一种城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，密封罐包括从下往上依次设置的热解区、高温裂解区和冷凝区，热解区、高温裂解区和冷凝区的密封罐的侧壁上分别安装有第一加热器、第二加热器以及冷凝器，冷凝区和高温裂解区内分别设有若干交替排列设置的第一隔板和第二隔板；储油罐通过导油管与冷凝区的下部相连通；真空泵通过气体管道与冷凝区的上部相连通，真空泵的尾部设有储气罐。本发明专利技术通过设置裂解区对城市污泥热解油进行二次裂解，实现了生物油在冷凝区的高效收集，为城市污泥的处理处置提供绿色装备技术。

A device and method for preparing bio-oil from anaerobic digestion of municipal sludge by pyrolysis of biogas residue

【技术实现步骤摘要】
一种城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置及方法
本专利技术涉及污水污泥处理
，特别涉及到一种城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置。
技术介绍
随着活性污泥法处理生活污水的普及应用，剩余污泥产量急剧增加，污泥产量已经达到4300万吨/年(以含水率80％计)，剩余污泥处理处置形势日益严峻。因此，对城市污泥进行处理处置并实现其高附加值资源化利用已经成为一个重大科学问题。污泥厌氧消化作为一种极具潜力的污泥处理技术，在减少污泥数量的同时回收能源，成为目前国际上最受欢迎的污泥减量化和资源化处理技术。但是，污泥颗粒中有机质和SiO2颗粒混合在一起，有机质与厌氧消化菌无法有效充分接触，造成有机质不能被利用产甲烷。所以，厌氧消化过程只能利用污泥中的一部分有机质。消化沼液经过脱水得到消化沼渣，消化沼渣中仍然还有大量的有机质没有得到回收利用。同时人们注意到，消化后污泥沼渣仍还有大量有机质和重金属，如果随意填埋入土或作为生物碳土使用，不仅浪费大量生物质能源，也会使重金属进入水和土壤环境。因此，大量的废弃污泥消化沼渣需要被有效处理和资源化利用。目前，亟需一种污泥消化沼渣的利用装置和方法，实现城市污泥厌氧消化沼渣的高附加值资源化利用。现有技术主要是对污泥消化液进行沼渣、沼液的固液分离处理，然后从沼液进行氮磷回收，较少关注消化沼渣的处理利用。专利名一种污泥厌氧消化沼渣制砖的方法(CN107056238A)中将消化后的污泥沼渣干化然后将挤压成砖坯，干燥后烧制成成品砖。但是成品砖的附加值较低，重金属等成分仍残留在成品砖中，造成潜在危害。因此，如何有效利用污泥消化沼渣，实现其高附加值资源化利用，是当前急需解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，以解决上述问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，包括储油罐、储气罐、真空泵以及塔式的密封罐，所述密封罐包括从下往上依次设置的热解区、高温裂解区和冷凝区，热解区、高温裂解区和冷凝区的密封罐的侧壁上分别安装有第一加热器、第二加热器以及冷凝器，冷凝区和高温裂解区内分别设有若干交替排列设置的第一隔板和第二隔板；储油罐设于密封罐的一侧，储油罐通过导油管与冷凝区的下部相连通；所述真空泵通过气体管道与冷凝区的上部相连通，真空泵的尾部设有储气罐。进一步的，所述热解区的温度保持在500℃，升温速率为5～10℃/min。进一步的，所述高温裂解区的温度保持在900℃。进一步的，所述冷凝区的温度为保持在25℃，冷凝器用于进行冷却控温。进一步的，所述真空泵用于将密封罐内的热解气体抽出且将密封罐内的真空度维持在103Pa。进一步的，所述第一隔板为陶瓷材质，若干第一隔板从上往下依次交错排列设置，相邻的两块第一隔板反向倾斜设置，各块第一隔板的高端分别固定于密封罐的侧壁上，第一隔板的低端悬空设置。进一步的，所述导油管的一端对准最底部的第一隔板的低端；所述气体管道上安装有真空计，气体管道的一端从密封罐的顶部伸入密封罐内且在其伸入端上安装有管堵。进一步的，所述第二隔板是由陶瓷包裹的不锈钢板制成，若干第二隔板从上往下依次交错排列设置，相邻的两块第二隔板平行设置，第二隔板的一端固定于密封罐的内壁上，第二隔板的另一端悬空设置。一种制备生物油的方法：将污泥消化沼渣放入密封罐的热解区中，首先启动真空泵将密封罐内的真空度抽至103Pa，启动第一加热器和第二加热器进行加热热解，生物油迅速挥发得到高温生物油气体；生物油中的大分子物质继续进入高温裂解区，进一步被裂解变成小分子物质；生物油中的小分子物质继续进入冷凝区进行液化；收集到的生物油进入储油罐，热解气体被真空泵抽出进入储气罐。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本装置通过设置高温裂解区对生物油中的大分子有机物进行二次裂解，避免了生物油过于粘稠的问题，极大地提高了生物油的可利用性；(2)本装置在生物油裂解区和冷凝区设置大量隔板，极大地提高了生物油大分子有机物的二次裂解效果和生物油的冷凝收集效果。本专利技术通过设置裂解区对城市污泥热解油进行二次裂解，真空环境可以降低反应所需温度，并实现生物油在冷凝区的高效收集。本专利技术很好地解决了现有城市污泥热解制备生物油液体粘稠，成分复杂的问题，提高生物油的可利用性；本装置具有占地面积小，易于推广应用的优点，为城市污泥的处理处置提供绿色装备技术。附图说明图1为本专利技术所述的城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置的结构示意图。图2为本专利技术所述的城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的方法的流程示意图。图3为城市污泥在不同升温速率下的热重测试分析图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参见图1和图2，本专利技术所述的一种城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，包括储油罐1、储气罐16、真空泵15以及塔式的密封罐。密封罐上开设有物料进出口。密封罐包括从下往上依次设置的热解区7、高温裂解区5和冷凝区3。热解区7、高温裂解区5和冷凝区3的密封罐的侧壁上分别安装有第一加热器8、第二加热器6以及冷凝器4。冷凝区3和高温裂解区5内分别设有若干交替排列设置的第一隔板11和第二隔板10。储油罐1设于密封罐的一侧，储油罐1通过导油管2与冷凝区3的下部相连通。真空泵15通过气体管道13与冷凝区3的上部相连通，真空泵15的尾部设有储气罐16。热解区7的温度保持在500℃，升温速率为5～10℃/min。高温裂解区5的温度保持在900℃。冷凝区3的温度为保持在25℃，冷凝器4用于进行冷却控温。真空泵15用于将密封罐内的热解气体抽出且将密封罐内的真空度维持在103Pa，即真空泵15使得反应罐内的热解区7、高温裂解区5、冷凝区3内真空度都维持在103Pa。第一隔板11为陶瓷材质，若干第一隔板11从上往下依次交错排列设置。相邻的两块第一隔板11反向倾斜设置。第一隔板的内侧端向下倾斜设置。各块第一隔板11的高端分别固定于密封罐的侧壁上，第一隔板11的低端悬空设置。导油管2设置在冷凝区3的底部。导油管2的一端对准最底部的第一隔板11的低端。气体管道13上安装有真空计14，气体管道13设置在冷凝区3的上部，气体管道13的一端从密封罐的顶部伸入密封罐内且在其伸入端上安装有管堵12。第二隔板10是由陶瓷包裹的不锈钢板制成，水平排列设置。若干第二隔板10从上往下依次交错排列设置。第二隔板的表面上负载有耐高温的催化剂，对生物油气体进行二次定向裂解，获得特定的目标产物。相邻的两块第二隔板10平行设置，第二隔板10的一端固定于密封罐的内壁上，第二隔板10的另一端悬空设置。一种制备生物油的方法：将污泥消化沼渣9放入密封罐的热解区7中，首先启动真空泵15将密封罐内的真空度抽至103Pa，启动第一加热器8和第二加热器6进行加热热解，生物油迅速挥发得到高温生物油气体；生物油中的大分子物质继续进入高温裂解区5，进一步被裂解变成小分子物质。高温裂解区到达最高温后的反应停留时间为20分钟。生物油中的小分子物质继续进入冷凝区3进行液化；收集到的生物油进入储油罐1，热解气体被真空泵15抽出进入储气罐1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，其特征在于：包括储油罐、储气罐、真空泵以及塔式的密封罐，所述密封罐包括从下往上依次设置的热解区、高温裂解区和冷凝区，热解区、高温裂解区和冷凝区的密封罐的侧壁上分别安装有第一加热器、第二加热器以及冷凝器，冷凝区和高温裂解区内分别设有若干交替排列设置的第一隔板和第二隔板；储油罐设于密封罐的一侧，储油罐通过导油管与冷凝区的下部相连通；所述真空泵通过气体管道与冷凝区的上部相连通，真空泵的尾部设有储气罐。

