一种自热式污泥与秸秆共碳化的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自热式污泥与秸秆共碳化的方法和装置，具体为将破碎后的秸秆，与湿污泥一同进入桨叶干燥机，混合和干燥，严格控制混合生物质材料的含水率。混合好的生物质材料进入造粒机进行造粒处理，之后颗粒状的生物质材料进入叉流床进行热解制碳。在叉流床内，热解得到碳；另外，从叉流床收集的热解气进入燃烧室进行燃烧，高温烟气经氧化钙过滤装置过滤，一部分循环进入叉流床为热解供热，另一部分进入换热器，得到的蒸汽回到干燥机提供干燥的热量，多余的蒸汽热由储热器收集用于外部供热。本发明专利技术的工艺过程简单，燃烧后的热解气热量得到充分利用，作为热解、干燥和外部供热的热源，整个系统无需外部供热，且高效清洁地处置了污泥与秸秆。

A method and device of self heating sludge and straw co carbonization

【技术实现步骤摘要】
一种自热式污泥与秸秆共碳化的方法和装置
本专利技术涉及污泥与秸秆处理领域，特别是涉及一种自热式污泥与秸秆共碳化的方法和装置。
技术介绍
一方面，污泥作为城市污水处理的副产物，其产量巨大且拥有很高的利用潜力，污泥热解技术以其良好的社会环境和经济效益逐渐成为研究热点。然而，污水厂脱水污泥的含水率高达80％，同时原污水中的绝大多数污染物都转移在污泥里，包括各种重金属和有害有机物和病原体等，严重阻碍了污泥的能源和农业利用。污泥直接热解会出现两个问题，一个是如此高的含水率会增加很高的能耗，另一个是脱水污泥这种半塑形态需要专门的进料设备。另一方面，我国是一个传统农业大国，我国每年农业秸秆丢弃量巨大，不仅造成环境污染问题，而且是一种极大的资源浪费。秸秆的低能量密度不利于其储存和运输。在秸秆热解利用方面，由于生物质秸秆含水率较低、挥发分含量较高，在秸秆热解利用处理过程中，秸秆灰分会随着烟溢出，造成热解设备管路阻塞。污泥具有高含水率、高灰分、粘度高以及热值低的特点。而生物质秸秆含水率低、灰分含量低且热值相对较高，将秸秆添加到污泥中，既可以调理污泥的含水率，又可以增加污泥的流动性，实现连续进料，同时可以调节造粒的质量和效能。秸秆含有的挥发分和固定炭含量明显高于污泥；两种原料中碳和氧元素含量都较高。将秸秆掺混到污泥中进行共碳化能较好地调节原料中的挥发分、水分和固定炭的含量，有利于污泥热解效率的提高。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种自热式污泥与秸秆共碳化方法及装置，能够系统化、自热式地进行生物质碳化，高效清洁地处置污泥和秸秆。一种自热式污泥与秸秆共碳化方法，包括以下步骤：将秸秆原料送入破碎机进行破碎，使破碎后的秸秆粒径小于100mm，之后与湿的污泥原料一同注入桨叶干燥机，进行混合和干燥，干燥后的污泥秸秆混合物含水率大大降低，能够成渣。成渣后的混合物进入造粒机进行造粒，颗粒状的秸秆污泥混合物进入叉流床进行热解，叉流床产生的热解气进入燃烧室进行燃烧得到高温烟气，经过氧化钙过滤器的过滤，一部分高温烟气经过鼓风机进入到叉流床为生物质的热解提供热量，另一部分的高温烟气进入换热器，从换热器得到200～400℃的蒸汽，一部分进入桨叶干燥机作为干燥所需的热源，另一部分多余热量收集起来用于外部环境的供热。进一步的，在桨叶干燥机里面完成秸秆和污泥原料的混合和干燥，处理后的秸秆污泥混合物含水率控制在20％～30％，方便后续造粒机的造粒，保证热值的平衡，实现系统的自热。进一步的，叉流床产生的热解气经过燃烧室燃烧得到高温烟气，经过氧化钙过滤器的过滤掉酸性污染物后部分回到叉流床，作为叉流床热解生物质的热源，保证叉流床热解温度不超过800℃，控制生物质内重金属污染物的挥发，使重金属固化在生物炭内。进一步的，来自换热器的蒸汽为桨叶干燥机内的生物质干燥提供热量，保证干燥温度为100～200℃，之后再回到换热器完成一个热力循环。