利用污泥生產(chǎn)可燃氣體的熱解氣化裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種利用污泥生產(chǎn)可燃氣體的熱解氣化裝置,該裝置主體是一密閉直筒殼體、殼體上端連接一鐘罩結(jié)構(gòu)的進料口，殼體下端位于熔渣盤上，其熔渣盤與殼體之間用水密封；殼體內(nèi)壁為凹凸槽形狀，在殼體內(nèi)部中心安裝一實心的導(dǎo)流柱，導(dǎo)流柱刻有鋸齒狀的導(dǎo)流槽，殼體內(nèi)腔至上而下形成干化段、干餾段、碳化段、氣化段和燃燒段；在燃燒段的內(nèi)壁設(shè)一水冷腔；在干餾段、碳化段、氣化段和燃燒段的殼體外部分別安裝有測溫傳感器；本實用新型單體氣化裝置可日處理200噸含水率小于60%的污泥；實現(xiàn)污泥處理的減量化、無害化、能源化；運行費用低：自動化運行和管理可節(jié)約大量人力成本；一噸含水率小于30%的污泥平均可氣化生成1600Nm3可燃氣體。
【專利說明】利用污泥生產(chǎn)可燃氣體的熱解氣化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于環(huán)保領(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組分的污泥生產(chǎn)可燃氣體的熱解氣化裝置。

【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。
[0003] 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、持久性有機污染物、環(huán)境技術(shù)等等，實際上在國內(nèi)很多污泥都可以稱之 為危險廢棄物，這種情況下尋求一種妥善的處理方法是顯得尤為重要.
[0004] 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)立項中的首選方式，但填埋方式也存在著自身無法彌補的缺陷， 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。
[0005] 堆肥法是將污泥通過堆肥的方式進行無害化、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)，實現(xiàn)污泥的資源化利用。
[0006] 實際上，由于污泥中含有一定量的重金屬、有機污染物和病原菌等，在堆肥農(nóng)用上 具有一定環(huán)境風險，施用后需對施用污泥的土壤、底下水及作物等進行長期定點監(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 對周圍環(huán)境的影響嚴重，通常只能選址在遠離市區(qū)的偏遠地方，因而交通運輸問題仍無法 解決，運輸成本較高，也存在運輸環(huán)境問題。若采用工業(yè)化、自動化程度高的動態(tài)發(fā)酵倉工 藝，一次性投資及運行費將大大增加。同時因為污泥成分復(fù)雜，由于重金屬在土壤中具有累 積效應(yīng)，會對土壤造成重金屬污染等環(huán)境問題。
[0007] 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行，工藝技術(shù)復(fù)雜，裝置一次性投資以及運轉(zhuǎn)維 護費用過大，同時焚燒過程中會產(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很大的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] ：
[0009] 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，本實用新 型的目的是提供一種切實可行、達到污泥處理的減量化、無害化、資源化的利用污泥生產(chǎn)可 燃氣體的熱解氣化裝置；該裝置技術(shù)操作管理方便，自動化運行監(jiān)控易于實現(xiàn)，工程投資和 運行費用低廉，能夠完全消化掉污泥，生大量的可燃氣體，杜絕或避免污泥處理中產(chǎn)生二噁 英等有害氣體，它易于在全行業(yè)推廣應(yīng)用。
