一種汙泥熱解氣化處理工藝及一種汙泥熱解氣化處理系統的製作方法
2023-04-23 01:39:56
一種汙泥熱解氣化處理工藝及一種汙泥熱解氣化處理系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種汙泥熱解氣化處理工藝及一種汙泥熱解氣化處理系統。其目的是為了提供一種工藝簡單、佔地面積小、成本低、安全環保的汙泥處理工藝和設備。本發明包括多段爐、汙泥脫水機、餘熱鍋爐、後燃燒室、洗氣塔和氣體發電機，將汙泥和生活垃圾分別經過汙泥脫水機脫水和分類後輸送到多段爐中進行熱解，通過控制多段爐的溫度和進氧量使汙泥和生活垃圾充分熱解，熱解後得到固態產物和氣態產物。含氮、鉀的固態產物對外排出製成有機肥，含氮、硫、碳、氫的氣態產物依次經過後燃燒室、餘熱鍋爐、布袋除塵器、洗氣塔，分別去除氣態產物中的有害氣體、水分和顆粒雜質，最終得到甲烷、乙炔和乙烷等可燃氣體，並通入到氣體發電機中用於發電。
【專利說明】一種汙泥熱解氣化處理工藝及一種汙泥熱解氣化處理系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及汙泥處理領域，特別是涉及一種汙泥熱解氣化處理工藝及一種汙泥熱解氣化處理系統。
【背景技術】
[0002]目前國內汙泥處理技術主要有兩種:汙泥厭氧消化技術和汙泥堆肥技術。
[0003]汙泥厭氧消化技術是指汙泥在無氧條件下，由兼性菌和厭氧細菌將汙泥中的可生物降解的有機物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使汙泥得到穩定的過程，是汙泥減量化、穩定化的常用手段之一。目前，國內很多汙水處理廠都設置了汙泥厭氧消化處理設施，但是仍在正常運行的並不多。究其原因:首先，汙泥厭氧消化技術處理汙泥的投資較大，我國汙泥消化處理的相關工程經驗也不多，大型的汙泥消化設備大都是從國外進口的，基礎投資和運行成本較高。其次，汙泥厭氧消化處理除需要投入大量資金建設消化裝置之外，還需投入大量資金建設配套處理設施，汙泥經厭氧消化後只能減量1/3到1/2左右的質量。從汙泥處置的整個產業鏈角度來看，厭氧消化還沒有達到最終處置的目的，還會留下大量剩餘汙泥殘渣需要通過其他技術進行處理。產生的消化液C0D (化學需氧量)濃度相當高，需建立配套的汙水處理設施或者返回到汙水處理廠進行處理。因此，建設消化處理工程不能僅僅考慮消化裝置的投資和運行成本，還要考慮其他配套條件的投資和運行成本。第三，我國汙泥的含砂量較高，有機質含量比歐美國家低，汙泥的可生化性差，消化設備運行的穩定性、沼氣產率等指標普遍都達不到國外的標準，所以在國外普遍使用的消化技術，在我國運行效果並不理想，因此也很難推廣和普及。
[0004]汙泥堆肥技術一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。好氧堆肥是在有氧情況下有機物料的分解過程，其代謝產物主要是二氧化碳、水和熱；厭氧堆肥是在無氧條件下有機物料的分解，其最後的產物是甲烷、二氧化碳和許多低分子量的中間產物，如有機酸等。厭氧堆肥於好氧堆肥相比較，單位質量的有機質降解產生的能量較少，而且厭氧堆肥通常容易發出臭氣，因此幾乎所有的堆肥工程系統都採用好氧堆肥。儘管汙泥的好氧堆肥投資成本相對比較低但其有不容忽視的缺點:(1)汙泥堆肥易受天氣影響；(2)佔地面積比較大；(3)堆肥周期比較長，靜態堆肥周期18?24天，動態堆肥周期10?14天，因此不適宜大型汙水處理廠的汙泥處理；(4)多為敞開式堆肥，臭氣問題始終無法解決，項目選址很困難；(5)因為重金屬的富集，汙泥堆肥肥料銷路不好；(6)僅利用了好氧反應後剩餘部分有機質，大量有機質轉化為氣體，未加利用，沒有最大限度實現資源化。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、佔地面積小、成本低、安全環保的汙泥熱解氣化處理工藝和一種汙泥熱解氣化處理系統。
