CN204369803U

CN204369803U - 一种生活污泥生物质颗粒气化与发电装置

Info

Publication number: CN204369803U
Application number: CN201420806521.1U
Authority: CN
Inventors: 曾宪方; 钟绍明
Original assignee: GUANGDONG SHANHE ENVIRONMENTAL PROTECTION Co Ltd
Current assignee: Guangdong Wanlv Environmental Protection Group Co., Ltd
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2024-12-16

Abstract

本实用新型公开了一种生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，包括生活污泥生物质颗粒气化装置、气体冷却装置、气体电捕焦装置和气体发电装置；气化炉的气体出口通过管道与风冷换热器的进气口连通，风冷换热器的出气口与一级水冷换热器的进口连通，一级水冷换热器的出口与电捕焦油器的进气口连通，电捕焦油器的上端设有出气口，出气口通过引风机与二级水冷换热器的进气口连通，二级水冷换热器的出气口与捕滴器连通，捕滴器与发电机组连通。本实用新型在高温、缺氧的条件将生物质颗粒热解气化成烷类、一氧化碳、焦油等可燃气体和水蒸气，通过对可燃气体充分冷却和净化，使可燃气体达到低污染燃气发电的要求，从而使生物质颗粒高效地综合利用。

Description

一种生活污泥生物质颗粒气化与发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种生活污泥处理装置，特别是涉及一种生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，是一种生活污泥经脱水干燥后的资源化装置，用于生活污泥的综合利用。

背景技术

在污泥处置中，传统的污泥处理主要方法填埋、堆肥、焚烧三种技术日益显示出其缺陷,如填埋占用大片土地,堆肥法处理量小、效率低，焚烧法容易产生二次污染，使污泥处理真正实现起来困难重重。

目前，比较普遍的做法是用污泥压干机将污泥压滤到低含水率，直接进行焚烧，用来发电或供热。此法虽然简单但是却会对周边环境造成污染。中国实用新型专利CN203794764U公开了一种生活污泥深度干化和资源化利用一体式装置，包括污泥传送装置、污泥改性装置、污泥机械脱水装置、污泥烘干装置和污泥资源化装置；污泥机械脱水装置为板框式压滤脱水机；污泥烘干装置为热泵；污泥资源化装置包括混合机和造粒机；污泥池和污泥改性罐通过第一单螺杆泵和第一管道连接；污泥改性罐与板框式压滤机通过第二单螺杆泵和第二管道连接；板框式压滤机与热泵通过第一传送带连接，热泵通过第二传送带与混合机连接，混合机通过第四传送带与造粒机连接。经本实用新型中的装置处理后污泥的含水率可以控制在20％以下，有利于降低了污泥的体积，节省污泥后续的运输，处置成本，但要利用该实用新型产出的生活污泥生物质颗粒，则需要相应的资源化设备。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种可平稳利用生活污泥生物质颗粒发电，二次污染危害非常小的生活污泥生物质颗粒气化与发电装置。

本实用新型采用热解气化技术将生活污泥生物质颗粒放入热解气化炉中，在高温、缺氧的条件下，经过一段时间热解气化反应，使生物质颗粒中有机类组分得到充分的热解气化，在热解气化过程中有机质大分子态裂解成小分子态可燃气体，并经风冷和水冷方法，对可燃气体进行冷却，同时使用电捕焦技术、水雾分离技术对可燃气体进一步净化，使可燃气体达到低污染燃气发电的要求，经燃料发电机发电，从而使生活污泥生物质颗粒高效地综合利用；本实用新型热解气化过程没有直接的气体排出，电捕焦技术从焦油出口排入焦油池1的焦油、粉尘等粒子量少，还可进一步资源化利用或处理；进入发电机组的燃气已经经过净化处理，产生的二次污染很小。

本实用新型目的通过如下技术方案实现：

一种生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，包括生活污泥生物质颗粒气化装置、气体冷却装置、气体电捕焦装置和气体发电装置；

所述生活污泥生物质颗粒气化装置包括斗式提升机、螺旋进料机、匀料机、气化炉、鼓风机和螺旋出料机；所述气化炉中设有可开合地将气化炉分4为上下封闭两层的气化炉阀门，上层为进料层，下层为热解气化层；斗式提升机、螺旋进料机和匀料机依次连接，匀料机位于进料层的上端，鼓风机与汽化炉燃烧室连通，螺旋出料机连接在热解气化层的底部；气化炉的热解气化层上部设有气体出口；

