CN110452739A - 一种超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统 - Google Patents

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严密
苏红才
周志昊
田心怡
杜伟
金松洲
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Abstract

本发明公开了一种超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统，包括餐厨垃圾预处理单元、换热单元、水热法处理单元、加热单元、超临界水气化处理单元、气液分离单元和固液分离单元；餐厨垃圾经预处理单元处理后补水，在换热单元内与来自超临界水气化单元的高温产物进行换热，水热预处理后的原料在加热单元内加热后，进行超临界水气化处理，换热后的产物经气液分离单元后得到可燃合成气和固液混合物，进入固液分离单元后得到液体产物和固体残渣。本发明在处理过程中，可实现餐厨垃圾的快速减量，处理时间大大缩短，且产生的可燃合成气氢气含量高，热值高。

Description

一种超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统
技术领域
本发明专利属于餐厨垃圾处理技术领域，涉及一种超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统。
背景技术
餐厨垃圾主要是居民日常生活和食品加工企业在加工过程中产生的废弃物，餐厨垃圾中含水率高(70％-90％)、有机物含量高、油脂和无机盐含量高，并且营养成分丰富，极易酸化腐败变质，滋生有害的细菌和微生物，对自然和生活环境构成了巨大的威胁。我国的餐厨垃圾年产量巨大，占我国城市生活垃圾比例达30％-60％，且处理状况不容乐观，一部分餐厨垃圾是与生活垃圾混合一并进行处理。
对于餐厨垃圾处理的基本思路是实现餐厨垃圾的资源化、无害化、减量化。目前传统的餐厨垃圾处理技术主要是与生活垃圾掺混焚烧处理、卫生填埋处理、机械研磨法。随着处理技术的发展，目前餐厨垃圾的饲料化处理技术、堆肥化处理技术、厌氧消化处理技术以及好氧生物处理技术等资源化处理技术正在发展阶段，但基于处理时间长、易产生二次污染和能源利用率较低等因素，以上几种餐厨垃圾处理方法仍然存在很多不足之处。
超临界水是一种均匀的、有高扩散性、高传递特性的非极性溶剂。作为化学反应的介质，超临界水具有良好的传递和溶解特性，而且超临界水的物性很容易通过调节压力和温度来实现控制。在T>374℃，P>22.1MPa的超临界状态下，超临界水可将生物质中的有机物快速溶解气化并产生H2，CO，CO2，CXHY，并能杀死绝大多数的微生物。
本申请人曾申请过名为《一种快速处理餐厨垃圾联产高值燃气和生物炭的方法》(公开号：CN108690660A)的发明专利，提供以一种利用超临界水气化技术连续处理餐厨垃圾的方法，可高效连续性的实现餐厨垃圾的处理和能量转化，由于餐厨垃圾有机物含量高，需要较长的反应时间，且气化效率较低，而为了解决上述问题，提出一种超临界水气化法联合水热法处理餐厨垃圾系统，其中，水热处理以高温液态水作为反应介质和反应物，高温水热过程能消除微生物的影响，而且具有能量高、反应速度快、物料通量大、进料方便、产物分离效率高、盐分溶解度高、反应环境友好和反应周期短等优势。水热预处理后的餐厨垃圾部分有机物被水解溶于液相产物中，可以更好的促进超临界水气化反应。
因此利用超临界水气化法联合水热法处理餐厨垃圾将是一种很有前景的快速处理餐厨垃圾实现其资源化能源化利用的方法。
发明内容
解决的技术问题：本发明专利针对上述现有餐厨垃圾处理技术的不足提供了一种超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统，利用超临界水气化法联合水热法处理餐厨垃圾可实现餐厨垃圾的快速减量，并且最大限度的减少二次污染，而水热法预处理可以提高超临界水气化处理的效率。
本发明专利上述解决的技术问题是通过下面的技术方案得以实现的：
一种超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统，其特征在于：包括餐厨垃圾预处理单元、换热单元、水热法处理单元、加热单元、超临界水气化处理单元、气液分离单元和固液分离单元；各单元的流程步骤如下：
(1)餐厨垃圾在预处理单元内去除固体无机物，然后进行破碎打浆后补水；
(2)经过预处理后的原料在换热单元内与来自超临界水气化单元的高温产物进行换热，换热单元内含有辅助加热装置和温控装置，达到200-250℃后进入水热法处理单元进行水热预处理；
(3)水热预处理后的原料在加热单元内加热至550-600℃后经高压泵送至超临界水气化处理单元进行超临界水气化处理，处理产物在换热单元内与预处理后的原料进行换热；
(4)前述处理产物在换热后进入气液分离单元，气液分离单元包括背压阀，高压气液分离装置和低压气液分离装置，换热后的产物经气液分离单元后得到可燃合成气和固液混合物；
(5)前述的固液混合物进入固液分离单元，包括过滤器，固液混合物经过固液分离单元后得到液体产物和固体残渣，固体残渣经进一步处理后可用作土地利用。
进一步地，步骤(5)中得到的液体产物回流至步骤(1)作为补水，循环使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点:
1.使用本发明中的超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统，在处理过程中，可实现餐厨垃圾的快速减量，处理时间大大缩短，且产生的可燃合成气氢气含量高，热值高。
2.利用超临界过程中产生的余热辅助加热原料并使其达到一定的温度进行水热预处理，水热预处理的联合不仅提高了能源综合利用率，而且经过水热预处理后的原料更加有利于超临界水气化反应。
3.本发明提供的超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统，在处理过程中极大限度的减少了二次污染，并且在高温条件下，可杀死有害微生物和病原体。
4.本发明提供的超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统，可大大的减小占地面积，实现餐厨垃圾日产日处理，满足我国餐厨垃圾巨大年产量和逐年增长的现状。
附图说明：
以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
图1为本发明餐厨垃圾处理系统的流程图。
具体实施方式：
实施例1：
从城市收集来的餐厨垃圾在预处理单元内去除固体无机物，如骨头，饮料盒餐盒等，然后进行破碎打浆后补水，补水来自处理全过程结束后得到的液体产物。经过预处理后的原料在换热单元内与来自超临界水气化单元的高温产物进行换热，换热单元内含有辅助加热装置和温控装置，达到200℃后，进入水热法处理单元进行水热预处理。水热预处理后的原料在加热单元内加热至550℃后经高压泵送至超临界水气化处理单元进行超临界水气化处理，处理产物在换热单元内与预处理后的原料进行换热。换热后的产物经气液分离单元后得到可燃合成气和固液混合物。
实施例2：
从城市收集来的餐厨垃圾在预处理单元内去除固体无机物，如骨头，饮料盒餐盒等，然后进行破碎打浆后补水，补水来自处理全过程结束后得到的液体产物。经过预处理后的原料在换热单元内与来自超临界水气化单元的高温产物进行换热，换热单元内含有辅助加热装置和温控装置，达到250℃后，进入水热法处理单元进行水热预处理。水热预处理后的原料在加热单元内加热至600℃后经高压泵送至超临界水气化处理单元进行超临界水气化处理，处理产物在换热单元内与预处理后的原料进行换热。换热后的产物经气液分离单元后得到可燃合成气和固液混合物。实施例2与实施例1的不同在于在水热处理单元和超临界水气化处理单元的反应温度。