[0006]本發明一種汙泥熱解氣化處理系統，包括多段爐、汙泥脫水機、餘熱鍋爐、後燃燒室、洗氣塔和儲氣罐，汙泥脫水機的出料口與多段爐頂端的物料進口連接，多段爐又包括主體外殼、中心軸、爐床、1巴臂和驅動電機，主體外殼的內壁上鋪設有耐火層，在主體外殼的頂端和底端分別設置有密封蓋，中心軸穿過主體外殼內部的第一空腔，中心軸頂端從主體外殼頂端的中間位置伸出，中心軸底端從主體外殼底端的中間位置伸出，驅動電機的驅動軸與中心軸底端的外壁連接，在位於第一空腔內部的中心軸上沿從上到下的方向均勻設置有6?17層篩料裝置，每層篩料裝置又包括連接圓環、耙臂、耙齒和爐床，連接圓環套設在中心軸的外壁上，在每個連接圓環的外側邊緣處設置有至少一個連接端，連接端與耙臂的一端連接，耙臂的另一端靠近主體外殼的內壁，在耙臂的下端設置有耙齒，耙齒下方沿水平方向設置有爐床，爐床外側邊緣與主體外殼的內壁連接，爐床內側邊緣靠近中心軸，爐床內側邊緣與中心軸之間設置有第一落料孔，從上到下的各層篩料裝置又可分為上部篩料裝置、中部篩料裝置和下部篩料裝置，上部篩料裝置的層數為2層?7層，中部篩料裝置的層數為1層?7層，下部篩料裝置的層數為3層，在位於上部篩料裝置和中部篩料裝置中奇數層的爐床的外側邊緣處開設有第二落料孔，並在爐床內側邊緣處的上端設置有凸筋，在位於下部篩料裝置中的最上層爐床的外側邊緣處開設有第二落料孔，並在爐床內側邊緣處的上端設置有凸筋，下部篩料裝置中的後兩層爐床的外側邊緣處開設有第二落料孔，在主體外殼一側的殼體上開設有6?17個通氣孔，在各通氣孔處安裝有氧傳感器，在主體外殼另一側的殼體上安裝有多個點火器，在主體外殼頂端設置有排氣煙?，中心軸頂端與排氣煙囪連通，在主體外殼底端設置有排渣管道，多段爐頂端的熱解氣排出口與後燃燒室的進氣口連通，在後燃燒室的側壁上開設有天然氣進氣口和助燃風進氣口，點火器和天然氣進氣口分別與天然氣輸送管道連接，通氣孔和助燃風進氣口分別通過輸氣管道與助燃空氣風機連接，後燃燒室的側壁上安裝有氧傳感器，後燃燒室的排氣口與餘熱鍋爐的進氣口連接，餘熱鍋爐的熱解氣排出口與布袋除塵器的進氣口連接，布袋除塵器的出氣口與洗氣塔的進氣口連接，洗氣塔的排氣口與儲氣罐的進氣口連接。
[0007]本發明一種汙泥熱解氣化處理系統，其中所述汙泥熱解氣化處理系統還包括第一螺旋進料器、刮板式輸送機、第二螺旋送料器和氣體發電機，第一螺旋進料器和刮板式輸送機設置在汙泥脫水機和多段爐之間，汙泥脫水機的出料口與第一螺旋送料器的進料口連接，第一螺旋進料器的出料口與刮板式輸送機的進料口連接，刮板式輸送機的出料口通過輸送管路與多段爐的物料進口連接，第二螺旋送料器的進料口與多段爐底端的排渣管道連接，儲氣罐的排氣口與氣體發電機的氣體輸送端連接。
[0008]本發明一種汙泥熱解氣化處理系統，其中所述汙泥熱解氣化處理系統還包括旋風器、分流器、第三螺旋送料器和攪拌機，旋風器的進料口與輸送生活垃圾的管道連接，旋風器的風力入口和後燃燒室的風力入口分別與補風風機的風力輸出端連接，旋風器的出料口與第一分流器的入料埠連接，第一分流器的兩個出料埠分別與攪拌機的進料口和第三螺旋送料器的進料口連接，攪拌機的出料口與第二分流器的入料口連接，第二分流器的兩個出料口又分別與多段爐的物料進口和第三螺旋送料器的進料口連接，第三螺旋送料器的出料口安裝在多段爐外壁的中部位置，並與多段爐內部的爐床連接。
[0009]本發明一種汙泥熱解氣化處理系統，其中所述中心軸為內部設置有第二空腔的圓管形結構，中心軸頂端的側壁上開設的熱氣排出口與多段爐內部第一空腔的中部位置連通，在中心軸底端還設置中心軸冷風機，中心軸冷風機的出風口通過管道與中心軸內部的第二空腔連通。
[0010]本發明一種汙泥熱解氣化處理系統，其中所述篩料裝置的數量為10層，從上到下第一層、第二層和第三層為上部篩料裝置，第四層、第五層、第六層和第七層為中部篩料裝置，第八層、第九層和第十層為下部篩料裝置，第一層、第三層、第五層、第七層、第八層、第九層和第十層的爐床的外側邊緣處開設有第二落料孔，第一層、第三層、第五層、第七層和第八層的爐床內側邊緣處的上端設置有凸筋，在主體外殼一側的殼體上開設通氣孔的數量為10個，各通氣孔沿豎直方向並排開設，各通氣孔的開設高度分別與各篩料裝置的安裝高度相對應，在主體外殼另一側的殼體上安裝點火器的數量為6個,各點火器沿豎直方向並排安裝，點火器的點火端位於殼體外部，點火器的放電端位於殼體內部。
[0011]本發明一種汙泥熱解氣化處理系統，其中所述6個點火器的安裝高度分別位於篩料裝置第一層和第二層之間、第二層和第三層之間、第四層和第五層之間、第五層和第六層之間、第七層和第八層之間、第八層和第九層之間。
[0012]本發明一種汙泥熱解氣化處理工藝，其中所述汙泥熱解氣化處理工藝包括多個步驟:
[0013]步驟一:脫水前的汙泥經過汙泥脫水機脫水後通過多段爐進行熱解，控制點火器溫度和通氣速度，使上部篩料裝置的溫度保持在128°C?288°C，進氧量佔通入空氣總量的28%?49%;中部篩料裝置的溫度保持在340°C?516°C，進氧量佔通入空氣總量的32%?51% ;下部篩料裝置的溫度保持在360°C，進氧量佔通入空氣總量的25%?38%，汙泥在多段爐內熱解生成固態產物和第一氣態產物，主要含氮元素和鉀元素的固態產物通過排渣管道排出，並製成複合肥，主要含氮元素、硫元素、碳元素和氫元素的第一氣態產物通過排氣煙囪排出到多段爐外部；
