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污泥熱解氣直接燃燒污泥炭化技術

發布時間:2019-6-18 9:13:20  中國污水處理工程網

  申請日2018.05.30

  公開(公告)日2019.05.24

  IPC分類號C02F11/10; C02F11/13; C10B53/00; C10B57/10; C10B47/18

  摘要

  本實用新型公開了一種污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化裝置,包括干化機、與所述干化機連接的蒸汽發生器、與所述蒸汽發生器連接的炭化爐加熱室、設置在所述炭化爐加熱室內的炭化爐、與所述炭化爐的熱解產物出口連接的分離室、與所述分離室的熱解氣口連接的燃燒室、與所述蒸汽發生器的煙氣出口端連接的煙氣處理器、與所述煙氣處理器煙氣出口端連接的引風機。本實用新型裝置將污泥經滾筒熱解爐產生熱解產物,經分離室后,直接進燃燒室充分燃燒,不產生焦油,也不存在由于焦油產生的問題,經燃燒室燃燒的高溫煙氣用于炭化爐熱源。本實用新型設備投資及運行成本低,無任何焦油結壁現象,運行穩定可靠。

  權利要求書

  1.一種污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化裝置,其特征在于,該裝置包括干化機(3)、與所述干化機(3)連接的蒸汽發生器(11)、與所述蒸汽發生器(11)連接的炭化爐加熱室(12)、設置在所述炭化爐加熱室(12)內的炭化爐(13)、與所述炭化爐(13)的熱解產物出口連接的分離室(14)、與所述分離室(14)的熱解氣口連接的燃燒室(20)、與所述蒸汽發生器(11)的煙氣出口端連接的煙氣處理器(10)、與所述煙氣處理器(10)煙氣出口端連接的引風機(31),所述蒸汽發生器(11)的蒸汽出口與干化機(3)的蒸汽進口相連,干化機(3)的冷凝水出口連有冷凝水泵(1),所述冷凝水泵(1)的出水端與蒸汽發生器(11)的水進口連接,燃燒室(20)的煙氣出口(203)與炭化爐加熱室(12)的熱煙氣進口(121)連接。

  2.根據權利要求1所述的污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化裝置,其特征在于,所述干化機(3)的干泥出口與干污泥倉(5)進口連接,干污泥倉(5)出口與干泥蛟龍(24)進口連接,所述干泥蛟龍(24)的出口端與炭化爐(13)上的炭化爐干泥進口(132)相連,炭化爐(13)上的炭化爐熱解產物出口(131)與分離室(14)上的分離室熱解產物進口(144)相連,所述炭化爐(13)的炭化爐尾部(133)呈圓臺狀,并與炭化爐干泥進口(132)同心,炭化爐熱解產物出口(131)直徑小于炭化爐(13)主體直徑;炭化爐(13)與其外部設置的炭化爐齒輪(28)及炭化爐滾圈(29)間,均采用齒輪及滾圈支撐架(32)間接連接,炭化爐(13)與炭化爐齒輪(28)間,以及炭化爐(13)與炭化爐滾圈(29)間均留有20mm以上的間隙。

  3.根據權利要求1所述的污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化裝置,其特征在于,所述炭化爐加熱室(12)上的熱煙氣進口(121)與燃燒室(20)上的煙氣出口(203)相連接,炭化爐加熱室(12)上的熱煙氣出口(122)與蒸汽發生器(11)相連,在炭化爐(13)外側與炭化爐加熱室(12)內側之間設有螺旋狀的導煙器(123),所述導煙器(123)的螺距與熱煙氣進口(121)尺寸相同,導煙器(123)的旋向與炭化爐加熱室上的熱煙氣進口(121)的旋向,以及炭化爐加熱室上的熱煙氣出口(122)的旋向都相同,導煙器(123)內部與炭化爐外部連接,導煙器(123)外部與炭化爐加熱室(12)間隙小于5mm。

  4.根據權利要求1、2或3所述的污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化裝置,其特征在于,所述分離室(14)底部設有生物炭出口(142),所述生物炭出口(142)連接有冷卻室(15),設在分離室(14)另一側的分離室熱解氣出口(143)與燃燒室(20)上的熱解氣進口(204)相連,分離室(14)中的分離室熱解產物進口(144)處設有分離室擋板(141),分離室擋板(141)的上部及兩側分別與分離室(14)頂部及四周相連,分離室擋板(141)的下部超過分離室熱解產物進口(144)的下部,與分離室(14)下錐間留有間隙;分離室熱解氣出口(143)上部與分離室(14)頂部平齊,并與分離室(14)側面圓周相切。

