CN205501189U - 处理污泥的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了处理污泥的系统。该系统包括：干燥装置；催化热解装置；冷凝装置；净化装置；以及变压吸附装置。由此，污泥预先经过干燥之后再进行热解处理，不仅可以显著降低污泥含水量，而且可以提高热解油的品质，并且通过采用催化热解装置对污泥进行高温催化热解处理，可以提高系统氢气以及燃气产量，从而在提高资源化水平以及能源利用率的同时提高企业的经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工领域。具体地，本实用新型涉及处理污泥的系统。
背景技术
我国市政污泥和工业污泥的产量在逐年上升，虽然现在用以处理污泥的技术很多，但存在占地面积大、无害化水平低、资源化水平不够等问题。
污泥催化热解是在无氧或缺氧的条件下，将污泥与催化剂加热，使污泥中的有机物发生催化裂解和热化学转化反应，生成H2、CO、CH4等可燃性气体、油水混合液及固体产物的过程，是一种污染小、投资低的污泥处理技术。然而，由于污泥含水量大、热值较低，一般热解技术产生的燃料气只能用于热解装置加热，其经济效益较差。
因此，目前用于处理污泥的技术仍有待改进。
实用新型内容
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
现有的污泥处理系统，普遍存在污泥处理效果差，处理生成的产品或副产物经济效益差，且容易带来二次污染等问题。例如，现有的污泥热解系统，在实际运行中需要经常停车维修清理管道，产生的可燃气热值较低，经济效益较差，获得的热解炭含有较多重金属，需要进行填埋处理以防止生成二次污染。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这是由于目前的污泥热解系统中各个装置之间不能进行有效的互相关联，且处于成本考虑，目前的热解系统主要采用中低温(600摄氏度以下)热解，污泥在此温度下产油率较高，热解油性质复杂、腐蚀性高、粘度较大、易堵塞管道，且难以直接利用，需要复杂的后处理来防止二次污染。并且，中低温热解产生的可燃气由于热值较低，只能供装置加热使用，经济效益差、资源化水平较低，在不添加催化剂的条件下，热解气及氢气产率较低，难以制备气体燃料。
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种处理污泥的系统。该系统各个装置之间能够形成有效的互相关联，降低了生产成本，并采用催化热解装置，利用高温催化热解处理污泥，产生热解气以及氢气的量较高，具有较高的资源化水平以及能源利用率。
本实用新型提出了一种处理污泥的系统。该系统包括：干燥装置，所述干燥装置具有污泥入口、干燥水出口和干燥污泥出口；催化热解装置，所述催化热解装置具有催化剂入口、干燥污泥入口、热解炭出口以及热解油气出口，所述干燥污泥入口与所述干燥污泥出口相连；冷凝装置，所述冷凝装置具有热解油气入口、热解油出口以及热解气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连；净化装置，所述净化装置具有热解气入口以及净化气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连；以及变压吸附装置，所述变压吸附装置具有净化气入口、氢气出口以及燃气出口，所述净化气入口与所述净化气出口相连。发明人发现，通过将污泥预先经过干燥之后再进行热解处理，不仅可以显著降低污泥含水量，而且可以提高热解油的品质，并且通过采用催化热解装置对污泥进行高温催化热解处理，可以提高系统氢气以及燃气产量，从而在提高资源化水平以及能源利用率的同时提高企业的经济效益。
