申请日2015.12.22
公开(公告)日2016.03.30
IPC分类号C02F11/10; C10G1/00; C10B53/00; F01K27/00
摘要
本发明涉及污泥发电系统和利用污泥发电系统进行发电的方法。其中，污泥发电系统包括：热解炉、第一间接冷凝器、第二间接冷凝器、分离器和发电单元，其中，发电单元包括蒸汽发电装置、热解气发电装置、余热锅炉和燃油锅炉。该污泥发电系统采用热解炉进行热解，有效地避免了传统的单独的污泥热解气发电工艺系统热利用率低，热解气的热量难以进行有效利用的问题。并且，利用燃油锅炉对热解油进行燃烧处理，产生的热量为水供热，得到蒸汽，进行发电，能源利用率高。此外，发电装置采用蒸汽和热解气同时进行发电，发电功率高。
摘要附图
权利要求书
1.一种污泥发电系统，所述污泥发电系统利用污泥进行发电，其特征在于，包括：
热解炉，所述热解炉内设置高温热解区、中温热解区和干燥区，且所述热解炉具有污泥进口、热解炭出口和水出口，以及设置于所述高温热解区的第一热解气液混合物出口和设置于所述中温热解区的第二热解气液混合物出口;
第一间接冷凝器，所述第一间接冷凝器具有第一水进口、第一热解气液混合物进口、第一冷凝热解气液混合物出口和第一蒸汽出口，所述第一热解气液混合物进口与所述第一热解气液混合物出口相连;
第二间接冷凝器，所述第二间接冷凝器具有第二水进口、第二热解气液混合物进口、第二冷凝热解气液混合物出口，所述第二热解气液混合物进口与所述第二热解气液混合物出口和所述第一冷凝热解气液混合物出口相连;
分离器，所述分离器具有第二冷凝热解气液混合物进口、热解油出口、热解水出口、热解气出口，所述第二冷凝热解气液混合物进口与所述第二冷凝热解气液混合物出口相连;
发电单元，所述发电单元包括蒸汽发电装置、热解气发电装置、余热锅炉和燃油锅炉，其中，热解气发电装置具有热解气入口、烟气出口和第二电量输出端，所述热解气入口与所述热解气出口相连，所述余热锅炉具有第三水进口、烟气入口和第三蒸汽出口，所述烟气入口与所述烟气出口相连，所述燃油锅炉具有热解油入口、锅炉水进口和第二蒸汽出口，所述热解油入口与所述热解油出口相连，所述蒸汽发电装置具有蒸汽入口和第一电量输出端，所述蒸汽入口与所述第一蒸汽出口、所述第二蒸汽出口和所述第三蒸汽出口相连。
2.根据权利要求1所述的污泥发电系统，其特征在于，所述热解炉为旋转床热解炉，所述热解炉包括：
环形炉体;以及
燃气辐射管加热器，所述燃气辐射管加热器设置在所述环形炉体的环形内壁上。
3.根据权利要求1所述的污泥发电系统，其特征在于，进一步包括：
脱水机，所述脱水机与所述污泥进口相连。
4.根据权利要求1所述的污泥发电系统，其特征在于，所述水出口设置在所述干燥区内。
5.根据权利要求1所述的污泥发电系统，其特征在于，进一步包括：
净化器，所述净化器与所述热解气出口和所述热解气入口相连。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述的污泥发电系统进行发电的方法，其特征在于，包括：
利用热解炉将污泥进行热解处理，以便得到第一热解气液混合物、第二热解气液混合物和热解炭;
利用第一间接冷凝器将所述第一热解气液混合物与水进行第一换热处理，以便得到第一冷凝热解气液混合物和第一蒸汽;
利用第二间接冷凝器将所述第一冷凝热解气液混合物和所述第二热解气液混合物与水进行第二换热处理，以便得到第二冷凝热解气液混合物;
利用分离器对所述第二冷凝热解气液混合物进行分离处理，以便得到热解水、热解油和热解气;
