公布日：2022.03.22
申请日：2021.11.12
分类号：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
本发明的一种基于热水解预处理的污泥干化碳化处理系统及方法，包括：湿污泥料仓与热水解反应器相连接，热水解反应器的出泥口与机械脱水设备相连接，机械脱水设备与混合螺旋给料机相连接，混合螺旋给料机与碳化装置相连接；混合螺旋给料机上还设有生物质进料口；碳化装置的热解气出口与热风炉的燃烧进口相连接；机械脱水设备的出气口与冷凝器相连接；冷凝器与热风炉相连接；热风炉的排烟口与碳化装置的热源进口相连接；碳化装置的热源出口与余热回收系统相连接。本发明对污泥含水率无要求且无需加药调质，有效提高热解气的产量，实现了污泥和生物质耦合碳化过程的能量自持供应，从而实现污泥热水解和碳化过程的连续运行。
权利要求书
1.一种基于热水解预处理的污泥干化碳化处理系统，包括：湿污泥料仓（1），所述湿污泥料仓（1）与热水解反应器（2）的进泥口相连接，所述热水解反应器（2）的出泥口与机械脱水设备（3）的进泥口相连接，其特征在于，所述机械脱水设备（3）的出泥口与混合螺旋给料机（4）的进口相连接，螺旋给料机（4）上还设有生物质进料口；所述混合螺旋给料机（4）的出口与碳化装置（5）的进口相连接；所述混合所述碳化装置（5）的热解气出口与热风炉（7）的燃烧进口相连接；所述机械脱水设备（3）的出气口与冷凝器（6）的气相进口相连接；所述冷凝器（6）的气相出口与热风炉（7）的燃烧进口相连接；所述热风炉（7）的排烟口与所述碳化装置（5）的热源进口相连接；所述碳化装置（5）的热源出口与余热回收系统（8）相连接。
2.根据权利要求1所述的污泥干化碳化处理系统，其特征在于，所述湿污泥料仓（1）与所述热水解反应器（2）通过螺杆泵或者柱塞泵相连接；所述热水解反应器（2）和机械脱水设备（3）通过符合要求的流体泵连接。
3.根据权利要求1所述的污泥干化碳化处理系统，其特征在于，所述碳化装置（5）的碳化物出口外设经螺旋水冷器（8）。
4.根据权利要求1所述的污泥干化碳化处理系统，其特征在于，所述热水解反应器（2）是由2台以上的热水解反应器并联设置。
5.一种基于热水解预处理的污泥干化碳化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将定量的湿污泥一次性投入热水解反应釜，封闭进泥口；缓慢通入饱和水蒸汽并不断搅动污泥，直至所述热水解反应釜内达到规定的压力和温度；保持恒温恒压热水解反应一段时间；（2）停止供应所述饱和水蒸汽，随后释放所述热水解反应釜内的高温含湿臭气，反应釜内缓慢调节至常温常压；水解污泥送入机械脱水设备中，经脱水得到含水率不高于40%的干污泥；所述高温含湿臭气送入冷凝器内降温除湿，得到低湿臭气和废水；所述低湿臭气送至热风炉中焚烧，废水经排污管排出另行处理；（3）所述干污泥送入混合螺旋给料机内，按一定比例与生物质混合，然后送入碳化装置内发生碳化反应，生成热解气、焦油和碳化物；所述热解气携带焦油进入热风炉中，与所述低湿臭气一起燃烧产生高温烟气；（4）所述高温烟气进入碳化装置，作为维持反应温度的热源，出口烟气送入余热回收系统中，与新鲜的除盐水换热生成饱和水蒸汽，作为所述热水解反应釜的热源。
6.根据权利要求5所述的污泥干化碳化处理方法，其特征在于，步骤（1）中的所述饱和水蒸汽为来自余热回收系统产生的饱和水蒸汽，压力为1.5～2.0MPa，温度为180～220℃。
7.根据权利要求5所述的污泥干化碳化处理方法，其特征在于，步骤（1）中的所述热水解反应的压力为1.5～2.0MPa，温度为180～215℃，反应时间不低于20min。