任选地，所述催化热解装置为旋转床热解炉，所述旋转床热解炉包括：环形炉体；以及蓄热式燃气辐射管，所述蓄热式燃气辐射管设置在所述环形炉体的环形内壁上，所述蓄热式燃气辐射管上具有燃气入口以及热烟气出口，所述燃气入口与所述燃气出口相连。由此，可以利用旋转床热解炉完成污泥的高温催化热解处理，且可以利用变压吸附装置产生的燃气为该旋转床热解炉供热，提高了能源利用效率并节省了生产成本。
任选地，所述干燥装置进一步包括热烟气入口和冷烟气出口，所述热烟气入口与所述热烟气出口相连。由此，可以利用旋转床热解炉产生的热烟气对污泥进行干燥处理，从而可以降低污泥中的含水量，降低高温催化热解处理所得的热解油中的含水量，提高热解油品质，并提高资源化水平。
任选地，所述冷凝装置具有冷却水入口，所述冷却水入口与所述干燥水出口相连。发明人发现，干燥装置产生的干燥水中杂质含量较少，因此可以直接作为冷凝装置的冷却水使用，从而可以进一步提高该系统的资源化水平，节约生产成本。
任选地，所述催化热解装置进一步包括热解油入口，所述热解油入口与所述热解油出口相连。由此，可以将冷凝装置分离出的热解油供给至催化热解装置中进行二次热解，从而可以进一步提高该系统的产气量，提高利用该系统进行污泥处理的企业的经济效益。
附图说明
图1显示了根据本实用新型一个实施例的处理污泥的系统的结构示意图；
图2显示了根据本实用新型另一个实施例的处理污泥的系统的结构示意图；
图3显示了根据本实用新型又一个实施例的处理污泥的系统的结构示意图；
图4显示了根据本实用新型又一个实施例的处理污泥的系统的结构示意图；
图5显示了根据本实用新型一个实施例的处理污泥的系统的工作流程示意图；以及
图6显示了利用本实用新型一个实施例的处理污泥的系统处理污泥的方法的流程图。
附图标记：
干燥装置100：
污泥入口110，干燥水出口120，干燥污泥出口130，热烟气入口140，冷烟气出口150；
催化热解装置200：
催化剂入口210，干燥污泥入口220，热解炭出口230，热解油气出口240，燃气入口250，热烟气出口260，热解油入口270；
冷凝装置300：
热解油气入口310，热解油出口320，热解气出口330，冷却水入口340；
净化装置400：
热解气入口410，净化气出口420；
变压吸附装置500：
净化气入口510，氢气出口520，燃气出口530。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理污泥的系统。根据本实用新型的实施例，参考图1，该系统包括：干燥装置100、催化热解装置200、冷凝装置300、净化装置400以及变压吸附装置500。
根据本实用新型的实施例，参考图1，干燥装置100具有污泥入口110、干燥水出口120、干燥污泥出口130；催化热解装置200具有催化剂入口210、干燥污泥入口220、热解炭出口230以及热解油气出口240，其中干燥污泥入口220与干燥污泥出口130相连；冷凝装置300具有热解油气入口310、热解油出口320以及热解气出口330，其中热解油气入口310与热解油气出口240相连；净化装置400具有热解气入口410以及净化气出口420，其中热解气入口410与热解气出口330相连；变压吸附装置500具有净化气入口510，氢气出口520以及燃气出口530，其中净化气入口510与净化气出口420相连。发明人发现，通过将污泥预先经过干燥之后再进行热解处理，可以提高热解油的品质，降低热解油中水分含量，并且通过采用催化热解装置对污泥进行高温催化热解处理，可以提高系统氢气以及燃气产量，从而在提高资源化水平以及能源利用率的同时提高企业的经济效益。
