CN106753470A - 一种具有连续进料自动出气机构的污泥制生物炭装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有连续进料自动出气机构的污泥制生物炭装置，包括反应釜，以及用于向所述反应釜加料的自动进料出气机构，所述的自动进料出气机构包括进料筒体和设置在进料筒体内的输送螺旋，所述输送螺旋的上部与进料筒体内壁间留有出气间隙；所述进料筒体的前端连接有中间料仓，中间料仓与进料筒体之间设有第一锁气阀；所述进料筒体的中部与一气灰分离器的底部连通，该灰分离器的顶部通过管路连接有油封器，且该油封器的底部与进料筒体连通；所述进料筒体的末端与反应釜连接。本发明结构简单，操作方便，可以连续进料和自动密封，工作效率高，安全可靠，特别适合大批量连续化生产。

Description

一种具有连续进料自动出气机构的污泥制生物炭装置

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理装置，尤其是涉及一种具有连续进料自动出气机构的污泥制生物炭装置。

背景技术

随着经济发展和人民环保意识的加强，城镇污水处理事业不断发展，污水厂总处理水量和处理程度将不断扩大和提高，产生的污泥量也日益增加。目前对污泥主要是进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧处理。国内外常用的成熟的污泥稳定工艺有：厌氧消化、好氧消化、热处理、加热干化和加碱稳定；常用的污泥处置是土地利用、焚烧、卫生填埋、堆肥、投海等。污泥处理处置的投资和运行费较高，如处置不当，将造成“二次污染”，这已成为环境保护领域难题，备受关注。

废弃物再利用成为当下处理的热门，科学家将以生物质为原料，在无氧状态下干馏、热解所形成的一种炭质材料称为“生物炭”。生物碳可以长期稳定地存在于自然界中，具有持久性的肥田沃土，促进土壤中微生物繁殖，促进植物生长，对二氧化碳吸收，使空气中二氧化碳减少的功能；生物碳富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以改善土壤的透气性和排水性，蓄留植物根部所需水分，有效地保存水分和养料，提高土壤肥力；生物碳在农业领域所具有的独特性能，使其在中国实施“沃土工程”过程中，起到重要的、不可替代的作用。

公开号为CN102443404A的专利文献公开了一种制造生物碳的装置：预热室位于热烟气室内，预热室两端分别连接出料滚筒和进料滚筒；出料滚筒的另一端连接一中间料仓，中间料仓的下部连接一进料室；进料滚筒的另一端连接一气体收集室；气体收集室的混合出气口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接；干馏室位于燃烧室内，干馏室两端分别连接前滚筒和后滚筒；前滚筒的另一端与进料室连接，后滚筒的另一端与出料室连接，出料室下方连接冷却室，出料室的混合气出口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接。该装置进料分别在筒体二端，而且不能连续作业，处理量小，且无法控制反应釜后端出生物炭的温度。

目前制生物炭反应釜装置在无氧裂解完全后，生物炭都留在裂解釜内，这种排渣装置主要是通过螺旋机构旋转来进行排渣，这样生产到一定量后，需要冷却降温，停反应釜设备，温度较高的情况下操作现场人员易烫伤，冷却降温时间较长又使生产效率低下，同时生物炭等固体物的积聚也使反应釜内传质效果大大降低，旋转反应釜负荷加重，不利于工艺参数的稳定运行，不利于稳定生产。

发明内容

本发明提供了一种结构简单、成本较低、便于投料、密封性好，同时能够实现连续化生产的具有连续进料自动出气机构的污泥制生物炭装置。

本发明的具体技术方案如下：

一种具有连续进料自动出气机构的污泥制生物炭装置，包括反应釜，以及用于向所述反应釜加料的自动进料出气机构，所述的自动进料出气机构包括进料筒体和设置在进料筒体内的输送螺旋，所述输送螺旋的上部与进料筒体内壁间留有出气间隙；

所述进料筒体的前端连接有中间料仓，中间料仓与进料筒体之间设有第一锁气阀；

所述进料筒体的中部与一气灰分离器的底部连通，该灰分离器的顶部通过管路连接有油封器，且该油封器的底部与进料筒体连通；

所述进料筒体的末端与反应釜连接。

本发明利用输送螺旋的上部与进料筒体内壁间的出气间隙，反应釜内高温油气从进料端排出，其优点在于能控制反应釜后端出生物炭的温度，达到产品所需，降低反应釜内的温度，实现连续化大生产，不用停釜作业。

进一步优选的，所述的输送螺旋直径小于等于进料筒体内径的4/5。此处的螺旋直径小于等于进料筒体内径正是本申请的重要创新点，是在大量实验的基础上得出来的一个较合理的直径，输送螺旋可采用无轴螺旋和有轴螺旋，建议采用无轴螺旋，因为螺旋无轴，物料不易堵塞，排料口不堵塞，因而可以较低速度运转，平稳传动，降低能耗；输送量是相同直径传统有轴螺旋输送机的1.5倍；既可下方出料，又可端头出料；采用特制衬板，该机可在高温下工作。