所述气体冷却装置包括风冷换热器、一级水冷换热器、二级水冷换热器、第一冷凝池、第二冷凝池、冷却塔、第一水泵、第二水泵；气体过滤装置包括电捕焦油器、引风机、焦油池和捕滴器；气化炉的气体出口通过管道与风冷换热器的进气口连通，风冷换热器的出气口与一级水冷换热器的进口连通，一级水冷换热器的出口与电捕焦油器的进气口连通，电捕焦油器的底部设有焦油出口，焦油出口与焦油池连通，电捕焦油器的上端设有出气口，出气口通过引风机与二级水冷换热器的进气口连通，二级水冷换热器的出气口与捕滴器连通，捕滴器与发电机组连通；第一水泵一端连接第一冷凝池，另一端分别与风冷换热器和一级水冷换热器顶部连通；第二水泵一端通过管道与第二冷凝池连通，另一端通过管道分别与一级水冷换热器和二级水冷换热器的进水口连通，一级水冷换热器和二级水冷换热器的出水口都与冷却塔连通。

本实用新型具有以下优点：

①能耗少，成本低。原料来源于污泥脱水后制成的生物质颗粒，该原料成本极低，同时相对于其它的处理污泥的方式，所需的设备成本费用低；

②采用先进的进料技术和高效的气化技术，生活污泥处理后得到的生物质颗粒可以连续进入气化炉，与生活污泥深度干化和资源化利用一体式装置相互结合，可以全天24小时不间断处理生活污泥；

③可燃气体冷却时综合考虑各阶段的冷却效果，在不同阶段分别采用风冷和水冷的方式，同时水冷中的循环水是循环利用的，从而实现自然资源和水资源的高效利用。

④可燃气体燃烧发电前采用了电捕焦技术，除去了可燃气体中的焦油、水汽以及粉尘，因而保证了燃烧发电所需要的气体质量，同时二次污染很小。

⑤充分利用了污泥中的有机物成分进行气化发电，经后续的稳压等处理措施后可作为日常的用电，从而降低污泥处理的成本，做到变废为宝。

⑥经气化后的废渣由于经历了高温、无氧阶段，能有效的起到杀菌消毒的作用，因而废渣可以安全地用于制砖等处理方式。

附图说明

图1为一种生活污泥生物质颗粒气化与发电装置的结构示意图。

图中示出：斗式提升机1、螺旋进料机2、匀料机3、气化炉4、气化炉阀门4‐1、鼓风机5、螺旋出料机6、风冷换热器7、第一水泵8、第一冷凝池9、一级水冷换热器10、电捕焦油器11、引风机12、焦油池13、冷却塔14、第二水泵15、第二冷凝池16、二级水冷换热器17、捕滴器18及发电机组19。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的实施方式不限如此。

如图1所示，一种生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，包括生活污泥生物质颗粒气化装置、气体冷却装置、气体电捕焦装置和气体发电装置。

生活污泥生物质颗粒气化装置包括斗式提升机1、螺旋进料机2、匀料机3、气化炉4、鼓风机5和螺旋出料机6；其中，气化炉4中设有可开合将气化炉分4为上下封闭两层的气化炉阀门4‐1，上层为进料层，下层为热解气化层；斗式提升机1、螺旋进料机2和匀料机3依次连接，匀料机3位于进料层的上端，鼓风机5与汽化炉燃烧室连通，螺旋出料机6连接在热解气化层的底部；气化炉4的热解气化层顶部设有气体出口；斗式提升机1、螺旋进料机2、匀料机3用于将生物质颗粒输送至气化炉，气化炉4用于生物质颗粒的气化，鼓风机5用于在燃料燃烧和气化阶段将空气送入气化炉，螺旋出料机6将气化后的废渣排出气化炉。气化炉阀门4‐1为保证炉内的的氧气含量较少，气化炉4加料采用隔离式设计，气化炉阀门4‐1将气化炉分4为上下两层，在螺旋进料机2向气化炉上层添加生物质颗粒时，气化炉阀门4‐1关闭；