也即是说，根据本实用新型的实施例，在该系统中，通过干燥装置100对污泥进行干燥处理，以降低污泥中的含水量；催化热解装置200与干燥装置100相连，对经过干燥处理的干燥污泥进行催化热解处理，生成热解炭以及热解油气；冷凝装置300与催化热解装置200相连，对热解油气进行冷凝处理，产生热解油以及热解气；净化装置400与冷凝装置300相连，对热解气进行净化处理，以便获得净化气；变压吸附装置500与净化装置400相连，对净化气进行变压吸附处理，以便获得氢气以及燃气。发明人发现，利用该系统对污泥进行处理，获得的氢气以及燃气的气量高，且经变压吸附装置500提纯制得的氢气可以通过压缩储存作为燃料出售，同时该系统中产生的经济价值较低的热解炭产量少，且热解炭中杂质含量低，可以作为低热值燃料进行利用。
根据本实用新型实施例的处理污泥的系统制得的氢气含量大，并且热解炭中基本为无机物，从而不存在热解炭分解带来的二次污染问题，进而可以实现污泥处理的无害化、减量化以及资源化，同时该系统各个装置之间能够形成有效的相互关联，运行成本低，余热回收利用率高，资源化水平高且能够产生经济效益，有益于污泥热解的工业化应用。
下面参考图2至图5对该系统的各个装置进行详细描述。
根据本实用新型的实施例，干燥装置100具有污泥入口110、干燥水出口120以及干燥污泥出口130。发明人经过深入研究发现，我国污泥含水率较高，若直接进入催化热解装置200中会消耗较多能量，并且在热解过程中析出的大量水分同热解油混合流出，不仅加大了污水的处理费用，还会对管道等设备造成腐蚀。因此，在将污泥供给至催化热解装置200之前，首先将污泥由污泥入口110供给至干燥装置100中进行干燥处理，获得的干燥污泥由干燥污泥出口130排出干燥装置100，干燥水由干燥水出口120排出以便对干燥水进行利用。例如，根据本实用新型的一个具体实施例，可以将含水率为80wt％～90wt％的污泥供给至干燥装置100中，经干燥装置100处理后的干燥污泥的含水率可降低至30wt％～40wt％。并且，在根据本实用新型实施例的系统中，干燥装置100产生的干燥水杂质含量较少，可以作为冷凝水供给至后续冷凝装置300中进行利用，从而可以降低该系统的生产成本，提高该系统的资源化水平，有利于该污泥处理系统的推广利用。
根据本实用新型的实施例，催化热解装置200具有催化剂入口210、干燥污泥入口220、热解炭出口230以及热解油气出口240，其中干燥污泥入口220与干燥污泥出口130相连。催化热解装置200适于在有催化剂存在的条件下，对干燥污泥进行高温催化热解处理，并生成热解碳以及热解油气。发明人经过深入研究以及大量实验发现，目前污泥热解工艺主要采用的中低温热解(热解温度为600摄氏度以下)，在此温度下热解油的产量较多，而热解气产量较低。对于产气为目的的工艺来讲，所制得的可燃气体热值较低，资源化水平不高；对于产油为目的的工艺来讲，所制得的热解油成分复杂、酸值较高、难以收集，其销路非常狭小，经济效益很差。而高温催化热解能够在无氧或缺氧的条件下，将污泥与催化剂加热到较高温度，使污泥中的有机物发生催化裂解和热化学转化反应，生成H2、CO、CH4等可燃性气体、油水混合液及固体产物。由于热解温度较高，因此大部分热解油会发生二次裂解生成小分子气体，加入催化剂后所制备的可燃气体热值较高，氢气的体积分数可达40％以上，将氢气提纯可以制成燃料出售，而其他气体也可以进行二次利用，是一种污染小、投资低、回报好的处理技术。因此，根据本实用新型实施例的系统采用催化热解装置200对污泥进行高温催化热解处理。其中，催化剂可以是由氧化钙、氧化镁、三氧化二铁中的一种或几种组成，催化剂中氧化钙的含量为40～60wt％、氧化镁的含量可以为10～30wt％、三氧化二铁的含量可以为20～50wt％。