[0014]步驟二:從多段爐內部排出的第一氣態產物進入後燃燒室進行高溫燃燒，對第一氣態產物和空氣的通入速度進行調節，保持進氧量佔通入空氣總量的48%?68%，第一氣態產物在後燃燒室內停留的時間為1.5s?5.5s，剩餘的第二氣態產物主要含有碳元素和氫元素；
[0015]步驟三:將第二氣態產物輸送到餘熱鍋爐內進行加熱，得到不含水分的第三氣態產物；
[0016]步驟四:將第三氣態產物通過布袋除塵器進行除塵，得到去除了灰塵和顆粒雜質的第四氣態產物；
[0017]步驟五:將第四氣態產物通入洗氣塔進行洗氣，進一步去除含硫的雜質氣體後得到第五氣態產物；
[0018]步驟六:將第五氣態產物進行儲存。
[0019]本發明一種汙泥熱解氣化處理工藝，其中所述脫水前的汙泥含水量為80%以下，經過汙泥脫水機脫水後的汙泥依次經過第一螺旋送料器和刮板式輸送機的輸送到多段爐內進行熱解。
[0020]本發明一種汙泥熱解氣化處理工藝，其中所述步驟一中將生活垃圾依次經過旋風器和攪拌機進行混合，並依次經過第一分流器和第二分流器將生活垃圾分為易熱解垃圾和不易熱解垃圾，不易熱解垃圾通過多段爐頂端的物料進口輸送到多段爐內進行熱解，易熱解的垃圾通過第三螺旋送料器輸送到多段爐內部中間位置的爐床上進行熱解。
[0021]本發明一種汙泥熱解氣化處理工藝，其中所述上部篩料裝置為第一層、第二層和第三層，中部篩料裝置為第四層、第五層、第六層和第七層，下部篩料裝置為第八層、第九層和第十層。
[0022]本發明一種汙泥熱解氣化處理工藝及一種汙泥熱解氣化處理系統與現有技術不同之處在於:本發明對汙泥和生活垃圾處理工藝簡單、佔地面積小、成本低、不會造成環境汙染。採用多段爐對固態汙泥和/或生活垃圾進行熱解，熱解後分別得到的固態產物和氣態產物。固態產物能夠作為有機肥料進行農業應用，氣態產物依次經過除氮、除硫、脫水、去塵和二次除硫等步驟後得到的可燃性氣體能夠用於氣體發電機的發電，不僅解決了汙泥和垃圾的存放處理問題，而且能夠得到農業有機肥料和用於發電的氣體，熱解一噸汙泥的發電量為484Kwh左右，發熱量為2890Kcal左右，變廢為寶，在工業和汙泥垃圾處理領域有很高的應用價值。本汙泥熱解氣化處理系統佔地面積小，生活垃圾和汙泥能夠就近就地處理，現階段一般汙泥處理系統處理一噸汙泥需要花費人民幣220元左右，而本汙泥熱解氣化處理系統處理一噸汙泥只需要花費人民幣120元左右，大大降低了投資成本和生產成本。多段爐、後燃燒室和餘熱鍋爐都採用自動化控制，自動化、智能化程度更高。產物中的有毒、有害物質都被分解和吸收，熱解過程中沒有多餘的有毒氣體對外排放，不會因為產生有臭味的氣體對周圍的居民造成影響，更不會對環境造成二次汙染。對廢棄能源的利用率大大提高，符合走可持續發展的長遠目標。
[0023]下面結合附圖對本發明一種汙泥熱解氣化處理工藝及一種汙泥熱解氣化處理系統作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明一種汙泥熱解氣化處理系統對汙泥熱解的結構示意圖；
[0025]圖2為本發明一種汙泥熱解氣化處理系統的結構中多段爐的主視剖視圖；
[0026]圖3為本發明一種汙泥熱解氣化處理系統對生活垃圾和汙泥同時熱解的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，為本發明一種汙泥熱解氣化處理系統對汙泥熱解的結構示意圖，包括多段爐1、汙泥脫水機2、餘熱鍋爐4、後燃燒室3、洗氣塔8和氣體發電機11。汙泥脫水機2的出料口與第一螺旋送料器5的進料口連接，第一螺旋進料器5的出料口與刮板式輸送機6的進料口連接，刮板式輸送機6的出料口通過輸送管路與多段爐1頂端的物料進口44連接，脫水後的汙泥在多段爐1內進行充分熱解，熱解後的固態產物通過多段爐1底端的排渣管道45排出，多段爐1底端的排渣管道45與第二螺旋送料器12的進料口連接，固態產物最終通過第二螺旋送料器12的排料口排出，固態產物中含有氮元素和鉀元素，能夠用來製作複合肥料。多段爐1頂端的熱氣排出口 47通過管道與自身內部連接，將多餘熱氣輸送回多段爐1內部。