一種污泥廢棄物能源綜合利用工藝及其工藝系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污泥廢棄物能源綜合利用工藝及其工藝系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]污泥處理，是對污泥進行減量化、穩(wěn)定化和無害化處理的過程。傳統(tǒng)的污泥處理方式主要有填埋、焚燒。填埋的處置方法簡單、易行、成本低，污泥不需要高度脫水，適應(yīng)性強。但在填埋過程中易有滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴(yán)重污染的液體，如果填埋場選址或運行不當(dāng)會污染地下水環(huán)境。氣體主要是甲烷，若不采取適當(dāng)措施會引起爆炸和燃燒。即填埋存在占地面積大、污染隱患、產(chǎn)生溫室氣體等問題。
[0003]焚燒的處置方法需消耗大量燃料并易造成二噁英造成污染。濕污泥干化后再直接焚燒應(yīng)用得較為普遍。以焚燒為核心的污泥處理方法是最徹底的污泥處理方法之一，它能使有機物全部碳化，殺死病原體，可最大限度地減少污泥體積；但是其缺點在于處理設(shè)施投資大，處理費用高，設(shè)備維護成本高，而且產(chǎn)生二噁英是強致癌物。
[0004]隨著環(huán)保力度的加強和人們對已有污泥處理處置技術(shù)局限性的進一步認(rèn)識，污泥處理領(lǐng)域雖然出現(xiàn)了一些新技術(shù)，但污泥之中所含的能源仍沒有得到完全的利用和開發(fā)，也沒有做到真正的無害化處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種低溫?zé)峤?、環(huán)保、能量利用率高的污泥廢棄物能源綜合利用工藝及其工藝系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有污泥處理技術(shù)能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
[0006]一種污泥廢棄物能源綜合利用工藝，包括如下步驟:
[0007]混合步驟:將含水量彡30 %的脫水污泥與生物質(zhì)以1.6:1?1:1的比例均勻混合得到生物質(zhì)污泥混合物，所述生物質(zhì)包括秸桿、木片或樹枝的一種或多種組合；
[0008]低溫?zé)峤獠襟E:將所述生物質(zhì)污泥混合物在空氣隔絕、溫度450°C?600°C條件下進行熱解，熱解產(chǎn)生熱煙氣和熱解炭；
[0009]高溫裂解步驟:所述熱煙氣在裂解溫度多1000C的高溫條件下轉(zhuǎn)化為裂解氣；
[0010]熱交換步驟:通過換熱裝置置換所述裂解氣的能量，用于提供所述低溫?zé)峤獠襟E或/和熱煙氣裂解步驟所需的熱能。
[0011]本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝進一步地，在所述熱交換步驟之后設(shè)有裂解氣再利用步驟，所述裂解氣再利用步驟將熱交換后的裂解氣凈化、過濾、除濕后得到用于發(fā)電的純凈裂解氣。
[0012]本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝進一步地，在所述混合步驟之前設(shè)有污泥脫水步驟，所述污泥脫水步驟分為機械脫水和加熱脫水兩步，所述熱交換步驟所得能量用于提供所述加熱脫水步驟的熱能，其中，所述機械脫水步驟將含水量多90 %的原污泥通過擠壓或甩干的方式進行機械脫水后得到含水量< 60 %的初脫水污泥；所述加熱脫水步驟是將所述初脫水污泥烘干得到含水量< 30 %的脫水污泥。
[0013]本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝進一步地，所述高溫裂解步驟中熱煙氣的高溫停留時間至少為2秒。
[0014]本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝進一步地，所述高溫裂解步驟在缺氧條件下進行，或是在缺氧及催化劑條件下進行，所述催化劑為炭基類催化劑，包括焦炭或活性炭。
[0015]本發(fā)明另一技術(shù)方案的污泥廢棄物能源綜合利用工藝系統(tǒng)，包括依次連接的混合器、熱解爐、裂解爐和換熱系統(tǒng)，所述熱解爐上設(shè)置有熱煙氣循環(huán)管所述熱煙氣循環(huán)管一端連接熱解爐出氣口，所述熱煙氣循環(huán)管另一端連接熱解爐進氣口，熱煙氣循環(huán)管的部分管道設(shè)置在換熱系統(tǒng)的換熱體系內(nèi)。
[0016]本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝系統(tǒng)進一步地，所述換熱系統(tǒng)的出氣端通過管道經(jīng)氣體凈化系統(tǒng)連接至內(nèi)燃機。
[0017]本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝系統(tǒng)進一步地，在所述混合器的進料口通過管道連接有用于將污泥中的水分含量降低的污泥烘干機，所述污泥烘干機的進料口通過管道連接有機械脫水裝置，所述污泥烘干機上設(shè)置有氣體排出管道，所述氣體排出管道的另一端連接煙囪，使污泥烘干機內(nèi)的氣體經(jīng)煙囪排出，所述污泥烘干機通過尾氣排出管道連接至內(nèi)燃機的尾氣排出口。
[0018]本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝系統(tǒng)進一步地，在所述混合器和熱解爐之間設(shè)置一帶有倉儲空間的出料裝置，所述出料裝置的倉儲空間的進料口通過管道與混合器的出料口連接，所述出料裝置的出料口通過管道與熱解爐的進料口連接。
