CN114685022A - 一种污泥催化热裂解气化方法 - Google Patents

一种污泥催化热裂解气化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种污泥催化热裂解气化方法。该方法包括以下步骤：(1)将污泥置于120～150℃环境中，使其含水率降低至70～75％；(2)于300～450℃加热步骤(1)处理后的污泥，使其形成含水率为50～55％的污泥颗粒；(3)将污泥颗粒于300～450℃干燥至含水率为10～15％；(4)将干馏后的污泥置于450～600℃的温度下碳化，然后，再于800～1200℃无氧环境中热裂解气化即可。本发明能够高效的完成对污泥的热裂解，且可尽可能的降低有害成分的产生。

Description

一种污泥催化热裂解气化方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种污泥催化热裂解气化方法。
背景技术
随着我国城镇污水处理事业的快速发展，污水处理厂数量不断增多，污泥产生量也日益增加。据统计，目前我国城镇污水处理厂污泥年产生量已经达到 3000万吨(含水率80％)。
污泥焚烧处理处置是实现污泥减量化、稳定化和无害化的重要手段。然而，污泥直接焚烧存在燃烧效率低、能量利用方式单一的问题；此外，污泥焚烧烟气中含有PM2.5、NOx、SO2和二噁英等污染物，处理不当极易造成二次污染。随着民众环保意识的增强和人口密度的增大，污泥焚烧设施选址日益困难。因此，开发可以替代焚烧的污泥热处理技术，已成为污泥处理处置行业发展和环境保护的迫切需求。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种污泥催化热裂解气化方法，可有效的对污泥进行资源化利用。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种污泥催化热裂解气化方法，包括以下步骤：
(1)将污泥置于120～150℃环境中，加热1～3h，使其含水率降低至70～75％；
(2)于300～450℃加热步骤(1)处理后的污泥，使其形成含水率为50～55％的污泥颗粒；
(3)将污泥颗粒于300～450℃干燥至含水率为10～15％，然后于300～380℃干馏，分离干馏后的污泥和干馏产生的气体；
(4)将干馏后的污泥置于450～600℃的温度下碳化，将碳化后的污泥与催化剂混合后，再于800～1200℃无氧环境中热裂解气化即可。
进一步地，步骤(2)中所述加热使用的热源为污泥气化热以及天然气燃烧产生的热量。
本发明在部分天然气补热和污泥气化热上升过来的温度高达300-450℃的灼热的烘烤下，污泥的水在急剧受热中瞬间蒸发，由于污泥透气性很差，瞬间产生的大量蒸汽无法通过料层透气，在颗粒外表和容腔表面之间形成高压蒸汽隔离膜，将污泥与容腔内表面隔离开进行脱模。完成趋近镂空的含水率50％-55％的中干污泥颗粒。
进一步地，步骤(3)中所述干燥过程依次包括：蒸馏、干化和干燥。具体过程为：
污泥颗粒在干燥机的蒸馏盘上持续翻滚，并进入干化盘，经干化盘处理后污泥颗粒的含水率降低至30～40％，然后进入干燥盘，经干燥盘处理后其含水率降低至10％～15％。
进一步地，步骤(3)中所述干燥使用的热源为污泥热裂解产生的温度为 300～450℃的气体；所述气体再与干燥过程中产生的气体一同排出，并可返回至步骤(1)中作为热源。
进一步地，干馏产生的气体包括：烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃气体和水蒸气(H2O)、塑料橡胶等物质中的氯(Cl)元素生成氯化氢(HCl) 气体，硫(S)元素生成(H2S)气体，以上所有气体一起从干馏机组上部排出，经管道输入延时机组的蒸馏盘进行余热利用。
