污泥快速熱解的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于化工領(lǐng)域，具體而言，本實用新型涉及一種污泥快速熱解的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 污泥是一種由有機(jī)殘片、微生物、無機(jī)顆粒、膠體等組成的非均質(zhì)體，并且其中含 有有毒的有機(jī)物、致病微生物和重金屬，對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危險。但污泥中含有大量的有機(jī) 質(zhì)，可以對其進(jìn)行能源化利用處理，目前主要采用三種方法：直接燃燒、氣化和熱解。其中熱 解方法是采取隔絕氧氣對污泥進(jìn)行受熱分解產(chǎn)生油、氣、炭資源的過程，由于熱解方法處理 污泥不僅可以減少二惡英，而且還可以對污泥中的重金屬進(jìn)行固化，從而減少污泥的二次 污染，同時能夠得到高價值的油氣資源，因此熱解法被公認(rèn)為對污泥減量化、無害化、資源 化處理的最佳路徑。
[0003] 污泥熱解是利用污泥中有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無氧條件下加熱使有機(jī)物產(chǎn)生熱 裂解，形成利用價值較高的氣、液、固三種產(chǎn)物。目前污泥的熱解處理工藝主要包括旋轉(zhuǎn)窯、 固定床、流化床等工藝，根據(jù)加熱方式分為直接加熱和間接加熱，由于直接加熱一般采取熱 載體，因此過程會涉及熱載體的加熱、分離等，工藝流程復(fù)雜；而采取間接加熱方式的干餾 方式，熱效率不高，處理能力小。同時污泥水分含量高，污泥的烘干也是污泥熱解工藝需要 特別考慮的。另外污泥的主要成分為木質(zhì)素、纖維素，非常接近生物質(zhì)，一般的熱解系統(tǒng)得 到的生物油可以分層為木醋液和木生物油，市場應(yīng)用不大。
[0004] 因此，現(xiàn)有的污泥熱解技術(shù)有待進(jìn)一步改善。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 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 用新型的一個目的在于提出一種污泥快速熱解的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)污泥的快速熱解， 并且可以得到具有高利用價值的均相生物油。
[0006] 在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種污泥快速熱解的系統(tǒng)。根據(jù)本 實用新型的實施例，該系統(tǒng)包括：
[0007] 烘干單元，所述烘干單元適于對污泥進(jìn)行干燥處理，以便得到干燥的污泥；
[0008] 快速熱解反應(yīng)器，
[0009] 所述快速熱解反應(yīng)器包括：
[0010] 反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體內(nèi)限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間自上而下形成分 散區(qū)、熱解區(qū)和出料區(qū)；
[0011] 多層蓄熱式輻射管，所述多層蓄熱式輻射管在所述熱解區(qū)中沿所述反應(yīng)器本體高 度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管包括多個沿水平方向間隔分布的蓄熱式輻射 管；
[0012] 布料器；
[0013] 污泥入口，所述污泥入口位于所述分散區(qū)且位于所述布料器的上方；
[0014] 布料氣入口，所述布料氣入口位于所述分散區(qū)且與所述布料器相連通，以便采用 布料氣將所述布料器中的污泥吹出進(jìn)入分散區(qū)，均勻地落入熱解區(qū)；
[0015] 多個熱解氣出口，所述多個熱解氣出口分別設(shè)置在所述分散區(qū)和/或所述熱解 區(qū)；
[0016] 半焦出口，所述半焦出口設(shè)置在所述出料區(qū)；
[0017] 其中，所述污泥入口與所述烘干單元相連，所述快速熱解反應(yīng)器適于采用所述蓄 熱式輻射管對所述干燥的污泥進(jìn)行快速熱解處理，以便得到高溫半焦和熱解氣；以及
[0018] 噴淋塔，所述噴淋塔與所述熱解氣出口相連，且適于采用冷卻液對所述熱解氣進(jìn) 行噴淋處理，以便得到生物油和燃?xì)狻?br>[0019] 在本實用新型的污泥快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)中，蓄熱式輻射管以多層的方式布置。相 鄰的兩個蓄熱式輻射管在水平方向上和豎直方向上以一定的間距隔開。
[0020] 淵度場
[0021] 根據(jù)本實用新型的一個實施例，多層蓄熱式輻射管用于提供熱源，使得在熱解區(qū) 形成一個或多個溫度場，并且每個溫度場的溫度是均勻的，由此，在熱解區(qū)形成溫度梯度。
[0022] 例如，在本實用新型的一個實施例中，所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解 段和完全熱解段。（即，形成了 3個溫度場）
[0023] 溫度場的個數(shù)以及溫度梯度可根據(jù)需要設(shè)置。
[0024] 溫度場的溫度可通過多種方式調(diào)節(jié)，例如，調(diào)整蓄熱式輻射管在水平方向和/或 豎直方向上的個數(shù)；蓄熱式輻射管的層數(shù)；蓄熱式輻射管彼此之間的間距（豎直方向和/ 或水平方向）；各蓄熱式輻射管本身的溫度；等等。