通过热解气发电装置利用热解气进行发电，利用余热锅炉将所述烟气与水进行第三换热处理，以便得到冷却的烟气和第三蒸汽，并利用燃油锅炉对所述热解油进行燃烧处理，以便加热水，得到第二蒸汽，并通过蒸汽发电装置，利用所述第一蒸汽、所述第二蒸汽和所述第三蒸汽进行发电。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述污泥进行脱水处理，以便得到脱水后的污泥。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，高温热解区的温度为600-800摄氏度。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，中温热解区的温度为400-600摄氏度。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述热解气进行净化处理，以便得到净化后的热解气。
说明书
污泥发电系统及其发电方法
技术领域
本发明涉及污泥发电系统和利用污泥发电系统进行发电的方法。
背景技术
污泥包含工业污泥及城市污泥，其中工业污泥主要有含油污泥、钢厂污泥等，城市污泥一般是污水处理厂在污水净化过程中产生的副产品，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。如何安全、经济、合理地处理污泥是世界各国所遇到的难题。
污泥处理技术一般包括土地填埋、堆肥利用、焚烧处理、厌氧消化等，其中土地填埋由于占用大量土地，已逐渐被淘汰，堆肥的产品的含有较多重金属难以有效利用，而焚烧处理虽然减量化效果显著，但同时带来了二噁英等问题，厌氧消化技术复杂、对产酸菌和产甲烷菌的要求较高，系统可靠性较差。
污泥热解是较为先进的污泥处理技术，具有无害化水平高、资源化水平显著等特点，该技术主要是在无氧或缺氧的条件下，将污泥中的有机物转化为H2、CH4、CO等热解气体，以及热解油和固体炭。污泥含水率较高，一般达到85%～95%，常见的污泥热解工艺主要是回转窑热解，但其单台处理量较小、操作较为复杂、经济效益差，难以实现工业化应用。
由此，污泥热解的系统及其工业化应用有待研究。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种污泥发电系统，该污泥发电系统采用蒸汽发电装置和热解气发电装置共同进行发电，热利用率高、环境污染小，并且热解得到的热解油燃烧产生的蒸汽也可以进行发电，发电功率高。
因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种污泥发电系统，所述污泥发电系统利用污泥进行发电。根据本发明的实施例，包括：
热解炉，所述热解炉内设置高温热解区、中温热解区和干燥区，且所述热解炉具有污泥进口、热解炭出口和水出口，以及设置于所述高温热解区的第一热解气液混合物出口和设置于所述中温热解区的第二热解气液混合物出口;
第一间接冷凝器，所述第一间接冷凝器具有第一水进口、第一热解气液混合物进口、第一冷凝热解气液混合物出口和第一蒸汽出口，所述第一热解气液混合物进口与所述第一热解气液混合物出口相连;
第二间接冷凝器，所述第二间接冷凝器具有第二水进口、第二热解气液混合物进口、第二冷凝热解气液混合物出口，所述第二热解气液混合物进口与所述第二热解气液混合物出口和所述第一冷凝热解气液混合物出口相连;
分离器，所述分离器具有第二冷凝热解气液混合物进口、热解油出口、热解水出口、热解气出口，所述第二冷凝热解气液混合物进口与所述第二冷凝热解气液混合物出口相连;
发电单元，所述发电单元包括蒸汽发电装置、热解气发电装置、余热锅炉和燃油锅炉，其中，热解气发电装置具有热解气入口、烟气出口和第二电量输出端，所述热解气入口与所述热解气出口相连，所述余热锅炉具有第三水进口、烟气入口和第三蒸汽出口，所述烟气入口与所述烟气出口相连，所述燃油锅炉具有热解油入口、锅炉水进口和第二蒸汽出口，所述热解油入口与所述热解油出口相连，所述蒸汽发电装置具有蒸汽入口和第一电量输出端，所述蒸汽入口与所述第一蒸汽出口、所述第二蒸汽出口和所述第三蒸汽出口相连。
所述热解炉用于对所述污泥进行热解处理，以便得到第一热解气液混合物、第二热解气液混合物和热解炭，其中，所述第一热解气液混合物的温度高于所述第二热解气液混合物的温度。