Claims (2)

1.一种超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统，其特征在于：包括餐厨垃圾预处理单元、换热单元、水热法处理单元、加热单元、超临界水气化处理单元、气液分离单元和固液分离单元；各单元的流程步骤如下：
(1)餐厨垃圾在预处理单元内去除固体无机物，然后进行破碎打浆后补水；
(2)经过预处理后的原料在换热单元内与来自超临界水气化单元的高温产物进行换热，换热单元内含有辅助加热装置和温控装置，达到200-250℃后进入水热法处理单元进行水热预处理；
(3)水热预处理后的原料在加热单元内加热至550-600℃后经高压泵送至超临界水气化处理单元进行超临界水气化处理，处理产物在换热单元内与预处理后的原料进行换热；
(4)前述处理产物在换热后进入气液分离单元，气液分离单元包括背压阀，高压气液分离装置和低压气液分离装置，换热后的产物经气液分离单元后得到可燃合成气和固液混合物；
(5)前述的固液混合物进入固液分离单元，包括过滤器，固液混合物经过固液分离单元后得到液体产物和固体残渣，固体残渣经进一步处理后可用作土地利用。
2.如权利要求1所述的一种超临界水气化法联合水热法的餐厨垃圾处理系统，其特征在于：所述步骤(5)中得到的液体产物回流至步骤(1)作为补水，循环使用。
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