CN111499129A - 一种工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，通过以烘干、造粒、气化、发电、制岩棉为依托形成一整套的系统方法，在无臭、无污染的前提下实现污泥实现大规模工业活性污泥的减量化、无害化和资源化，本发明中有机物被热解为一氧化碳、氢气、烷类等可燃气体，进入燃气发电机组，产生的电力用于岩棉生产，可以更方便、清洁利用，实现资源化循环经济；污泥经热气化熔融高温处理，体积大幅度下降，气化后有机物以气体形式发电，发电用于剩余的无机物熔融制岩棉，无机物密度更高，质量更重，强度大幅上升，可用于制作岩棉生产。
Description
技术领域
本发明涉及工业活性污泥的综合利用技术领域，具体涉及一种工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法。
背景技术
随着经济的飞速发展，使得工业污水的排放量空前增加，在这样的背景下污水处理厂的发展正方兴未艾。目前，我国年污水处理量比十五期间增加了一倍以上。在污水处理工艺运行过程中，工业污水产生的污泥一部分回流作为生物反应的反应物，而剩余的污泥要排出到系统之外。这些剩余污泥的量是惊人的，其含水率较高、体积庞大、气味恶臭、成分复杂，含有大量的危险物质，且含有大量的重金属等有毒有害物质，属于典型的危险废弃物。
因此工业污泥如果不经过科学的处理处置，就直接排放到外界环境中，就会对地面水体、土壤、地下水和空气造成极大的污染，对人体健康造成不利影响。因此必须要对污泥进行无害化、减量化、稳定化的处理，并妥善处置，以免给环境造成二次污染。
目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，这四种处理方法的占比分别为65%、15%、6%、3%。可以看出我国污泥处理方式仍以填埋为主，加之我国污水处理企业处置能力不足、处置手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。
现有工业污泥处理技术方式以焚烧处理加填埋为主要方式，污泥经焚烧炉焚烧后还会产生20%的残渣，其残渣含有污染性的重金属会产生二次污染环境，占用园区的土地资源，无法资源化利用。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法。以烘干、造粒、气化、发电、制岩棉为依托形成一整套的系统方法，在无臭、无污染的前提下实现污泥实现大规模工业活性污泥的减量化、无害化和资源化。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，包括如下步骤：
S1：脱水，将工业活性污泥从热解汽化炉炉顶部加入热解气化炉中，在下降的过程中与温度在80-120℃的热解燃气接触，在1-2小时内不断脱去附着水，水变成蒸汽和热解燃气一起排出炉外，逐步变干燥形成可燃物；
S2:干馏，通入温度为200-450℃的热解燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类、一氧化碳、焦油和水蒸气，工业活性污泥中的氯元素生成氯化氢气体，硫元素生成气体，以上所有气体一起从热解汽化炉的炉体上部排出；
S3:氧化还原；从热解汽化炉底部通入蒸汽和空气，加热至1100-1200℃，与干馏后的工业活性污泥发生氧化还原反应生成热解燃气，留下无机熔渣；
S4：排出废料，将无机熔渣排出，并输送到电熔炉内；
S5：将步骤S1、S3中生成的热燃解气和步骤S2中生产的所有气体输送到发电机组内提供燃料；
S6：步骤S5中的发电机向步骤S4中的电熔炉提供电力，将无机熔渣融化形成熔浆；
S7：将步骤S6中的熔浆经离心机甩成纤维，并收集；
S8：将收集的纤维铺在摆锤铺棉机上，并经成型输送机成型为棉毡；
S9：棉毡加压成型，烘干固化，冷却成型，制得岩棉。
作为对上述技术方案的改进，步骤S1，步骤S3中的热燃解气为一氧化碳、氢气的混合物。
作为对上述技术方案的改进，所述热燃解气的制备方式为，从热解汽化炉底部通入蒸汽和空气，与焦炭一起加热至1100-1200℃制备而成。
作为对上述技术方案的改进，所述步骤S7中的离心机使用110V电压。
作为对上述技术方案的改进，所述步骤S9中烘干产生的气体经过滤后再排放。
作为对上述技术方案的改进，所述步骤S6中的离心机为四辊离心机。
