申請(qǐng)日2010.04.29

　　公開(kāi)(公告)日2010.09.29

　　IPC分類(lèi)號(hào)C10B53/00; C02F11/10; C01B31/08; C10B49/10

　　摘要

　　城市污泥低溫?zé)峤馔瑫r(shí)制備生物油和活性炭方法，解決了目前常規(guī)污泥熱解方法只能獲得單一資源化產(chǎn)品的難題，可同時(shí)獲得高品質(zhì)生物油和活性炭，污泥(A)通過(guò)螺旋加料器(1-1)進(jìn)入熱解反應(yīng)器(1)，流化風(fēng)(B)經(jīng)風(fēng)室(1-2)和布風(fēng)板(1-3)進(jìn)入熱解反應(yīng)器(1);旋風(fēng)分離器(2)捕集落下來(lái)的熱解炭(C)通過(guò)落料管(3)、回料器(4)和返料管(5)返回?zé)峤夥磻?yīng)器(1)進(jìn)行循環(huán);熱解炭(C)經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后成為活性炭(D)，之后活性炭(D)隨熱解氣(E)進(jìn)入陶瓷過(guò)濾器(8)，被陶瓷過(guò)濾器(8)捕集;陶瓷過(guò)濾器(8)排出的熱解氣(E)進(jìn)入冷凝器(9)，冷凝器(9)下部回收生物油(H)，排出不凝結(jié)氣(I)。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種城市污泥低溫?zé)峤馔瑫r(shí)制備生物油和活性炭的方法，其特征在于：污泥(A)通過(guò)螺旋加料器(1-1)進(jìn)入熱解反應(yīng)器(1)，流化風(fēng)(B)經(jīng)風(fēng)室(1-2)和布風(fēng)板(1-3)進(jìn)入熱解反應(yīng)器(1);旋風(fēng)分離器(2)捕集落下來(lái)的熱解炭(C)通過(guò)落料管(3)、回料器(4)和返料管(5)返回?zé)峤夥磻?yīng)器(1)進(jìn)行循環(huán);熱解炭(C)經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后成為活性炭(D)，之后活性炭(D)隨熱解氣(E)進(jìn)入陶瓷過(guò)濾器(8)，被陶瓷過(guò)濾器(8)捕集;陶瓷過(guò)濾器(8)排出的熱解氣(E)進(jìn)入冷凝器(9)，冷凝器(9)下部回收生物油(H)，排出不凝結(jié)氣(I)，第一部分作為流化風(fēng)(B)送入熱解反應(yīng)器(1)，第二部分作為返料風(fēng)(F)送入回料器(4)，第三部分作為可燃?xì)夤┖罄m(xù)工藝使用。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥低溫?zé)峤馔瑫r(shí)制備生物油和活性炭的方法，其特征在于所述熱解反應(yīng)器(1)內(nèi)的物料在熱解反應(yīng)器(1)內(nèi)的循環(huán)倍率保持在30～50，反應(yīng)器主體分成湍流流化區(qū)和快速流動(dòng)區(qū)兩部分。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的城市污泥低溫?zé)峤馔瑫r(shí)制備生物油和活性炭技術(shù)，其特征在于：湍流流化區(qū)內(nèi)干污泥顆粒平均粒徑0.5～1mm，床料平均粒徑1～2mm，顆粒體積密度0.3～0.4、料層高度1～2m，溫度400～500℃、氣速1～1.5m/s;快速流動(dòng)區(qū)高度1～2m，顆粒體積濃度大于0.1，溫度500℃左右，氣速2～3m/s。

　　說(shuō)明書(shū)

　　城市污泥低溫?zé)峤馔瑫r(shí)制備生物油和活性炭的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種城市污泥低溫?zé)峤馔瑫r(shí)制備生物油和活性炭技術(shù)，屬于固體廢棄物資源化處置領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　根據(jù)《國(guó)務(wù)院關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定》，2010年城市污水處理率不低于70%，城市污泥產(chǎn)生量將為418萬(wàn)噸(折合含水率80%的污泥2090萬(wàn)噸)。隨著城市污水處理的規(guī)模不斷擴(kuò)大，污水處理程度逐年升高，污泥產(chǎn)量也急劇增加。目前全國(guó)污水處理能力20萬(wàn)t/d(含)以上的城市污水處理廠(chǎng)污泥83%沒(méi)有經(jīng)過(guò)妥善處置，這些污泥的出路也沒(méi)有一定的保障，造成了污泥無(wú)控排放的現(xiàn)狀。因此，如何解決污泥的處理處置出路，已成為我國(guó)城市發(fā)展過(guò)程中亟待解決的重大環(huán)境問(wèn)題。

