阅读说明：本技术 生活污泥制衍生燃料高温热解气化的方法 (Method for preparing derived fuel from domestic sludge through high-temperature pyrolysis and gasification ) 是由 龙朝锋 郑郧 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本申请公开了生活污泥制衍生燃料高温热解气化的方法,包括如下步骤,衍生燃料制备步骤：将生活污泥、生物质燃料、添加剂按比例加入搅拌混合后制备成衍生燃料；热解衍生燃料制取生物燃气的步骤：将衍生燃料置于高温热解气化炉中裂解,在热解气化炉中获得的混合生物燃气,经过除油、除尘、冷却及脱硫除氯后获得洁净气体燃料及再生建材固体颗粒。本发明具有如下有益效果：将生活污泥与生物质燃料制成衍生燃料,然后再将衍生燃料裂解成混合生物气体燃料与固体颗粒,混合生物气体燃料可用于热电联产、工业和民用气体燃料使用,固体颗粒可以用作建材制备原料,达到了资源再生、彻底处理垃圾的目的。生态效益、环境效益、社会效益、经济效益俱佳。(The application discloses a method for preparing derivative fuel from domestic sludge through high-temperature pyrolysis gasification, which comprises the following steps: adding the domestic sludge, the biomass fuel and the additive in proportion, stirring and mixing to prepare a derivative fuel; preparing biogas by pyrolyzing derivative fuel: the derived fuel is put into a high-temperature pyrolysis gasification furnace for cracking, and the mixed biogas obtained in the pyrolysis gasification furnace is subjected to oil removal, dust removal, cooling, desulfurization and dechlorination to obtain the clean gas fuel and the regenerated building material solid particles. The invention has the following beneficial effects: domestic sludge and biomass fuel are made into derived fuel, and then the derived fuel is cracked into mixed biogas fuel and solid particles, the mixed biogas fuel can be used for cogeneration, industrial and civil gas fuel, and the solid particles can be used as building material preparation raw materials, so that the aims of resource regeneration and thorough garbage treatment are achieved. The ecological benefit, the environmental benefit, the social benefit and the economic benefit are all good.)

生活污泥制衍生燃料高温热解气化的方法

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，尤其涉及一种生活污泥制衍生燃料高温热解气化的方法。

背景技术

据中国环境统计年鉴数据显示，2010-2017年我国工业污水排放量基本维持在200亿吨/年左右，城镇生活污水排放量自354亿吨增长至600亿吨左右。一般情况下，污水处理厂处理1万吨生活污水可产生含水率80％的污泥5-8吨，处理1万吨工业污水产生10-30吨污泥。分别按照6.5吨和20吨单位产出进行推算，则2010-2017年，我国污泥产生量从5427万吨增长至7436万吨，年化增长率4.6％。

巨量化的生活污泥已经对生态环境造成了巨大压力，一度出现“污泥围城”的境况。目前处理生活污泥的方法是填埋法、堆肥法、干化法以及焚烧方法，但是上四种处理方法均存在处理工艺水平低下、自身易造成严重二次环境污染、大量资源浪费、占地面积大、建设成本高和运行成本高的问题，无法实现垃圾处理“无害化、减量化、资源化、低碳化、能源化”的综合利用目标。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种生活污泥制衍生燃料高温热解气化的方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种生活污泥制衍生燃料高温热解气化的方法，包括如下步骤，

衍生燃料制备步骤：将生活污泥、生物质燃料、添加剂搅拌混合后制备成衍生燃料；

裂解衍生燃料步骤：将衍生燃料置于高温热解气化炉中裂解，在高温热解气化炉中获得的燃气经过除油、除尘、冷却及脱硫除氯后获得混合气体燃料与再生建材固体颗粒。

本方案中通过将生活污泥与生物质燃料制成衍生燃料(Refuse Derived Fuel英文缩写RDF)，然后再将衍生燃料裂解成气体燃料与再生建材固体颗粒，气体燃料经净化后直接用于热电联产、工业和民用燃气供应，固体颗粒可以用作建材制备原料，达到了资源再生、彻底处理生活垃圾的目的。生态效益、环境效益、社会效益、经济效益俱佳。

可选的，所述衍生燃料在热解气化炉中分解成上段燃气及下段燃气，上段燃气的温度范围为80℃～120℃，下段燃气的温度范围为450℃～550℃。

可选的，上段燃气在经过一级高效除油器进行除油处理后进入高效除尘冷却器，下段燃气在经过一级高效除尘器及二级高效除尘器进行除尘处理后进入高效除尘冷却器。

本案中所述的除油器是指电捕焦装置，所要除的油是焦油。因为上段燃气温度相对较低，含有较多的焦油，所以利用一级除油器进行除焦油处理，而下段燃气中灰尘颗粒含量较多，所以设置一级除尘器及二级除尘器进行除尘处理，同时在除尘的过程中也在降温，上段燃气与下段燃气最终在除尘冷却器中混合进行除尘以及降温。

可选的，上段燃气与下段燃气在间冷器中混合后再进入二级高效除油器进行除油处理，离开二级除油器后经增压风机增压进入脱硫除氯系统进行脱硫除氯处理。

具体二级除油器也是电捕焦装置，利用电捕焦装置来除焦油，除完焦油后进入增压风机进行增压，而后进入脱硫除氯系统进行脱硫除氯作业，完成后即得到了洁净的燃料气体，所得到的燃料气体为氢气与一氧化碳、及烷烃类气体的混合物。

可选的，所述衍生燃料制备过程中生活污泥的含水量为10％～15％。

可选的，所述生活污泥与添加剂混合后制备衍生燃料，添加剂包括氧化钙、煤粉、碳酸钠及碳酸钙。

可选的，所述改性添加剂(氧化钙、煤粉、碳酸钠及碳酸钙)的添加量为每100kg生活污泥添加5～10kg氧化钙，8～15kg煤粉，5～8kg碳酸钠，5～10kg碳酸钙。

