一种利用污泥进行发电的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用污泥进行发电的系统及方法。该系统包括：干化装置，具有污泥入口、干化污泥出口、干燥水出口、蒸汽入口、冷却水出口；蓄热式旋转床，具有原料入口、热解水出口、热解油气出口、热解炭出口，原料入口与干化污泥出口相连；气化熔融反应室，具有热解油气入口、热解炭入口、热态合成气出口、熔渣出口，热解油气入口与热解油气出口相连，热解炭入口与热解炭出口相连；换热装置，具有热态合成气入口、冷态合成气出口、废水出口、冷却水入口和蒸汽出口，热态合成气入口与热态合成气出口相连；发电装置，具有蒸汽入口、乏汽出口和电量输出端，蒸汽入口与蒸汽出口相连。本发明专利技术实现了污泥的“无害化、减量化、资源化”。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体废弃物资源化处理领域，具体涉及一种利用污泥进行发电的系统及方法。
技术介绍
随着环保水平的提高。城市污水的处理量在连年增加，作为城市污水处理的副产物，城市污泥的年产率也急剧增加。污泥是一种含水率很高(85％-95％)的絮状泥粒，含有大量的重金属、氮磷、病原菌、病毒和毒性有机物等。如果将其任意排放到水体中，会造成水体恶化，并影响水生物的生存；若将其利用到农业上会污染土壤，导致农作物产生病灾，甚至危害人体健康。因此，如何有效、无害地处理城市污泥，是国内外专家非常关注的问题。热解技术是在无氧或绝氧的条件下，将有机物进行热裂解，生成以H2、CH4、CO为主的可燃气体、高热值的燃料油及部分固定碳。等离子气化技术是利用等离子体火炬对物料进行加热，局部温度可到5000℃以上，并能使反应室的温度维持在1200℃左右，能迅速分解热解油、二噁英等物质，并产生大量CO、H2等合成气。具有二次污染小、能源回收利用率高等特点。现有技术中，一些污泥回转窑热解工艺的热解油产量较多，容易堵塞管道、腐蚀设备等，经常停车检修，并且后端需要复杂的油水分离及净化装置，导致投资大大增加。此外，一些污泥竖炉等离子气化技术，直接用等离子火炬对污泥进行气化，由于污泥含水率较高，在处理大规模污泥时，该工艺的功率极大、耗电率非常高，因此导致运行成本增大，难以实现工业化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对污泥热解工艺中热解油产量大、堵塞严重、腐蚀程度高、维修频率高、处理成本大等问题，以及污泥气化熔融工艺中处理规模小、功率极大、耗电率较高、运行成本高、难以工业化应用等问题，提供一种清洁、高效处理污泥的工艺，实现污泥的“无害化、减量化、资源化”。本专利技术首先提供了一种利用污泥进行发电的系统，所述系统包括：干化装置，具有污泥入口、干化污泥出口、干燥水出口、蒸汽入口、冷却水出口；蓄热式旋转床，具有原料入口、热解水出口、热解油气出口、热解炭出口，所述原料入口与所述干化装置的干化污泥出口相连；气化熔融反应室，具有热解油气入口、热解炭入口、热态合成气出口、熔渣出口，所述热解油气入口与所述蓄热式旋转床的热解油气出口相连，所述热解炭入口与所述蓄热式旋转床的热解炭出口相连；换热装置，具有热态合成气入口、冷态合成气出口、废水出口、冷却水入口和蒸汽出口，所述热态合成气入口与所述气化熔融反应室的热态合成气出口相连；以及发电装置，具有蒸汽入口、乏汽出口和电量输出端，所述蒸汽入口与所述换热装置的蒸汽出口相连。在本专利技术的一些实施例中，所述干化装置的蒸汽入口与所述发电装置的乏汽出口相连。在本专利技术的一些实施例中，所述系统还包括熄焦装置，所述熄焦装置具有熔渣入口、灰渣出口、熄焦水入口；所述熔渣入口与所述气化熔融反应室的熔渣出口相连。在本专利技术的一些实施例中，所述熄焦水入口与所述干化装置的干燥水出口、所述干化装置的冷却水出口、所述蓄热式旋转床的热解水出口中的一个或多个出口相连。在本专利技术的一些实施例中，所述蓄热式旋转床包括干燥区和热解区；所述热解水出口布置于所述干燥区末端的侧壁，所述热解油气出口布置于所述热解区末端的顶部，所述热解炭出口布置于所述热解区末端的底部。在本专利技术的一些实施例中，所述气化熔融反应室安装有两个以上的等离子体火炬。此外，本专利技术还提供了一种利用上述系统用污泥进行发电的方法，所述方法包括如下步骤：将污泥送入所述干化装置进行干化处理，蒸出污泥中的大部分水分，制得干化污泥；将所述干化污泥送入所述蓄热式旋转床内进行热解处理，制得热解油气和热解炭；将所述热解油气及所述热解炭送入所述气化熔融反应室，制得包括CO、H2的热态合成气，并将所述热解炭熔融成玻璃态熔渣；将所述热态合成气送入所述换热装置与水进行换热处理，制得370℃-440℃的蒸汽；以及将所述蒸汽送入所述发电装置进行发电。在本专利技术的一些实施例中，述污泥进行干化处理时还会产生干燥水和冷却水，所述污泥热解时还会产生热解水；用所述干燥水、所述冷却水、所述热解水中的一种或多种水对所述玻璃态熔渣进行熄焦处理。在本专利技术的一些实施例中，所述热态合成气与水换热后变成冷态合成气，将所述冷态合成气送入所述蓄热式旋转床用于热解污泥。在本专利技术的一些实施例中，1100℃-1400℃的温度下对所述热解油气及所述热解炭进行气化熔融处理，在600℃-900℃的温度下热解所述污泥。本专利技术采用蓄热式旋转床对干化处理后的污泥进行热解，并利用气化熔融反应室对热解油气进行气化，干燥水、冷却水和热解水可作为热解炭的熄焦用水，获得的合成气产率高、热值高，可作为蓄热式辐射管的燃料气使用，通过换热处理合成气得到的蒸汽可用于发电出售，实现了污泥的“无害化、减量化、资源化”。