[发明专利]污泥快速热解的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及一种污泥快速热解的系统和方法。

背景技术

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。

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。

因此，现有的污泥热解技术有待进一步改善。

发明内容

本发明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，本发明的一个目的在于提出一种污泥快速热解的系统和方法，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。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种污泥快速热解的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：

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；

快速热解反应器，

所述快速热解反应器包括：

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；

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；

布料器；

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；

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；

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；

半焦出口，所述半焦出口设置在所述出料区；

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

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。

在本发明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。

温度场

根据本发明的一个实施例，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。

例如，在本发明的一个实施例中，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)

温度场的个数以及温度梯度可根据需要设置。

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。

在本发明的一个实施例中，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。

蓄热式辐射管