污泥快速热解的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于化工领域，具体而言，本实用新型涉及一种污泥快速热解的系统。
【背景技术】
[0002] 污泥是一种由有机残片、微生物、无机颗粒、胶体等组成的非均质体，并且其中含 有有毒的有机物、致病微生物和重金属，对环境产生严重危险。但污泥中含有大量的有机 质，可以对其进行能源化利用处理，目前主要采用三种方法：直接燃烧、气化和热解。其中热 解方法是采取隔绝氧气对污泥进行受热分解产生油、气、炭资源的过程，由于热解方法处理 污泥不仅可以减少二恶英，而且还可以对污泥中的重金属进行固化，从而减少污泥的二次 污染，同时能够得到高价值的油气资源，因此热解法被公认为对污泥减量化、无害化、资源 化处理的最佳路径。
[0003] 污泥热解是利用污泥中有机物的热不稳定性，在无氧条件下加热使有机物产生热 裂解，形成利用价值较高的气、液、固三种产物。目前污泥的热解处理工艺主要包括旋转窑、 固定床、流化床等工艺，根据加热方式分为直接加热和间接加热，由于直接加热一般采取热 载体，因此过程会涉及热载体的加热、分离等，工艺流程复杂；而采取间接加热方式的干馏 方式，热效率不高，处理能力小。同时污泥水分含量高，污泥的烘干也是污泥热解工艺需要 特别考虑的。另外污泥的主要成分为木质素、纤维素，非常接近生物质，一般的热解系统得 到的生物油可以分层为木醋液和木生物油，市场应用不大。
[0004] 因此，现有的污泥热解技术有待进一步改善。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实 用新型的一个目的在于提出一种污泥快速热解的系统，该系统可以实现污泥的快速热解， 并且可以得到具有高利用价值的均相生物油。
[0006] 在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种污泥快速热解的系统。根据本 实用新型的实施例，该系统包括：
[0007] 烘干单元，所述烘干单元适于对污泥进行干燥处理，以便得到干燥的污泥；
[0008] 快速热解反应器，
[0009] 所述快速热解反应器包括：
[0010] 反应器本体，所述反应器本体内限定出反应空间，所述反应空间自上而下形成分 散区、热解区和出料区；
[0011] 多层蓄热式辐射管，所述多层蓄热式辐射管在所述热解区中沿所述反应器本体高 度方向间隔分布，并且每层所述蓄热式辐射管包括多个沿水平方向间隔分布的蓄热式辐射 管；
[0012] 布料器；
[0013] 污泥入口，所述污泥入口位于所述分散区且位于所述布料器的上方；
[0014] 布料气入口，所述布料气入口位于所述分散区且与所述布料器相连通，以便采用 布料气将所述布料器中的污泥吹出进入分散区，均匀地落入热解区；
[0015] 多个热解气出口，所述多个热解气出口分别设置在所述分散区和/或所述热解 区；
[0016] 半焦出口，所述半焦出口设置在所述出料区；
[0017] 其中，所述污泥入口与所述烘干单元相连，所述快速热解反应器适于采用所述蓄 热式辐射管对所述干燥的污泥进行快速热解处理，以便得到高温半焦和热解气；以及
[0018] 喷淋塔，所述喷淋塔与所述热解气出口相连，且适于采用冷却液对所述热解气进 行喷淋处理，以便得到生物油和燃气。
[0019] 在本实用新型的污泥快速热解反应系统中，蓄热式辐射管以多层的方式布置。相 邻的两个蓄热式辐射管在水平方向上和竖直方向上以一定的间距隔开。
[0020] 淵度场
[0021] 根据本实用新型的一个实施例，多层蓄热式辐射管用于提供热源，使得在热解区 形成一个或多个温度场，并且每个温度场的温度是均匀的，由此，在热解区形成温度梯度。
[0022] 例如，在本实用新型的一个实施例中，所述热解区自上而下形成预热段、快速热解 段和完全热解段。（即，形成了 3个温度场）
[0023] 温度场的个数以及温度梯度可根据需要设置。
[0024] 温度场的温度可通过多种方式调节，例如，调整蓄热式辐射管在水平方向和/或 竖直方向上的个数；蓄热式辐射管的层数；蓄热式辐射管彼此之间的间距（竖直方向和/ 或水平方向）；各蓄热式辐射管本身的温度；等等。
[0025] 在本实用新型的一个实施例中，蓄热式辐射管上设置有燃气调节阀，用于调整通 入蓄热式辐射管的燃气的流量，从而能够精确控制蓄热式辐射管的温度。
