CN114749098A - 一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统及方法，包括一级输送干化设备、二级输送干化设备、螺旋输送机、搅拌设备、造粒干化设备、流化床锅炉、凝水收集器。高湿气化细渣首先在一级输送干化设备干化为中湿气化细渣，再在二级输送干化设备干化为低湿气化细渣。低湿气化细渣与湿污泥混合搅拌后得到中湿且粘结性较好的混料，再通过造粒干化设备进行造粒。本发明解决了气化细渣湿度较大造粒困难、污泥干化过程有害气体排放的问题，且回收干化过程产生的水汽，经济和环保效益好，可行性高。

Description

一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统及方法。

背景技术

煤气化过程会产生大量的气化细渣，其特点是含水量高(高达70％)、含碳量低(<40％)。气化细渣作为一种固体废弃物，目前主要的处理办法为填埋和燃烧。填埋处理不仅浪费土地，也无法从根本上解决气化细渣给环境造成的危害。燃烧法可以利用气化细渣的热值，且燃烧后气化细渣的体积会减小，减小了土地的占用，其燃烧产物也可以作为建材进一步利用。由于气化细渣含水量较高，因此往往需要干化后才能进行燃烧，而干化后的气化细渣粒径很小，导致其在流化床锅炉和煤粉炉中的停留时间较短，难以充分燃烧，实际的碳转化率较低。通过增大粒径以延长气化细渣在炉膛内的停留时间，是一种能够有效燃烧利用气化细渣的方案。因此，将湿气化细渣造粒以增大入炉气化细渣颗粒团的粒径，并且将其尽可能干化是气化细渣充分燃烧的必要条件。

目前造粒的方法按照技术原理可以分为物理挤压法和粘结剂法。物理挤压法常见于造粒设备，通过机械结构的挤压实现造粒，该方法造粒所需设备复杂且能耗较高。粘结剂法是指向燃料中添加粘结剂等物质增大粒径。申请号为CN201811152742.0的发明专利公布了一种利用城市污泥制作燃料的方法，向污泥中加入生石灰、煤泥、秸秆末等原料，并通过干燥、低温预热解得、造粒后得到颗粒状的污泥。申请号为CN201822228014.5的发明专利公开了一种气化细渣造粒系统，向气化细渣中加入淀粉、酰胺和膨润土等粘结剂，然后经过造粒、干化、筛分等工艺得到颗粒状的气化细渣燃料。添加粘结剂法引入了新的添加剂，成本较高，工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统及方法。

一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统，包括相连的一级输送干化设备、二级输送干化设备与搅拌设备，搅拌设备的输入端与二级输送干化设备、螺旋输送机相连，搅拌设备的输出端与造粒干化设备相连，造粒干化设备与流化床锅炉相连。

作为进一步改进，所述的一级输送干化设备、二级输送干化设备、造粒干化设备的干燥气源是从锅炉尾部烟道抽取的烟气。

作为进一步改进，所述的造粒干化设备与一级输送干化设备之间设有烟气回收管路，烟气回收管路上设有冷凝器与凝水收集器，从造粒干化设备出来的烟气含有大量水蒸气，经过冷凝器与凝水收集器将水蒸气液化收集后，再通入一级输送干化设备继续利用。

一种气化细渣和污泥耦合造粒的方法，包括以下步骤，

S1：将高湿气化细渣在一级输送干化设备中干化为中湿气化细渣；

S2：将中湿气化细渣在二级输送干化设备中干化为低湿气化细渣；

S3：将低湿气化细渣与湿污泥输送到搅拌设备中，按照一定比例混合，得到团状物料；

S4：将团状物料输送到造粒干化设备进行造粒，粒径大小满足要求的颗粒送入到流化床锅炉内进行掺烧，粒径较小的颗粒则送入搅拌设备中再次搅拌和造粒。

作为进一步改进，所述的高湿气化细渣的收到基水分为65％～75％，中湿气化细渣的水分含量为45％～55％，低湿气化细渣的水分含量为25％～35％，湿污泥的收到基水分为65％～75％。

