CN108609821A - 一种用于污泥无害化处置的高温裂解气化系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于污泥无害化处置的高温裂解气化系统；包括进料组件、反应炉和排渣组件；所述进料组件包括储料斗、第一阀门、加料斗、第二阀门和下料管，所述储料斗的下端出料口与所述加料斗的上端进料口连通，且两者的连通路径上设有第一阀门；所述加料斗的下端出料口与所述下料管连通，且两者的连通路径上设有第二阀门；所述下料管的下端与所述反应炉连通，且其轴线沿着向下倾斜的方向延伸；所述排渣组件包括第一出渣阀、出渣储料斗和第二出渣阀，所述反应炉的下端出渣口与所述出渣储料斗通过管道连通，且两者之间的管道上设有所述第一出渣阀；所述第二出渣阀设置在所述出渣储料斗的下端出料口。消耗量低，还可充分提取污泥中的热值，作为可利用资源。

Description

一种用于污泥无害化处置的高温裂解气化系统
技术领域
本发明涉及污泥处理设备领域，特别是一种用于污泥无害化处置的高温裂解气化系统。
背景技术
目前，常用的污泥处理处置主要以焚烧、填埋、污泥低温热解等方式为主。
而对于现有污泥处理技术，主要存在以下问题：
1、焚烧技术
（1）环保因素：
①焚烧过程中属于供氧燃烧，二噁英无法得到抑制；
②污泥运输过程中，产生的滤液或臭气等，容易造成二次污染；
（2）经济因素
①焚烧处理厂建地区域偏远，运输成本高；
②占地面积大，规模不易控制，投资成本和运行成本高；
③燃烧产生的烟气成分复杂，后续处理设备费用高；
④焚烧过程中需不间断投加辅助燃料，原料消耗高；
（3）安全因素
①污泥焚烧炉规模大，采用高温焚烧炉或流化床或回窑炉，具有高温高压危险因素。
2、填埋
（1）环保因素：
①污泥填埋随着在土地里氧化反应，会腐烂变质产生臭气体；
②污泥中的水分渗漏至地下水中，造成地下水污染；
（2）经济因素
①需运输至较偏远区域填埋，运输费用极高；
②随着土地不断开发，可使用土地减少，处置成本提高。
3、污泥低温热解技术
（1）减容量低：传统低温热解，热解温度在650℃时，污泥减少量才40%—50%。现实发明的高温热解减容量高达70%以上。
（2）重金属有效固定率低，污泥残渣中仍有重金属析出，不符合环保要求。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种用于污泥无害化处置的高温裂解气化系统，环保且仅需消耗电能和水，消耗量低；还可以充分提取污泥中的热值，回收作为可利用资源；污泥减容量高，运行稳定安全可靠。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于污泥无害化处置的高温裂解气化系统；包括进料组件、反应炉和排渣组件；
所述进料组件包括储料斗、第一阀门、加料斗、第二阀门和下料管，所述储料斗的下端出料口与所述加料斗的上端进料口连通，且两者的连通路径上设有第一阀门；所述加料斗的下端出料口与所述下料管连通，且两者的连通路径上设有第二阀门；所述下料管的下端与所述反应炉连通，且其轴线沿着向下倾斜的方向延伸；
所述排渣组件包括第一出渣阀、出渣储料斗和第二出渣阀，所述反应炉的下端出渣口与所述出渣储料斗通过管道连通，且两者之间的管道上设有所述第一出渣阀；所述第二出渣阀设置在所述出渣储料斗的下端出料口。
优选的，所述反应炉的下端腔体通过冷凝水排水管与所述出渣储料斗连通，所述冷凝水排水管的外部形状为V字形。
优选的，所述下料管的下端设有用于控制下料均匀程度的均布器。
优选的，所述下料管向下倾斜的角度为45°。
优选的，所述反应炉设有蒸汽网路，所述蒸汽网路包括外接蒸汽源的干路和相互并联的两条支路，其中一条支路与所述反应炉的上端连通，为气封支路；另外一条支路与所述反应炉的下部腔体连通，为鼓风支路。
优选的，所述气封支路通过130oC—160oC，0.4MPa饱和蒸汽对所述反应炉进行封堵。
优选的，所述反应炉内设有配带炉栅的夹套式冷却盘管，其中，所述炉栅作为气化剂入口。