中间料仓的大小可根据反应釜的日处理量来决定，目的是为进料筒体进料进行储备和缓冲，当输送螺旋启动时，锁气阀自动开启，中间料仓具有一定的高度，主要是物料的压实高度可以挡住反应釜内气体的压力防止外泄，同时中间料仓不能彻底没料，不然反应釜内的高温油气通过开启的锁气阀逆流而出，所以中间料仓一般安装有料位报警器，当低于一定值时，自动报警，自动加料。底部安装有输送螺旋，可采用无轴螺旋或有轴螺旋。

进料筒体内部管道即是高温油气的出气路径，也是污泥物料的进料路径，因此，内部的热交换程度的多少，也决定了反应釜能量的损耗。一般可取5～20米，同时进料筒体外侧可用保温棉保温，以使污泥和高温油气充分的热交换。

作为优选的，进料筒体的无轴螺旋具有一定的长度，可取10～15米，太短不利于热交换和密封，太长在高温下输送容易变形，甚至断裂等问题。

进料筒体的内径、厚度和长度大小可根据实际反应釜的处理量决定；实际使用过程中，无轴螺旋与驱动电机相连。

作为优选的，所述的气灰分离器底端安装有层倒八角结构的导向板，用以引导物料落入进料筒体内，中间端安装有挡板，顶端分别安装有远程控制和现场监测的温度传感器和压力传感器。气灰分离器的大小及高度取决于反应釜的实际处理量及高温油气的流速。气灰分离器的外侧形状既可选择方形体，也可选择圆形体，作为优先的，一般选择圆形体更符合热力学原理。

所述的挡板由耐高温、耐腐蚀材料拼接成倒角结构，例如倒V型，且张角的范围在45°～150°，具体的角度由有机固体废弃物裂解气的成分，裂解产生的混合物粘性，灰的比例而定。挡板布置有5～12层，且每层为8～18块，具体由处理量、气流速度和含灰量的多少而定；层与层之间的挡板互相错开，目的使气流能充分地与挡板接触，做迂回路线，而不是一条直线上升，挡板不断阻击含灰的高温油气使裂解气中的灰尘碰撞而粘附在挡板上，积聚到一定程度时，随自身重力下沉至气灰分离器的底部，再通过进料筒体内的无轴螺旋输送至反应釜内，夹带灰尘的高温裂解气通过与挡板不断的碰壁，实现高温裂解气和固体颗粒分离。

作为优选的，所述的油封器底部安装有第二锁气阀，与进料筒体连接。

油封器顶端由DN200～DN600的管道插入液位以下，具体管道直径由高温油气的流速，流量决定，作为优先的，可取DN350～DN500，高温油气经过气灰分离器一级分离除尘后，已经大大减少高温油气里面的含灰量，此时，再进入油封器，可进一步降低高温油气里面的含尘量，含尘量的去除率为98％以上。

油封器的大小及高度取决于高温油气的流量及油气的压力，底部出口安装有阀门，当油封器里面的液位超过规定所需高度时，开启阀门，靠自身重力自动进入送料筒体，通过连续运转的无轴螺旋输入反应釜内，进一步除灰，当油封器里面的液位低于规定所需高度时，一般不低于插入的管道口，关闭阀门，高温油气进入液态油里面，起到一个洗涤除尘的作用。经过充分洗涤除尘后，高温油气再进入后端处理工艺冷却分离。

当反应釜在开启阶段或者大检修以后重新进入大生产阶段，油封器里面的液位可用自来水替代。

作为优选的，所述的进料筒体与反应釜连接处安装有金属补偿器,顶端分别安装有远程控制和现场监测的温度传感器和压力传感器。

金属补偿器作为一种柔性耐压管件，利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移，吸收振动能量，能够起到减振、消音等作用，具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、耐高低温等多项特点。

为检修方便，可在气灰分离器的顶部，油封器的侧面，中间料仓的顶部分别设置检修孔，检修孔处设有检修门，当装置出现故障时，现场操作人员可通过检修孔对装置内的部件进行维修，维修完成后将检修门关闭；检修孔设置的位置可根据实际场合确定。

为防止人工作业烫伤，并且充分的热量利用和热交换，可在进料筒体的外侧，气灰分离器的外侧，中间料仓的外侧等可用保温棉保温，保温棉的厚度及保温效果取决于装置内部的温度及装置的要求。

本发明结构简单，操作方便，可以连续进料和自动密封，同时选择进料筒体为污泥物料与高温油气热交换的场地，既通过热量交换热量得到了进一步的利用，无轴螺旋也初步挡住了一定量的灰尘，气灰分离器和油封器的设置，大大降低了高温油气的含灰量，为高温油气后端处理冷却分离提供了更好的条件，同时实现了生产工艺自动化，工作效率高，安全可靠，特别适合大批量连续化生产。