　　現(xiàn)有污泥處置技術(shù)中，污泥低溫?zé)峤庥捎谥亟饘俑患�于固體殘?jiān)�中穩(wěn)定性好，且反應(yīng)溫度低，避開(kāi)了二惡英生成區(qū)，NOx和SOx生成也很少，足以滿(mǎn)足嚴(yán)格的政策法規(guī)，而其經(jīng)濟(jì)性又顯著優(yōu)于焚燒，污泥低溫?zé)峤庠絹?lái)越受到關(guān)注。

　　污泥低溫?zé)峤庥袃煞N方式，一種是熱解制油，其方法是在無(wú)氧條件下加熱污泥至一定溫度(<500℃)，使污泥發(fā)生干餾和熱分解，轉(zhuǎn)化為油、反應(yīng)水、不凝結(jié)氣和炭等4種產(chǎn)物。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)污泥低溫?zé)峤庵朴瓦M(jìn)行了大量的研究。加拿大環(huán)保學(xué)者Campbell H W和Bridle T R研發(fā)出采用臥式反應(yīng)器的污泥熱解低溫技術(shù)，將干污泥置入該反應(yīng)器中，在與外部空氣隔絕的條件下，熱解溫度為450℃，產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物經(jīng)冷凝后變成液態(tài)油，固體殘?jiān)�成為炭。澳大利亞柏斯的Subiaco污水處理廠(chǎng)和清華大學(xué)采用回轉(zhuǎn)窯污泥低溫?zé)峤饧夹g(shù)，生產(chǎn)燒結(jié)炭和熱解油。

　　污泥熱解的另一種方式是碳化。上世紀(jì)九十年代許多國(guó)家對(duì)該技術(shù)進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)性試驗(yàn)，如1992年日本ORGANO公司在東京郊區(qū)建了一個(gè)污泥碳化試驗(yàn)廠(chǎng);2005年美國(guó)能源技術(shù)公司在加州Railto建立一座每天處理625噸污泥的處理廠(chǎng)，每天約可生產(chǎn)90噸干的碳化顆粒。

　　上述技術(shù)分別側(cè)重于制油或制炭，不能同時(shí)獲得高品質(zhì)生物油和活性炭：①污泥熱解主要制油，油作為液體燃料使用，固態(tài)熱解產(chǎn)物一般作為低品位燃料或廢棄物處理;②污泥熱解主要制炭(通常也稱(chēng)為污泥碳化)，炭作為工業(yè)燃料，油和氣的產(chǎn)率低、品質(zhì)無(wú)法保證，難以資源化利用。主要原因是：高品質(zhì)的生物油需要極短的熱解氣停留時(shí)間，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易導(dǎo)致?lián)]發(fā)分中長(zhǎng)鏈分子的進(jìn)一步裂解，降低產(chǎn)油率;而高品質(zhì)活性炭則需要盡可能長(zhǎng)的停留時(shí)間才能使其中的揮發(fā)分得到充分脫除，得到的活性炭才會(huì)具有較好的空隙結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用高倍率循環(huán)流化床污泥熱解技術(shù)解決了這個(gè)矛盾，能夠同時(shí)獲得高附加值污泥基產(chǎn)品-生物油和活性碳。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前污泥處置成本偏高，普通污泥熱解技術(shù)只能獲得單一的資源化產(chǎn)品問(wèn)題，本發(fā)明提出一種高倍率循環(huán)流化床污泥低溫?zé)峤饧夹g(shù)，目的在于提供一種可以同時(shí)獲得高附加值生物油和活性炭的低溫?zé)峤夥椒ā?/P>

　　技術(shù)方案：本發(fā)明的城市污泥低溫?zé)峤馔瑫r(shí)制備生物油和活性炭系統(tǒng)主要由熱解反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、回料器、陶瓷過(guò)濾器、冷凝器等組成。

　　1、污泥熱解器采用高倍率循環(huán)流化床方式，床內(nèi)分成湍流流化區(qū)和快速流動(dòng)區(qū)。

　　2、污泥從湍流流化區(qū)加入，采用平均粒徑0.5～1mm的干污泥顆粒，床料(如石英砂、燃煤底渣等)平均粒徑為1～2mm，湍流流化區(qū)顆粒體積密度0.3～0.4，料層高度為1～2m，采用溫度400～500℃、氣速1～1.5m/s的湍流流化運(yùn)行方式，其功能是實(shí)現(xiàn)床料、污泥顆粒、返料的良好混合和熱質(zhì)傳遞，進(jìn)行污泥脫除部分揮發(fā)份和熱解反應(yīng)形成熱解炭和熱解氣;

