本发明专利技术涉及含有有机物的污泥的连续水热碳化方法，其包括在反应器(4)中进行的水热反应工序和至少一道使已经受过水热反应工序的污泥冷却的冷却工序。水热反应工序包括下列工序：污泥注入工序，其中，污泥由第一入口(11)注入反应器(4)中；蒸汽注入工序，其中，蒸汽由第二入口(15)注入反应器(4)中，第二入口(15)不同于第一入口(11)；循环工序，其中，注入反应器(4)中的污泥和蒸汽构成的混合物在反应器(4)中循环；使反应器(4)中容纳的至少一部分混合物由污泥出口(16)连续排出的工序。本发明专利技术还涉及使用这种方法的装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及水热碳化方法和水热碳化装置。本专利技术的领域更特别地、但非限制性地是富含有机物的污泥处理的领域，污泥例如来自城市或工业污水的消除污染工艺，或者来自管网清除作业。这种处理旨在减小污泥体积，使污泥在生物方面和在理化方面保持稳定，以及生产增值副产品。本专利技术更特别的是涉及含有有机物的污泥的连续水热碳化方法和装置的领域。
技术介绍
现有技术发展两类处理：－热水解，－水热碳化。污泥热水解技术在20世纪初由Porteous提出。该技术使用按顺序工作的压力反应器。通常，污泥被泵送到第一反应器中，锅炉产生的蒸汽被注入到第一反应器中，直至在该第一反应器内对于1.5兆帕的压力获得约180℃的温度，接着在第一反应器中将该温度保持30分钟，随后将污泥在其固有压力下通过热交换器排出。该热交换器用于回收从第一反应器排出的污泥中所含的热量，及用于在污泥进入第二反应器中之前再加热污泥。自此后对这种技术进行了许多发展和改进，以提高生产率和确保连续工作。对水解污泥、即在反应器中经受过这种处理的污泥继而进行生物处理，例如厌气消化，以由此产生生物气，来减少污泥量。水热碳化技术(HTC)接近热水解，但水热碳化技术并非旨在准备污泥以消化污泥，而是利用一般比热水解中更高的压力和热量，确保污泥的停留时间比热水解中停留时间更长(数小时)，且一般存在试剂，来将污泥转变成高质量的碳中和生物炭。水热碳化技术也可产生生物炭，其为一种类似于腐殖质的产物，可用于改良农业用地，封存二氧化碳。水热碳化技术由FriedrichBergius于1913年提出，该技术使其在1931年获得诺贝尔化学奖。现有技术中已知专利FR3010403，该专利提出含有有机物的污泥的热水解方法和装置，所述方法包括以下工序：－同时用初级动态注射混合器使回收蒸汽注入到所述污泥中并使所述污泥与所述回收蒸汽混合，以获得初级均匀混合物；－同时用次级动态注射混合器使新鲜蒸汽(vapeurvive)注入到所述初级均匀混合物中以及使所述初级均匀混合物与所述新鲜蒸汽混合，以获得次级均匀混合物；－使所述次级均匀混合物向管式压力反应器输送，根据足以使该次级均匀混合物中具有的有机物进行热水解的停留时间和温度，使该次级均匀混合物基本上以活塞流方式在管式反应器中流动；－利用在所述管式反应器出口获得的所述次级均匀混合物，在回收蒸汽产生装置中产生所述回收蒸汽；－使所述次级均匀混合物在离开所述回收蒸汽产生装置时冷却到随后可消化其含有的水解有机物的温度。美国专利US8673112也提出一种热水解方法，其在于：(i)大体连续地供给生物质(特别是污泥)，以使生物质经受第一道预热工序而预热，(ii)将预热的生物质顺序地输送到至少两个反应器中，(iii)通过添加蒸汽使反应器加热加压，(iv)使反应器在一定时间内保持在一定的温度和压力，(v)以不会显著任意地将生物质减压和快速降压的方式，用喷嘴使来自反应器的加热加压生物质供给到第一减压贮存器中，以使生物质分解，(vi)将第一减压贮存器的生物质输送到第二减压贮存器中，第二减压贮存器的压力低于第一减压贮存器的压力，(vii)以及将如此处理的生物质输送到下游设备中，以使生物质经受后处理。