根据本实用新型的实施例，催化热解装置200可以为旋转床热解炉。具体地，该旋转床热解炉可以包括环形炉体以及蓄热式燃气辐射管。蓄热式燃气辐射管设置在环形炉体的环形内壁上，利用燃气燃烧的方式，对该旋转床热解炉供热，以便完成对干燥污泥的高温催化热解处理。参考图2，在蓄热式燃气辐射管(图中未示出)上可以具有燃气入口250以及热烟气出口260。其中，燃气入口250与燃气出口530相连，以便将变压吸附装置生成的含有CO、CH4等可燃性气体的燃气供给至蓄热式燃气辐射管中进行燃烧，对该旋转床热解炉供热，同时产生的热烟气可以从热烟气出口260排出，以便后续对该热烟气进行利用。例如，可以通过与热烟气出口260相连的热烟气入口140将热烟气供给至干燥装置100中，利用热烟气对污泥进行干燥，干燥后的冷烟气可以由冷烟气出口150排出干燥装置。例如，根据本实用新型的一些实施例，旋转床热解炉排出的热烟气的温度可以为150～250摄氏度，在干燥装置100中，通过间接换热对污泥进行干燥，最后以冷烟气的形式排出干燥装置100，冷烟气的温度可以为80～120摄氏度。由此，不仅可以对变压吸附装置500产生的燃气进行利用，降低高温催化热解的生产成本，还可以进一步对燃气燃烧生成的热烟气中的显热进行利用，从而可以进一步降低生产成本，实现该系统中各个装置之间的有效互联。
需要说明的是，旋转床热解炉包含的具体部件以及具体结构不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况对旋转床热解炉的具体结构进行设计，只要能满足利用该旋转床热解炉对干燥污泥进行高温催化处理即可。例如，根据本实用新型的一个实施例，为了进一步提高干燥污泥的催化高温热解处理效果，旋转床热解炉还可以包括上蓄热式燃气辐射管燃烧器、下蓄热式燃气辐射管燃烧器以及出料器等部件。将催化剂以及含水率降至30～40wt％的干燥污泥(干燥污泥与催化剂的混合物中催化剂的含量为5～20wt％)供给至旋转床，物料通过旋转床的布料装置均匀地铺在环形炉底上，环形炉底处于连续转动状态，在环形炉底的上下两侧均布置蓄热式燃气辐射管，以便实现对干燥污泥与催化剂的混合物进行均匀加热。蓄热式燃气辐射管燃烧器布置于环形炉壁，通过燃烧CO、CH4等气体，以热辐射的方式提供污泥高温热解所需的热量。辐射管内的烟气与旋转床内的气氛隔绝，旋转床处于无氧状态。根据本实用新型的一个实施例，上辐射管温度可以设定为500～700摄氏度，下辐射管的温度可以设定为600～800摄氏度。由于靠近炉底的干燥污泥传热速率较慢，因此适当提高下辐射管的温度有利于污泥高温热解均匀，能使污泥中的挥发分尽量析出，因此产生的热解炭产率比中低温热解方法产生的热解炭产量大大降低。在环形炉体中进行高温催化热解区域的末端设置热解油气出口240，以便排出热解生成的热解油气；末端炉体底部设置热解炭出口230，用以排出热解炭。热解炭产量虽然很低，但仍具有一定热值，且根据本实用新型实施例的系统产生的热解炭不属于危险废物，可作为低热值燃料进行利用。
需要说明的是，在本实用新型中，术语“高温催化热解”应做广义理解。即，在较高的温度下以及无氧或缺氧的条件下，将干燥污泥以及催化剂加热到较高温度进行热解处理，使污泥中的有机物发生催化裂解和热化学转化反应，生成热解油气混合物以及热解炭，且在该温度下，热解油气中的热解油可以发生二次裂解生成小分子气体，以便获得氢气含量较高的热解气。而“高温催化热解”的具体温度不受特别限定，本领域技术人员可以根据干燥污泥的具体组成进行设定。具体而言，在本实用新型中，高温催化热解的温度可以为炉膛温度不低于600摄氏度。
根据本实用新型的实施例，冷凝装置300具有热解油气入口310、热解油出口320以及热解气出口330，其中热解油气入口310与热解油气出口240相连。由此，可以将催化热解装置200中产生的热解油气通过热解油气入口310供给至冷凝装置300中，通过冷凝进行油气分离，从而获得热解油以及热解气。具体地，根据本实用新型的实施例，冷凝装置300可以为冷凝喷淋装置，通过利用冷凝水对热解油气进行冷凝实现热解油以及热解气的分离。为了进一步降低利用该系统进行污泥处理的成本，提高资源化水平，根据本实用新型的实施例，参考图3，冷凝装置300还可以进一步具有冷却水入口340。冷却水入口340与干燥水出口120相连，以便将干燥装置100中产生的干燥水供给至冷凝装置300中作为冷凝水使用。由此，可以对杂质含量较少的干燥水进行利用，从而有利于降低该系统的生产成本，提高资源化程度。具体的，经过冷凝分离的热解油可以由热解油出口320排出，热解气由热解气出口330排出冷凝装置300进行后处理。本领域技术人员能够理解，经过喷淋冷凝分离的热解油中含有少量水分，可以通过将喷淋后获得的液体进行静置分层，获得上层的热解油，下层的热解水由于有机物含量较少，粘度较低，则可以直接进行污水处理。
