CN103571514A - 在循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法，采用可调倍率循环流化床作为反应器热解污泥，高固体循环倍率保持在30～50，中低固体循环倍率保持在1～29；通过调节可调倍率循环流化床的排渣阀的开启频率和开启时间来控制循环流化床的固体循环倍率。采用中低固体循环倍率则得到可用做燃料油的热解油；采用高固体循环倍率则得到可用于提取化工原料的热解油。本发明采用循环流化床方式，提高了气固传热效果；实现了在同一个循环流化床反应器中获得不同用途高灰分污泥热解油。

Description

在循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法

技术领域

    本发明属于固体废弃物资源化处置领域，涉及一种在同一个循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法。

背景技术

我国目前城市污水处理总规模已达到1亿吨/日，污泥量达到5万吨/日。这些大量的污泥如处理不当或不及时，会带来严重的二次污染，而目前全国污水处理能力20万t/d（含）以上的城市污水处理厂83%的污泥没有经过妥善处置。

污泥低温热解制油技术是通过无氧加热污泥干燥至一定温度(<500℃)，由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体(NGG)和炭等4种可燃产物。污泥低温热解制油技术能有效地克服了传统污泥处置方法的缺点。由于重金属富集于固体残渣中稳定性好，且反应温度低，避开了二恶英生成区，NO_x和SO_x生成也很少，足以满足严格的政策法规，而其经济性又显著优于焚烧，因此低温热解制油技术是一种有重要应用前景的污泥资源化热化学处置技术。

位于澳大利亚柏斯的Subiaco污水处理厂90年代末建成世界上第一座商业化的污泥炼油厂，采用回转窑热解+流化床燃烧工艺，处理规模为每天25吨干污泥，每吨干污泥可产出200～300升与柴油类似的液态油和半吨烧结炭，回转窑热解炉产生的烧结炭、不凝结可燃气体和辅助燃料送入流化床燃烧，产生的高温烟气送入回转窑热解炉外壁夹套提供热解反应热源。从2001年开始，该系统开始正式运行。但投资方处于减少财务负担的考虑，该项目只正式运行了9个月的时间。

全世界的研究者已经进行了许多污泥中低温热解试验研究，包括污泥热解制油以及制碳，但是能实现长期、稳定运行的商业示范项目却十分少见。这主要是由于热解工艺的经济效益偏低，影响了它的推广和应用。

目前许多污水处理厂都面临着进水COD较设计值偏低的困境，这直接导致了污水厂排放的污泥中有机质的减少，灰分含量的增加，降低了污泥热解油的利用价值。在循环流化床反应器中热解这种高灰分的污泥可以同时获得活性炭和生物油，有利提高处理系统的经济效益。但反应区中灰分浓度的不断增加会减少高热值组分油的产量。

发明内容

本发明的目的是提供一种在循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法，该方法利用污泥灰分的催化特性，通过调整循环流化床反应区中的灰分浓度，实现了在同一个循环流化床反应器中通过控制固体循环倍率来获得不同用途高灰分污泥热解油。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种在循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法，其特征在于：该方法采用可调倍率循环流化床作为反应器热解污泥，高固体循环倍率保持在30～50，中低固体循环倍率保持在1～29；通过调节可调倍率循环流化床的排渣阀的开启频率和开启时间来控制循环流化床的固体循环倍率。具体如下：

1）污泥从可调倍率循环流化床底部侧面进入，流化风经可调倍率循环流化床底部风室进入，该可调倍率循环流化床包括污泥料仓、循环流化床本体、第一级旋风分离器、返料器、第二级旋风分离器、残炭储罐、喷淋塔主体和上层油收油瓶，污泥料仓通过加料螺旋连接在循环流化床本体下端，第一级旋风分离器连接在循环流化床本体的上部，第一级旋风分离器的下端通过返料器连接在循环流化床本体的下部，在返料器上设有用来控制循环流化床的固体循环倍率的返料器排渣阀门；第一级旋风分离器的顶端与第二级旋风分离器连接；第二级旋风分离器的顶端与喷淋塔主体连接，残炭储罐设置在第二级旋风分离器的底部；喷淋塔主体通过上层油收油管路与上层油收油瓶连接，在喷淋塔主体底部设有下层油排放口；

