城市有机固废耦合干化热解气化系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种城市有机固废耦合干化热解气化系统，包括依次连接的污泥进料收储装置、预干燥装置、旋风分离器、污泥专用布袋和烟气余热回收装置，旋风分离器和污泥专用布袋的污泥出口与旋风流化床气化炉连接，旋风流化床气化炉与高温分离器连接，高温分离器与二燃室连接，二燃室产生的高温烟气作为预干燥装置的热源，高温分离器和二燃室产生的灰渣通过冷渣输送机降温后送入灰渣仓。本实用新型专利技术通过系统集成和优化，采用预干燥与热解气化两段式工艺，工艺可控性和可操作性强。相比传统固定床或蒸汽干化与流化床气化组合工艺，热效率提高10～15％。污泥通过热解气化相较于直接焚烧，大大降低了NOx、SOx及有害物资的排放，降低了尾气处理成本。

Coupled drying pyrolysis gasification system of urban organic solid waste

The utility model relates to a municipal organic solid waste coupling drying pyrolysis gasification system, which comprises a sludge feed receiving and storage device, a pre drying device, a cyclone separator, a sludge special bag and a flue gas waste heat recovery device which are successively connected, the sludge outlet of the cyclone separator and the sludge special bag is connected with the cyclone fluidized bed gasifier, and the cyclone fluidized bed gasifier is connected with the high temperature separator, The high-temperature separator is connected with the second combustion chamber, the high-temperature flue gas produced by the second combustion chamber is used as the heat source of the pre drying device, and the ash generated by the high-temperature separator and the second combustion chamber is cooled by the cold slag conveyor and then sent to the ash bin. Through system integration and optimization, the utility model adopts the two-stage process of pre drying and pyrolysis gasification, which has strong process controllability and operability. Compared with the traditional fixed bed or steam drying combined with fluidized bed gasification process, the thermal efficiency is increased by 10-15%. Compared with direct incineration, pyrolysis gasification of sludge greatly reduces the emission of NOx, Sox and harmful materials, and reduces the cost of tail gas treatment.

