CN110510578A - 一种城市污泥资源化高效制氢设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市污泥资源化高效制氢设备，包括污泥预处理分离装置、进料装置、多流化床气化制氢装置，并依次连接，多流化床气化制氢装置还连接氢气处理装置、烟气处理装置；本发明中氢气处理装置、烟气处理装置产生的余热进行回收利用，实现资源的综合利用；而多流化床气化制氢装置通过橄榄石床料的热量循环传递自持气化，无需掺烧其他化石燃料。本发明将污泥转化为氢气，作为氢能源使用的目的，同时真正让污泥减量化、无害化和资源化，并转化为清洁能源。

Description

一种城市污泥资源化高效制氢设备
技术领域
本发明涉及城市污泥减量化、资源化、无害化处理处置，特别是城市污泥资源化高效制氢设备。
背景技术
目前，针对城市污泥的减量化、资源化、无害化处理工艺主要有污泥干化+焚烧、污泥水泥窑协同处置、污泥气化焚烧、污泥堆肥等技术，这些技术虽然暂时解决污泥围城污染问题和资源化，但是都具有一定局限性和潜在风险。主要如下：(1)城市污泥的燃值低，干化焚烧和气化焚烧都需要掺杂化石燃料或高燃值的有机燃料，运行成本高，同时具有二噁英产生，没有真正达到无害化目的；(2)污泥水泥窑协同处置虽然对环境没有污染，但是属于比例掺烧，对水泥品质有一定影响，同时水泥生产量受施工建设时间影响大，对市政污泥的接纳有波动；(3)污泥堆肥并没有真正去除污泥中的污染物质，由于重金属的累计效应，污泥堆肥进入土地使用有潜在的环境污染风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市污泥资源化高效制氢设备，达到污泥转化为氢气，作为氢能源使用的目的，同时真正让污泥减量化、无害化和资源化，并转化为清洁能源。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种城市污泥资源化高效制氢设备，包括污泥预处理分离装置、有机污泥料仓、无机污泥收集仓、密闭低温干化设备、干料仓、进料机、多流化床气化制氢室、旋风床料回收器、多流化床燃烧室、高温过滤器、气体余热回收器、REM焦油洗涤器、布袋除尘器、PSA变压吸附系统、干燥塔、蒸汽发生器；
污泥预处理分离装置连接有机污泥料仓和无机污泥收集仓；有机污泥料仓、无机污泥收集仓、密闭低温干化设备、干料仓、进料机、多流化床气化制氢室、多流化床燃烧室、旋风床料回收器依次连接；旋风床料回收器与多流化床气化制氢室连接；多流化床气化制氢室依次还连接高温过滤器、气体余热回收器、REM焦油洗涤器、布袋除尘器、PSA变压吸附系统、干燥塔；其中高温过滤器和REM焦油洗涤器连接多流化床燃烧室；PSA变压吸附系统连接助燃气体储存罐，助燃气体储存罐连接多流化床燃烧室；气体余热回收器连接蒸汽发生器，蒸汽发生器连接密闭低温干化设备和多流化床气化制氢室；
多流化床燃烧室还依次连接二次燃烧室、燃烧余热回收器、脱硫除尘系统、重金属吸附塔；燃烧余热回收器连接空气加热器，空气加热器连接风机及多流化床燃烧室；多流化床燃烧室还连接灰渣回收装置。
所述有机污泥料仓还依次连接生物除臭装置、催化氧化除臭塔，从而避免有机污泥料仓的臭气污染。
所述进料机、多流化床气化制氢室、床料净化器相互连接，并形成循环回路；从而保证床料的净化重复使用。
所述多流化床气化制氢室内部设多个三角形挡板，可以阻挡气化室内产生的部分焦油，且焦油顺着三角形挡板及侧壁冷凝。
所述流化床气化制氢室与多流化床燃烧室连接的斜向下联通管中部连接蒸汽管；流化床气化制氢室与旋风床料回收器的连接处也连接蒸汽管，使得燃烧室内产生烟气与气化室8内产生的高氢混合气体不会产生窜气现象。
