一种用于污泥资源化的热解气能量利用系统的制作方法

本发明涉及污泥处理领域，具体为一种用于污泥资源化的热解气能量利用系统。

背景技术：

污水处理厂污泥是污水处理的产物，包括微生物群体、有机物质和无机物质等几部分。每万立方米污水处理后约产生污泥(以含水率80％计)5～10吨。污泥中含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低。

目前国内传统的污泥处置方式存在一定的局限性。

卫生填埋并不能从根本上解决污泥对环境的污染问题，对城市环境和地下水源造成严重污染，随着现有填埋场容量逐渐减少，卫生填埋的处置方式会越来越少被使用。

水泥窑协同焚烧掺入量有限，对水泥窑自身影响较大，推广应用局限性较大。厌氧消化和堆肥对周围环境影响较大，而国内的污泥的有机质含量低，运行成本高。

干化焚烧技术系统简单易行，但对焚烧设备本身影响较大，而掺入量有限，难以满足日益增长的污泥量。

以上处置方式都没有完全实现污泥的稳定化、资源化，重金属没有被完全固化，容易对环境造成二次污染。

综上所述，污泥处理处置问题已成为社会各界高度重视的新的环境问题，深度脱水干化炭化一体污泥处置技术应运而生，对污泥的减量化、无害化、稳定化、资源化的处置要求，提供了一个全新的解决技术路线，可真正实现“绿色、循环、低碳”的总体环保要求，对解决城市污泥的处理问题具有重要意义。

污泥资源化是污泥处理处置发展的主流趋势之一，拥有二次污染小、减量化明显等多个优点。然而，现有的污泥资源化工艺存在能耗大、尾气排放污染等诸多问题。为进一步降低污泥炭化过程中的能量消耗，减少尾气排放，设计一种节能高效的热量利用系统是十分必要的；现有污泥资源化工艺多将污泥炭化中产生的裂解气循环使用，采用风机直接将产生的裂解气输送至下一环节，但裂解气中富含焦油等物质，极易残留在风机上导致堵塞，且高温裂解气也会提高对风机的耐高温要求。

技术实现要素：

本发明提出一种用于污泥资源化的热解气能量利用系统，解决了现有技术中直接输送裂解气的风机易残留焦油和能耗高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于污泥资源化的热解气能量利用系统，所述热解气能量利用系统包括干化系统、炭化系统和热解气循环系统；所述干化系统包括干化炉；所述炭化系统包括炭化炉；

所述热解气循环系统包括热风炉、热解气导气管、辅热系统和热风导气管；所述炭化炉和所述热风炉通过所述热解气导气管相连通；所述热风炉靠近所述热解气导气管端设有所述辅热系统，所述辅热系统由plc编程控制，根据所述热风炉内温度动态调节燃料的输出量；所述热风炉靠近所述热解气导气管端设有空气管道，所述热风炉另一端设有所述热风导气管；

所述干化炉与所述热风炉通过所述热风导气管相连通。

优选地，所述热风导气管上设有第一风机。

优选地，所述空气管道一端设有第二风机，所述空气管道另一端通过一组进气口与所述热风炉相连通，所述第二风机将空气引入所述热风炉内，并将空气通过多组进气口引入所述热风炉内的不同位置，空气进入所述热风炉靠近所述热解气导气管端后与热解气相混合燃烧，空气进入所述热风炉另一端后与燃烧后的烟气流混合，降低烟气流的温度。

优选地，所述辅热系统包括温度传感器、燃料储罐和plc；温度传感器设置在所述热风炉内部，随着所述热风炉内的温度变化，温度传感器输出信号至plc，并通过plc控制燃料储罐调整燃料排放量。

优选地，温度传感器为热电偶。

优选地，燃料储罐内的燃料为天然气。

优选地，所述热解气能量利用系统还包括尾气处理装置和换热装置，且所述尾气处理装置与所述干化炉通过管道相连通，且管道上设有第三风机；所述换热装置通过管道分别与炭化炉和尾气处理装置相连通。