2）循环流化床本体内污泥在流化状态下进行脱挥发分和热解反应；热解气携带一部分热解炭进入第一级旋风分离器，绝大部分热解炭被收集下来，并通过返料器返回进行循环热解；

3）通过调节排渣阀的开启次数和时间来控制固体循环倍率；而热解气从其上部流出并进入第二级旋风分离器，捕集更为细小的热解残炭并储存在残炭储罐中；

4）热解气从第二级旋风分离器上部流出后进入喷淋塔，喷淋塔在运行过程中始终保持最高液位和上层油收油管路在喷淋塔上开口位置一致；在中低固体循环倍率下，上层油产量较大，上层油通过溢流的方式经上层油收油管路进入上层油收油瓶；在高循环倍率下，上层油产量少，富含含氮杂环类物质的水相热解油从下层油排放口排出喷淋塔。

本发明中，采用中低固体循环倍率运行循环流化床热解反应器，则得到可用做燃料油的热解油；采用高固体循环倍率运行循环流化床热解反应器，则得到可用于提取化工原料的热解油。

本发明中，在第一级旋风分离器与返料器之间设有膨胀节，在返料器处设有松动风管。第二级旋风分离器连接在喷淋塔主体的中部。

上层油收油瓶通过上层油收油管路与喷淋塔主体连接，且喷淋塔主体内的液位与上层油收油管路在喷淋塔主体上开口位置一致。在上层油收油管路上设有上层油疏通阀门和上层油收油管路阀门。

污泥热解残炭的催化效果和矿物质催化剂类似，不仅能够促进污泥中有机质的挥发，而且能够促进热解蒸汽中大分子物质的二次裂解。本发明采用循环流化床方式，通过返料器将第一级旋风分离器捕集到的污泥热解残炭循环回流化床反应区。反应区中热解残炭浓度越低，高热值上层油的前驱物二次裂解反应程度越低，高热值上层油产量也就越大；而反应区中热解残炭浓度越高，高热值上层油的前驱物二次裂解反应程度越高，导致热解油水相中含氮杂环类物质浓度的增加。同时在返料器底部设置排渣阀门，通过定期排放返料器中的热解残炭来控制循环流化床固体循环倍率。若是以得到可用做燃料油的热解油为目标，可采用中低固体循环倍率；而若是以得到可用于提取化工原料的热解油为目标，则可用高固体循环倍率。

本发明的有益效果是：

1．  污泥热解器采用循环流化床方式，提高了气固传热效果；

2．  解决了利用高灰分污泥难以获取高值产物的问题；

3．  实现了在同一个循环流化床反应器中通过控制固体循环倍率来获得不同用途高灰分污泥热解油。

附图说明

图1为本发明中可调倍率循环流化床的结构示意图。图中：炉膛排渣管1、风室2、加料螺旋3、污泥料仓4、循环流化床本体5、第一级旋风分离器6、膨胀节7、松动风管8、返料器排渣阀门9、返料器10、第二级旋风分离器11、残炭储罐12、喷淋塔储液段13、喷淋塔进气口14、喷淋塔主体15、上层油疏通阀门16、上层油收油管路阀门17、上层油收油管路18、上层油收油瓶19、下层油排放口20。

具体实施方式

下面参照图1，具体说明本发明。

一种在循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法，该方法采用可调倍率循环流化床作为反应器热解污泥，高固体循环倍率保持在30～50，中低固体循环倍率保持在1～29；通过调节可调倍率循环流化床的排渣阀的开启频率和开启时间来控制循环流化床的固体循环倍率。具体如下：

1）污泥从可调倍率循环流化床底部侧面进入，流化风经可调倍率循环流化床底部风室进入，可调倍率循环流化床包括炉膛排渣管1、风室2、加料螺旋3、污泥料仓4、循环流化床本体5、第一级旋风分离器6、膨胀节7、松动风管8、返料器排渣阀门9、返料器10、第二级旋风分离器11、残炭储罐12、喷淋塔储液段13、喷淋塔进气口14、喷淋塔主体15、上层油疏通阀门16、上层油收油管路阀门17、上层油收油管路18、上层油收油瓶19、下层油排放口20。污泥料仓通过加料螺旋连接在循环流化床本体下端，第一级旋风分离器连接在循环流化床本体的上部，第一级旋风分离器的下端通过返料器连接在循环流化床本体的下部，在返料器上设有用来控制循环流化床的固体循环倍率的返料器排渣阀门；第一级旋风分离器的顶端与第二级旋风分离器连接；第二级旋风分离器的顶端与喷淋塔主体连接，残炭储罐设置在第二级旋风分离器的底部；喷淋塔主体与上层油收油瓶连接，在喷淋塔主体底部设有下层油排放口。在第一级旋风分离器与返料器之间设有膨胀节，在返料器处设有松动风管。第二级旋风分离器连接在喷淋塔主体的中部。上层油收油瓶通过上层油收油管路与喷淋塔主体连接，且喷淋塔主体内的液位与上层油收油管路在喷淋塔主体上开口位置一致。在上层油收油管路上设有上层油疏通阀门和上层油收油管路阀门。在上层油收油管路18上布置了两个上层油疏通阀门16，以防止上层油收油管路18堵塞。

