本實(shí)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(jiàn)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(jiǎn)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(yù)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(jī)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(huì)污染農(nóng)作物，因此難以產(chǎn)業(yè)化推廣。常見(jiàn)的焚燒技術(shù)雖然具有較好的減量化效果，但焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二噁英，嚴(yán)重影響居民身體健康，群體性事件也時(shí)有發(fā)生。
熱解技術(shù)是在無(wú)氧或絕氧的條件下，將有機(jī)物進(jìn)行熱裂解，生成以H2、CH4、CO為主的可燃?xì)怏w、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(duì)物料進(jìn)行加熱，局部溫度可到5000℃以上，并能使反應(yīng)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(diǎn)。
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(shè)備等，經(jīng)常停車檢修，并且后端需要復(fù)雜的油水分離及凈化裝置，導(dǎo)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(duì)污泥進(jìn)行氣化，由于污泥含水率較高，在處理大規(guī)模污泥時(shí)，該工藝的功率極大、耗電率非常高，因此導(dǎo)致運(yùn)行成本增大，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)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(wèn)題之一。為此，本實(shí)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(shí)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(yīng)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(yīng)室的合成氣出口相連。
在本實(shí)用新型的一些實(shí)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(shí)用新型的一些實(shí)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(shí)用新型的一些實(shí)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(shí)用新型的一些實(shí)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(shí)用新型采用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床對(duì)干化處理后的污泥進(jìn)行熱解，并利用等離子氣化反應(yīng)室對(duì)熱解油氣進(jìn)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(shí)現(xiàn)了污泥的“無(wú)害化、減量化、資源化”。
此外，本實(shí)用新型的工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、資源化水平高、二次污染小，且易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)?；?。
本實(shí)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(huì)發(fā)生管道堵塞、設(shè)備被腐蝕等現(xiàn)象，減少了生產(chǎn)成本。
在進(jìn)一步的改進(jìn)工藝中，將合成氣進(jìn)一步制成了甲烷，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型實(shí)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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本實(shí)用新型的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。
參見(jiàn)圖1，本實(shí)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(yīng)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(shí)用新型采用熱水作為介質(zhì)，對(duì)污泥進(jìn)行間接干燥。
蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2，用于對(duì)污泥進(jìn)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(shí)就進(jìn)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(jìn)入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2，不僅會(huì)降低熱解的效率，還會(huì)增加系統(tǒng)能耗，導(dǎo)致運(yùn)行成本增加。此外，經(jīng)過(guò)熱解，這些水分會(huì)變成水蒸氣，隨著熱解油氣混合物進(jìn)入后續(xù)設(shè)備中，會(huì)影響后續(xù)工藝的進(jìn)行。本實(shí)用新型在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2前設(shè)置了干化裝置1，并將熱解水出口設(shè)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(wèn)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(dòng)狀態(tài)；蓄熱式輻射管，多個(gè)所述蓄熱式輻射管設(shè)置在所述殼體的內(nèi)周壁上。
等離子氣化反應(yīng)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(yīng)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(shí)用新型由于在氣化熔融前，先對(duì)污泥進(jìn)行了熱解，因此，等離子氣化反應(yīng)室3所需的等離子體火炬數(shù)量少，處理效率高，運(yùn)行成本低。兩個(gè)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(yīng)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(yīng)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(jì)價(jià)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(gè)工藝的生產(chǎn)成本。
需要說(shuō)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(gè)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(duì)玻璃態(tài)熔渣進(jìn)行冷卻。
圖1中，等離子氣化反應(yīng)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(yīng)室3內(nèi)，減少了熱量的流失，提高熱利用率。當(dāng)然還可采用保溫運(yùn)輸?shù)姆绞綄峤庥蜌馑腿氲入x子氣化反應(yīng)室3中。同樣地，整個(gè)系統(tǒng)物料間的運(yùn)輸都可采用保溫運(yùn)輸?shù)姆绞?，可降低工藝運(yùn)行成本。
合成氣中含有較多CO、H2等可燃?xì)?，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(yùn)行成本，減少污染物排放。當(dāng)然，蓄熱式輻射管也使用電能進(jìn)行產(chǎn)熱，這個(gè)并不需要特別限定。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了污泥熱解和氣化熔融的高效結(jié)合，不僅降低了運(yùn)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(jì)效益好、不產(chǎn)生二噁英、二次污染小。
下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。下述實(shí)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(shí)用新型內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測(cè)方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測(cè)方法。
實(shí)施例1
本實(shí)施例采用圖1所示的系統(tǒng)對(duì)污泥進(jìn)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(jìn)入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2。干化裝置1采用熱水為介質(zhì)對(duì)污泥進(jìn)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(guò)干燥、熱解制氣等過(guò)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(jìn)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(jìn)入等離子氣化反應(yīng)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(guò)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(yīng)室的溫度為1150℃。將等離子氣化反應(yīng)室3產(chǎn)生的合成氣進(jìn)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(shí)利用分離裝置6將剩余氣體經(jīng)過(guò)凈化后達(dá)標(biāo)排放。熱解產(chǎn)生的熱解炭大部分為無(wú)機(jī)物殘?jiān)?，直接運(yùn)至填埋場(chǎng)進(jìn)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(shí)施例2
本實(shí)施例采用圖1所示的系統(tǒng)對(duì)污泥進(jìn)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(jìn)入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床2。干化裝置1采用熱水為介質(zhì)對(duì)污泥進(jìn)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(guò)干燥、熱解制氣等過(guò)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(jìn)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(jìn)入等離子氣化反應(yīng)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(guò)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(yīng)室的溫度為1450℃。將等離子氣化反應(yīng)室3產(chǎn)生的合成氣進(jìn)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(shí)利用分離裝置6將剩余氣體經(jīng)過(guò)凈化后達(dá)標(biāo)排放。熱解炭大部分為無(wú)機(jī)物殘?jiān)?，直接運(yùn)至填埋場(chǎng)進(jìn)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(shí)施例1和實(shí)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(yuǎn)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(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案是可行。
綜上，本實(shí)用新型采用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床對(duì)干化處理后的污泥進(jìn)行熱解，并利用等離子氣化反應(yīng)室對(duì)熱解油氣混合物進(jìn)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(shí)現(xiàn)了污泥的“無(wú)害化、減量化、資源化”。
此外，本實(shí)用新型的工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、資源化水平高、二次污染小，且易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)?；?/p>
本實(shí)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(huì)發(fā)生管道堵塞、設(shè)備被腐蝕等現(xiàn)象，減少了生產(chǎn)成本。
在進(jìn)一步的改進(jìn)工藝中，將合成氣進(jìn)一步制成了甲烷，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。
在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)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(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)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(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
在本實(shí)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(guò)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(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)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(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。