所述第一间接冷凝器用于将所述第一热解气液混合物与水进行第一换热处理，以便得到第一冷凝热解气液混合物和第一蒸汽;所述第二间接冷凝器用于将所述第一冷凝热解气液混合物和所述第二热解气液混合物与水进行第二换热处理，以便得到第二冷凝热解气液混合物和第二蒸汽。
所述分离器用于对所述第二冷凝热解气液混合物进行分离处理，以便得到热解水、热解油和热解气。
所述热解气发电装置用于利用热解气进行发电，并排出烟气，所述燃油锅炉用于对所述热解油进行燃烧处理，以便加热水，得到第二蒸汽;所述余热锅炉用于将所述烟气与水进行第三换热处理，以便得到冷却的烟气和第三蒸汽，所述蒸汽发电装置用于利用所述第一蒸汽、所述第二蒸汽和所述第三蒸汽进行发电。
根据本发明实施例的污泥发电系统，采用热解炉进行热解，有效地避免了传统的单独的污泥热解气发电工艺系统热利用率低，热解气的热量难以进行有效利用的问题。并且，利用燃油锅炉对热解油进行燃烧处理，产生的热量为水供热，得到蒸汽，进行发电，能源利用率高。此外发电装置采用蒸汽和热解气共同进行发电，发电功率高。
另外，根据本发明上述实施例的污泥发电系统，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述热解炉为旋转床热解炉，所述热解炉包括：环形炉体;以及燃气辐射管加热器，所述燃气辐射管加热器设置在所述环形炉体的环形内壁上。
根据本发明的实施例，所述发电装置是由蒸汽轮机和燃气轮机构成的。
根据本发明的实施例，该系统进一步包括：脱水机，所述脱水机与所述污泥进口相连，所述脱水机用于对所述污泥进行脱水处理，以便得到脱水后的污泥。
根据本发明的实施例，所述水出口设置在所述干燥区内。
根据本发明的实施例，该系统进一步包括：净化器，所述净化器与所述热解气出口和所述热解气入口相连，所述净化器用于所述对热解气进行净化处理，以便得到净化后的热解气。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前述的污泥发电系统进行发电的方法。根据本发明的实施例，该系统包括：利用热解炉将污泥进行热解处理，以便得到第一热解气液混合物、第二热解气液混合物和热解炭;利用第一间接冷凝器将所述第一热解气液混合物与水进行第一换热处理，以便得到第一冷凝热解气液混合物和第一蒸汽;利用第二间接冷凝器将所述第一冷凝热解气液混合物和所述第二热解气液混合物与水进行第二换热处理，以便得到第二冷凝热解气液混合物;利用分离器对所述第二冷凝热解气液混合物进行分离处理，以便得到热解水、热解油和热解气;通过热解气发电装置利用热解气进行发电，利用余热锅炉将所述烟气与水进行第三换热处理，以便得到冷却的烟气和第三蒸汽，并利用燃油锅炉对所述热解油进行燃烧处理，以便加热水，得到第二蒸汽，并通过蒸汽发电装置，利用所述第一蒸汽、所述第二蒸汽和所述第三蒸汽进行发电。
根据本发明实施例的污泥发电系统，采用热解炉进行热解，有效地避免了传统的单独的污泥热解气发电工艺系统热利用率低，热解气的热量难以进行有效利用的问题。并且，利用燃油锅炉对热解油进行燃烧处理，产生的热量为水供热，得到蒸汽，进行发电，能源利用率高。此外发电装置采用蒸汽和热解气同时进行发电，发电功率高。
另外，根据本发明上述实施例的发电方法，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述热解炉为旋转床热解炉，所述热解炉包括：环形炉体;以及燃气辐射管加热器，所述燃气辐射管加热器设置在所述环形炉体的环形内壁上。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括：将所述污泥进行脱水处理，以便得到脱水后的污泥。
根据本发明的实施例，高温热解区的温度为600-800摄氏度。
根据本发明的实施例，中温热解区的温度为400-600摄氏度。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括：将所述热解气进行净化处理，以便得到净化后的热解气。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。