公布日：2022.03.22
申請日：2021.11.12
分類號：C02F11/10(2006.01)I;C02F11/121(2019.01)I;C10B53/00(2006.01)I;C10B53/02(2006.01)I;C10B57/04(2006.01)I;C10B57/08(2006.01)I
摘要
本發(fā)明的一種基于熱水解預(yù)處理的污泥干化碳化處理系統(tǒng)及方法，包括：濕污泥料倉與熱水解反應(yīng)器相連接，熱水解反應(yīng)器的出泥口與機械脫水設(shè)備相連接，機械脫水設(shè)備與混合螺旋給料機相連接，混合螺旋給料機與碳化裝置相連接；混合螺旋給料機上還設(shè)有生物質(zhì)進料口；碳化裝置的熱解氣出口與熱風(fēng)爐的燃燒進口相連接；機械脫水設(shè)備的出氣口與冷凝器相連接；冷凝器與熱風(fēng)爐相連接；熱風(fēng)爐的排煙口與碳化裝置的熱源進口相連接；碳化裝置的熱源出口與余熱回收系統(tǒng)相連接。本發(fā)明對污泥含水率無要求且無需加藥調(diào)質(zhì)，有效提高熱解氣的產(chǎn)量，實現(xiàn)了污泥和生物質(zhì)耦合碳化過程的能量自持供應(yīng)，從而實現(xiàn)污泥熱水解和碳化過程的連續(xù)運行。
權(quán)利要求書
1.一種基于熱水解預(yù)處理的污泥干化碳化處理系統(tǒng)，包括：濕污泥料倉（1），所述濕污泥料倉（1）與熱水解反應(yīng)器（2）的進泥口相連接，所述熱水解反應(yīng)器（2）的出泥口與機械脫水設(shè)備（3）的進泥口相連接，其特征在于，所述機械脫水設(shè)備（3）的出泥口與混合螺旋給料機（4）的進口相連接，螺旋給料機（4）上還設(shè)有生物質(zhì)進料口；所述混合螺旋給料機（4）的出口與碳化裝置（5）的進口相連接；所述混合所述碳化裝置（5）的熱解氣出口與熱風(fēng)爐（7）的燃燒進口相連接；所述機械脫水設(shè)備（3）的出氣口與冷凝器（6）的氣相進口相連接；所述冷凝器（6）的氣相出口與熱風(fēng)爐（7）的燃燒進口相連接；所述熱風(fēng)爐（7）的排煙口與所述碳化裝置（5）的熱源進口相連接；所述碳化裝置（5）的熱源出口與余熱回收系統(tǒng)（8）相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥干化碳化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述濕污泥料倉（1）與所述熱水解反應(yīng)器（2）通過螺桿泵或者柱塞泵相連接；所述熱水解反應(yīng)器（2）和機械脫水設(shè)備（3）通過符合要求的流體泵連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥干化碳化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述碳化裝置（5）的碳化物出口外設(shè)經(jīng)螺旋水冷器（8）。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥干化碳化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述熱水解反應(yīng)器（2）是由2臺以上的熱水解反應(yīng)器并聯(lián)設(shè)置。
5.一種基于熱水解預(yù)處理的污泥干化碳化處理方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將定量的濕污泥一次性投入熱水解反應(yīng)釜，封閉進泥口；緩慢通入飽和水蒸汽并不斷攪動污泥，直至所述熱水解反應(yīng)釜內(nèi)達到規(guī)定的壓力和溫度；保持恒溫恒壓熱水解反應(yīng)一段時間；（2）停止供應(yīng)所述飽和水蒸汽，隨后釋放所述熱水解反應(yīng)釜內(nèi)的高溫含濕臭氣，反應(yīng)釜內(nèi)緩慢調(diào)節(jié)至常溫常壓；水解污泥送入機械脫水設(shè)備中，經(jīng)脫水得到含水率不高于40%的干污泥；所述高溫含濕臭氣送入冷凝器內(nèi)降溫除濕，得到低濕臭氣和廢水；所述低濕臭氣送至熱風(fēng)爐中焚燒，廢水經(jīng)排污管排出另行處理；（3）所述干污泥送入混合螺旋給料機內(nèi)，按一定比例與生物質(zhì)混合，然后送入碳化裝置內(nèi)發(fā)生碳化反應(yīng)，生成熱解氣、焦油和碳化物；所述熱解氣攜帶焦油進入熱風(fēng)爐中，與所述低濕臭氣一起燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔�；�?）所述高溫?zé)煔膺M入碳化裝置，作為維持反應(yīng)溫度的熱源，出口煙氣送入余熱回收系統(tǒng)中，與新鮮的除鹽水換熱生成飽和水蒸汽，作為所述熱水解反應(yīng)釜的熱源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污泥干化碳化處理方法，其特征在于，步驟（1）中的所述飽和水蒸汽為來自余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和水蒸汽，壓力為1.5～2.0MPa，溫度為180～220℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污泥干化碳化處理方法，其特征在于，步驟（1）中的所述熱水解反應(yīng)的壓力為1.5～2.0MPa，溫度為180～215℃，反應(yīng)時間不低于20min。