多段爐1頂端的熱解氣排出口通過管道與後燃燒室3頂端的進氣口連通，在多段爐1的側壁上沿豎直方向並排開設有多個點火器39和多個通氣孔41，在後燃燒室3的側壁上開設有天然氣進氣口和助燃風進氣口，點火器39和天然氣進氣口分別與天然氣輸送管道連接，通氣孔41和助燃風進氣口分別通過輸氣管道與助燃空氣風機15連接，後燃燒室3的側壁上安裝有氧傳感器，能夠對通入後燃燒室3內空氣中的氧氣含量進行檢測。後燃燒室3底端的排氣口通過管道與餘熱鍋爐4的進氣口連接，餘熱鍋爐4的蒸汽排出口通過管道與第一螺旋進料器5的進料口連接，餘熱鍋爐4的熱解氣排出口通過管道與布袋除塵器7的進氣口連接，布袋除塵器7的出氣口通過管道與洗氣塔8頂端的進氣口連接，洗氣塔8下方設置有汙水池9，用來處理洗氣塔8內部的廢水。洗氣塔8底端側壁上的排氣口通過管道與儲氣罐10上部的進氣口連接，儲氣罐10下部的排氣口通過管道與氣體發電機11頂部的氣體輸送端連接，氣體發電機11利用剩餘的氣態產物進行發電。
[0028]如圖2所示，為本發明一種汙泥熱解氣化處理系統的結構中多段爐的主視剖視圖，包括主體外殼31、中心軸32、爐床33、耙臂34、驅動電機15和中心軸冷風機14。主體外殼31為鋼板製成的豎直放置的圓筒形結構，主體外殼31的內壁上鋪設有耐火層，在主體外殼31的頂端和底端分別設置有密封蓋，主體外殼31底端還安裝有支架46。在主體外殼31的中部沿豎直方向設置有圓管形結構的中心軸32，中心軸32穿過主體外殼31的內部第一空腔，中心軸32頂端從主體外殼31頂端的中間位置伸出，中心軸32頂端的側壁上開設有熱氣排出口 47，熱氣排出口 47通過管道與多段爐1內部第一空腔的中部位置連通。中心軸32底端從主體外殼31底端的中間位置伸出，在中心軸32底端設置有驅動電機15和中心軸冷風機14，驅動電機15的驅動軸與中心軸32底端的外壁連接，在驅動電機15工作的情況下驅動軸能夠帶動中心軸32旋轉，中心軸冷風機14的出風口通過管道與中心軸32內部的第二空腔連通，將冷卻風輸送到第二空腔內。在位於第一空腔內部的中心軸32上沿從上到下的方向依次設置有6?17層篩料裝置，上部篩料裝置的層數為2層?7層，中部篩料裝置的層數為1層?7層，下部篩料裝置的層數為3層，本實施例選擇10層篩料裝置，上部篩料裝置為第一層、第二層和第三層，中部篩料裝置為第四層、第五層、第六層和第七層，下部篩料裝置為第八層、第九層和第十層。每層篩料裝置又包括連接圓環40、耙臂34、耙齒35和爐床33，連接圓環40套設在中心軸32的外壁上並能夠以中心軸32為軸進行旋轉，在每個連接圓環40的外側邊緣處均勻的設置有四個連接端，每個連接端分別與長條形耙臂34的一端連接，耙臂34的另一端靠近主體外殼31的內壁，在耙臂34的下端沿耙臂34的延伸方向並排設置有齒形結構的耙齒35，耙齒35下方沿水平方向設置有由耐火磚製成的圓環形結構爐床33，爐床33外側邊緣與主體外殼1的內壁連接，爐床33內側邊緣靠近中心軸32，爐床33內側邊緣與中心軸33之間設置有第一落料孔37。在從上到下的各層篩料裝置中，第一層、第三層、第五層、第七層、第八層、第九層和第十層的爐床33的外側邊緣處開設有第二落料孔36，第一層、第三層、第五層、第七層和第八層的爐床33內側邊緣處的上端設置有凸筋38。在主體外殼1 一側的殼體上沿豎直方向並排開設有與篩料裝置層數相同的多個通氣孔41，在各通氣孔41處安裝有氧傳感器，能夠對空氣中的氧氣含量進行檢測，各通氣孔41的開設高度分別與各篩料裝置的安裝高度相對應，使各通氣孔41中通入的空氣能夠準確的分布到各層。在主體外殼31另一側的殼體上沿豎直方向並排安裝六個點火器39,各點火器39的點火端分別位於殼體外部，各點火器39的放電端位於殼體內部，六個點火器39的安裝高度分別位於篩料裝置第一層和第二層之間、第二層和第三層之間、第四層和第五層之間、第五層和第六層之間、第七層和第八層之間、第八層和第九層之間。在主體外殼1頂端的邊緣位置還分別設置有與第一空腔內部連通的物料進口 44和排氣煙囪42，中心軸32頂端與排氣煙囪42側壁上的進風口連接，使第二空腔與排氣煙囪42內部相互連通。在主體外殼31底端設置有與第一空腔內部連通的排渣管道45。
