一種提升污泥熱解油品質(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用污泥殘?zhí)看呋嵘勰酂峤庥推焚|(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置。該裝置的污泥料倉(4)通過加料螺旋(3)連接于循環(huán)流化床本體(5)下部的側(cè)面，循環(huán)流化床本體的上部與旋風(fēng)分離器(6)連接，旋風(fēng)分離器筒體下端通過返料器(7)連接至催化反應(yīng)器(9)頂部；旋風(fēng)分離器上部的出氣管(10)延伸至催化反應(yīng)器內(nèi)，并與熱解氣布風(fēng)管(11)相連；催化反應(yīng)器頂部設(shè)置氣體出口管(12)連接至外部的熱解油冷凝器；催化反應(yīng)器底部通過返料螺旋(13)連接至循環(huán)流化床本體下部的側(cè)面；在催化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有污泥殘?zhí)?，利用污泥殘?zhí)看呋嵘勰酂峤庥推焚|(zhì)。實現(xiàn)了催化反應(yīng)的連續(xù)運行，避免了催化劑在常規(guī)固定床反應(yīng)器的催化失活。
【專利說明】一種提升污泥熱解油品質(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化處置領(lǐng)域，涉及利用污泥殘?zhí)看呋嵘勰酂峤庥推焚|(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市污泥產(chǎn)量急劇增加。據(jù)統(tǒng)計，2012年我國城鎮(zhèn)年污水處理量達(dá)到4.33X 101Qm3，脫水污泥年產(chǎn)量超過2.7X107t (按含水率80%計)。污泥中含有大量病原體和重金屬物質(zhì)，環(huán)境危害較大，必須進(jìn)行減量化、無害化處置。
[0003]熱解技術(shù)作為一種新興的城市污泥處置手段，可對污泥減量化的同時，獲得具有一定價值的副產(chǎn)物，比如活性炭、生物油以及合成氣。由于干燥污泥中含有大量有機(jī)質(zhì)，低溫?zé)峤庵朴颓熬拜^好。污泥低溫?zé)峤饧夹g(shù)克服了傳統(tǒng)污泥處置方式的一些缺點，正日益受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。
[0004]城市污泥干燥基是一種高灰分物質(zhì)，其灰分含量可達(dá)20-50%。污泥灰分中含有大量諸如Al，F(xiàn)e，Ca， K和Mg等礦物質(zhì)元素。研究表明，礦物質(zhì)元素對固體燃料熱解具有一定的催化作用。污泥熱解液有機(jī)相氧含量高且黏度高，穩(wěn)定性也較差。催化熱解是改善油品品質(zhì)的一個方向。研究發(fā)現(xiàn)，污泥殘?zhí)吭诮档蜔峤庥宛ざ?，提高熱解油的熱值和穩(wěn)定性方面均有較為優(yōu)異的催化表現(xiàn)。
[0005]經(jīng)殘?zhí)看呋螅勰酂峤鈿庵幸恍┯袡C(jī)大分子發(fā)生縮合反應(yīng)，生成重質(zhì)焦附著在殘?zhí)勘砻?。這些重質(zhì)焦會填充殘?zhí)勘砻婵紫?，?dǎo)致殘?zhí)勘砻娲呋Щ?。因此，常?guī)的固定床反應(yīng)器不利于污泥催化熱解反應(yīng)的連續(xù)運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供一種利用污泥殘?zhí)看呋嵘勰酂峤庥推焚|(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置。該裝置利用污泥灰分的催化特性，通過調(diào)整返料螺旋轉(zhuǎn)速，對殘?zhí)苛蠈痈叨葘崟r調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了催化反應(yīng)的連續(xù)運行，有效避免催化劑在常規(guī)固定床反應(yīng)器的催化失活，顯著提升了熱解油品質(zhì)。