附图说明

图1为本发明中污泥制生物炭装置的结构示意图；

图2为图1中A-A面的剖视图。

具体实施方式

如图1和图2所示的污泥制生物炭装置，包括反应釜8和与反应釜8的进料端连接的自动进料出气机构，该自动进料出气机构包括用于将污泥物料输送至反应釜8的进料筒体1，设置在进料筒体1内的无轴螺旋3，置于进料筒体1前端的中间料仓2和第一锁气阀7，进料筒体2上端设的气灰分离器5和油封器6。

进料筒体1的内径、厚度和长度可根据实际反应釜8的处理量确定。进料筒体1内设置有与其密封配合的无轴螺旋3，无轴螺旋3与驱动电机固定，以实现连续自动进料。进料筒体1的前端设有中间料仓2，中间料仓2底部安装有输送螺旋4，第一锁气阀7安装在中间料仓2与进料筒体1的连接处，中间料仓2的大小可根据反应釜8日处理量来决定。

进料筒体1上端设置气灰分离器5，气灰分离器5底端安装有层倒八角结构的导向板10，中间端安装有挡板9，气灰分离器5的大小及高度取决于反应釜8的实际处理量及高温油气的流速。挡板9的层数及每层的块数，具体由处理量、气流速度和含灰量的多少而定。

油封器6顶部安装有向下延伸的一段管道11，管道11出口处在液位以下，底部出口安装有第二锁气阀12，油封器6的大小及高度取决于高温油气的流量及油气的压力。

本实施例中，进料筒体1的前端与中间料仓2连通，用于接收输送螺旋4输出的物料，中部与气灰分离器5的底部连通，后端与油封器6的底部出口连通并通向反应釜8，且与反应釜8由金属补偿器连接。

本实施例中的污泥制生物炭装置运行过程为：首先开启进料筒体1内的无轴螺旋3，再开启中间料仓2与进料筒体1之间的第一锁气阀7，最后开启已经物料满仓的中间料仓2底部的输送螺旋4，此时物料就源源不断的进入已经加热的反应釜内部，待充分反应碳化气化后，高温油气通过自身产生的压力再从反应釜流出，进入进料筒体1，再进入气灰分离器5分离，一部分灰尘随自身重力掉入进料筒体，再次进入反应釜，从气灰分离器5顶部流出的高温油气再进入油封器6除尘，净化后的高温油气再进入后端处理工艺，当油封器6满到一定高度时，开启油封器底部第二锁气阀12，高含渣的膏状液体流入进料筒体1内，通过无轴螺旋3再次进入反应釜碳化气化，从而达到连续进料和自动出气。

以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有连续进料自动出气机构的污泥制生物炭装置，包括反应釜，以及用于向所述反应釜加料的自动进料出气机构，其特征在于：所述的自动进料出气机构包括进料筒体(1)和设置在进料筒体(1)内的输送螺旋(3)，所述输送螺旋(3)的上部与进料筒体(1)内壁间留有出气间隙；

所述进料筒体(1)的前端连接有中间料仓(2)，中间料仓(2)与进料筒体(1)之间设有第一锁气阀(7)；

所述进料筒体(1)的中部与一气灰分离器(5)的底部连通，该气灰分离器(5)的顶部通过管路连接有油封器(6)，且该油封器(6)的底部与进料筒体(1)连通；

所述进料筒体(1)的末端与反应釜(8)连接。

2.如权利要求1所述的污泥制生物炭装置，其特征在于：所述的输送螺旋(3)直径小于等于进料筒体(1)内径的4/5。

3.如权利要求1或2所述的污泥制生物炭装置，其特征在于：所述的中间料仓(2)底部安装有输送螺旋(4)，第一锁气阀(7)位于输送螺旋(4)通向所述进料筒体(1)的连接处。

4.如权利要求1或2所述的污泥制生物炭装置，其特征在于：所述的进料筒体(2)横穿气灰分离器(5)的底部。

5.如权利要求1或2所述的污泥制生物炭装置，其特征在于：所述的气灰分离器(5)的底部安装有倒八角结构的导向板(10)。

6.如权利要求1所述的污泥制生物炭装置，其特征在于：所述气灰分离器(5)内的中部安装有倒V型的挡板(9)。

7.如权利要求6所述的污泥制生物炭装置，其特征在于：挡板(9)为5～12层，且相邻两层挡板(9)交错布置。

8.如权利要求7所述的污泥制生物炭装置，其特征在于：每层挡板(9)的数量为8～18根，张角为45～150度。

9.如权利要求1所述的污泥制生物炭装置，其特征在于：所述的油封器(6)底部安装有第二锁气阀(12)，与进料筒体(3)连接。

10.如权利要求9所述的污泥制生物炭装置，其特征在于：所述的进料筒体(2)与反应釜(8)连接处安装有金属补偿器。