CN210764947U - 一种污泥干化炭化气化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污泥干化炭化气化系统，其特征在于包括干化子系统、热解子系统和气化子系统，热解子系统实现对经过干化处理的污泥的炭化处理，气化子系统实现对经过炭化处理的污泥的气化处理，干化子系统实现对输入的湿污泥进行热干化处理；干化子系统的排出口与热解子系统的进料口相连接，热解子系统的排渣口与气化子系统相连接。通过对湿污泥进行干化再热解炭化，将半干污泥的水分、有机物去除，热解炉产生的热解气直接送至燃烧室作为干化、炭化污泥的热源。炭化后的污泥再进行气化处理，整个系统所需的能源都由处理污泥的产生物产生，且还对多余的能源进行存储或再利用。能源利用效率高、设备具有占地面积小、热能一体化设计的优点。

Description

一种污泥干化炭化气化系统

技术领域

本实用新型涉及污泥处理技术领域，更具体的说涉及一种污泥干化炭化气化系统。

背景技术

污泥的处置主要包括安全焚烧、卫生填埋和海洋处置等。其中焚烧法是危废的最终处置技术中最有效的一种方法。通过焚烧炉的焚烧过程进一步将危废中有毒有害的有机成分消除，并实现减量化，其中产生的热源也可进行回收利用。但焚烧的过程中要易造成二次污染。卫生填埋是将最终不能再利用处置的部分进行固化填埋，其弊端是有造成地下水的污染。

热干化是利用热能将污泥烘干。干化后的污泥呈颗粒或粉末状，体积仅为原来的1/5～1/4，而且由于含水率在10％以下时，微生物活性受到抑制而避免产品发霉发臭，利于储藏和运输。热干化过程的高温灭菌作用很彻底，产品可完全达到卫生指标并使污泥性能全面改善，产品可作替代能源。但是需要说明的是污泥热干化仅使污泥中的水分得到缩减，污泥中有机物含量并没有减少，故其并不是稳定化处理。

热解法是利用固体废弃物中物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其进行加热蒸馏，使物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、可燃气的过程。热解技术相对填埋处理技术，不会产生有害物渗透液污染地下水，引发不堪设想的后果，也不会造成臭气四溢、蚊蝇等害虫孳生；相对焚烧发电，固体废弃物减量化效果显著，热解后的炭渣未能实现全部的无害化。

等离子气化是发生在等离子气化炉中的一个气化过程(等离子体气化炉是一种在高温、缺氧环境度运行的容器)，等离子炬提供的能量用于维持反应炉的高温环境，采用电弧来电离气体和在高温下气化有机物，热和高能等离子体可以将包括生活垃圾在内的固体废弃物所含有有机物原料分解成氢和其它简单的化合物转化成合成气，而如玻璃，金属和混凝土等无机成分则在炉内熔化而从底部流出，这种无毒玻璃化的炉渣可以安全地用来做建材。但是等离子炬相对其他方法，投资成本和运行成本较高，且处理规模受限。

实用新型内容

针对单独的干化、炭化、气化的优缺点，本实用新型创新性的提出“低温干化+中温热解+高温等离子气化串联处置工艺”，先采用低阶能源蒸发耗能80％以上的水分，然后在采用中温热解将有机物挥发，实现减量化，可有效降低成本，最后，采用等离子体气化技术实现资源化，提供低温干化所需要的能源，并实现污泥最终的无害化。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种污泥干化炭化气化系统，其特征在于包括干化子系统、热解子系统和气化子系统，热解子系统实现对经过干化处理的污泥的炭化处理，所述气化子系统实现对经过炭化处理的污泥的气化处理，所述干化子系统实现对输入的湿污泥进行热干化处理；所述干化子系统的排出口与热解子系统的进料口相连接，所述热解子系统的排渣口与气化子系统相连接。

所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于还包括余热利用子系统，所述热解子系统与气化子系统的高温烟气排出口都与余热利用子系统相连接，余热利用子系统实现对输入的剩余的高温烟气中的热能的回收或利用。

所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于还包括烟气净化系统，所述余热利用子系统的尾气口和热解子系统的尾气排放口都与所述烟气净化系统的进气口相连接。

所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于气化子系统为等离子气化熔融子系统。

所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于所述干化子系统采用高温蒸汽间接加热方式，干化子系统的高温蒸汽入口与余热利用子系统的高温蒸汽排出口相连接，所述干化子系统的低温蒸汽排出口与余热利用子系统的入液口相连接，余热利用子系统将输入的液体加热为高温蒸汽。