进一步地，步骤(4)中所述碳化过程会产生产生油，反应水(蒸汽冷凝水)，沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物，沼气经过补充热燃烧装置处理后可返回至步骤(3)中，作为干化盘的热源。
进一步地，污泥在无氧高温800-1200℃条件下热裂解，污泥中的有机物都转化成可燃气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、CO)和C，还会产生极少量的大分子碳化有机物(油类)，这部分可燃气体通过通过燃烧后可返回至步骤 (3)的干燥盘中进行热利用。
进一步地，步骤(4)中所述催化剂的添加量为污泥重量的0.5～1％。
进一步地，催化剂的添加量为污泥重量的0.6％。
进一步地，催化剂为氧化钙、三氧化二镍和活性炭中的至少一种。
进一步地，还包括步骤(5)：热裂解气化后产生的无机熔渣经氧化还原处理后，形成多孔的无机颗粒。
本发明处理过程中使用到的设备均为本领域的常规设备的常用功能，在此不再赘述。也可使用与不同条件相匹配的功能设备，以完成整个污泥热裂解气化过程，但本发明方案和实施例中所提及的设备均为本领域常规设备。
本发明的有益效果：
本发明在热解过程中添加了催化剂，催化剂中使用的活性炭在热裂解的过程中能够缩短热裂解的反应时间，实现污泥的快速热裂解，同时，氧化钙或三氧化二镍能够提升污泥热裂解过程中的升温速率，加速热裂解反应。因此，在催化剂的配合下，能够将污泥的热裂解时间缩短1/3～1/2，大大提升了污泥的热裂解效率。
本发明通过对污泥进行加热，使污泥经过一系列的物理热化学反应，改善脱水性能，从而使得污泥中的水分得到快速蒸发达到干化污泥(含水率15％所下)；再通过热能将干污泥(主要指高分子化合物)转变成另外几种物质(主要指低分子化合物)。使污泥中的有机污染物转变成可燃的气体；固化/稳定重金属，使污泥稳定化、无害化、资源化利用。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
一种污泥催化热裂解气化方法，包括以下步骤：
(1)将含水率80％污泥从污泥暂存罐泵入园盘式预热装置进行预热破壁蒸发处理，污泥在此的过程中与温度在120℃的园盘接触进行间接热交换，在1小时内不断脱去部分附着水，水变成蒸汽排出装置外进入废气急冷凝装置，污泥逐步脱水变含水率70～75％的初干污泥。
(2)将初干污泥，由上而下进入平行切割装置分离污泥，在部分天然气补热和污泥气化热上升过来的温度高达300℃的灼热的烘烤下，污泥的水在急剧受热中瞬间蒸发，由于污泥透气性很差，瞬间产生的大量蒸汽无法通过料层透气，在颗粒外表和容腔表面之间形成高压蒸汽隔离膜，将污泥与容腔内表面隔离开进行脱模。完成趋近镂空的含水率50％-55％的中干污泥颗粒。
(3)经过制粒的污泥颗粒进入延时干燥机组，延时干燥机组分三部分，(一部分是蒸馏盘，二部分是干化盘，三部分是干燥盘)污泥颗粒在蒸馏盘上面不停翻滚逐步进入干化盘.完成干化的污泥颗粒含水率30％-40％，再进入三部分是干燥盘进入干燥，完成干燥段的准干污泥颗粒含水率为10％-15％；热源由裂解反应釜上升来的温度高达450℃的灼热气，灼热气与污泥间接换热再直接换热变成蒸气，所有气体一起从延时干燥装置上部排出，进入圆盘预热利用装置，有效地利用了热解污泥转变成可燃的气体再燃烧的热源，达到干化污泥的目的。
(4)将含水率为10％-15％准干污泥颗粒进入干馏反应装置，由天然气加热，污泥在300℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃气体和水蒸气(H2O)，塑料橡胶等物质中的氯(Cl)元素生成氯化氢(HCl)气体，硫(S)元素生成(H2S)气体，以上所有气体一起从干馏机组上部排出，经管道输入延时机组的蒸馏盘进行余热利用。
(5)经过干馏后的污泥，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物进入中温碳化炉中，全干污泥在450℃炭化炉中分解。此工艺中段产生油，反应水(蒸汽冷凝水)，沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物，气体经过补充热燃烧装置处理后面进入延时干燥机组的干化盘进行热利用。
