[发明专利]基于钢渣载氧体的污泥化学链气化系统及工艺

说明书

本发明公开了一种基于钢渣载氧体的污泥化学链气化系统及工艺，包括可燃气收集装置、过滤装置、主旋风分离器、主流化床、研磨器、鼓风机、副床旋风分离器、副流化床和灰斗，与现有技术相比，本发明以目前城市污泥和钢铁工业钢渣难处理的实际问题为出发点，基于基于“以废治废”的理念，开发了基于钢渣载氧体的污泥化学链气化技术，通过该研究有助于实现污泥和钢渣的减容减量，同时还可以回收污泥中的热值，实现污泥的能源化利用。本发明与现有污泥处理技术相比，可以显著降低运行成本，降低生产过程中的污染物排放，具有较好的社会、经济和环保效益。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种基于钢渣载氧体的污泥化学链气化系统及工艺。

背景技术

污泥是污水处理过程中沉降下来的粘稠絮凝体，其中含有大量的重金属、虫卵、病原体和有机污染物，对环境具有严重的危害性。我国目前对污泥的处置手段以填埋为主，但随着我国经济的持续发展和城镇化建设的推进，污泥产量与日俱增，污泥的填埋处置面临着填埋地空间有限、填埋地利用困难以及渗滤液产生二次污染等诸多问题。污泥中由于含有大量的有机质和可燃组分，干基热值较高，具有被能源开发和利用的价值。国外一些发达国家已经将污泥定义为一种资源物，通过技术开发和政策扶持来鼓励对污泥进行能源化利用。近年来我国也出台了一系列污泥处理处置方面的相关政策，鼓励污泥的处理与处置遵循“减量化、稳定化、无害化、资源化”的原则。国家能源局在2017年提出“重点在直辖市、省会城市、计划单列市等36个重点城市和垃圾、污泥产生量大，土地利用较困难或空间有限，以填埋处置为主的地区，优先选取热电联产煤电机组，布局燃煤耦合垃圾及污泥发电技改项目”，并首批批准了42个污泥耦合发电示范项目。因此，对污泥开展能源化利用，不仅能解决污泥的出路问题，缓解环境压力，还能实现污泥中热值的回收利用，具有重大的现实意义。

化学链气化(chemical looping gasification，CLG)作为一种新颖的气化方式，利用载氧体中的晶格氧代替常规气化反应中的气化介质，向燃料提供气化反应所需的氧元素，可以进一步降低污染，便于CO2分离和捕捉，提高能源的利用率。近年来有学者提出采用化学链气化的方法来实现污泥的能源化利用。污泥化学链气化技术主要表现出以下优势：可以在继承污泥传统气化优势的情况下，进一步降低有害物质的排放，有效减少气化产物焦油的含量，提高气化反应活性和碳转化率；化学链气化过程中采用载氧体的循环来提供污泥气化所需的氧，解决了工艺成本高的问题；载氧体氧化再生时放出的热量由载氧体携带为污泥气化提供热量，实现了化学能的梯级利用；污泥化学链气化可以较大规模的处理污泥，有效破坏病原体，减容效果显著，环境效益较明显。此外，通过对载氧体进行合适的修饰处理，可以实现气化产物选择性定向转化，并且有效控制气体污染物和重金属的排放。鉴于上述优势，污泥化学链气化技术作为污泥高效资源化利用的有效途径，具有非常广阔的应用前景。

在化学链气化中，载氧体作为连接气化反应器和再生反应器的枢纽，具有传递热量和提供晶格氧的作用。因此，载氧体是化学链气化技术的核心和关键。国内外学者做出了许多有意义的研究，以筛选适用的载氧体。普遍认为可作为载氧体的活性成分主要有：CaSO4、BaSO4、SrSO4等硫酸盐，以及Ni、Fe、Cu和Mn的氧化物。总结现有文献发现，目前常用的载氧体普遍存在机械强度低、易磨损、易烧结、反应活性低、循环反应性差、制作成本高等问题，因此探索和开发机械强度高、反应性能强、价格低廉的载氧体是化学链气化技术亟待解决的问题。