该美国专利US8673112还涉及生物质热处理装置。国际专利申请WO2014135734提出一种连续工作用以有机物热水解的方法，其包括一道预热工序、一道随后的反应工序和一道降压工序。预热工序包括待水解有机物在第一循环回路中循环；反应工序包括使有机物经受一定的压力和一定的温度，来使从第一循环回路排出的有机物在第二循环回路中循环；而降压工序包括对从第二回路连续排出的有机物进行减压。现有技术中解决方案的缺陷现有技术的解决方案主要针对热水解处理而非水热碳化处理研发。其涉及的方法中，压力和温度条件为中等，通常是0.6兆帕和160℃。这些解决方案不完全令人满意，特别是对于高温高压，因为其意味着在生物质(或污泥)注入到反应器中时要供给大量蒸汽。这表现为能量消耗不好掌握、运行成本高以及干度降低，干度由生物质或污泥的干料含量限定。另外，输入反应器中的污泥可能含有会堵塞反应器入口或破坏反应器内部结构的固体废料、尤其是矿物聚集体。现有技术中的解决方案不能减少反应器堵塞或磨损的危险。最后，均化污泥蒸汽混合物所需的注射混合器构成昂贵和易损的设备，尤其是当其必须以如水热碳化所需的高温高压工作时，其中，密封盖的密封难以实施。另外，对于很长的停留时间，难以实施“活塞流”式工作。
技术实现思路
本专利技术旨在解决至少一个上述问题或上述缺陷。为此，本专利技术提出一种含有有机物的污泥的连续水热碳化方法，污泥干度为10至30％之间，所述方法包括在反应器中进行的水热反应工序(以及优选地，使已经受过水热反应工序的污泥冷却的至少一道冷却工序)，水热反应工序包括下列工序：－污泥注入工序，其中，污泥由第一入口注入到反应器中，－蒸汽注入工序，其中，蒸汽由第二入口注入到反应器中，第二入口不同于第一入口，－循环工序，其中，使注入到反应器中的污泥和蒸汽构成的混合物在反应器内部循环，－连续排出工序，用于使反应器中容纳的至少一部分混合物由污泥出口连续排出，尤其是在起动阶段外。在本说明书中，表述“连续排出”是指以必要时可变化的流量连续排出，优选地，由反应器的运行参数操控这种连续排出。当调节不足以恢复水热碳化方法的平衡时，这种连续排出可暂时中断。连续排出不是顺序排出，也不是分批或“批量”排出。相同理论也适用于表述“连续输入”，也就是指可用词“输入”代替前段中的用词“排出”。所述方法还可包括预热工序，其中，在污泥注入到反应器中之前，提高污泥的温度直至预热温度。优选地，预热温度可高于100℃，更优选地高于150℃，预热工序时污泥压力可高于0.1兆帕，更优选地高于0.2兆帕。在蒸汽注入工序时，蒸汽能以与反应器中循环的混合物逆流的方式(优选地，沿相反方向)注入。在一种实施方式中，循环工序进行用以获得均匀混合流。优选地，所述方法还可包括水加热工序，其中，将从反应器排出的污泥中所含的热量由热交换器传递到水中，及其中，使用如此加热的水来产生在蒸汽注入工序时使用的蒸汽。所述方法还可包括试剂注入工序，其中，注入试剂、尤其是酸到反应器中，以使反应器中容纳的污泥的pH值保持小于6。另外，所述方法还可包括试剂注入工序，其中，注入试剂、尤其是碱到反应器中，以使反应器中容纳的污泥的pH值保持大于8。本专利技术还涉及一种水热碳化装置，用于使含有有机物的污泥连续水热碳化，污泥干度为10-30重量％之间的干物质含量，该装置具有反应器，反应器具有：－第一入口，用于将污泥注入到反应器中，－第二入口，用于将蒸汽直接注入到反应器中，第二入口不同于第一入口，－循环部件，用于使注入到反应器中的污泥与蒸汽构成的混合物在反应器内部循环，以及－污泥出口，用于从反应器连续排出反应器中容纳的至少一部分混合物。