[0029]多段爐I對汙泥進行煅燒處理的過程為:通過物料進口 44向第一空腔中不斷加入脫水後的汙泥，啟動點火器39進行點火，對第二空腔內部進行加熱升溫，並通過十個通氣孔41分別向第二空腔內通入空氣，分別控制點火器39和通氣速度分別對加熱溫度和進氧量進行調節，使上部篩料裝置的溫度保持在128°C?288°C，進氧量佔通入空氣總量的28%?49%;中部篩料裝置的溫度保持在340°C?516°C，進氧量佔通入空氣總量的32%?51% ;下部篩料裝置的溫度保持在360°C，進氧量佔通入空氣總量的25%?38%，通過分別對各層溫度和進氧量的控制使汙泥在多段爐I內充分熱解。同時打開驅動電機15和中心軸冷風機14，中心軸32在驅動軸的帶動下進行旋轉，中心軸冷風機14將冷卻風從中心軸32底端通入到第二空腔內，對多段爐I進行降溫，防止多段爐I內部溫度集聚過高無法達到最好的加熱效果。加入的汙泥首先落在第一層篩料裝置中的爐床33上，旋轉的耙齒35將汙泥均勻鋪平在爐床33上，點火器39對汙泥進行加熱，隨著汙泥的不斷加入，多餘的汙泥被耙齒35推向爐床33兩側的邊緣處，由於第一層爐床33的內側邊緣處設置的凸筋38阻擋了汙泥從第一落料孔37掉落，汙泥從第二落料孔36掉落到第二層篩料裝置中的爐床33上，第二層爐床33上的汙泥加熱後被耙齒35推向爐床33兩側的邊緣處並從第一落料孔37掉落到第三層篩料裝置中的爐床33上，在各層爐床33上加熱後的汙泥在耙齒35的推動下依次向下一層掉落，位於第一層、第三層、第五層、第七層和第八層的汙泥分別通過各層的第二落料孔掉36落到下一層，位於第二層、第四層、第六層的汙泥分別通過各層的第一落料孔37掉落到下一層，位於第九層和第十層的汙泥分別通過第一落料孔37和第二落料孔36掉落到下一層。汙泥在多段爐I內充分熱解最終生成固態產物和第一氣態產物，包含氮元素和鉀元素的固態產物通過排渣管道45排出到多段爐I外部，生產成複合肥，包含氮元素、硫元素、碳元素和氫元素的第一氣態產物通過排氣煙? 42排出到多段爐I外部，並進行進一步的淨化出去多餘的氮元素和硫元素。
[0030]本發明一種汙泥熱解氣化處理系統對汙泥進行熱解氣化處理的工藝步驟為:
[0031]步驟一:脫水前含水量80%以下的汙泥經過汙泥脫水機2進行脫水，脫水後的汙泥依次經過第一螺旋送料器5和刮板式輸送機6進行輸送，並通過多段爐I頂端的物料進口輸送到多段爐I內進行熱解，熱解生成固態產物和第一氣態產物，主要含氮元素和鉀元素固態產物通過多段爐I底部的排渣管道45排出到多段爐I外部製成複合肥，主要含氮元素、硫元素、碳元素和氫元素第一氣態產物通過多段爐I頂部的排氣煙? 42排出到多段爐I外部；
[0032]步驟二:從多段爐I內部排出的第一氣態產物進入後燃燒室3進行高溫燃燒，對第一氣態產物和空氣的通入速度進行調節，保持進氧量佔通入空氣總量的48%?68 %，第一氣態產物在後燃燒室3內停留的時間為1.5s?5.5s。由於燃燒所需溫度的不同，第一氣態產物中含氮元素和硫元素的物質燃燒所需要的溫度低於第一氣態產物中含碳元素和氫元素的物質燃燒所需要的溫度，控制燃燒溫度使含氮元素和硫元素充分燒盡，剩餘的第二氣態產物主要含有碳元素和氫元素；
[0033]步驟三:將主要含有碳元素和氫元素的第二氣態產物輸送到餘熱鍋爐4內進行加熱，在餘熱鍋爐4內部除去多餘的水分，水蒸氣被輸送回第一螺旋送料器5進行循環處理，得到不含水分的第三氣態產物；
[0034]步驟四:將第三氣態產物通過布袋除塵器7進行除塵，得到去除了灰塵和顆粒雜質的第四氣態產物；
[0035]步驟五:將第四氣態產物通入洗氣塔8進行洗氣，進一步去除含硫的雜質氣體後得到第五氣態產物，洗氣塔8中的廢液排入汙水池9中，第五氣態產物的主要成分為甲烷、乙炔和乙烷等可燃氣體；
[0036]步驟六:將第五氣態產物通入到儲氣罐10中進行儲存，使用時能夠輸送給氣體發電機11用於發電。
[0037]如圖3所示，本發明一種汙泥熱解氣化處理系統對生活垃圾和汙泥同時熱解的結構示意圖，包括多段爐1、旋風器17、分流器、攪拌機19、汙泥脫水機2、餘熱鍋爐4、後燃燒室3、洗氣塔8和氣體發電機11。旋風器17的進料口與輸送生活垃圾的管道連接，旋風器17的風力入口和後燃燒室3的風力入口分別與補風風機22的風力輸出端連接，補風風機22為旋風器17和後燃燒室3提供所需風力。旋風器17的出料口與第一分流器18的入料埠連接，第一分流器18的兩個出料埠分別與攪拌機19的進料口和第三螺旋送料器21的進料口連接，攪拌機19的出料口與第二分流器20的入料口連接，第二分流器20的兩個出料口又分別與多段爐I頂端的物料進口和第三螺旋送料器21的進料口連接，第三螺旋送料器21的出料口安裝在多段爐I外壁的中部位置，並與多段爐I內部的爐床33連接，能夠將經過第一分流器18和第二分流器20分離的生活垃圾直接輸送到多段爐中部位置的爐床上，避免部分低溫就可熱解的生活垃圾經過多段爐I上部的高溫位置，而對熱解造成影響。