气体冷却装置包括风冷换热器7、一级水冷换热器10、二级水冷换热器17、第一冷凝池9、第二冷凝池16、冷却塔14、第一水泵8、第二水泵15；气体过滤装置包括电捕焦油器11、引风机12、焦油池13和捕滴器18；气化炉4的气体出口通过管道与风冷换热器7的进气口连通，风冷换热器7的出气口与一级水冷换热器10的进口连通，一级水冷换热器10的出口与电捕焦油器11的进气口连通，电捕焦油器11的底部设有焦油出口，焦油出口与焦油池13连通，电捕焦油器11的上端设有出气口，出气口通过引风机12与二级水冷换热器17的进气口连通，二级水冷换热器17的出气口与捕滴器18连通，捕滴器18与发电机组19连通；第一水泵8一端连接第一冷凝池9，另一端分别与风冷换热器7和一级水冷换热器10顶部连通；第二水泵15一端通过管道与第二冷凝池16连通，另一端通过管道分别与一级水冷换热器10和二级水冷换热器17的进水口连通，一级水冷换热器10和二级水冷换热器17的出水口都与冷却塔14连通，冷却塔14与第二冷凝池16连通。第一冷凝池9位于风冷换热器7和一级水冷换热器10的下端，收集来自第一水泵8抽出到风冷换热器7和一级水冷换热器10顶部的水。

风冷换热器7、一级水冷换热器10、二级水冷换热器17用于可燃气体的冷却，第一水泵8用于当风冷换热器7及一级水冷换热器10中的可燃气体温度过高时，将第一冷凝池9中的循环水注入换热器顶端，循环水沿着输送可燃气体的管道外壁，在重力的作用下自上往下流动，从而起到强制冷却的效果。第二水泵15用于将第二冷凝池16中的循环水注入一级水冷换热器10和二级水冷换热器17。冷却塔14用于经水冷换热器后的循环水的冷却。

气体过滤装置用于去除可燃气体中的焦油、粉尘及水蒸气等；电捕焦油器11工作过程为：高压直流电源产生的负高压，接入电晕极，它与沉淀极之间产生电场，电场强度超过一定极限后在阴阳两极间即产生电晕放电。此时流经电场区的气体发生电离，产生大量的离子和电子。通过电场的可燃气体中的焦油、粉尘、水雾等粒子的电子结合而带电，在电场力的作用下向两极运动。由于电子质量小，运动速度快，空间分布广。所以主要是荷负电的粒子向沉淀极运动到达沉淀极板中和后，依靠残存的静电引力和分子间凝聚力首先吸附于沉淀极，而后靠自身重力沿极板下落，通过焦油出口排出进入焦油池13。引风机12用于保证气体发电装置可燃气体的气压与浓度，捕滴器18将气体中过多的水雾成分分离，达到去除水蒸气的效果。

气体发电装置主要为发电机组19，用于可燃气体的燃烧发电。

以上设备可分别选用以下型号：电捕焦油器11可选用湖北景新达环保设备有限公司生产的套筒式电捕焦油器，型号为TD1K；捕滴器18可用太原众联达机械设备有限公司生产的规格为1420×4600mm的捕滴器；发电机组19可选用无锡市特能机电有限公司生产的型号为300GFLS的发电机组；一级水冷换热器10和二级水冷换热器17可选用泰州市永鑫换热设备制造厂生产的型号为GLL₇‐160L的立式换热器；风冷换热器7可选用泰州市永鑫换热设备制造厂生产的型号为KL‐410；冷却塔14可选用昌源冷却塔厂生产的型号为DBNL3‐30的冷却塔。

采用该生物质颗粒气化与发电装置对生活污泥生物质颗粒进行气化与发电的方法，包括以下步骤：

1)向气化炉4内加入燃料，点火燃烧，同时鼓风机5将空气送入气化炉，使炉内燃料充分燃烧，控制气化炉内温度升至360℃～440℃；

2)通过斗式提升机1、螺旋进料机2和匀料机3将生物质颗粒加入气化炉4的进料层，当进料质量与气化炉容积比达到0.2～0.25t/m³时，螺旋进料机停止工作，并将气化炉上层与外界空气流通隔断，同时打开气化炉阀门4‐1，在匀料机3的作用下，生物质颗粒进入气化炉下层；此后每小时给气化炉4添加进料质量与气化炉容积比为20～25kg/m³的生物质颗粒；