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污泥干化碳化處理方法，其特征在于，步驟（3）中的所述碳化裝置微負壓運行，壓力為 0.03～0MPa，溫度為400～500℃。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，是提供一種基于熱水解預(yù)處理的污泥干化碳化處理系統(tǒng)及方法，拓展污泥安全處理處置的應(yīng)用方案和途徑。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：本發(fā)明的一種基于熱水解預(yù)處理的污泥干化碳化處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：濕污泥料倉，所述濕污泥料倉與熱水解反應(yīng)器的進泥口相連接，所述熱水解反應(yīng)器的出泥口與機械脫水設(shè)備的進泥口相連接，其特征在于，所述機械脫水設(shè)備的出泥口與混合螺旋給料機的進口相連接，所述混合螺旋給料機上還設(shè)有生物質(zhì)進料口；所述混合螺旋給料機的出口與碳化裝置的進口相連接；所述碳化裝置的熱解氣出口與熱風(fēng)爐的燃燒進口相連接；所述機械脫水設(shè)備的出氣口與冷凝器的氣相進口相連接；所述冷凝器的氣相出口與熱風(fēng)爐的燃燒進口相連接；所述熱風(fēng)爐的排煙口與所述碳化裝置的熱源進口相連接；所述碳化裝置的熱源出口與余熱回收系統(tǒng)相連接。
本發(fā)明的一種基于熱水解預(yù)處理的污泥干化碳化處理方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將定量的濕污泥一次性投入熱水解反應(yīng)釜，封閉進泥口；緩慢通入飽和水蒸汽并不斷攪動污泥，直至所述熱水解反應(yīng)釜內(nèi)達到規(guī)定的壓力和溫度；保持恒溫恒壓熱水解反應(yīng)一段時間（具體時間根據(jù)污泥含水率和有機物含量不同而不同）；（2）停止供應(yīng)所述飽和水蒸汽，隨后釋放所述熱水解反應(yīng)釜內(nèi)的高溫含濕臭氣，反應(yīng)釜內(nèi)緩慢調(diào)節(jié)至常溫常壓；水解污泥送入機械脫水設(shè)備中，經(jīng)脫水得到含水率不高于40%的干污泥；所述高溫含濕臭氣送入冷凝器內(nèi)降溫除濕，得到低濕臭氣和廢水；所述低濕臭氣送至熱風(fēng)爐中焚燒，廢水經(jīng)排污管排出另行處理；（3）所述干污泥送入混合螺旋給料機內(nèi)，按一定比例與生物質(zhì)混合，然后送入碳化裝置內(nèi)發(fā)生碳化反應(yīng)，生成熱解氣、焦油和碳化物；所述熱解氣攜帶焦油進入熱風(fēng)爐中，與所述低濕臭氣一起燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔�；�?）所述高溫?zé)煔膺M入碳化裝置，作為維持反應(yīng)溫度的熱源，出口煙氣送入余熱回收系統(tǒng)中，與新鮮的除鹽水換熱生成飽和水蒸汽，作為所述熱水解反應(yīng)釜的熱源。
優(yōu)選地，步驟（1）中的所述飽和水蒸汽為來自余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和水蒸汽，壓力為1.5～2.0MPa，溫度為180～220℃。
優(yōu)選地，步驟（1）中的所述熱水解反應(yīng)的壓力為1.5～2.0MPa，溫度為180～215℃，反應(yīng)時間不低于20min。
優(yōu)選地，步驟（3）中的所述碳化裝置微負壓運行，壓力為 0.03～0MPa，溫度為400～500℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：與污泥機械脫水相比，本發(fā)明的污泥無需加水和使用化學(xué)藥劑調(diào)理，減少了后端污水處理的成本和藥劑成本。與傳統(tǒng)的蒸汽熱干化相比，本發(fā)明的污泥熱水解反應(yīng)中的水分沒有發(fā)生相變，大大降低蒸汽的能耗；而且臭氣生成量很小，冷凝器體積小，濃度高，可直接燃燒。與普通熱水解相比，本發(fā)明的熱水解技術(shù)類似高壓鍋的原理，無需對來料污泥稀釋至90%以上再進行加藥調(diào)質(zhì)，對污泥含水率無嚴格要求；可以有效提高熱解氣的產(chǎn)量，通過調(diào)節(jié)生物質(zhì)加入量實現(xiàn)污泥和生物質(zhì)耦合碳化過程的能量自持供應(yīng)，從而實現(xiàn)污泥熱水解和碳化過程的連續(xù)運行。本發(fā)明可以實現(xiàn)污泥和常規(guī)農(nóng)林廢棄物的協(xié)同處理，碳化過程有利于碳匯，促進碳減排。
（發(fā)明人：瞿兆舟;瞿兆丹;鄧征兵;夏良;張虹;羅安然）