优选地，所述热风炉上设有第一燃烧器、第二燃烧器和第三燃烧器；所述第一燃烧器与所述燃料储罐通过燃料管道相连通，且燃料管道内设有阀门，所述阀门、第一风机、第二风机和第三风机均由plc控制，所述第一燃烧器内设有风盘；所述第二、第三燃烧器直接与进气口相连通，所述第二燃烧器内设有风盘；所述空气管道为u型结构，所述空气管道中部设有引气管，所述引气管中部设有第二风机。

优选地，所述热风炉内设有隔离墙，所述隔离墙中部开设有缺口。

优选地，所述隔离墙由耐火砖制成，所述缺口为圆形缺口。

与现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明提出的一种用于污泥资源化的热解气能量利用系统在对污泥进行炭化时，可将产生的裂解气导入热风炉中进行充分燃烧，且采用远离炭化炉的风机将裂解气引入热风炉中，避免了因裂解气中的焦油残留在风机上进而导致堵塞的问题，并利用辅热装置和plc来根据热风炉内实时的温度调节输入燃料的量，从而维持热风炉输出高温烟气的温度，保证后续工艺的稳定进行，避免了因裂解气产量不稳定的而影响干化炉干化效率的问题，同时也降低了干化所需的能耗和最终尾气的排放量；输入热风炉的空气经由分设在热风炉不同位置的进气口进入热风炉，从而分别实现助燃和冷却的作用，既保证了裂解气的充分燃烧也保证了热风炉输出的高温烟气在进入干化炉时温度稳定在200-300℃，降低了风机对耐高温的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明污泥资源化的热解气能量利用系统的工艺流程图；

图2为本发明污泥资源化的热解气能量利用系统的主要设备连接关系图；

图3为本发明污泥资源化的热解气能量利用系统的热风炉俯视图；

图4为本发明污泥资源化的热解气能量利用系统的热风炉主视图；

图5为本发明污泥资源化的热解气能量利用系统的热风炉左视图：

图6为本发明污泥资源化的热解气能量利用系统的各设备连接关系图。

图中标号：1-干化炉、2-炭化炉、3-热风炉、4-第一风机、5-第二风机、6-辅热装置、7-尾气处理装置、8-换热器、9-空气管道、10-进气口、11-第一燃烧器、12-第二燃烧器、13-第三燃烧器、14-隔离墙。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1，本发明将含水率在80％的污泥经过污泥调理池进行稀释和调理改性，后进入压滤机进行脱水，将污泥含水率降至60％以下，形成块状污泥，块状污泥经破碎机破碎后经进入干化炉1，污泥干化至20％左右后，直接进入炭化炉2中；污泥在高温状态下，有机物部分热解并产生可燃的热解气，其余以碳质的形式保留；无机部分经过分解重排形成稳定矿物，重金属被结合在矿物晶格内，最终与有机相复合形成多孔材料，含水率降至1％左右，污泥产生的热解气则会进入热风炉3中。

参照图2，热风炉3由第二风机5引入空气助燃，促进热解气充分燃烧，且热风炉3连通有辅热装置6，该辅热装置6包括设置在热风炉3内部的温度传感器、燃料储罐和plc，plc可通过温度传感器实时监控热风炉3内部的温度，一旦由于热解气产率变化而导致热风炉3内温度波动时，plc将会控制燃料储罐阀门，调整其流量从而维持热风炉3内温度的稳定，从而确保热风炉3输出至干化炉1内的高温尾气的温度保持在200-300℃。

进一步地，干化炉中产生的尾气由管道导出至尾气处理装置7，且管道上设有第三风机，该风机用于引流，便于尾气排出；炭化炉中产生的尾气在经过换热器8与待引入热风炉中的空气交换热量后进入尾气处理装置7中进行处理。

进一步地，热风导气管上设有第一风机4，可通过第一风机4的运转将热解气引入热风炉3中，既能达到引流的目的又能避免风机与炭化炉2流出的高温气体接触，降低了风机的耐高温性能要求，避免了热解气引流过程中的焦油堵塞问题。

进一步地，热风炉3上设有第一燃烧器11、第二燃烧器12和第三燃烧器13；第一燃烧器11内设有天然气烧嘴和风盘；第二、第三燃烧器13内均设有热解气烧嘴和风盘，其中第三燃烧器13为第二燃烧器12的备用。

