本實用新型屬于固體廢棄物資源化處理領(lǐng)域，具體涉及一種污泥資源化處理的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，常見的污泥處理技術(shù)有壓濾、干化、好氧堆肥、厭氧消化、焚燒等。其中，簡單的壓濾和干化只能把污泥脫水至50％-70％，剩余的污泥仍需要大量填埋處理，只能作為污泥的預處理使用。好氧堆肥和厭氧消化的目的均是把污泥制成有機肥料，最后作為產(chǎn)品出售，但污泥中含有較多有毒有害物質(zhì)，其產(chǎn)品會污染農(nóng)作物，因此難以產(chǎn)業(yè)化推廣。常見的焚燒技術(shù)雖然具有較好的減量化效果，但焚燒過程中會產(chǎn)生二噁英，嚴重影響居民身體健康，群體性事件也時有發(fā)生。
熱解技術(shù)是在無氧或絕氧的條件下，將有機物進行熱裂解，生成以H2、CH4、CO為主的可燃氣體、高熱值的燃料油及部分固定碳。等離子氣化技術(shù)是利用等離子體火炬對物料進行加熱，局部溫度可到5000℃以上，并能使反應室的溫度維持在1200℃左右，能迅速分解熱解油、二噁英等物質(zhì)，并產(chǎn)生大量CO、H2等合成氣。具有二次污染小、能源回收利用率高等特點。
但現(xiàn)有技術(shù)中，一些污泥回轉(zhuǎn)窯熱解工藝的熱解油產(chǎn)量較多，容易堵塞管道、腐蝕設備等，經(jīng)常停車檢修，并且后端需要復雜的油水分離及凈化裝置，導致投資大大增加。此外，一些污泥豎爐等離子氣化技術(shù)，直接用等離子火炬對污泥進行氣化，由于污泥含水率較高，在處理大規(guī)模污泥時，該工藝的功率極大、耗電率非常高，因此導致運行成本增大，難以實現(xiàn)工業(yè)化應用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的目的在于提供一種新型的污泥資源化處理的系統(tǒng)及方法。
本實用新型提供了一種污泥資源化處理的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
干化裝置，具有污泥入口、干化污泥出口、干燥水出口、熱水入口、冷卻水出口；
蓄熱式旋轉(zhuǎn)床，具有原料入口、熱解水出口、熱解油氣混合物出口、熱解炭出口，所述原料入口與所述干化裝置的干化污泥出口相連；
等離子氣化反應室，具有熱解油氣混合物入口、合成氣出口，所述熱解油氣混合物入口與所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床的熱解油氣混合物出口相連；以及
凈化裝置，具有合成氣入口、凈化合成氣出口，所述合成氣入口與所述等離子氣化反應室的合成氣出口相連。
在本實用新型的一些實施例中，所述系統(tǒng)還可以包括：
甲烷化裝置，具有凈化合成氣入口、混合氣出口和剩余氣體出口，所述凈化合成氣入口與所述凈化裝置的凈化合成氣出口相連；以及
分離裝置，具有混合氣入口、甲烷出口和剩余氣體出口，所述混合氣入口與所述甲烷化裝置的混合氣出口相連。
在本實用新型的一些實施例中，所述系統(tǒng)還包括熄焦裝置，所述熄焦裝置具有熱解炭入口、灰渣出口、熄焦水入口，所述熱解炭入口與所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床的熱解炭出口相連。
在本實用新型的一些實施例中，所述熄焦裝置的熄焦水入口與所述干化裝置的干燥水出口和/或所述干化裝置的冷卻水出口相連。
在本實用新型的一些實施例中，所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床包括干燥區(qū)和熱解區(qū)；所述熱解水出口布置于所述干燥區(qū)末端的側(cè)壁，所述熱解油氣混合物出口布置于所述熱解區(qū)末端的頂部。
本實用新型采用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床對干化處理后的污泥進行熱解，并利用等離子氣化反應室對熱解油氣進行氣化，干燥水、冷卻水可作為熱解炭的熄焦用水，獲得的合成氣產(chǎn)率高、熱值高，實現(xiàn)了污泥的“無害化、減量化、資源化”。
此外，本實用新型的工藝簡單、運行成本低、資源化水平高、二次污染小，且易于實現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)?；?/p>
本實用新型提供的工藝中，熱解油的產(chǎn)率低，而合成氣的產(chǎn)率很高，不會發(fā)生管道堵塞、設備被腐蝕等現(xiàn)象，減少了生產(chǎn)成本。
在進一步的改進工藝中，將合成氣進一步制成了甲烷，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例中的一種污泥資源化處理的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。
參見圖1，本實用新型提供的污泥資源化處理的系統(tǒng)包括：干化裝置1、蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2、等離子氣化反應室3、凈化裝置4、甲烷化裝置5、分離裝置6和熄焦裝置7。
