申请日2015.10.28
公开(公告)日2016.01.06
IPC分类号C02F11/10; C02F11/12; C10B53/02
摘要
本发明涉及一种污泥废弃物能源综合利用工艺，包括混合步骤、低温热解步骤、高温裂解步骤、热交换步骤或裂解气再利用步骤。本发明还涉及上述工艺实现的工艺系统，包括混合器、热解炉、裂解炉和换热系统，热解炉上设置有热烟气循环管，所述热烟气循环管一端连接热解炉出气口，热烟气循环管另一端连接热解炉进气口，热烟气循环管的部分管道设置在换热系统的换热体系内。由于本发明技术设计合理，不仅保证污泥炭化发电工艺运行的稳定性，而且可长期稳定污泥，具有无害化、环境友好的特点。本发明能源利用率高，最大化的利用了高温裂解气的显热，减少了对外部能源的消耗，还能将污泥所含能量转化为电能。
摘要附图
权利要求书
1.一种污泥废弃物能源综合利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：
混合步骤：将含水量≤30﹪的脱水污泥与生物质以1.6:1～1:1的比例均匀 混合得到生物质污泥混合物，所述生物质包括秸秆、木片或树枝的一种或多种 组合;
低温热解步骤：将所述生物质污泥混合物在空气隔绝、温度450℃～600℃ 条件下进行热解，热解产生热烟气和热解炭;
高温裂解步骤：所述热烟气在裂解温度≥1000℃的高温条件下转化为裂解 气;
热交换步骤：通过换热装置置换所述裂解气的能量，用于提供所述低温热 解步骤或/和热烟气裂解步骤所需的热能。
2.根据权利要求1所述的一种污泥废弃物能源综合利用工艺，其特征在于： 在所述热交换步骤之后设有裂解气再利用步骤，所述裂解气再利用步骤将热交 换后的裂解气净化、过滤、除湿后得到用于发电的纯净裂解气。
3.根据权利要求1所述的一种污泥废弃物能源综合利用工艺，其特征在于： 在所述混合步骤之前设有污泥脱水步骤，所述污泥脱水步骤分为机械脱水和加 热脱水两步，所述热交换步骤所得能量用于提供所述加热脱水步骤的热能，其 中，所述机械脱水步骤将含水量≥90﹪的原污泥通过挤压或甩干的方式进行机 械脱水后得到含水量≤60﹪的初脱水污泥;所述加热脱水步骤是将所述初脱水 污泥烘干得到含水量≤30﹪的脱水污泥。
4.根据权利要求1所述的一种污泥废弃物能源综合利用工艺，其特征在于： 所述高温裂解步骤中热烟气的高温停留时间至少为2秒。
5.根据权利要求1所述的一种污泥废弃物能源综合利用工艺，其特征在于： 所述高温裂解步骤在缺氧条件下进行，或是在缺氧及催化剂条件下进行，所述 催化剂为炭基类催化剂，包括焦炭或活性炭。
6.一种污泥废弃物能源综合利用工艺系统，其特征在于：包括依次连接的 混合器(1)、热解炉(2)、裂解炉(3)和换热系统(4)，所述热解炉(2)上 设置有热烟气循环管(13)，所述热烟气循环管(13)一端连接热解炉(2)出 气口，所述热烟气循环管(13)另一端连接热解炉(2)进气口，热烟气循环管 (13)的部分管道设置在换热系统(4)的换热体系内。
7.根据权利要求6所述的污泥废弃物能源综合利用工艺系统，其特征在于： 所述换热系统(4)的出气端通过管道经气体净化系统(10)连接至内燃机(11)。
8.根据权利要求7所述的污泥废弃物能源综合利用工艺系统，其特征在于： 在所述混合器(1)的进料口通过管道连接有用于将污泥中的水分含量降低的污 泥烘干机(5)，所述污泥烘干机(5)的进料口通过管道连接有机械脱水装置(6)， 所述污泥烘干机(5)上设置有气体排出管道(7)，所述气体排出管道(7)的 另一端连接烟囱(8)，使污泥烘干机(5)内的气体经烟囱(8)排出，所述污 泥烘干机(5)通过尾气排出管道(12)连接至内燃机(11)的尾气排出口。
9.根据权利要求6所述的污泥废弃物能源综合利用工艺系统，其特征在于： 在所述混合器(1)和热解炉(2)之间设置一带有仓储空间(91)的出料装置 (9)，所述出料装置(9)的仓储空间(91)的进料口通过管道与混合器(1) 的出料口连接，所述出料装置(9)的出料口通过管道与热解炉(2)的进料口 连接。
10.根据权利要求6所述的污泥废弃物能源综合利用工艺系统，其特征在 于：所述换热系统(4)包括经管道连通的第一级换热器(41)和第二级换热器 (42)，所述第一级换热器(41)的进气口连接所述裂解炉(3)的出气口，所 述热烟气循环管(13)的部分管道设置在第一级换热器(41)内，所述第二级 换热器(42)的出气孔连接内燃机(11)的进气孔。
说明书
一种污泥废弃物能源综合利用工艺及其工艺系统
技术领域
本发明属于工业废弃物处理技术领域，具体涉及一种污泥废弃物能源综合 利用工艺及其工艺系统。
背景技术
污泥处理，是对污泥进行减量化、稳定化和无害化处理的过程。传统的污 泥处理方式主要有填埋、焚烧。填埋的处置方法简单、易行、成本低，污泥不 需要高度脱水，适应性强。但在填埋过程中易有渗滤液和气体的形成。渗滤液 是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境。气 体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。即填埋存在占地面积大、 污染隐患、产生温室气体等问题。