[0007]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種提升污泥熱解油品質(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0008]該裝置包括污泥料倉、循環(huán)流化床本體、旋風(fēng)分離器、返料器和催化反應(yīng)器；污泥料倉通過加料螺旋連接于循環(huán)流化床本體下部的側(cè)面，循環(huán)流化床本體的上部與旋風(fēng)分離器連接，旋風(fēng)分離器筒體下端通過返料器連接至催化反應(yīng)器頂部；旋風(fēng)分離器上部的出氣管延伸至催化反應(yīng)器內(nèi)，并與熱解氣布風(fēng)管相連；催化反應(yīng)器頂部設(shè)置氣體出口管連接至外部的熱解油冷凝器；催化反應(yīng)器底部通過返料螺旋連接至循環(huán)流化床本體下部的側(cè)面；在催化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有污泥殘?zhí)?，利用污泥殘?zhí)看呋嵘勰酂峤庥推焚|(zhì)。
[0009]經(jīng)旋風(fēng)分離器分離的熱解氣在通過氣體出口管進(jìn)入外部的熱解油冷凝器之前，先通過催化反應(yīng)器內(nèi)的污泥殘?zhí)苛蠈?。[0010]在催化反應(yīng)器側(cè)壁開設(shè)有用于控制催化反應(yīng)器污泥殘?zhí)扛叨鹊呐帕峡凇?br> [0011]所述的熱解氣布風(fēng)管為并列布置的管束，管束底部開設(shè)出氣孔。
[0012]本發(fā)明中，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離的熱解氣在進(jìn)入冷凝裝置之前，先通過催化反應(yīng)器內(nèi)的污泥殘?zhí)苛蠈印７盗掀鞒糜诜盗?，還起到密封的作用。在催化反應(yīng)器側(cè)壁一定高度開設(shè)排料口，用于控制催化反應(yīng)器料層高度。并通過返料螺旋，將殘?zhí)枯斎霟峤夥磻?yīng)器內(nèi)再生。旋風(fēng)分離器出氣管尾部連接熱解氣布風(fēng)管。布風(fēng)管為并列布置的管束，管束底部開設(shè)出氣孔，出氣孔呈錯列布置，以實現(xiàn)均勻布風(fēng)。催化反應(yīng)器截面較大，用于維持移動床狀態(tài)。
[0013]污泥殘?zhí)恐懈缓V物質(zhì)元素，其對污泥熱解氣的催化效果與常規(guī)的礦物質(zhì)催化劑類似，主要表現(xiàn)為:促進(jìn)污泥熱解氣中含氧脂肪族的加氫脫氧以及部分有機(jī)大分子的熱裂解，從而顯著改善熱解油的理化特性。本發(fā)明中，循環(huán)流化床本體作為熱解反應(yīng)器，干燥污泥經(jīng)給料螺旋進(jìn)入循環(huán)流化床本體下部，熱解反應(yīng)器的床層溫度設(shè)置為450-550°C。利用熱解油冷凝器出口的不凝性氣體作為熱解流化風(fēng)，并通過高溫循環(huán)風(fēng)機(jī)對流化風(fēng)的風(fēng)量進(jìn)行控制。由于流化床熱解反應(yīng)器具有優(yōu)異的傳熱傳質(zhì)特性，污泥顆粒在床內(nèi)快速熱解，熱解氣卷吸污泥殘?zhí)窟M(jìn)入旋風(fēng)分離器。經(jīng)離心分離后，旋風(fēng)分離器底部殘?zhí)拷?jīng)返料器進(jìn)入催化反應(yīng)器，旋風(fēng)分離器上部潔凈熱解氣經(jīng)熱解氣布風(fēng)管進(jìn)入催化反應(yīng)器。在催化反應(yīng)器中，熱解氣通過殘?zhí)苛蠈咏?jīng)頂部出口管路進(jìn)入熱解油冷凝器，殘?zhí)勘环盗下菪斔椭裂h(huán)流化床本體下部。通過控制循環(huán)流化床本體底部排渣閥調(diào)節(jié)熱解反應(yīng)器床層高度。
[0014]有益效果:
[0015]1.污泥熱解反應(yīng)器采用循環(huán)流化床，提高了傳熱傳質(zhì)效果；
