公布日：2024.12.27
申請日：2024.07.18
分類號：C10J3/72(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/147(2019.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F11/143(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F11/10(2006.01)I
摘要
本發明涉及廢棄物資源化與綜合利用技術領域，具體涉及一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統。本發明方法在厭氧消化罐中添加高含水率污泥進行協同厭氧消化；在厭氧消化污泥調理階段，添加超低含水率的廢棄物并起到骨架支撐材料的作用；在脫水階段，添加中含水率的廢棄物；在干化階段，添加低含水率的廢棄物；在熱解氣化階段前，采用超低含水率的廢棄物與干化后的污泥混合造粒。本發明方法將厭氧消化與熱解氣化進行耦合，實現了對高含水率、中含水率、低含水率以及超低含水率廢棄物的綜合利用，實現了對CO2的減排以及利用，同時還提高了熱解氣化產生的可燃氣熱值，增加了系統的能量輸出，有助于資源的節約與綜合利用。
權利要求書
1.一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，其特征在于：包括厭氧消化罐與熱解氣化爐，所述的厭氧消化罐中產生的沼氣經分離提純后，得到CH4和CO2，CO2作為氣化劑進入后端的熱解氣化爐；厭氧消化罐產生的消化污泥經調理、脫水、干化后進入熱解氣化爐，以蒸汽和CO2為氣化劑進行熱解氣化反應；在厭氧消化罐中添加高含水率廢棄物進行協同厭氧消化；在調理階段，添加超低含水率的廢棄物作為有機調理劑，超低含水率的廢棄物與消化后的消化污泥進行混合，起到骨架支撐材料的作用；在脫水階段，添加中含水率的廢棄物，中含水率的廢棄物與調理后的污泥一同進入脫水機進行脫水；在干化階段，采用低含水率的廢棄物，低含水率的廢棄物與脫水后的污泥一同進入干化機進行進一步干化；在熱解氣化階段前，采用超低含水率的廢棄物與干化后的污泥混合造粒。
2.根據權利要求1所述的一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，其特征在于：所述的高含水率廢棄物的含水率大于等于90％，包括但不限于污水處理廠濃縮污泥、廚余壓榨液、餐廚廢液、食品廠廢液以及畜禽糞污廢水。
3.根據權利要求1所述的一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，其特征在于：所述的中含水率廢棄物的含水率大于等于60％并小于90％，包括但不限于脫水污泥、酒糟、藥渣以及畜禽糞便固體。
4.根據權利要求1所述的一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，其特征在于：所述的低含水率廢棄物的含水率大于等于30％并小于60％，包括但不限于干化污泥以及園林垃圾。
5.根據權利要求1所述的一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，其特征在于：所述的超低含水率廢棄物的含水率小于30％，包括但不限于鋸末、農作物秸稈、稻殼以及廢活性炭。
6.根據權利要求1所述的一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，其特征在于：所述的調理階段中，超低含水率廢棄物的添加量不超過消化污泥絕干量的15％。
7.根據權利要求1所述的一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，其特征在于：所述的脫水階段，脫水后污泥的含水率降低至60％以下；干化階段，干化后污泥的含水率降低至20％以下。
8.根據權利要求1所述的一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，其特征在于：所述的熱解氣化階段中，以蒸汽和沼氣分離提純后的CO2按照體積比8:2作為氣化劑，熱解氣化后產生可燃氣，可燃氣經過凈化后進入能量利用系統。
9.根據權利要求8所述的一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，其特征在于：所述的熱解氣化后產生的爐渣外運進行建材利用，產生的可燃氣和沼氣分離提純后的CH4進入燃氣輪機燃燒發電，產生的電能自用和/或并網，燃燒后的尾氣通過余熱鍋爐產生蒸汽進行余熱利用，蒸汽用于厭氧消化罐加熱、提供氣化劑和為干化階段提供熱源。
發明內容
本發明的目的是提供一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，以實現對多源廢棄物的協同處理處置，同時增加能源產出，提高能量和資源利用率的目的。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種厭氧消化耦合熱解氣化的多源廢棄物綜合利用系統，包括厭氧消化罐與熱解氣化爐，所述的厭氧消化罐中產生的沼氣經分離提純后，得到CH4和CO2，CO2作為氣化劑進入后端的熱解氣化爐；厭氧消化罐產生的消化污泥經調理、脫水、干化后進入熱解氣化爐，以蒸汽和CO2為氣化劑進行熱解氣化反應；在厭氧消化罐中添加高含水率廢棄物進行協同厭氧消化；在調理階段，添加超低含水率的廢棄物作為有機調理劑，超低含水率的廢棄物與消化后的消化污泥進行混合，起到骨架支撐材料的作用；在脫水階段，添加中含水率的廢棄物，中含水率的廢棄物與調理后的污泥一同進入脫水機進行脫水；在干化階段，采用低含水率的廢棄物，低含水率的廢棄物與脫水后的污泥一同進入干化機進行進一步干化；在熱解氣化階段前，采用超低含水率的廢棄物與干化后的污泥混合造粒。
進一步地，所述的高含水率廢棄物的含水率大于等于90％，包括但不限于污水處理廠濃縮污泥、廚余壓榨液、餐廚廢液、食品廠廢液以及畜禽糞污廢水。
進一步地，所述的中含水率廢棄物的含水率大于等于60％并小于90％，包括但不限于脫水污泥、酒糟、藥渣以及畜禽糞便固體。
進一步地，所述的低含水率廢棄物的含水率大于等于30％并小于60％，包括但不限于干化污泥以及園林垃圾。
進一步地，所述的超低含水率廢棄物的含水率小于30％，包括但不限于鋸末、農作物秸稈、稻殼以及廢活性炭。
進一步地，所述的調理階段中，超低含水率廢棄物的添加量不超過消化污泥絕干量的15％。
進一步地，所述的脫水階段，脫水后污泥的含水率降低至60％以下；干化階段，干化后污泥的含水率降低至20％以下。
進一步地，所述的熱解氣化階段中，以蒸汽和沼氣分離提純后的CO2按照體積比8:2作為氣化劑，熱解氣化后產生可燃氣，可燃氣經過凈化后進入能量利用系統。
進一步地，所述的熱解氣化后產生的爐渣外運進行建材利用，產生的可燃氣和沼氣分離提純后的CH4進入燃氣輪機燃燒發電，產生的電能自用和/或并網，燃燒后的尾氣通過余熱鍋爐產生蒸汽進行余熱利用，蒸汽用于厭氧消化罐加熱、提供氣化劑和為干化階段提供熱源。
本發明的有益效果：
1、在厭氧消化罐中處理高含水率廢棄物的同時，還能夠增加沼氣產量和能量輸出；在調理階段，將超低含水率的物料作為有機調理劑還可打開消化污泥脫水通道，降低調理劑用量，且增加了熱值，有利于提高后端熱解氣化可燃氣的產出和熱值，增加能量輸出；
2、本發明系統能夠充分利用厭氧消化產生沼氣中的CO2，實現了對CO2的捕集和再利用，減少了溫室氣體排放，降低了熱解氣化環節的蒸汽消化量，提高了可燃氣的產量和熱解氣熱值，且本發明系統共用一套能量利用系統，可以實現減少設備的投入、節省占地面積，實現綜合調控能量需求分配等目的，有助于能源的節約與綜合利用。
（發明人：徐宇鵬;王棣;楊浩;馬寧;張杰;王秀珍;李志勇;孫涵;高愛華;劉迎旭）
