CN201850262U

CN201850262U - 利用污泥及秸秆制备燃料的装置

Info

Publication number: CN201850262U
Application number: CN2010206233708U
Authority: CN
Inventors: 葛仕福; 赵培涛; 张长飞
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2020-11-25

Abstract

本实用新型公开了一种利用污泥及秸秆制备燃料的装置，包括进料器、汽爆反应釜、缓冲釜、脱水机、成型机，其连接方式为进料器出口与汽爆反应釜进口连接，汽爆反应釜出口与缓冲釜进口连接，缓冲釜出口与脱水机进口连接，脱水机出口与成型机进口相连。本实用新型装置通过增压活塞提升汽爆压力，而不采用现有的利用气体来增压，增压能耗低，且汽爆压力可大大提高，提高了生产效率。本实用新型装置不以高压蒸汽作为压力源，启动速度快，物料可间接加热，能源利用率高，能耗低，可有效降低下游产品的生产成本。

Description

利用污泥及秸秆制备燃料的装置

技术领域

本实用新型属于固体废弃物处理及资源化利用领域，涉及一种污泥制备合成燃料的装置，尤其涉及一种直接利用秸秆等生物质与含水率80%左右的湿污泥在无搅拌条件下，通过汽爆技术，使污泥与生物质破碎并均匀混合，制得合成燃料的装置。

背景技术

伴随着全球经济的快速发展和人们对环境的日益关注，污泥产量迅速扩大。寻找一种既适合处理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，实现减量化、无害化、稳定化和资源化的技术是当前污泥处理技术研究开发的方向。

城市污泥中含有大量的有机物，约占70%~80%（质量分数），低位干基热值约14MJ/kg，与劣质煤接近，可以作燃料使用。将污泥按一定比例与煤粉和其他添加剂混合制成污泥型煤，既可以作为型煤的粘结剂，又可以充分利用污泥的热值。污泥制成合成燃料后，污泥中有机污染物、致病菌可通过燃烧去除，部分重金属离子沉积在灰渣中。同时污泥燃料与煤混烧，可在一定程度上减少燃煤氮氧化物和硫氧化物的排放。污泥合成燃料挥发分含量高，具有燃点低、温度高、起火快等优点。污泥燃料化技术被认为是最有发展前途的方法之一。

现有的污泥合成燃料技术，将煤、湾泥、沸石以质量比65: 25: 10混合制成燃料颗粒，也有按煤、污泥、沸石、米糠以质量比45: 35: 10: 10或者煤、污泥、沸石、生石灰以质量比40: 40: 10: 10合成燃料，其中煤的比例接近甚至超过一半，混合燃料中燃烧的主要是煤。还有些技术以污泥、助燃剂（生物质、煤）、脱硫剂、粘结剂为原料制备污泥合成燃料，污泥的添加比例有所提高，维持在50%左右，污泥处理率有所提高。现有燃料化技术存在以下缺点：（1）脱水污泥须进行预干燥，处理成本高；（2）助燃剂（煤或生物质）的添加比例均较大（大于40%），污泥的添加比例低；（3）以秸秆为助燃剂的污泥燃料化技术，合成燃料前需将秸秆粉碎，然后再与污泥及其他添加剂混合制得燃料，工艺复杂；（4）合成燃料含水率的降低和热值的提高主要是靠大幅度地添加助燃剂，以及添加Fe³⁺、Ca²⁺或粉煤灰等添加剂，降低合成燃料的含水率，这些化学组分的加入，在污泥燃烧时容易产生腐蚀及有害气体污染环境；（5）在稳定化及无害化方面存在一定的安全隐患，尤其是在未燃烧之前，大量的病菌及病毒并没有杀死。

实用新型内容

本实用新型提供一种通过增压活塞提升汽爆压力的利用污泥及秸秆制备燃料的装置。

本实用新型采用如下技术方案：

一种利用污泥及秸秆制备燃料的装置，包括进料器、汽爆反应釜、缓冲釜、脱水机、成型机，其连接方式为进料器出口与汽爆反应釜进口连接，汽爆反应釜出口与缓冲釜进口连接，缓冲釜出口与脱水机进口连接，脱水机出口与成型机进口相连。