汙泥脫水機2的出料口與第一螺旋送料器5的進料口連接，第一螺旋進料器5的出料口與刮板式輸送機6的進料口連接，刮板式輸送機6的出料口通過輸送管路與多段爐I頂端的物料進口 44連接，脫水後的汙泥在多段爐I內進行充分熱解，熱解後的固態產物通過多段爐I底端的排渣管道45排出，多段爐I底端的排渣管道45與第二螺旋送料器12的進料口連接，固態產物最終通過第二螺旋送料器12的排料口排出，固態產物中含有氮元素和鉀元素，能夠用來製作複合肥料。多段爐I頂端的熱氣排出口 47通過管道與自身內部連接，將多餘熱氣輸送回多段爐I內部。多段爐I頂端的熱解氣排出口通過管道與後燃燒室3頂端的進氣口連通，在多段爐I的側壁上沿豎直方向並排開設有多個點火器39和多個通氣孔41，在後燃燒室3的側壁上開設有天然氣進氣口和助燃風進氣口，點火器39和天然氣進氣口分別與天然氣輸送管道連接，通氣孔41和助燃風進氣口分別通過輸氣管道與助燃空氣風機15連接，後燃燒室3的側壁上安裝有氧傳感器，能夠對通入後燃燒室3內空氣中的氧氣含量進行檢測。後燃燒室3底端的排氣口通過管道與餘熱鍋爐4的進氣口連接，餘熱鍋爐4的蒸汽排出口通過管道與第一螺旋進料器5的進料口連接，餘熱鍋爐4的熱解氣排出口通過管道與布袋除塵器7的進氣口連接，布袋除塵器7的出氣口通過管道與洗氣塔8頂端的進氣口連接，洗氣塔8下方設置有汙水池9，用來處理洗氣塔8內部的廢水。洗氣塔8底端側壁上的排氣口通過管道與儲氣罐10上部的進氣口連接，儲氣罐10下部的排氣口通過管道與氣體發電機11頂部的氣體輸送端連接，氣體發電機11利用剩餘的氣態產物進行發電。
[0038]本發明一種汙泥熱解氣化處理系統對生活垃圾和汙泥同時進行熱解氣化處理的工藝步驟為:
[0039]步驟一:將脫水前含水量80%以下的汙泥經過汙泥脫水機2進行脫水，脫水後的汙泥依次經過第一螺旋送料器5和刮板式輸送機6進行輸送，並通過多段爐I頂端的物料進口輸送到多段爐I內進行熱解。將生活垃圾依次經過旋風器17和攪拌機19進行充分混合，並依次經過第一分流器18和第二分流器20將生活垃圾分為易熱解垃圾和不易熱解垃圾，不易熱解垃圾直接通過多段爐I頂端的物料進口輸送到多段爐I內進行熱解，易熱解的垃圾通過第三螺旋送料器21輸送到多段爐I內部中間位置的爐床33上進行熱解，熱解生成固態產物和第一氣態產物，主要含氮元素和鉀元素固態產物通過多段爐I底部的排渣管道45排出到多段爐I外部製成複合肥，主要含氮元素、硫元素、碳元素和氫元素第一氣態產物通過多段爐I頂部的排氣煙囪42排出到多段爐I外部；
[0040]步驟二:從多段爐I內部排出的第一氣態產物進入後燃燒室3進行高溫燃燒，對第一氣態產物和空氣的通入速度進行調節，保持進氧量佔通入空氣總量的48%?68 %，第一氣態產物在後燃燒室3內停留的時間為1.5s?5.5s。由於燃燒所需溫度的不同，第一氣態產物中含氮元素和硫元素的物質燃燒所需要的溫度低於第一氣態產物中含碳元素和氫元素的物質燃燒所需要的溫度，控制燃燒溫度使含氮元素和硫元素充分燒盡，剩餘的第二氣態產物主要含有碳元素和氫元素；
[0041]步驟三:將主要含有碳元素和氫元素的第二氣態產物輸送到餘熱鍋爐4內進行加熱，在餘熱鍋爐4內部除去多餘的水分，水蒸氣被輸送回第一螺旋送料器5進行循環處理，得到不含水分的第三氣態產物；
[0042]步驟四:將第三氣態產物通過布袋除塵器7進行除塵，得到去除了灰塵和顆粒雜質的第四氣態產物；
[0043]步驟五:將第四氣態產物通入洗氣塔8進行洗氣，進一步去除含硫的雜質氣體後得到第五氣態產物，洗氣塔8中的廢液排入汙水池9中，第五氣態產物的主要成分為甲烷、乙炔和乙烷等可燃氣體；
[0044]步驟六:將第五氣態產物通入到儲氣罐10中進行儲存，使用時能夠輸送給氣體發電機11用於發電。
[0045]本發明一種汙泥熱解氣化處理工藝及一種汙泥熱解氣化處理系統，採用多段爐I對固態汙泥和/或生活垃圾進行熱解，熱解後分別得到的固態產物和第一氣態產物。固態產物能夠作為複合肥料進行農業應用，第一氣態產物依次經過除氮、除硫、脫水、去塵和二次除硫等步驟後得到的可燃性氣體能夠用於氣體發電機11的發電，不僅解決了汙泥和垃圾的存放處理問題，而且能夠得到農業有機肥料和用於發電的氣體，熱解一噸汙泥的發電量為484Kwh左右，發熱量為2890Kcal左右，變廢為寶，在工業和汙泥垃圾處理領域有很高的應用價值。本汙泥熱解氣化處理系統佔地面積小，生活垃圾和汙泥能夠就近就地處理，現階段一般汙泥處理系統處理一噸汙泥需要花費人民幣220元左右，而本汙泥熱解氣化處理系統處理一噸汙泥只需要花費人民幣120元左右，大大降低了投資成本和生產成本。多段爐1、後燃燒室3和餘熱鍋爐4都採用自動化控制，自動化、智能化程度更高。產物中的有毒、有害物質都被分解和吸收，熱解過程中沒有多餘的有毒氣體對外排放，不會因為產生有臭味的氣體對周圍的居民造成影響，更不會對環境造成二次汙染。對廢棄能源的利用率大大提高，符合走可持續發展的長遠目標。本發明對汙泥和生活垃圾處理工藝簡單、佔地面積小、成本低、不會造成環境汙染，與現有技術相比具有明顯的優點。
