CN205045965U

CN205045965U - 一种污泥制气发电***

Info

Publication number: CN205045965U
Application number: CN201520794911.6U
Authority: CN
Inventors: 易庆国; 伍淳明
Original assignee: Hunan Jiufang Environmental Prot Machinery Co Ltd
Current assignee: Hunan Jiufang Environmental Prot Machinery Co Ltd
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2025-10-14

Abstract

一种污泥制气发电***，它包括干燥装置、破碎机、成型机、煤气发生炉、净化装置和燃气发电机；干燥装置、破碎机和成型机依次连接用于对污泥先后进行干燥、破碎和成型；煤气发生炉连接在成型机下游用于产生煤气，其炉顶或炉体上部设置有用于输入成型污泥的入料口，炉底或炉体下部设置有用于输入气化剂的进气口；净化装置和燃气发电机连接在煤气发生炉下游分别用于净化煤气发生炉中产生的煤气和利用净化后的煤气为原料发电；它能对城市污水处理厂的污泥实现无害化、稳定化、减量化和资源化处理的最终目标，并能取得较好的经济效益；它广泛适用于各种城市污泥及垃圾的处理。

Description

一种污泥制气发电***

技术领域

本实用新型涉及一种污泥制气发电***。

背景技术

为了保护我们有限的水资源，创造优良的生存环境，生活污水和工业废水必须经过污水处理厂的处理，达到国家污水排放标准后才能排放，是否拥有城市污水处理***，这已成为一个现代城市文明的标志，也是城市生态环境建设必不可少的环境工程措施；城市污水处理***包括污水处理和污泥处理两部分，近年来，通过引进国外先进技术和技术改造，我国的水处理技术水平有了很大的提高，各种类型的污水都能得到有效地控制，然而，由于国际上没有一种有效的污泥处理技术可以借鉴，我国对污水处理过程中产生的污泥处理技术，远远地落后于城市污水处理技术的发展；各种水处理技术在使污水得到净化的过程中，将污水中绝大部分污染物转移到污泥中，这使得城市污水处理厂产生的污泥具有数量大，且富集高浓度的有毒有害污染物的特点。

目前，我国对城市污水处理厂污泥主要采取临时堆埋的处置方法，不仅花费大量的资金和占用大量的土地资源，而且给生态环境造成严重的二次污染，特别是污泥中的污水下渗，给地下水资源带来的危害更是无法估计，而事实上城市周围不可能有适合堆放这类污泥的空间和地点，污泥临时堆埋所产生的环境二次污染的危害，实际上抵消了污水处理的环境效益；面对污泥引起的环境问题日趋尖锐和污泥危害日益加剧的现实，人们尝试利用污泥作为肥料，用于农业或绿化，但是，污泥中所含的各种重金属限制了土壤对污泥利用的适应性；研究表明，从废水中去除1mg/L的重金属，就会在污泥中积累10000mg/L的重金属，它们会在土壤中富集，并通过作物的吸收进入食物链，最终危害到人体的健康，即使有些污泥来自城市生活污水，重金属含量虽然较低，但污泥中所含的病原体和持久性有机污染物，以及污水处理过程中添加的各种药剂，都会给环境带来潜在的危害。

参考国外污泥焚烧的实践，有的地方试图通过焚烧来达到污泥减量的目的，但是污泥焚烧设备投资额高，能源消耗量大，运行费用昂贵，污泥焚烧的费用在400元/吨以上，加上污泥在焚烧时，会给大气环境带来污染和焚烧后的残渣仍需处置等原因，根据我国的国情，污泥焚烧处理在经济上难以承受，在技术上还不完善。

城市污泥的化学组成是基本保持稳定的，其中氮和磷的含量较高，污泥中含有较高的有机物质；污泥中有机质含量高，它的热值也高，通过测定表明，城市污水处理厂污泥的有机物质约占70％～80％，其热值约14MJ/kg相当于褐煤的热值；如果能将污泥中的热能开发利用起来，不仅能够使城市污泥处理厂得到彻底安全地处理，而且能够使污泥所具有的热能成为有价值的资源。

发明内容

针对上述情况，本实用新型目的在于提供一种污泥制气发电***，它利用燃气发电机组排放的尾气余热对污泥干化处理，再将干燥后的污泥破碎、挤压成型，进入煤气发生炉与气化剂发生反应制取煤气，通过热回收、洗涤、贮存、净化后的煤气输送入燃气发电机发电，从而对城市污水处理厂的污泥实现无害化、稳定化、减量化和资源化处理的最终目标，并能取得较好的经济效益。

