CN113830856A - 一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置及方法。该装置包括料斗、螺旋进料器、加热炉、螺旋活化装置、沼液蒸汽传输管道、沼液蒸汽发生装置、飞灰基吸附材料储存装置和沼液蒸汽冷凝器。预处理后的生物质电厂飞灰经料斗通过螺旋进料器进入螺旋活化装置,与沼液蒸汽充分反应,得到净化水和飞灰基吸附材料,实现了飞灰连续、高效活化。
Description
技术领域
本发明属于污水净化和活化装置结构技术领域,具体涉及一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置及方法。
背景技术
我国农林剩余物、生活垃圾、畜禽粪污、果蔬剩余物等生物质资源丰富,利用方式主要为沼气发酵和焚烧发电等。沼气发酵会产生沼气、沼液,沼气中含有大量CO2(20%~40%),会降低沼气的热值和能量密度,大大限制了沼气的利用范围;沼液中含有氨氮(NH3-N)、重金属等,直接排放会造成污染。生物质焚烧发电会产生大量飞灰,常规处理方法主要是掩埋,会造成环境污染和资源浪费。
以飞灰为原料,以沼液为活化剂,在高温条件下使用沼液蒸汽活化飞灰,一方面可以净化沼液,吸附沼液中的氨氮、重金属等污染物,另一方面可以活化飞灰,提高飞灰比表面积,优化飞灰表面官能团,增强飞灰表面碱性,所制备的飞灰基吸附材料可以用于沼气脱碳,一举多得,变废为宝。
目前专用于活化飞灰的装置较少,常采用活化活性炭的装置活化飞灰,存在活化效率低、不能连续活化等问题,亟需发明一种连续飞灰活化装置,实现飞灰高效活化。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足,提供一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置及方法。
根据本发明的一方面,提供了一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,该装置包括:
料斗、螺旋进料器、加热炉、螺旋活化装置、沼液蒸汽传输管道、沼液蒸汽发生装置、飞灰基吸附材料储存装置、沼液蒸汽冷凝器。其中:料斗的出口与螺旋进料器上方的物料入口连接;螺旋进料器下方的出口与加热炉上方的物料入口连接;螺旋活化装置在加热炉内部;加热炉侧下方通过沼液蒸汽传输管道连接沼液蒸汽发装置;加热炉下方连接飞灰基吸附材料储存装置;加热炉的侧上方沼液蒸汽出口与沼液蒸汽冷凝器侧面的沼液蒸汽入口连接。
优选的,所述螺旋进料器与螺旋活化装置螺距、半径,螺距为50~100mm,半径为50~150mm;螺旋叶片与外壁间距均小于0.5mm。
优选的,所述加热炉呈圆筒状,加热炉内壁与螺旋活化装置外壁紧密贴合,加热炉及螺旋活化装置与水平面夹角为30~45°。
优选的,所述沼液蒸汽发生装置可加热沼液产生沼液蒸汽,沼液蒸汽经由沼液蒸汽传输管道通入螺旋活化装置。
优选的,所述飞灰基吸附材料装置进气口通入惰性气体氮气、氦气、氩气中的任意一种,用于排尽装置内空气。
根据本发明的另一方面,提供了一种利用上述装置实现协同沼液净化的飞灰连续活化的方法,包括以下步骤:
预处理后的飞灰放入料斗;从进气口通入惰性气体,排尽装置内的空气;飞灰经螺旋进料器进入加热炉中螺旋活化装置活化;飞灰在螺旋活化装置与沼液蒸汽发生装置产生的沼液蒸汽充分接触发生反应,制得飞灰基吸附材料进入飞灰基吸附材料储存装置中冷却后由出料口取出;沼液蒸汽在与飞灰反应得到净化,经螺旋活化装置上方进入沼液蒸汽冷凝器冷凝得到净化水;净化水由净化水出口流入净化水储存箱储存。
优选的,所述惰性气体是指氮气、氦气、氩气中的任意一种。
优选的,所述螺旋进料器和螺旋活化装置转速相同,转速为0.5~2r/min。
优选的,所述活化温度为700~900℃。
优选的,所述沼液蒸汽流量为5~30g/min。
优选的,所述沼液蒸汽冷凝器进水口、出水口流量为1~3L/min。
本发明的有益效果是:
本发明所述的一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,其核心是活化系统。生物质电厂飞灰经料斗通过螺旋进料器进入活化系统后,沼液蒸汽与飞灰反应,得到净化水和飞灰基吸附材料。其优点主要包括:
(1)活化效率高:通过螺旋进料器可以实现连续活化,活化量大。
(2)活化效果好:沼液蒸汽与飞灰充分接触,有利于飞灰活化和沼液净化。
(3)结构紧凑,易扩大处理量:装置结构紧凑,占地面积小。同时,容易通过增大螺旋进料器、螺旋活化装置半径,来扩大装置的产能。
(4)活化条件调控方便:通过调节进料速度、活化温度、沼液蒸汽量,可以方便、快捷控制活化条件。
附图说明
图1为本发明所述协同沼液净化的飞灰连续活化装置的示意图;
[主要元件符号说明]
1-螺旋进料系统;
11-料斗;12-螺旋进料器;
2-活化系统;
21-加热炉;22-螺旋活化装置;23-沼液蒸汽发生装置;24-沼液蒸汽传输管道;
3-飞灰基吸附材料储存装置;
31-进气口;32-出料口;
4-沼液蒸汽冷凝器;
41-进水口;42-出水口;43-蒸汽入口;44-净化水出口;45-净化水储存箱。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的问题,提供一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置及方法,可使飞灰实现连续、高效活化,并且能够协同净化沼液得到净化水。
为了实现上述技术方案,如图所示为本发明的实施例提供的一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,包括进料系统1、活化系统2、飞灰基吸附材料储存装置3、沼液蒸汽冷凝器4。其中,进料系统1包括料斗11、螺旋进料器12;活化系统2包括加热炉21、螺旋活化装置22、沼液蒸汽发生装置23、沼液蒸汽传输管道24;飞灰基吸附材料装置3设有进气口31、出料口32;沼液蒸汽冷凝器4设有进水口41、出水口42、蒸汽入口43、净化水出口44、净化水储存箱45。
料斗11的出口与螺旋进料器12上方的物料入口连接;螺旋进料器12下方的出口与加热炉21上方的物料入口连接;螺旋活化装置22在加热炉21内部;加热炉21侧下方通过沼液蒸汽传输管道24连接沼液蒸汽发装置23;加热炉21下方连接飞灰基吸附材料储存装置3;加热炉21右上方的蒸汽出口与沼液蒸汽冷凝器4的蒸汽入口43连接。
实施例1
一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,如图1所示,包括进料系统1、活化系统2、飞灰基吸附材料储存装置3、沼液蒸汽冷凝器4。其中,进料系统1包括料斗11、螺旋进料器12;活化系统2包括加热炉21、螺旋活化装置22、沼液蒸汽发生装置23、沼液蒸汽传输管道24;飞灰基吸附材料装置3设有进气口31、出料口32;沼液蒸汽冷凝器4设有进水口41、出水口42、蒸汽入口43、净化水出口44、净化水储存箱45。
料斗11的出口与螺旋进料器12上方的物料入口连接,螺旋进料器螺距为50mm,半径为50mm螺旋叶片与外壁间距小于0.5mm;螺旋进料器12下方的出口与加热炉21上方的物料入口连接;螺旋活化装置22在加热炉21内部,加热炉及螺旋活化装置与水平面夹角为30°,螺旋活化装置螺距为50mm,半径为50mm,螺旋叶片与外壁间距小于0.5mm;加热炉21侧下方通过沼液蒸汽传输管道24连接沼液蒸汽发装置23;加热炉21下方连接飞灰基吸附材料储存装置3;加热炉21右上方的蒸汽出口与沼液蒸汽冷凝器4的蒸汽入口43连接。
将预处理后的生物质电厂飞灰放入料斗11;从进气口31通入氮气,排尽装置内的空气;飞灰经螺旋进料器12进入加热炉21中螺旋活化装置22活化,螺旋进料器及螺旋活化装置转速为0.5r/min,活化温度为700℃;飞灰在螺旋活化装置22与沼液蒸汽发生装置23产生的沼液蒸汽充分接触发生反应,沼液蒸汽流量为5g/min,制得飞灰基吸附材料进入飞灰基吸附材料储存装置3中冷却后由出料口32取出;沼液蒸汽在与飞灰反应过程中得到净化,经螺旋活化装置22上方进入沼液蒸汽冷凝器4冷凝得到净化水,沼液蒸汽冷凝器进水口、出水口流量为1L/min;净化水由净化水出口44流入净化水储存箱45储存。所得到净化水COD72mg/L、NH3-N 8mg/L;所制备飞灰基吸附材料比表面积为293m2/g,将吸附材料用于沼气(CO2为30%,其余为CH4)净化,可实现CO2吸附量89mg/g。
实施例2