优选的，所述反应炉内设有液压破渣装置。
优选的，所述反应炉的上端通过管道连通有可燃气回收装置。
利用本发明的气化系统能回收大量热能，能源回收效率高、资源利用率高，1kg污泥（热值约为2000kcal/kg）产生约2可燃气（1000大卡/kg），相当于节约标准煤0.25-0.35kg煤，1t污泥产生的热解气可以生产约2t（1.6MPa，250oC）的蒸汽，能真正实现资源的循环利用。另外，本系统的结构简单，适应性广，兼容性高，针对不同污泥规模去满足处理要求，可满足10t/d—150t/d规模，投资少，成本低。再有，本系统主要在缺氧条件下发生反应，且反应温度高，中心反应温度达1000oC以上，无臭气排放，无二噁英产生，提取可燃气可作为燃料，处理技术简单，处理后的烟气能符合国家最严格的环保指标。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图。
其中：进料组件1，储料斗11，第一阀门12，加料斗13，第二阀门14，下料管15；反应炉2；
排渣组件3，第一出渣阀31，出渣储料斗32，第二出渣阀33；
冷凝水排水管4，均布器5；
蒸汽网路6，干路61，气封支路62，鼓风支路63；
夹套式冷却盘管7，液压破渣装置8，加料斗9，可燃气回收装置10，炉栅16。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种用于污泥无害化处置的高温裂解气化系统；包括进料组件1、反应炉2和排渣组件3；
所述进料组件1包括储料斗11、第一阀门12、加料斗13、第二阀门14和下料管15，所述储料斗11的下端出料口与所述加料斗13的上端进料口连通，且两者的连通路径上设有第一阀门12；所述加料斗13的下端出料口与所述下料管15连通，且两者的连通路径上设有第二阀门14；所述下料管15的下端与所述反应炉2连通，且其轴线沿着向下倾斜的方向延伸；
所述排渣组件3包括第一出渣阀31、出渣储料斗32和第二出渣阀33，所述反应炉2的下端出渣口与所述出渣储料斗32通过管道连通，且两者之间的管道上设有所述第一出渣阀31；所述第二出渣阀33设置在所述出渣储料斗32的下端出料口。
工作时污泥来料后，通过叉车投加至加料斗9，使用电动葫芦或者履带输送至储料斗11进行储存，其中，考虑到污泥机械强度不高，采用机械输送（如绞龙），会导致污泥成粉，不利于后续处理。
当反应炉2需要投料时，打开第一阀门12（本实施例中采用的是液压传动阀门），让储料斗11内的污泥掉至加料斗13，加料斗13储满后关闭第一阀门12，打开第二阀门14（本实施例中采用的是液压传动阀门），让污泥在重力下通过下料管15自动投加到反应炉2内，其中，双重液压阀门可以有效控制加料量，而下料管15采用倾斜设置，减缓了污泥掉落过程中的重力加速度，防止滑落速度过快导致污泥破碎。
污泥因重力投加至反应炉2内，炉内污泥随着热传递逐渐向上传递。炉内处于缺氧状态，高温下污泥大分子有机物分解成小分子气体，当污泥热值逐渐给消耗完后，形成废渣，从干式旋转灰盘自动出渣装置排渣。热能继续向上传递消耗上层污泥，通过不断间歇加料，保持系统连续运行。其中，出渣时废渣依次通过第一出渣阀31（本实施例中使用的是液压出渣阀）、出渣储料斗32和第二出渣阀33（本实施例中使用的是液压出渣阀），液压出渣阀通过双重控制出渣，保持炉内灰渣层，防止烧坏炉内的相关配件。
所述反应炉2的下端腔体通过冷凝水排水管4与所述出渣储料斗32连通，所述冷凝水排水管4的外部形状为V字形。
所述下料管15的下端设有用于控制下料均匀程度的均布器5。
均布器5通过外部微调，从而较大幅度调整内部下料器挡板方向，从而确保炉内污泥平均分布。
优选的，所述下料管15向下倾斜的角度为45°。
所述反应炉2设有蒸汽网路6，所述蒸汽网路6包括外接蒸汽源的干路61和相互并联的两条支路，其中一条支路与所述反应炉2的上端连通，为气封支路62；另外一条支路与所述反应炉2的下部腔体连通，为鼓风支路63。