与现有技术比较，本发明的具有如下优点：第一、设备最前端采用污泥分离技术，对污泥进行有效的有机无机分离提高污泥热值，保证后端气化制氢达到自持气化，无需掺烧任何化石燃料；第二、采用密闭式低温干化设备对污泥进行深度脱水，保持污泥里面有机值含量，同时不会造成H2S、NH3气体大量溢出，影响整个处理厂环境；第三、本工艺技术核心点是采用多流化床进行自持气化，通过气化室橄榄石填料与高压饱和水蒸气共同作用，在缺氧条件下，将污泥中碳与水蒸气反应生成氢气，氢的含量能达到40％以上，能有效提纯回收作为资源使用；第四、源头杜绝二噁英的产生，在多流化床的外部自循环过程中，将气化室气体进行脱硫、脱氨和净化提氢，焚烧室是气化后的单质碳，排放烟气仅仅含有粉尘、SO2、NOX含量很低，无二噁英产生风险，尾气净化简单。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中气化制氢室、多流化床燃烧室及旋风床料回收器的循环结构示意图。
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及2所示，本发明实施例中，一种城市污泥资源化高效制氢设备，包括污泥预处理分离装置1、有机污泥料仓2、无机污泥收集仓24、密闭低温干化设备3、干料仓4、进料机5、多流化床气化制氢室6、旋风床料回收器8、多流化床燃烧室7、高温过滤器9、气体余热回收器10、REM焦油洗涤器11、布袋除尘器12、PSA变压吸附系统13、干燥塔14、蒸汽发生器27；
污泥预处理分离装置1连接有机污泥料仓2和无机污泥收集仓24；有机污泥料仓2、密闭低温干化设备3、干料仓4、进料机5、多流化床气化制氢室6、多流化床燃烧室7、旋风床料回收器8依次连接；旋风床料回收器8与多流化床气化制氢室6连接；进料机5、多流化床气化制氢室6还互相连接有床料净化器23，并形成循环回路。
多流化床气化制氢室6依次还连接高温过滤器9、气体余热回收器10、REM焦油洗涤器11、布袋除尘器12、PSA变压吸附系统13、干燥塔14；其中高温过滤器9和REM焦油洗涤器11连接多流化床燃烧室7；PSA变压吸附系统13连接助燃气体储存罐15，助燃气体储存罐15连接多流化床燃烧室7；气体余热回收器10连接蒸汽发生器27，蒸汽发生器27连接密闭低温干化设备3和多流化床气化制氢室6；再多流化床气化制氢室6内部设多个三角形挡板；流化床气化制氢室6与多流化床燃烧室7之间下部连接的斜向下联通管中部通过蒸汽管连接蒸汽发生器27；流化床气化制氢室6与旋风床料回收器8的连接处也通过蒸汽管连接蒸汽发生器27。
多流化床燃烧室7还依次连接二次燃烧室16、燃烧余热回收器17、脱硫除尘系统18、重金属吸附塔19；燃烧余热回收器17连接空气加热器20，空气加热器20连接风机21及多流化床燃烧室7；多流化床燃烧室7还连接灰渣回收装置22；
有机污泥料仓2还依次连接生物除臭装置25、催化氧化除臭塔26。
城市污泥通过污泥预处理分离装置1，实现有机污泥和无机污泥的分离，无机污泥进入到无机污泥收集仓24用于建材材料，有机污泥进入有机污泥料仓2，再至密闭低温干化设备3，通过蒸汽发生器27的蒸汽干化，形成有机干料，并进入干料仓4，再通过进料机5加料至多流化床气化制氢室6，有机干料在多流化床气化制氢室6内，在橄榄石床料及蒸汽的作用下，进行无氧气化，生成高氢混合气体；而生成的焦油碰到多流化床气化制氢室6内的三角形挡板而冷凝后，随着生成的焦炭一同随多流化床气化制氢室6的橄榄石床料经过斜向下的联通管进入到多流化床燃烧室7充分燃烧，从而加热橄榄石床料，高温橄榄石床料再通过旋风床料回收器8，循环至多流化床气化制氢室6，从而保持多流化床气化制氢室6内的温度，保证自持气化的条件；而产生的高氢混合气体经过高温过滤器9、气体余热回收器10、REM焦油洗涤器11、布袋除尘器12、PSA变压吸附系统13、干燥塔14的处理，收集到99.99％的氢气；而气体余热回收器10回收的高温气体给蒸汽发生器27提供热量产生蒸汽，而高温过滤器9过滤的残渣及REM焦油洗涤器11洗涤的焦油再进入到多流化床燃烧室7进行废物利用进行燃烧；PSA变压吸附系统13吸附残余的非氢气体作为助燃气体存入助燃气体储存罐15，再为多流化床燃烧室7提供助燃。