3)气化炉4内的生物质颗粒在缺氧的条件下，并在温度400‐450℃的灼热燃气的烘烤下，经过1～1.5小时热解气化反应，得到充分的热解气化，在热解气化过程中有机质大分子态裂解成小分子态，发生干馏反应，生成烷类、一氧化碳、氢气、焦油的可燃气体和水蒸气，剩余物为熔融炉渣，同时各类细菌病原菌被彻底杀灭；

4)温度为180～250℃的烷类、一氧化碳、氢气、焦油和水蒸气的混合气体以单位立方米产气气量200～300m³/h的速度从气化炉上部排出并经管道进入风冷换热器7，在风冷换热器7中，可燃气体与空气进行热交换，热交换后可燃气体降至120～150℃，从风冷换热器7出口排出；若可燃气体温度不能达到额定温度120～150℃，启动第一水泵8，将第一冷凝池9中的水注入风冷换热器7顶端，水沿着输送可燃气体的管道外壁，在重力的作用下自上往下流动，起到强制冷却的效果；在第一冷凝池9收集流下的水，从而形成循环水。

5)可燃气体经管道进入一级水冷换热器10，第二水泵15向一级水冷换热器10循环水管道注入第二冷凝池16中的循环水，可燃气体与循环水进行热交换，可燃气体进一步冷却至60～90℃，当其温度不能达到额定温度60～90℃时，启动第一水泵8，将第一冷凝池9中的循环水注入一级水冷换热器10顶端，循环水沿着输送可燃气体的管道外壁，在重力的作用下自上往下流动，从而起到强制冷却的效果；

6)可燃气体经管道进入电捕焦油器11，在电捕焦油器11中电场的作用下，可燃气体中的焦油、粉尘、水雾的粒子与电子结合带电，在电场力的作用下向两极运动；由于电子质量小，运动速度快，空间分布广，所以主要是荷负电的粒子向沉淀极运动，到达沉淀极板中和后，依靠残存的静电引力和分子间凝聚力首先吸附于沉淀极，而后靠自身重力沿极板下落，通过焦油出口排出进入焦油池13，可燃气体实现初步过滤；

7)电捕焦油器11中的可燃气体在引风机12的作用下经管道进入二级水冷换热器17，第二水泵15向二级水冷换热器17循环水管道注入第二冷凝池16中的循环水，可燃气体与循环水进行热交换，可燃气体进一步冷却至30～40℃；

8)流经一级水冷换热器10及二级水冷换热器17中的循环水进入冷却塔14，循环水在冷却塔14中与空气进行热交换；

9)可燃气体经管道进入捕滴器18，捕滴器18将可燃气体中过多的水雾成分分离，进而提高可燃气体的纯净度，增加可燃气体效能。

10)可燃气体经管道进入发电机组19，在发电机组19内部，可燃气体燃烧产生热能，带动发电机发电。

Claims

1.一种生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，其特征在于包括生活污泥生物质颗粒气化装置、气体冷却装置、气体电捕焦装置和气体发电装置；

所述生活污泥生物质颗粒气化装置包括斗式提升机、螺旋进料机、匀料机、气化炉、鼓风机和螺旋出料机；所述气化炉中设有可开合地将气化炉分为上下封闭两层的气化炉阀门，上层为进料层，下层为热解气化层；斗式提升机、螺旋进料机和匀料机依次连接，匀料机位于进料层的上端，鼓风机与汽化炉燃烧室连通，螺旋出料机连接在热解气化层的底部；气化炉的热解气化层上部设有气体出口；

2.根据权利要求1所述的生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，其特征在于，所述冷却塔与第二冷凝池连通。

3.根据权利要求1所述的生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，其特征在于，所述第一冷凝池位于风冷换热器和一级水冷换热器的下端。

4.根据权利要求1所述的生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，其特征在于，所述一级水冷换热器和二级水冷换热器选用型号为GLL₇-160L的换热器；所述风冷换热器选用型号为KL-410的换热器。

5.根据权利要求1所述的生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，其特征在于，所述冷却塔选用型号为DBNL3-30的冷却塔。

6.根据权利要求1所述的生活污泥生物质颗粒气化与发电装置，其特征在于，所述捕焦油器选用型号为TD1K的电捕焦油器；所述捕滴器选用规格为1420×4600mm的捕滴器。