一种污泥裂解系统论文和设计-姚明建

全文摘要

本实用新型公开了一种污泥裂解系统，包括高温裂解系统和裂解气净化系统；所述高温裂解系统包括高温裂解设备，所述高温裂解设备包括裂解设备主体；所述裂解设备主体包括用于产生高温的燃烧室和用于污泥发生裂解反应的反应器；所述反应器设于燃烧室内部，所述反应器上设有原料入口和裂解气出口，所述原料入口通过原料管道与污泥进料仓相连通，所述裂解气出口与第一旋风分离器相连，所述第一旋风分离器的上部出风口与裂解气净化系统相连。相比于现有设备，本实用新型所述系统具有过程连续可控、减量程度大、能量利用率高、安全无污染等诸多优势，为污泥的稳定化、减量化、无害化和资源化处理创造有利条件，可用于各种污泥和有机质的高温裂解处理。

主设计要求

1.一种污泥裂解系统，其特征在于，包括高温裂解系统和裂解气净化系统；所述高温裂解系统包括高温裂解设备，所述高温裂解设备包括裂解设备主体；所述裂解设备主体包括用于产生高温的燃烧室和用于污泥发生裂解反应的反应器；所述反应器设于燃烧室内部，所述反应器上设有原料入口和裂解气出口，所述原料入口通过原料管道与污泥进料仓相连通，所述裂解气出口与第一旋风分离器相连，所述第一旋风分离器的上部出风口与裂解气净化系统相连。

设计方案

1.一种污泥裂解系统，其特征在于，包括高温裂解系统和裂解气净化系统；

所述高温裂解系统包括高温裂解设备，所述高温裂解设备包括裂解设备主体；所述裂解设备主体包括用于产生高温的燃烧室和用于污泥发生裂解反应的反应器；所述反应器设于燃烧室内部，所述反应器上设有原料入口和裂解气出口，所述原料入口通过原料管道与污泥进料仓相连通，所述裂解气出口与第一旋风分离器相连，所述第一旋风分离器的上部出风口与裂解气净化系统相连。

2.如权利要求1所述污泥裂解系统，其特征在于，所述第一旋风分离器下部出料口与原料入口相连，所述原料入口还通过原料管道与惰性气体储存罐相连通。

3.如权利要求1所述污泥裂解系统，其特征在于，所述高温裂解系统还包括保温壳体和第一换热器，所述裂解设备主体设于保温壳体内，所述第一换热器设于保温壳体外，所述第一换热器用于空气和烟气热交换。

4.如权利要求1所述污泥裂解系统，其特征在于，所述燃烧室和反应器内的温度为800～900℃。

5.如权利要求1所述污泥裂解系统，其特征在于，所述高温裂解系统还包含第二换热器，所述第二换热器与第一旋风分离器的上部出风口相连，用于裂解气和污泥热交换；所述反应器内设有蛇形通道。

6.如权利要求1～5中任一项所述污泥裂解系统，其特征在于，所述裂解气净化系统包括第二旋风分离器、过滤器、油洗涤塔和水洗涤塔，所述第二旋风分离器上设有裂解气进气口，所述旋风分离器底部设有废渣收集装置；所述旋风分离器的出气口与所述过滤器的进气口相连，所述过滤器的出气口与所述油洗涤塔的进气口相连，所述油洗涤塔的出气口与所述水洗涤塔的进气口相连。

7.如权利要求6所述污泥裂解系统，其特征在于，所述油洗涤塔的下方设有洗油出口，所述油洗涤塔的上方设有洗油入口；所述油洗涤塔的进气口设于油洗涤塔的下部，所述油洗涤塔的出气口设于油洗涤塔的上部；在所述油洗涤塔外部，所述洗油出口与所述洗油入口通过管路连通，所述管路上设有用于将废油由所述洗油出口抽吸至所述洗油入口的油循环泵；

所述水洗涤塔的下方设有水出口，所述水洗涤塔的上方设有水入口；所述水洗涤塔的进气口设于水洗涤塔的下部，所述水洗涤塔的出气口设于水洗涤塔的上部；在所述水洗涤塔外部，所述水出口与所述水入口通过管路连通，所述管路上设有用于将废水抽吸至所述水入口的水循环泵。