一种自热式污泥与秸秆共碳化的方法和装置包括：秸秆破碎机、桨叶干燥机、生物质造粒机、热解叉流床、燃烧器、氧化钙过滤器、管壳式换热器、三通阀、水泵、储热器、给料仓、进料斗、鼓风机、烟气三通管；秸秆破碎机的出口连接桨叶干燥机的给料仓，桨叶干燥机的混合生物质的出口连接生物质造粒机的入口，造粒后的生物质给入热解叉流床，热解叉流床的热解气出口连接燃烧室的进口，燃烧室的高温烟气出口连接氧化钙过滤器的进口，氧化钙过滤器的出口连接烟气三通阀，烟气三通阀一端连接鼓风机，另一端连接管壳式换热器的入口，管壳式换热器的出口排出尾气；桨叶干燥机的乏汽出口连接燃烧室的气体入口；管壳式换热器的蒸汽出口连接三通阀的入口，三通阀的入口一端连接桨叶干燥机的蒸汽入口，另一端连接储热器的入口，桨叶干燥机的蒸汽出口连接管壳式换热器的给水入口，另有水泵连接管壳式换热器的给水入口。进一步的，热解生叉流床的碳收集处设有冷渣器和关风器，叉流床进料斗的底部也应设有关风器。本专利技术与现有技术相比，本专利技术显著优点有：(1)在桨叶干燥机中将秸秆添加到污泥中，既可以调理污泥的含水率，又可以增加污泥的流动性，实现连续进料；(2)秸秆含有的挥发分和固定炭含量明显高于污泥，两种原料中C和O元素含量都较高，将稻秸秆掺混到污泥中进行共碳化能较好地调节原料中的挥发分、水分和固定炭的含量，有利于污泥热解效率的提高；(3)叉流床产生的热解气经过燃烧室燃烧得到高温烟气，经过氧化钙过滤器过滤掉酸性污染物后部分回到叉流床，作为叉流床热解生物质的热源，保证叉流床热解温度不超过800℃，控制热解混合物内重金属污染物的挥发，使重金属固化在生物炭内，可以保证最大限度地减少污泥中重金属对环境的污染；(4)来自换热器的蒸汽为桨叶干燥机内的生物质干燥提供热量，既保证干燥温度为100～200℃，又充分利用了热解气产生的热量；(5)整个装置可以实现能量的梯级利用，无需外部供热，且系统运行安全性高、成本低；(6)高效清洁地处置了污泥与秸秆。附图说明图1为本专利技术自热式污泥与秸秆共碳化的装置的结构图。图中：1-秸秆破碎机，2-桨叶干燥机，3-生物质造粒机，4-热解叉流床，5-燃烧器，6-氧化钙过滤器，7-管壳式换热器，8-三通阀，9-水泵，10-储热器，11-桨叶干燥机给料仓，12-桨叶干燥机出口，13-桨叶干燥机乏汽出口，14-燃烧器乏汽入口，15-桨叶干燥机蒸汽入口，16-桨叶干燥机蒸汽出口，17-生物质造粒机进料斗，18-生物质造粒机出口，19-热解叉流床进料口，20-冷渣器，21-关风器，22-燃烧器入口，23-氧化钙过滤器烟气入口，24-氧化钙过滤器固体出口，25-鼓风机，26-烟气三通阀，27-叉流床热解气出口，28-燃烧器出口，29-氧化钙过滤器烟气出口，30-管壳式换热器烟气入口，31-管壳式换热器蒸汽出口，32-管壳式换热器尾气出口，33-管壳式换热器给水入口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。如图1所示，一种自热式污泥与秸秆共碳化的装置，包括秸秆破碎机1、桨叶干燥机2、生物质造粒机3、热解叉流床4、燃烧器5、氧化钙过滤器6、管壳式换热器7、三通阀8、水泵9、储热器10、给料仓11、进料斗17、鼓风机25、烟气三通管26；秸秆破碎机1的出口连接桨叶干燥机2的给料仓11，桨叶干燥机2的混合生物质的出口12连接生物质造粒机3的入口，造粒后的生物质给入热解叉流床4的进料口19，热解叉流床4的热解气出口27连接燃烧室5的进口，燃烧室5的高温烟气出口28连接氧化钙过滤器6的进口，氧化钙过滤器6的出口29连接烟气三通阀26，烟气三通阀26一端连接鼓风机25，另一端连接管壳式换热器7的入口，管壳式换热器7的出口32排出尾气；桨叶干燥机2的乏汽出口13连接燃烧室5的气体入口14；管壳式换热器7的蒸汽出口31连接三通阀8的入口，三通阀8的入口一端连接桨叶干燥机2的蒸汽入口15，另一端连接储热器10的入口，桨叶干燥机2的蒸汽出口16连接管壳式换热器7的给水入口33，水泵9连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自热式污泥与秸秆共碳化方法，其特征在于，包括以下步骤：将秸秆原料送入破碎机进行破碎，使破碎后的秸秆粒径小于100mm，之后与湿的污泥原料一同注入桨叶干燥机，进行混合和干燥，干燥后的污泥秸秆混合物含水率降低，能够成渣；/n成渣后的混合物进入造粒机进行造粒，颗粒状的秸秆污泥混合物进入叉流床进行热解，叉流床产生的热解气进入燃烧室进行燃烧得到高温烟气，经过氧化钙过滤器的过滤，一部分高温烟气经过鼓风机进入到叉流床为生物质的热解提供热量，另一部分的高温烟气进入换热器，从换热器得到200～400℃的蒸汽，一部分进入桨叶干燥机作为干燥所需的热源，另一部分多余热量收集起来用于外部环境的供热。/n