本实施例中无需加入辅助燃料，通过通过鼓风支路63实现自动传热连续反应，能耗低，处理量效率高。通过气封支路62保证反应炉2内的反应条件，提高反应效率。
优选的，所述气封支路62通过130oC_—160oC，0.4MPa的饱和蒸汽对所述反应炉2进行封堵。
所述反应炉2内设有配带炉栅16的夹套式冷却盘管7，其中，所述炉栅16作为气化剂入口。
反应炉2的内部呈中空结构，底部采用配带炉栅16的夹套式冷却盘管7作为冷却装置进行嵌入，炉栅16作为气化剂入口，通过调整风机和蒸汽电磁阀控制气化剂用量。夹套式冷却盘管7可用以蒸汽生产，自给自用。
所述反应炉2内设有液压破渣装置8。
由于污泥挥发分高，焦油含量高，炉内高温反应物质遇到受冷水壁后形成焦块。通过液压破渣装置8实现自动破渣，保证炉内的正常反应；液压破渣装置8具有强力破焦装置，对焦油遇冷便成就焦块凝结的物质进行碾碎变小块，无需人工破焦。
所述反应炉2的上端通过管道连通有可燃气回收装置10。
污泥自身具有一定热值，一方面，在高温缺氧条件裂解气化后会产生大量可燃气，通过可燃气回收装置进行回收利用；另一方面，经裂解气化后的污泥灰分含量高达99%，重金属各项指标满足相关标准。
利用本气化系统能回收大量热能，能源回收效率高、资源利用率高，1kg污泥（热值2000kcal/kg）产生约2可燃气（1000大卡/kg），相当于节约标准煤0.25-0.35kg煤，1t污泥产生的热解气可以生产约2t（1.6MPa，250oC）的蒸汽，能真正实现资源的循环利用。另外，本系统的结构简单，适应性广，兼容性高，针对不同污泥规模去满足处理要求，可满足10t/d—150t/d规模，投资少，成本低。再有，本系统主要在缺氧条件下发生反应，且反应温度高，中心反应温度达1000oC以上，无臭气排放，无二噁英产生，提取可燃气可作为燃料，处理技术简单，处理后的烟气能符合国家最严格的环保指标。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于污泥无害化处置的高温裂解气化系统，其特征在于：包括进料组件、反应炉和排渣组件；
所述进料组件包括储料斗、第一阀门、加料斗、第二阀门和下料管，所述储料斗的下端出料口与所述加料斗的上端进料口连通，且两者的连通路径上设有第一阀门；所述加料斗的下端出料口与所述下料管连通，且两者的连通路径上设有第二阀门；所述下料管的下端与所述反应炉连通，且其轴线沿着向下倾斜的方向延伸；
所述排渣组件包括第一出渣阀、出渣储料斗和第二出渣阀，所述反应炉的下端出渣口与所述出渣储料斗通过管道连通，且两者之间的管道上设有所述第一出渣阀；所述第二出渣阀设置在所述出渣储料斗的下端出料口。
2.根据权利要求1所述的高温裂解气化系统，其特征在于：所述反应炉的下端腔体通过冷凝水排水管与所述出渣储料斗连通，所述冷凝水排水管的外部形状为V字形。
3.根据权利要求1所述的高温裂解气化系统，其特征在于：所述下料管的下端设有用于控制下料均匀程度的均布器。
4.根据权利要求1或3所述的高温裂解气化系统，其特征在于：所述下料管向下倾斜的角度为45°。
5.根据权利要求1所述的高温裂解气化系统，其特征在于：所述反应炉设有蒸汽网路，所述蒸汽网路包括外接蒸汽源的干路和相互并联的两条支路，其中一条支路与所述反应炉的上端连通，为气封支路；另外一条支路与所述反应炉的下部腔体连通，为鼓风支路。
6.根据权利要求5所述的高温裂解气化系统，其特征在于：所述气封支路通过130oC—160oC，0.4MPa饱和蒸汽对所述反应炉进行封堵。
7.根据权利要求1所述的高温裂解气化系统，其特征在于：所述反应炉内设有配带炉栅的夹套式冷却盘管，其中，所述炉栅作为气化剂入口。
8.根据权利要求1所述的高温裂解气化系统，其特征在于：所述反应炉内设有液压破渣装置。
9.根据权利要求1所述的高温裂解气化系统，其特征在于：所述反应炉的上端通过管道连通有可燃气回收装置。
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