利用循環(huán)流化床熱解氣化爐熱解氣化處理污泥工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用城市污泥，制藥廠污泥，皮革污泥，紙類和印染類等含有有機(jī)組分的污泥進(jìn)行氣化生成可燃?xì)怏w的工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國水環(huán)境污染的加劇，以及污水處理廠建設(shè)工程的提速，污水處理廠污泥的處理處置已經(jīng)成為一個(gè)全國性的問題。大量的污泥沒有得到安全的處理處置，從而造成對(duì)環(huán)境的二次污染，在很大程度上影響了建設(shè)污水處理廠的效果。處理污泥需要遵循“三化”原則，即減量化、無害化、資源化。首先，污泥中的污染物很多，尤其是國內(nèi)，太多的工業(yè)廢水進(jìn)入市政污水處理廠，產(chǎn)生的污泥重金屬含量很高，再加上一些抗生素、持久性有機(jī)污染物、環(huán)境技術(shù)等等，實(shí)際上在國內(nèi)很多污泥都可以稱之為危險(xiǎn)廢棄物，這種情況下尋求一種妥善的處理方法是顯得尤為重要;填埋法是將污泥經(jīng)過簡單滅菌處理后直接傾倒于低地或谷地，它投資少、見效快、容量大，通常是污水廠建設(shè)立項(xiàng)中的首選方式，但填埋方式也存在著自身無法彌補(bǔ)的缺陷，一方面填埋本身并不能最終消除污染，而只是延緩了污染產(chǎn)生的時(shí)間，因此存在著二次污染的隱患；另一方面填埋場占用了大量的土地資源，成為城市發(fā)展的掣肘。
[0003]堆肥法是將污泥通過堆肥的方式進(jìn)行無害化、穩(wěn)定化處理后作肥料、園林植土、生活垃圾填埋覆土等。表面看來，堆放方式可以有效處理污泥中的病菌、病毒、蟲卵等有害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。實(shí)際上，由于污泥中含有一定量的重金屬、有機(jī)污染物和病原菌等，在堆肥農(nóng)用上具有一定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，施用后需對(duì)施用污泥的土壤、底下水及作物等進(jìn)行長期定點(diǎn)監(jiān)測，且需控制其最大施用量及連續(xù)施用年限。靜態(tài)堆肥工藝，生產(chǎn)周期長，占用土地多，臭氣與蚊蠅對(duì)周圍環(huán)境的影響嚴(yán)重，通常只能選址在遠(yuǎn)離市區(qū)的偏遠(yuǎn)地方，因而交通運(yùn)輸問題仍無法解決，運(yùn)輸成本較高，也存在運(yùn)輸環(huán)境問題。若采用工業(yè)化、自動(dòng)化程度高的動(dòng)態(tài)發(fā)酵倉工藝，一次性投資及運(yùn)行費(fèi)將大大增加。同時(shí)因?yàn)槲勰喑煞謴?fù)雜，由于重金屬在土壤中具有累積效應(yīng)，會(huì)對(duì)土壤造成重金屬污染等環(huán)境問題。
[0004]焚燒法是污泥處置中最徹底的處理的一種手段，可使污泥得到了最大限度的無害化和減量化。但是污泥焚燒需要在高溫下運(yùn)行，工藝技術(shù)復(fù)雜，裝置一次性投資以及運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用過大，同時(shí)焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生含有二噁英的煙氣污染大氣，加劇了城市霧霾污染的程度。另外，焚燒費(fèi)用比較高，燃燒過程中還需要噴煤粉或柴油等一類能源，一般地區(qū)沒有辦法接受，再次，焚燒過程中產(chǎn)生的二噁英消除是個(gè)很大的難題。
[0005]檢索到對(duì)比文件I公告號(hào)為“CN104031687A”的發(fā)明專利，雖然公開了一種利用污泥氣化生成可燃?xì)怏w的工藝，但是該工藝采用的是立式旋轉(zhuǎn)工藝，立式旋轉(zhuǎn)工藝需要3-5公分粒徑的塊料，造粒環(huán)節(jié)復(fù)雜，耗能大，塊料反應(yīng)接觸面積有效，燃燒不充分，燃燒氣化速率低，氣化程序過長，物料停留時(shí)間長，存在物料堆積問題，熱能利用效率低下，能源轉(zhuǎn)換率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決各類污泥處理過程中存在著的各種缺陷或產(chǎn)生的二次污染問題，本發(fā)明的目的是提供一種切實(shí)可行、達(dá)到污泥處理的減量化、無害化、資源化的利用污泥氣化生成可燃?xì)怏w的工藝，具體為一種利用循環(huán)流化床熱解氣化爐熱解氣化處理污泥工藝及裝置，該工藝技術(shù)操作管理方便，自動(dòng)化運(yùn)行監(jiān)控易于實(shí)現(xiàn)，工程投資和運(yùn)行費(fèi)用低廉，能夠完全消化掉污泥，生大量的可燃?xì)怏w，杜絕或避免污泥處理中產(chǎn)生二噁英等有害氣體，易于在全行業(yè)推廣應(yīng)用。