【技术特征摘要】
1.一种城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，其特征在于：包括储油罐、储气罐、真空泵以及塔式的密封罐，所述密封罐包括从下往上依次设置的热解区、高温裂解区和冷凝区，热解区、高温裂解区和冷凝区的密封罐的侧壁上分别安装有第一加热器、第二加热器以及冷凝器，冷凝区和高温裂解区内分别设有若干交替排列设置的第一隔板和第二隔板；储油罐设于密封罐的一侧，储油罐通过导油管与冷凝区的下部相连通；所述真空泵通过气体管道与冷凝区的上部相连通，真空泵的尾部设有储气罐。2.根据权利要求1所述的城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，其特征在于：所述热解区的温度保持在500℃，升温速率为5～10℃/min。3.根据权利要求1所述的城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，其特征在于：所述高温裂解区的温度保持在900℃。4.根据权利要求1所述的城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，其特征在于：所述冷凝区的温度为保持在25℃，冷凝器用于进行冷却控温。5.根据权利要求1所述的城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，其特征在于：所述真空泵用于将密封罐内的热解气体抽出且将密封罐内的真空度维持在103Pa。6.根据权利要求1所述的城市污泥厌氧消化沼渣热解制备生物油的装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓虎，董李鹏，李磊，董滨，顾战北，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31