CN102643661B - 活性污泥经管束式裂解炉制取燃料油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的活性污泥经管束式裂解炉制取燃料油的方法，其包括如下步骤：1).将污水处理厂的活性污泥经湿式振动球磨机研磨，同时通蒸汽达100℃-200℃，使之浆料化，再经离心分离出无机灰分得活性污泥有机浆料和无机灰分，无机灰分填埋；2).将步骤1)制得的活性污泥有机浆料进行真空蒸发浓缩，得含水率为30%-40%的活性污泥浓缩有机浆料；3).将步骤2)制得的活性污泥浓缩有机浆料泵入预热的立式管束式裂解炉中进行热解、气化、油化。本发明因预先分离出无机灰分，使产油率提高为有机质的60%，产气35%，积炭不到2%。本发明的立式管束式裂解炉法克服了传统裂解炉的弊端，在单位炉容积相同条件下，油气产率和单位体积炉的利用率提高了3-4倍，炉子的造价提高了1.3倍。

Description

活性污泥经管束式裂解炉制取燃料油的方法

技术领域

本发明属于活性污泥资源化处理的技术领域，特别涉及一种活性污泥经管束式裂解炉制取燃料油的方法。

背景技术

在活性污泥制取燃料油的工艺中，活性污泥的热解、气化、油化处理是其中一个关键步骤。目前国内外普遍采用脱水污泥(含水80％)预先加热脱水或不脱水，直接进卧式单筒式回转窑式裂解炉，进行热解、气化、油化。由于卧式单筒式回转窑式裂解炉的单筒空间大，要达到炉内平均温度达到500℃左右，炉底需要采用800℃-1200℃较高的加热温度，因此容易造成活性污泥局部过热而炭化，炭化的炭渣同污泥中的无机灰分及油混合成油泥，粘在筒壁上不易清除，严重影响导热。虽然有螺旋出料器除渣，但仍有大量残留，不好清除。另外炉底采用800℃-1200℃较高的加热温度，炉本身容易受热氧化变形，使设备寿命降低。

为了解决这个问题，目前地方法是往污泥中加入褐煤做为膨松剂，同时加入石英砂做为热载体和分散剂。而由于活性污泥本身含水量达80％，又由于褐煤和石英砂的加入占据很大体积，使裂解炉的燃料油产率很低，设备利用率也很低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有活性污泥直接进单筒卧式回转式裂解炉的诸多缺点，而提供一种活性污泥经管束式裂解炉制取燃料油的方法，该方法将活性污泥先经除灰分预处理，使较纯活性污泥呈浆状，再经产油率高的立式管束式裂解炉热解、气化、油化，使设备产气，产油量提高，同时也提高了设备利用率。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

活性污泥经管束式裂解炉制取燃料油的方法，包括如下步骤：

1.制浆步骤

将污水处理厂的活性污泥经湿式振动球磨机研磨，同时通蒸汽使活性污泥的温度达100℃-200℃，使之浆料化，再经离心分离出无机灰分得活性污泥有机浆料和无机灰分，无机灰分填埋；

2.浓缩步骤

将步骤1制得的活性污泥有机浆料进行真空蒸发浓缩，得含水率为30％-40％的活性污泥浓缩有机浆料；

3.热解、气化、油化步骤

将步骤2制得的活性污泥浓缩有机浆料泵入预热的立式管束式裂解炉中进行热解、气化、油化，所述活性污泥浓缩有机浆料在立式管束式裂解炉内停留时间为20～30min,立式管束式裂解炉的预热温度为500℃～700℃；活性污泥浓缩有机浆料热解、气化、油化过程中，立式管束式裂解炉火焰加热温度为600℃-800℃，管内温度为300℃-400℃；

所述立式管束式裂解炉为一封闭的立式炉,内衬耐火砖做保温层，将立式管束围在其中，燃烧器安排在立式管束的下部；所述立式管束是由5-30根热解、气化、油化管集合在一起，热解、气化、油化管的内直径为50mm-300mm，管长1m-10m,管承压为0.2Mpa-2.0Mpa；