根据本实用新型的实施例，为了进一步提高利用该系统进行污泥处理的产氢效率，可以将冷凝装置300产生的热解油供给回催化热解装置200进行二次热解，以便热解油发生二次裂解生成小分子气体。具体地，参考图4，催化热解装置200还可以进一步包括热解油入口270，且热解油入口270与热解油出口320相连。由此，可以实现热解油的二次热解，提高该系统的资源利用效率，提高产氢量，从而可以提高利用该系统进行污泥处理的企业经济效益，并且可以提高污泥处理的程度。
根据本实用新型的实施例，净化装置400具有热解气入口410以及净化气出口420，其中热解气入口410与热解气出口330相连。由此，可以利用净化装置400完成对热解气的净化处理，以便除去热解气中含有的氯化氢、硫化氢等杂质，获得净化气并从净化气出口420排出净化装置400，以便提高该系统获得的氢气的质量。
根据本实用新型的实施例，变压吸附装置500具有净化气入口510，氢气出口520以及燃气出口530，其中净化气入口510与净化气出口420相连。由此，可以将净化气通入变压吸附装置500进行变压吸附处理，将净化气中的氢气以及甲烷、一氧化碳等可燃气体进行分离，制得氢气作为燃料进行出售。发明人经过深入研究以及大量实验发现，在对热解气进行提纯获得氢气的技术中，膜分离技术对热解气的纯度要求较高，如不预先对热解气进行严格的预处理，则热解气中的杂质较多，容易造成膜的污染，且膜分离技术的膜更换频率较大，不仅成本较高，而且影响连续生产；而深冷分离提纯氢气技术虽然较成熟，但设备占地面积大，设备成本、运行成本均较大。根据本实用新型的实施例，在变压吸附装置500中设置有吸附剂，吸附剂对气体混合物中各组分的吸附能力随着压力变化而呈现差异，因此可以通过加压，使吸附剂吸附净化气中不易吸附的组分，即一氧化碳、甲烷等其余可燃性气体成分，而氢气则可以从氢气出口520输出。对变压吸附装置500进行减压处理时，吸附剂吸附的燃气(即一氧化碳、甲烷等其余可燃性气体成分)脱附解析，同时吸附剂获得再生，并将获得的燃气由燃气出口530排出变压吸附装置500。根据本实用新型的实施例，制氢吸附的压力可以在0.4～3.0MPa之间，选用的吸附剂可以为活性氧化铝、活性炭、硅胶或分子筛中的一种或几种。为了进一步降低该系统的生产成本，提高资源利用效率，根据本实用新型的实施例，参考图4，可以将变压吸附装置500获得的燃气通过与燃气入口250相连的燃气出口530供给至催化热解装置200中，作为蓄热式燃气辐射管的燃气。由此，可以进一步节省利用该系统进行污泥处理的成本。
为了方便理解，参考图5对根据本实用新型实施例的处理污泥的系统的工作流程进行说明。根据本实用新型的实施例，污泥进入干燥装置100进行干燥处理，以降低污泥中的含水量并获得干燥污泥以及干燥水。其中，干燥水可以供给至冷凝装置300中作为冷凝水使用，干燥污泥随后供给至与干燥装置100相连的催化热解装置200中，进行高温催化热解处理，生成热解炭以及热解油气。热解炭可以作为低热值燃料进行利用，热解油气供给至与催化热解装置200相连的冷凝装置300中进行冷凝处理，产生热解油以及热解气。其中，热解油供给回催化热解装置200中进行二次热解，以提高该系统的产氢量。热解气供给至净化装置400进行净化处理，出去含氯杂质以便获得净化气。随后，净化气供给至与净化装置400相连的变压吸附装置500进行变压吸附处理，以便获得氢气以及燃气。其中，氢气可以进行存储后出售，而燃气可以供给至催化热解装置200中作为燃气为高温催化热解供热。