作为对上述技术方案的改进，所述步骤S1中的可燃气体旭经过除尘、冷却降温、净化、脱氯、脱硫、加压、干燥。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明的工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，具有以下优势
1、处理工业活性污泥无臭无味：系统封闭，烘干，可燃气高温处理，气体净化。
2、无二恶英类物质产生：贫氧气化条件，杜绝二恶英类物质生成所需的氧气。
3、避免污泥中重金属污染风险：高达1200℃的高温，重金属被牢牢固化在流化的无机硅酸盐晶体结构中，酸碱条件下均不会析出。
4、减量化明显：有机物被提炼出来，无机物高温下熔融流化。
5、资源化效率高：气化发电、气化效率高达70%，有效利用有机成分，无机废弃物熔融，制作保温岩棉。
6、技术先进，工业化水平高：超低排放，环境指标远低于国家标准，满足未来环境标准的需要，处理规模可大可小，适应各种产量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的总流程示意图；
图2为本发明的工业污泥处理示意图。
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。
如图1-图2所示，本发明的工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，
一种工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，包括如下步骤：
S1：脱水，将工业活性污泥从热解汽化炉炉顶部加入热解气化炉中，在下降的过程中与温度在80-120℃的热解燃气接触，在1-2小时内不断脱去附着水，水变成蒸汽和热解燃气一起排出炉外，逐步变干燥形成可燃物；
S2:干馏，通入温度为200-450℃的热解燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类、一氧化碳、焦油和水蒸气，工业活性污泥中的氯元素生成氯化氢气体，硫元素生成气体，以上所有气体一起从热解汽化炉的炉体上部排出；
S3:氧化还原；从热解汽化炉底部通入蒸汽和空气，加热至1100-1200℃，与干馏后的工业活性污泥发生氧化还原反应生成热解燃气，留下无机熔渣；
S4：排出废料，将无机熔渣排出，并输送到电熔炉内；
S5：将步骤S1、S3中生成的热燃解气和步骤S2中生产的所有气体输送到发电机组内提供燃料；
S6：步骤S5中的发电机向步骤S4中的电熔炉提供电力，将无机熔渣融化形成熔浆；
S7：将步骤S6中的熔浆经离心机甩成纤维，并收集；
S8：将收集的纤维铺在摆锤铺棉机上，并经成型输送机成型为棉毡；
S9：棉毡加压成型，烘干固化，冷却成型，制得岩棉。
作为对上述技术方案的改进，步骤S1，步骤S3中的热燃解气为一氧化碳、氢气的混合物。
作为对上述技术方案的改进，所述热燃解气的制备方式为，从热解汽化炉底部通入蒸汽和空气，与焦炭一起加热至1100-1200℃制备而成。
作为对上述技术方案的改进，所述步骤S7中的离心机使用110V电压。
作为对上述技术方案的改进，所述步骤S9中烘干产生的气体经过滤后再排放。
作为对上述技术方案的改进，所述步骤S6中的离心机为四辊离心机。
本实施例中，污泥由上料系统液压推进送料，进入热解气化炉，在高温、空气、水蒸气的共同作用下，经过热解反应产生可燃气体，再经过除尘、冷却降温、净化、脱氯、脱硫、加压、干燥等工艺，可得到热值为5500-6500kj/Nm³、压力为：11000~25000Pa的纯净燃气，每吨平均产气约2200-2800立方米，可以实现连续输出，输出量依据设备台数工艺要求而定，所述燃气成分如下表：
本实施例中，步骤S1-步骤S3中所发生的反应包括以下反应：
C + O2 = CO2 + 408840kJ/kmol
2C + O2 = 2CO + 123217 kJ/kmol
CO2 + C = CO - 162405 kJ/kmol
C + H2O = CO + H2 - 118821 kJ/kmol
C + 2H2O = CO2 + 2H2 - 75237 kJ/kmol。