[0016]3.選用污泥殘?zhí)孔鳛闊峤獯呋瘎捎谖勰鄽執(zhí)恐懈缓哂械V物質(zhì)元素，催化效果較好。本發(fā)明無需使用昂貴的金屬催化劑，降低了催化成本；
[0017]2.利用殘?zhí)繉ξ勰酂峤鈿膺M(jìn)行催化，相比傳統(tǒng)的污泥與殘?zhí)炕旌蠠峤夤r，催化效果顯著提高，更有利于改善熱解油品質(zhì)；
[0018]4.利用殘?zhí)窟B續(xù)輸送催化反應(yīng)裝置，有效避免了殘?zhí)吭诔Ｒ?guī)固定床反應(yīng)器的催化失活，且殘?zhí)苛蠈痈叨瓤煽?。由旋風(fēng)分離器進(jìn)入催化反應(yīng)器中的殘?zhí)繙囟容^高，減少了外加熱源損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中有:床料排渣管1、流化風(fēng)進(jìn)氣口 2、給料螺旋3、加料螺旋4、循環(huán)流化床本體5、旋風(fēng)分離器6、返料器7、松動風(fēng)入口管8、催化反應(yīng)器9、旋風(fēng)分離器出氣管10、熱解氣布風(fēng)管11、氣體出口管12、返料螺旋13。
[0020]圖2為熱解氣布風(fēng)管水平剖面圖。圖中有:旋風(fēng)分離器出氣管11-1、催化反應(yīng)器筒體11-2、熱解氣布風(fēng)管11-3、循環(huán)物料11-4。
【具體實施方式】
[0021]下面參照圖1，具體說明本發(fā)明。
[0022] 本發(fā)明利用污泥殘?zhí)看呋嵘勰酂峤庥推焚|(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置，包括床料排渣管1、流化風(fēng)進(jìn)氣口 2、給料螺旋3、加料螺旋4、循環(huán)流化床本體5、旋風(fēng)分離器6、返料器7、松動風(fēng)入口管8、催化反應(yīng)器9、旋風(fēng)分離器出氣管10、熱解氣布風(fēng)管、氣體出口管12、返料螺旋13。
[0023]該裝置包括污泥料倉4、循環(huán)流化床本體5、旋風(fēng)分離器6、返料器和催化反應(yīng)器9 ；污泥料倉4通過加料螺旋3連接于循環(huán)流化床本體5下部的側(cè)面，循環(huán)流化床本體5的上部與旋風(fēng)分離器6連接，旋風(fēng)分離器6筒體下端通過返料器7連接至催化反應(yīng)器9頂部；旋風(fēng)分離器上部的出氣管10延伸至催化反應(yīng)器9內(nèi)，并與熱解氣布風(fēng)管11相連；催化反應(yīng)器9頂部設(shè)置氣體出口管12連接至外部的熱解油冷凝器；催化反應(yīng)器9底部通過返料螺旋13連接至循環(huán)流化床本體5下部的側(cè)面；在催化反應(yīng)器9內(nèi)設(shè)有污泥殘?zhí)?，利用污泥殘?zhí)看呋嵘勰酂峤庥推焚|(zhì)。
[0024]本發(fā)明中，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離的熱解氣在進(jìn)入冷凝裝置之前，先通過催化反應(yīng)器內(nèi)的污泥殘?zhí)苛蠈?。返料器除用于返料，還起到密封的作用。在催化反應(yīng)器側(cè)壁一定高度開設(shè)排料口，用于控制催化反應(yīng)器料層高度。并通過返料螺旋，將殘?zhí)枯斎霟峤夥磻?yīng)器內(nèi)再生。旋風(fēng)分離器出氣管尾部連接熱解氣布風(fēng)管。布風(fēng)管為并列布置的管束，管束底部開設(shè)出氣孔，出氣孔呈錯列布置，以實現(xiàn)均勻布風(fēng)。催化反應(yīng)器截面較大，用于維持移動床狀態(tài)。
[0025]本發(fā)明中，污泥熱解所需的能量供給可采用兩種方式，方式I為在循環(huán)流化床本體外壁包裹電爐絲，通過控制加熱電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)熱解爐床層溫度的目的。方式2為利用高溫床料加熱床層，本系統(tǒng)與循環(huán)流化床焚燒爐構(gòu)成雙循環(huán)流化床系統(tǒng)，利用焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)彷d體為本系統(tǒng)提供熱量。