  5.根據權利要求1、2或3所述的污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化裝置,其特征在于,所述燃燒室(20)呈圓柱形,一端設置有燃燒室熱解氣進口(204),另一端的熱煙氣出口(203)與炭化爐加熱室上的熱煙氣進口(121)相連,燃燒室(20)的燃燒室熱解氣進口(204)一端的柱面上設置有燒嘴口(201)和安裝在所述燒嘴口(201)上的燒嘴(19),燃燒室(20)的外側設置有環形二次風管(206),燃燒室(20)中設有四周均勻布有多個與環形二次風管(206)連通的二次風噴頭(207),環形二次風管(206)上設置有二次風口(202)、與所述二次風口(202)連接的二次風機(22),每個二次風噴頭(207)與燃燒室(20)圓周的徑向成一角度θ,θ取1—5°,燃燒室(20)內設置有位于二次風噴頭(207)與熱煙氣出口(203)間的花墻(205),所述花墻(205)上設有多個孔。

  說明書

  污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化裝置

  技術領域

  本實用新型涉及一種在實現超低污染物排放下,安全經濟處理污泥并產生生物炭的炭化技術和裝置。

  背景技術

  作為水處理配套領域的污泥處置及相關領域將承擔著環境改善的重要任務。美國能源署和環保署將熱解-氣化列為第三代生物質能源利用關鍵技術,發展污泥清潔焚燒技術路線是未來的主流。

  然而現有的滾筒式污泥熱解炭化工藝通常為:熱解產物都經冷卻去除焦油,熱解氣再燃燒放熱。例如專利“一種間壁加熱滾筒式污泥炭化集成裝置(ZL2010101424898)”,污泥經投料斗送入間壁加熱滾筒式污泥炭化反應器熱解,熱解氣通過熱解氣排出管道,進入氣油分離器,焦油進入儲油罐,可燃氣經凈化塔,送入儲氣罐,再通過燃燒噴嘴進行燃燒放熱。專利“一種處理污泥和/或廢渣的方法和裝置(ZL2008101356662)”,污泥經脫水設備后,送入干餾裝置熱解后,混合氣體經洗滌塔洗滌后,可燃氣體送去氣體燃燒器燃燒放熱,焦油在沉淀冷卻池中收集。實踐證明,這樣的技術路線存在以下問題:

  (1)熱解產物在洗氣塔、尾氣冷凝分離器中,焦油不可避免地粘在或堵在連接管道和換熱面上,嚴重影響系統正常運行,有時富集到一定程度,還會出現爆燃現象,降低運行安全性。

  (2)熱解氣洗滌后在炭化爐底部燃燒,底部燃燒室均為空腔,例如專利“一種間壁加熱滾筒式污泥炭化集成裝置(ZL2010101424898)”中燃燒噴嘴在炭化反應器的底部,專利“一種處理污泥和 /或廢渣的方法和裝置(ZL2008101356662)”燃燒器在滾筒下部,火焰直接與滾筒撞擊,滾筒壽命短,而且熱解氣燃燒不完全,煙氣污染物含量大。

  (3)焦油經隔油池分離后,如果不經過提質處理,還是個污染物,所以通常還需進行提質處理才可使用,工藝復雜,設備投資及運行費用都高。

  (4)熱解產物采用洗氣塔、尾氣冷凝分離器分離焦油,會產生大量廢水,需要處理,例如專利“一種處理污泥和/或廢渣的方法和裝置(ZL2008101356662)”中,混合氣體經洗滌塔洗滌后,冷凝水經水處理設備處理后,排入冷凝水池,處理成本高。

  (5)滾筒式炭化爐中,微細的污泥粉塵會被熱解氣帶走,有些細污泥被焦油吸附著,增加焦油的提質處理難度,還有一些則會污染尾氣冷凝換熱面。

  (6)現有滾筒式炭化爐,齒輪及滾圈直接與滾筒外殼連接,外殼溫度較高,齒輪及滾圈等傳動機構易損壞。

  (7)滾筒式炭化爐,一般滾筒兩端密封尺寸與滾筒直接相同,例如專利“一種處理污泥和/或廢渣的方法和裝置(ZL2008101356662)”中密封裝置,密封直徑大,存在密封泄漏的問題,熱解氣體混有一定量的空氣或燃燒煙氣,熱值較低;并且熱解氣還需送燃燒噴嘴燃燒,需要一定的壓力,通常設有增壓裝置及儲氣罐,安全性低,處理工藝路線長、裝置投資高、運行費用大。