8.如权利要求6所述污泥裂解系统，其特征在于，所述裂解气净化系统还包括冷干机，所述水洗涤塔的出气口与冷干机的气体入口相连。

9.如权利要求8所述污泥裂解系统，其特征在于，所述裂解气净化系统还包括主裂解气储存罐和辅裂解气储存罐，所述冷干机的出气口分别与主裂解气储存罐和辅裂解气储存罐相连通；主裂解气储存罐与用户线路相连，辅裂解气储存罐通过管路与过滤器相连通。

10.如权利要求9所述污泥裂解系统，其特征在于，所述裂解气净化系统还包括过滤器自洁系统，所述自洁系统包括第一压力表和第二压力表，所述第一压力表和第二压力表分别设于所述过滤器的进气口和出气口管路上；所述第一压力表和第二压力表之间设有压差传感器；所述辅裂解气储存罐与过滤器之间通过管路相连通，所述管路上设有阀门；所述压差传感器与阀门电性相连，当所述压差传感器感应到压差小于设定值，控制阀门打开。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种污泥净化系统，具体涉及一种污泥裂解系统。

背景技术

伴随着我国城市污水及工业污水处理量及处理要求的不断提升，产生了大量的污泥。常规的污水处理流程，将30-50％的COD转入到了污泥中，而且污泥也含有大量的微生物。因此，从污水处理的全流程看，污水设施只完成了约 2\/3的工作。传统的以填埋为主的污泥处理方式已经完全不能满足巨大的污泥处理需求，同时也不适合稳定化、减量化、无害化、资源化要求。因此，探索新的污泥处理方式，是促进污水、污泥处理升级发展的必经之路。

所谓污泥裂解技术是基于有机物高温分解机理，利用高温无氧环境让污泥中有机物的长链断裂，形成CH_{4<\/sub>、CO和H_{2<\/sub>等小分子可燃气体，回收一部分污泥的热值。污泥的中温裂解技术，在国内已有成熟的研究和广泛的应用；生物质的高温裂解技术，在国际已开展了十余年的研究，建设了中型的试验项目。相比于中温裂解，高温裂解的产物几乎都是不凝气体，在污泥减量化和资源化处理方面有一定的优势，是未来污泥处理新的发展方向。}}

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种污泥裂解系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种污泥裂解系统，包括高温裂解系统和裂解气净化系统；

本实用新型所述污泥裂解系统将反应器设于燃烧室内，两者相互隔离，形成“裂解-燃烧”双通道，保证了裂解反应完全绝氧，没有燃烧过程，不产生二噁英等污染物；本设备不产生裂解油，适用于产物几乎是生物炭和不凝气体的工艺；裂解循环内污泥呈流化状态，可以由循环风带动在管道内输运，使得裂解反应可以平稳连续地进行。反应产物通过旋风分离器处理后，送至裂解气净化系统净化处理。