[0026]干燥污泥經(jīng)給料螺旋進(jìn)入循環(huán)流化床本體下部，利用熱解油冷凝器出口的不凝性氣體作為熱解流化風(fēng)，并通過高溫循環(huán)風(fēng)機(jī)對流化風(fēng)的風(fēng)量進(jìn)行控制。在熱解反應(yīng)器和催化反應(yīng)器外壁包裹電爐絲，熱解反應(yīng)器的床層溫度維持為450-550°C。由于流化床熱解反應(yīng)器具有優(yōu)異的傳熱傳質(zhì) 特性，污泥顆粒在床內(nèi)快速熱解，熱解氣卷吸污泥殘?zhí)窟M(jìn)入旋風(fēng)分離器。經(jīng)離心分離后，旋風(fēng)分離器底部殘?zhí)拷?jīng)返料器進(jìn)入催化反應(yīng)器，旋風(fēng)分離器上部潔凈熱解氣經(jīng)熱解氣布風(fēng)管進(jìn)入催化反應(yīng)器。催化反應(yīng)器的床層溫度控制在400-50(TC。物料循環(huán)倍率控制在較低水平(〈20)，此時較低的流化風(fēng)量可確保物料在催化反應(yīng)器維持固定床或移動床狀態(tài)。在催化反應(yīng)器內(nèi)，熱解氣穿過殘?zhí)苛蠈雍蠼?jīng)頂部出口管路進(jìn)入熱解油冷凝器，殘?zhí)勘环盗下菪斔椭裂h(huán)流化床本體下部，通過底部排渣閥調(diào)節(jié)熱解反應(yīng)器內(nèi)床料量。
【權(quán)利要求】
1.一種提升污泥熱解油品質(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置，其特征在于:該裝置包括污泥料倉(4)、循環(huán)流化床本體(5)、旋風(fēng)分離器(6)、返料器(7)和催化反應(yīng)器(9);污泥料倉(4)通過加料螺旋(3)連接于循環(huán)流化床本體(5)下部的側(cè)面，循環(huán)流化床本體(5)的上部與旋風(fēng)分離器(6)連接，旋風(fēng)分離器(6)筒體下端通過返料器(7)連接至催化反應(yīng)器(9)頂部；旋風(fēng)分離器上部的出氣管(10)延伸至催化反應(yīng)器(9)內(nèi)，并與熱解氣布風(fēng)管(11)相連；催化反應(yīng)器(9)頂部設(shè)置氣體出口管(12)連接至外部的熱解油冷凝器；催化反應(yīng)器(9)底部通過返料螺旋(13)連接至循環(huán)流化床本體(5)下部的側(cè)面；在催化反應(yīng)器(9)內(nèi)設(shè)有污泥殘?zhí)?，利用污泥殘?zhí)看呋嵘勰酂峤庥推焚|(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升污泥熱解油品質(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置，其特征在于:經(jīng)旋風(fēng)分離器(6)分離的熱解氣在通過氣體出口管(12)進(jìn)入外部的熱解油冷凝器之前，先通過催化反應(yīng)器(9)內(nèi)的污泥殘?zhí)苛蠈印?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升污泥熱解油品質(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置，其特征在于:在催化反應(yīng)器(9)側(cè)壁開設(shè)有用于控制催化反應(yīng)器(9)污泥殘?zhí)扛叨鹊呐帕峡凇?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升污泥熱解油品質(zhì)的循環(huán)流化床熱解裝置，其特征在于:所述的熱解氣布風(fēng) 管(11)為并列布置的管束，管束底部開設(shè)出氣孔。
【文檔編號】C02F11/10GK104031670SQ201410242327
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】金保昇, 張亞, 黃亞繼, 左武, 孫宇 申請人:東南大學(xué)