CN106587561A - 一种污泥热水解气化处理系统及其处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥热水解气化处理系统及其处理工艺，包括污泥浆化设备、加热加压反应器、闪蒸罐、机械脱水设备、热解气化炉、余热锅炉和烟气处理设备，污泥浆化设备通过抽送泵依次连接加热加压反应器、气体除水设备、热解气化炉、余热锅炉以及烟气处理设备，余热锅炉通过蒸汽管道连接在加热加压反应器上，加热加压反应器与污泥浆化设备之间连接有闪蒸罐，加热加压反应器与热解气化路之间依次连接热交换器、机械脱水设备、送料机。本发明采用蒸汽加热和热解气化炉处理技术，将污泥中的病原体、害虫卵等全部杀灭；处理过程不添加任何化学药剂，全部产物均可资源化利用，安全稳定，废气产生量低，废气产生量很低，减排效果明显。

Description

一种污泥热水解气化处理系统及其处理工艺

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体是一种污泥热水解气化处理系统及其处理工艺。

背景技术

随着我国城镇化水平的不断提高，城市污水处理设施高速发展，2014年全国污水处理厂达到3622座，废水处理量达到1.53亿立方/天，伴随产生大量的污泥，产量约为处理水体积的0.15％-1％。目前我国污泥处理方式主要以填埋占较大比例，其次是农用，少量焚烧。污泥填埋和土地利用都存在一定风险，污泥中可能含有的大量重金属和其它有害物质会在土壤表层累积，对地下水造成污染，污泥中还含有较多病原菌，会通过各种途径造成环境污染，而且填埋还会消耗大量的土地资源。焚烧由于投资大运行成本高，而难以大力推广。寻求一种科学、合理，经济、可行，并可使污泥处理达到无害化要求的方式尤为重要。以实现污泥的无害化处理、资源化利用和减量化、稳定化为目的，充分体现绿色低碳、节能减排的理念。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污泥热水解气化处理系统及其处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种污泥热水解气化处理系统，包括污泥浆化设备、加热加压反应器、闪蒸罐、机械脱水设备、热解气化炉、余热锅炉和烟气处理设备，所述污泥浆化设备的下端通过抽送泵连接在加热加压反应器的顶端一侧，所述加热加压反应器顶端与热解气化炉的侧壁之间连接有气体除水设备，所述余热锅炉连接在热解气化炉的侧壁与烟气处理设备之间，所述余热锅炉的顶端通过蒸汽管道连接在加热加压反应器的侧壁上，所述加热加压反应器的侧壁下端与污泥浆化设备的侧壁之间连接有闪蒸罐，所述加热加压反应器的下端与机械脱水设备之间连接有热交换器，所述热交换器的一端还连接在闪蒸罐的侧壁下端，所述机械脱水设备通过送料机连接在热解气化炉的顶端。

作为本发明进一步的方案：所述烟气处理设备包括依次连接的除酸塔、消石灰反应塔和布袋除尘器。

一种所述的污泥热水解气化处理系统的处理工艺，步骤如下：

(1)污泥浆化设备接收稀浆状的污泥，含水率为80～99％；

(2)污泥浆化设备内的污泥通过抽送泵泵入加热加压反应器内；

(3)蒸汽管道接入加热加压反应器，通过加热加压反应器与蒸汽管道的连通以及控制，蒸汽管道内的蒸汽通过蒸汽压力翻动加热加压反应器内的污泥，反应时间为30～45min，反应温度控制在115～150℃，压力控制在0.5～1.0MPa；污泥在加热加压反应器内通过蒸汽的作用升温，产生的气体接入热解气化炉，污泥在浆化设备中通过热预处理，大幅提高了污泥的脱水性能与可压缩性能，同时完成污泥的杀菌消毒和除臭；

(4)在加热加压反应器内反应结束后，将污泥先输送到热交换器内进行换热冷却，热交换器产生的余热返回闪蒸罐，冷却后直接输送到机械脱水设备中进行脱水，使得污泥中的含水率在40％以下；

(5)将脱水后的污泥通过送料机送入热解气化炉中进行热解气化；

(6)热解气化炉中产生的烟气先输送到余热锅炉中进行气热交换，出口烟气温度降至230℃以下；

(7)经过余热锅炉降温的烟气经过烟气处理设备的处理，烟气经过除酸塔内的碱液中和除酸，再经过消石灰反应塔脱水，并吸附重金属、二噁英以及布袋除灰和湿电除尘后，达标排放；