为实现上述任务，一种污泥制气发电***，它包括干燥装置、破碎机、成型机、煤气发生炉、净化装置和燃气发电机；所述干燥装置、破碎机和成型机依次连接用于对污泥先后进行干燥、破碎和成型；所述煤气发生炉连接在成型机下游用于产生煤气，其炉顶或炉体上部设置有用于输入成型污泥的入料口，炉底或炉体下部设置有用于输入气化剂的进气口；所述净化装置和燃气发电机连接在煤气发生炉下游分别用于净化煤气发生炉中产生的煤气和利用净化后的煤气为原料发电。

为实现本实用新型效果优化，其进一步的措施：所述煤气发生炉和净化装置之间设有用于对煤气进行降温的降温装置。

所述燃气发电机与干燥装置之间连接有用于输送高温尾气的管道，所述高温尾气与污泥接触对污泥进行干燥。

所述燃气发电机至干燥装置的尾气输送管道下游依次设有尾气洗涤器和脱硫塔，所述尾气洗涤器和脱硫塔分别用于对尾气进行清洗除尘和脱硫脱氮。

本实用新型提供一种污泥制气发电***，它包括干燥装置、破碎机、成型机、煤气发生炉、净化装置和燃气发电机；所述干燥装置、破碎机和成型机依次连接用于对污泥先后进行干燥、破碎和成型；所述煤气发生炉连接在成型机下游用于产生煤气，其炉顶或炉体上部设置有用于输入成型污泥的入料口，炉底或炉体下部设置有用于输入气化剂的进气口；所述净化装置和燃气发电机连接在煤气发生炉下游分别用于净化煤气发生炉中产生的煤气和利用净化后的煤气为原料发电的技术方案；它利用燃气发电机组排放的尾气余热对污泥干化处理，再将干燥后的污泥破碎、挤压、成型，进入煤气发生炉与富氧空气发生反应制取煤气，煤气通过热回收、洗涤、贮存、净化后经燃气发电机组发电，从而对城市污水处理厂的污泥实现无害化、稳定化、减量化和资源化处理的最终目标，并能取得较好的经济效益。

本实用新型相比现有技术所产生的有益效果：

Ⅰ、本实用新型采用煤气燃烧的热能转化为电能，并对燃烧后的尾气进行降温、洗涤及脱硫脱氮处理，保证达标排放，符合发展循环经济的政策要求；

Ⅱ、本实用新型采用燃气发电机组尾气余热干化污泥，降低了污泥的含水率，为实现污泥发电创造了条件，开辟了一条废物循环利用的有效途径，既能产生显著的社会和环境效益，又能获得明显的经济效益；

Ⅲ、本实用新型采用对煤气发电前进行脱除二氧化碳及硫化氢，增加了单位体积煤气热值，提高了燃气温度，从而提高了燃气发电机的效率，满足燃气发电机对燃料的要求；

Ⅳ、本实用新型采用方形颗粒边长为25mm～40mm，或圆柱形颗粒直径为25mm～40mm且高为25mm～40mm，或球形颗粒当量直径为55mm～80mm的成型燃料，能使每公斤燃料生产煤气的产量提高30％；

Ⅴ、本实用新型采用生产过热蒸汽的软水中Ca²⁺和Mg²⁺离子的当量之和≤100mg/L，能有效防止煤气发生炉产生锅垢，提高了设备的使用寿命及煤气的生产效率；

Ⅵ、本实用新型利用燃气发电机组排放的尾气余热对污泥干化处理，再将干燥后的污泥破碎、挤压、成型，进入煤气发生炉与气化剂发生反应制取煤气，煤气通过热回收、洗涤、贮存、净化后经燃气发电机组发电，从而对城市污水处理厂的污泥实现无害化、稳定化、减量化和资源化处理的最终目标，并能取得较好的社会、环境及经济效益。

本实用新型广泛适用于各种城市污泥及垃圾的处理。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

构成本申请一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的工作流程图。

图2为本实用新型的连接结构示意图。

图3为本实用新型中尾气洗涤器与脱硫塔的连接结构示意图。

图中：1-干燥装置，2-破碎机，3-成型机，4-煤气发生炉，5-降温装置，6-净化装置，7-燃气发电机，8-尾气洗涤器，9-脱硫塔。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的工作流程包括以下步骤：

