CN103990643B - 一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法和系统 - Google Patents
一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103990643B CN103990643B CN201410235737.1A CN201410235737A CN103990643B CN 103990643 B CN103990643 B CN 103990643B CN 201410235737 A CN201410235737 A CN 201410235737A CN 103990643 B CN103990643 B CN 103990643B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- damp
- temperature
- low temperature
- biomass castoff
- hot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 25
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims description 19
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 claims description 17
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 9
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 9
- CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate hexahydrate Chemical compound [NH4+].O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 7
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 6
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 5
- -1 compound nitrogen phosphate Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 4
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 claims description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 3
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 3
- 239000003516 soil conditioner Substances 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate Chemical compound [NH4+].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 239000002686 phosphate fertilizer Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052567 struvite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 244000248349 Citrus limon Species 0.000 claims 1
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 claims 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 claims 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 15
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000010806 kitchen waste Substances 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明揭示了一种生物质废弃物低温湿热碳化技术和相关装置。该技术具有工艺简单、设备先进、资源回收利用率高、无二次污染、处理效率高、适合规模化推广的优点。
Description
技术领域
本发明涉及生物质废弃物处理技术领域，尤其涉及一种以低温湿热碳化对生物质废弃物进行资源转化利用的工艺过程和处理系统。
背景技术
环境污染和能源紧缺已经成为21世纪中国面临的两大难题。这两个问题在很大程度上制约我国经济的持续快速发展和人民生活水平的进一步提高。如何深入实施节能减排，发展循环经济，缓解经济发展与能源及环境之间的矛盾，建设可持续发展的和谐社会，生物质废弃物资源化利用为我们提供了一种新的选择。
生物质废弃物是人类在利用生物质的过程中生产和消费所产生的废弃物，主要包括生活废弃物(城市生活垃圾、餐厨垃圾、人类和动物粪便、城市污水处理厂剩余活性污泥)、工业废弃物(造纸厂、家具厂、食品加工厂有机废水等)、农业废弃物(各类秸秆、稻壳、蔗渣等)、林业废弃物(废木材、枝桠材、树皮、木屑等)和养殖场畜禽粪便。通过技术、经济手段与管理措施对上述废弃物进行有效的处理，可以在实现无害化处置和减少污染物排放的同时，回收大量有价物质，提高废弃物综合利用率，具有公益性和经济性双重特性。但是由于长期以来我国的生物质废弃物处理技术发展滞后，配套设施不足，导致大多数生物质废弃物未能得到安全有效的资源转化利用。统计资料表明我国每年可作为能源利用的生物质废弃物总量折合标准煤约4.6亿吨，但是目前已利用量仅约为2200万吨，还有近4.4亿吨没有得到有效地资源转化利用。
目前，在我国对生物质废弃物的处理处置主要还是采用传统的填埋、焚烧等技术，而资源转化技术应用的主要有：厌氧发酵、气化、固化等。通过近些年来的发展，已经在生物质废弃物资源化利用方面取得了一些成绩，但仍然还存在着很多的问题，例如规模化发展缓慢，设备落后，转换效率低等，甚至还存在二次污染的隐患。现阶段迫切需要研究设计出一种创新的生物质废弃物资源化处理方法，安全可靠、工艺简单、转化效率高、应用范围大、适合规模化推广，以代替传统的处理技术，提高生物质废弃物清洁化处置能力与消纳规模，大幅度提升废物综合利用率、资源产出水平和循环利用产品品质，推动生物质废弃物资源化更快更好地发展，以使得有效解決日益严峻的生物质废弃物处理问题的同时，为缓解能源紧缺和发展循环经济做出更大的贡献。
发明内容
本发明针对现有生物质废弃物处理技术所存在的资源转化率不高、规模化推广难等缺陷和弊端，揭示了一种对生物质废弃物进行极度减量化和高度资源化的低温湿热碳化技术和相关设备(参见附图)。该技术具有工艺简单、设备先进、资源回收利用率高、无二次污染、处理效率高、适合规模化推广的优点。
本发明采取如下技术方案解决上述技术问题。
生物质废弃物低温湿热碳化处理系统，包括带可调式泄压阀的低温湿热碳化反应釜、超高压干湿分离装置、加压输送装置、热交换器、生物炭燃烧供热装置、生物炭机械脱水装置。其具体处理步骤如下：
(1)对于组成成分复杂的城市生活垃圾、农业废弃物、林业废弃物类生物质废弃物，首先输送入工作压力达每平方厘米800至1000公斤的超高压垃圾压榨机(专利申请号201110049074.0)中实现一次性分类处理，得到干、湿两种组分。其中含水低、热值高的干组分可被直接加工制成固体燃料或通过高温热解气化进行资源利用。利用本发明揭示的低温湿热碳化技术对含水高、主要由生物质废弃物细胞内容物浆料组成的湿组分进行低温湿热碳化处理。此种技术还可以对成分相对简单的城市污水处理厂剩余活性污泥、餐厨垃圾、人类及禽畜粪便等生物质废弃物直接进行低温湿热碳化处理。
(2)将经过预处理或者其他不需要预处理的生物质废弃物和特别选择的反应催化剂通过加压输送设备输入到低温湿热碳化系统。该系统包括一台特别设计的混合装置、高效热交换器(螺旋板式或套管式)、高压反应釜(以下简称反应釜)、可调式泄压阀和板框压滤机。所述的反应催化剂可以是1％至5％的乙酸、丙酸、丁酸、柠檬酸或无机酸。
(3)输入的物料通过混合器与催化剂充分混合后，以与高压反应釜排放出的高温碳化产物料(生物炭和碳化液组成的混合物)相逆的方向进入热交换器进行热量交换预热，使生物质废弃物物料的温度由常温升至160℃。
(4)经过预热后的物料，以活塞流的形式从反应器的下部送入反应釜中进行低温湿热碳化反应。反应温度控制在160～260℃，反应物滞留时间为0.5～1h。反应产物包括生物质完全脱水形成的炭(以下简称生物炭)和由生物质脱去的水、生物质在脱碳、脱水后游离出的氨氮和无机盐(包括磷酸盐)组成的水溶液(以下简称碳化液)。整个处理系统以连续化的运转形式运行。整个处理过程历时一到两个小时的时间即可完成。它相当于在远古时代，自然界生物质需要历时几万年才能完成的碳化过程(即煤的形成过程)，具有目前其他相关处理技术所不具备的极度减量化和高度资源化生物质废弃物处理技术优势。
反应釜中形成的碳化产物经由设置在反应器顶部的可调式泄压阀进入热交换器降温后，进入板框压滤机过滤后，分别得到含水量为30％以下的生物炭和碳化液。
(5)为反应釜中物料加热升温的设施为一台以部分低温湿热碳化过程获得的生物炭为燃料的小型加热装置。该装置中有一装满加热油的吸热盘管和将高温加热油泵入反应釜加温盘管的循环油泵。借助于温度控制装置，生物炭燃烧产生的高温将吸热盘管中的加热油的温度加热至260℃后通过加热油循环泵输入反应釜的加热盘管中，以便将反应釜内的温度控制在设定温度。
