一种污泥还原气化制生物炭的工艺制造技术

本发明专利技术公开一种污泥还原气化制生物炭的工艺，包括步骤：1)将脱水污泥送入污泥中间罐储存；2)将中间罐中的污泥通过进料装置送入气化装置进行热解气化反应，得到高温混合气和高温生物炭；3)将步骤2)中的高温混合气进行过滤、喷淋冷却和洗涤冷却处理，得到油水混合物和富气；4)将步骤2)中的高温生物炭进行固气分离，并冷却后得到生物炭；5)将步骤3)中的油水混合物通过泵送入自动过滤器和油水分离器，得到灰浆、生物油和水，并将灰浆再次送入气化装置进行热解气化反应。本发明专利技术通过对有机固体废弃物，尤其是污泥进行热解气化，对得到的生物炭进行打包市售外卖，作为很好的土壤改良剂。

Process for producing biological carbon by sludge reduction gasification

Process, the invention discloses a sludge reduction gasification of biochar comprises the following steps: 1) will be sent to the intermediate storage tank of sludge dewatering sludge; 2) the tundish in the sludge through the feeding device into the gasifier gasification reaction, high temperature and high temperature gas mixture of biochar; 3) step 2) were filtration, high temperature gas mixture in spray cooling and washing and cooling treatment, oil-water mixture and get rich gas; 4) step 2) high temperature biochar in solid gas separation, and cooling to obtain biological carbon; 5) in step 3) in the oil-water mixture through the pump into the automatic filter and water separator, get mortar, bio oil and water, and the mortar back into the gasification device for pyrolysis gasification. The invention carries out pyrolysis and gasification of organic solid waste, especially sludge, and packs the obtained biochar for market taking as a good soil amendment.

