污泥气化炉的制作方法

本发明涉及污泥综合利用技术领域，具体涉及一种污泥气化炉。

背景技术：

目前国内主要以机械脱水、热干化、好氧发酵、厌氧消化以及干化焚烧等方式处理污泥。通过对全国污泥无害化处理处置数据统计，目前污泥无害化处理项目中，干化处理方式的占比仍居首位，其中机械深度脱水的占比高于能源干化处理的占比。在政策的引导下，大部分污泥脱水干化项目采用了机械脱水填埋的处置路线，另一方面，大部分污水处理厂bot价格中的污泥处理处置费用是按照填埋的方式计算。考虑到成本效益最大化，深度脱水填埋是污水厂的最优选择。

全国一半以上的垃圾填埋场已处于超负荷运转状态，污泥填埋的处置方式会随着满库容垃圾填埋场数量的增加而受阻，在生态循环的大背景下，资源化之路逐步受到业界重视。污泥经能源干化后的含水率较低，可以用作原料进行热解气化，可以有效减小污泥的体积，减少填埋空间，同时，污泥气化产生的可燃气，可以代替煤气、天然气等资源，实现能源的最大化利用。

污泥气化炉是用于污泥热解气化处理中的核心装置，现有的污泥气化炉存在燃气转化效率低、回收率低、易泄露等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种污泥气化炉，它可以解决现有技术中污泥气化炉中燃气转化效率低、回收率低、易泄露的问题。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种污泥气化炉，包括由上至下依次连接的污泥储料仓、进料机构、炉体、密闭灰仓及排渣机构，所述进料机构包括进料缓冲仓，进料缓冲仓通过进料管道分别连接污泥储料仓及炉体，所述进料缓冲仓与污泥储料仓之间设有第一旋转进料阀，与炉体之间设有第二旋转进料阀。

优选的技术方案，所述炉体内部由上至下依次设有干燥层、干馏层、还原层、氧化层及集灰层，所述炉体的上端设有上段燃气出口，炉体的侧壁设有下段燃气出口，所述干馏层内竖直设置有中心管，所述中心管的上端口为封闭端，下端口为开放端，下端口位于干馏层与还原层之间，中心管的侧壁通过集气管连通下段燃气出口。

优选的技术方案，所述炉体的侧壁内部沿炉体的周向设有复数个烟气通道，所述烟气通道连通还原层与下段燃气出口。

优选的技术方案，所述干燥层的温度为100-150℃，所述干馏层的温度为300-600℃，所述还原层的温度为600-1000℃，所述氧化层的温度为1000-1200℃。

干燥层位于炉体内的最上层，污泥与热的燃气充分接触，污泥中的水分及易挥发气体得以蒸发；干馏层位于干燥层下方，由于干馏层的温度条件与干馏炉相似，燃料发生热分解，放出挥发分及其它干馏产物变成焦炭，焦炭由干馏层转入气化层进行热化学反应；气化层是气化炉内气化过程的主要区域，燃料中的碳和气化剂在此区域发生激烈的化学反应。鉴于反应条件的不同，气化层还可以分为氧化层和还原层。还原层是生成主要可燃气体的区域，二氧化碳与灼热的炭起作用，进行吸热化学反应，生产可燃的一氧化碳；水蒸气与灼热的炭进行吸热化学反应，生成可燃的一氧化碳和氢气，同时吸收大量的热。其化学反应过程如下：

（1）以空气作为气化剂的气化反应

空气从炉底经过，经灰渣层预热后到达氧化层，此时气体中的氧与炽热的炭接触，发生如下反应：

2c+02=2co+221.2kj(2-1)

2co+02=2co2+566.0kj(2-2)

c+02=co2+393.8kj(2-3)

气体往上升，到还原层，气体中的二氧化碳与碳发生还原反应：

co2+c=2co-172.6kj(2-4)