[0025] 在本實用新型的一個實施例中，蓄熱式輻射管上設(shè)置有燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，用于調(diào)整通 入蓄熱式輻射管的燃?xì)獾牧髁?，從而能夠精確控制蓄熱式輻射管的溫度。
[0026] 蓄熱式輻射管
[0027] 蓄熱式輻射管在管體的兩端分別具有燃燒器，在一端燃燒器燃燒產(chǎn)生的火焰在噴 出時形成溫度梯度，即，從燃燒器向外溫度逐漸降低。類似的是，在另一端燃燒器燃燒產(chǎn)生 的火焰在噴出時也形成溫度梯度。當(dāng)兩端的燃燒器交替進(jìn)行燃燒時，所形成的兩個溫度梯 度疊加，使得溫度互補(bǔ)，導(dǎo)致整個蓄熱式輻射管整體的溫度均勻。例如，單根所述蓄熱式輻 射管上的溫度差不大于30°C。
[0028] 本實用新型的污泥快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)使用本實用新型的蓄熱式輻射管的布置方 式，由于蓄熱式輻射管本身固有的屬性（如上所述，在蓄熱式輻射管兩端的燃燒器能夠快 速交替燃燒，實現(xiàn)蓄熱式燃燒），允許根據(jù)需要在反應(yīng)器布置一個或多個不同的溫度場，實 現(xiàn)溫度梯度并且確保每個溫度場具有均勻的溫度。
[0029] 在本實用新型的一個實施方案中，各蓄熱式輻射管的溫度相同或不同，只要確保 溫度場的溫度均勻即可。
[0030] 在本實用新型的一個實施方案中，介于相鄰蓄熱式輻射管之間的間距可以相同或 不同，只要確保溫度場的溫度均勻即可。例如，相鄰所述蓄熱式輻射管外壁間的水平距離和 豎直距離分別獨立地為100~500mm，例如200~300mm，例如200mm，例如300mm。
[0031] 在所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和完全熱解段的實施例中，在預(yù) 熱段中的各蓄熱式輻射管的溫度相同或不同，優(yōu)選相同，只要確保預(yù)熱段的溫度均勻即可。
[0032] 在所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和完全熱解段的實施例中，在快 速熱解段中的各蓄熱式輻射管的溫度相同或不同，優(yōu)選相同，只要確?？焖贌峤舛蔚臏囟?均勻即可。
[0033] 在所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和完全熱解段的實施例中，在完 全熱解段中的各蓄熱式輻射管的溫度相同或不同，優(yōu)選相同，只要確保完全熱解段的溫度 均勻即可。
[0034] 雖然并不限于理論，但據(jù)信，如果污泥在熱解區(qū)不能均勻受熱，局部溫度過高則導(dǎo) 致熱解過程中局部污泥發(fā)生高溫裂解，使熱解產(chǎn)物中部分能產(chǎn)生物油的高分子物質(zhì)直接生 成了燃?xì)夂桶虢?，或者局部溫度過低則導(dǎo)致熱解過程中局部污泥熱解不充分，致使污泥中 的揮發(fā)分不能釋放出來，從而降低了生物油產(chǎn)率。
[0035] 在本實用新型中，當(dāng)蓄熱式輻射管被布置成形成一個或多個溫度場時，由于溫度 場各自的溫度是大致均勻的，因此，污泥在落入各溫度場時均勻受熱，發(fā)生反應(yīng)的程度大體 相同。由此，順而避免生物油產(chǎn)率下降。
[0036] 熱解氣的怏諫導(dǎo)出
[0037] 利用本實用新型的污泥快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)，能夠在污泥熱解之后實現(xiàn)熱解氣的快 速導(dǎo)出。具體而言，在本實用新型的一個實施方案中，污泥快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器在熱 解區(qū)的側(cè)壁和/或分散區(qū)的頂壁上設(shè)有一個或多個熱解氣出口。在熱解反應(yīng)過程中，產(chǎn)生 熱解氣，使得該反應(yīng)器內(nèi)部的壓力升高。產(chǎn)生的熱解氣在升高的壓力的驅(qū)使下快速從熱解 氣出口導(dǎo)出。
[0038] 在本實用新型的一個優(yōu)選實施方案中，在反應(yīng)器外部設(shè)有與熱解氣出口連通的抽 氣裝置，有利于將熱解氣從該反應(yīng)器中快速導(dǎo)出。
[0039] 熱解過程中產(chǎn)生的熱解氣從反應(yīng)器側(cè)部導(dǎo)出，而位于熱解氣出口處、反應(yīng)器內(nèi)側(cè) 的熱解氣與上方落下來的物料接觸，把進(jìn)入反應(yīng)器側(cè)部的熱解氣中的細(xì)塵在所述物料重力 作用下被攜帶下落，使得導(dǎo)出的熱解氣中含塵率低，從而冷卻后得到的生物油中含塵率低。
[0040] 熱解氣出口是至少 2 個，例如 2-100 個，3-80 個，5-70 個，10-50, 20-40, 30-40 個。 更具體而言，熱解氣出口是8個、15個、22個或28個。本實用新型并不限于此。
[0041] 熱解氣的怏諫冷卻
[0042] 從熱解氣出口導(dǎo)出的熱解氣通過冷卻裝置被快速冷卻，由此將不可凝氣體與生物 油分離。
[0043] 布料
[0044] 另外本實用新型通過使用布料器，可以使得污泥在熱解區(qū)中均勻分散，進(jìn)而顯著 提尚裝置的運(yùn)彳丁穩(wěn)定性。
[0045] 污泥
[0046] 通過設(shè)置的布料系統(tǒng)使小顆粒污泥分散的、均勻的進(jìn)入熱解反應(yīng)器，小顆粒污泥 在均勻的溫度場中經(jīng)換熱，每個污泥顆粒都受熱均勻，避免了污泥團(tuán)聚造成升溫速率不均 勻和降低進(jìn)而導(dǎo)致油氣產(chǎn)率下降的問題。
[0047] 茲患
[0048] 由于采用本實用新型的蓄熱式輻射管布置方式，污泥在熱解過程中在反應(yīng)器內(nèi)能 夠被快速升溫。同時產(chǎn)生的熱解氣能夠被快速導(dǎo)出反應(yīng)器并且被