一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,如图1所示,包括进料系统1、活化系统2、飞灰基吸附材料储存装置3、沼液蒸汽冷凝器4。其中,进料系统1包括料斗11、螺旋进料器12;活化系统2包括加热炉21、螺旋活化装置22、沼液蒸汽发生装置23、沼液蒸汽传输管道24;飞灰基吸附材料装置3设有进气口31、出料口32;沼液蒸汽冷凝器4设有进水口41、出水口42、蒸汽入口43、净化水出口44、净化水储存箱45。
料斗11的出口与螺旋进料器12上方的物料入口连接,螺旋进料器螺距为75mm,半径为100mm螺旋叶片与外壁间距小于0.5mm;螺旋进料器12下方的出口与加热炉21上方的物料入口连接;螺旋活化装置22在加热炉21内部,加热炉及螺旋活化装置与水平面夹角为38°,螺旋活化装置螺距为75mm,半径为100mm,螺旋叶片与外壁间距小于0.5mm;加热炉21侧下方通过沼液蒸汽传输管道24连接沼液蒸汽发装置23;加热炉21下方连接飞灰基吸附材料储存装置3;加热炉21右上方的蒸汽出口与沼液蒸汽冷凝器4的蒸汽入口43连接。将预处理后的生物质电厂飞灰放入料斗11;从进气口31通入氦气,排尽装置内的空气;飞灰经螺旋进料器12进入加热炉21中螺旋活化装置22活化,螺旋进料器及螺旋活化装置转速为1r/min,活化温度为800℃;飞灰在螺旋活化装置22与沼液蒸汽发生装置23产生的沼液蒸汽充分接触发生反应,沼液蒸汽流量为15g/min,制得飞灰基吸附材料进入飞灰基吸附材料储存装置3中冷却后由出料口32取出;沼液蒸汽在与飞灰反应过程中得到净化,经螺旋活化装置22上方进入沼液蒸汽冷凝器4冷凝得到净化水,沼液蒸汽冷凝器进水口、出水口流量为2L/min;净化水由净化水出口44流入净化水储存箱45储存。所得到净化水COD 68mg/L、NH3-N 7mg/L;所制备飞灰基吸附材料比表面积为289m2/g,将吸附材料用于沼气(CO2为30%,其余为CH4)净化,可实现CO2吸附量86mg/g。
实施例3
一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,如图1所示,包括进料系统1、活化系统2、飞灰基吸附材料储存装置3、沼液蒸汽冷凝器4。其中,进料系统1包括料斗11、螺旋进料器12;活化系统2包括加热炉21、螺旋活化装置22、沼液蒸汽发生装置23、沼液蒸汽传输管道24;飞灰基吸附材料装置3设有进气口31、出料口32;沼液蒸汽冷凝器4设有进水口41、出水口42、蒸汽入口43、净化水出口44、净化水储存箱45。
料斗11的出口与螺旋进料器12上方的物料入口连接,螺旋进料器螺距为100mm,半径为150mm螺旋叶片与外壁间距小于0.5mm;螺旋进料器12下方的出口与加热炉21上方的物料入口连接;螺旋活化装置22在加热炉21内部,加热炉及螺旋活化装置与水平面夹角为45°,螺旋活化装置螺距为100mm,半径为150mm,螺旋叶片与外壁间距小于0.5mm;加热炉21侧下方通过沼液蒸汽传输管道24连接沼液蒸汽发装置23;加热炉21下方连接飞灰基吸附材料储存装置3;加热炉21右上方的蒸汽出口与沼液蒸汽冷凝器4的蒸汽入口43连接。
将预处理后的生物质电厂飞灰放入料斗11;从进气口31通入氩气,排尽装置内的空气;飞灰经螺旋进料器12进入加热炉21中螺旋活化装置22活化,螺旋进料器及螺旋活化装置转速为2r/min,活化温度为900℃;飞灰在螺旋活化装置22与沼液蒸汽发生装置23产生的沼液蒸汽充分接触发生反应,沼液蒸汽流量为30g/min,制得飞灰基吸附材料进入飞灰基吸附材料储存装置3中冷却后由出料口32取出;沼液蒸汽在与飞灰反应过程中得到净化,经螺旋活化装置22上方进入沼液蒸汽冷凝器4冷凝得到净化水,沼液蒸汽冷凝器进水口、出水口流量为3L/min;净化水由净化水出口44流入净化水储存箱43储存。所得到净化水COD70mg/L、NH3-N 7mg/L;所制备飞灰基吸附材料比表面积为286m2/g,将吸附材料用于沼气(CO2为30%,其余为CH4)净化,可实现CO2吸附量84mg/g。