综上所述，根据本实用新型实施例的系统具有以下特征以及优点：
(1)污泥经过干燥后，可直接进入旋转床热解炉进行高温催化热解，由于污泥中的大部分水在高温催化热解之前被蒸出，因此热解过程中的能耗大大减少，单位时间内的污泥处理量增大。
(2)干燥装置采用间接干燥的方式，其热源来自蓄热式燃气辐射管燃烧后得到的热烟气(150～250摄氏度)，换热后烟气降至80～120摄氏度，其成分主要有二氧化碳、水蒸气以及氮氧化物等，由于所含杂质较少，节省了烟气处理成本，同时利用了烟气的余热；污泥经过间接干燥后，蒸出的水分不含大量烟气、热解油及其他组分，其处理成本较低，且杂质较少，可以作为冷凝装置的冷凝水使用。
(3)采用催化高温热解，添加一定量的催化剂，提高了热解气中氢气及其他可燃气体的含量，气体热值有所增加，经济效益显著。高温热解的热解炭的产率低，减量化水平高，不需另设热解炭气化装置，减少了投资成本。高温热解下，热解油在生成过程中会发生二次裂解反应，大部分转化成为H2、CO等小分子气体，使得可燃气体的产率和热值有所提高，经济效益可观。并且，热解油的大量减少，避免了热解油带来的管道腐蚀严重、油水处理困难等问题。此外，冷凝装置中获得的热解油由于密度小，浮在热解液的上层，可以重新进入催化热解装置进行再次热解，提高了热解气的产率，资源化水平较高。
(4)采用高温热解、净化、变压吸附技术提纯污泥热解气中的氢气，一方面可制得高产率高浓度的氢气燃料，另一方面剩余气体可作为辐射管的加热原料，杂质较少，既提高了工艺的经济效益，又降低了烟气处理成本。
(5)利用变压吸附技术提纯氢气，可获得浓度高、产率大的氢气燃料，便于运输、储存和出售。高温热解下热解气中CO和CH4含量未明显增加，且含CO、CH4等可燃性气体的混合气的热值仍较高，可作为旋转床热解炉加热使用，提高了热解气的综合利用水平。
为了方便理解，下面对利用本实用新型提出的处理污泥的系统进行污泥处理的方法进行说明。根据本实用新型的实施例，参考图6，该方法包括：
(1)干燥处理
根据本实用新型的实施例，在该步骤中，将污泥供给至干燥装置中进行干燥处理，以便获得干燥污泥以及干燥水。具体地，在对污泥进行高温催化热解处理之前，首先将污泥由污泥入口110供给至干燥装置100中进行干燥处理，获得的干燥污泥由干燥污泥出口130排出干燥装置100，干燥水由干燥水出口120排出以便对干燥水进行利用。例如，根据本实用新型的一个具体实施例，可以将含水率为80wt％～90wt％的污泥供给至干燥装置100，经干燥装置100处理后的干燥污泥的含水率可降低至30wt％～40wt％。
(2)高温催化热解处理
根据本实用新型的实施例，在该步骤中，将干燥污泥以及催化剂供给至催化热解装置中进行高温催化热解处理，以便获得热解炭以及热解油气。利用高温催化热解对污泥进行处理的特征以及优点前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。例如，在该步骤中，可以利用旋转床热解炉对干燥污泥进行处理，干燥污泥与催化剂的混合物中催化剂的含量可以为5～20wt％，旋转床热解炉中蓄热时辐射管的温度可以为500～800摄氏度。由此，可以提高热解油气中氢气的含量，从而可以提高利用该方法进行污泥处理的经济效益。
(3)冷凝处理
根据本实用新型的实施例，在该步骤中，将热解油气供给至冷凝装置中进行冷凝处理，以便获得热解油以及热解气。
具体地，根据本实用新型的实施例，冷凝装置300可以为冷凝喷淋装置，通过利用冷凝水对热解油气进行冷凝实现热解油以及热解气的分离。
为了进一步降低利用该系统进行污泥处理的成本，提高资源化水平，根据本实用新型的实施例，可以将干燥装置100中产生的干燥水供给至冷凝装置300中作为冷凝水使用。
根据本实用新型的实施例，该方法还可以进一步包括：