1)干燥：利用燃气发电机尾气余热在干燥装置1内对干化污泥进一步去除水分，得到含水率10～35％的干燥污泥，其中有机质包括蛋白质、腐植酸和碳水化合物等含量大于50％，低位热值≥8500KJ/Kg，其低位热值测量法执行标准GB/T12206；

2)破碎：将干燥后的污泥经破碎机2进行碾压、破碎加工；

3)成型：将破碎的干燥污泥利用成型机3挤压成型，得到方形颗粒边长为5mm～50mm，或圆柱形颗粒直径为5mm～50mm且高为5mm～50mm，或球形颗粒当量直径为5mm～100mm；所述成型污泥优选尺寸为方形颗粒边长25mm～40mm，或圆柱形颗粒直径为25mm～40mm且高25mm～40mm，或球形颗粒当量直径为55mm～80mm，能使每千克成型污泥生产煤气的产量提高30％；

4)检测：对成型污泥进行化学成分及物理特性检测，所述检测的参数包括灰分、挥发分、固定碳、硫、含水率、热值和灰渣软化温度中的一种或多种；最好其化学成分含量符合灰分20～40％、挥发分40～70％、固定碳5～15％、硫0.2～0.8％及含水率10～35％；其物理特性符合发热值≥8.5MJ/Kg及灰渣软化温度1200～1600℃；所述灰渣是由硅、铝、铁、钙和氧等元素组成的化合物、其主要形式是硅酸盐，硅铝酸盐，硅、铝、铁、钙氧化物，硫酸盐等；硅酸盐，硅铝酸盐，硫酸盐等具有较高的软化温度，成型污泥内部最高温度要低于软化温度，否则灰渣难破，而且灰渣包裹成型污泥造成利用率低，并且影响气化剂通道，降低制气效率；

5)制气：将检测合格的成型污泥输送到煤气发生炉4顶部，自上而下经料斗进入燃料层；而气化剂富氧空气和过热蒸汽经炉蓖自下而上均匀通过煤气发生炉4的燃料层并与成型污泥相遇，此时成型污泥与气化剂发生反应生成煤气；所述煤气的制气过程中煤气发生炉4的燃料层温度为600～1200℃；气化剂富氧空气和过热蒸汽的压力为1000～20000Pa，流速为0.5～2.0m/s；燃料层高度为1.0～5.8m；所述生产过热蒸汽的软水硬度≤100mg/L，即软水中Ca²⁺和Mg²⁺离子的当量之和≤100mg/L，能有效防止煤气发生炉4产生锅垢，提高了设备的使用寿命及煤气的生产效率；

6)降温：煤气经过蒸汽过热器发生热交换，使蒸汽过热器温度上升到200～250℃，而水煤气温度下降到250～300℃；煤气再经降温装置5包括洗气塔洗涤降温除尘、除焦油及除杂质，温度进一步下降到20～50℃，所述降温后的煤气安排进入气柜贮存；

7)净化：将贮存气柜中的煤气输送至燃气发电机的过程中经过净化装置6脱除煤气中的部分二氧化碳；采用MSQ、栲胶法等湿法脱硫工艺脱除煤气中的硫化氢，使煤气中的硫化氢含量小于20mg/m³，增加了单位体积煤气热值，提高了燃气温度，从而提高了燃气发电机7的效率，满足燃气发电机7对煤气的要求；

8)发电：将净化后的煤气输送进入燃气发电机7燃烧产生热能，驱动燃气发电机7发电；燃气发电机7是将煤气燃烧的热能转变为机械能，再将机械能转变为电能的设备；它由供气、润滑、冷却、点火、启动和调速六大***组成；所述发电机组焚烧炉内所进口煤气温度≤40℃，可燃组分含量≥50％，可燃组分含量的变化速率≤2％/min，H₂S≤20mg/Nm³，杂质粒度≤5μm，杂质含量≤30mg/Nm³，水含量≤40g/Nm³；所述可燃组分包括氢气、一氧化碳、甲烷(氮气、惰性气、二氧化碳是不可燃组分)，所述杂质主要指不可燃烧的灰分，可燃组分的含量高，热值就高，燃气发电机7的效率就高；杂质少，对燃气发电机7气缸的磨损小，可延长燃气发电机7的使用寿命，减少维修费用；

