一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解系统及方法

本发明涉及一种污泥裂解系统，具体涉及一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解系统及方法，本发明属于污泥裂解。

背景技术：

1、污泥按其来源可分为给水厂污泥、城镇污水污泥、工业污水污泥和水体疏浚污泥。由于城镇污水处理厂处理的污水量大(大型城市每天的污水处理量可达上百万吨)，产生的污泥量较大。通常我们所说的污泥处理装置，主要是指对城镇污水污泥的处理和处置，其主要成分包括各种微生物以及有机、无机颗粒组成的絮状物。污泥中富集了污水中50％以上的有机和无机污染物，污泥的大量积累会滋生大量病原体和微生物，引发腐败和恶臭，给公众健康和生态环境带来巨大的威胁。另一方面，污泥含有高热值的有机物和营养元素，具有资源化利用的潜力，如何实现污泥的“减量化、资源化、无害化”处置是函待解决的环保难题。现有的污泥处置技术方法较多，包括填埋、堆肥、土地利用和焚烧热处置等。其中，焚烧技术将污泥转化为稳定的无机灰分，可以实现90％左右的减量，并将其热值转化为热能/电能实现资源化利用，是目前最彻底、最快速的污泥处理方式，得到了学术界和产业界长期而广泛的关注和应用。

2、目前针对污泥的焚烧装置有流化床、煤粉炉和回转窑等，流化床燃烧技术因有燃料适应性广、负荷调节比宽、低nox排放和高效脱硫等突出优势而被广泛使用。而目前因投资少、可靠性高等优势，工业过程中较多使用燃煤锅炉掺烧污泥实现其无害化处置，但是燃烧锅炉协同处置污泥通常存在处置比例低和处理量小的缺点，若要实现污泥的大规模处置，污泥自持燃烧是一个技术可行的替代选择。但是，不同种类污泥通常都具有热值较低、含水量较高、灰分大以及n含量高等特点，污泥在空气气氛纯燃会带来炉温降低、锅炉燃烧稳定性下降、燃烧效率低、no二排放稳定控制难等问题。

技术实现思路

1、本发明为解决污泥在大规模处置时，污泥在空气气氛纯燃会带来炉温降低、锅炉燃烧稳定性下降、燃烧效率低、no二排放稳定控制难等问题，进而提出一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解系统及方法。

2、本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

3、本发明包括倾斜旋转式多孔介质燃烧炉、燃烧炉支座、气体燃烧炉、污泥干燥装置和尾气处理装置，所述倾斜旋转式多孔介质燃烧炉与燃烧炉支座转动连接，倾斜旋转式多孔介质燃烧炉的出气口通过管道与气体燃烧炉的进气口连接，气体燃烧炉的烟气出口通过管道与污泥干燥装置的烟气入口连接，所述污泥干燥装置的烟气出口通过管道与尾气处理装置的烟气入口连接。

4、一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解方法，包括如下步骤：

5、步骤一：打开进料管，通入只含有惰性多孔介质颗粒的物料，待多孔介质填满炉子主体内部1/6空间后，关闭进料管。倾斜旋转式多孔介质燃烧炉开始以3-8圈每分钟的速度旋转。打开进气管，进气管通入空气和天然气的混合物进行烘炉，保持火焰位于多孔介质颗粒之间而不是多孔介质颗粒上方，至全部惰性多孔介质颗粒温度达500-800℃；

6、步骤二：开启进料管，进料管通入污泥和惰性多孔介质混合物，填满炉子主体后，关闭进料口，待燃料燃烧达到稳定状态后，出料口对固体燃烧废弃物以0.8-1.2mm/min的速度进行排放，进料口以一定频率定期打开，以保证炉子内部一直是填满状态。

7、步骤三：待炉子主体达到自持燃烧状态后，停止天然气的供应，进气管改为一定比例(体积比为0.8-1.2之间)的空气和水蒸汽混合物。空气和水蒸气进入到炉子后水蒸气参与裂解反应产生氢气一氧化碳合成气。污泥和惰性多孔介质混合物由进料管处向出料口处移动，经过燃烧区域后，污泥燃烧裂解后废弃物和惰性多孔介质颗粒从出料管排出；