[0010] 本實用新型的技術(shù)方案是以下述方式實現(xiàn)的：
[0011] 一種利用污泥生產(chǎn)可燃氣體的熱解氣化裝置，該裝置屬一體化密閉熱解氣化裝 置，主體是一密閉直筒殼體、殼體上端連接一鐘罩結(jié)構(gòu)的進料口，殼體下端位于熔渣盤上， 其熔渣盤與殼體之間用水密封；熔渣盤上設(shè)有排渣口，進風道設(shè)在熔渣盤的底部并與殼體 下端相通；殼體內(nèi)壁為凹凸槽形狀，在殼體內(nèi)部中心安裝一實心的導(dǎo)流柱，導(dǎo)流柱刻有鋸齒 狀的導(dǎo)流槽，這些導(dǎo)流槽的作用是確保燃燒段所產(chǎn)生的熱能能快速在裝置內(nèi)擴散；殼體內(nèi) 腔至上而下形成干化段、干餾段、碳化段、氣化段和燃燒段；在燃燒段的內(nèi)壁設(shè)一水冷腔用 于降低燃燒段的溫度；在干餾段、碳化段、氣化段和燃燒段的殼體外部分別安裝有測溫傳感 器；通過其檢測值來控制熱解氣化裝置的運行狀態(tài)；
[0012] 在干餾段的殼體上設(shè)置有氣體逸出上端口、氣化段的殼體上設(shè)置有氣體逸出下端 口；上端口和下端口連通直通氣體收集裝置。
[0013] 所述密閉直筒殼體的高度為20- 30米，直徑為2 -10米。
[0014] 所述鐘罩結(jié)構(gòu)進料口上下兩端分別設(shè)有單向上封門、單向下封門避免進料時空氣 進入氣化裝置，在燃燒段的殼體外壁設(shè)與燃燒段相通的觀火孔。
[0015] 本實用新型的積極效果是：
[0016] 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)下運行，不產(chǎn)生二次污染因子。
[0017] 2)減量化顯著：污泥采用氣化工藝處理后，可一次性減量60%以上甚至達到90% 減量。
[0018] 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。有機物殘渣和無機物經(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)。
[0019] 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)下進行熱解氣化，有效 地避開了產(chǎn)生二噁英的條件。
[0020] 5)運行費用低：污泥熱解氣化不需要外界輔助能源；自動化運行和管理可節(jié)約大 量人力成本。
[0021] 6)產(chǎn)生大量可燃氣體：一噸含水率小于30%的污泥平均可氣化生成1600Nm3左右 的可燃氣體?？梢怨?jié)約大量的煤炭、石油、天然氣等一次能源，其節(jié)約的一次能源當量碳排 放可以在國際市場上進行碳匯交易，獲得可觀的收益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2為圖1中的殼體內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為圖1中的導(dǎo)流柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

【具體實施方式】 [0025] ：
[0026] 下面結(jié)合附圖和實施例對對本實用新型作進一步說明：
[0027] 由圖1、圖2、圖3可以看出：本實用新型主體是一密閉直筒殼體、殼體上端連接一 鐘罩結(jié)構(gòu)的進料口 2,殼體下端位于熔渣盤12上，熔渣盤與殼體之間用水密封；熔渣盤12 上設(shè)有排渣口 13,進風道14設(shè)在熔渣盤的底部并與殼體下端相通；殼體內(nèi)壁17為凹凸槽 形狀，在殼體內(nèi)部中心安裝一實心的導(dǎo)流柱18,導(dǎo)流柱刻有鋸齒狀的導(dǎo)流槽，這些導(dǎo)流槽的 作用是確保燃燒段所產(chǎn)生的熱能能快速在裝置內(nèi)擴散；殼體內(nèi)腔至上而下形成干化段4、 干餾段5、碳化段7、氣化段8和燃燒段11 ;在燃燒段的內(nèi)壁設(shè)一水冷腔10用于降低燃燒段 的溫度；在干餾段5、碳化段7、氣化段8和燃燒段11的殼體外部分別安裝有測溫傳感器6 ; 通過其檢測值來控制熱解氣化裝置的運行狀態(tài)；
