CN204981549U - 一种河湖底泥资源化利用装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种河湖底泥资源化利用装置，属生物质能源领域。包括进料斗、螺旋压榨机、微波干燥器、冷凝器、收集罐、预热器、气化炉、分离器Ⅰ、分离器Ⅱ、肥料加工罐、燃烧器、空气预热器、净化器、燃气罐。本实用新型产气率高，可得高热值可燃气，本实用新型具有效率高、无污染、能耗低、脱水效果好，增加了产气率，过程清洁以及连续生产的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种河湖底泥资源化利用装置，属于生物质能源技术领域。
背景技术
河湖底泥是水环境生态的重要部分，由于排污不当，各种污水大量排入自然水体，造成了水质的恶化和底泥的污染。底泥污染已经成了世界性的环境难题，许多欧美国家的港口、湖泊、河流等底泥都受到了污染。在中国，多数河湖的底泥也受到了严重污染，因此，对污染底泥的处理已成为水体污染控制的一项重要内容。底泥具有一定的利用价值，但大部分底泥未经处理或简单处理后采取了填埋措施，既占用土地，也造成了资源的浪费，因此，如何有效地利用底泥，变废为宝，逐渐成为当前的研究热点。
河湖底泥处理可选择的方法有淋洗、玻璃化、电动修复、焚烧、有氧堆肥、气化技术等。其中淋洗、玻璃化、电动修复技术应用成本较高，在发达国家有一定的市场，而在我国尚未普及；焚烧技术可以减少底泥体积，但消耗太多辅助燃料，底泥中的能源没有得到很好的利用；底泥还可利用好氧微生物进行有氧堆肥，但底泥中含有病原微生物，使用时需谨慎；底泥气化技术是作为一种高效清洁、技术和经济上可行且在一定程度上实现能量自持的处理方法，与焚烧相比，底泥气化产生的燃气可以直接用来发电，能量利用效率极高。但目前的气化方法存在产气量不够大、可燃气热值不高、灰分较多、效率低以及能耗高等问题。
发明内容
本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种河湖底泥资源化利用的装置。
本实用新型技术方案是：一种河湖底泥资源化利用装置，包括进料斗1、螺旋压榨机2、微波干燥器3、冷凝器4、收集罐5、预热器6、气化炉7、分离器Ⅰ8、分离器Ⅱ9、肥料加工罐10、燃烧器11、空气预热器12、净化器13、燃气罐14；所述进料斗1出口与螺旋压榨机2相连，螺旋压榨机2出口分别连接微波干燥器3入口和收集罐5，微波干燥器3出口分别连接预热器6入口和冷凝器4，冷凝器4出口连接收集罐5，预热器6出口连接气化炉7的物料入口23，气化炉7的烟气出口28连接预热器6，气化炉7的物料出口30连接分离器Ⅰ8，分离器Ⅰ8出口分别连接燃烧器11和空气预热器12，空气预热器12出口分别连接燃烧器11和净化器13，净化器13出口连接燃气罐14，燃烧器11出口连接分离器Ⅱ9和肥料加工罐10，分离器Ⅱ9出口分别连接气化炉7的烟气入口27和燃烧器11。
所述微波干燥器3包括外壳15、微波发生器16、进口17、出口19和蛇形反应器18；所述蛇形反应器18外层是导波管20，中间开有物料管22，导波管20和物料管22之间填充有耐火材料21。
所述气化炉7包括绝热外壳24、导热内壳26；绝热外壳24和导热内壳26之间有烟气腔25，绝热外壳24上开有烟气入口27和烟气出口28，导热内壳26上开有物料入口23、氧气入口29和物料出口30。
本实用新型所述河湖底泥资源化利用的装置，使用过程具体包括以下步骤：
（1）脱水：含水率为80%～85%的河湖底泥原料由进料斗1进入螺旋压榨机2进行压榨脱水，得到含水率为20%～30%的底泥，接着进入微波干燥器3进一步干燥，得到含水率为5%～8%，温度为100℃～120℃的底泥；微波干燥器3中的水蒸气经冷凝器4冷凝后的液体，联同从螺旋压榨机2出来的滤液均进入滤液收集罐5中收集，进而去废水处理。
（2）预热：从微波干燥器3中出来的底泥进入预热器6中进行预热，预热热量来自于气化炉7出口低温烟气，预热后底泥出口温度为300℃～400℃；