8、步骤四：步骤三中污泥裂解生成的气体在气体燃烧炉中燃烧；

9、步骤五：步骤三产生的烟气通向污泥干燥装置，对污泥干燥装置中的污泥进一步干燥；

10、步骤六：步骤五产生的烟气进入尾气处理装置进行尾气处理。

11、本发明的有益效果是：

12、1、空气和水蒸气进入到燃烧炉主体后，水蒸气参与裂解气化反应产生氢气一氧化碳合成气，同时降低燃烧温度，起到控制燃烧温度的目的。燃烧区域在中部区域，产生的高温烟气对进料口进入的污泥和多孔介质颗粒的混合物进行预热和干燥，同时火焰的辐射和对流换热作用将热量传递给惰性多孔介质，并随着出料口的排料将热料传递给进气管的空气和水蒸气混合物，对空气和水蒸气混合物进行预热，以使燃烧温度高于绝热火焰温度，达到超绝热燃烧状态，较高的燃烧温度可替代催化剂的作用，加速污泥中有机质的裂解，也使得污泥可以实现自持燃烧，由于燃烧温度处于700-900℃之间，又可以很大程度上避免nox的生成，并在水蒸气的参与下，裂解为为氢气、一氧化碳和甲烷、乙烷等清洁可燃气。污泥干燥装置通过管道与气体燃烧炉连接，气体燃烧炉出口燃气温度为200-300℃之间，将出口燃气通向污泥干燥装置，对污泥干燥装置中的污泥进一步干燥，实现对出口燃气的余热回收，降低污泥含水率，进而提高污泥热值密度，降低污泥自持燃烧难度。

13、2、倾斜旋转式多孔介质燃烧炉与竖直方向形成的倾斜角度为0-65°，使燃烧更加稳定，克服了多孔介质燃烧火焰失稳问题，同时边旋转边燃烧的模式也使得惰性多孔介质和污泥颗粒的混合更加均匀。

技术特征：

1.一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解系统，其特征在于：所述一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解系统包括倾斜旋转式多孔介质燃烧炉(1)、燃烧炉支座(2)、气体燃烧炉(3)、污泥干燥装置(4)和尾气处理装置(5)，所述倾斜旋转式多孔介质燃烧炉(1)与燃烧炉支座(2)转动连接，倾斜旋转式多孔介质燃烧炉(1)的出气管通过管道与气体燃烧炉(3)的进气口连接，气体燃烧炉(3)的烟气出口通过管道与污泥干燥装置(4)的烟气入口连接，所述污泥干燥装置(4)的烟气出口通过管道与尾气处理装置(5)的烟气入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解系统，其特征在于：所述倾斜旋转式多孔介质燃烧炉(1)的轴线与竖直方向形成的倾斜角度为0-65°，旋转速度为每分钟3-8圈。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解系统，其特征在于：所述倾斜旋转式多孔介质燃烧炉(1)包括燃烧炉主体(6)、进料管(7)、出料管(8)、进气管(9)和出气管(10)，所述燃烧炉主体(6)的一端设有进气管(9)，另一端设有出气管(10)，进料管(7)和出料管(8)分别连接燃烧炉主体(6)的上部和下部。

4.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解系统，其特征在于：所述燃烧炉支座(2)包括燃烧炉底座(11)和滚轮支架(12)，所述倾斜旋转式多孔介质燃烧炉(1)通过滚轮支架(12)与燃烧炉底座(11)转动连接。

5.一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解方法，其特征在于：它包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解方法，其特征在于：步骤一中，倾斜旋转式多孔介质燃烧炉(1)以每分钟3-8圈的速度旋转；烘炉温度为500-800℃。

7.根据权利要求5所述的一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解方法，其特征在于：步骤二中，出料口对固体燃烧废弃物以每分钟0.8-1.2mm的速度进行排放。

8.根据权利要求5所述的一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解方法，其特征在于：步骤三中，进气管(9)通入的空气和水蒸汽体积比为0.8-1.2之间。

技术总结一种基于多孔介质移动床燃烧装置的污泥裂解系统及方法，涉及一种污泥裂解系统，本发明为解决污泥在大规模处置时，污泥在空气气氛纯燃会带来炉温降低、锅炉燃烧稳定性下降、燃烧效率低、NO二排放稳定控制难等问题，本发明包括倾斜旋转式多孔介质燃烧炉、燃烧炉支座、气体燃烧炉、污泥干燥装置和尾气处理装置，倾斜旋转式多孔介质燃烧炉与燃烧炉支座转动连接，出气口通过管道连接气体燃烧炉，污泥裂解和气化的生成气体在气体燃烧炉中燃烧并对燃烧热进行回收，气体燃烧炉出口烟气通过管道连接污泥干燥装置，利用烟气余热对污泥进行进一步干燥脱水，实现烟气余热的回收利用，之后的烟气进入尾气处理模块进行尾气处理。本发明属于污泥裂解技术领域。技术研发人员：周伟星,陆毅,贾贞健,雷雅荃受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/8