所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于余热利用子系统上还设有分气缸，所述余热利用子系统的高温蒸汽排出口先连接分气缸，分气缸的一个出口与干化子系统的高温蒸汽入口相连接。

所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于所述等离子气化熔融炉周向设置2个以上等离子炬、空气喷嘴；等离子气化熔融炉的出口连接除尘器，除尘器的上部引出气化管道与燃烧子相连接；除尘器下端与等离子气化熔融炉的入口相连接。

所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于所述热解子系统上设有燃烧系统，燃烧系统的高温烟气出口分两路，一路与热解炉的高温烟气入口相连接，另一路与余热利用子系统的进气口相连接。

所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在其特征在于所述热解子系统上还设有高温过滤器，所述热解炉的排气口与高温过滤器相连后，再与燃烧器相连接。

所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于所述干化子系统包括干化机和冷凝器，干化机采用间接式加热，干化机的排气口通过废气管道与冷凝器相连接，冷凝器的排气口通过排气管道与燃烧器相连接。

本实用新型有益效果：通过对湿污泥进行干化，脱除大部分水分；通过热解炭化，将半干污泥的水分、有机物去除，污泥干化后的半干污泥可直接(不经造粒)送至热解炉，热解炉产生的热解气直接送至燃烧室作为干化、炭化污泥的热源。炭化后的污泥进一步的进行气化处理，整个系统所需的能源都由处理污泥的产生物产生，且还对多余的能源进行存储或再利用。提高整体的能源利用效率；并同时使设备具有占地面积小、热能一体化设计之优点。

附图说明

图1是污泥干化炭化气化系统的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

通过先将湿污泥进行干化，得到半干污泥，再通过热解炭化将半干污泥的水分、有机物(有害物质)去除有害有机物基本消除。

为了保证污泥的热解效果，需要对污泥预先进行干化，因此系统增加了干化子系统，将湿污泥先送入干化子系统进行半干化处理；再将半干污泥送入热解炉中进行热解处理，热解生成热解气和炭渣；将热解气都送入燃烧室燃烧处理生成高温烟气，将高温烟气送入热解炉为热解炉热解提供热源。同时产生的高温烟气通过余热利用子系统部分通过加热产生高温蒸汽的方式为干化子系统提供热源。炭化后的产物进一步的通过气化子系统产生可燃气体进行燃烧；热解气的燃烧和气化子系统的燃烧可以采用同一个燃烧器进行燃烧，也可以分别采用独立的燃烧器进行分别燃烧。同时还可以增加对干化产生的废气通过冷凝法去除废气中含有的水分后，将剩余的不凝气送入燃烧器中进行燃烧，为下一步的热解提供热源，同时也通过燃烧对不凝气实现了无害化处理。

图1是污泥干化炭化气化系统的系统框图，包括干化子系统、热解子系统、气化子系统、余热利用子系统和烟气净化系统。气化子系统实现对经过炭化处理的污泥的气化处理；热解子系统实现对经过干化处理的污泥的炭化处理；余热利用子系统实现对热解子系统产生的多余热源和气化处理产生的可燃气体燃烧的热源进行回收和利用；烟气净化系统实现对热解子系统的烟气尾气、余热利用子系统的低温尾气的净化。

干化子系统主体为干化机29；热解子系统主体为热解炉3和燃烧室8；气化子系统主体为等离子气化熔融炉13；余热利用子系统主体为热余热锅炉24。

干化机2的左上方设有入料口28，右端底部设有排半干污泥出口，经过输送炭渣管道30与热解炉3的进料仓1连接，进料仓1通过进料通道2与热解炉 3的物流通道相连；干化子系统的干化机29上设有的蒸汽进入端口经蒸汽管道26与余热锅炉出口的分气缸25连接，蒸汽出口经凝结水管27与余热锅炉给水系统相连。由余热锅炉加热生成高温蒸汽为干化机提供干化所需的热源。

热解炉3中间设有物料通道，外围设有热源通道，热解气出口经过热解气出口管道4、高温过滤器5、增压风机6与燃烧室8的燃烧器7相连接；燃烧器 7与燃烧室8相连；燃烧室8的高温烟气出口一部分与热源通道相连接，另一部分与余热锅炉进口烟道相连接；热解炉3的出口端底部设有排渣出口，经过出料螺旋通道9与等离子气化熔融13的给料仓11连接，给料仓上还设有配伍辅料仓10，可通过其添加辅助气化的其它物料。热解炉热解产生的热解气经过高温过滤器5进行过滤后输入到燃烧室中进行燃烧生成高温烟气，生成的高温烟气部分输入到热解炉中为热解提供热源，通过控制输入的高温烟气的流量，维持热解炉在预定的温度范围内对其内的半干污泥进行热解，并炭化。燃烧室产生的多余高温烟气输入到余热锅炉中进行再利用。热解炉热解后的炭化固态物通过排渣出口输入到等离子气化熔融进行进一步的气化处理。