(8)经过余热锅炉气热交换产生的蒸汽送入加热加压反应器中，以提供加热加压反应器需要的蒸汽；

(9)加热加压反应器中产生的可燃性气体经过脱水器的脱水后，送入进入热解气化炉中进行燃烧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用热水解及机械脱水设备将污泥含水率降至40％以下，减量67％以上，通过高温蒸汽将污泥中的病原体、害虫卵等全部杀灭；通过水解蛋白与重金属的络合反应和螯合反应消除重金属毒性；处理过程视污泥成份不添加或添加少量化学药剂，再通过热解气化炉的热解气化，所得产物资源化利用，且安全、稳定。废气产生量低，不采用蒸发方式脱水，废水产生量大幅降低，减排效果明显，解决了污泥处置缺少热源的问题，热能充分利用，自我平衡，较热干化技术节能50％以上。

附图说明

图1为污泥热水解气化处理系统的流程示意图。

图中：1-污泥浆化设备；2-加热加压反应器；3-闪蒸罐；4-热解气化炉；5-余热锅炉；6-烟气处理设备；7-热交换器；8-机械脱水设备；9-送料机；10-蒸汽管道；11-气体除水设备。

具体实施方式

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。

请参阅图1，本发明实施例中，一种污泥热水解气化处理系统，包括污泥浆化设备1、加热加压反应器2、闪蒸罐3、机械脱水设备8、热解气化炉4、余热锅炉5和烟气处理设备6，污泥浆化设备1的下端通过抽送泵连接在加热加压反应器2的顶端一侧，加热加压反应器2顶端与热解气化炉4的侧壁之间连接有气体除水设备11，余热锅炉5连接在热解气化炉4的侧壁与烟气处理设备6之间，余热锅炉5的顶端通过蒸汽管道10连接在加热加压反应器2的侧壁上，加热加压反应器2的侧壁下端与污泥浆化设备1的侧壁之间连接有闪蒸罐3，加热加压反应器2的下端与机械脱水设备8之间连接有热交换器7，热交换器7的一端还连接在闪蒸罐3的侧壁下端，机械脱水设备8通过送料机9连接在热解气化炉4的顶端。烟气处理设备6包括依次连接的除酸塔、消石灰反应塔和布袋除尘器及湿电除尘设备。

将污泥进行蒸汽加热，是通过蒸汽与污泥在反应容器直接接触反应，破坏污泥胶状絮体、细胞壁(膜)等持水结构，使污泥中的大部分有机物分解、细胞破碎，原来通过机械方式难以去除的“结合水”转变为可通过机械方式去除的“自由水”；同时，污泥中的大分子分解为小分子，部分有机物转变为溶解性有机物和水解蛋白。由于大部分“结合水”转变为“自由水”，污泥脱水性能大幅提升，使得原来只能通过热力蒸发方式脱除的水分，可以通过机械分离方式以液态形式脱除，从而大幅降低污泥脱水能耗和污泥处理成本。热水解技术采用机械将污泥含水率降至30％以下，减量70％以上，克服了常规热水解技术污泥含固率不能高于10％(即含水率不低于90％)的限制，处理效率提高1倍以上，流程短、占地少，大幅降低投资和运行成本。废气产生量低，不采用蒸发方式脱水，废气产生量大幅降低，减排效果明显。全过程不添加任何化学药剂，避免二次污染，便于后续处置。无相变脱水，大幅降低脱水能耗，较热干化技术节能50％以上。可以通过污泥自身能量完成污泥处理处置，实现“以污治污”。

热解气化炉从上到下依次为空层、干燥层、热裂解层、高温熔融层、灰渣层、冷却层和排渣层。污泥经干燥、热解后产生的甲烷、一氧化碳等可燃物在裂解层缺氧热裂解，可提高温度最高达1100℃，为污泥的热解气化提供足够的热量，其垂直分布的温度场更有利于污泥的热解气化熔融，有利于降低污泥的热灼减率。因此热解气化炉在污泥处理过程中无需提供辅助燃料，且污泥热解后的残渣具有类陶瓷体特性。

污泥热解气化熔融产生的高温烟气，通过余热锅炉进行热能回收。余热锅炉换热回收产生的高温蒸汽可并入厂内的蒸汽供热系统用于污泥烘干、生产等，达到综合利用的目的。

加热加压反应器中产生的高浓度臭气经管道送入热解气化炉中，通过1000℃以上的高温热解处理，使臭气物质彻底分解。厂房内产生的臭气经集气系统收集后，集中送入生物除臭系统，经过多级生物滤床处理后达标排放。

烟气经余热锅炉换热面换热，温度降到230℃左右后进入烟气处理设备。烟气首先进入脱酸塔内，烟气与进入脱酸塔内的碱液混合，将烟气中的酸性气体中和；活性炭吸附及布袋湿电除尘；使污染物排放达到或超过国家标准。收集下来的粉尘装袋送至灰库，或由飞灰处理设备进行固化填埋或热解熔融处理。