(2)蒸汽为气化剂的气化反应

水蒸汽与碳的气化反应，主要是灼热的炭将氢从其氧化物水中还原出来，蒸汽通过高温还原层时，最先通过的气化层称为主还原层，随后通过的气化层称为次还原层。

在还原层里，主要发生如下反应：

c+2h20=co2+2h2-90.2kj(2-5)

c+h20=co+h2-131.4kj(2-6)

在主还原层生成的二氧化碳，在次还原层被还原成一氧化碳：

c+co2=2co-172.6kj(2-7)

优选的技术方案，所述污泥储料仓与所述炉体之间设有2个进料机构，所述2个进料机构的结构相同且并列设置。

优选的技术方案，所述排渣机构包括排渣管道、第一旋转排渣阀、储渣仓、第二旋转排渣阀，所述排渣管道连接所述储渣仓与密闭灰仓，所述储渣仓与密闭灰仓之间设有第一旋转排渣阀，所述储渣仓的下端连接第二旋转排渣阀。

优选的技术方案，所述炉体的底部设有炉栅，所述炉栅固定在旋转灰盘上，所述炉栅连接气化剂输送管。

优选的技术方案，所述气化剂输送管连接排灰管，所述排灰管连接储渣仓，所述排灰管上设有排灰阀。

本发明通过在污泥储料仓与炉体之间设置进料机构，进料机构的设置避免了在污泥进料的过程中，炉体内产生的燃气经进料口泄露，提高了燃气的回收效率，确保了整个设备能够安全稳定的运行。同时，有效减小污泥的体积，减少填埋空间，实现能源的最大化利用。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明污泥气化炉的结构示意图；

其中，附图标记具体说明如下：污泥储料仓1、进料机构2、炉体3、密闭灰仓4、排渣机构5、进料管道6、进料缓冲仓7、第一旋转进料阀8、第二旋转进料阀9、上段燃气出口10、下段燃气出口11、干燥层12、干馏层13、还原层14、氧化层15、集灰层16、中心管17、烟气通道18、集气管19、炉栅20、旋转灰盘21、气化剂输送管22、排灰管23、排灰阀24、第一旋转排渣阀25、储渣仓26、第二旋转排渣阀27。

具体实施方式

如图1所示，一种污泥气化炉，包括污泥储料仓1、进料机构2、炉体3、密闭灰仓4及排渣机构5，污泥储料仓1、进料机构2、炉体3、密闭灰仓4及排渣机构5由上至下依次设置。进料机构2的个数为2个，并列设置于污泥储料仓1与炉体3之间。进料机构2包括进料缓冲仓7，进料缓冲仓7通过进料管道6分别连接污泥储料仓1及炉体3，进料缓冲仓7与污泥储料仓1之间设有第一旋转进料阀8，进料缓冲仓7与炉体3之间设有第二旋转进料阀9。本实施例的进料过程如下，污泥颗粒储存于污泥储料仓1内，进料时，首先打开第一旋转进料阀8，关闭第二旋转进料阀9，污泥由污泥储料仓1进入进料缓冲仓7内，然后，关闭第一旋转进料阀8，打开第二旋转进料阀9，污泥由进料缓冲仓7进入炉体3内，完成污泥的进料过程，整个进料过程不会发生燃气的泄露。