作为进一步改进，S3中所述的低湿气化细渣与湿污泥的混合比例，湿污泥的重量占比为30％～40％，低湿气化细渣的重量占比为60％～70％。

作为进一步改进，在一级输送干化设备、二级输送干化设备和造粒干化设备中，对气化细渣的干化方式为采用高温烟气进行干化，高温烟气在通入一级输送干化设备前的温度为300℃，经过二级输送干化设备后的温度为200℃，经过造粒干化设备后的温度为150℃。

有益效果：

1、采用粘性较大的污泥与气化细渣耦合造粒，通过增大粒径以延长气化细渣在炉膛内的停留时间，是一种能够有效燃烧利用气化细渣的方案，并且还能节约粘结剂，经济性好，变废为宝。

2、采用一套造粒系统同时实现了两种固体废弃物的耦合造粒，节约装置成本。

3、煤化工厂同时产生气化细渣和污泥，原料充足，可以就地取材，节约运输费用；同时煤化工厂又建有自备电厂，可以便捷的抽取烟气加热烘干气化细渣和污泥，在化工园区内就可实现对两种固废就地处置，可操作性强，经济性好。

4、干化气化细渣和污泥后产生的水蒸气回收后可以重复利用，节约水资源。

5、不采用高温烟气直接干化湿污泥，且气化细渣的比表面积大，能够有效吸附污泥中的有机气体，极大减少了污泥干化过程的挥发性有机物等有害气体的释放。

附图说明

图1是一种用于废渣和污泥的耦合造粒装置的总体结构示意图；

图2是烟气干燥方式图；

图3是系统流程图；

1.一级输送干化设备2.二级输送干化设备3.造粒干化设备4.流化床锅炉5.凝水收集器6.螺旋输送机7.搅拌设备。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统包括一级输送干化设备1、二级输送干化设备2、螺旋输送机6、搅拌设备7、造粒干化设备3、流化床锅炉4、凝水收集器5。

高湿气化细渣首先在一级输送干化设备1进行干化，得到中湿气化细渣，再进一步由二级输送干化设备2干燥，进而得到低湿气化细渣。湿污泥由螺旋输送机6直接输送到搅拌设备7中，与低湿气化细渣按照一定比例混合，得到粘结性较好、湿度较低的团状物料，然后输送到造粒干化设备3进行造粒，满足要求的颗粒直接送入到流化床锅炉4内进行掺烧，而粒径较小的颗粒则送入到搅拌设备7中再次搅拌和造粒。

本发明的一级输送干化设备1、二级输送干化设备2、造粒干化设备3均为套管式干燥机，其主要结构由电机、螺旋送料杆、外套管组成，在螺旋送料杆直筒外部焊接螺旋壳体，用于烟气换热。

污泥如果在高温下干燥，将会释放出大量的有害废气和挥发性有机物，造成二次污染，因此，湿污泥并没有用高温烟气直接干化，而是与低湿气化细渣混合搅拌、降低其湿度，且由于气化细渣的比表面积较大，能够吸附部分有害气体，大大降低干化过程中的有机废气的排放。

湿污泥的收到基水分约为70％，高湿气化细渣的收到基水分约为70％，由一级输送干化设备1干化后得到的中湿气化细渣的水分含量为50％左右，进一步由二级输送干化设备2干化后得到的低湿气化细渣水分含量为30％左右。湿污泥与低湿气化细渣在搅拌后可以得到具有粘结性的块状物料。湿污泥在混料中的比例为30％-40％，低湿气化细渣的比例为70％-60％。搅拌后的混料的水分约为30％-40％，造粒完成后再由造粒干化设备3干化至水分含量为20-25％左右。

煤化工厂均建有自备电厂，从电厂锅炉尾部烟道抽取烟气干燥物料是一种经济且安全的方案，完成干化后的烟气还能进一步输送到锅炉尾部烟道进行除尘、脱硫，并从烟囱排出，且不会对原有的锅炉系统造成扰动，可行性高。