根据一有利的特征，根据本专利技术的该装置还可具有预热装置，预热装置用于通过在反应器上游将蒸汽注入污泥中来提高在第一入口上游的污泥的温度。根据本专利技术的另一有利的特征，根据本专利技术的装置还可具有附加热交换器，附加热交换器用于利用从反应器排出的污泥中所含的热量来产生蒸汽，蒸汽是由预热装置注入到在反应器上游的污泥中的蒸汽。有利地，根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水热碳化方法，用于使含有有机物的污泥连续水热碳化，污泥干度为10‑30重量％之间的干物质含量，水热碳化方法包括在反应器(4)中进行的水热反应工序，其特征在于，水热反应工序具有下列工序：－污泥注入工序，在污泥注入工序中，污泥由第一入口(11)注入到反应器(4)中，－蒸汽注入工序，在蒸汽注入工序中，蒸汽由第二入口(15)注入到反应器(4)中，第二入口(15)不同于第一入口(11)，－循环工序，在循环工序中，使注入到反应器(4)中的污泥和蒸汽构成的混合物在反应器(4)内部循环，－连续排出工序，用于使反应器(4)中容纳的至少一部分混合物由污泥出口(16)连续排出；并且，在蒸汽注入工序时，将蒸汽以与反应器(4)中循环的混合物逆流的方式注入。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.05 FR 15551461.一种水热碳化方法，用于使含有有机物的污泥连续水热碳化，污泥干度为10-30重量％之间的干物质含量，水热碳化方法包括在反应器(4)中进行的水热反应工序，其特征在于，水热反应工序具有下列工序：－污泥注入工序，在污泥注入工序中，污泥由第一入口(11)注入到反应器(4)中，－蒸汽注入工序，在蒸汽注入工序中，蒸汽由第二入口(15)注入到反应器(4)中，第二入口(15)不同于第一入口(11)，－循环工序，在循环工序中，使注入到反应器(4)中的污泥和蒸汽构成的混合物在反应器(4)内部循环，－连续排出工序，用于使反应器(4)中容纳的至少一部分混合物由污泥出口(16)连续排出；并且，在蒸汽注入工序时，将蒸汽以与反应器(4)中循环的混合物逆流的方式注入。2.根据权利要求1所述的水热碳化方法，其特征在于，水热碳化方法还具有预热工序，在预热工序中，在污泥注入到反应器(4)中之前，提高污泥的温度直至预热温度。3.根据权利要求2所述的水热碳化方法，其特征在于，预热温度高于100℃；并且，在该预热工序时污泥压力高于0.1兆帕。4.根据前述权利要求中任一项所述的水热碳化方法，其特征在于，水热碳化方法还具有水加热工序，在水加热工序中，将从反应器(4)排出的污泥中所含的热量由热交换器(6)传递到水中，及在水加热工序中，使用如此加热的水来产生在蒸汽注入工序时使用的蒸汽。5.根据前述权利要求中任一项所述的水热碳化方法，其特征在于，水热碳化方法还具有试剂注入工序，在试剂注入工序中，注入试剂、尤其是酸到反应器(4)中，以使反应器(4)中容纳的污泥的pH值保持小于6。6.根据权利要求1至4中任一项所述的水热碳化方法，其特征在于，水热碳化方法还具有试剂注入工序，在试剂注入工序中，注入试剂、尤其是碱到反应器(4)中，以使反应器(4)中容纳的污泥的pH值保持大于8。7.一种水热碳化装置，用于使含有有机物的污泥连续水热碳化，污泥干度为10-30...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·E·帕尔多，JL·布尔代，
申请(专利权)人：苏伊士国际公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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