　　3、湍流流化區(qū)上部為快速流動(dòng)區(qū)，熱解炭在該區(qū)域內(nèi)完成大部分揮發(fā)分脫除和熱解反應(yīng)，該區(qū)域高度為1～2m，顆粒體積濃度大于0.1，床層橫截面積較湍流流動(dòng)區(qū)稍小，采用溫度500℃左右、氣速2～3m/s的快速流動(dòng)運(yùn)行方式，減小了熱解氣在床內(nèi)的停留時(shí)間，有利于提高高品質(zhì)生物油產(chǎn)量;

　　4、部分熱解炭和床料隨熱解氣從熱解反應(yīng)器上部流出并進(jìn)入旋風(fēng)分離器，其最小捕集粒徑為0.1mm。旋風(fēng)分離器分離下來(lái)的污泥顆粒經(jīng)落料管落入其底部的回料器，通過(guò)回料器重新返回?zé)峤夥磻?yīng)器中，再次進(jìn)行泥脫揮發(fā)分和熱解反應(yīng)。

　　5、熱解炭經(jīng)過(guò)多次循環(huán)，循環(huán)倍率為30～50，熱解炭中的揮發(fā)分得到充分揮發(fā)，空隙結(jié)構(gòu)大大改善，且在高溫和床料的強(qiáng)烈摩擦共同作用下，粒徑不斷減小，直至最后可以隨熱解氣從旋風(fēng)分離器上部進(jìn)入旋風(fēng)分離器后續(xù)的陶瓷過(guò)濾器。陶瓷過(guò)濾器可在500℃溫度下保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，同時(shí)可以捕集0.2μm以上的微細(xì)活性炭顆粒，減少熱解油中固體顆粒物含量，有利于提高生物油和活性炭品質(zhì)，增加活性炭產(chǎn)量;

　　6、陶瓷過(guò)濾器排出的熱解氣進(jìn)入冷凝器，冷凝器將熱解氣中的生物油冷凝下來(lái)，陶瓷過(guò)濾器排出的不凝結(jié)氣一部分作為流化風(fēng)送入熱解反應(yīng)器，一部分作為返料風(fēng)送入回料器中，還有一部分作為可燃?xì)夤┖罄m(xù)工藝使用。

　　具體方法為：熱解反應(yīng)器采用高倍率循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)，污泥通過(guò)螺旋加料器進(jìn)入熱解反應(yīng)器，流化風(fēng)經(jīng)風(fēng)室和布風(fēng)板進(jìn)入熱解反應(yīng)器;旋風(fēng)分離器捕集落下來(lái)的熱解炭通過(guò)落料管、回料器和返料管返回?zé)峤夥磻?yīng)器進(jìn)行循環(huán);熱解炭經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后成為活性炭，之后活性炭隨熱解氣進(jìn)入陶瓷過(guò)濾器，被陶瓷過(guò)濾器捕集;陶瓷過(guò)濾器排出的熱解氣進(jìn)入冷凝器，冷凝器下部回收生物油，排出不凝結(jié)氣，第一部分作為流化風(fēng)送入熱解反應(yīng)器，第二部分作為返料風(fēng)送入回料器，第三部分作為可燃?xì)夤┖罄m(xù)工藝使用。

　　所述熱解反應(yīng)器內(nèi)的物料在熱解反應(yīng)器內(nèi)的循環(huán)倍率保持在30～50，反應(yīng)器主體分成湍流流化區(qū)和快速流動(dòng)區(qū)兩部分。

　　湍流流化區(qū)內(nèi)干污泥顆粒平均粒徑0.5～1mm，床料平均粒徑1～2mm，顆粒體積密度0.3～0.4、料層高度1～2m，溫度400～500℃、氣速1～1.5m/s;快速流動(dòng)區(qū)高度1～2m，顆粒體積濃度大于0.1，溫度500℃左右，氣速2～3m/s。

　　有益效果：本發(fā)明具有如下的特色及優(yōu)點(diǎn)：

　　污泥熱解器采用高倍率循環(huán)流化床方式，提高了氣固傳熱效果，解決了普通污泥熱解反應(yīng)器只能獲得單一資源化產(chǎn)品的難題，能夠同時(shí)獲得高品質(zhì)生物油和活性炭;