2）循环流化床本体内污泥在流化状态下进行脱挥发分和热解反应；热解气携带一部分热解炭进入第一级旋风分离器，绝大部分热解炭被收集下来，并通过返料器返回进行循环热解；

3）通过调节排渣阀的开启次数和时间来控制固体循环倍率；而热解气从其上部流出并进入第二级旋风分离器，捕集更为细小的热解残炭并储存在残炭储罐中；

4）热解气从第二级旋风分离器上部流出后进入喷淋塔，喷淋塔在运行过程中始终保持最高液位和上层油收油管路在喷淋塔上开口位置一致；在中低固体循环倍率下，上层油产量较大，上层油通过溢流的方式经上层油收油管路进入上层油收油瓶；在高循环倍率下，上层油产量少，富含含氮杂环类物质的水相热解油从下层油排放口排出喷淋塔。

本发明通过调节排渣阀9的开启频率和开启时间来控制循环流化床的固体循环倍率。采用中低固体循环倍率运行循环流化床热解反应器，则得到可用做燃料油的热解油；采用高固体循环倍率运行循环流化床热解反应器，则得到可用于提取化工原料的热解油。

冷凝污泥热解油的喷淋塔可实现对上层高热值油的单独回收，喷淋塔在运行过程中始终保持最高液位和上层油收油管路18在喷淋塔15上开口位置一致，在中低固体循环倍率下（1～29），上层油产量较大，上层油通过溢流的方式经上层油收油管路18进入上层油收油瓶19；在高循环倍率下（30～50），上层油产量少，富含含氮杂环类物质的水相热解油均从下层油排放口20排出喷淋塔15。

Claims (3)

1.一种在循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法，其特征在于：该方法采用可调倍率循环流化床作为反应器热解污泥，高固体循环倍率保持在30～50，中低固体循环倍率保持在1～29；通过调节可调倍率循环流化床的排渣阀的开启频率和开启时间来控制循环流化床的固体循环倍率；

具体如下：

1）污泥从可调倍率循环流化床底部侧面进入，流化风经可调倍率循环流化床底部风室进入，该可调倍率循环流化床包括污泥料仓（4）、循环流化床本体（5）、第一级旋风分离器（6）、返料器（10）、第二级旋风分离器（11）、残炭储罐（12）、喷淋塔主体（15）和上层油收油瓶（19），污泥料仓（4）通过加料螺旋（3）连接在循环流化床本体（5）下端，第一级旋风分离器（6）连接在循环流化床本体（5）的上部，第一级旋风分离器（6）的下端通过返料器（10）连接在循环流化床本体（5）的下部，在返料器（10）上设有用来控制循环流化床的固体循环倍率的返料器排渣阀门（9）；第一级旋风分离器（6）的顶端与第二级旋风分离器（11）连接；第二级旋风分离器（11）的顶端与喷淋塔主体（15）连接，残炭储罐（12）设置在第二级旋风分离器（11）的底部；喷淋塔主体（15）通过上层油收油管路（18）与上层油收油瓶（19）连接，在喷淋塔主体（15）底部设有下层油排放口（20）；

2）循环流化床本体内污泥在流化状态下进行脱挥发分和热解反应；热解气携带一部分热解炭进入第一级旋风分离器，绝大部分热解炭被收集下来，并通过返料器返回进行循环热解；

3）通过调节排渣阀的开启次数和时间来控制固体循环倍率；而热解气从其上部流出并进入第二级旋风分离器，捕集更为细小的热解残炭并储存在残炭储罐中；

4）热解气从第二级旋风分离器上部流出后进入喷淋塔，喷淋塔在运行过程中始终保持最高液位和上层油收油管路在喷淋塔上开口位置一致；在中低固体循环倍率下，上层油产量较大，上层油通过溢流的方式经上层油收油管路进入上层油收油瓶；在高循环倍率下，上层油产量少，富含含氮杂环类物质的水相热解油从下层油排放口排出喷淋塔。

2.根据权利要求1所述的在循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法，其特征在于：采用中低固体循环倍率运行循环流化床热解反应器，则得到可用做燃料油的热解油；采用高固体循环倍率运行循环流化床热解反应器，则得到可用于提取化工原料的热解油。

3.根据权利要求1所述的在循环流化床反应器中获得不同用途污泥热解油的方法，其特征在于：在返料器（10）处设有松动风管（8）；在上层油收油管路（18）上设有上层油疏通阀门（16）和上层油收油管路阀门（17）。