9)热交换：将燃气发电机组排出来的高温尾气(可燃组分含量≤1％、温度≤600℃)通过污泥干燥装置1，污泥在干燥装置1内与尾气充分接触，发生热交换，污泥进一步得到干化，同时尾气温度也降低到150℃以下；

10)洗涤：采用清水与尾气在尾气洗涤器8内充分接触，洗涤尾气中的微量固体，尾气温度进一步降低到50℃以下；

11)脱硫：脱硫液与尾气在脱硫塔9内充分接触，尾气中SO₂同脱硫液反应生成稳定的化合物，脱硫液再生后循环使用；脱硫采用钠钙双碱法，脱硫液还能部分脱除NO_x，同时可进一步降低烟尘浓度。

12)排放：最终对外排放尾气的特性为尾气温度≤50℃，烟尘含量≤5mg/m³，SO₂含量≤10mg/Nm³，NO_x含量≤50mg/Nm³；臭气浓度达到GB14554-1993一级标准值：氨含量≤1.0mg/Nm³，硫化氢含量<0.03mg/Nm³，三甲胺含量<0.05mg/Nm³，甲硫醇含量<0.004mg/Nm³，甲硫醚含量<0.03mg/Nm³，二甲二硫含量<0.03mg/Nm³，二硫化碳含量<2.0mg/Nm³，苯乙烯含量<3.0mg/Nm³，二恶英在0.01ng/Nm³以下。

如图2所示，本实用新型的污泥制气发电装置包括干燥装置1、破碎机2、成型机3、煤气发生炉4、净化装置6和燃气发电机7；所述干燥装置1、破碎机2和成型机3依次连接用于对污泥先后进行干燥、破碎和成型；所述煤气发生炉4连接在成型机3下游用于产生煤气，其炉顶或炉体上部设置有用于输入成型污泥的入料口，炉底或炉体下部设置有用于输入气化剂的进气口；所述净化装置6和燃气发电机7连接在煤气发生炉4下游分别用于净化煤气发生炉4中产生的煤气和利用净化煤气为原料发电；在煤气发生炉4和净化装置6之间设有用于对煤气进行降温的降温装置5。

如图3所示，本实用新型的污泥制气发电装置还包括连通所述燃气发电机7与所述干燥装置1的管道，所述管道用于输送来自燃气发电机7中的高温尾气，所述高温尾气与污泥接触对污泥进行干燥；所述尾气洗涤器8和脱硫塔9依次连接在从燃气发电机7至干燥装置1的尾气输送管道的下游，清水与尾气在尾气洗涤器8中完成对尾气的洗涤过程，洗涤后的尾气与脱硫液在所述脱硫塔9中完成尾气脱硫过程，所述脱硫塔9上设置有尾气排放口。

本实用新型的实施例见下表，由表中可知成型污泥的尺寸对煤气的生产效率影响大。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化；凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种污泥制气发电***，其特征在于包括干燥装置(1)、破碎机(2)、成型机(3)、煤气发生炉(4)、净化装置(6)和燃气发电机(7)；所述干燥装置(1)、破碎机(2)和成型机(3)依次连接用于对污泥先后进行干燥、破碎和成型；所述煤气发生炉(4)连接在成型机(3)下游用于产生煤气，其炉顶或炉体上部设置有用于输入成型污泥的入料口，炉底或炉体下部设置有用于输入气化剂的进气口；所述净化装置(6)和燃气发电机(7)连接在煤气发生炉(4)下游分别用于净化煤气发生炉(4)中产生的煤气和利用净化后的煤气为原料发电。

2.根据权利要求1所述的一种污泥制气发电***，其特征在于所述煤气发生炉(4)和净化装置(6)之间设有用于对煤气进行降温的降温装置(5)。

3.根据权利要求1所述的一种污泥制气发电***，其特征在于所述燃气发电机(7)与干燥装置(1)之间连接有用于输送高温尾气的管道，所述高温尾气与污泥接触对污泥进行干燥。

4.根据权利要求1所述的一种污泥制气发电***，其特征在于所述燃气发电机(7)至干燥装置(1)的尾气输送管道下游依次设有尾气洗涤器(8)和脱硫塔(9)，所述尾气洗涤器(8)和脱硫塔(9)分别用于对尾气进行清洗除尘和脱硫脱氮。