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種循環(huán)流化床熱解氣化爐，包括污泥料倉、爐體和密閉灰倉，以及冷卻塔，其特征是:在所述爐體內(nèi)腔上部中心設(shè)置有物料分配器，物料分配器受分配驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn);在所述爐體內(nèi)腔下部中心設(shè)置有爐篦，爐篦受爐篦驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn);在所述物料分配器與爐篦之間自上而下依次設(shè)置有干燥區(qū)、揮發(fā)區(qū)、氣化區(qū)和燃燒區(qū)；爐體上方與污泥料倉連通，爐體下方與密閉灰倉連通;蒸汽與空氣進(jìn)口管道從爐體下方的爐篦中心進(jìn)入爐體內(nèi)；爐內(nèi)氣體出口與冷卻塔連通。
[0008]基于上述技術(shù)方案，在所述爐體外側(cè)設(shè)置有散熱夾套，其上部為蒸汽夾套并設(shè)置蒸汽排出口，其下部為保護(hù)水夾套并設(shè)置有連接入口。
[0009]基于上述技術(shù)方案，所述分配驅(qū)動(dòng)器為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)端部安裝有驅(qū)動(dòng)齒輪，在物料分配器上安裝有錐齒輪，所述驅(qū)動(dòng)齒輪與錐齒輪嚙合驅(qū)動(dòng)。
[0010]基于上述技術(shù)方案，所述爐篦驅(qū)動(dòng)器為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)端部安裝有驅(qū)動(dòng)齒輪，在爐篦底部安裝有錐齒輪，所述驅(qū)動(dòng)齒輪與錐齒輪嚙合驅(qū)動(dòng)。
[0011]—種利用循環(huán)流化床熱解氣化爐熱解氣化處理污泥工藝，其工藝步驟是:步驟一，將污泥脫水，將含污泥含水率降至60%以下;步驟二，將脫水后的污泥烘干破碎，先將污泥烘干，使含水率控制在35%以內(nèi)，然后將烘干后的污泥破碎成粒徑O?15mm的污泥粉;步驟三，將破碎后的污泥粉送入循環(huán)流化床熱解氣化爐內(nèi)進(jìn)行熱解氣化處理;步驟四，將步驟三氣化產(chǎn)生的可燃?xì)膺M(jìn)行回收利用；
其中步驟三中:污泥粉在循環(huán)流化床熱解氣化爐內(nèi)自上而下逐步經(jīng)過干燥、揮發(fā)、氣化和燃燒過程，最后使?fàn)t內(nèi)產(chǎn)生的氣體通過管道排出收集，有機(jī)物殘?jiān)蜔o機(jī)物經(jīng)過高溫燃燒后變成無害的熔渣通過排渣口排出，其中:干燥段溫度為90?150 0C，揮發(fā)段溫度為200 0C?450 0C，氣化段溫度為450 0C?1200 °C，燃燒段溫度為1200 °C?1300 °C。
[0012]基于上述技術(shù)方案，所述步驟三污泥粉在循環(huán)流化床熱解氣化爐內(nèi)具體熱解氣化處理工藝為:烘干后的污泥粉被送至料倉后，落入分配驅(qū)動(dòng)器，由分配驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)物料分配器，在物料分配器上，污泥粉被均勻分配，而后進(jìn)入爐內(nèi)，進(jìn)入干燥區(qū)，在干燥區(qū)，污泥被二次干燥，而后進(jìn)入揮發(fā)區(qū)，在揮發(fā)區(qū)完成氣體上移揮發(fā)外溢，而后進(jìn)入氣化區(qū)，在氣化區(qū)污泥粉中的有機(jī)物被熱解氣化成可燃?xì)怏w，氣化區(qū)過后的污泥粉進(jìn)入燃燒區(qū)，在燃燒區(qū)污泥粉中的有機(jī)物殘?jiān)蜔o機(jī)物完成有氧燃燒，為污泥熱解氣化過程持續(xù)不斷地提供熱量，在燃燒區(qū)污泥與爐篦接觸，爐篦的相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)使?fàn)t渣排出，氣化產(chǎn)生的可燃?xì)饨?jīng)過管道進(jìn)入冷卻塔，將可燃?xì)饫鋮s，去除氣體內(nèi)水份，水分從冷卻塔排水口排出，冷卻后的氣體通過輸送管道進(jìn)行回收利用。