(6)低温湿热碳化产物通过板框压滤机进行压滤脱水后得到含水率低于30％的高碳热值的生物炭和含有丰富N、P等无机盐成分的碳化液。碳化液经过鸟粪石法分离处理获得磷酸镁铵结晶，作为氮磷复合肥出售。用发明人已获发明专利(专利号200710073815.2)中使用的硫化钠稳定碳化液中可能存在的重金属离子。无害化处理后的废水回收利用或排放。
(7)经固液分离所得到的生物炭产物，除了一少部分作为低温湿热碳化处理的能源外，剩余的大部分供其它需要能源的部门使用，或者作为土壤改良剂供农业或城市绿化部门使用。
附图说明
附图1是生物质废弃物低温湿热碳化处理技术工艺流程图。
附图2是生物质废弃物低温湿热碳化系统详图。
其中，1-生物质废弃物原料储仓；2-超高压垃圾压榨机；3-加压输送装置；4-混合装置；5-热交换器；6-高压反应釜；7-板框压滤机；8-生物炭燃烧加热装置；9-生物炭；10-能源物质、土壤改良剂；11-碳化液；12-鸟粪石结晶装置；13-重金属稳定池；14-废水回收或排放；15-氮磷复合肥；16-催化剂储罐。
具体实施方式
实施例1
将收集的典型城市生活垃圾首先投入具有1000kg/cm2的压力的超高压垃圾压榨机中完成垃圾干、湿组分分类。将得到的湿组分投入低温湿热碳化系统进行处理。通过加压输送装置送入混合器中与添加1％的催化剂进行混合，然后输入螺旋板式热交换器中进行预热处理，预热处理过的物料温度达到120～150℃，进入低温湿热碳化反应釜，温度控制在200℃，在反应釜中的停留时间为0.5小时。反应完成的物料通过设在反应釜顶部的泄压阀排入热交换器被输入热交换器的湿组分冷却，冷却后的物料温度降至100℃以下，进入板框压滤机脱水完成固液分离，从而得到含水率低于30％的生物炭和含有N、P等成分的碳化液。其中，生物炭的一部分直接投入生物炭燃烧加热装置为低温湿热碳化反应釜提供反应所需热量，另一部分供其它需要能源的部门使用(例如，可以用于燃料锅炉——发电系统)；碳化液送入深度处理装置进行稳定重金属、脱氮除磷等处理后得到鸟粪石和可以回用达到排放标准的废水。
物料衡算：1000kg城市生活垃圾＝300kg干组分固体燃料+185.5kg生物炭+514.5kg碳化液
能量衡算：
| 能量输入 | 能量输出(获得能量) |
| 生活垃圾原料能量：6270MJ | 干组分固体燃料能量：4679.7MJ |
| 压榨分类设备耗能：131.7MJ | 生物炭能量：2040.5MJ |
| 低温湿热碳化反应耗能：356.7MJ | 反应过程、设备运行热量损失：76.2MJ |
| 固液分离设备耗能：38MJ |
实施例2
将收集的含水率80％的城市污水处理厂剩余活性污泥直接输送至加压输送送入混合器中与添加4％的酸性催化剂进行混合，然后输入螺旋板式热交换器中进行预热处理，预热处理过的物料温度达到180℃后，再输送进入低温湿热碳化反应釜处理，反应温度控制在260℃，在反应釜中的滞留时间为1h。反应完成的物料通过设在反应釜顶部的泄压阀排入热交换器被输入热交换器的湿组分冷却，冷却后的物料温度降至100℃以下，进入板框压滤机脱水完成固液分离，从而得到含水率低于30％的生物炭和含有N、P等成分的碳化液。其中，生物炭的一部分直接投入生物炭燃烧加热装置为低温湿热碳化反应釜提供反应所需热量，另一部分供其它需要能源的部门使用(例如，可以用于燃料锅炉——发电系统)；碳化液送入深度处理装置进行稳 定重金属、脱氮除磷等处理后得到鸟粪石和可以回用达到排放标准的废水。
物料衡算：1000kg活性污泥＝265kg生物炭+735kg碳化液
能量衡算：
| 能量输入 | 能量输出(获得能量) |
| 活性污泥原料能量：2765.5MJ | 生物炭能量：2782.5MJ |
| 低温湿热碳化反应耗能：509.5MJ | 反应过程、设备运行热量损失：546.5MJ |
| 固液分离设备耗能：54.3MJ |
实施例3
收集的城市园林垃圾首先投入超高压干湿分离装置，进行干湿分离预处理，将得到的湿组分投入低温湿热碳化系统进行处理。通过加压输送装置送入混合器中与添加1％的催化剂进行混合，然后输入套管式热交换器中进行预热处理，预热处理过的物料温度达到120～150℃，进入低温湿热碳化反应釜，温度控制在200℃，在反应釜中的停留时间为45分钟。反应完成的物料通过设在反应釜顶部的泄压阀排入热交换器被输入热交换器的湿组分冷却，冷却后的物料温度降至100℃以下，进入板框压滤机脱水完成固液分离，从而得到含水率低于30％的生物炭和含有N、P等成分的碳化液。其中，生物炭的一部分直接投入生物炭燃烧加热装置为低温湿热碳化反应釜提供反应所需热量，另一部分供其它需要能源的部门使用(例如，可以用于燃料锅炉——发电系统)；碳化液送入深度处理装置进行稳定重金属、脱氮除磷等处理后得到鸟粪石和可以回用达到排放标准的废水。
物料衡算：1000kg城市园林垃圾＝350kg干组分固体燃料+275kg生物炭+375kg碳化液
能量衡算：
| 能量输入 | 能量输出 |
| 城市园林垃圾原料能量：6562MJ | 干组分固体燃料能量：3675MJ |