在本发明的描述中,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,不应理解为对本发明的限制;除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”等应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
对于上述的本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识未作过多描述;各实施例采用递进的方式描述,各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合,各实施例之间相同相似部分互相参见即可。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,包括进料系统(1)、活化系统(2)、飞灰基吸附材料储存装置(3)、沼液蒸汽冷凝器(4),其特征在于,所述进料系统(1)包括料斗(11)、螺旋进料器(12),所述活化系统(2)包括加热炉(21)、螺旋活化装置(22)、沼液蒸汽发生装置(23)、沼液蒸汽传输管道(24),所述飞灰基吸附材料储存装置(3)设有进气口(31)、出料口(32),所述沼液蒸汽冷凝器(4)设有进水口(41)、出水口(42)、蒸汽入口(43)、净化水出口(44)、净化水储存箱(45);
料斗(11)的出口与螺旋进料器(12)上方的物料入口连接;螺旋进料器(12)下方的出口与加热炉(21)上方的物料入口连接;螺旋活化装置(22)在加热炉(21)内部;加热炉(21)侧下方通过沼液蒸汽传输管道(24)连接沼液蒸汽发装置(23);加热炉(21)下方出口连接飞灰基吸附材料储存装置(3);加热炉(21)右上方的蒸汽出口与沼液蒸汽冷凝器(4)的蒸汽入口(43)连接。
2.根据权利要求1所述的一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,其特征在于,所述螺旋进料器与螺旋活化装置螺距、半径、转速相同;螺距为50~100mm,半径为50~150mm,螺旋叶片与外壁间距小于0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,其特征在于,所述加热炉呈圆筒状,加热炉内壁与螺旋活化装置外壁紧密贴合,加热炉及螺旋活化装置与水平面夹角为30~45°。
4.根据权利要求1所述的一种协同沼液净化的飞灰连续活化装置,其特征在于,所述沼液蒸汽发生装置加热沼液产生沼液蒸汽,沼液蒸汽经由沼液蒸汽传输管道通入螺旋活化装置。
5.一种基于权利要求1-4任一所述装置的协同沼液净化的飞灰连续活化方法,包括以下步骤:
预处理后的生物质电厂飞灰放入料斗(11);从进气口(31)通入惰性气体,排尽装置内的空气;飞灰经螺旋进料器(12)进入加热炉(21)中螺旋活化装置(22)活化;飞灰在螺旋活化装置(22)与沼液蒸汽发生装置(23)产生的沼液蒸汽充分接触发生反应,制得飞灰基吸附材料进入飞灰基吸附材料储存装置(3)中冷却后由出料口(32)取出;沼液蒸汽在与飞灰反应过程中得到净化,经螺旋活化装置(22)上方进入沼液蒸汽冷凝器(4)冷凝得到净化水;净化水由净化水出口(44)流入净化水储存箱(45)储存。
6.根据权利要求5所述协同沼液净化的飞灰连续活化方法,其特征在于,所述惰性气体是指氮气、氦气、氩气中的任意一种。
7.根据权利要求5所述协同沼液净化的飞灰连续活化方法,其特征在于,所述螺旋进料器和螺旋活化装置转速相同,转速为0.5~2r/min。
8.根据权利要求5所述协同沼液净化的飞灰连续活化方法,其特征在于,所述活化温度为700~900℃。
9.根据权利要求5所述协同沼液净化的飞灰连续活化方法,其特征在于,所述沼液蒸汽流量为5~30g/min。
10.根据权利要求5所述协同沼液净化的飞灰连续活化方法,其特征在于,所述沼液蒸汽冷凝器进水口、出水口流量为1~3L/min。
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2021
- 2021-10-09 CN CN202111174574.7A patent/CN113830856B/zh active Active
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