而多流化床燃烧室7内燃烧产生的烟气经过二次燃烧室16、燃烧余热回收器17、脱硫除尘系统18、重金属吸附塔19的处理后，产生清洁气体而排放；而其中燃烧余热回收器17回收的高温气体进入空气加热器20加热风机21吹入的空气，再进入至多流化床燃烧室7提供燃烧所需的氧气；而多流化床燃烧室7燃烧产生的灰渣通过底部排渣口排至灰渣回收装置22，可用于建材材料。
为了避免有机污泥的臭气影响，通过生物除臭装置25、催化氧化除臭塔26的处理，从而形成清洁气体排放。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种城市污泥资源化高效制氢设备，其特征在于，包括污泥预处理分离装置(1)、有机污泥料仓(2)、无机污泥收集仓(24)、密闭低温干化设备(3)、干料仓(4)、进料机(5)、多流化床气化制氢室(6)、旋风床料回收器(8)、多流化床燃烧室(7)、高温过滤器(9)、气体余热回收器(10)、REM焦油洗涤器(11)、布袋除尘器(12)、PSA变压吸附系统(13)、干燥塔(14)、蒸汽发生器(27)；
污泥预处理分离装置(1)连接有机污泥料仓(2)和无机污泥收集仓(24)；有机污泥料仓(2)、密闭低温干化设备(3)、干料仓(4)、进料机(5)、多流化床气化制氢室(6)、多流化床燃烧室(7)、旋风床料回收器(8)依次连接；旋风床料回收器(8)与多流化床气化制氢室(6)连接；
多流化床气化制氢室(6)依次还连接高温过滤器(9)、气体余热回收器(10)、REM焦油洗涤器(11)、布袋除尘器(12)、PSA变压吸附系统(13)、干燥塔(14)；其中高温过滤器(9)和REM焦油洗涤器(11)连接多流化床燃烧室(7)；PSA变压吸附系统(13)连接助燃气体储存罐(15)，助燃气体储存罐(15)连接多流化床燃烧室(7)；气体余热回收器(10)连接蒸汽发生器(27)，蒸汽发生器(27)连接密闭低温干化设备(3)和多流化床气化制氢室(6)；
多流化床燃烧室(7)还依次连接二次燃烧室(16)、燃烧余热回收器(17)、脱硫除尘系统(18)、重金属吸附塔(19)；燃烧余热回收器(17)连接空气加热器(20)，空气加热器(20)连接风机(21)及多流化床燃烧室(7)；多流化床燃烧室(7)还连接灰渣回收装置(22)。
2.根据权利要求1所述的一种城市污泥资源化高效制氢设备，其特征在于，所述有机污泥料仓(2)还依次连接生物除臭装置(25)、催化氧化除臭塔(26)。
3.根据权利要求1所述的一种城市污泥资源化高效制氢设备，其特征在于，所述进料机(5)、多流化床气化制氢室(6)、床料净化器(23)相互连接，并形成循环回路。
4.根据权利要求1所述的一种城市污泥资源化高效制氢设备，其特征在于，所述多流化床气化制氢室(6)内部设多个挡板。
5.根据权利要求1所述的一种城市污泥资源化高效制氢设备，其特征在于，所述流化床气化制氢室(6)与多流化床燃烧室(7)之间下部连接的斜向下联通管中部连接蒸汽管；
流化床气化制氢室(6)与旋风床料回收器(8)的连接处也连接蒸汽管。
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