将冷凝处理步骤中获得的热解油返回催化热解装置中进行二次热解处理，以便热解油发生二次裂解生成小分子气体，从而可以提高利用该方法进行污泥处理的产氢效率。
(4)净化处理
根据本实用新型的实施例，在该步骤中，将热解气供给至净化装置中进行净化处理，以便获得净化气。由此，可以利用净化装置400完成对热解气的净化处理，以便除去热解气中含有的氯化氢、硫化氢等杂质，以便提高后续步骤中获得的氢气的质量。
(5)变压吸附处理
根据本实用新型的实施例，在该步骤中，将净化气供给至变压吸附装置中进行变压吸附处理，以便获得氢气以及燃气。具体地，可以将净化气通入变压吸附装置500进行变压吸附处理，将净化气中的氢气以及甲烷、一氧化碳等可燃气体进行分离，制得氢气作为燃料进行出售。关于变压吸附装置通过变压吸附提纯氢气的原理与过程，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。例如，根据本实用新型的一个实施例，在该步骤中，制氢吸附的压力可以在0.4～3.0MPa之间，选用的吸附剂可以为活性氧化铝、活性炭、硅胶或分子筛中的一种或几种。
根据本实用新型的实施例，为了进一步降低该方法的生产成本，提高资源利用效率，可以采用所述旋转床热解炉作为催化热解装置，将燃气供给至蓄热式燃气辐射管中，以便利用燃气燃烧为旋转床热解炉供热，并产生热烟气。
此外，根据本实用新型的实施例，还可以将燃气燃烧产生的热烟气供给至干燥装置中，以便利用热烟气对干燥污泥进行干燥处理。
综上所述，利用本实用新型提出的处理污泥的系统进行污泥处理的方法具有以下特征以及优点：
(1)污泥经过干燥后，可直接进入旋转床热解炉进行高温催化热解，由于污泥中的大部分水在高温催化热解之前被蒸出，因此热解过程中的能耗大大减少，单位时间内的污泥处理量增大。
(2)干燥装置采用间接干燥的方式，其热源来自蓄热式燃气辐射管燃烧后得到的热烟气(150～250摄氏度)，换热后烟气降至80～120摄氏度，其成分主要有二氧化碳、水蒸气以及氮氧化物等，由于所含杂质较少，节省了烟气处理成本，同时利用了烟气的余热；污泥经过间接干燥后，蒸出的水分不含大量烟气、热解油及其他组分，其处理成本较低，且杂质较少，可以作为冷凝装置的冷凝水使用。
(3)采用催化高温热解，添加一定量的催化剂，提高了热解气中氢气及其他可燃气体的含量，气体热值有所增加，经济效益显著。高温热解的热解炭的产率低，减量化水平高，不需另设热解炭气化装置，减少了投资成本。高温热解下，热解油在生成过程中会发生二次裂解反应，大部分转化成为H2、CO等小分子气体，使得可燃气体的产率和热值有所提高，经济效益可观。并且，热解油的大量减少，避免了热解油带来的管道腐蚀严重、油水处理困难等问题。此外，冷凝装置中获得的热解油由于密度小，浮在热解液的上层，可以重新进入催化热解装置进行再次热解，提高了热解气的产率，资源化水平较高。
(4)采用高温热解、净化、变压吸附技术提纯污泥热解气中的氢气，一方面可制得高产率高浓度的氢气燃料，另一方面剩余气体可作为辐射管的加热原料，杂质较少，既提高了工艺的经济效益，又降低了烟气处理成本。
(5)利用变压吸附技术提纯氢气，可获得浓度高、产率大的氢气燃料，便于运输、储存和出售。高温热解下热解气中CO和CH4含量未明显增加，且含CO、CH4等可燃性气体的混合气的热值仍较高，可作为旋转床热解炉加热使用，提高了热解气的综合利用水平。
下面将结合实施例对本实用新型的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。对污泥成分测定的方法为工业分析中常用方法。
实施例1：
采用某市市政污泥为原料，污泥含水率为83％，其各组分百分含量如下表：
表1污泥各组分百分含量(干基)