[0013]基于上述技術(shù)方案，在步驟二的污泥粉中混摻煤粉、農(nóng)作物廢棄物、木材廢棄物或者動(dòng)物糞便的一種或幾種后再進(jìn)入步驟三的循環(huán)流化床熱解氣化爐。
[0014]基于上述技術(shù)方案，所述步驟一中的污泥為熱值大于800kcal/kg的所有污泥。
[0015]基于上述技術(shù)方案，所述步驟二中污泥烘干所用設(shè)備為槳葉烘干機(jī)、網(wǎng)帶式烘干機(jī)、旋轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)、箱式烘干機(jī)或者塔式烘干機(jī)。
[0016]基于上述技術(shù)方案，所述步驟二中污泥破碎所用設(shè)備為圓錐破碎機(jī)、環(huán)錘破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)或者鄂式破碎機(jī)。
[0017]本發(fā)明有益效果如下:1.大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn):單體氣化裝置可日處理200噸含水率小于60 %的污泥。并在全封閉狀態(tài)下運(yùn)行，不產(chǎn)生二次污染因子。2.減量化顯著:污泥采用氣化工藝處理后，可一次性減量60%以上甚至達(dá)到90%減量。3.無害化徹底:原生污泥經(jīng)過高溫氣化處理，即可完成100 %殺滅各種有害菌，完全去除臭味，有機(jī)物殘?jiān)蜔o機(jī)物經(jīng)高溫燃燒后成為了熔渣，微量的重金屬由離子態(tài)變化為固相狀態(tài)。4.無二次污染:不產(chǎn)生二噁英有害氣體，由于是在貧氧狀態(tài)下進(jìn)行熱解氣化，有效地避開了產(chǎn)生二噁英的條件。5.運(yùn)行費(fèi)用低:污泥熱解氣化不需要外界一次輔助能源，如煤，自動(dòng)化運(yùn)行和管理可節(jié)約大量人力成本。6.產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w:一噸含水率小于30%的污泥平均可氣化生成1600Nm3左右的可燃?xì)怏w?？梢怨?jié)約大量的煤炭、石油、天然氣等一次能源，其節(jié)約的一次能源當(dāng)量碳排放可以在國際市場上進(jìn)行碳匯交易，獲得可觀的收益。
[0018]說明書附圖
圖1是本發(fā)明中循環(huán)流化床熱解氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，標(biāo)號(hào)I為污泥料倉，2為分配驅(qū)動(dòng)器，3為物料分配器，4為干燥區(qū)，5為揮發(fā)區(qū)，6為氣化區(qū)，7為燃燒區(qū)，8為爐篦，9為爐篦驅(qū)動(dòng)器，10為蒸汽與空氣進(jìn)口管道，11為密閉灰倉，12為排出口，13為保護(hù)水夾套，14為冷卻塔排水口，15為輸送管道，16為冷卻塔，17為蒸汽夾套，18為進(jìn)料口。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以便更好的理解本發(fā)明技術(shù)方案。
[0021 ]實(shí)施例1: 一種循環(huán)流化床熱解氣化爐，本實(shí)施例是一個(gè)密閉的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶有密閉料倉的氣化爐體，具體結(jié)構(gòu)為:參見圖1，包括污泥料倉1、爐體和密閉灰倉U，以及冷卻塔16，在所述爐體內(nèi)腔上部中心設(shè)置有物料分配器3，物料分配器受分配驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn);在所述爐體內(nèi)腔下部中心設(shè)置有爐篦8，爐篦8受爐篦驅(qū)動(dòng)器9驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn);在所述物料分配器與爐篦之間自上而下依次設(shè)置有干燥區(qū)4、揮發(fā)區(qū)5、氣化區(qū)6和燃燒區(qū)7;爐體上方與污泥料倉I連通，爐體下方與密閉灰倉11連通;蒸汽與空氣進(jìn)口管道10從爐體下方的爐篦8中心進(jìn)入爐體內(nèi)，為氣化反應(yīng)完成提供氧氣和蒸汽。爐內(nèi)氣體出口與冷卻塔16連通。冷卻塔16將可燃?xì)饫鋮s，去除氣體內(nèi)水份，水分從冷卻塔16排水口排出，冷卻后氣體通過輸送管道15輸送到下一步利用。在所述爐體外側(cè)設(shè)置有散熱夾套，其上部為蒸汽夾套17并設(shè)置蒸汽排出口，其下部為保護(hù)水夾套13并設(shè)置有連接入口。
[0022]利用循環(huán)流化床熱解氣化爐處理污泥的工