[0046]以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種汙泥熱解氣化處理系統，其特徵在於:包括多段爐(I)、汙泥脫水機(2)、餘熱鍋爐(4)、後燃燒室(3)、洗氣塔⑶和儲氣罐(10)，汙泥脫水機⑵的出料口與多段爐(I)頂端的物料進口連接，多段爐(I)又包括主體外殼(31)、中心軸(32)、爐床(33)、耙臂(34)和驅動電機(15)，主體外殼(31)的內壁上鋪設有耐火層，在主體外殼(31)的頂端和底端分別設置有密封蓋，中心軸(32)穿過主體外殼(31)內部的第一空腔，中心軸(32)頂端從主體外殼(31)頂端的中間位置伸出，中心軸(32)底端從主體外殼(31)底端的中間位置伸出，驅動電機(15)的驅動軸與中心軸(32)底端的外壁連接，在位於第一空腔內部的中心軸(32)上沿從上到下的方向均勻設置有6?17層篩料裝置，每層篩料裝置又包括連接圓環(40)、耙臂(34)、耙齒(35)和爐床(33)，連接圓環(40)套設在中心軸(32)的外壁上，在每個連接圓環(40)的外側邊緣處設置有至少一個連接端，連接端與耙臂(34)的一端連接，耙臂(34)的另一端靠近主體外殼(31)的內壁，在耙臂(34)的下端設置有耙齒(35)，耙齒(35)下方沿水平方向設置有爐床(33)，爐床(33)外側邊緣與主體外殼(31)的內壁連接，爐床(33)內側邊緣靠近中心軸(32)，爐床(33)內側邊緣與中心軸(32)之間設置有第一落料孔(37)，從上到下的各層篩料裝置又可分為上部篩料裝置、中部篩料裝置和下部篩料裝置，上部篩料裝置的層數為2層?7層，中部篩料裝置的層數為I層?7層，下部篩料裝置的層數為3層，在位於上部篩料裝置和中部篩料裝置中奇數層的爐床的外側邊緣處開設有第二落料孔(36)，並在爐床(33)內側邊緣處的上端設置有凸筋(38)，在位於下部篩料裝置中的最上層爐床的外側邊緣處開設有第二落料孔(36)，並在爐床(33)內側邊緣處的上端設置有凸筋(38)，下部篩料裝置中的後兩層爐床的外側邊緣處開設有第二落料孔(36)，在主體外殼(31) —側的殼體上開設有6?17個通氣孔(41),在各通氣孔(41)處安裝有氧傳感器，在主體外殼(31)另一側的殼體上安裝有多個點火器(39)，在主體外殼(31)頂端設置有排氣煙囪(42)，中心軸(32)頂端與排氣煙囪(42)連通，在主體外殼(31)底端設置有排渣管道(45)，多段爐(I)頂端的熱解氣排出口與後燃燒室(3)的進氣口連通，在後燃燒室(3)的側壁上開設有天然氣進氣口和助燃風進氣口，點火器(39)和天然氣進氣口分別與天然氣輸送管道連接，通氣孔(41)和助燃風進氣口分別通過輸氣管道與助燃空氣風機(15)連接，後燃燒室⑶的側壁上安裝有氧傳感器，後燃燒室⑶的排氣口與餘熱鍋爐⑷的進氣口連接，餘熱鍋爐(4)的熱解氣排出口與布袋除塵器(7)的進氣口連接，布袋除塵器(7)的出氣口與洗氣塔⑶的進氣口連接，洗氣塔(9)的排氣口與儲氣罐(10)的進氣口連接。
2.根據權利要求1所述的一種汙泥熱解氣化處理系統，其特徵在於:所述汙泥熱解氣化處理系統還包括第一螺旋進料器(5)、刮板式輸送機￠)、第二螺旋送料器(12)和氣體發電機(11)，第一螺旋進料器(5)和刮板式輸送機(6)設置在汙泥脫水機(2)和多段爐(I)之間，汙泥脫水機⑵的出料口與第一螺旋送料器(5)的進料口連接，第一螺旋進料器(5)的出料口與刮板式輸送機(6)的進料口連接，刮板式輸送機(6)的出料口通過輸送管路與多段爐⑴的物料進口連接，第二螺旋送料器(12)的進料口與多段爐⑴底端的排渣管道(45)連接，儲氣罐(10)的排氣口與氣體發電機(11)的氣體輸送端連接。
3.根據權利要求2所述的一種汙泥熱解氣化處理系統，其特徵在於:所述汙泥熱解氣化處理系統還包括旋風器(17)、分流器、第三螺旋送料器(21)和攪拌機(19)，旋風器(17)的進料口與輸送生活垃圾的管道連接，旋風器(17)的風力入口和後燃燒室(3)的風力入口分別與補風風機(22)的風力輸出端連接，旋風器(17)的出料口與第一分流器(18)的入料埠連接，第一分流器(18)的兩個出料埠分別與攪拌機(19)的進料口和第三螺旋送料器(21)的進料口連接，攪拌機(19)的出料口與第二分流器(20)的入料口連接，第二分流器(20)的兩個出料口又分別與多段爐(I)的物料進口和第三螺旋送料器(21)的進料口連接，第三螺旋送料器(21)的出料口安裝在多段爐(I)外壁的中部位置，並與多段爐(I)內部的爐床(33)連接。
