一种生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统技术方案

一种生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统，包括换热模块、旋流板水淋塔模块、喷雾反应除酸塔模块、转轮除湿模块、污泥基活性炭转轮吸附模块、气体浓度监测模块、气体回收模块、UV紫外线光解模块、脉冲袋式除尘器模块、引风机和高空排放塔。本实用新型专利技术提供一种结构合理、成本较低、有效处理酸性气体的生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统。

An acid gas purification treatment system in biological sludge pyrolysis synthetic gas

【技术实现步骤摘要】
一种生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统
本技术涉及一种生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统。
技术介绍
污泥热解技术是通过无氧加热干燥污泥至一定温度(<500℃)，由热分解作用使污泥转化为油、水、不凝性气体(NGC)和炭4种副产品，这样不仅可以减少二噁英的产生，且污泥中大部分重金属被固定在残渣中，而且三相副产物可回收再利用，具有较高的利用价值。从众多研究者对污泥热解的研究中，可以看出污泥热解具有相当多的优点。污泥热解过程，产生的高温热解气经过冷却形成液态油，去除液态油之后的尾气其主要成分包括CO2，CO，H2，O2，N2和CxHy等，其合成气热值较高，可直接转化为气体燃料及燃料添加剂等，用途广泛、廉价清洁，是实现绿色化工、合成液体燃料的基础。但是，污泥热解制取合成气也存在一些缺点，尤其是湿污泥(污水厂机械脱水后且未经过电干化的污泥)干化热解过程产生的酸性气体，气味臭且污染环境，作为气体燃料燃烧时也会产生一定有害成分。因此有必要除去污泥热解合成气中的酸性气体。污泥热解初始阶段尾气中酸性气体问题严重，这主要是由于热解产生的乙硫醇、H2S和甲硫醇等气体组分。目前污泥干化热解尾气处理技术有燃烧法、洗净法、吸收法等。现有这些处理工艺均有不同程度的弊端。直接燃烧或催化燃烧工艺不但造成浪费，且运行成本较高，同时造成热污染。分子筛吸附回收工艺，目前多用于石化行业，且吸附回收后的较低浓度仍然排放到大气环境，没有从根本上解决问题。有机溶剂吸收加热再生工艺，技术上仍不成熟，适合的有机溶剂不多，且容量有限，加热再生工艺复杂，安全隐患多，运行成本高，得不到大面积普及。物理和化学法处理存在投资大、操作复杂、运行成本高、易产生二次污染等问题。如何解决污泥热解尾气中所产生的酸性气体，使得污泥热解技术得到大范围推广应用，成为急需解决的问题。
技术实现思路
为了克服已有污泥热解尾气处理方式的成本较高、无法有效处理酸性气体的不足，本技术提供一种结构合理、成本较低、有效处理酸性气体的生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统，包括换热模块、旋流板水淋塔模块、喷雾反应除酸塔模块、转轮除湿模块、污泥基活性炭转轮吸附模块、气体浓度监测模块、气体回收模块、UV紫外线光解模块、脉冲袋式除尘器模块、引风机和高空排放塔，所述换热模块设有热解尾气入口、空气入口、热解尾气出口和空气出口，所述空气出口通过引风机分别与转轮除湿模块的第一入口、污泥基活性炭转轮吸附模块的第一入口连通；所述热解尾气出口与热解尾气混入口均与旋流板水淋塔模块的入口连通，所述旋流板水淋塔模块的出口与喷雾反应除酸塔模块的入口连通，所述喷雾反应除酸塔模块的出口与转轮除湿模块的第二入口连通，所述转轮除湿模块的出口与污泥基活性炭转轮吸附模块的第二入口连通，所述污泥基活性炭转轮吸附模块的空气出口与气体回收模块的入口连通，所述气体回收模块的出口与所述UV紫外线光解模块的入口连通，所述UV紫外线光解模块的出口通过引风机与高空排放塔连通；所述污泥基活性炭转轮吸附模块的尾气出口与气体浓度监测模块连通，所述气体浓度监测模块与脉冲袋式除尘器模块的入口连通，所述脉冲袋式除尘器模块的出口通过引风机与储气罐连通。