相比于现有设备，本实用新型所述污泥裂解系统具有过程连续可控、减量程度大、能量利用率高、安全无污染等诸多优势，为污泥的稳定化、减量化、无害化和资源化处理创造有利条件，可用于各种污泥处理，以及各种有机质的高温裂解处理。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述第一旋风分离器下部出料口与原料入口相连，所述原料入口还通过原料管道与惰性气体储存罐相连通。第一旋风分离器处理后，裂解产生的生物炭和裂解气一部分进入裂解气净化系统净化处理，一部分从下部出料口排出，送至反应器继续循环。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述原料管道上设有用于输送污泥和惰性气体的循环风机。裂解循环配置了惰性气体补充，可以调整循环的压力和反应气氛。另外，通过调整循环风机可以调节污泥的停留时间，保证反应的充分进行。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述燃烧室上设有燃料入口、空气入口和烟气出口；所述燃料入口和空气入口上均设有增压风机。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述高温裂解系统还包括保温壳体和第一换热器，所述裂解设备主体设于保温壳体内，所述第一换热器设于保温壳体外，所述第一换热器用于空气和烟气热交换。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述燃烧室和反应器内的温度为800～900℃。设备内的裂解反应属于高温裂解，可以通过调整燃料进气量来调节温度。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述高温裂解系统还包含第二换热器，所述第二换热器与第一旋风分离器的上部出风口相连，用于裂解气和污泥热交换；所述反应器内设有蛇形通道。反应腔室呈蛇形通道，污泥停留时间长、传热面积大，提高了能量利用率。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述燃料为气体燃料。燃烧室内，燃烧方式设计为非预混燃烧，可以采用气体燃料，但不适合使用液体和固体燃料。更优选地，所述燃料为裂解气。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述保温层材料为层状的无机保温材料。该材料化学性质稳定，受热时会膨胀，实现优良的保温和隔音效果。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述燃烧室内设有点火电嘴和燃料喷嘴。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述裂解气净化系统包括第二旋风分离器、过滤器、油洗涤塔和水洗涤塔，所述第二旋风分离器上设有裂解气进气口，所述旋风分离器底部设有废渣收集装置；所述旋风分离器的出气口与所述过滤器的进气口相连，所述过滤器的出气口与所述油洗涤塔的进气口相连，所述油洗涤塔的出气口与所述水洗涤塔的进气口相连。

裂解产生的裂解气含有多种成分，为了更好地利用裂解气，对此本实用新型设计了一套裂解气净化系统。该净化系统中，所述裂解气通过第二旋风分离器除去大颗粒固体，然后经过过滤器除去小颗粒固体，再经过油洗和水洗除去有机杂质和无机水溶性杂质，并且能在除去杂质的同时对其有良好的分类。本系统适用于以不凝气体为主的裂解产物，或是经过初步凝结处理后得到的裂解气。具有过程连续可控、净化效果好、自动化水平高等优势。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述油洗涤塔的下方设有洗油出口，所述油洗涤塔的上方设有洗油入口；所述油洗涤塔的进气口设于油洗涤塔的下部，所述油洗涤塔的出气口设于油洗涤塔的上部；在所述油洗涤塔外部，所述洗油出口与所述洗油入口通过管路连通，所述管路上设有用于将废油由所述洗油出口抽吸至所述洗油入口的油循环泵；

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述油洗涤塔内设有换热装置。由于进入净化系统的裂解气还保留着较高温度，为此，油洗涤塔中的油箱配备有水冷套和冷却循环，可以对裂解气进行降温。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述裂解气净化系统还包括冷干机，所述水洗涤塔的出气口与冷干机的气体入口相连。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述裂解气净化系统还包括主裂解气储存罐和辅裂解气储存罐，所述冷干机的出气口分别与主裂解气储存罐和辅裂解气储存罐相连通；主裂解气储存罐与用户线路相连，辅裂解气储存罐通过管路与过滤器相连通。

主裂解气储存罐中的裂解气用于供给用户，辅裂解气储存罐用于过滤器的自洁使用，采用裂解气作为滤芯冲洗气源，避免了额外混入的杂质对滤芯的腐蚀。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述裂解气净化系统还包括过滤器自洁系统，所述自洁系统包括第一压力表和第二压力表，所述第一压力表和第二压力表分别设于所述过滤器的进气口和出气口管路上；所述第一压力表和第二压力表之间设有压差传感器；所述辅裂解气储存罐与过滤器之间通过管路相连通，所述管路上设有阀门；所述压差传感器与阀门电性相连，当所述压差传感器感应到压差小于设定值，控制阀门打开。

当过滤器压降达到限制值，自动化系统控制阀门打开，辅裂解气储存罐中清洁的裂解气体反向冲洗滤芯，实现自清洁功能，极大地增加了滤芯的使用寿命。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述过滤器与废渣收集装置相连通。对滤芯冲洗后，滤芯中的粉尘会通过重力沉降进入废渣收集装置。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述冷干机与主裂解气储存罐之间的管路上设有增压风机，所述冷干机与辅裂解气储存罐之间的管路上设有增压风机。