(6)碳化后污泥进入裂解反应釜中进行热裂解，具体过程为：
将污泥与活性炭和氧化钙混合，其中，活性炭和氧化钙的添加量分别为污泥重量的0.4％和0.2％，在无氧高温850℃条件下；污泥中的有机物都转化成可燃气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、CO)和C，还会产生极少量的大分子碳化有机物(油类)。这部分可燃气体通过通过燃烧后输送到延时干燥机组干燥盘的进行热利用。
(7)污泥有机物裂解气化完成后变成无机熔渣，通过水蒸气的作用，发生氧化还原活化反应，生成多孔状态的无机颗粒(陶粒砂)通过特制出渣机构从反应炉底部排除部排出，作为建筑骨料。
实施例2
一种污泥催化热裂解气化方法，包括以下步骤：
(1)将含水率80％污泥从污泥暂存罐泵入园盘式预热装置进行预热破壁蒸发处理，污泥在此的过程中与温度在120-150℃的园盘接触进行间接热交换，在 1小时内不断脱去部分附着水，水变成蒸汽排出装置外进入废气急冷凝装置，污泥逐步脱水变含水率70～75％初干污泥。
(2)将初干污泥，由上而下进入平行切割装置分离污泥，在部分天然气补热和污泥气化热上升过来的温度高达450℃的灼热的烘烤下，污泥的水在急剧受热中瞬间蒸发，由于污泥透气性很差，瞬间产生的大量蒸汽无法通过料层透气，在颗粒外表和容腔表面之间形成高压蒸汽隔离膜，将污泥与容腔内表面隔离开进行脱模。完成趋近镂空的含水率50％-55％的中干污泥颗粒。
(3)经过制粒的污泥颗粒进入延时干燥机组，延时干燥机组分三部分，(一部分是蒸馏盘，二部分是干化盘，三部分是干燥盘)污泥颗粒在蒸馏盘上面不停翻滚逐步进入干化盘.完成干化的污泥颗粒含水率30％-40％，再进入三部分是干燥盘进入干燥，完成干燥段的准干污泥颗粒含水率为10％-15％；热源由裂解反应釜上升来的温度高达400℃的灼热气，灼热气与污泥间接换热再直接换热变成蒸气，所有气体一起从延时干燥装置上部排出，进入圆盘预热利用装置，有效地利用了热解污泥转变成可燃的气体再燃烧的热源，达到干化污泥的目的。
(4)将含水率为10％-15％准干污泥颗粒进入干馏反应装置，由天然气加热，污泥在350℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃气体和水蒸气(H2O)，塑料橡胶等物质中的氯(Cl)元素生成氯化氢(HCl)气体，硫(S)元素生成(H2S)气体，以上所有气体一起从干馏机组上部排出，经管道输入延时机组的蒸馏盘进行余热利用。
(5)经过干馏后的污泥，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物进入中温碳化炉中，全干污泥在450℃炭化炉中分解。此工艺中段产生油，反应水(蒸汽冷凝水)，沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物，气体经过补充热燃烧装置处理后面进入延时干燥机组的干化盘进行热利用。
(6)碳化后污泥进入裂解反应釜中进行热裂解，具体过程为：
将污泥与活性炭和氧化钙混合，其中，活性炭和氧化钙的添加量分别为污泥重量的0.3％和0.3％，在无氧高温800℃条件下；污泥中的有机物都转化成可燃气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、CO)和C，还会产生极少量的大分子碳化有机物(油类)。这部分可燃气体通过通过燃烧后输送到延时干燥机组干燥盘的进行热利用。
(7)污泥有机物裂解气化完成后变成无机熔渣，通过水蒸气的作用，发生氧化还原活化反应，生成多孔状态的无机颗粒(陶粒砂)通过特制出渣机构从反应炉底部排除部排出，作为建筑骨料。
实施例3