【技术实现步骤摘要】
一种污泥还原气化制生物炭的工艺
本专利技术涉及固体废弃物处理领域，尤其涉及一种污泥还原气化制生物炭的工艺。
技术介绍
随着社会经济的发展，人类生态环境的保护和绿色循环经济的提倡，城镇污水处理事业不断发展，污水厂总处理水量和处理程度将不断扩大和提高，产生的污泥量也日益增加。比如浙江省，2014年以来，浙江启动农村生活污水治理工程，今年2016年是农村生活污水治理三年工作计划的收官之年。截止目前，建立污水处理终端10万个，铺设管道近3万公里，总长度可绕赤道大半圈；治理村庄两万多个，受益农户450万户，全省覆盖率达八成，原本“污水靠蒸发，垃圾随风刮”的乡村，大多告别了污水直排历史，居民环保意识逐渐加强，产生的污泥量势必会进一步增加。当前国内针对污泥的处理处置方法主要有填埋、焚烧、土地利用、厌氧消化、加热干化和加碱稳定。污泥填埋占用大量土地，产生的渗漏液和气体会严重污染地下水和大气。土地利用时由于污泥中含有病原菌、寄生虫卵、重金属和多种难降解有机化合物，进入农田作为农作物的肥料，通过食物链将会危害人体健康和动植物生长。焚烧是实现污泥无害化、减量化、稳定化最为彻底的方法，在污泥处理处置中所占的比例逐年提高，已成为发达国家采用的主要技术，但其技术和装备投资大，运行成本高，高温烟气热利用率不高，国内污泥焚烧也有逐年增加的趋势，但尾气处理及工艺还有完善和解决，居民投诉较多，导致进展缓慢。最近几年出现的一些资源化技术也因处理成本过高，且有些技术尚处在实验室研究阶段，实际生产中难以大规模推广应用。生物炭是指将生物质材料在缺氧或限氧条件下热解，去除生物质中的油和气后剩下的固体物质，其具有难熔、稳定、高度芳香化、富含碳元素等特性，通常被认为是黑炭的一种。相关研究表明，生物炭具有巨大的表面积和内部空隙，具有负电荷多、离子交换能力强、吸附性能优异等特点，已广泛用于环境、农业领域。生物碳可以长期稳定地存在于自然界中，具有持久性的肥田沃土，促进土壤中微生物繁殖，促进植物生长，对二氧化碳吸收，使空气中二氧化碳减少的功能；生物碳富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以改善土壤的透气性和排水性，蓄留植物根部所需水分，有效地保存水分和养料，提高土壤肥力；生物碳在农业领域所具有的独特性能，使其在中国实施“沃土工程”过程中，起到重要的、不可替代的作用。正因为生物炭有如此多的优势，眼下固体废弃物制生物炭的工艺及其装置正在全国范围内兴起，但能够工业化应有的，大规模生产的未见报道，基本停留在实验室及中试阶段。公开号为CN102443404A的中国专利公开了一种制造生物炭的装置：预热室位于热烟气室内，预热室两端分别连接出料滚筒和进料滚筒；出料滚筒的另一端连接一中间料仓，中间料仓的下部连接一进料室；进料滚筒的另一端连接一气体收集室；气体收集室的混合气出口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接；干馏室位于燃烧室内，干馏室两端分别连接前滚筒和后滚筒；前滚筒的另一端与进料室连接，后滚筒的另一端与出料室连接，出料室下方连接冷却室，出料室的混合气出口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接；燃烧室内位与干馏室的下部安装有外来燃料燃烧器和不凝可燃气燃烧器；燃烧室顶部与热烟气室底部之间设有热烟气管道。本专利技术提供的制造生物碳的装置，可以无污染、低成本、工业化地制造生物碳。该设备应该说比较好，但处理量小，而且是间歇式反应，无法连续化大生产是其弊端。公开号为CN105601075A的中国专利公开了一种污泥热解碳化处理的工艺方法及其装置：污泥经压榨机压榨、粉碎机粉碎、混合搅拌机混拌、内加热回转窑烘干机内烘干后送入储料仓内后送入热解碳化炉内；污泥在热解碳化炉内发生热解碳化，产物固态碳的混合物输出系统外，产物水蒸气、热解气进入分离提纯塔中进行分离、提纯；提纯后的可燃气送入燃烧器中燃烧为内加热回转窑烘干机输送热源，提纯分离出的重组分送到混合搅拌机与污泥混拌进行二次热解；加热炉产生的烟气排出至热风炉内进行二次烧蚀；整个装置产生的尾气经内加热回转窑烘干机的出口I排出，经过处理后达标排放。此套设备较完整，但最大问题也是间歇式生产，无法自动排生物炭，人工冷却排炭需要较长周期，而且高温生物炭遇空气会自燃、人为烧伤等问题。
技术实现思路
为减少越来越多的污泥无法处置，使污泥能更好的资源化，减量化，无害化和稳定化利用，本专利技术提供了一种污泥还原气化制生物炭的工艺，通过将有机固体废弃物在缺氧或限氧条件下热解，去除有机固废中的油和气后剩下的固体物质，其具有难熔、稳定、高度芳香化、富含碳元素等特性，通常被认为是黑炭的一种，使一种很好的土壤改良剂。本专利技术的具体技术方案如下：一种污泥还原气化制生物炭的工艺，包括以下几个步骤：1)将脱水污泥送入污泥中间罐储存；2)将中间罐中的污泥通过进料装置送入气化装置进行热解气化反应，得到高温混合气和高温生物炭；3)将步骤2)中的高温混合气进行过滤、喷淋冷却和洗涤冷却处理，得到油水混合物和富气；4)将步骤2)中的高温生物炭进行固气分离，并冷却后得到生物炭；5)将步骤3)中的油水混合物通过泵送入自动过滤器和油水分离器，得到灰浆、生物油和水，并将灰浆再次送入气化装置进行热解气化反应。作为优选的，所述脱水污泥的含水率≤35wt％。污泥含水率越低对于气化装置所需的热量就越少，产生的水蒸汽也相对较少，对后续的过滤器和废水都降低压力，更好的节省成本。所述进料装置为密封式连续进料，可为螺旋输送，也可为液压顶缸式进料。进一步的，污泥可用螺旋输送，其中有轴螺旋为最佳，但密封性没有液压顶缸式进料较好；这个可通过其他方式的密封解决，比如通过两道螺旋渐进式密封来完成此次操作。如果物料为稻草，蔗渣，秸秆等农林废弃物，液压顶缸式进料较佳，只要一道封闭，就能抑制带有微正压的高温油气外泄。进料装置和气化装置通过轴连接机构的动静密封来实现，气化装置前端设置有金属补偿器，金属补偿器作为一种柔性耐压管件，用以补偿管道或机器、设备连接端的相互位移，吸收振动能量，能够起到减振、消音等作用，具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、耐高低温等多项特点，为反应釜在高温下能更好的运行。优选的，所述的气化装置为卧式旋转反应釜，反应釜内部有导热管和导流板。本申请的反应釜为可旋转机构，进一步保证反应釜内部的物料受热均匀，因此设置有驱动所述反应釜的驱动机构，所述驱动机构包括固定在反应釜外周面的齿环，与齿环相啮合的托轮以及驱动托轮的电机；该驱动机构带动反应釜360°旋转，能加快反应釜内物料的裂解反应速度。导流板可分为导流钢板和导流不锈钢板，可采用单螺旋结构或双螺旋结构，也可单、双结合的螺旋导流结构；在反应釜旋转的过程中，倾斜布置的导流板对反应釜内的物料具有倒流作用，反应釜内的物料在导流板的作用下向出料口所在的位置移动，加快反应釜内物料的排出。作为优先的，反应釜内设置多根垂直反应釜轴线的导热管，一般导热管的数量为6～20根，且相邻两导热管垂直交错。导热管设置的数量一般根据实际物料处理量确定，物料处理量较大时，可根据实际情况增加导热管的数量；导热管内径的大小可根据实际需要确定。反应釜内设有倾斜布置的导流板，该导流板处于高位的一端贴近所述进料口。卧式旋转反应釜从前端到尾端布置8～14个温控点，卧式反应釜压力为0～100kpa，内部加热温度为300～70本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污泥还原气化制生物炭的工艺，其特征在于，包括以下几个步骤：1)将脱水污泥送入污泥中间罐储存；2)将中间罐中的污泥通过进料装置送入气化装置进行热解气化反应，得到高温混合气和高温生物炭；3)将步骤2)中的高温混合气进行过滤、喷淋冷却和洗涤冷却处理，得到油水混合物和富气；4)将步骤2)中的高温生物炭进行固气分离，并冷却后得到生物炭；5)将步骤3)中的油水混合物通过泵送入自动过滤器和油水分离器，得到灰浆、生物油和水，并将灰浆再次送入气化装置进行热解气化反应。