8.根据权利要求5所述的污泥干化碳化处理方法，其特征在于，步骤（3）中的所述碳化装置微负压运行，压力为 0.03～0MPa，温度为400～500℃。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种基于热水解预处理的污泥干化碳化处理系统及方法，拓展污泥安全处理处置的应用方案和途径。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：本发明的一种基于热水解预处理的污泥干化碳化处理系统，其特征在于，包括：湿污泥料仓，所述湿污泥料仓与热水解反应器的进泥口相连接，所述热水解反应器的出泥口与机械脱水设备的进泥口相连接，其特征在于，所述机械脱水设备的出泥口与混合螺旋给料机的进口相连接，所述混合螺旋给料机上还设有生物质进料口；所述混合螺旋给料机的出口与碳化装置的进口相连接；所述碳化装置的热解气出口与热风炉的燃烧进口相连接；所述机械脱水设备的出气口与冷凝器的气相进口相连接；所述冷凝器的气相出口与热风炉的燃烧进口相连接；所述热风炉的排烟口与所述碳化装置的热源进口相连接；所述碳化装置的热源出口与余热回收系统相连接。
本发明的一种基于热水解预处理的污泥干化碳化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将定量的湿污泥一次性投入热水解反应釜，封闭进泥口；缓慢通入饱和水蒸汽并不断搅动污泥，直至所述热水解反应釜内达到规定的压力和温度；保持恒温恒压热水解反应一段时间（具体时间根据污泥含水率和有机物含量不同而不同）；（2）停止供应所述饱和水蒸汽，随后释放所述热水解反应釜内的高温含湿臭气，反应釜内缓慢调节至常温常压；水解污泥送入机械脱水设备中，经脱水得到含水率不高于40%的干污泥；所述高温含湿臭气送入冷凝器内降温除湿，得到低湿臭气和废水；所述低湿臭气送至热风炉中焚烧，废水经排污管排出另行处理；（3）所述干污泥送入混合螺旋给料机内，按一定比例与生物质混合，然后送入碳化装置内发生碳化反应，生成热解气、焦油和碳化物；所述热解气携带焦油进入热风炉中，与所述低湿臭气一起燃烧产生高温烟气；（4）所述高温烟气进入碳化装置，作为维持反应温度的热源，出口烟气送入余热回收系统中，与新鲜的除盐水换热生成饱和水蒸汽，作为所述热水解反应釜的热源。
优选地，步骤（1）中的所述饱和水蒸汽为来自余热回收系统产生的饱和水蒸汽，压力为1.5～2.0MPa，温度为180～220℃。
优选地，步骤（1）中的所述热水解反应的压力为1.5～2.0MPa，温度为180～215℃，反应时间不低于20min。
优选地，步骤（3）中的所述碳化装置微负压运行，压力为 0.03～0MPa，温度为400～500℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：与污泥机械脱水相比，本发明的污泥无需加水和使用化学药剂调理，减少了后端污水处理的成本和药剂成本。与传统的蒸汽热干化相比，本发明的污泥热水解反应中的水分没有发生相变，大大降低蒸汽的能耗；而且臭气生成量很小，冷凝器体积小，浓度高，可直接燃烧。与普通热水解相比，本发明的热水解技术类似高压锅的原理，无需对来料污泥稀释至90%以上再进行加药调质，对污泥含水率无严格要求；可以有效提高热解气的产量，通过调节生物质加入量实现污泥和生物质耦合碳化过程的能量自持供应，从而实现污泥热水解和碳化过程的连续运行。本发明可以实现污泥和常规农林废弃物的协同处理，碳化过程有利于碳汇，促进碳减排。
（发明人：瞿兆舟;瞿兆丹;邓征兵;夏良;张虹;罗安然）