本实用新型工作过程如下：

将含水约小于85%的脱水污泥与秸秆等生物质按上述比例送入汽爆反应釜，并在封闭反应釜进料口后向反应釜中通入少量蒸汽，待反应釜中的污泥和生物质被加热到汽爆温度后，压力达1.2-5.0MPa，维温维压10~300秒后迅速打开设在反应釜出口处的快开阀，原料孔隙中的汽相介质喷出，高压液态水迅速爆沸形成闪蒸，反应釜内污泥和生物质急剧膨胀，对外做功，产生“爆破”效果，在机械力的作用下，生物质和污泥细胞被爆碎并混合均匀，污泥脱水性能显著提升，通过脱水机除去混合物中部分水分，再将脱水后的混合物送入成型机中制得污泥合成燃料。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型直接采用小于85%的脱水污泥制备燃料，充分利用热调质技术同步实现生物质破碎和改善污泥脱水性能，制备过程中无需任何化学添加剂，燃烧产物无额外污染；

2、本实用新型充分利用汽爆技术，生物质无需预粉碎，无需额外搅拌设备即可与污泥混合均匀；

3、本实用新型利用热调质技术同步实现污泥脱水和资源化利用，燃料中污泥的添加比例大于80%，可作为资源化处理污泥的新技术；

4、本实用新型主要通过汽爆降低污泥含水率来提高合成燃料的热值，充分利用污泥的热值，合成燃料热值高，即使在生物质的添加比例只有4%的情况下，合成燃料的热值也能达到8500kJ/kg；

5、本实用新型采用热调质技术，污泥经高温处理后，各种致病菌被杀死，真正实现了污泥处理的稳定化、无害化、减量化；

6、本实用新型装置利用增压活塞提升汽爆压力，物料温度、汽爆压力不再受蒸汽限制，解决了传统汽爆过程中物料温度会随压力的增高而升高的问题，可实现物料的高温低压或低温高压的汽爆，应用范围更广。

7、本实用新型装置通过增压活塞提升汽爆压力，而不采用现有的利用蒸汽来增压，增压能耗低，且汽爆压力可大大提高，提高了生产效率。

8、本实用新型装置不以高压蒸汽作为压力源，启动速度快，物料可间接加热，能源利用率高，能耗低，可有效降低下游产品的生产成本。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的活塞增压式汽爆反应釜的结构示意图。

其中，1、进料器 2、汽爆反应釜 3、缓冲釜 4、脱水机 5、成型机 6、增压活塞 7、罐体 8、出料口 9、快开阀 10、蒸汽进口 11、进料口。

具体实施方式

一种利用污泥及秸秆制备燃料的装置，包括进料器1、汽爆反应釜2、缓冲釜3、脱水机4、成型机5，进料器1出口与汽爆反应釜2进口、汽爆反应釜2出口与缓冲釜3进口、缓冲釜3出口与脱水机4进口、脱水机4出口与成型机5进口分别相连，在本实施例中，所述的活塞增压式汽爆反应釜2包括罐体7，在罐体7上设有出料口8、蒸汽进口10和进料口11，在蒸汽进口10及出料口8上分别设有阀门9，在罐体7内设有增压活塞6，所述进料口11与处于起始位置的增压活塞6相邻。

下面参照附图，对本实用新型做出更为详细的说明：

参照图1，一种制备污泥合成燃料的装置，包括进料器1、汽爆反应釜2、缓冲釜3、脱水机4、成型机5。将含水率80%的湿污泥与树叶（平均直径大于70mm）按质量比24:1通过进料器1经汽爆反应釜2的进料口送入到反应釜中，关闭进料口后通入汽爆气体，待物料被加热到汽爆温度150℃、反应釜压力至1.8MPa时，100秒后快速打开汽爆反应釜2出料口处的快开阀，使污泥与生物质膨胀、爆碎、混合均匀并收集于缓冲釜3。随后送入脱水机4在压力为0.7MPa的条件下脱水1小时，经成型机5压制得污泥合成燃料，合成燃料的含水率小于65%，抗压强度为3.08kg/cm²，热值为8500kJ/kg。热解时水分析出温度约20-150℃，挥发分析出温度280-350℃，着火温度280℃，燃烧时最终失重率达90%。