进一步，所述换热模块采用表面式热交换器，包括空气入口、热解尾气入口、流量调节阀。热解尾气初始温度约为130℃，表面式热交换器以热解尾气作为工质，对空气进行加热升温至80℃，加热后的空气用于之后的工序。再进一步，所述旋流板水淋塔模块包括热解尾气入口、旋流板、填料层、循环水泵、补水口、沉淀池、清水喷头、丝网除雾器、污泥出口；热解尾气入口用于将气体导流入水淋室，旋流板是将热解气体在水淋室内通过加速和旋流，与从塔顶经液体喷头喷淋到填料上并沿填料表面流下的小液滴在填料表面上密切接触进行传质；污水进入沉淀池进行沉淀，沉淀分层后的上层清液回收循环利用，当塔内清水不足时，通过补水管进行补水。下层污泥通过沉淀池污泥出口排出并输送至污泥处理厂资源化利用。清水喷头将清水通过循环水泵加压喷射，喷淋到下层填料上，与热解气体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。丝网除雾器一般用金属丝采用特殊的经纬方式编织成丝网，再将编织的丝网压成有一定角度的波纹，用于除去>3μm的液(油)滴及固体颗粒，穿过丝网除雾器的气流速度一般选定在3.5-5.5m/s。所述喷雾反应除酸塔模块包括旋流板、雾化器、填料层、计量循环泵、沉淀池、补液管、丝网除雾器。旋流板使得热解气体在除酸塔内加速和旋流，尾气均匀分布并能提高除酸塔内反应物的饱和度。填料层分上下两段，填充优质PP材料多面空心球，扩大接触并提高处理能力。塔顶设置多层立体网喷淋塔，塔形为圆筒形结构形式，塔身采用防腐材料，塔顶设置多层立体防腐蚀耐温网，安装雾化喷头，连接供溶液管。计量循环泵把饱和氢氧化钙溶液加压与压缩空气混合，从反应塔顶通过叠螺式分布的雾化器把碱液雾化成70一200um的雾滴，与热解气顺流反应。塔内下流液体进入沉淀池进行沉淀，当塔内氢氧化钙溶液不足时，通过补液管进行补液。下层沉淀污泥通过沉淀池污泥出口排出并输送至污泥处理厂资源化利用。丝网除雾器一般用耐腐蚀金属丝采用特殊的经纬方式编织成丝网，再将编织的丝网压成有一定角度的波纹，用于除去>3μm的液(油)滴及固体颗粒，穿过丝网除雾器的气流速度一般选定在3.5-5.5m/s。所述转轮除湿模块包括除湿转轮、空气输送管道、真空隔热板等。表面式热交换器以热解尾气作为工质，对空气进行加热升温，加热后的空气经空气输送管道送至除湿转轮，除湿转轮的除湿剂是由硅胶干燥剂以及氯化物干燥材料掺混而成的复合除湿剂。所述污泥基活性炭转轮吸附模块，ZnCl2活化法制备污泥基活性炭，最优制备条件为热解温度500℃、热解时间30min、活化剂浓度1mol/L，制得活性炭的孔隙结构是以中孔和大孔为主，平均孔径为2.45nm，可以有效吸附酸性气体和有毒有害气体。所述气体浓度监测模块，用于实时监测通过污泥基活性炭转轮吸附模块的酸性气体浓度并通过外在显示器显示。当酸性气体浓度达到国家标准排放的80％时，转轴进行转动，向饱和区通入热空气进行热脱附，采用负压引风系统收集热脱附气体，再经过UV紫外线光催化氧化后排放进入大气。光催化是利用TiO2作为催化剂的光催化过程，反应条件温和，光解迅速，产物主要为CO2和H2O。所述脉冲袋式除尘器模块包括外滤式袋、滤袋框架、空气炮清堵装置、卸灰阀、灰斗、螺旋输送机。脉冲袋式除尘器的滤料选用梯度滤料，其结构为：PPS基层+PTFE(聚四氟乙烯)基布+PPS基层+超细PPS面层，同时滤袋增加针孔涂封防渗漏处理，过滤热解气中的固体颗粒物。滤袋框架支撑外滤式袋并固定在箱体中。空气炮清堵装置采用脉冲跳跃式清灰，可有效防止粉尘的二次夹带。卸灰阀可以实现卸灰而不影响其他设备工作。螺旋输送机用于运输灰。所述处理系统还包括控制模块，根据从气体浓度监测模块检测到的数据发送开启或关闭命令给流量调节阀，同时控制污泥基活性炭转轮和除湿转轮的转动，调节引风机的风量大小。