| 压榨分类设备耗能：131.7MJ | 生物炭能量：3300MJ |
| 低温湿热碳化反应耗能：331.2MJ | 反应过程、设备运行热量损失：85MJ |
| 固液分离设备耗能：35.3MJ |
实施例4
将收集的含水率90％以上的菜市场垃圾，首先投入超高压干湿分离装置，以800kg/cm2的压力进行干湿分离预处理，将得到的湿组分投入低温湿热碳化系统进行处理。通过加压输送装置送入混合器中与添加1％的催化剂进行混合，然后输入螺旋板式热交换器中进行预热处理，预热处理过的物料温度达到140℃，进入低温湿热碳化反应釜，温度控制在180℃，在反应釜中的停留时间为0.5小时。反应完成的物料通过设在反应釜顶部的泄压阀排入热交换器被输入热交换器的湿组分冷却，冷却后的物料温度降至100℃以下，进入板框压滤机脱水完成固液分离，从而得到含水率低于30％的生物炭和含有N、P等成分的碳化液。其中，生物炭的一部分直接投入生物炭燃烧加热装置为低温湿热碳化反应釜提供反应所需热量，另一部分供其它需要能源的部门使用(例如，可以用于燃料锅炉——发电系统)；碳化液送入深度处理装置进行稳定重金属、脱氮除磷等处理后得到鸟粪石和可以回用达到排放标准的废水。
物料衡算：1000kg菜市场垃圾＝120kg干组分固体燃料+220kg生物炭+660kg碳化液
能量衡算：
| 能量输入 | 能量输出(获得能量) |
| 菜市场垃圾原料能量：1800MJ | 干组分固体燃料能量：960MJ |
| 压榨分类设备耗能：131.7MJ | 生物炭能量：1452MJ |
| 低温湿热碳化反应耗能：448.4MJ | 反应过程、设备运行热量损失：15.8MJ |
| 固液分离设备耗能：47.8MJ |
实施例5
餐厨垃圾经粉碎预处理后将得到的餐厨垃圾糊浆投入低温湿热碳化系统进行处理。餐厨垃圾糊浆通过加压输送装置送入混合器中与添加1％的酸性催化剂进行混合，然后输入螺旋板式热交换器中进行预热处理，预热处理过的物料温度达到160℃，进入低温湿热碳化反应釜，温度控制在200℃，在反应釜中的停留时间为1小时。反应完成的物料通过设在反应釜顶部的泄压阀排入热交换器被输入热交换器的湿组分冷却，冷却后的物料温度降至100℃以下，进入板框压滤机脱水完成固液分离，从而得到含水率低于30％的生物炭和含有N、P等成分的碳化液。其中，生物炭的一部分直接投入生物炭燃烧加热装置为低温湿热碳化反应釜提供反应所需热量，另一部分供其它需要能源的部门使用(例如，可以用于燃料锅炉——发电系统)；碳化液送入深度处理装置脱氮除磷等处理后得到鸟粪石和可以回用达到排放标准的废水。
物料衡算：1000kg餐厨垃圾＝250kg生物炭+750kg碳化液
能量衡算：
| 能量输入 | 能量输出(获得能量) |
| 餐厨垃圾原料能量：2150MJ | 生物炭能量：2700MJ |
| 低温湿热碳化反应耗能：509.5MJ | 反应过程、设备运行热量损失：16.3MJ |
| 固液分离设备耗能：56.9MJ |
Claims (6)
1.一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
①.将组成成分复杂的城市生活垃圾、农业废弃物、林业废弃物类生物质废弃物，首先输送入压榨力为每平方厘米800至1000公斤的超高压垃圾压榨机中完成干、湿组分分类预处理过程，将得到的由生物质废弃物细胞物质组成的湿组分进行低温湿热碳化处理，而对于成分相对简单的城市污水处理厂剩余活性污泥、人类及禽畜粪便和餐厨垃圾则不需要预处理直接进行低温湿热碳化处理；
②.将经过预处理或者其他不需要预处理的生物质废弃物与反应催化剂进行混合；
③.对混合后的生物质废弃物进行预热处理，使所述生物质废弃物的温度升至160℃；
④.将预热后的生物质废弃物送入温度控制在160～260℃的高压反应釜中滞留0.5～1h，反应生成的组份中包括生物炭和含有无机盐成分的碳化液；
⑤.为反应釜中物料加热的设施是以生物炭为燃料的小型加热装置，该装置中有一装满加热油的吸热盘管和将高温加热油泵入反应釜加温盘管的循环油泵，借助于温度控制装置，生物炭燃烧产生的高温将吸热盘管中的加热油的温度加热至260℃后通过加热油循环泵输入反应釜的加热盘管中，将反应釜内的温度控制在设定温度；
⑥.通过板框压滤机脱水得到含水率低于30％的生物炭和碳化液，碳化液以鸟粪石法处理获得磷酸镁铵结晶可加工氮磷复合肥出售，使用硫化钠稳定碳化液中存在的重金属离子，无害化处理后废水回收利用或排放；
⑦.经固液分离所得到的生物炭产物，除了一少部分作为低温湿热碳化处理的能源外，剩余大部分供其他需要能源的部门使用，或者作为土壤改良剂供农业或城市绿化部门使用。
2.根据权利要求1所述的一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法，其特征在于：所添加的催化剂为1％至5％的乙酸、丙酸、丁酸或者柠檬酸，或无机酸。
3.根据权利要求1所述的一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法，其特征在于：使用鸟粪石结晶法回收所述碳化液中的铵氮和磷酸根离子；使用硫化钠沉淀所述碳化液中的重金属离子。