此外，本专利技术的运行成本低、资源化水平高、二次污染小，且易于实现工业化和规模化。本专利技术将热解油气和热解炭同时进行气化熔融处理，热解炭的存在有助于热解油气转变合成气，因此，本专利技术制得的合成气的产率很高。本专利技术利用热态合成气与水换热，制备发电用蒸汽，充分利用了热态合成气的余热，增加了产品的经济效益。本专利技术提供的工艺中，热解油的产率低，而合成气的产率很高，不会发生管道堵塞、设备被腐蚀等现象，减少了生产成本。附图说明图1为本专利技术实施例中的一种利用污泥进行发电的系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中的一种利用上述系统用污泥进行发电的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。参见图1，本专利技术提供的利用污泥进行发电的系统包括：干化装置1、蓄热式旋转床2、气化熔融反应室3、换热装置4、发电装置5和熄焦装置6。干化装置1具有污泥入口、干化污泥出口、干燥水出口、蒸汽入口、冷却水出口。干化装置1为间接干燥装置，本专利技术采用蒸汽作为介质，对污泥进行间接干燥。蓄热式旋转床2，用于对污泥进行热解处理，制备热解油气和热解炭。蓄热式旋转床2具有原料入口、热解水出口、热解油气出口、热解炭出口，原料入口与干化装置的干化污泥出口相连。蓄热式旋转床2包括干燥区和热解区。热解水出口布置于干燥区末端的侧壁，以便在热解水刚产生时就进行收集，降低系统能耗；热解油气出口布置于热解区末端的顶部，以便得到高品质的热解油气；热解炭出口布置于热解区末端的底部，以便出料。污泥含水量高，若直接进入蓄热式旋转床2，不仅会降低热解的效率，还会增加系统能耗，导致运行成本增加。此外，经过热解，这些水分会变成水蒸气，随着热解油气进入后续设备中，会影响后续工艺的进行。本专利技术在蓄热式旋转床2前设置了干化装置1，并将热解水出口设置在蓄热式旋转床2的干燥区末端的炉膛侧壁，有效地解决了这一问题。蓄热式旋转床2具体包括：壳体，壳体形成环状炉腔，炉膛操作条件为微正压；环形炉底，物料布在环形炉底上，呈连续转动状态；蓄热式辐射管，多个所述蓄热式辐射管设置在所述壳体的内周壁上。气化熔融反应室3利用等离子火炬的高温气化作用，使热解油、烃类气体等发生气化、重组，以便得到CO、H2等合成气，并将热解炭熔融成玻璃态熔渣。气化熔融反应室3具有热解油气入口、热解炭入口、热态合成气出口、熔渣出口，热解油气入口与蓄热式旋转床2的热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用污泥进行发电的系统，其特征在于，所述系统包括：干化装置，具有污泥入口、干化污泥出口、干燥水出口、蒸汽入口、冷却水出口；蓄热式旋转床，具有原料入口、热解水出口、热解油气出口、热解炭出口，所述原料入口与所述干化装置的干化污泥出口相连；气化熔融反应室，具有热解油气入口、热解炭入口、热态合成气出口、熔渣出口，所述热解油气入口与所述蓄热式旋转床的热解油气出口相连，所述热解炭入口与所述蓄热式旋转床的热解炭出口相连；换热装置，具有热态合成气入口、冷态合成气出口、废水出口、冷却水入口和蒸汽出口，所述热态合成气入口与所述气化熔融反应室的热态合成气出口相连；以及发电装置，具有蒸汽入口、乏汽出口和电量输出端，所述蒸汽入口与所述换热装置的蒸汽出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种利用污泥进行发电的系统，其特征在于，所述系统包括：干化装置，具有污泥入口、干化污泥出口、干燥水出口、蒸汽入口、冷却水出口；蓄热式旋转床，具有原料入口、热解水出口、热解油气出口、热解炭出口，所述原料入口与所述干化装置的干化污泥出口相连；气化熔融反应室，具有热解油气入口、热解炭入口、热态合成气出口、熔渣出口，所述热解油气入口与所述蓄热式旋转床的热解油气出口相连，所述热解炭入口与所述蓄热式旋转床的热解炭出口相连；换热装置，具有热态合成气入口、冷态合成气出口、废水出口、冷却水入口和蒸汽出口，所述热态合成气入口与所述气化熔融反应室的热态合成气出口相连；以及发电装置，具有蒸汽入口、乏汽出口和电量输出端，所述蒸汽入口与所述换热装置的蒸汽出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述干化装置的蒸汽入口与所述发电装置的乏汽出口相连。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括熄焦装置，所述熄焦装置具有熔渣入口、灰渣出口、熄焦水入口；所述熔渣入口与所述气化熔融反应室的熔渣出口相连。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述熄焦水入口与所述干化装置的干燥水出口、所述干化装置的冷却水出口、所述蓄热式旋转床的热解水出口中的一个或多个出口相连。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热式旋转床包括干燥区和热解区；所述热解水出口布置于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐，张安强，任浩华，蔡先明，赵月晶，肖磊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11