[發明專利]煤與污泥混合氣化的方法及裝置

有效

• 申請號: 202010974548.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112159683B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王小波;趙增立;劉安琪;魏國強;鐘慧瓊;黃振;李海濱
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/50;C10J3/52;C10J3/72;C10J3/84
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江;朱聰聰

本發明公開了一種煤與污泥混合氣化的方法及裝置，污泥與煤經過(1)污泥脫揮發分：(2)氣固分離；(3)揮發分氣水分離；(4)污泥碳與煤共氣化最終得到可燃氣；裝置包括上行床，在上行床內部的下行床，氣固分離裝置，氣水分離裝置。本發明適用于較高含水率的市政污水處理產生的污泥與煤的共氣化資源化/能源化利用；相較于現有技術污泥與煤共利用過程穩定，摻混率可大幅提高，有助于解決目前污泥能源化利用困難的問題，實現污泥的減量化、穩定化、資源化、能源化。

技術領域

本發明涉及環境工程技術領域，尤其是一種污水處理過程產生的污泥與煤共同進行能源化利用的方法及其裝置。

背景技術

據統計，截止2020年我國城鎮污水處理能力約為2.1億噸/日，實際運行負荷約70％，按污水處理過程中平均污泥產生率萬分之三估算，2020年我國污泥產生量將超過6000萬噸/年或者16萬噸/日。《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918－2002)要求污水處理廠污泥出廠含水率應小于80％。目前我國污泥主流的處理方式是衛生填埋，《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質》(GB/T 23485-2009)要求進入生活垃圾衛生填埋場與生活垃圾進行共同處置的城鎮污水處理廠污泥含水率低于60％。污泥填埋雖然具有投資稍少、工藝簡單、處理量大等優點。但是，填埋的垃圾并沒有進行無害化處理，殘留著大量的細菌、病毒，還潛伏著沼氣重金屬污染等隱患，其垃圾滲漏液還會長久地污染地下水資源，所以，這種方法潛在著極大危害。目前許多發達國家明令禁止填埋污泥，我國政府的各級主管部門對這種處理技術存在的問題也逐步有了認識需要禁止、淘汰此類行為。以污泥焚燒/氣化為代表的污泥高溫能源化利用技術因可以使污泥的減量率提高、破壞有機微生污染物、節能發電等優點而具有廣泛的應用前景。污泥的焚燒/氣化能源化處置利用是目前污泥處置的重要發展方向。

但由于污泥本身熱值較低，依靠傳統的直接焚燒的方法難以實現污泥的高效穩定焚燒/氣化，無法達到日益嚴格的大氣排放標準。將污泥能源化利用過程(氣化/焚燒過程)與傳統大宗能源—“煤”的利用結合起來，利用高熱值的煤來穩定污泥的熱利用過程是一個極具前景的利用方向。但是由于污泥具有高水分、高揮發分、低熱值的特點，與通常煤的相對低水分、低揮發分、高熱值的特性相反，目前煤與污泥一起熱利用時通常需要污泥的摻混比小于5％，摻混比較低。專利CN201810291135.6公開了一種燃煤耦合生物質、垃圾、污泥氣化燃燒熱電聯產裝置及工藝，它在現有火電鍋爐、汽輪機和發電機的基礎上，引入全新的旋風式流化床氣化爐、旋風分離器和旋風式低熱值氣體燃燒機，獲得的氣化燃氣直接高溫燃燒，獲得的高溫煙氣達到1200℃以上直接通入火電鍋爐；可用于多種生物質、有機垃圾，污泥且能防止產生結焦，具有保證系統連續運行、熱值利用充分、工藝流程較短、運行成本較低的優點，并能很好的與現役發電站耦合實現熱電聯產平衡。專利CN201811007523.3提供了一種污泥干化氣化耦合燃煤發電系統，包括污泥間接干化單元，利用蒸汽對存儲于污泥存儲倉庫的污泥原料進行間接干燥脫水，污泥存儲倉庫產生的廢氣及污泥原料進行間接干燥脫水產生的廢氣為乏氣；污泥氣化制燃單元，用于將間接干燥脫水后的污泥進行輸送氣化，產生可燃氣；燃氣焚燒單元，用于將污泥氣化制燃單元產生的可燃氣及乏氣送燃煤鍋爐燃燒。

但上述專利均未涉及如何使使燃料特性迥異的污泥及煤高效穩定熱利用的問題。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術在污泥與煤共利用過程中摻混比低、利用穩定性差的技術問題，提供一種充分利用煤熱值高、燃燒穩定的特點，可將污泥先脫揮發分轉換為熱值中等揮發分低的污泥碳及揮發分再將污泥碳及煤再共氣化的方法及裝置。

本發明是通過以下技術方案來實現的：一種煤與污泥混合氣化的方法，包括如下步驟：

(1)污泥脫揮發分：含水率40％以下的干化污泥，經簡單破碎處理的污泥形成較為均勻粉末狀，經過破碎的污泥從上行床底部進入上行床，在上行床內與從下行床內循環過來的高溫床料混合，在高溫床料加熱下污泥完成揮發分析出；脫揮發分產生的污泥碳及床料的混合物與揮發分在上行床擴展段自動分離，分離出來的污泥碳及床料的混合物進入下行床；