炉体3内部包括由上至下依次设置的干燥层12、干馏层13、还原层14、氧化层15及集灰层16，炉体3的上端设有上段燃气出口10，上段燃气出口10与炉体3内部连通。炉体3的侧壁设有下段燃气出口11，炉体3的侧壁内部沿炉体3的周向设有36个烟气通道18，烟气通道18连通还原层14与下端燃气出口。干馏层13内设有中心管17，中心管17的上端口为封闭端，下端口为开放端，中心管17的下端口位于干馏层13与还原层14的连接处，中心管17的侧壁通过集气管19连接下段燃气出口11。还原层14及氧化层15反应产生的高温气体一部分经烟气通道18及中心管17由下段燃气出口11排出，另一部分进入干馏层13，与干馏层13内的污泥发生热交换后，与干馏层13内的挥发性燃气一起由上段燃气出口10排出，气化炉内产生的燃气由于组分的不同，分别由不同的燃气出口排出，提高了燃气的回收效率。污泥的干馏升温加热一般分内热和外热两种，内热式干馏炉传热系数、传热面积及处理能力均比外热式干馏炉大得多，而本实施例炉体3有内加热和外加热两种方式，部分底燃气经干馏层13进行内加热，部分底燃气经干馏层13外围隔墙的烟气通道18及中心管17进行外加热，提高了热回收效率。

其中，干燥层12的温度为100-150℃，干馏层13的温度为300-600℃，还原层14的温度为600-1000℃，氧化层15的温度为1000-1200℃。干燥层12位于炉体3内的最上层，污泥与热的燃气充分接触，污泥中的水分及易挥发气体得以蒸发；干馏层13位于干燥层12下方，由于干馏层13的温度条件与干馏炉相似，燃料发生热分解，放出挥发分及其它干馏产物变成焦炭，焦炭由干馏层13转入气化层进行热化学反应；气化层是气化炉内气化过程的主要区域，燃料中的碳和气化剂在此区域发生激烈的化学反应。鉴于反应条件的不同，气化层还可以分为氧化层15和还原层14。还原层14是生成主要可燃气体的区域，二氧化碳与灼热的炭起作用，进行吸热化学反应，生产可燃的一氧化碳；水蒸气与灼热的炭进行吸热化学反应，生成可燃的一氧化碳和氢气，同时吸收大量的热。还原层14是生成主要可燃气体的区域，二氧化碳与灼热的炭起作用，进行吸热化学反应，生产可燃的一氧化碳；水蒸气与灼热的炭进行吸热化学反应，生成可燃的一氧化碳和氢气，同时吸收大量的热。（重复）灰渣层是气化反应后炉渣所形成的灰层，它能预热和均匀分布自炉底进入的气化剂。本实施例将干馏层13与气化层结合在一个炉内，分段进行，即原料污泥在干馏层13进行低温干馏，生成的热半焦落入气化层进行气化，这样更适合使用含有大量挥发份的原料污泥来制取干馏燃气与气化燃气二者混合的气体。干馏层13生成的热半焦温度可达550～600℃，直接落入气化层气化，相对比较节省了原料入炉加热的热耗，同时干馏层13干馏所需热量是吸收气化的热燃气所带入的潜热，故与传统的单段式气化炉相比，热效率一般高10%，用同样的污泥原料、所产燃气热值高～400kj/m3。

排渣机构5包括排渣管道、第一旋转排渣阀25、储渣仓26、第二旋转排渣阀27，排渣管道连接储渣仓26与密闭灰仓4，储渣仓26与密闭灰仓4之间设有第一旋转排渣阀25，储渣仓26的下端连接第二旋转排渣阀27。集灰层16内设有炉栅20，炉栅20固定在旋转灰盘21上，炉栅20连接气化剂输送管22，气化剂输送管22连接排灰管23，所述排灰管23连接储渣仓26，排灰管23上设有排灰阀24。炉栅20具有分散气化剂的作用，气化剂由经炉栅20分散后均匀的分别与炉体3的内部，提高了换热效率。进行排渣时，首先打开第一旋转排渣阀25，废渣由密闭灰仓4进入储渣仓26，之后关闭第一旋转排渣阀25，打开第二旋转排渣阀27，废渣由排渣管道排出，保证了排渣过程中不会发生燃气的泄露。气化剂输送管22连接排灰管23，排灰管23上设有排灰阀24，炉栅20内落入气化剂输送管22内的灰渣由排灰管23排送至储渣仓26，避免了灰渣堵塞气化剂输送管22。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。