一种污泥催化热裂解气化方法，包括以下步骤：
(1)将含水率80％污泥从污泥暂存罐泵入园盘式预热装置进行预热破壁蒸发处理，污泥在此的过程中与温度在120-150℃的园盘接触进行间接热交换，在 1小时内不断脱去部分附着水，水变成蒸汽排出装置外进入废气急冷凝装置，污泥逐步脱水变含水率70～75％初干污泥。
(2)将初干污泥，由上而下进入平行切割装置分离污泥，在部分天然气补热和污泥气化热上升过来的温度高达400℃的灼热的烘烤下，污泥的水在急剧受热中瞬间蒸发，由于污泥透气性很差，瞬间产生的大量蒸汽无法通过料层透气，在颗粒外表和容腔表面之间形成高压蒸汽隔离膜，将污泥与容腔内表面隔离开进行脱模。完成趋近镂空的含水率50％-55％的中干污泥颗粒。
(3)经过制粒的污泥颗粒进入延时干燥机组，延时干燥机组分三部分，(一部分是蒸馏盘，二部分是干化盘，三部分是干燥盘)污泥颗粒在蒸馏盘上面不停翻滚逐步进入干化盘.完成干化的污泥颗粒含水率30％-40％，再进入三部分是干燥盘进入干燥，完成干燥段的准干污泥颗粒含水率为10％-15％；热源由裂解反应釜上升来的温度高达450℃的灼热气，灼热气与污泥间接换热再直接换热变成蒸气，所有气体一起从延时干燥装置上部排出，进入圆盘预热利用装置，有效地利用了热解污泥转变成可燃的气体再燃烧的热源，达到干化污泥的目的。
(4)将含水率为10％-15％准干污泥颗粒进入干馏反应装置，由天然气加热，污泥在300℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃气体和水蒸气(H2O)，塑料橡胶等物质中的氯(Cl)元素生成氯化氢(HCl)气体，硫(S)元素生成(H2S)气体，以上所有气体一起从干馏机组上部排出，经管道输入延时机组的蒸馏盘进行余热利用。
(5)经过干馏后的污泥，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物进入中温碳化炉中，全干污泥在500℃炭化炉中分解。此工艺中段产生油，反应水(蒸汽冷凝水)，沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物，气体经过补充热燃烧装置处理后面进入延时干燥机组的干化盘进行热利用。
(6)碳化后污泥进入裂解反应釜中进行热裂解，具体过程为：
将污泥与活性炭和氧化钙混合，其中，活性炭和氧化钙的添加量分别为污泥重量的0.6％和0.3％，在无氧高温1200℃条件下；污泥中的有机物都转化成可燃气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、CO)和C，还会产生极少量的大分子碳化有机物(油类)。这部分可燃气体通过通过燃烧后输送到延时干燥机组干燥盘的进行热利用。
(7)污泥有机物裂解气化完成后变成无机熔渣，通过水蒸气的作用，发生氧化还原活化反应，生成多孔状态的无机颗粒(陶粒砂)通过特制出渣机构从反应炉底部排除部排出，作为建筑骨料。
实施例4
一种污泥催化热裂解气化方法，包括以下步骤：
(1)将含水率80％污泥从污泥暂存罐泵入园盘式预热装置进行预热破壁蒸发处理，污泥在此的过程中与温度在120-150℃的园盘接触进行间接热交换，在 1小时内不断脱去部分附着水，水变成蒸汽排出装置外进入废气急冷凝装置，污泥逐步脱水变含水率70～75％初干污泥。
(2)将初干污泥，由上而下进入平行切割装置分离污泥，在部分天然气补热和污泥气化热上升过来的温度高达300-450℃的灼热的烘烤下，污泥的水在急剧受热中瞬间蒸发，由于污泥透气性很差，瞬间产生的大量蒸汽无法通过料层透气，在颗粒外表和容腔表面之间形成高压蒸汽隔离膜，将污泥与容腔内表面隔离开进行脱模。完成趋近镂空的含水率50％-55％的中干污泥颗粒。