本发明选择用非接触式换热，从锅炉尾部烟道抽取高温烟气(约300℃)，在经过二级输送干化设备2后温度降低到200℃左右，接着再通入到造粒干化设备3中干化污泥和气化细渣的混料，烟温降低到150℃左右，之后将该部分烟气送入到炉膛尾部烟道。

二级输送干化设备2的主要作用为将中湿气化细渣干化为低湿气化细渣，用高温烟气干化才能保证干化效果。造粒干化设备3适合用中温烟气进行干化。

在通过二级输送干化设备2和造粒干化设备3对物料进行干化的同时，物料所含的水蒸气将会释放出来，为了提高干化效率，需要及时地将干化出来的水蒸气用烟气吹扫出来，降低烟气中的含湿量。因此，从一级输送干化设备1、二级输送干化设备2和造粒干化设备3临近的管路抽取少部分烟气通入到输送干化设备内部，将水蒸气携带出来。从二级输送干化设备2、造粒干化设备3内筒携带出来的烟气中含有大量的水蒸气，且温度较高，仍然具有极高的气化潜热可以利用，因此将这两部分烟气通入到一级输送干化设备1的外套管，在干化高湿气化细渣的同时，将水蒸气冷凝并回收到凝水收集器5中，可以回收水资源，低温烟气则通入到锅炉尾部烟道。

所述造粒干化设备3为能够将团状物料机械切割、挤压成一定粒径的设备，并附带有干化过程所需要的管路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统，其特征在于，包括相连的一级输送干化设备、二级输送干化设备与搅拌设备，搅拌设备的输入端与二级输送干化设备、螺旋输送机相连，搅拌设备的输出端与造粒干化设备相连，造粒干化设备与流化床锅炉相连。

2.根据权利要求1所述的一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统，其特征在于，所述的一级输送干化设备、二级输送干化设备、造粒干化设备的干燥气源是从锅炉尾部烟道抽取的烟气。

3.根据权利要求1所述的一种气化细渣和污泥耦合造粒的系统，其特征在于，所述的造粒干化设备与一级输送干化设备之间设有烟气回收管路，烟气回收管路上设有冷凝器与凝水收集器，从造粒干化设备出来的烟气含有大量水蒸气，经过冷凝器与凝水收集器将水蒸气液化收集后，再通入一级输送干化设备继续利用。

4.一种气化细渣和污泥耦合造粒的方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：将高湿气化细渣在一级输送干化设备中干化为中湿气化细渣；

S2：将中湿气化细渣在二级输送干化设备中干化为低湿气化细渣；

S3：将低湿气化细渣与湿污泥输送到搅拌设备中，按照一定比例混合，得到团状物料；

S4：将团状物料输送到造粒干化设备进行造粒，粒径大小满足要求的颗粒送入到流化床锅炉内进行掺烧，粒径较小的颗粒则送入搅拌设备中再次搅拌和造粒。

5.根据权利要求4所述的一种气化细渣和污泥耦合造粒的方法，其特征在于，所述的高湿气化细渣的收到基水分为65％～75％，中湿气化细渣的水分含量为45％～55％，低湿气化细渣的水分含量为25％～35％，湿污泥的收到基水分为65％～75％。

6.根据权利要求4所述的一种气化细渣和污泥耦合造粒的方法，其特征在于，S3中所述的低湿气化细渣与湿污泥的混合比例，湿污泥的重量占比为30％～40％，低湿气化细渣的重量占比为60％～70％。

7.根据权利要求4所述的一种气化细渣和污泥耦合造粒的方法，其特征在于，在一级输送干化设备、二级输送干化设备和造粒干化设备中，对气化细渣的干化方式为采用高温烟气进行干化，高温烟气在通入一级输送干化设备前的温度为300℃，经过二级输送干化设备后的温度为200℃，经过造粒干化设备后的温度为150℃。

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