  實用新型內容

  本實用新型提供一種投資及運行成本低,無任何焦油結壁現象,運行穩定可靠的污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化裝置,熱解氣直接燃燒放熱,給污泥炭化提供熱源,在實現超低污染排放的過程中產生有價值的生物炭。

  本實用新型的污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化裝置,包括干化機、與所述干化機連接的蒸汽發生器、與所述蒸汽發生器連接的炭化爐加熱室、設置在所述炭化爐加熱室內的炭化爐、與所述炭化爐的熱解產物出口連接的分離室、與所述分離室的熱解氣口連接的燃燒室、與所述蒸汽發生器的煙氣出口端連接的煙氣處理器、與所述煙氣處理器煙氣出口端連接的引風機,所述蒸汽發生器的蒸汽出口與干化機的蒸汽進口相連,干化機的冷凝水出口連有冷凝水泵,所述冷凝水泵的出水端與蒸汽發生器的水進口連接,燃燒室的煙氣出口與炭化爐加熱室的熱煙氣進口連接。

  進一步的,本實用新型裝置中,所述干化機的干泥出口與干污泥倉進口連接,干污泥倉出口與干泥蛟龍進口連接,所述干泥蛟龍的出口端與炭化爐上的炭化爐干泥進口相連,炭化爐上的炭化爐熱解產物出口與分離室上的分離室熱解產物進口相連,所述炭化爐的炭化爐尾部呈圓臺狀,并與炭化爐干泥進口同心,炭化爐熱解產物出口直徑小于炭化爐主體直徑;炭化爐與其外部設置的炭化爐齒輪及炭化爐滾圈間,均采用齒輪及滾圈支撐架間接連接,炭化爐與炭化爐齒輪間,以及炭化爐與炭化爐滾圈間均留有20mm以上的間隙。

  進一步的,本實用新型裝置中,所述炭化爐加熱室上的熱煙氣進口與燃燒室上的煙氣出口相連接,炭化爐加熱室上的熱煙氣出口與蒸汽發生器相連,在炭化爐外側與炭化爐加熱室內側之間設有螺旋狀的導煙器,所述導煙器的螺距與熱煙氣進口尺寸相同,導煙器的旋向與炭化爐加熱室上的熱煙氣進口的旋向,以及炭化爐加熱室上的熱煙氣出口的旋向都相同,導煙器內部與炭化爐外部連接,導煙器外部與炭化爐加熱室間隙小于 5mm。

  進一步的,本實用新型裝置中,所述分離室底部設有生物炭出口,所述生物炭出口連接有冷卻室,設在分離室另一側的分離室熱解氣出口與燃燒室上的熱解氣進口相連,分離室中的分離室熱解產物進口處設有分離室擋板,分離室擋板的上部及兩側分別與分離室頂部及四周相連,分離室擋板的下部超過分離室熱解產物進口的下部,與分離室下錐間留有間隙;分離室熱解氣出口上部與分離室頂部平齊,并與分離室側面圓周相切。

  進一步的,本實用新型裝置中,所述燃燒室呈圓柱形,一端設置有燃燒室熱解氣進口,另一端的熱煙氣出口與炭化爐加熱室上的熱煙氣進口相連,燃燒室的燃燒室熱解氣進口一端的柱面上設置有燒嘴口和安裝在所述燒嘴口上的燒嘴,燃燒室的外側設置有環形二次風管,燃燒室中設有四周均勻布有多個與環形二次風管連通的二次風噴頭,環形二次風管上設置有二次風口、與所述二次風口連接的二次風機,每個二次風噴頭與燃燒室圓周的徑向成一角度θ,θ取1—5°,燃燒室內設置有位于二次風噴頭與熱煙氣出口間的花墻,所述花墻上設有多個孔。

  本實用新型中,污泥經滾筒熱解爐產生熱解產物,經分離室后,直接進燃燒室充分燃燒,不產生焦油,也不存在由于焦油產生的問題;為充分利用污泥熱解氣熱值,經燃燒室燃燒的高溫煙氣用于炭化爐熱源,為提高高溫煙氣與滾筒的對流換熱效果,高溫煙氣切向進入并切向離開炭化爐加熱室,在炭化爐與炭化爐加熱室間,設有螺旋狀導煙器,螺旋狀導煙器與炭化爐連接,提高了炭化爐剛度及強度,還增加了炭化爐與煙氣的對流換熱面積,提高了高溫煙氣流速,延長了高溫煙氣與炭化爐的接觸時間,高溫煙氣與滾筒的對流換熱效果大大改善。