(3)经过制粒的污泥颗粒进入延时干燥机组，延时干燥机组分三部分，(一部分是蒸馏盘，二部分是干化盘，三部分是干燥盘)污泥颗粒在蒸馏盘上面不停翻滚逐步进入干化盘.完成干化的污泥颗粒含水率30％-40％，再进入三部分是干燥盘进入干燥，完成干燥段的准干污泥颗粒含水率为10％-15％；热源由裂解反应釜上升来的温度高达300-450℃的灼热气，灼热气与污泥间接换热再直接换热变成蒸气，所有气体一起从延时干燥装置上部排出，进入圆盘预热利用装置，有效地利用了热解污泥转变成可燃的气体再燃烧的热源，达到干化污泥的目的。
(4)将含水率为10％-15％准干污泥颗粒进入干馏反应装置，由天然气加热，污泥在300-380℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃气体和水蒸气(H2O)，塑料橡胶等物质中的氯(Cl) 元素生成氯化氢(HCl)气体，硫(S)元素生成(H2S)气体，以上所有气体一起从干馏机组上部排出，经管道输入延时机组的蒸馏盘进行余热利用。
(5)经过干馏后的污泥，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物进入中温碳化炉中，全干污泥在450－600℃炭化炉中分解。此工艺中段产生油，反应水(蒸汽冷凝水)，沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物，气体经过补充热燃烧装置处理后面进入延时干燥机组的干化盘进行热利用。
(6)碳化后污泥进入裂解反应釜中进行热裂解，具体过程为：
将污泥与活性炭混合，其中，活性炭的添加量为污泥重量的0.6％，在无氧高温800-1200℃条件下；污泥中的有机物都转化成可燃气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、CO)和C，还会产生极少量的大分子碳化有机物(油类)。这部分可燃气体通过通过燃烧后输送到延时干燥机组干燥盘的进行热利用。
(7)污泥有机物裂解气化完成后变成无机熔渣，通过水蒸气的作用，发生氧化还原活化反应，生成多孔状态的无机颗粒(陶粒砂)通过特制出渣机构从反应炉底部排除部排出，作为建筑骨料。
实施例5
一种污泥催化热裂解气化方法，包括以下步骤：
(1)将含水率80％污泥从污泥暂存罐泵入园盘式预热装置进行预热破壁蒸发处理，污泥在此的过程中与温度在120-150℃的园盘接触进行间接热交换，在 1小时内不断脱去部分附着水，水变成蒸汽排出装置外进入废气急冷凝装置，污泥逐步脱水变含水率70～75％初干污泥。
(2)将初干污泥，由上而下进入平行切割装置分离污泥，在部分天然气补热和污泥气化热上升过来的温度高达300-450℃的灼热的烘烤下，污泥的水在急剧受热中瞬间蒸发，由于污泥透气性很差，瞬间产生的大量蒸汽无法通过料层透气，在颗粒外表和容腔表面之间形成高压蒸汽隔离膜，将污泥与容腔内表面隔离开进行脱模。完成趋近镂空的含水率50％-55％的中干污泥颗粒。
(3)经过制粒的污泥颗粒进入延时干燥机组，延时干燥机组分三部分，(一部分是蒸馏盘，二部分是干化盘，三部分是干燥盘)污泥颗粒在蒸馏盘上面不停翻滚逐步进入干化盘.完成干化的污泥颗粒含水率30％-40％，再进入三部分是干燥盘进入干燥，完成干燥段的准干污泥颗粒含水率为10％-15％；热源由裂解反应釜上升来的温度高达300-450℃的灼热气，灼热气与污泥间接换热再直接换热变成蒸气，所有气体一起从延时干燥装置上部排出，进入圆盘预热利用装置，有效地利用了热解污泥转变成可燃的气体再燃烧的热源，达到干化污泥的目的。
(4)将含水率为10％-15％准干污泥颗粒进入干馏反应装置，由天然气加热，污泥在300-380℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃气体和水蒸气(H2O)，塑料橡胶等物质中的氯(Cl) 元素生成氯化氢(HCl)气体，硫(S)元素生成(H2S)气体，以上所有气体一起从干馏机组上部排出，经管道输入延时机组的蒸馏盘进行余热利用。