【技术实现步骤摘要】
城市有机固废耦合干化热解气化系统
本技术涉及生态环保领域，更具体地说，涉及一种城市有机固废耦合干化热解气化系统。
技术介绍
据预测，2020年的城市污水厂污泥产量将达到8000多万吨。污泥中含水量高，易腐烂有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和二恶英等难以降解的有毒有害及致癌物质。如何将污泥进行无害化、资源化处理是重大的环保课题。解决污泥问题应“以处置定处理”，污泥的处置方式主要有卫生填埋、土地利用、生产建材和焚烧等。卫生填埋受制于土地有限和存在对土壤以及地下水造成污染的隐患等问题应用日益减少。土地利用则受制于追溯管理难度大、工业化利用产业链难以打通等问题捉肘见襟。建材利用和污泥焚烧是适合中国国情的可行性强的污泥处置方式。污泥热解气化，采用缺氧的还原性气氛对污泥进行热化学处置，其NOx、SOx和重金属等污染物的排放远远低于焚烧过程中的排放量，作为传统焚烧的升级工艺是未来发展的重要方向之一。目前污泥等有机固废热解气化多采用外热式回转式炉、固定床等常规设备，与脱水污泥灰分含量高、灰熔点低等特性不相匹配，气化得率低(＜50％)气化不彻底。AG公司德国巴林根污泥气化项目、日本的东京都下水道局开发了利用干污泥气化产气发电的系统均采用蒸汽预干燥，系统复杂，能量转换链条长，热损耗大，未实现干化与热解气化的真正耦合。因此，开发适合污泥特性的气化炉提高气化得率，通过热解气化系统与预干燥装置的高度耦合，提高系统综合热效率，降低运行成本及提高设备稳定性、可靠性是污泥热解气化规模化工程应用和事项技术经济可行性的关键。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，提供一种城市有机固废耦合干化热解气化系统，可以提高系统综合热效率，降低运行成本及提高设备稳定性、可靠性。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种城市有机固废耦合干化热解气化系统，包括依次连接的污泥进料收储装置、预干燥装置、旋风分离器、污泥专用布袋和烟气余热回收装置，所述旋风分离器和污泥专用布袋的污泥出口与旋风流化床气化炉连接，旋风流化床气化炉与高温分离器连接，高温分离器与二燃室连接，二燃室产生的高温烟气作为预干燥装置的热源，高温分离器和二燃室产生的灰渣通过冷渣输送机降温后送入灰渣仓。上述方案中，所述烟气余热回收装置还依次与化学预处理洗涤塔、生物除臭系统、活性炭催化吸附装置和烟囱连接。上述方案中，所述污泥专用布袋与旋风流化床气化炉之间设置有气力输送设备。上述方案中，所述旋风流化床气化炉包括设置在底部的灰渣输送螺旋，所述灰渣输送螺旋上方设有风管区，所述风管区上方设有密相燃烧区，所述密相燃烧区内设有布风板，所述密相燃烧区内壁上还设有点火装置，所述密相燃烧区上还设有湿污泥进口和生物质进口，所述密相燃烧区上方设有干燥区，所述干燥区上还设有气化出口。上述方案中，所述风管区内设有风管，所述风管底端与灰渣输送螺旋连通，所述风管顶端设有风室，所述风室顶部与布风板连接，所述风管外周设有排渣通道。上述方案中，所述密相燃烧区上方设有稀相区，所述稀相区内周设有上宽下窄的导流板，所述稀相区顶端与干燥区连通。上述方案中，所述密相燃烧区上还设有蒸汽喷射管。上述方案中，所述干燥区顶部设有放散管。上述方案中，所述布风板包括由多个扇形组成的风帽板，所述每个扇形风帽板上均匀布置有风帽，所述风帽底部设置有风碟。上述方案中，所述布风板外周与炉体间间距为5～10mm，所述布风板的进气风速为15～20m/s。实施本技术的城市有机固废耦合干化热解气化系统，具有以下有益效果：1、本技术通过系统集成和优化，采用预干燥与热解气化两段式工艺，工艺可控性和可操作性强。旋风流化床气化炉热解气化产生的可燃气体经二燃室产生高温热风为预干燥提供热量，能量梯度利用降低了系统能耗，系统热效率＞80％，相比传统固定床或蒸汽干化与流化床气化组合工艺，热效率提高10～15％。污泥通过热解气化相较于直接焚烧，大大降低了NOx、SOx及有害物资的排放，降低了尾气处理成本。2、本技术克服了常规机械流化装置，对高含水量高粘度污泥磨损大，容易发生黏壁堵塞等问题。预干燥装置干燥后污泥颗粒为2～5mm，与流化床床料粒径基本一致，结合生物质密度轻、燃点低等特点，在常规流化床的基础上设置旋流区，加强了生物质与污泥的气化反应停留时间，污泥、生物质气化后灰渣作为床料的一部分进行多次循环反应，热解气化彻底。实现了污泥与生物质等其他有机固废的热解气化耦合。3、本技术采用二燃室的余热烟气干化作为预干燥装置的热源，相比传统蒸汽干燥来说减少了热量转换环节，系统热效率提高了10％以上。预干燥装置干化系统与旋风流化床气化炉热解气化系统的高度耦合，系统流程简短，中间环节少相比传统工艺总投资减少10～20％，运行成本降低15～25％。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是本技术城市有机固废耦合干化热解气化系统的结构示意图；图2是旋风流化床气化炉的结构示意图；图3是布风板结构示意图；图4为风碟结构示意图；图5为风帽结构示意图；图6为风蝶与风帽在布风板上布置示意图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的具体实施方式。如图1所示，本技术城市有机固废耦合干化热解气化系统，包括依次连接的污泥进料收储装置1、预干燥装置2、旋风分离器4、污泥专用布袋5和烟气余热回收装置10。旋风分离器4和污泥专用布袋5的污泥出口与旋风流化床气化炉7连接，旋风流化床气化炉7与高温分离器8连接，高温分离器8与二燃室9连接，二燃室9产生的高温烟气作为预干燥装置2的热源，高温分离器8和二燃室9产生的灰渣通过冷渣输送机15降温后送入灰渣仓3。烟气余热回收装置10还依次与化学预处理洗涤塔11、生物除臭系统12、活性炭催化吸附装置13和烟囱14连接。污泥进料收储装置1由污泥接收仓、若干喂料螺旋及计量螺旋组成。城市污泥采用密封式运输车或污泥泵输送至进料收储计量系统中污泥接收仓中调节均衡后续系统流量，经污泥接收仓底部计量螺旋计量并输送至预干燥装置2。预干燥装置2采用中国专利CN205115263U公开的一种利用低温烟气的污泥干化设备。预干燥装置2包括干燥筒、离心式雾化盘、热风分布器、螺旋加料器和变速电机。污泥进料收储装置1输送来脱水污泥通过干化设备底部离心雾化器高速离心作用转化为小粒径雾化态，雾化后污泥与生物质气热风系统来余热烟气通过大比表面积的热质交换以及通过高速离心破壁作用，将污泥中的水分迅速蒸发带出。预干燥装置2专门针对脱水污泥粘滞度高、传统回转式或间接换热式干化设备容易黏壁、堵塞、换热效率低等问题而开发的装置，通过高速离心雾化提高了污泥与高温烟气的接触比表面积，换热充分且时间仅需2～6S，整个干化系统占地面积小、工作效率高。...