本实施例直接以含水率为80%的脱水湿污泥和未经粉碎的树叶为原料，通过蒸汽爆破技术提高污泥的脱水性能，并将生物质与污泥细胞粉碎并混合均匀，将调质后的混合物脱水，再成型制得污泥合成燃料，有效实现了污泥深度脱水与资源化利用一体化。本实施利中，污泥的添加比例为96%，树叶的添加比例为4%，而合成燃料的热值则达到8500kJ/kg，若延长脱水时间，合成燃料的含水率进一步降低，燃料热值可进一步增大。本实用新型方法充分利用污泥的热值，燃料制备过程中无添加剂、无搅拌装置，经高温处理后的污泥真正达到了无害化、稳定化、减量化及资源化的目的，有效降低了污泥合成燃料的生产成本，污泥处理量大。

参照图2，一种实现生物质与污泥细胞破碎并混合均匀，提高污泥脱水性能的活塞增压式汽爆反应釜2，包括罐体7，在罐体7上设有出料口8、蒸汽进口10和进料口11，蒸汽进口10及出料口8上分别设有阀门，在罐体7内设有增压活塞6，所述进料口11与处于起始位置的增压活塞6相邻。快开阀9处于关闭位置，增压活塞6处于打开位置，通过进料口11往罐体内送入污泥和生物质，推动活塞6至反应釜关闭后通过蒸汽进口10向罐体内通入蒸汽加热物料，待物料被加热到汽爆温度时，继续推动增压活塞6提升反应釜压力至1.5-5.0Mpa汽爆压力（可根据工艺要求进一步提升），维压10~300秒后，迅速打开快开阀9，污泥和生物质孔隙中的汽相介质喷出，高压液态水迅速暴沸形成闪蒸，对外做功，产生“爆破”效果，在机械力的作用下，污泥细胞和生物质结构被破碎，污泥与生物质混合均匀。污泥经过高温高压处理后，各种病原菌被杀死，真正实现了污泥处理的无害化。

本装置采用快开阀来触发汽爆过程，主要通过增压活塞提升罐体内汽爆压力，污泥和生物质的汽爆粉碎无需高压蒸汽即可实现，降低了汽爆过程对蒸汽品质的要求，大大减少汽爆过程中高压蒸汽的消耗，可大幅提高能源的利用率，实现能量梯级利用，降低汽爆能耗。压力容易达到生产要求，有利于提高生产效率，污泥和生物质的汽爆压力、停留时间可精确控制，两者可实现均匀混合。装置启动速度快，压力释放时间短，主要部件少，设备制造简单，可靠性高，在现有技术条件下可实现大规模生产和应用。

Claims

1.一种利用污泥及秸秆制备燃料的装置，其特征在于，包括进料器（1）、汽爆反应釜（2）、缓冲釜（3）、脱水机（4）、成型机（5），其连接方式为进料器（1）出口与汽爆反应釜（2）进口连接，汽爆反应釜（2）出口与缓冲釜（3）进口连接，缓冲釜（3）出口与脱水机（4）进口连接，脱水机（4）出口与成型机（5）进口相连。

2.根据权利要求1所述的利用污泥及秸秆制备燃料的装置，其特征在于，所述的活塞增压式汽爆反应釜（2）包括罐体（7），在罐体（7）上设有出料口（8）、蒸汽进口（10）和进料口（11），在蒸汽进口（10）及出料口（8）上分别设有阀门（9），在罐体（7）内设有增压活塞（6），所述进料口（11）与处于起始位置的增压活塞（6）相邻。