[0019]本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝系統(tǒng)進一步地，所述換熱系統(tǒng)包括經(jīng)管道連通的第一級換熱器和第二級換熱器，所述第一級換熱器的進氣口連接所述裂解爐的出氣口，所述熱煙氣循環(huán)管的部分管道設(shè)置在第一級換熱器內(nèi)，所述第二級換熱器的出氣孔連接內(nèi)燃機的進氣孔。
[0020]借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:①本發(fā)明技術(shù)設(shè)計合理，不僅保證污泥炭化發(fā)電工藝運行的穩(wěn)定性，而且可長期穩(wěn)定的對污泥進行連續(xù)性處理；②通過試驗限定熱解前的污泥含水量、及污泥與生物質(zhì)的比例，使混合物熱解完全、熱解效果好；③本發(fā)明熱解步驟在缺氧、高溫條件下進行，使二噁英、焦油等有害物質(zhì)產(chǎn)生量最小化，并經(jīng)一定時間的高溫條件，上述有害物質(zhì)被裂解，實現(xiàn)了氣體的熱凈；④本發(fā)明工藝污泥處理后體積大大減少，排出有害氣體量少、處理后的熱解炭將重金屬等有害物質(zhì)固化其中，不溶于水，具有無害化、環(huán)境友好的特點；?本發(fā)明能源利用率高，兩級換熱方式最大化的利用了高溫裂解氣的顯熱，減少了系統(tǒng)對外部能源的需求，還能將污泥所含能量轉(zhuǎn)化為電能。
[0021]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明一種污泥廢棄物能源綜合利用工藝的流程示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明一種污泥廢棄物能源綜合利用工藝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]參見圖1，本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝實施例的流程示意圖，包括機械脫水步驟、加熱脫水步驟、混合步驟、低溫?zé)峤獠襟E、高溫裂解步驟、熱交換步驟、裂解氣再利用步驟，各步驟具體如下:
[0026]機械脫水步驟:將含水量多90 %的原污泥通過擠壓或甩干的方式進行機械脫水后得到含水量< 60 %的初脫水污泥，原污泥是指未經(jīng)過污泥處理的初沉淀污泥。
[0027]加熱脫水步驟:是將經(jīng)上一步機械脫水步驟處理后所得到的初脫水污泥加熱烘干得到含水量<30 %的脫水污泥。通過本發(fā)明設(shè)計的機械脫水步驟和加熱脫水步驟可以很方便的將原污泥的水分含量降至30 %以下，且不耗費過多的能耗，高效脫水。
[0028]混合步驟:將經(jīng)過脫水處理后的原污泥，即將經(jīng)上述機械脫水步驟和加熱脫水步驟處理過后的原污泥，得到的含水量< 30 %的脫水污泥，該脫水污泥與生物質(zhì)以一定比例，如在比例范圍1.6:1?1:1均勻混合得到生物質(zhì)污泥混合物，優(yōu)選比例1.6:1所述生物質(zhì)包括稻桿、木片或樹枝的一種或多種組合。
[0029]低溫?zé)峤獠襟E:將所述生物質(zhì)污泥混合物在空氣隔絕、溫度450°C?600°C條件下進行熱解，熱解產(chǎn)生熱煙氣和熱解炭。
[0030]高溫裂解步驟:所述熱煙氣在裂解溫度多1000°C的高溫條件下轉(zhuǎn)化為裂解氣，并且將高溫裂解步驟中熱煙氣的高溫停留時間至少為2秒，有效的將有害物質(zhì)裂解，實現(xiàn)了氣體的熱凈。高溫裂解步驟優(yōu)選為在缺氧條件下進行，或是在缺氧及催化劑條件下進行，所述催化劑為炭基類催化劑，包括焦炭或活性炭。
[0031]熱交換步驟:通過換熱裝置置換所述裂解氣的能量，用于提供所述低溫?zé)峤獠襟E或/和熱煙氣裂解步驟所需的熱能。當(dāng)然，熱交換步驟所得能量也可用于提供前述加熱脫水步驟的熱能。
[0032]裂解氣再利用步驟:在熱交換步驟之后設(shè)有裂解氣再利用步驟，該裂解氣再利用步驟將熱交換后的裂解氣凈化、過濾、除濕后得到用于發(fā)電的純凈裂解氣。
[0033]如圖2所示，是本發(fā)明污泥廢棄物能源綜合利用工藝系統(tǒng)的具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括依次連接的混合器1、熱解爐2、裂解爐3和換熱系統(tǒng)4，該熱解爐2上設(shè)置有熱煙氣循環(huán)管13，熱煙氣循環(huán)管13 —端連接熱解爐2出氣口，熱煙氣循環(huán)管13的另一端連接熱解爐2進氣口，熱煙氣循環(huán)管13的部分管道設(shè)置在換熱系統(tǒng)4的換熱體系內(nèi)?；旌掀?、熱解爐2、裂解爐3和換熱系統(tǒng)4四者是實現(xiàn)本發(fā)明工藝系統(tǒng)的重要裝置，混合器I實現(xiàn)經(jīng)過脫水處理后的脫水污泥與生物質(zhì)的均勻混合，熱解爐2實現(xiàn)脫水污泥與生物質(zhì)的生物質(zhì)污泥混合物的低溫?zé)峤猱a(chǎn)生熱煙氣和熱解炭。裂解爐3實現(xiàn)熱煙氣的高溫裂解，使裂解氣中的有害物質(zhì)被裂解，實現(xiàn)了氣體的熱凈化。換熱系統(tǒng)4將裂解氣的能量置換給熱解爐2或其他工藝系統(tǒng)內(nèi)的裝置使用，最大化的利用了高溫裂解氣的顯熱，減少了系統(tǒng)對外部能源的消耗，還能將污泥所含能量轉(zhuǎn)化為電能。優(yōu)選地，在換熱系統(tǒng)4的出氣端通過管道經(jīng)氣體凈化系統(tǒng)10連接至內(nèi)燃機11，內(nèi)燃機11利用純凈裂解氣發(fā)電。
[0034]具體地，由前述在所述污泥廢棄物能源綜合利用工藝可知