【技术保护点】
1.一种城市有机固废耦合干化热解气化系统，包括依次连接的污泥进料收储装置、预干燥装置、旋风分离器、污泥专用布袋和烟气余热回收装置，其特征在于，所述旋风分离器和污泥专用布袋的污泥出口与旋风流化床气化炉连接，旋风流化床气化炉与高温分离器连接，高温分离器与二燃室连接，二燃室产生的高温烟气作为预干燥装置的热源，高温分离器和二燃室产生的灰渣通过冷渣输送机降温后送入灰渣仓。/n

【技术特征摘要】
1.一种城市有机固废耦合干化热解气化系统，包括依次连接的污泥进料收储装置、预干燥装置、旋风分离器、污泥专用布袋和烟气余热回收装置，其特征在于，所述旋风分离器和污泥专用布袋的污泥出口与旋风流化床气化炉连接，旋风流化床气化炉与高温分离器连接，高温分离器与二燃室连接，二燃室产生的高温烟气作为预干燥装置的热源，高温分离器和二燃室产生的灰渣通过冷渣输送机降温后送入灰渣仓。


2.根据权利要求1所述的城市有机固废耦合干化热解气化系统，其特征在于，所述烟气余热回收装置还依次与化学预处理洗涤塔、生物除臭系统、活性炭催化吸附装置和烟囱连接。


3.根据权利要求1所述的城市有机固废耦合干化热解气化系统，其特征在于，所述污泥专用布袋与旋风流化床气化炉之间设置有气力输送设备。


4.根据权利要求1所述的城市有机固废耦合干化热解气化系统，其特征在于，所述旋风流化床气化炉包括设置在底部的灰渣输送螺旋，所述灰渣输送螺旋上方设有风管区，所述风管区上方设有密相燃烧区，所述密相燃烧区内设有布风板，所述密相燃烧区内壁上还设有点火装置，所述密相燃烧区上还设有湿污泥进口和生物质进口，所述密相燃烧区上方设有干燥区，所述干燥区上...

【专利技术属性】
技术研发人员：余桥，谭明照，袁鹏飞，周桃红，张立民，马彩凤，张雷泽雨，
申请(专利权)人：湖北加德科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42