进一步地，热风炉3由耐火砖制成的隔离墙14分为前后两端，燃烧器均设置在热风炉3前段，第二风机5可通过空气管道9将过量的空气引入热风炉3内，且热风炉3前后端均设有与空气管道9连通的进气口10，其中设置在热风炉3前端的进气口10帮助热解气和天然气充分燃烧；同时第二风机5还可根据热风炉3内的温度调节引入热风炉3后端的空气的量，从而调节由热风炉3引出的高温尾气温度。

进一步地，该系统采用plc编程实现自动控制，通过温度传感器感知热风炉3内的温度，通过变频风机控制通风量以及炭化设备热解气供给量。当热风炉3前段膛温度较低时，可通过plc程序自动提高炭化炉2进料量以增加热解气产量，亦可通过控制燃料管道内的阀门补充天然气，提高供热量，并减少热风炉3后段通入的循环冷风；当热风炉3炉体温度较高时，通过plc控制，可通过plc控制燃料管道内的阀门，优先减少天然气输入量，只使用热解气燃烧，并相应热风炉后端增加空气的通入，进一步降低燃烧烟气温度，干化炉1处理速率可通过软件计算供给热风热量自动调节。

实施例2

参照图1，本发明将含水率在80％的污泥经过污泥调理池进行稀释和调理改性，后进入压滤机进行脱水，将污泥含水率降至60％以下，形成块状污泥，块状污泥经破碎机破碎后经进入干化炉1，污泥干化至20％左右后，直接进入炭化炉2中；污泥在高温状态下，有机物部分热解并产生可燃的热解气，其余以碳质的形式保留；无机部分经过分解重排形成稳定矿物，重金属被结合在矿物晶格内，最终与有机相复合形成多孔材料，含水率降至1％左右，污泥产生的热解气则会进入热风炉3中。

参照图6，热风炉3由第二风机5引入空气助燃，促进热解气充分燃烧，且热风炉3连通有辅热装置6，该辅热装置6包括设置在热风炉3内部的温度传感器、燃料储罐和plc，plc可通过温度传感器实时监控热风炉3内部的温度，一旦由于热解气产率变化而导致热风炉3内温度波动时，plc将会控制燃料储罐阀门，调整其流量从而维持热风炉3内温度的稳定，从而确保热风炉3输出至干化炉1内的高温尾气的温度保持在200-300℃。

进一步地，干化炉中产生的尾气由管道导出至尾气处理装置7，且管道上设有第三风机，该风机用于引流，便于尾气排出；炭化炉中产生的尾气在经过换热器8与待引入热风炉中的空气交换热量后进入尾气处理装置7中进行处理。

进一步地，热解气导气管上设有第一风机4，可通过第一风机4的运转将热解气引入热风炉3中。

进一步地，热风炉3上设有第一燃烧器11、第二燃烧器12和第三燃烧器13；第一燃烧器11内设有天然气烧嘴和风盘；第二、第三燃烧器13内均设有热解气烧嘴和风盘，其中第三燃烧器13为第二燃烧器12的备用。

进一步地，热风炉3由耐火砖制成的隔离墙14分为前后两端，燃烧器均设置在热风炉3前段，第二风机5可通过空气管道9将过量的空气引入热风炉3内，且热风炉3前后端均设有与空气管道9连通的进气口10，其中设置在热风炉3前端的进气口10帮助热解气和天然气充分燃烧；同时第二风机5还可根据热风炉3内的温度调节引入热风炉3后端的空气的量，从而调节由热风炉3引出的高温尾气温度。

进一步地，该系统采用plc编程实现自动控制，通过温度传感器感知热风炉3内的温度，通过变频风机控制通风量以及炭化设备热解气供给量。当热风炉3前段膛温度较低时，可通过plc程序自动提高炭化炉2进料量以增加热解气产量，亦可通过控制燃料管道内的阀门补充天然气，提高供热量，并减少热风炉3后段通入的循环冷风；当热风炉3炉体温度较高时，通过plc控制，可通过plc控制燃料管道内的阀门，优先减少天然气输入量，只使用热解气燃烧，并相应热风炉后端增加空气的通入，进一步降低燃烧烟气温度，干化炉1处理速率可通过软件计算供给热风热量自动调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。