(5)经过干馏后的污泥，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物进入中温碳化炉中，全干污泥在450－600℃炭化炉中分解。此工艺中段产生油，反应水(蒸汽冷凝水)，沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物，气体经过补充热燃烧装置处理后面进入延时干燥机组的干化盘进行热利用。
(6)碳化后污泥进入裂解反应釜中进行热裂解，具体过程为：
将污泥与氧化钙混合，其中，氧化钙的添加量污泥重量的0.8％，在无氧高温800-1200℃条件下；污泥中的有机物都转化成可燃气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、CO)和C，还会产生极少量的大分子碳化有机物(油类)。这部分可燃气体通过通过燃烧后输送到延时干燥机组干燥盘的进行热利用。
(7)污泥有机物裂解气化完成后变成无机熔渣，通过水蒸气的作用，发生氧化还原活化反应，生成多孔状态的无机颗粒(陶粒砂)通过特制出渣机构从反应炉底部排除部排出，作为建筑骨料。
实施例6
一种污泥催化热裂解气化方法，包括以下步骤：
(1)将含水率80％污泥从污泥暂存罐泵入园盘式预热装置进行预热破壁蒸发处理，污泥在此的过程中与温度在120-150℃的园盘接触进行间接热交换，在 1小时内不断脱去部分附着水，水变成蒸汽排出装置外进入废气急冷凝装置，污泥逐步脱水变含水率70～75％初干污泥。
(2)将初干污泥，由上而下进入平行切割装置分离污泥，在部分天然气补热和污泥气化热上升过来的温度高达300-450℃的灼热的烘烤下，污泥的水在急剧受热中瞬间蒸发，由于污泥透气性很差，瞬间产生的大量蒸汽无法通过料层透气，在颗粒外表和容腔表面之间形成高压蒸汽隔离膜，将污泥与容腔内表面隔离开进行脱模。完成趋近镂空的含水率50％-55％的中干污泥颗粒。
(3)经过制粒的污泥颗粒进入延时干燥机组，延时干燥机组分三部分，(一部分是蒸馏盘，二部分是干化盘，三部分是干燥盘)污泥颗粒在蒸馏盘上面不停翻滚逐步进入干化盘.完成干化的污泥颗粒含水率30％-40％，再进入三部分是干燥盘进入干燥，完成干燥段的准干污泥颗粒含水率为10％-15％；热源由裂解反应釜上升来的温度高达300-450℃的灼热气，灼热气与污泥间接换热再直接换热变成蒸气，所有气体一起从延时干燥装置上部排出，进入圆盘预热利用装置，有效地利用了热解污泥转变成可燃的气体再燃烧的热源，达到干化污泥的目的。
(4)将含水率为10％-15％准干污泥颗粒进入干馏反应装置，由天然气加热，污泥在300-380℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃气体和水蒸气(H2O)，塑料橡胶等物质中的氯(Cl) 元素生成氯化氢(HCl)气体，硫(S)元素生成(H2S)气体，以上所有气体一起从干馏机组上部排出，经管道输入延时机组的蒸馏盘进行余热利用。
(5)经过干馏后的污泥，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物进入中温碳化炉中，全干污泥在450－600℃炭化炉中分解。此工艺中段产生油，反应水(蒸汽冷凝水)，沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物，气体经过补充热燃烧装置处理后面进入延时干燥机组的干化盘进行热利用。
(6)碳化后污泥进入裂解反应釜中进行热裂解，具体过程为：
将污泥与氧化钙和三氧化二镍混合，其中，氧化钙和三氧化二镍的添加量均污泥重量的0.4％，在无氧高温800-1200℃条件下；污泥中的有机物都转化成可燃气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、CO)和C，还会产生极少量的大分子碳化有机物(油类)。这部分可燃气体通过通过燃烧后输送到延时干燥机组干燥盘的进行热利用。
(7)污泥有机物裂解气化完成后变成无机熔渣，通过水蒸气的作用，发生氧化还原活化反应，生成多孔状态的无机颗粒(陶粒砂)通过特制出渣机构从反应炉底部排除部排出，作为建筑骨料。