等离子气化熔融炉13周向设置多个等离子炬16和空气喷嘴12；等离子气化熔融炉13出口连接除尘器14，除尘器14上部引出管道21与二燃室23 连接，二燃室23的出口连接热余热锅炉24，燃烧生成的高温烟气通过余热锅炉进行回收利用；除尘器14下端与等离子气化熔融炉21连接，将除尘收集的的固态物重新输入到等离子气化熔融炉13进行气化；离子气化熔融炉 13下部设有冷却池17，将等离子气化熔融炉13生成物通过冷却池17进行冷却处理，冷却池17通过水管道与水池19连接，直接设有循环水泵18，冷却后的产物通过冷却池17底部的排出口20排出。

二燃室23和燃烧室8可以合2为1，进一步降低设计的复杂度和设备大小。

余热锅炉24接收二燃室23和燃烧室8燃室生成的多余高温烟气，将其转化为高温蒸汽的形式，部分高温蒸汽输入到干化子系统提供干化所需的热源，多余的高温蒸汽可输出到其它设备再次利用，如发电设备，转换为电能。

尾气处理子系统包括尾气净化装置33，热解炉的尾气排放口先接尾气增压风机31后通过尾气管道32后送至尾气净化装置33；热余热锅炉24的尾气排出口也与尾气净化装置33。尾气净化装置可以包括急冷塔、脱硫脱硝、活性炭吸附过滤器、洗涤塔和\或烟气再热器等。实现对热解炉排出的烟气进行除尘、脱除二噁英、脱硫脱硝、消白后再经过加压风机34通过烟囱35排出。

以上所揭露的仅为本实用新型一种实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种污泥干化炭化气化系统，其特征在于包括干化子系统、热解子系统和气化子系统，热解子系统实现对经过干化处理的污泥的炭化处理，所述气化子系统实现对经过炭化处理的污泥的气化处理，所述干化子系统实现对输入的湿污泥进行热干化处理；所述干化子系统的排出口与热解子系统的进料口相连接，所述热解子系统的排渣口与气化子系统相连接。

2.根据权利要求1所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于还包括余热利用子系统，所述热解子系统与气化子系统的高温烟气排出口都与余热利用子系统相连接，余热利用子系统实现对输入的剩余的高温烟气中的热能的回收或利用。

3.根据权利要求2所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于还包括烟气净化系统，所述余热利用子系统的尾气口和热解子系统的尾气排放口都与所述烟气净化系统的进气口相连接。

4.根据权利要求2所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于气化子系统为等离子气化熔融子系统。

5.根据权利要求4所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于所述干化子系统采用高温蒸汽间接加热方式，干化子系统的高温蒸汽入口与余热利用子系统的高温蒸汽排出口相连接，所述干化子系统的低温蒸汽排出口与余热利用子系统的入液口相连接，余热利用子系统将输入的液体加热为高温蒸汽。

6.根据权利要求5所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于余热利用子系统上还设有分气缸，所述余热利用子系统的高温蒸汽排出口先连接分气缸，分气缸的一个出口与干化子系统的高温蒸汽入口相连接。

7.根据权利要求6所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于所述等离子气化熔融炉周向设置2个以上等离子炬、空气喷嘴；等离子气化熔融炉的出口连接除尘器，除尘器的上部引出气化管道与燃烧子相连接；除尘器下端与等离子气化熔融炉的入口相连接。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于所述热解子系统上设有燃烧系统，燃烧系统的高温烟气出口分两路，一路与热解炉的高温烟气入口相连接，另一路与余热利用子系统的进气口相连接。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在其特征在于所述热解子系统上还设有高温过滤器，所述热解子系统的热解炉的排气口与高温过滤器相连后，再与燃烧器相连接。

10.根据权利要求9所述的污泥干化炭化气化系统，其特征在于所述干化子系统包括干化机和冷凝器，干化机采用间接式加热，干化机的排气口通过废气管道与冷凝器相连接，冷凝器的排气口通过排气管道与燃烧器相连接。

Images