4.一种生物质废弃物低温湿热碳化处理系统，其特征在于，包括：
①.超高压垃圾压榨机，用于生物质废弃物的预处理；
②.加压输送装置，用于将经过预处理或者其他不需要预处理的生物质废弃物和反应催化剂输送至混合装置；
③.热交换器，用于对经所述混合装置混合完成的生物质废弃物进行预热；
④.高压反应釜，用于预热后的生物质废弃物进行低温湿热碳化反应；
⑤.位于所述高压反应釜顶部的可调式泄压阀，用于使在所述高压反应釜中形成的高温碳化产物进入所述热交换器中降温；
⑥.生物炭机械脱水装置，用于对降温后的碳化产物进行过滤得到生物炭和碳化液；
⑦.生物炭燃烧供热装置，包括装满加热油的吸热盘管和将高温加热油泵入高压反应釜加热盘管的循环油泵，借助于温度控制装置，利用生物炭燃烧产生的高温将吸热盘管中的加热油的温度加热至260℃后通过所述循环油泵输入所述高压反应釜的加热盘管中，将所述高压反应釜内的温度控制在设定温度。
5.根据权利要求4所述的低温湿热碳化处理系统，其特征在于：垃圾湿组分的加压输送装置应具有3～4MPa的输送压力，所添加的催化剂为1％至5％的乙酸、丙酸、丁酸或者柠檬酸，或无机酸。
6.根据权利要求4所述的低温湿热碳化处理系统，其特征在于：常温的生物质废弃物浆料或湿组分物料和从高压反应釜中排放出的高温碳化产物以逆流的方式进入热交换器进行热交换，使以活塞流的形式进入高压反应釜的生物质废弃物浆料或湿组分物料预热温度升至摄氏160度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410235737.1A CN103990643B (zh) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法和系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410235737.1A CN103990643B (zh) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法和系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103990643A CN103990643A (zh) | 2014-08-20 |
| CN103990643B true CN103990643B (zh) | 2017-07-21 |
Family
ID=51305119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410235737.1A Active CN103990643B (zh) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法和系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103990643B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105772494A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-07-20 | 柳建国 | 一种生活垃圾商品化处理方法及成套设备 |
| CN106942471B (zh) * | 2017-04-05 | 2021-04-27 | 北京顺鸿金建环境科技发展有限公司 | 一种水热碳化处理豆渣制备饲料的方法 |
| CN108620419B (zh) * | 2018-06-15 | 2023-05-09 | 南开大学 | 一种有机废弃物低温原位降解反应装置及应用 |
| CN109116250A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-01 | 公安部天津消防研究所 | 一种锂离子电池热失控模拟实验装置及测定方法 |
| CN109678626B (zh) * | 2019-01-28 | 2022-03-18 | 湖南恒凯环保科技投资有限公司 | 用于汞污染农田修复的土壤调理剂及其制备方法与应用 |
| CN110316928B (zh) * | 2019-06-21 | 2021-08-10 | 广东鸿发环境投资有限公司 | 一种热量自给的市政污泥连续水热碳化系统及方法 |
| CN112551526B (zh) * | 2020-12-25 | 2022-08-26 | 山东大学 | 一种废弃生物质多级利用方法 |
| CN116656388B (zh) * | 2022-02-28 | 2024-04-16 | 深圳市海立方生物科技有限公司 | 湿生物质废弃物的共液碳化处理方法、装置及用途 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2913236B1 (fr) * | 2007-03-01 | 2009-05-01 | Thermya Sa | Procede de fabrication de charbon vegetal a haute teneur en carbone et l'installation de mise en oeuvre du procede |