[0028] 由圖1還可以看出：在干餾段的殼體上設(shè)置有氣體逸出上端口 16、氣化段的殼體 上設(shè)置有氣體逸出下端口 15 ;上端口 16和下端口 15連通直通氣體收集裝置。
[0029] 由圖1還可以看出：所述鐘罩結(jié)構(gòu)進料口 2上下兩端分別設(shè)有單向上封門1、單向 下封門3避免進料時空氣進入氣化裝置，在燃燒段的殼體外壁設(shè)與燃燒段相通的觀火孔9。
[0030] 利用污泥生產(chǎn)可燃氣體的熱解氣化裝置時具體操作步驟如下：
[0031] 第一步：在一體化密閉熱解氣化裝置底部，使用煤或其他燃料進行初始化點火使 裝置內(nèi)部溫度達到1100度以上形成氣化環(huán)境，然后將預(yù)先晾干的一部分含水率< 30%、重 量為200kg污泥顆粒推入裝置內(nèi)，通過鼓風機向燃燒段輸送氧氣，在此狀態(tài)下，污泥顆粒被 碳化和氣化，碳化產(chǎn)生的游離碳和氣化產(chǎn)生的氣體其中一部分發(fā)生燃燒，通過燃燒掉一部 分污泥被碳化生成的游離碳和氣化生成的氣體使裝置產(chǎn)生一定的溫度并形成熱解氣化環(huán) 境，能夠維持整個熱解氣化過程連續(xù)運行。
[0032] 第二步：用輸送帶將造粒后污泥源源不斷通過鐘罩送入裝置，鐘罩的初始狀態(tài)是 上封門和下封門關(guān)閉，當直至裝滿整個裝置，通過污泥顆粒間的縫隙，裝置內(nèi)壁的導(dǎo)流槽和 導(dǎo)流柱的導(dǎo)流槽，在燃燒段所產(chǎn)生熱量向氣化段，碳化段，干餾段和干化段進行擴散。熱量 每經(jīng)過一段都會消耗，在達到各段相應(yīng)的溫度下，會發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)。熱量到達干化段時， 溫度為90?150°C，在此溫度下不斷烘干脫去污泥顆粒的部分水份，污泥逐步變干化，為發(fā) 生干餾反應(yīng)做準備。
[0033] 第三步，逐步變干化后的污泥在溫度200°C ?450°C的的烘烤下，由于大分子的有 機物具有熱不穩(wěn)定性，發(fā)生干餾反應(yīng)，大分子有機物發(fā)生裂解生成大量烷類氣體（CmHn)和少 量焦油可燃氣體及水蒸氣（H20),這些氣體從上出氣端口逸出。從二II惡英的分子結(jié)構(gòu)可知， 氧和氯元素存在是二惡英生成的基本條件。污泥干餾過程中，完全處于缺氧狀態(tài)，經(jīng)干餾產(chǎn) 生可燃氣體后的污泥又被碳化，然后在高溫狀態(tài)下與氧氣和水蒸汽進行氧化與還原反應(yīng)生 成一氧化碳，不屬污泥直接焚燒，因此避開了產(chǎn)生二惡英的環(huán)境，能有效遏制了二惡英類物 質(zhì)的生成。
[0034] 第四步，經(jīng)過干餾后的污泥，在450°C -1000°C和無氧狀態(tài)下有機質(zhì)發(fā)生碳化反 應(yīng)，形成了游離碳。
[0035] 第五步，經(jīng)過干餾和碳化后污泥主要殘留物是游離炭和少量粘土等物質(zhì)，在 1000°C-1200°C溫度和水蒸氣的作用下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳（C0)、氫（H2)等可 燃氣體，這些氣體從下出氣端口逸出通向收集器，少量氣體通過導(dǎo)流通道也會從上出氣端 口逸出一同通向收集器。
[0036] 第六步污泥的有機物經(jīng)過干餾、碳化和氣化后，部分游離碳和可燃氣體被燃燒生 成二氧化碳（C02)和無機熔渣，為污泥熱解氣化整個過程持續(xù)不斷地提供熱量。此段溫度 可達1200°C?1300°C。經(jīng)過上述過程后，污泥中各類細菌病原菌被徹底殺滅，剩下的無機 物被燒成熔渣了。