【技术特征摘要】
1.一种污泥还原气化制生物炭的工艺，其特征在于，包括以下几个步骤：1)将脱水污泥送入污泥中间罐储存；2)将中间罐中的污泥通过进料装置送入气化装置进行热解气化反应，得到高温混合气和高温生物炭；3)将步骤2)中的高温混合气进行过滤、喷淋冷却和洗涤冷却处理，得到油水混合物和富气；4)将步骤2)中的高温生物炭进行固气分离，并冷却后得到生物炭；5)将步骤3)中的油水混合物通过泵送入自动过滤器和油水分离器，得到灰浆、生物油和水，并将灰浆再次送入气化装置进行热解气化反应。2.如权利要求1所述的污泥热解气化制生物炭的工艺，其特征在于，所述脱水污泥的含水率≤35wt％。3.如权利要求1所述的污泥热解气化制生物炭的工艺，其特征在于，所述的气化装置为卧式旋转反应釜，反应釜内部有导热管和导流板。4.如权利要求4所述的污泥热解气化制生物炭的工艺，其特征在于，所述的卧式旋转反应釜从前端到尾端布置8～14个温控点。5.如权利要求5所述的污泥热解气化制生物炭的工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴卫红，俞天明，吴圣姬，
申请(专利权)人：浙江天禄环境科技有限公司，杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33