将含水率为83％的污泥输送至干燥装置，通过烟气的间接换热蒸出45％的水分，换热后的冷烟气直接排放。含水率降至38％的污泥输送至无热载体蓄热式旋转床进料口处，与10wt％(基于干燥污泥与催化剂的总质量)的催化剂混合后通过布料板在传送带上完成布料。上辐射管温度为600摄氏度，下辐射管的温度为700摄氏度，经过1～2小时的高温热解，最终产生的热解炭由炉底排出，热解油气混合物流入后端冷凝装置中。干燥设备中蒸出的38％的水分通过冷凝器喷淋装置对热解油气混合物进行激冷，热解气进入净化装置，热解液中的热解油通过旋转床环形炉底与上辐射管中间的焦油喷淋装置，回喷炉内进行再次裂解，热解水由冷凝器底部排出。经过净化的热解气通过变压吸附装置实现氢气提纯，剩余一氧化碳、甲烷等气体作为辐射管燃料气使用。最终制得的氢气燃料产率为43％，氢气浓度为99.7％。
实施案例2：
采用某小区的污泥，含水率为85％，其各组分百分含量如下表:
表3污泥各组分百分含量(干基)
将含水率为85％的污泥输送至干燥装置，通过烟气的间接换热蒸出48％的水分，换热后的冷烟气直接排放。含水率降至37％的污泥输送至无热载体蓄热式旋转床进料口处，与15wt％(基于干燥污泥与催化剂的总质量)的催化剂混合后通过布料板在传送带上完成布料。上辐射管温度为700摄氏度，下辐射管的温度为800摄氏度，经过1～2小时的高温热解，最终产生的热解炭由炉底排出，热解油气混合物流入后端冷凝装置中。干燥设备中蒸出的48％的水分通过冷凝器喷淋装置对热解气液混合物进行激冷，热解气进入净化装置，热解液中的热解油通过旋转床环形炉底与上辐射管中间的焦油喷淋装置，回喷炉内进行再次裂解，热解水由冷凝器底部排出。经过净化的热解气通过变压吸附装置实现氢气提纯，剩余一氧化碳、甲烷等气体作为辐射管燃料气使用。最终制得的氢气燃料产率为39％，氢气浓度为99.8％。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种处理污泥的系统，其特征在于，包括：
干燥装置，所述干燥装置具有污泥入口、干燥水出口和干燥污泥出口；
催化热解装置，所述催化热解装置具有催化剂入口、干燥污泥入口、热解炭出口以及热解油气出口，所述干燥污泥入口与所述干燥污泥出口相连；
冷凝装置，所述冷凝装置具有热解油气入口、热解油出口以及热解气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连；
净化装置，所述净化装置具有热解气入口以及净化气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连；以及
变压吸附装置，所述变压吸附装置具有净化气入口、氢气出口以及燃气出口，所述净化气入口与所述净化气出口相连。
2.根据权利要求1所述的处理污泥的系统，其特征在于，所述催化热解装置为旋转床热解炉，所述旋转床热解炉包括：
环形炉体；以及
蓄热式燃气辐射管，所述蓄热式燃气辐射管设置在所述环形炉体的环形内壁上，所述蓄热式燃气辐射管上具有燃气入口以及热烟气出口，所述燃气入口与所述燃气出口相连。
3.根据权利要求2所述的处理污泥的系统，其特征在于，所述干燥装置进一步包括热烟气入口和冷烟气出口，所述热烟气入口与所述热烟气出口相连。
4.根据权利要求1所述的处理污泥的系统，其特征在于，所述冷凝装置具有冷却水入口，所述冷却水入口与所述干燥水出口相连。
5.根据权利要求1-4任一项所述的处理污泥的系统，其特征在于，所述催化热解装置进一步包括热解油入口，所述热解油入口与所述热解油出口相连。
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| CN105670658A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-06-15 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 处理污泥的系统和方法 |
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