本技术的技术构思为：换热模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统，其特征在于：包括换热模块、旋流板水淋塔模块、喷雾反应除酸塔模块、转轮除湿模块、污泥基活性炭转轮吸附模块、气体浓度监测模块、气体回收模块、UV紫外线光解模块、脉冲袋式除尘器模块、引风机和高空排放塔，所述换热模块设有热解尾气入口、空气入口、热解尾气出口和空气出口，所述空气出口通过引风机分别与转轮除湿模块的第一入口、污泥基活性炭转轮吸附模块的第一入口连通；所述热解尾气出口与热解尾气混入口均与旋流板水淋塔模块的入口连通，所述旋流板水淋塔模块的出口与喷雾反应除酸塔模块的入口连通，所述喷雾反应除酸塔模块的出口与转轮除湿模块的第二入口连通，所述转轮除湿模块的出口与污泥基活性炭转轮吸附模块的第二入口连通，所述污泥基活性炭转轮吸附模块的空气出口与气体回收模块的入口连通，所述气体回收模块的出口与所述UV紫外线光解模块的入口连通，所述UV紫外线光解模块的出口通过引风机与高空排放塔连通；所述污泥基活性炭转轮吸附模块的尾气出口与气体浓度监测模块连通，所述气体浓度监测模块与脉冲袋式除尘器模块的入口连通，所述脉冲袋式除尘器模块的出口通过引风机与储气罐连通。

【技术特征摘要】
1.一种生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统，其特征在于：包括换热模块、旋流板水淋塔模块、喷雾反应除酸塔模块、转轮除湿模块、污泥基活性炭转轮吸附模块、气体浓度监测模块、气体回收模块、UV紫外线光解模块、脉冲袋式除尘器模块、引风机和高空排放塔，所述换热模块设有热解尾气入口、空气入口、热解尾气出口和空气出口，所述空气出口通过引风机分别与转轮除湿模块的第一入口、污泥基活性炭转轮吸附模块的第一入口连通；所述热解尾气出口与热解尾气混入口均与旋流板水淋塔模块的入口连通，所述旋流板水淋塔模块的出口与喷雾反应除酸塔模块的入口连通，所述喷雾反应除酸塔模块的出口与转轮除湿模块的第二入口连通，所述转轮除湿模块的出口与污泥基活性炭转轮吸附模块的第二入口连通，所述污泥基活性炭转轮吸附模块的空气出口与气体回收模块的入口连通，所述气体回收模块的出口与所述UV紫外线光解模块的入口连通，所述UV紫外线光解模块的出口通过引风机与高空排放塔连通；所述污泥基活性炭转轮吸附模块的尾气出口与气体浓度监测模块连通，所述气体浓度监测模块与脉冲袋式除尘器模块的入口连通，所述脉冲袋式除尘器模块的出口通过引风机与储气罐连通。2.如权利要求1所述的生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统，其特征在于：所述换热模块采用表面式热交换器，所述空气入口和热解尾气入口处均安装流量调节阀。3.如权利要求1或2所述的生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统，其特征在于：所述旋流板水淋塔模块包括热解尾气入口、旋流板、填料层、循环水泵、补水口、沉淀池、清水喷头、丝网除雾器和污泥出口；热解尾气入口用于将气体导流入水淋室，旋流板是将热解气体在水淋室内通过加速和旋流，与从塔顶经液体喷头喷淋到填料上并沿填料表面流下的小液滴在填料表面上密切接触进行传质；污水进入沉淀池进行沉淀，沉淀分层后的上层清液回收循环利用，当塔内清水不足时，通过补水管进行补水；下层污泥通过沉淀池污泥出口排出并输送至污泥处理厂资源化利用；清水喷头将清水通过循环水泵加压喷射，喷淋到下层填料上，与热解气体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质；丝网除雾器用金属丝采用经纬方式编织成丝网，再将编织的丝网压成有角度的波纹。4.如权利要求1或2所述的生物污泥热解合成气中酸性气体净化处理系统，其特征在于：所述喷雾反应除酸塔模块包括旋流板、雾化器、填料层、计量循...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡艳军，卢艳军，于文静，陈江，严密，任建莉，韩龙，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33