干化裝置1具有污泥入口、干化污泥出口、干燥水出口、熱水入口、冷卻水出口。干化裝置1為間接干燥裝置，本實用新型采用熱水作為介質(zhì)，對污泥進行間接干燥。
蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2，用于對污泥進行熱解處理，制備熱解油氣和熱解炭。蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2具有原料入口、熱解水出口、熱解油氣混合物出口、熱解炭出口，原料入口與干化裝置1的干化污泥出口相連。
蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2包括干燥區(qū)和熱解區(qū)。熱解水出口布置于干燥區(qū)末端的側(cè)壁，以便在熱解水剛產(chǎn)生時就進行收集，降低系統(tǒng)能耗；熱解油氣混合物出口布置于熱解區(qū)末端的頂部，以便得到高品質(zhì)的熱解油氣；熱解炭出口布置于熱解區(qū)末端的底部，以便出料。
污泥含水量高，若直接進入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2，不僅會降低熱解的效率，還會增加系統(tǒng)能耗，導致運行成本增加。此外，經(jīng)過熱解，這些水分會變成水蒸氣，隨著熱解油氣混合物進入后續(xù)設備中，會影響后續(xù)工藝的進行。本實用新型在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2前設置了干化裝置1，并將熱解水出口設置在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2的干燥區(qū)末端的爐膛側(cè)壁，有效地解決了這一問題。
蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2具體包括：殼體，殼體形成環(huán)狀爐腔，爐膛操作條件為微正壓；環(huán)形爐底，物料布在環(huán)形爐底上，呈連續(xù)轉(zhuǎn)動狀態(tài)；蓄熱式輻射管，多個所述蓄熱式輻射管設置在所述殼體的內(nèi)周壁上。
等離子氣化反應室3利用等離子火炬的高溫氣化作用，使熱解油、烴類氣體等發(fā)生氣化、重組，以便得到CO、H2等合成氣。
等離子氣化反應室3具有熱解油氣混合物入口、合成氣出口，熱解油氣混合物入口與蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2的熱解油氣混合物出口相連。
本實用新型由于在氣化熔融前，先對污泥進行了熱解，因此，等離子氣化反應室3所需的等離子體火炬數(shù)量少，處理效率高，運行成本低。兩個以上等離子體火炬即可滿足工藝要求。
凈化裝置4用于除去從等離子氣化反應室3排出的合成氣中的硫化氫、氯化氫等雜質(zhì)。凈化裝置4具有合成氣入口、凈化合成氣出口，合成氣入口與等離子氣化反應室3的合成氣出口相連。
甲烷化裝置5具有凈化合成氣入口、混合氣出口和剩余氣體出口，凈化合成氣入口與凈化裝置4的凈化合成氣出口相連。
分離裝置6具有混合氣入口、甲烷出口和剩余氣體出口，混合氣入口與甲烷化裝置5的混合氣出口相連。
圖1所示的系統(tǒng)也可不包括甲烷化裝置5和分離裝置6，合成氣可另作他用，諸如作為燃料直接燃燒，但將其制成甲烷，能提高產(chǎn)品的經(jīng)濟價值。
熄焦裝置7具有熱解炭入口、灰渣出口、熄焦水入口，熱解炭入口與蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2的熱解炭出口相連。
熄焦裝置7用于冷卻熱解炭，圖1所示的系統(tǒng)中，熄焦裝置7的熄焦水入口與干化裝置1的干燥水出口和冷卻水出口。這樣布置能有效降低整個工藝的生產(chǎn)成本。
需要說明的是，熄焦水入口可以只與干化裝置1的干燥水出口或冷卻水出口中的一個相連，并不局限于圖1所示的情況。此外，系統(tǒng)也可不包括熄焦裝置7，可采用其他方式對玻璃態(tài)熔渣進行冷卻。
圖1中，等離子氣化反應室3垂直布置在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2的熱解油氣混合物出口的上端，熱解油氣混合物不經(jīng)冷卻直接通入等離子化反應室3內(nèi)，減少了熱量的流失，提高熱利用率。當然還可采用保溫運輸?shù)姆绞綄峤庥蜌馑腿氲入x子氣化反應室3中。同樣地，整個系統(tǒng)物料間的運輸都可采用保溫運輸?shù)姆绞?，可降低工藝運行成本。
合成氣中含有較多CO、H2等可燃氣，而蓄熱式輻射管又需要為污泥熱解提供熱量，因此可以將所述合成氣用于蓄熱式輻射管燃燒供熱，降低工藝運行成本，減少污染物排放。當然，蓄熱式輻射管也使用電能進行產(chǎn)熱，這個并不需要特別限定。
本實用新型實現(xiàn)了污泥熱解和氣化熔融的高效結(jié)合，不僅降低了運行成本，還提高了合成氣的產(chǎn)率，余熱回收利用率高、資源化水平高、產(chǎn)品經(jīng)濟效益好、不產(chǎn)生二噁英、二次污染小。
下面參考具體實施例，對本實用新型進行說明。下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述實用新型內(nèi)容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。
