群；
步骤三、污泥浆的气化：所述污泥液滴在螺旋气流的扰动下，贴近气化炉内壁，发生气化反应生成可燃气；
步骤四、气化燃气回流：所述气化反应生成的可燃气经除尘后，40%~60%回流到气化装置内。
3.根据权利要求2所述的一种污泥浆气化的方法，其特征在于：所述生物质粒径在20μm~50μm间。
4.根据权利要求2所述的一种污泥浆气化的方法，其特征在于：所述添加剂为木质素系分散剂或腐殖酸系分散剂。
5.根据权利要求2所述的一种污泥浆气化的方法，其特征在于：所述雾化喷嘴出口速度为100～200m/s。
6.根据权利要求2所述的一种污泥浆气化的方法，其特征在于：所述污泥气化区温度在900℃以上。
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