4.根據權利要求1所述的一種汙泥熱解氣化處理系統，其特徵在於:所述中心軸(32)為內部設置有第二空腔的圓管形結構，中心軸(32)頂端的側壁上開設的熱氣排出口(47)與多段爐(I)內部第一空腔的中部位置連通，在中心軸(32)底端還設置中心軸冷風機(14)，中心軸冷風機(14)的出風口通過管道與中心軸(32)內部的第二空腔連通。
5.根據權利要求1所述的一種汙泥熱解氣化處理系統，其特徵在於:所述篩料裝置的數量為10層，從上到下第一層、第二層和第三層為上部篩料裝置，第四層、第五層、第六層和第七層為中部篩料裝置，第八層、第九層和第十層為下部篩料裝置，第一層、第三層、第五層、第七層、第八層、第九層和第十層的爐床的外側邊緣處開設有第二落料孔(36)，第一層、第三層、第五層、第七層和第八層的爐床(33)內側邊緣處的上端設置有凸筋(38)，在主體外殼(31) —側的殼體上開設通氣孔(41)的數量為10個，各通氣孔(41)沿豎直方向並排開設，各通氣孔(41)的開設高度分別與各篩料裝置的安裝高度相對應，在主體外殼(31)另一側的殼體上安裝點火器(39)的數量為6個,各點火器(39)沿豎直方向並排安裝,點火器(39)的點火端位於殼體外部，點火器(39)的放電端位於殼體內部。
6.根據權利要求5所述的一種汙泥熱解氣化處理系統，其特徵在於:所述6個點火器(39)的安裝高度分別位於篩料裝置第一層和第二層之間、第二層和第三層之間、第四層和第五層之間、第五層和第六層之間、第七層和第八層之間、第八層和第九層之間。
7.—種權利要求1中採用的汙泥熱解氣化處理工藝，其特徵在於:所述汙泥熱解氣化處理工藝包括多個步驟: 步驟一:脫水前的汙泥經過汙泥脫水機(2)脫水後通過多段爐(I)進行熱解，控制點火器(39)溫度和通氣速度，使上部篩料裝置的溫度保持在128°C?288°C，進氧量佔通入空氣總量的28%?49%;中部篩料裝置的溫度保持在340°C?516°C，進氧量佔通入空氣總量的32%?51%;下部篩料裝置的溫度保持在360°C，進氧量佔通入空氣總量的25%?38%，汙泥在多段爐(I)內熱解生成固態產物和第一氣態產物，主要含氮元素和鉀元素的固態產物通過排渣管道(45)排出，並製成複合肥，主要含氮元素、硫元素、碳元素和氫元素的第一氣態產物通過排氣煙囪(42)排出到多段爐(I)外部； 步驟二:從多段爐(I)內部排出的第一氣態產物進入後燃燒室(3)進行高溫燃燒，對第一氣態產物和空氣的通入速度進行調節，保持進氧量佔通入空氣總量的48%?68 %，第一氣態產物在後燃燒室(3)內停留的時間為1.5s?5.5s，剩餘的第二氣態產物主要含有碳元素和氫元素； 步驟三:將第二氣態產物輸送到餘熱鍋爐(4)內進行加熱，得到不含水分的第三氣態產物； 步驟四:將第三氣態產物通過布袋除塵器(7)進行除塵，得到去除了灰塵和顆粒雜質的第四氣態產物； 步驟五:將第四氣態產物通入洗氣塔(8)進行洗氣，進一步去除含硫的雜質氣體後得到第五氣態產物； 步驟六:將第五氣態產物進行儲存。
8.根據權利要求7所述的一種汙泥熱解氣化處理工藝，其特徵在於:所述脫水前的汙泥含水量為80%以下，經過汙泥脫水機(2)脫水後的汙泥依次經過第一螺旋送料器(5)和刮板式輸送機(6)的輸送到多段爐(I)內進行熱解。
9.根據權利要求7所述的一種汙泥熱解氣化處理工藝，其特徵在於:所述步驟一中將生活垃圾依次經過旋風器(17)和攪拌機(19)進行混合，並依次經過第一分流器(18)和第二分流器(20)將生活垃圾分為易熱解垃圾和不易熱解垃圾，不易熱解垃圾通過多段爐(I)頂端的物料進口輸送到多段爐(I)內進行熱解，易熱解的垃圾通過第三螺旋送料器(21)輸送到多段爐⑴內部中間位置的爐床(33)上進行熱解。
10.根據權利要求7所述的一種汙泥熱解氣化處理工藝，其特徵在於:所述上部篩料裝置為第一層、第二層和第三層，中部篩料裝置為第四層、第五層、第六層和第七層，下部篩料裝置為第八層、第九層和第十層。
【文檔編號】C10K1/02GK104312600SQ201410541273
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月14日 優先權日:2014年10月14日
【發明者】馬力, 魏桂英 申請人:北京北宇機械設備有限公司, 魏桂英