實施例1
本實施例采用圖1所示的系統(tǒng)對污泥進行處理。所用污泥為某城市污水處理廠的污泥，其工業(yè)分析、元素分析如表1所示，具體處理流程如下：
將含水率88％的污泥送入干化裝置1中，產(chǎn)生47％的干燥水，剩下41％含水率的污泥再進入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2。干化裝置1采用熱水為介質(zhì)對污泥進行干燥。在干燥區(qū)的蓄熱式輻射管的溫度為400℃，熱解區(qū)的蓄熱式輻射管的溫度為950℃。污泥在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2中依次經(jīng)過干燥、熱解制氣等過程，最后得到的熱解水從干燥區(qū)末端的爐膛側(cè)壁(熱解水出口)流出，進入污水處理站處理；熱解油氣混合物在熱解區(qū)末端的頂部(熱解油氣混合物出口)排出，進入等離子氣化反應室3；熱解炭在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2的末端底部(熱解炭出口)通過螺旋輸送裝置排出，送至熄焦裝置7中，用干化裝置1產(chǎn)生的干燥水和冷卻水將熱解炭冷卻。其中，等離子氣化反應室的溫度為1150℃。將等離子氣化反應室3產(chǎn)生的合成氣進行凈化處理，以便得到純凈的CO、H2等合成氣。最后將合成氣通入甲烷化裝置5，甲烷化裝置5中含有鎳基催化劑，同時利用分離裝置6將剩余氣體經(jīng)過凈化后達標排放。熱解產(chǎn)生的熱解炭大部分為無機物殘渣，直接運至填埋場進行處置。
合成氣的產(chǎn)率為50％(按入爐干基)，熱解炭的產(chǎn)率為41％(按入爐干基)，最終制得的甲烷占合成氣的產(chǎn)率為70％。
實施例2
本實施例采用圖1所示的系統(tǒng)對污泥進行處理。所用污泥為某城市污水處理廠的污泥，其工業(yè)分析、元素分析如表1所示，具體處理流程如下：
將含水率85％的污泥送入干化裝置1中，產(chǎn)生45％的干燥水，剩下40％含水率的污泥再進入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2。干化裝置1采用熱水為介質(zhì)對污泥進行干燥。在干燥區(qū)的蓄熱式輻射管的溫度為400℃，熱解區(qū)的蓄熱式輻射管的溫度為650℃。污泥在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2中依次經(jīng)過干燥、熱解制氣等過程，最后得到的熱解水從干燥區(qū)末端的爐膛側(cè)壁(熱解水出口)流出，進入污水處理站處理；熱解油氣混合物在熱解區(qū)末端的頂部(熱解油氣混合物出口)排出，進入等離子氣化反應室3；熱解炭在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2的末端底部(熱解炭出口)通過螺旋輸送裝置排出，送至熄焦裝置7中，用干化裝置1產(chǎn)生的干燥水和冷卻水將熱解炭冷卻。其中，等離子氣化反應室的溫度為1450℃。將等離子氣化反應室3產(chǎn)生的合成氣進行凈化處理，以便得到純凈的CO、H2等合成氣。最后將合成氣通入甲烷化裝置5，甲烷化裝置5中含有鎳基催化劑，同時利用分離裝置6將剩余氣體經(jīng)過凈化后達標排放。熱解炭大部分為無機物殘渣，直接運至填埋場進行處置。
合成氣的產(chǎn)率為48％(按入爐干基)，熱解炭的產(chǎn)率為36％(按入爐干基)，最終制得的甲烷占合成氣的產(chǎn)率為65％。
表1污泥工業(yè)分析及元素分析
實施例1和實施例2的制得的合成氣的產(chǎn)率大于30％，熱解炭的產(chǎn)率大于25％。熱解油的產(chǎn)率遠小于一些污泥回轉(zhuǎn)窯熱解工藝的熱解油產(chǎn)率。
此外，甲烷的產(chǎn)率也比較高，大于60％，說明本實用新型的技術(shù)方案是可行。
綜上，本實用新型采用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床對干化處理后的污泥進行熱解，并利用等離子氣化反應室對熱解油氣混合物進行氣化，干燥水、冷卻水可作為熱解炭的熄焦用水，獲得的合成氣產(chǎn)率高、熱值高，實現(xiàn)了污泥的“無害化、減量化、資源化”。
此外，本實用新型的工藝簡單、運行成本低、資源化水平高、二次污染小，且易于實現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)?；?/p>
本實用新型提供的工藝中，熱解油的產(chǎn)率低，而合成氣的產(chǎn)率很高，不會發(fā)生管道堵塞、設備被腐蝕等現(xiàn)象，減少了生產(chǎn)成本。
在進一步的改進工藝中，將合成氣進一步制成了甲烷，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。
在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。
最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。