一种低温连续热解处理污泥固定床反应器及方法技术

本发明专利技术涉及一种低温连续热处理固定床反应器及方法。本发明专利技术所述反应器反应器具有污泥入口、壳体、反应室、残渣出口，污泥入口位于残渣出口之上，反应室中具有料板、布料螺旋、出料螺旋、进料螺旋，料板包括进料端和出料端，布料螺旋在污泥入口之下、进料端上部，出料螺旋在出料端上部，出料端在残渣出口之上；布料螺旋包括中心螺杆和左、右螺旋叶片，中心螺杆横穿左、右螺旋叶片，左、右螺旋叶片垂直于中心螺杆的中心线成轴对称，距离为污泥入口口径的1/3～1/2；进料螺旋固定在布料螺旋的中间段之上与布料螺旋垂直。本发明专利技术可在热态条件下实现连续进出料，无需对污泥进行预处理，设备故障率低，经济效益高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及污泥处理领域，尤其涉及一种低温连续热解处理污泥的固定床反应器，以及利用所述反应器处理污泥的方法。
技术介绍
生活污泥经过热处理可产生固态、液态和气态产物，这些产物被制成可回收、易利用、易运输及易储存的能源形态，可供热发电或用作化工及其它产业的原料。上述热处理工艺包括碳化、气化、热解、液化或者其他相关工艺。其中，热解作为热处理工艺的一种，所使用的反应器有多种，包括工业生产常用的移动床、固定床、回转窑、流化床，还包括烧蚀床和悬浮炉等，主要用于回收热解产物中的某一种或两种物质。移动床热解工艺属于慢速热解工艺，中间产物的二次反应率低，热解油产率高。但是采用的外热式供热方式，传热效率较低，导致整个系统不能满负荷工作；流化床热解工艺属于快速热解工艺，加热速率快、气相停留时间短，热利用效率高，可降低二次反应的发生，热解油产率较高。但是物料热解过程中处于硫化态，导致热解液中含尘量高，较难处理；烧蚀床热解工艺是将反应物料与灼热的金属表面直接接触换热，使物料迅速升温并裂解。该工艺热解时间短，反应速度快，油收率高，但是无法实现物料热解的连续性，只能进行批量间歇式热解；回转窑热解工艺几乎适用于任何固体废物料，而含油含水较高的物料，如污泥、油泥等粘稠类物质，则无法直接采用该方式热解；常规固定床热解系统为批量给料，不能长期连续运行，而且热解条件不易长期保持。针对上述问题，现有技术CN104030535A公开了一种污泥内热连续干馏炉热解物料的方法。原料污泥经烘干、造粒等预处理后送入低温连续干馏炉，采用螺旋给料输送物料，通过输送板链传送物料，由反射炉提供热量。整个过程可以将原料污泥中残留的有毒物热分解为无毒无害的中间体，重金属被固化、钝化，超级细菌、病毒经彻底无害化处理，并可得到燃气、生物质等物质，达到变废为宝的目的。该方法在处理粘稠类物料时，要经过一定的预处理过程，且在输送板链上分布不均，影响热解效果，对于含油率较高的污泥，热解塑化后的残渣若粘附在传送板链上会影响出料，甚至需停车。现有技术CN102559222A公开了一种低温干馏炉热解物料的方法。该热解方法采用卧式干馏炉，每一次热解开始前，先需要停止向反应器供热，待反应器降温冷却后卸下反应器炉门或是炉盖，取出前一批热解残留的固体产物，需要人工向反应器内加入下一批次热解的物料。因此该方法无法实现物料热态条件下连续进出料，无自动布料和出料功能，未实现高温热解不凝气自用来提供热量。进出料过程需对反应器升温和降温，降低了装置的处理能力和效率，增加了故障率。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种新型的低温连续热解处理污泥的固定床反应器，以及利用该反应器处理污泥的方法。该反应器运行稳定，易操作，既能对污泥进行批量热处理，又可以在热态条件下连续进料和出料。本专利技术提出了一种低温连续热解处理污泥固定床反应器，所述反应器具有污泥入口、壳体、反应室、残渣出口，所述污泥入口的水平位置比所述残渣出口的水平位置高；所述反应室中具有料板、布料螺旋、出料螺旋、进料螺旋；所述料板包括进料端和出料端，所述布料螺旋设置在所述污泥入口之下，位于所述进料端上部；所述出料螺旋设置在所述出料端上部，所述出料端位于所述残渣出口之上；所述布料螺旋包括中心螺杆、左螺旋叶片、右螺旋叶片；所述中心螺杆横穿所述左螺旋叶片和右螺旋叶片，所述左螺旋叶片和右螺旋叶片垂直于所述中心螺杆的中心线成轴对称，两者之间的距离为所述污泥入口口径的1/3～1/2；所述进料螺旋固定在所述布料螺旋的中间段之上与所述布料螺旋垂直。进一步的，所述左螺旋叶片和右螺旋叶片的下边缘与所述料板的垂直距离为50～150㎜，优选为80㎜；所述左螺旋叶片间隙和右螺旋叶片间隙等距设置或变距设置。进一步的，所述料板的进料端和出料端设置有传动轴承，用于带动所述料板连续转动；所述传动轴承具有两个或多个。进一步的，所述壳体包括反应器壁、支撑平台、支架；所述反应器壁包括炉顶、侧壁、炉底，用于密封所述反应室；所述支撑平台设置在所述料板之下；所述支架固定在所述支撑平台上，用于连接所述传动轴承。进一步的，所述反应室中包括辐射管和油气出口；所述辐射管为蓄热式辐射管，设置在所述料板的上部且与所述料板平行；所述辐射管与所述料板之间的垂直距离为100～300mm，优选为150㎜；所述油气出口设置在所述反应器侧壁，且位于所述辐射管的下部。