【技术特征摘要】
1.一种自热式污泥与秸秆共碳化方法，其特征在于，包括以下步骤：将秸秆原料送入破碎机进行破碎，使破碎后的秸秆粒径小于100mm，之后与湿的污泥原料一同注入桨叶干燥机，进行混合和干燥，干燥后的污泥秸秆混合物含水率降低，能够成渣；
成渣后的混合物进入造粒机进行造粒，颗粒状的秸秆污泥混合物进入叉流床进行热解，叉流床产生的热解气进入燃烧室进行燃烧得到高温烟气，经过氧化钙过滤器的过滤，一部分高温烟气经过鼓风机进入到叉流床为生物质的热解提供热量，另一部分的高温烟气进入换热器，从换热器得到200～400℃的蒸汽，一部分进入桨叶干燥机作为干燥所需的热源，另一部分多余热量收集起来用于外部环境的供热。


2.根据权利要求1所述的一种自热式污泥与秸秆共碳化的方法，其特征在于：秸秆和污泥原料进入桨叶干燥机，在桨叶干燥机里面完成混合和干燥，干燥后的秸秆污泥混合物含水率控制在20％～30％，方便后续造粒机的造粒，保证热值的平衡，实现系统的自热。


3.根据权利要求1所述的一种自热式污泥与秸秆共碳化的方法，其特征在于：叉流床产生的热解气经过燃烧室燃烧得到高温烟气，经过氧化钙过滤器的过滤掉酸性污染物后部分回到叉流床，作为叉流床热解生物质的热源，保证叉流床内热解温度不超过800℃，控制生物质内重金属污染物的挥发，使重金属固化在生物炭内。


4.根据权利要求1所述的一种自热式污泥与秸秆共碳化的方法，其特征在于：来自换热器的蒸汽为桨叶干燥机内的生物质干燥提供热量，保证干燥温度为100～200℃，之后再回到换热器完成一个热力循环。


5.一种自热式污泥与秸秆共碳化的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张书平，陈民梓，刘心志，张后雷，朱曙光，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32