热解、气化、油化过程中产生水蒸汽、油蒸汽和不凝燃料气进行冷凝、分离，分离后的含挥发性脂肪酸的水相用泵输送到城市生活污水处理厂进行混合处理；分离后的油相泵入燃料油储罐存储；分离后产生的不凝燃料气经暂存罐暂时储存，再由暂存罐在压力下送入立式管束式裂解炉的燃烧器点火燃烧；

热解、气化、油化过程中，燃烧器产生的烟气由立式管束式裂解炉用高温风机输送到除尘器除尘后，进入脱酸、脱硫塔进行脱酸和脱硫处理。

本发明采用立式管束式裂解炉对活性污泥进行热解、气化、油化，其立式管束式裂解炉采用5-30根热解、气化、油化管组成管束，单根管内直径为50mm-300mm，管长为2m-10m，燃烧器安置在裂解炉管束底部，使裂解炉整体加热，避免局部过热。活性污泥采用湿式振动球磨机将活性污泥研磨处理成浆料式的流体状态，同时通蒸汽加热，形成浆状料，再经离心机分离出无机灰分后，经真空浓缩，最后进立式管束式裂解炉，通过管束底部的燃烧器整体加热。使加热温度降低，管内热解、气化、油化的温度也低，杜绝了局部过热，同时也减少炭渣量，使设备产气，产油量提高，同时也提高了设备利用率。

传统的卧式单筒回转窑式裂解炉，炉外加热区的火焰加热温度为800℃-1200℃，炉内受热温度450℃-500℃，产油率为有机质的40％左右，产炭渣15％-20％，产气30％-35％，本发明的立式管束式裂解炉火焰加热温度为600℃-800℃，管内温度为300℃-400℃，因此节能效果显著。

本发明因预先分离出无机灰分，使产油率提高为有机质的60％，产气35％，积炭不到2％。本发明的立式管束式裂解炉法克服了传统裂解炉的弊端，在单位炉容积相同条件下，油气产率和单位体积炉的利用率提高了3-4倍，炉子的造价提高了1.3倍。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、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，进一步阐述本发明。

参见图1，活性污泥经运输车泄到活性污泥储槽，再用泥浆泵输送到湿式振动式球磨机中，由锅炉产生的蒸汽通入湿式振动式球磨机中，将活性污泥加热到150℃，在不锈钢球的打击研磨的机械力作用下，破坏活性污泥的菌胶团，使水析出，微生物细胞壁破碎，形成均匀的泥浆状流体，此时污泥含水量达到90％左右，研磨时间1小时后再用泵输送到离心分离机，分离出无机灰分后的活性污泥浓缩有机浆料再进入真空蒸发浓缩机进行真空蒸发浓缩，使有机浆料含水量达35％，蒸发出来的水蒸汽经水蒸气冷凝器冷凝产生凝结水可回收利用。

真空蒸发浓缩机出来的活性污泥浓缩有机浆料呈均匀的悬浮状态，微生物细胞中的蛋白质，多糖类就是分散剂和悬浮剂，不再与水分离，然后用液浆泵连续输送到立式管束式裂解炉中进行热解、气化、油化。在输送活性污泥浓缩有机浆料前，先启动燃烧器，用石油液化气燃烧所产生的热量将立式管束式裂解炉按50℃/h升温的速率预热到热解、气化、油化管内温度达500℃后再泵送活性污泥浓缩有机浆料。石油液化气通过水封进入燃烧器内进行燃烧。

立式管束式裂解炉为一封闭的立式炉,内衬耐火砖做保温层，将立式管束围在其中，燃烧器安排在立式管束的下部；立式管束是由6根热解、气化、油化管集合在一起，热解、气化、油化管的内直径为150mm，管长8m,管承压为0.5Mpa。

立式管束式裂解炉火焰加热温度为600℃-800℃，炉温控制在700℃左右，热解、气化、油化管内的活性污泥浓缩有机浆料温度达350℃-400℃，最低不低于300℃，最高不超过400℃，稳定运行温度为350℃，停留时间25分钟。