污泥热水解气化处理系统的处理工艺如下：

(1)污泥浆化设备接收含水率为80～99％的污泥；

(2)污泥浆化设备的污泥通过抽送泵输入加热加压反应器内；

(3)蒸汽管道接入加热加压反应器，通过加热加压反应器与蒸汽管道的连通以及控制，加热加压反应器内的污泥，反应时间为30～45min，反应温度控制在130～150℃，压力至0.5～1MPa；污泥在加热加压反应器内通过蒸汽的作用升温，产生的臭气、可燃气体接入热解气化炉，通过热水解工艺处理，大幅提高了污泥的脱水性能与可压缩性能，同时完成污泥的杀菌消毒和除臭；

(4)在加热加压反应器内反应结束后泄压，泄压出的闪蒸蒸汽通过闪蒸罐后余热进入污泥浆化设备将污泥加热，泄压完成后加热加压反应器中的污泥先输送到热交换器内进行冷却，热交换器产生的余热返回闪蒸罐，冷却后直接输送至机械脱水设备中进行脱水，使得污泥中的含水率在40％以下；

(5)将脱水后的污泥通过送料机送入热解气化炉中进行热解气化；

(6)热解气化炉中产生的烟气先输送到余热锅炉中进行气热交换，锅炉出口烟气温度降至230度以下；

(7)经过余热锅炉降温的烟气经过烟气处理工艺技术设备的处理，烟气经过除酸塔内的碱液中和除酸，再经过消石灰反应塔脱水，并活性炭吸附重金属、二噁英以及布袋除灰和湿电除尘后，达标排放；

(8)经过余热锅炉气热交换产生的蒸汽送入加热加压反应器中，以提供加热加压反应器需要的蒸汽；

(9)加热加压反应器中产生的可燃气体经过气体除水装置脱水后，送入热解气化炉中进行燃烧。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种污泥热水解气化处理系统，包括污泥浆化设备、加热加压反应器、闪蒸罐、机械脱水设备、热解气化炉、余热锅炉和烟气处理设备，其特征在于，所述污泥浆化设备的下端通过抽送泵连接在加热加压反应器的顶端一侧，所述加热加压反应器顶端与热解气化炉的侧壁之间连接有气体除水设备，所述余热锅炉连接在热解气化炉的侧壁与烟气处理设备之间，所述余热锅炉的顶端通过蒸汽管道连接在加热加压反应器的侧壁上，所述加热加压反应器的侧壁下端与污泥浆化设备的侧壁之间连接有闪蒸罐，所述加热加压反应器的下端与机械脱水设备之间连接有热交换器，所述热交换器的一端还连接在闪蒸罐的侧壁下端，所述机械脱水设备通过送料机连接在热解气化炉的顶端。

2.根据权利要求1所述的污泥热水解气化处理系统，其特征在于，所述烟气处理设备包括依次连接的除酸塔和消石灰反应塔。

3.一种如权利要求1所述的污泥热水解气化处理系统的处理工艺，其特征在于，步骤如下：

(1)污泥浆化设备接收稀浆状的污泥，含水率为80～99％；

(2)污泥浆化设备内的污泥通过抽送泵泵入加热加压反应器内；

(3)蒸汽管道接入加热加压反应器，通过加热加压反应器与蒸汽管道的连通以及控制，蒸汽管道内的蒸汽通过蒸汽压力翻动加热加压反应器内的污泥，反应时间为30～45min，反应温度控制在115～150℃，压力控制在0.5～1.0MPa；

(4)在加热加压反应器内反应结束后，将污泥先输送到热交换器内进行换热冷却，热交换器产生的余热返回闪蒸罐，冷却后直接输送到机械脱水设备中进行脱水，使得污泥中的含水率在40％以下；

(5)将脱水后的污泥通过送料机送入热解气化炉中进行热解气化；

(6)热解气化炉中产生的烟气先输送到余热锅炉中进行气热交换，出口烟气温度降至230℃以下；

(7)经过余热锅炉降温的烟气经过烟气处理设备的处理，烟气经过除酸塔内的碱液中和除酸，再经过消石灰反应塔脱水，并吸附重金属、二噁英以及布袋除灰和湿电除尘后，达标排放；

(8)经过余热锅炉气热交换产生的蒸汽送入加热加压反应器中，以提供加热加压反应器需要的蒸汽；

(9)加热加压反应器中产生的可燃性气体经过脱水器的脱水后，送入进入热解气化炉中进行燃烧。