申请日2011.10.26
公开(公告)日2013.05.01
IPC分类号C10L3/08; C10L3/10; C02F11/12; C02F11/00; C02F11/02; C02F11/10
摘要
本发明涉及一种新型生物质能源，特别是一种污水污泥再生生物质燃气，其特征在于：由污泥好氧厌氧生物增质设施提高污泥再生生物质天然气产量，然后采用脱水干化设施把污泥的含水率降到50-60%，由污泥造尘雾机把污泥制成颗粒度=Φ0.2mm的尘雾，再由鼓风机将废热锅炉产生的高温热气一并吹入第一级热分解反应装置中，污泥中的水分、挥发分和微生物菌胶团有机物汽化，与固体无机物分离，其生成的气固混合气由抽风机送入除尘装置，清除其灰渣，尔后第一级热分解反应装置生成的气体进入第二级催化热裂解反应装置，在800-900℃下水蒸汽和第一级生成气在催化剂的催化下进行甲烷化反应，生成生物质天然气，再由排送机排至废热锅炉，在废热锅炉中，生物质天然气进行冷却，冷却后由排送机送入生物质燃气净化装置进行冷却、脱水、脱CO2，脱硫、脱氮和氰化物及萘气、氨气、焦油、除尘等有害杂质，净化后的生物质燃气经生物质燃气气体压缩机压缩后送入储气罐，可供用户使用，至此完成了污水污泥再生生物质燃气的生产过程。本发明对建设资源节约型、环境友好型社会具有明显的社会效益和经济效益。
权利要求书
1.一种新型生物质能源，特别是一种污水污泥再生生物质燃气， 其特征在于污泥中的水分、挥发分、微生物菌胶团及吸附其上的有机 物，经高温热分解，水分、挥发分、有机物蒸发汽化且分解生成气体， 并与无机物、灰砂等分离，在除尘装置中将生成气体提取，经高温催 化热裂解甲烷化反应制成生物天然气。
2.按权利要求1所述的一种污水污泥再生生物质燃气，其特征 在于所述的生产工艺流水线包括污泥好氧厌氧生物增质设施、脱水干 化设施、污泥造尘雾机、鼓风机、第一级热分解反应装置、抽风机、 除尘装置、第二级催化热裂解反应装置、排送机、废热锅炉、排送机、 生物质燃气净化装置、生物质燃气气体压缩机、储气罐组成，其特征 在于：污泥好氧厌氧生物增质设施利用生物工程提高污泥微生物菌胶 的数量来提高污泥造气产量以达到每1.5kg的污泥制造每立方米生物 质燃气的热值Qa=6000kcal/m3，在增质后采用脱水干化设施把污泥的 含水率降到50-60%，由污泥造尘雾机制造为颗粒度=Φ0.2mm的尘 雾，再由鼓风机将废热锅炉产生的80-120℃的高温热气一并吹入第一 级热分解反应装置，温度提高到300℃以上开始发生热分解反应，水 分蒸发，挥发分有机物等与固体无机物分离，其生成的气固混合气由 抽风机送入除尘装置，清除其灰渣，第一级热分解反应装置生成的气 体进入第二级催化热裂解反应装置，生成气与水蒸汽在镍基和硫化钼 基及木炭催化剂上进行甲烷化反应生成生物燃气，再由排送机送至废 热锅炉中降温，回收生成气中的潜热可加热锅炉中的空气产生热气， 由鼓风机吹入污泥造尘雾机，冷却后的生成气由排送机进入生物质燃 气净化装置，在生物质燃气净化装置中达到三个目标：1、生成气降 温;2、除去有害杂质：脱水脱CO2，脱硫化氢，脱氮氧化物，氰气、 焦油;3、回收有价值的副产品，净化后的生成气即为生物质燃气， 经生物质燃气气体压缩机压缩后送入储气罐，可供用户使用，至此完 成了污水污泥再生生物质燃气的生产过程。
说明书
污水污泥再生生物质燃气
技术领域
本发明涉及一种新型生物质能源，特别是一种污水污泥再生生物 质燃气。
背景技术
随着污水设施的普及、处理率的提高、处理程度的深化，污水处 理厂的污泥产量大大增加，由此引起的二次污染已不能忽视，国内外 污泥处理和处置的方法很多，一般采用浓缩、消化、脱水、干化、有 效利用(多为农用)、填埋、焚烧，或用几种方法组合处理，应该说 对污水厂的污泥的处理，我们与先进国家还有较大差距。