进一步的，上述反应器还包括进料仓、插板阀、固体收集仓；所述进料仓设置在所述进料螺旋上部，所述插板阀设置在所述进料仓下部；所述固体收集仓连接所述料板的出料端；所述插板阀和所述布料螺旋之间设置有料位计；所述进料仓和所述固体收集仓具有一个或多个。本专利技术还提出了一种利用上述反应器处理污泥的方法，所述方法包括以下步骤：将污泥由所述污泥入口运送至所述布料螺旋的中间段；所述污泥沿所述连续转动的料板两侧均匀的分布，同时开启出料螺旋运出反应后固体残渣，保证进料和出料的连续性。进一步的，所述步骤还包括：所述油气出口排出的热解油气冷却获得热解油和热解气。上述方法中，所述污泥含水率≤95wt％，其在所述料板上的高度为150～300㎜。上述方法中，所述反应室中温度为350～1200℃，压力为-2～5kPa。本专利技术通过采用独特的布料螺旋构造，可实现污泥在料板上的均匀布料。料板上方均匀布置有多根辐射管，原料在热解过程中相对于料板和辐射管静止，可保证其均匀受热。在热解处理过程中，通过料板、进料螺旋、布料螺旋、出料螺旋的联合操作，可在不停炉的条件下，实现反应器的连续进料和出料。热解反应产生的高温热解气可进行回收利用，降低了热损失，提高了污泥处理收过程的能量效率和经济效益，因此具有较大的发展优势和应用前景。附图说明图1是低温连续热解处理污泥固定床反应器的左视图。图2是低温连续热解处理污泥固定床反应器的俯视图。图3是低温连续热解处理污泥固定床反应器的主视图。附图中的附图标记如下：1-壳体；2、2a、2b、2c-辐射管；3-中心螺杆；3a-出料螺旋；3b-布料螺旋；4-料板；5-进料仓；5a-污泥入口；6-插板阀；7-支架；8-反应室；9-传动轴承；10-基底；11-支撑平台；12-油气出口；13-进料螺旋；14-固体收集仓；14a-残渣出口。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。该固定床反应器既可用于资源化回收利用有机化合物，又可用于无害化处理废弃物，包括四个部分：进料系统、反应系统、出料系统、壳体。以下结合图1、图2、图3分别显示的固定床反应器的左视图、俯视图、主视图，对该四个部分之间的结构及其关系进行说明。①壳体：由图1所示，固定床反应器的壳体1包括反应器壁、支架7、基底10、支撑平台11。反应器壁包括炉顶、侧壁、炉底，用于密封整个反应室8，使得反应室8内的反应气氛与外界气氛充分隔开。②进料系统：由图1所示，进料系统自上而下依次包括进料仓5、插板阀6、污泥入口5a。进料仓5的数量可为一个或多个。③出料系统：由图1所示，出料系统由残渣出口14a和固体收集仓14构成，残渣出口14a在污泥入口5a之下，且都设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温连续热解处理污泥固定床反应器，所述反应器具有污泥入口、壳体、反应室、残渣出口，所述污泥入口的水平位置比所述残渣出口的水平位置高；所述反应室中具有料板、布料螺旋、出料螺旋、进料螺旋；所述料板包括进料端和出料端，所述布料螺旋设置在所述污泥入口之下，位于所述进料端上部；所述出料螺旋设置在所述出料端上部，所述出料端位于所述残渣出口之上；所述布料螺旋包括中心螺杆、左螺旋叶片、右螺旋叶片；所述中心螺杆横穿所述左螺旋叶片和右螺旋叶片，所述左螺旋叶片和右螺旋叶片垂直于所述中心螺杆的中心线成轴对称，两者之间的距离为所述污泥入口口径的1/3～1/2；所述进料螺旋固定在所述布料螺旋的中间段之上与所述布料螺旋垂直。

【技术特征摘要】
1.一种低温连续热解处理污泥固定床反应器，所述反应器具有污泥入口、壳体、反应室、残渣出口，所述污泥入口的水平位置比所述残渣出口的水平位置高；所述反应室中具有料板、布料螺旋、出料螺旋、进料螺旋；所述料板包括进料端和出料端，所述布料螺旋设置在所述污泥入口之下，位于所述进料端上部；所述出料螺旋设置在所述出料端上部，所述出料端位于所述残渣出口之上；所述布料螺旋包括中心螺杆、左螺旋叶片、右螺旋叶片；所述中心螺杆横穿所述左螺旋叶片和右螺旋叶片，所述左螺旋叶片和右螺旋叶片垂直于所述中心螺杆的中心线成轴对称，两者之间的距离为所述污泥入口口径的1/3～1/2；所述进料螺旋固定在所述布料螺旋的中间段之上与所述布料螺旋垂直。2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述左螺旋叶片和右螺旋叶片的下边缘与所述料板的垂直距离为50～150㎜，优选为80㎜；所述左螺旋叶片间隙和右螺旋叶片间隙等距设置或变距设置。3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述料板的进料端和出料端设置有传动轴承，用于带动所述料板连续转动；所述传动轴承的数量为两个或多个。4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述壳体包括反应器壁、支撑平台、支架；所述反应器壁包括炉顶、侧壁、炉底，用于密封所述反应室；所述支撑平台设置在所述料板之下；所述支架固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小飞，巴玉鑫，肖磊，王惠惠，宋敏洁，房凯，牛明杰，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11