[0037] 第七步當干餾段或碳化段或氣化段的溫度超過燃燒段溫度，調(diào)節(jié)富氧裝置降低 進風道中空氣的氧含量，啟動水冷腔的水循環(huán)，并向進風道中導(dǎo)入一定量的水蒸氣進入燃 燒段來降低該段的溫度，從而調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的溫度。如果干餾段或碳化段或氣化段的溫度低 于該段設(shè)置的溫度，通過提高送氧量和啟動熔渣盤和排渣口排出一些灰渣，來控制燃燒段 的溫度，從而保證整個裝置的熱解氣化溫度。
[0038] 第八步通過觀火孔人工觀察燃燒段的燃燒情況或者通過測溫系統(tǒng)測得燃燒段的 溫度低于900°C后啟動排渣設(shè)備進行排渣，隨著裝置底部熔渣的排出，底部就會騰出部分空 間，裝置內(nèi)部的污泥就會因自身重力作用下移，依次進入不同的反應(yīng)段進行反應(yīng)。然后，啟 動污泥輸送設(shè)備，工藝過程從第二步開始，周而復(fù)始進行處理，實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
[0039] 本實用新型應(yīng)用實施例如下：
[0040] 應(yīng)用例一
[0041] 某污水處理廠，每天產(chǎn)生200噸含水率為80%的污泥，通過污泥脫水處理后至 含水率為59%，經(jīng)過檢測其污泥熱值為2700kcal/kg，經(jīng)過日處理200噸、含水率為60% 的本實用新型工藝和設(shè)備進行處理，設(shè)置進風道的氧氣含量為25%，在此基礎(chǔ)上進行 控制裝置的處理過程，每天處理污泥的實際重量為200噸。其產(chǎn)生的氣體熱值經(jīng)測試 為lOOOkcal/kg。經(jīng)檢測所產(chǎn)生的氣體中不含二噁英氣體成分，其氣體主要成分見表一

【權(quán)利要求】
1. 一種利用污泥生產(chǎn)可燃氣體的熱解氣化裝置，熱解氣化裝置主體是一密閉直筒殼 體、殼體上端連接一鐘罩結(jié)構(gòu)的進料口（2)，殼體下端位于熔渣盤（12)上，其特征在于：熔 渣盤與殼體之間用水密封；熔渣盤（12)上設(shè)有排渣口（13)，進風道（14)設(shè)在熔渣盤的底 部并與殼體下端相通；殼體內(nèi)壁（17)為凹凸槽形狀，在殼體內(nèi)部中心安裝一實心的導(dǎo)流 柱（18)，導(dǎo)流柱刻有鋸齒狀的導(dǎo)流槽，殼體內(nèi)腔至上而下形成干化段（4)、干餾段（5)、碳化 段（7)、氣化段（8)和燃燒段（11);在燃燒段的內(nèi)壁設(shè)一水冷腔（10)，在干餾段（5)、碳化段 (7)、氣化段（8)和燃燒段（11)的殼體外部分別安裝有測溫傳感器（6):在干餾段的殼體上 設(shè)置有氣體逸出上端口（ 16)、氣化段的殼體上設(shè)置有氣體逸出下端口（ 15);上端口（ 16)和 下端口（15)連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用污泥生產(chǎn)可燃氣體的熱解氣化裝置，其特征在于：殼體 的高度為殼體的高度為20- 30米，直徑為2 -10米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用污泥生產(chǎn)可燃氣體的熱解氣化裝置，其特征在于：鐘罩 結(jié)構(gòu)進料口（2)上下兩端分別設(shè)有單向上封門（1)、單向下封門（3)，在燃燒段的殼體外壁 設(shè)有與燃燒段相通的觀火孔（9 )。
【文檔編號】C10J3/64GK204111697SQ201420329490
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】趙明銀, 鄭黎, 孫偉良, 王躍豐, 趙譽 申請人:河南華天環(huán)?？萍加邢薰?br>