| CN201439092U (zh) * | 2009-02-23 | 2010-04-21 | 深圳市兖能投资管理有限公司 | 以垃圾分选物为原料制取煤气和/或活性炭的系统 |
| KR20140000298A (ko) * | 2011-01-05 | 2014-01-02 | 리셀라 피티와이 엘티디 | 유기물의 공정처리 |
| BRPI1104219B1 (pt) * | 2011-08-25 | 2013-04-02 | processo de tratamento de resÍduos sàlidos baseado em gradiente tÉrmico composto por duas fontes tÉrmicas distintas. | |
| DE102011111526B4 (de) * | 2011-08-31 | 2014-06-26 | Georg Bogdanow | Verfahren zur Konvertierung von Wertstoffen |
| CN202346980U (zh) * | 2011-10-21 | 2012-07-25 | 洛阳骏腾能源科技有限公司 | 生物质综合转化装置 |
| CN202865076U (zh) * | 2012-08-21 | 2013-04-10 | 四川深蓝环保科技股份有限公司 | 一种生物质污泥处理系统 |
-
2014
- 2014-05-30 CN CN201410235737.1A patent/CN103990643B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103990643A (zh) | 2014-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103990643B (zh) | 一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法和系统 | |
| CN101844859B (zh) | 一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置及方法 | |
| CN103240264B (zh) | 兼具沼气与活性炭生产的低排放固体有机废弃物处理系统 | |
| CN103084379A (zh) | 餐厨厨余垃圾与废油脂环保综合处理方法 | |
| CN205687770U (zh) | 一种污泥与餐厨垃圾的处理装置 | |
| CN108059160B (zh) | 一种竹炭的生产方法及该方法所用的炭化装置 | |
| CN102371266B (zh) | 一种餐厨垃圾资源化利用方法 | |
| CN206898052U (zh) | 餐厨垃圾资源化利用装置 | |
| CN104974773B (zh) | 一种闭式热解炭化多联产工艺 | |
| CN106746468A (zh) | 一种污泥处理系统及处理工艺 | |
| CN102603383B (zh) | 缓释生物有机肥的生产设备及其制备方法 | |
| CN210419701U (zh) | 一种秸秆与污泥协同处理的装置 | |
| CN105268724A (zh) | 一种病死禽畜资源化利用方法及其设备 | |
| CN105621845B (zh) | 一种低能耗的污泥处理系统及处理方法 | |
| CN107880967A (zh) | 一种污泥生物质混合燃料的生产方法 | |
| CN106010719A (zh) | 一种用城市废弃物制造生物质燃料的方法及装置 | |
| CN104178185A (zh) | 一种厨余热解处理工艺 | |
| CN201753303U (zh) | 一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置 | |
| CN109574718B (zh) | 一种有机垃圾的有氧发酵工艺 | |
| CN107597797A (zh) | 高湿基中药渣能源化即时综合处置利用系统及方法 | |
| CN206256023U (zh) | 一种基于微波裂解的生活垃圾处理系统 | |
| CN108277237A (zh) | 一种农村废弃物加工利用方法 | |
| CN205165330U (zh) | 一种病死禽畜处理设备 | |
| CN107202325A (zh) | 回转式可控热解炭化窑 | |