[0026] 蓄热式辐射管
[0027] 蓄热式辐射管在管体的两端分别具有燃烧器，在一端燃烧器燃烧产生的火焰在喷 出时形成温度梯度，即，从燃烧器向外温度逐渐降低。类似的是，在另一端燃烧器燃烧产生 的火焰在喷出时也形成温度梯度。当两端的燃烧器交替进行燃烧时，所形成的两个温度梯 度叠加，使得温度互补，导致整个蓄热式辐射管整体的温度均匀。例如，单根所述蓄热式辐 射管上的温度差不大于30°C。
[0028] 本实用新型的污泥快速热解反应系统使用本实用新型的蓄热式辐射管的布置方 式，由于蓄热式辐射管本身固有的属性（如上所述，在蓄热式辐射管两端的燃烧器能够快 速交替燃烧，实现蓄热式燃烧），允许根据需要在反应器布置一个或多个不同的温度场，实 现温度梯度并且确保每个温度场具有均匀的温度。
[0029] 在本实用新型的一个实施方案中，各蓄热式辐射管的温度相同或不同，只要确保 温度场的温度均匀即可。
[0030] 在本实用新型的一个实施方案中，介于相邻蓄热式辐射管之间的间距可以相同或 不同，只要确保温度场的温度均匀即可。例如，相邻所述蓄热式辐射管外壁间的水平距离和 竖直距离分别独立地为100~500mm，例如200~300mm，例如200mm，例如300mm。
[0031] 在所述热解区自上而下形成预热段、快速热解段和完全热解段的实施例中，在预 热段中的各蓄热式辐射管的温度相同或不同，优选相同，只要确保预热段的温度均匀即可。
[0032] 在所述热解区自上而下形成预热段、快速热解段和完全热解段的实施例中，在快 速热解段中的各蓄热式辐射管的温度相同或不同，优选相同，只要确保快速热解段的温度 均匀即可。
[0033] 在所述热解区自上而下形成预热段、快速热解段和完全热解段的实施例中，在完 全热解段中的各蓄热式辐射管的温度相同或不同，优选相同，只要确保完全热解段的温度 均匀即可。
[0034] 虽然并不限于理论，但据信，如果污泥在热解区不能均匀受热，局部温度过高则导 致热解过程中局部污泥发生高温裂解，使热解产物中部分能产生物油的高分子物质直接生 成了燃气和半焦，或者局部温度过低则导致热解过程中局部污泥热解不充分，致使污泥中 的挥发分不能释放出来，从而降低了生物油产率。
[0035] 在本实用新型中，当蓄热式辐射管被布置成形成一个或多个温度场时，由于温度 场各自的温度是大致均匀的，因此，污泥在落入各温度场时均匀受热，发生反应的程度大体 相同。由此，顺而避免生物油产率下降。
[0036] 热解气的怏谏导出
[0037] 利用本实用新型的污泥快速热解反应系统，能够在污泥热解之后实现热解气的快 速导出。具体而言，在本实用新型的一个实施方案中，污泥快速热解反应系统的反应器在热 解区的侧壁和/或分散区的顶壁上设有一个或多个热解气出口。在热解反应过程中，产生 热解气，使得该反应器内部的压力升高。产生的热解气在升高的压力的驱使下快速从热解 气出口导出。
[0038] 在本实用新型的一个优选实施方案中，在反应器外部设有与热解气出口连通的抽 气装置，有利于将热解气从该反应器中快速导出。
[0039] 热解过程中产生的热解气从反应器侧部导出，而位于热解气出口处、反应器内侧 的热解气与上方落下来的物料接触，把进入反应器侧部的热解气中的细尘在所述物料重力 作用下被携带下落，使得导出的热解气中含尘率低，从而冷却后得到的生物油中含尘率低。
[0040] 热解气出口是至少 2 个，例如 2-100 个，3-80 个，5-70 个，10-50, 20-40, 30-40 个。 更具体而言，热解气出口是8个、15个、22个或28个。本实用新型并不限于此。
[0041] 热解气的怏谏冷却
[0042] 从热解气出口导出的热解气通过冷却装置被快速冷却，由此将不可凝气体与生物 油分离。
[0043] 布料
[0044] 另外本实用新型通过使用布料器，可以使得污泥在热解区中均匀分散，进而显著 提尚装置的运彳丁稳定性。
[0045] 污泥
[0046] 通过设置的布料系统使小颗粒污泥分散的、均匀的进入热解反应器，小颗粒污泥 在均匀的温度场中经换热，每个污泥颗粒都受热均匀，避免了污泥团聚造成升温速率不均 匀和降低进而导致油气产率下降的问题。
[0047] 兹患
[0048] 由于采用本实用新型的蓄热式辐射管布置方式，污泥在热解过程中在反应器内能 够被快速升温。同时产生的热解气能够被快速导出反应器并且被