[发明专利]一种低温碳化辅助两段式热解的污泥热化学处置系统及方法

说明书

本发明公开了一种低温碳化辅助两段式热解的污泥热化学处置系统及方法，包括低温碳化单元、两段式热解单元、产物回收单元，通过将低温碳化技术与热解技术耦合，提高污泥废物的处置量以及资源转化率，污泥进入碳化炉进行低温碳化，碳化后的液态污泥经过干燥，研磨造粒后，在两段式热解炉中进行热解，能提高裂解液的能量转化和降低焦油的危害；热解后的产物经过气固分离器，焦油去除装置，洗涤器和过滤器，进行产物分离和净化，保证产物的多样性以及产物的高能值。在产物转化的过程中尽可能做到能级匹配，最大限度地提高能量转换，降低系统能耗和运行成本，提高系统经济性和稳定性，绿色经济且高效。

技术领域

本发明属于能源化工，废物处置及资源化利用等技术领域，具体涉及一种低温碳化辅助两段式热解的污泥热化学处置系统及方法。

背景技术

污泥指在与生产生活有关的城镇化建设中产生的污泥，以城市污水污泥为主。对城市污泥进行处置，一方面能缓解污泥带来的环境问题，另一方面也能获取经济效益：污水污泥中的大量养分可以作为植物养分的良好来源，而有机成分则可以提供有益的土壤调节特性。由于可以回收有价值的成分，污水污泥在土地上的应用变得越来越普遍，将污泥施用到土壤中可以使养分循环利用，并且可以消除对农田中商业化肥的需求。越来越多的研究表明，传统的污泥处置方法如填埋，堆肥，投海等都不再可行。污泥用做农肥受金属和病原体的影响，过量使用会导致土壤中重金属离子含量超标，从而通过植物-人体这条食物链进行传递，危害人体健康，同时会降低土壤的肥力，恶化周围环境。填埋污泥中含水率较高，渗出液会污染地下水源；填埋的场地需要采用一定的技术处理,要选择专用的填埋场地,对于陆地可用面积较少的国家，填埋已经变得不切实际。投海污泥中可能含有病原菌,对海洋生物造成一定的危害；排污泥区需要比较大的潮流水量,才能够起到自净作用,而且投海污泥量还要受到洋流大小的限制。

随着研究的发展，热化学处理已经成为了一种有效的污泥处理方式。利用热化学方法处理污泥不仅可以有效提高污泥的处置量，也可将污泥中含c较高的部分转变为能量和燃料以回收利用。热化学处理方法最初是为了处理高热值，低水分，低挥发分的煤，后来在煤与生物质的热化学处理上发展起来了热化学处理污泥。由于污泥的H/C比高于其他有机物，因此可以作为热化学处理的有机质原料。污泥的热化学处理技术有热解、湿式氧化，超临界水氧化，超临界水气化，燃烧等，但目前污泥的热化学处置系统大多为单一技术支撑，产物获取比较单一，污泥的资源化利用较低。

因此，当前亟需一种新型污泥热化学处置系统及方法，将多种污泥热化学技术耦合，获取经济和生态双重效益。在实现污泥的减量化同时保证产物的多联产，提高污泥的无害化处理以及资源化利用率。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低温碳化辅助两段式热解的污泥热化学处置系统及方法，该系统设计合理、运行稳定性高，通过多种热化学技术耦合使污泥的资源化利用得到保障。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种低温碳化辅助两段式热解的污泥热化学处置系统，包括低温碳化单元、两段式热解单元和产物回收单元；

所述低温碳化单元包括预热器、碳化炉、换热器和冷凝器；预热器的出口与碳化炉的进口通过阀门四连接，碳化炉的出口与换热器的进口通过阀门五相连，换热器有两个出口，第一出口与预热器相连，第二出口通过阀门六与冷凝器的入口相连；

所述两段式热解单元，包括干燥机、研磨机、氮气供应设备和两段式热解炉，冷凝器的出口通过背压阀与干燥机的进口相连，干燥机的出口端与研磨机的入口端通过管路相连，在该段管路上设有减压装置，研磨机的出口与两段式热解炉的第一进口相连，氮气供应设备通过阀门七与两段式热解炉的第二进口相连；

所述产物回收单元包括气固分离器、焦油收集装置、洗涤器、过滤器和气体收集器，两段式热解炉的出口通过阀门八连接至气固分离器的入口，气固分离器的出口与焦油收集装置的入口端相连，焦油收集装置的出口端依次连接洗涤器和过滤器相连，过滤器通过阀门九与气体收集器相连。