实验例
以100kg相同的污泥为处理对象，采用实施例1～6所述的方法分别进行处理，然后检测实施例1～6所述方案对污泥进行热裂解的处理时间，以及热裂解完成度和有害物质含量，其结果见表1。
表1处理效果
Figure BDA0003603467950000131
Figure BDA0003603467950000141
由表1数据可知，实施例2和实施例3中相较于实施例1活性炭的用量增大，但裂解时间同样的逐渐延长，而在实施例4中仅使用了活性炭，裂解时间也同样比实施例1～3更长，实施例5和实施例6中均未含有活性炭成分，两者的裂解时间又进一步的延长，可见，活性炭成分及其用量对于裂解时间来说至关重要。
实施例5和实施例6中均未含有活性炭成分，两者的完成度和有害成分的含量均无法与含有活性炭成分的实施例1～4相比，可见，只有在本申请所记载的方法过程以及相应的成分用量的配合下，才能够高效的完成对污泥的热裂解，且可尽可能的降低有害成分的产生。

Claims (9)

1.一种污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污泥置于120～150℃环境中，加热1～3h，使其含水率降低至70～75％；
(2)于300～450℃加热步骤(1)处理后的污泥，使其形成含水率为50～55％的污泥颗粒；
(3)将污泥颗粒于300～450℃干燥至含水率为10～15％，然后于300～380℃干馏，分离干馏后的污泥和干馏产生的气体；
(4)将干馏后的污泥置于450～600℃的温度下碳化，将碳化后的污泥与催化剂混合后，再于800～1200℃无氧环境中热裂解气化即可。
2.根据权利要求1所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，步骤(2)中所述加热使用的热源为污泥气化热以及天然气燃烧产生的热量。
3.根据权利要求1所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，步骤(3)中所述干燥过程依次包括：蒸馏、干化和干燥，具体过程为：
污泥颗粒在干燥机的蒸馏盘上持续翻滚，并进入干化盘，经干化盘处理后污泥颗粒的含水率降低至30～40％，然后进入干燥盘，经干燥盘处理后其含水率降低至10％～15％。
4.根据权利要求1或3所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，步骤(3)中所述干燥使用的热源为污泥热裂解产生的温度为300～450℃的气体；所述气体再与干燥过程中产生的气体一同排出，并可返回至步骤(1)中作为热源。
5.根据权利要求1所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，步骤(4)中所述碳化产生的气体经补充热燃烧装置处理后可返回至步骤(3)中，作为干化盘的热源。
6.根据权利要求1所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，步骤(4)中所述催化剂的添加量为污泥重量的0.5～1％。
7.根据权利要求6所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，所述催化剂的添加量为污泥重量的0.6％。
8.根据权利要求1或6所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，所述催化剂为氧化钙、三氧化二镍和活性炭中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，还包括步骤(5)：热裂解气化后产生的无机熔渣经氧化还原处理后，形成多孔的无机颗粒。
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