焚烧的处置方法需消耗大量燃料并易造成二噁英造成污染。湿污泥干化后 再直接焚烧应用得较为普遍。以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处 理方法之一，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体 积;但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高，设备维护成本高，而且产 生二噁英是强致癌物。
随着环保力度的加强和人们对已有污泥处理处置技术局限性的进一步认 识，污泥处理领域虽然出现了一些新技术，但污泥之中所含的能源仍没有得到 完全的利用和开发，也没有做到真正的无害化处理。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种低温热解、环保、 能量利用率高的污泥废弃物能源综合利用工艺及其工艺系统，以解决现有污泥 处理技术能耗高、环境污染严重等问题。本发明采用的技术方案包括：
一种污泥废弃物能源综合利用工艺，包括如下步骤：
混合步骤：将含水量≤30﹪的脱水污泥与生物质以1.6:1～1:1的比例均匀 混合得到生物质污泥混合物，所述生物质包括秸秆、木片或树枝的一种或多种 组合;
低温热解步骤：将所述生物质污泥混合物在空气隔绝、温度450℃～600℃ 条件下进行热解，热解产生热烟气和热解炭;
高温裂解步骤：所述热烟气在裂解温度≥1000℃的高温条件下转化为裂解 气;
热交换步骤：通过换热装置置换所述裂解气的能量，用于提供所述低温热 解步骤或/和热烟气裂解步骤所需的热能。
本发明污泥废弃物能源综合利用工艺进一步地，在所述热交换步骤之后设 有裂解气再利用步骤，所述裂解气再利用步骤将热交换后的裂解气净化、过滤、 除湿后得到用于发电的纯净裂解气。
本发明污泥废弃物能源综合利用工艺进一步地，在所述混合步骤之前设有 污泥脱水步骤，所述污泥脱水步骤分为机械脱水和加热脱水两步，所述热交换 步骤所得能量用于提供所述加热脱水步骤的热能，其中，所述机械脱水步骤将 含水量≥90﹪的原污泥通过挤压或甩干的方式进行机械脱水后得到含水量≤60 ﹪的初脱水污泥;所述加热脱水步骤是将所述初脱水污泥烘干得到含水量≤30 ﹪的脱水污泥。
本发明污泥废弃物能源综合利用工艺进一步地，所述高温裂解步骤中热烟 气的高温停留时间至少为2秒。
本发明污泥废弃物能源综合利用工艺进一步地，所述高温裂解步骤在缺氧 条件下进行，或是在缺氧及催化剂条件下进行，所述催化剂为炭基类催化剂， 包括焦炭或活性炭。
本发明另一技术方案的污泥废弃物能源综合利用工艺系统，包括依次连接 的混合器、热解炉、裂解炉和换热系统，所述热解炉上设置有热烟气循环管所 述热烟气循环管一端连接热解炉出气口，所述热烟气循环管另一端连接热解炉 进气口，热烟气循环管的部分管道设置在换热系统的换热体系内。
本发明污泥废弃物能源综合利用工艺系统进一步地，所述换热系统的出气 端通过管道经气体净化系统连接至内燃机。
本发明污泥废弃物能源综合利用工艺系统进一步地，在所述混合器的进料 口通过管道连接有用于将污泥中的水分含量降低的污泥烘干机，所述污泥烘干 机的进料口通过管道连接有机械脱水装置，所述污泥烘干机上设置有气体排出 管道，所述气体排出管道的另一端连接烟囱，使污泥烘干机内的气体经烟囱排 出，所述污泥烘干机通过尾气排出管道连接至内燃机的尾气排出口。
本发明污泥废弃物能源综合利用工艺系统进一步地，在所述混合器和热解 炉之间设置一带有仓储空间的出料装置，所述出料装置的仓储空间的进料口通 过管道与混合器的出料口连接，所述出料装置的出料口通过管道与热解炉的进 料口连接。
本发明污泥废弃物能源综合利用工艺系统进一步地，所述换热系统包括经 管道连通的第一级换热器和第二级换热器，所述第一级换热器的进气口连接所 述裂解炉的出气口，所述热烟气循环管的部分管道设置在第一级换热器内，所 述第二级换热器的出气孔连接内燃机的进气孔。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：①本发明技术设计合理，不仅 保证污泥炭化发电工艺运行的稳定性，而且可长期稳定的对污泥进行连续性处 理;②通过试验限定热解前的污泥含水量、及污泥与生物质的比例，使混合物 热解完全、热解效果好;③本发明热解步骤在缺氧、高温条件下进行，使二噁 英、焦油等有害物质产生量最小化，并经一定时间的高温条件，上述有害物质 被裂解，实现了气体的热净;④本发明工艺污泥处理后体积大大减少，排出有 害气体量少、处理后的热解炭将重金属等有害物质固化其中，不溶于水，具有 无害化、环境友好的特点;⑤本发明能源利用率高，两级换热方式最大化的利 用了高温裂解气的显热，减少了系统对外部能源的需求，还能将污泥所含能量 转化为电能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术 手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附 图详细说明如后。