而污泥气化根据气化剂分为空气气化、富氧气化；空气气化技术是目前应用最广泛，也是最经济实用的一种直接以空气为气化剂气化技术；由于空气中标的氮气的存在，及污泥自身碳含量低，水分含量高的特点，造成了燃气热值较低，通常约1200 大卡左右，可用于本项目方案中的热风炉、污泥干化单元的燃料气等。
与现有技术相比，以烘干、造粒、气化、发电、制岩棉为依托的系统方法；主要目的就是在无臭、无污染的前提下使污泥实现大规模的减量化、无害化、资源化成为现实；比目前传统技术的优点在于在减量化的前提下，以较低的成本实现污泥的无害化、资源化，污泥气化熔融技术在工艺设计上就规避了污染物二恶英类物质的产生条件；系统的高温是臭味和病菌的克星，可以将硫化氢，氨类物质彻底分解，将有害病菌全部杀死，特别是对重金属的稳定化，气化熔融技术具有天然优势；系统的高温熔融将污泥中的重金属牢牢地锁在流化的硅酸盐晶体结构中，该晶体异常稳定，在酸碱环境下试验均不会溢出，不会二次污染环境，气化熔融后的硅酸盐晶体与硅物质等配料生产岩棉；气化熔融发电制岩棉技术对污泥中有机物的利用率高达90%，在高温贫氧下，有机物被热解为一氧化碳、氢气、烷类等可燃气体，进入燃气发电机组，产生的电力用于岩棉生产，可以更方便、清洁利用，实现资源化循环经济；污泥经热气化熔融高温处理，体积大幅度下降，气化后有机物以气体形式发电，发电用于剩余的无机物熔融制岩棉，无机物密度更高，质量更重，强度大幅上升，可用于制作岩棉生产。
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，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 (7)
1.一种工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：脱水，将工业活性污泥从热解汽化炉炉顶部加入热解气化炉中，在下降的过程中与温度在80-120℃的热解燃气接触，在1-2小时内不断脱去附着水，水变成蒸汽和热解燃气一起排出炉外，逐步干燥形成可燃气体；
S2:干馏，通入温度为200-450℃的热解燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类、一氧化碳、焦油和水蒸气，工业活性污泥中的氯元素生成氯化氢气体，硫元素生成气体，以上所有气体一起从热解汽化炉的炉体上部排出；
S3:氧化还原；从热解汽化炉底部通入蒸汽和空气，加热至1100-1200℃，与干馏后的工业活性污泥发生氧化还原反应生成热解燃气，留下无机熔渣；
S4：排出废料，将无机熔渣排出，并输送到电熔炉内；
S5：将步骤S1、S3中生成的热燃解气和步骤S2中生产的所有气体输送到发电机组内提供燃料；
S6：步骤S5中的发电机向步骤S4中的电熔炉提供电力，将无机熔渣融化形成熔浆；
S7：将步骤S6中的熔浆经离心机甩成纤维，并收集；
S8：将收集的纤维铺在摆锤铺棉机上，并经成型输送机成型为棉毡；
S9：将棉毡加压成型，烘干固化，冷却成型，制得岩棉。
2.根据权利要求1所述的工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，其特征在于：步骤S1，步骤S3中的热燃解气为一氧化碳、氢气的混合物。
3.根据权利要求1所述的工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，其特征在于：所述热燃解气的制备方式为，从热解汽化炉底部通入蒸汽和空气，与焦炭一起加热至1100-1200℃制备而成。
4.根据权利要求1所述的工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，其特征在于，所述步骤S7中的离心机使用110V电压。
5.根据权利要求1所述的工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，其特征在于，所述步骤S9中烘干产生的气体经过滤后再排放。
6.根据权利要求1所述的工业活性污泥气化熔融发电制岩棉的方法，其特征在于，所述步骤S6中的离心机为四辊离心机。
7.根据权利要求1所述的工业火星污泥总和利用方法，其特征在于，所述步骤S1中的可燃气体旭经过除尘、冷却降温、净化、脱氯、脱硫、加压、干燥。
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