立式管束式裂解炉热解、气化、油化过程中所产生的水蒸汽、油蒸汽和不凝燃料气(CO²，CO、H₂、CH₄的混和气)由立式管束式裂解炉的立式管束出口经水冷式冷凝器冷凝，然后进分离器分离，分离器分离的含挥发性脂肪酸的污水用泵输送到冷凝污水槽内收集，再由泵送到城市生活污水处理厂进行混合处理。如果采取污水处理厂外处理需经生化处理达标后，进污水处理厂同生活污水混合后再进行处理。

分离器分离产生的不凝燃料气(CO₂、CO、H₂、CH₄的混和气)经暂存罐暂时储存，储存压力为0.3Mpa做为缓冲,再由暂存罐在压力下经水封送入燃烧器点火燃烧,产生高温700℃。正常运行时使用立式管束式裂解炉产生的燃料气经燃烧器燃烧产生高温，炉温控制在700℃左右。由于燃料气为有机质的30％，因此完全自供有余。

水冷式冷凝器以水蒸汽全部冷凝成凝结水为依据来确定循环水量，冷却水量为蒸发量的10倍。

立式管束式裂解炉的燃烧器产生的烟气由立式管束式裂解炉顶端用高温风机输送到螺旋除尘器和布袋除尘器后，进入脱酸、脱硫塔，用石灰石粉经加水乳化后用循环泵从脱酸、脱硫塔中上端喷淋入塔，烟气从脱酸、脱硫塔底部进入，净化的烟气经塔上部波纹板除雾器层去除水雾，成冷凝水后，经上部烟囟达标排放，中和的石灰送入填埋场进行填埋。

分离器污水层放掉后，上层的油相为粗油，为商品燃料油的原料油，用油泵送至储罐，经200Kg桶装的铁桶，经计量后封桶入库。

立式管束式裂解炉连续运行半年至一年正常操作条件下，炉温700℃，管内温度降至300℃以下时，证明管壁已积炭挂垢，影响导热，关掉进燃料气阀门，停止运行。开动压缩机，管内通压缩空气，压力为0.3Mpa，每分钟流量为单管容积的5倍量，吹脱管壁积炭。当压缩空气出口无明显积炭排出时，停止吹脱，关掉空压机，开通气阀，点燃燃烧器，重新加热裂解炉进行裂解。吹脱的炭渣无机灰分与离心分离机分离出的无机灰分一起送入填埋场进行填埋。

本实施例的产油量为活性污泥中的有机质的60％。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1.活性污泥经管束式裂解炉制取燃料油的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1).制浆步骤

将污水处理厂的活性污泥经湿式振动球磨机研磨，同时通蒸汽使活性污泥的温度达100℃-200℃，使之浆料化，再经离心分离出无机灰分得活性污泥有机浆料和无机灰分，无机灰分填埋；

2).浓缩步骤

将步骤1)制得的活性污泥有机浆料进行真空蒸发浓缩，得含水率为30％-40％的活性污泥浓缩有机浆料；

3).热解、气化、油化步骤

将步骤2)制得的活性污泥浓缩有机浆料泵入预热的立式管束式裂解炉中进行热解、气化、油化，所述活性污泥浓缩有机浆料在立式管束式裂解炉内停留时间为20～30min,立式管束式裂解炉的预热温度为500℃～700℃；活性污泥浓缩有机浆料热解、气化、油化过程中，立式管束式裂解炉火焰加热温度为600℃-800℃，管内温度为300℃-400℃；

所述立式管束式裂解炉为一封闭的立式炉,内衬耐火砖做保温层，将立式管束围在其中，燃烧器安排在立式管束的下部；所述立式管束是由5-30根热解、气化、油化管集合在一起，热解、气化、油化管的内直径为50mm-300mm，管长1m-10m,管承压为0.2Mpa-2.0Mpa；

热解、气化、油化过程中产生水蒸汽、油蒸汽和不凝燃料气进行冷凝、分离，分离后的含挥发性脂肪酸的水相用泵输送到城市生活污水处理厂进行混合处理；分离后的油相泵入燃料油储罐存储；分离后产生的不凝燃料气经暂存罐暂时储存，再由暂存罐在压力下送入立式管束式裂解炉的燃烧器点火燃烧；

热解、气化、油化过程中，燃烧器产生的烟气由立式管束式裂解炉用高温风机输送到除尘器除尘后，进入脱酸、脱硫塔进行脱酸和脱硫处理。