作为本实用新型所述污泥裂解系统的优选实施方式，所述过滤器内设有陶瓷滤芯。所述陶瓷滤芯为纤维强化的陶瓷滤芯，具有良好的结构强度和过滤特性。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供了一种污泥裂解系统。本实用新型所述污泥裂解系统将反应器设于燃烧室内，两者相互隔离，形成“裂解- 燃烧”双通道，保证了裂解反应完全绝氧，没有燃烧过程，不产生二噁英等污染物；本设备不产生裂解油，适用于产物几乎是生物炭和不凝气体的工艺；裂解循环内污泥呈流化状态，可以由循环风带动在管道内输运，使得裂解反应可以平稳连续地进行。反应产物通过旋风分离器处理后，送至裂解气净化系统净化处理。相比于现有设备，本实用新型所述污泥裂解系统具有过程连续可控、减量程度大、能量利用率高、安全无污染等诸多优势，为污泥的稳定化、减量化、无害化和资源化处理创造有利条件，可用于各种污泥处理，以及各种有机质的高温裂解处理。

附图说明

图1为实施例所述污泥裂解系统的结构示意图；

图2为实施例所述高温裂解系统的结构示意图；

图3为实施例所述裂解气净化系统的结构示意图；

其中，1、污泥进料仓；2、第一旋风分离器；3、高温裂解设备；4、惰性气体储存罐；5、第一换热器；6、第二换热器；7、裂解气净化系统；8、废渣收集装置；301、保温壳体；302、燃烧室；303、反应器；304、循环风机；305、增压风机；306、增压风机；701、旋风分离器；702、废渣收集装置；703、第一压力表；704、过滤器；705、第二压力表；706、油洗涤塔；707、油循环泵；708、水洗涤塔；709、水循环泵；7010、冷干机；7011、第一阀门；7012、第一增压风机；7013、主裂解气储存罐；7014、第二阀门；7015、第三阀门；7016、第二增压风机；7017、辅裂解气储存罐；7018、第四阀门。

具体实施方式

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

本实用新型所述污泥裂解系统的一种实施例，本实施例所述污泥裂解系统的结构示意图如图1所示，包括高温裂解系统和裂解气净化系统；所述高温裂解系统的结构示意图如图2所示，所述裂解气净化系统的结构示意图如图3所示。

所述高温裂解系统包括高温裂解设备3，所述高温裂解设备3包括裂解设备主体和保温壳体301；裂解设备主体设于保温壳体301内部，所述裂解设备主体包括用于产生高温的燃烧室302和用于污泥发生裂解反应的反应器303；所述反应器302设于燃烧室303内部，保温壳体301、燃烧室302和反应器303均为密封结构；

所述反应器303上设有原料入口和裂解气出口，所述原料入口通过原料管道与污泥进料仓1相连通，所述裂解气出口与第一旋风分离器2相连，所述第一旋风分离器2的上部出风口与裂解气净化系统7相连，所述第一旋风分离器2 下部出料口与原料入口相连，所述原料入口还通过原料管道与惰性气体储存罐4 相连通，所述原料管道上设有用于输送污泥和惰性气体的循环风机304。

所述污泥进料仓1由料斗、进口阀门和出口阀门组成，污泥从外界进入时，仅打开进口阀门，待料斗装满后关闭进口阀门，而打开出口阀门，让污泥缓慢进入裂解循环。

所述燃烧室302上设有燃料入口、空气入口和烟气出口；所述燃料入口和空气入口上均设有增压风机(305、306)，所述保温壳体301外部还设有第一换热器5和第二换热器6，所述第一换热器5用于空气和烟气热交换；所述第二换热器6与第一旋风分离器2的上部出风口相连，用于裂解气和污泥热交换。

所述反应器303内设有蛇形通道，所述燃烧室302内设有点火电嘴和燃料喷嘴，所述燃料为裂解气，所述保温层材料为层状的无机保温材料。

所述裂解气净化系统7包括第二旋风分离器701、过滤器704、油洗涤塔705、水洗涤塔708、冷干机7010、主裂解气储存罐7013和辅裂解气储存罐7017，所述第二旋风分离器701上设有裂解气进气口，所述第二旋风分离器701底部设有废渣收集装置702(即图1中的标号8)；所述旋风分离器701的出气口与所述过滤器704的进气口相连，所述过滤器704的出气口与所述油洗涤塔706的进气口相连，所述油洗涤塔706的出气口与所述水洗涤塔708的进气口相连；所述水洗涤塔8的出气口与冷干机7010的气体入口相连；

