一种污泥气化熔融循环处理的设备及工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种安全高效、节能减排、低碳环保、运行成本低、减量化、稳定化、无害化、资源化的污泥气化熔融循环处理的设备及工艺。
【背景技术】
[0002]污泥是污水处理后的的固体残余物，含有大量的病原微生物、寄生虫、重金属等有毒有害物质，如果处理不当会对生态环境造成极大的危害；治水不治泥，等于白治理，这已经成为大家的共识，从国内外各类媒体报道和现实情况来看，污泥的处理问题已经成为污水处理行业的一个瓶颈，也是地方政府继垃圾处理后又一个面临的难题，所以，污泥的无害化处置已成为我国亟需解决的环境问题。
[0003]国外的污泥处理大体都经过填埋法、堆肥法、干化法、到焚烧法这样一个过程，而在我国，将污泥脱水至含水量60%以下然后填埋依然是应用最广泛的处理方式。这种方法不仅要占用大量的土地，而且污泥中的有害物质有渗透到地下水资源中的风险；用堆肥法进行污泥土地利用，由于可能造成土壤或水体污染，如今在欧洲的部分国家遭到了禁止。干化+焚烧的方法如今在国外得到了广泛的推广和应用，也是我们国家重点推广的方法，从现有的污泥焚烧情况来看，由于焚烧温度低，极易产生“世纪之毒” 一一 “二噁英”，常规的烟气处理设施无法有效去除“二噁英”。
[0004]城市污泥既是一种污染物，又是一种资源，在干燥状态下，每千克污泥含有2200大卡左右的热量。从目前来看，我国对污泥的处理和处置及资源化利用工艺技术依然没有形成统一的思路，安全、高效、经济地处理处置污泥将成为大众关注的热点问题，也是环保工作者的研究方向。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了解决污泥处理过程中存在的各种缺陷或产生二次污染问题而提供一种安全高效、节能减排、低碳环保、运行成本低、减量化、稳定化、无害化、资源化的污泥气化熔融循环处理的设备及工艺。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种污泥气化熔融循环处理的设备，由污泥干化系统、造粒系统、气化熔融系统、燃烧系统和烟气净化系统组成；
[0007]污泥干化系统:待处理污泥置于污泥干化系统进行干燥；
[0008]造粒系统:连接污泥干化系统，干燥后的污泥置于造粒系统造粒；
[0009]气化熔融系统:包括热解气化炉、熔融炉和水淬箱，所述的热解气化炉连接所述造粒系统，所述的熔融炉分别连接热解气化炉和水淬箱，经造粒系统造粒后的污泥颗粒送入热解气化炉热解，得到可燃性气体和热解炭，其中热解炭送入熔融炉中进行高温熔融，熔渣进入水淬箱急冷得到玻璃渣体；
[0010]燃烧系统:包括二燃室和余热锅炉；所述的二燃室连接所述热解气化炉，热解得到的可燃性气体一部分送入二燃室燃烧，一部分送至熔融炉，所述的余热锅炉连接二燃室;
[0011]烟气净化系统:连接余热锅炉，经余热锅炉回收热量后的烟气通过烟气净化系统净化后排出。
[0012]所述的污泥干化系统包括热干化机、气-气热交换器和冷凝器，热干化机干燥污泥的过程中产生的气体经气-气热交换器后进入冷凝器，水蒸汽冷却为水作为中水使用或经热交换冷却后排入污水管网，其余气体经气-气热交换器回到热干化机内部，参与污泥干化过程，多余部分气体经管道送至二燃室进行燃烧。
[0013]所述的热干化机选用桨叶式干燥机或盘式干燥机，优选盘式干燥机，该热干化机以导热油或高温饱和蒸汽为介质对污泥进行间接干燥；
[0014]待处理污泥置于污泥仓，并通过污泥栗排入热干化机。
[0015]所述的烟气净化系统包括布袋除尘、静电除尘和水喷淋，二燃室产生的高温烟气经余热锅炉后进入布袋除尘系统和静电除尘系统，然后进入水喷淋系统，处理达标后排放，烟气净化系统的烟尘收集后再送入熔融炉进行熔化。
[0016]所述的设备还包括控制系统，控制系统包括各类仪器、仪表、线路、开关、电机、风机、传感器、电控柜，在不同的操作面板上对各个系统分别进行控制，或在同一操作系统中进行联动控制，操作方便，自动化程度高。
[0017]采用上述设备进行污泥气化熔融循环处理的工艺，包括如下步骤:
[0018](1)将待处理污泥置于污泥仓中，并通过污泥栗输入热干化机，通过热干化机将污泥的含水量降到20%以下，所得固体送入造粒系统；
[0019](2)在所述造粒系统中添加生物质和生石灰，与干燥后的污泥搅拌混合后造粒得到污泥颗粒；
[0020](3)将步骤(2)所得的污泥颗粒送入热解气化炉，得到可燃性气体和热解碳，热解碳送入熔融炉，可燃性气体分为两部分，一部分送入二燃室进行燃烧，加热热干化机所用的介质，另一部分送至熔融炉，同时在熔融炉中通入富氧空气或纯氧对热解炭进行高温熔融，所得烟气排入二燃室，其余产物进入水淬箱急冷，熔渣转化得到玻璃渣体，作为建筑原料，不凝性气体进入二燃室进行燃烧；
[0021](4)将上述步骤中产生的各种气体送至二燃室，燃烧所得的高温烟气由余热锅炉回收热量，用于加热热干化机的介质，所得的烟气进入烟气处理系统；
[0022](5)步骤(4)所得的烟气依次经过布袋除尘、静电除尘和水喷淋，得到烟尘固体和气体，气体直接排放，烟尘固体收集后再送入熔融炉进行高温熔融，水喷淋添加适量的碱，使喷淋水呈碱性，中和烟气中的酸性有害成分。
[0023]步骤(2)所述的生物质包括木肩、稻壳、秸杆，数量为每千克干燥后的污泥添加生物质200-350克，生石灰的添加量为每千克干燥后的污泥添加生石灰2-8克，所述的污泥颗粒粒径为0.6?1.2cm，长度为2-8cm，含水量为15%以下，添加生石灰的目的是为了起到固硫的作用。
[0024]步骤(3)所述的可燃性气体包括H2、C0、CH4，所述的富氧空气或纯氧为含氧量26%以上的含氧空气或含氧量90%以上的纯氧，添加量视炉温进行调节，所述熔融炉的高温熔融温度为1150-1650°C，所述的经水淬箱得到的不凝性气体为H2。
[0025]送至二燃室的各种气体包括:来自步骤(1)所述污泥仓的臭气以及热干化机干燥过程中产生的部分不凝性气体、来自步骤(2)所述造粒系统的臭气、来自步骤(3)所述热解气化炉的部分可燃性气体、来自步骤⑶所述熔融炉的烟气和来自步骤⑶所述水淬箱的不凝性气体。
[0026]所述的余热锅炉的规格及内部的介质由干化工序所用的介质类型及数量来确定。
[0027]步骤(4)所说二燃室的燃烧温度为900?1100°C，燃烧温度较低，热力型氮氧化物生成量小。
[0028]与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面:
[0029]1、减量化程度高。由于采用了气化熔融工艺，最后残渣的量是常规气化工艺的五分之一左右，残余量是原污泥量的3% _5%。
[0030]2、二次污染小，无害化、稳定化效果明显。本发明采用了热解气化工艺，在污泥热解气化过程中，由于是微氧或无氧环境，整个过程呈还原性气氛，没有或极少有二噁英及其前驱物和其他有毒物质的生成，且所有气体均在二燃室进行了充分燃烧(900°C<燃烧温度< 1100°C)，燃烧后的烟气又进行了降温除尘处理，完全可以达标排放。热解碳经高温熔融后，污泥中的大部分重金属被固化在玻璃体中，并以稳定的形式存在，少部分重金属进入气相(可燃性气体和熔融炉烟气中)，经烟气净化系统处理后，与收集的烟尘一起再次送入熔融炉进行熔化，不排入大气中，且由于二燃室燃烧温度较低(900°c<燃烧温度< 1100°C )，热力型氮氧化物生成量小；污泥颗粒中掺和少量的生石灰，起到了固硫的作用，水喷淋系统添加适量的碱，使喷淋水呈碱性，最后的烟气完全能达标排放。本发明将污泥处理过程的二次污染减少到了最低的程度。
[0031]3、资源化效果好，充分利用了污泥本身所含有的能量，能量转化和利用效率高。污泥经热解气化后所产生的可燃性气体进行了充分的利用，热解碳又进行了高温熔融，其热值也得到了彻底的利用；从理论上来说，污泥的热值得到了完全的利用，所有的能量完全用于污泥干化，大大节约了干化工序所需的能量。最后的熔融渣是不含任何有机物的玻璃体，可作为建材原料使用，如制免烧砖、马路基料、水泥原料等，实现了污泥处理处置资源化的目的。
[0032]4、环境效益显著。利用本工艺处理处置污泥，不仅节约了大量的埋填土地，杜绝了臭气、重金属等有毒有害物质污染环境的风险，同时，充分利用了污泥本身所含有的热量和可再生能源一生物质