污泥是污水处理厂在处理过程中产生的沉淀物质，通常为污水处 理总量的0.5-1.0%，污泥的组成非常复杂，是由多种微生物形成的菌 胶团与其吸附的有机物和无机物组成，除含有大量的水(含水率可达 90%)以外，还含有难以降解的有机物、重金属和盐类及多种病原微 生物寄生虫、卵，污泥中有机物含量高极易腐败产生恶臭，我国长期 以来存在重水轻泥现象。
当前的能源短缺是抑制我国国民经济发展的重要因素，已经影响 到改善民生的国策的实施，且污泥得不到妥善处理后还会给环境造成 二次污染，给民生造成恶劣影响，目前我国政府已高度重视污泥的处 理，本发明就是根据污泥的组成成分作为一种资源进行可再生利用生 产生物质燃气。
发明内容
本发明的目的是把污水处理厂、排污水管道产出的污泥作为一种 资源进行可再生利用生产生物质燃气，以替代在生活、生产中目前所 使用的天然气，同时消除污泥这种城市环保垃圾对自然环境所造成的 二次污染。本发明设计的污水污泥再生生物质燃气，其生产工艺流水 线主要由污泥好氧厌氧生物增质设施、脱水干化设施、污泥造尘雾机、 鼓风机、第一级热分解反应装置、抽风机、除尘装置、第二级催化热 裂解反应装置、排送机、废热锅炉、排送机、生物质燃气净化装置、 生物质燃气气体压缩机、储气罐组成，其特征在于：污泥好氧厌氧生 物增质设施利用生物工程提高污泥微生物菌胶的数量来提高污泥造 气产量以达到每1.5kg的污泥制造每立方米生物质燃气的热值 Qa=6000kcal/m3，在增质后采用脱水干化设施把污泥的含水率降到 50-60%，由污泥造尘雾机制造为颗粒度=Φ0.2mm的尘雾，再由鼓风机 将废热锅炉产生的80-120℃的高温热气一并吹入第一级热分解反应 装置，温度提高到300℃以上开始发生热分解反应，水分蒸发，挥发 分有机物等与固体无机物分离，其生成的气固混合气由抽风机送入除 尘装置，清除其灰渣，第一级热分解反应装置生成的气体进入第二级 催化热裂解反应装置，在第二级催化热裂解反应装置中有五种反应： 第一种为热分解反应：C-C键断裂大分子变小分子
Cm+nH(m+n)+2→CnH2n+2+CmH2m;
第二种为脱氢反应：CnH2n+2→CnH2n+H2在同系物，随着碳原子数增 加，在裂解过程中，生成新烷烃分子，在高温下继续裂解成比较稳定 的气体，在很高温度下，烃类分子分解为C+H2;
第三种为转化反应：分子原子数不变，但相互位置改变;
第四种为聚合反应：(环化、热叠合)两个或更多个烯烃分结合成一 个更大的分子，构成芳香烃，
第五种为广义水煤气反应：裂解反应中，裂解生成物与水蒸气进行反 应：
上述五种反应是热分解主要反应：催化裂解反应中，在有催化剂的情 况下，烃(气态烃或液态烃)(焦油)被水蒸汽转化为H2、CO、CO2反应如下：
水煤气转化反应转化率由多种因素决定，在催化热 裂解装置甲烷化反应形成天燃气，一氧化碳和氢在镍基催化剂和硫化 钼基催化剂上，还要加入木炭作为催化剂之一可转化为甲烷称为甲烷 反应，其热化学反应式如下：
甲烷转化率随时空速度增加而减少，这是由于时空速度越快，原料气 是在催化剂上停的时间越短，转化反应越不完全，温度是甲烷转化反 应的决定因素，提高温度将大大提高烧烃的转化率，在烃类进行蒸汽 转化时必须注意烃类热裂解有析出碳的可能，析出的碳就沉积在催化 剂表面上，严重影响催化剂催化剂的活性，催化剂裂解反应完毕后， 生成的气体由排送机排至废热锅炉，在废热锅炉中，生成气降温，并 加热锅炉中的空气产生热气，由鼓风机吹入污泥造尘雾机，冷却后的 生成气由排送机进入生物质燃气净化装置，在生物质燃气净化装置中 达到三个目标：1、生成气降温;2、除去有害杂质：脱水脱CO2，脱 硫化氢，脱氮氧化物，氰气、焦油;3、回收有价值的副产品，净化后 的生成气即为生物质燃气，经生物质燃气气体压缩机压缩后送入储气 罐，可供用户使用，至此完成了污水污泥再生生物质燃气的生产过程。
本发明的价值是可以将数量巨大的污泥环境垃圾再生利用转为 非常可观的低碳生物质天然气能源，这种能源足以调整我国目前的能 源结构，走出一条中国式分区现实自给自足的能源之路，摆脱我国能 源过度依赖外国进口的现状。