加入添加剂是为了达到除二噁英、固硫、固氯、除氮氧化物、催化、助燃、提高燃值、防腐、粘合、填充、防潮等作用。

可选的，所述生活污泥与生物质燃料的质量比为1：1或1：1.5之间。

本发明的有益效果是：将生活污泥与生物质燃料制成衍生燃料，然后再将衍生燃料裂解成气体燃料与再生建材固体颗粒，气体燃料可用于热电联产、工业和民用气体燃料使用。固体颗粒可以用作建材制备原料或混凝土添加剂，达到了资源再生、彻底处理垃圾的目的。环境效益、社会效益、资源效益、经济效益俱佳。

具体实施方式

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下面结合各实施例，对本发明做详细描述。

实施例1

一种生活污泥制衍生燃料高温热解气化的方法，包括如下步骤

S1:将生活污泥经过脱水以及烘干处理，将生活污泥的含水量降至10～15％之间；

S2:将生物质燃料粉碎后与生活污泥混合，生物质燃料与生活污泥的质量比为1：1；

S3：将由氧化钙、煤粉、碳酸钠及碳酸钙的混合物组成的添加剂与生活污泥及生物质燃料混合搅拌均匀，且添加剂中氧化钙、煤粉、碳酸钠及碳酸钙的添加量为每100Kg生活污泥添加5kg氧化钙，8kg煤粉，5kg碳酸钠，5kg碳酸钙；

S4：将混合好的物料送至RDF成型机，在20MPa的高压力下压制成改性固体衍生燃料RDF(即衍生燃料)；

S5：待RDF冷却后利用链板机输送至振荡筛进行筛检，除去不合格的RDF，不合格的RDF颗粒被送回RDF成型机料仓处与新的物料混合从新压制成型新的RDF，合格的RDF将被送至高温热解气化炉进行气化，用于制取混合可燃气体；

S6：将RDF(32mm×60mm的柱状固体物)输送至DT-80两段式高温热解气化炉中裂解，气化温度不低于850℃，裂解得到温度为80～120℃的上段燃气与温度为450～600℃的下段燃气；上段燃气中一氧化碳含量约为31～33％，氢气含量约为9～10％，甲烷含量约为0.4～0.5％，下段燃气中一氧化碳约为29～31％，氢气约为17～19％，甲烷约为1～3％，其他烷烃气体约为0.2～0.4％；

S7：将上段燃气通入一级除油器中进行除油处理，将下段燃气依次通过一级除尘器以及二级除尘器进行除尘及降温处理，下段燃气在经过一级除尘油器以及二级除尘器之后温度降至100℃以下；上段燃气离开一级除油器后进入冷却除尘器，下段燃气离开二级除尘器后进入冷却除尘器，上段燃气与下段燃气在冷却除尘器汇合；

S8：上段燃气与下段燃气在冷却除尘器中混合后进行除尘并降温处理，气体在离开冷却除尘器时的温度约为45℃；

S9:气体在离开冷却除尘器之后进入二级除油器进行除油作业，完成除油作业后进入增压风机进行增压处理，经增压后进入脱硫除氯系统进行脱硫除氯处理，处理完成后即可将气体采用管道输送的方式运送至用气单位和用户，用来实现热电联产、工业或民用燃料使用。

上述步骤S6中DT-80两段式高温热解气化炉是连接有离心通风机的，离心通风机的作用是为了将气体鼓进DT-80两段式裂解气化炉内，以便于DT-80两段式高温热解气化炉内的物料加快裂解反应的，DT-80两段式热解解气化炉配置有一个或多个汽包用来来收集和分配高温蒸汽。鼓入炉内的空气和高温蒸气被用作气化剂使用。

上述步骤S7与S8中分离得到的灰尘可以用在步骤S2及S3中，将灰尘添加在生活污泥中，做添加剂使用，具有干燥和密实作用。

上述步骤中的一级除油器以及二级除油器都是电捕焦装置，用来除焦油，当然电捕焦装置也具有一定的除尘能力。

上述步骤中S7中一级除尘器用于除尘，二级除尘器主要用于冷却气体，兼有部分除尘功能；

上述S8的除尘冷却器是用来去除燃气的水分的。除尘冷却器的冷却介质与燃气是间接接触的，是干净的水，不受污染的，可重复使用。燃气在冷却过程中过程中会产生少量的酚水，采用专用的酚水蒸发设施进行无害化和资源化处理。

上述步骤中的一级除尘器是高温旋风除尘器、二级除尘器是风冷除尘器；在一级旋风除尘器与二级风冷除尘器之间配置酚水蒸发器，用来100％处理在冷却除尘器中产生的酚水，达到无污水排放的目的，减少运营成本。

上述步骤中脱硫除氯装置可以是含湿法脱硫系统，也可以是干法脱硫系统。湿法脱硫系统配有氢氧化钠溶液的池子，氢氧化钠溶液可以吸附硫化物、氯化物以及氮氧化物，氢氧化钠溶液的浓度为5％～10％，干法脱硫系统主要采用活性炭、氧化铁作为等吸附剂等来达到吸附酸性气体功能，运营成本高。

上述步骤中用来制备RDF的设备是高压RDF成型机。

本实施例中生物质燃料可以是木屑、木粉、稻草、麦秆、秸秆及树叶的一种或多种。

本实施例中添加剂中氧化钙、煤粉、碳酸钠及碳酸钙的添加量为每100kg生活污泥添加5～10kg氧化钙，8～15kg煤粉，5～8kg碳酸钠，5～10kg碳酸钙。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。