  為減少滾筒熱解爐漏氣,一端是干污泥輸送蛟龍,另一端筒體呈圓臺形,滾筒兩端的轉動部分的密封直徑收小,減少泄漏面積以及密封填料的磨損,減少了熱解爐粉塵的夾帶,提高了熱解氣直接燃燒的效果。

  炭化爐齒輪及炭化爐滾圈,與滾筒外殼不直接連接,采用齒輪及滾圈支撐架間接連接,避免了炭化爐外殼溫度高影響傳動結構的壽命。

  在滾筒熱解爐后端設分離室,減少微小顆粒混入熱解氣中,為后端熱解氣燃燒提供方便。

  燃燒室配有稍有切向的多個二次風噴嘴,使得熱解氣與空氣充分混合,切向的旋轉擾動,延長了熱解氣在燃燒室的停留時間,燃燒室后端設有花墻,確保夾帶的細小粉塵及沸點較高的焦油得以充分燃燒。

  應用本實用新型裝置進行污泥熱解氣直接燃燒的污泥炭化,包括以下步驟:

  1)濕污泥送入濕污泥蛟龍經干化機干燥后,污水通過污水泵送入水處理裝置進行處理后,進儲水池,接管或達標排放,干燥后的干污泥送入干污泥倉,通過干泥蛟龍送入炭化爐,炭化爐的熱解產物進入分離室,分離出的固態部分經冷卻室冷卻后進生物炭倉,分離出的氣態部分直接進燃燒室燃燒,形成的高溫煙氣在煙氣處理器煙氣出口端連接的引風機的作用下,進入炭化爐加熱室作為炭化爐的熱源;

  2)高溫煙氣離開炭化爐加熱室后,進入蒸汽發生器作為熱源,經蒸汽發生器吸熱后得到的低溫煙氣經煙氣處理器后,由引風機送進煙囪排放,蒸汽發生器吸熱后得到的蒸汽進入干化機放熱后,產生的蒸汽冷凝水經過冷凝水泵再送入蒸汽發生器吸熱。

  進一步的,上述步驟1)中燃燒室的燃燒過程中,通過溫度測試儀檢測到的燃燒室煙氣出口與炭化爐加熱室的熱煙氣進口相連管道上溫度,控制燃料泵的流量:當溫度測試儀的實測值高于設定值時,調小燃料泵的流量,反之調大燃料泵的流量;通過壓力測試儀檢測到的蒸汽發生器與干化機連接蒸汽管道的上壓力,控制濕污泥蛟龍的轉速:當壓力測試儀的實測值高于設定值時,調大濕污泥蛟龍的轉速,反之調小濕污泥蛟龍的轉速。

  進一步的,上述步驟1)中燃燒室的燃燒過程中,通過氧氣測試儀檢測到的燃燒室煙氣出口與炭化爐加熱室的熱煙氣進口相連的煙氣管道上的氧氣含量,控制二次風機的流量:當氧氣測試儀實測值高于設定值時,調小二次風機的流量,反之調大二次風機的流量,如果二次風機的流量為0,氧氣測試儀實測值仍高于設定值,則關機檢查檢修炭化爐密封的密封性能。

  進一步的,上述步驟1)中燃燒室的燃燒過程中,通過控制引風機的煙氣流量,確保燃燒室處于微負壓狀態。

  進一步的,上述步驟1)中炭化爐的熱解產物包括熱解氣及固態的生物炭。

  有益效果:與已有的滾筒式熱解炭化爐相比,本實用新型具有以下優點:

  本實用新型滾筒式熱解炭化爐,兩端轉動的密封部分直徑小,密封效果好,填料磨損小,空氣泄漏量大大減少。

  熱解炭化爐后設的分離室,提高了熱解產物中生物炭與熱解氣的分離效果,為后端熱解氣直接燃燒提供有利條件,熱解氣燃燒室設有二次風噴嘴以及花墻,確保熱解氣充分燃燒,為污泥炭化提供更多熱源。

  熱解氣無需將焦油分離開,而直接燃燒,工藝簡單,設備投資低,運行成本低,不會出現焦油粘結現象以及由于焦油存在的安全隱患。

 

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