[發明專利]一種市政污泥加壓氣化燃氣輪機發電的系統及方法

在審

• 申請號: 201810275568.2
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108587691A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 陳曉平;王清;楊敘軍;宋聯;朱葛;梁財;劉道銀;馬吉亮
• 申請（專利權）人: 東南大學;無錫國聯環保科技股份有限公司
• 主分類號: C10J3/54
• 分類號: C10J3/54;C10J3/56;C10J3/72;C10J3/82;C02F11/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張艷

本發明公開了一種市政污泥加壓氣化燃氣輪機發電的系統及方法，本發明系統包括順次相連的熱干化裝置、加壓氣化裝置、凈化裝置、燃氣輪機和熱交換裝置，燃氣輪機還與發電機相連，熱交換裝置還與熱干化裝置和尾氣處理裝置相連。本發明方法包括將機械脫水污泥經熱干化裝置得到熱干化污泥；熱干化污泥輸送到加壓氣化裝置得到合成氣，合成氣經過凈化裝置得到凈化合成氣；凈化合成氣送入燃氣輪機燃燒作功，燃氣輪機的高溫排氣送入熱交換裝置，高溫排氣與冷凝水進行熱交換，得到低溫煙氣和飽和蒸汽；飽和蒸汽送入熱干化裝置，飽和蒸汽與機械脫水污泥進行間接換熱，得到熱干化污泥和冷凝水，該冷凝水輸送到熱交換裝置；低溫煙氣經過尾氣處理后達標排放。

技術領域

本發明涉及一種市政污泥加壓氣化燃氣輪機發電的系統及方法，屬于污泥氣化發電技術領域。

背景技術

隨著我國城市化進程的加快和生活水平的提高，公眾對環境問題越來越關注，對環境質量的要求也日漸提高。城市生活污水的排放量日益增多，為了防止水域污染，改善生態環境，污水處理量迅速增加，污水處理過程中產生的污泥量也隨之增多。我國的城市干污泥的排放量每年有600萬噸左右，折合濕污泥(含水率80％)達3000萬噸，其中80％沒有得到無害化、穩定化處理。污泥的安全合理處理問題是我國水污染控制領域的薄弱環節，己成為制約我國城市可持續發展的重大問題。

我國目前的污泥處置方式中，土地填埋占63％、污泥耗氧發酵+農用占13.5％、污泥自然干化綜合利用占5.4％、污泥焚燒占1.8％、污泥露天堆放占1.8％、污泥外運占14.4％。土地填埋成本較低，易于操作，但會占用大量的土地且污泥產生的滲濾液會威脅地下水資源。污泥焚燒對技術和經濟要求比較高，其運行、維護等費用高，同時焚燒造成重金屬在飛灰中富集，且會生成二惡英等劇毒物質。目前，國內真正實現安全處置的污泥比例不超過20％。

污泥氣化發電是一種具有廣闊應用前景的污泥無害化、減量化、穩定化和資源化處理技術。污泥氣化反應能有效破壞和殺死病原體，污泥中的有機成分轉化為可燃氣體，剩余部分轉化為殘渣，減容效果明顯。污泥氣化產生的燃氣直接用于燃氣輪機發電，余熱回收利用，用來干化污泥，實現了能量的梯級利用，有效提高了能量利用的品位和效率。與焚燒相比，污泥氣化工藝的有害氣體的排放明顯減少，中低溫氣化還可有效降低飛灰中重金屬的含量。因此，污泥氣化發電技術是一種高效、清潔、環保的污泥處理工藝。

本領域的現有技術也提供了一些污泥氣化發電的方法，如發明專利CN105198182A中公開了一種污泥制氣發電方法及裝置，其步驟：利用燃氣發電機排放的尾氣直接干化污泥，將干化后的污泥破碎成型，送入煤氣發生爐與氣化劑反應生成煤氣，將煤氣降溫后凈化，將凈化后的煤氣送入燃氣發電機發電。該方法利用燃氣輪機高溫尾氣直接與污泥接觸來干化污泥，污泥中的有害成分被帶入尾氣中造成尾氣的二次污染，因此后續尾氣需要經過洗滌、脫硫后才能排放，成本大。另外，由于該方法選用較高的氣化溫度，氣化產生的煤氣需要降溫后除塵凈化，損失了煤氣部分熱量，使系統的能量利用效率降低。該發明中煤氣發生爐的燃料層溫度為600℃-1200℃，研究表明，自維持的氣化爐中，氣化溫度較高時，合成氣中的有效成分CO、CH4、H2等的體積分數明顯減少，冷煤氣效率也明顯降低。有外部熱源的氣化爐中，較高的氣化爐溫度需要輸入更多的外部能量，經濟性差。并且高溫氣化時，有害氣體排放明顯增多，飛灰中重金屬含量高。因此，最佳的氣化溫度不宜超過700℃。此外，該發明采用常壓氣化，所產生的合成氣處于常壓狀態，熱流密度小。由于燃氣發電機對進口氣體的壓力和熱流密度有較高要求，所以常壓下的合成氣進入燃氣發電機發電需要先壓縮到一定壓力，發電效率較低。