| CN116656388B (zh) | 湿生物质废弃物的共液碳化处理方法、装置及用途 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518057 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District high tech Zone South moral race technology building 13 floor Applicant after: SHENZHEN LONGCHENG HI-TECH ENVIRONMENTAL PROTECTION (Group) Co.,Ltd. Address before: 518057 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District high tech Zone South moral race technology building 13 floor Applicant before: SHENZHEN LONGCHENG HI-TECH ENVIRONMENTAL PROTECTION CO.,LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518057 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District high tech Zone South moral race technology building 13 floor Applicant after: SHENZHEN LONGCHENG HI-TECH ENVIRONMENTAL PROTECTION (Group) Co.,Ltd. Address before: 518057 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District high tech Zone South moral race technology building 13 floor Applicant before: SHENZHEN LONGCHENG HI-TECH ENVIRONMENTAL PROTECTION CO.,LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 518057 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District high tech Zone South moral race technology building 13 floor Patentee after: Shenzhen Longcheng high tech environmental protection Co.,Ltd. Address before: 518057 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District high tech Zone South moral race technology building 13 floor Patentee before: SHENZHEN LONGCHENG HI-TECH ENVIRONMENTAL PROTECTION (Group) Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20230720 Granted publication date: 20170721 |
|
| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20240614 Granted publication date: 20170721 |
|
| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240710 Address after: Building 1, 2, and 4, No. 818 Xinji Road, Qingpu Industrial Park, Shanghai, December 2017 Patentee after: Shanghai Longcheng Environment Group Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 13th Floor, Gaoxin Nanyi Moral Competition Technology Building, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Province 518057 Patentee before: Shenzhen Longcheng high tech environmental protection Co.,Ltd. Country or region before: China |