所述油洗涤塔706的下方设有洗油出口，所述油洗涤塔706的上方设有洗油入口；所述油洗涤塔706的进气口设于油洗涤塔706的下部，所述油洗涤塔 706的出气口设于油洗涤塔706的上部；在所述油洗涤塔706外部，所述洗油出口与所述洗油入口通过管路连通，所述管路上设有用于将废油由所述洗油出口抽吸至所述洗油入口的油循环泵707；所述油洗涤塔内设有用于裂解气降温的换热装置(图中未示出)。

所述水洗涤塔708的下方设有水出口，所述水洗涤塔8的上方设有水入口；所述水洗涤塔708的进气口设于水洗涤塔的下部，所述水洗涤塔8的出气口设于水洗涤塔708的上部；在所述水洗涤塔708外部，所述水出口与所述水入口通过管路连通，所述管路上设有用于将废水抽吸至所述水入口的水循环泵709。

所述冷干机7010的出气口依次通过第一阀门7011、第一增压风机7012与主裂解气储存罐7013相连通，所述冷风机7010的出气口依次通过第三阀门 7015、第二增压风机7016和辅裂解气储存罐7017相连通；主裂解气储存罐7013 通过第二阀门7014与用户线路相连。主裂解气储存罐7013还通过管路输送至燃烧室302，为裂解系统提供燃料。

所述裂解气净化系统还包括自洁系统，所述自洁系统包括第一压力表703 和第二压力表705，第一压力表703和第二压力表705分别设于所述过滤器704 的进气口和出气口管路上；所述第一压力表703和第二压力表705之间设有所述压差传感器(图中未示出)；辅裂解气储存罐7017通过管路通过第四阀门7018 与过滤器704相连通；所述压差传感器与第四阀门7018电性相连，当所述压差传感器感应到压差小于设定值，控制第四阀门7018打开；所述过滤器704与废渣收集装置702相连通。

所述污泥裂解系统工作时，污泥进入污泥进料仓，裂解循环由循环风机304 驱动，污泥从污泥进料仓被循环风带入反应器303，裂解为生物炭和裂解气，随后在第一旋风分离器2中，生物炭和一部分裂解气被分离出循环，经过第二换热器6与污泥进行换热后，送至后续的裂解气净化系统7，剩余气体则送至反应器中继续循环。裂解反应完全绝氧，温度为800～900℃，反应器循环中，污泥呈流化状态，从而能在管道中输运，惰性气体储存罐4可以给循环补充气体，以保持压力。

燃料(裂解气)和空气分别通过增压风机305和306进入燃烧室302，在燃烧室302内混合、燃烧后，烟气通过第一换热器5与空气换热后排放到大气中。

待净化的裂解气进入所述裂解气净化系统7，首先经过第二旋风分离器701，将绝大部分固体分离到废渣收集装置702中，随后，裂解气经过过滤器704进一步除去粉尘，经过油洗涤塔706除去有机杂质和进一步降温，经过水洗涤塔 708除去无机水溶性杂质，经过冷干机7010后，得到干燥清洁的常温裂解气，其中，大部分清洁裂解气通过第一阀门7011、增压风机7012、主裂解气储存罐 7013和第二阀门7014供给用户以及为高温裂解系统提供燃料，极少部分清洁裂解气通过第三阀门7015和增压风机7016进入到辅裂解气储存罐7017中，形成高压气源。

过滤器704是陶瓷滤芯组成的阵列，由纤维强化的陶瓷滤芯组成，裂解气通过过滤器704前后损失的压力由两个压力表(第一压力表703和第二压力表 705)监控。当压降达到限值时，开启第四阀门7018，对滤芯进行反冲洗，滤芯中的粉尘会通过重力沉降进入废渣收集装置702，实现过滤器的自洁功能。

前期的试运行结果表明，处理后的污泥体积仅为处理前的1\/5，减量效果显著。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

设计图

一种污泥裂解系统论文和设计

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