（3）气化：预热后的底泥接着进入气化炉7中进行气化，通入少量氧气作为气化剂，气化温度为950℃～1100℃,气化产物中生成气占63%～70%；
（4）气化产物分离：气化后的产物进入分离器Ⅰ8，分离出来的气体进入空气预热器12中去预热空气，分离出的液体和固体产物进入燃烧器11；
（5）气体净化：从空气预热器12出来的气体进入净化器13，进行净化去除杂质气体，得到可燃气，收集进燃气罐14中，其中可燃气中H2占36%～40%，CO占30%～35%，CO2占15%～18%，CH4占10%～12%，CnHm占2%～4%，可燃气热值为14～17MJ/m3；
（6）固液产物燃烧：从分离器Ⅰ8出来的固液产物进入燃烧器11，在空气环境下固液产物中的固定碳和生物油进行燃烧，产生的高温烟气经分离器Ⅱ9，将携带出去的灰分离出送回燃烧器11中，烟气则进入气化炉7中提供热量；
（7）灰渣制肥料：燃烧器11燃烧后的灰渣进入肥料加工罐10，将灰渣加工成农业肥料。
本实用新型的优点和积极效果：
（1）在底泥两级脱水中，螺旋压榨机可将河湖底泥中的水分脱除65%～75%左右，然而使用机械方法脱除底泥中微生物细胞中的自由水效果不好，考虑到微波能更易接触到微生物细胞，故第二级采用微波干燥，脱水率为70%～75%，微波脱水的同时还可预热底泥，分级脱水具有能耗低，脱水效果好的特点；
（2）采用氧气作气化剂，可以给气化反应提供部分热量，加快反应速率，提高热效率，增加产气率；
（3）气化产物中碳和生物油燃烧释放的热量直接用于本系统中气化过程，余热用于物料的预热，免除了副产物固定碳和生物油回收的成本以及本系统需要额外提供热量的设备。
（4）灰渣用于制备农业肥料将资源利用最大化。
（5）此实用新型具有效率高、无污染、能耗低，过程清洁以及连续生产的优点。
附图说明
图1是本实用新型工艺流程图；
图2为本实用新型的微波干燥器示意图；
图3为本实用新型的微波干燥器中蛇形反应器的截面图；
图4为本实用新型的气化炉示意图。
图1-4中各标号：1-进料斗；2-螺旋压榨机；3-微波干燥器；4-冷凝器；5-收集罐；6-预热器；7-气化炉；8-分离器Ⅰ；9-分离器Ⅱ；10-肥料加工罐；11-燃烧器；12-空气预热器；13-净化器；14-燃气罐；15-外壳，16-微波发生器，17-进口，18-蛇形反应器，19-出口；20-导波管；21-耐火材料；22-物料管；23-物料入口；24-绝热外壳；25-烟气腔；26-导热内壳，27-烟气入口，28-烟气出口，29-氧气入口，30-物料出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1-4所示，一种河湖底泥资源化利用装置，包括进料斗1、螺旋压榨机2、微波干燥器3、冷凝器4、收集罐5、预热器6、气化炉7、分离器Ⅰ8、分离器Ⅱ9、肥料加工罐10、燃烧器11、空气预热器12、净化器13、燃气罐14；所述进料斗1出口与螺旋压榨机2相连，螺旋压榨机2出口分别连接微波干燥器3入口和收集罐5，微波干燥器3出口分别连接预热器6入口和冷凝器4，冷凝器4出口连接收集罐5，预热器6出口连接气化炉7的物料入口23，气化炉7的烟气出口28连接预热器6，气化炉7的物料出口30连接分离器Ⅰ8，分离器Ⅰ8出口分别连接燃烧器11和空气预热器12，空气预热器12出口分别连接燃烧器11和净化器13，净化器13出口连接燃气罐14，燃烧器11出口连接分离器Ⅱ9和肥料加工罐10，分离器Ⅱ9出口分别连接气化炉7的烟气入口27和燃烧器11。
所述微波干燥器3包括外壳15、微波发生器16、进口17、出口19和蛇形反应器18；所述蛇形反应器18外层是导波管20，中间开有物料管22，导波管20和物料管22之间填充有耐火材料21。
所述气化炉7包括绝热外壳24、导热内壳26；绝热外壳24和导热内壳26之间有烟气腔25，绝热外壳24上开有烟气入口27和烟气出口28，导热内壳26上开有物料入口23、氧气入口29和物料出口30。
实施例2：如图1-4所示，一种河湖底泥资源化利用装置，包括进料斗1、螺旋压榨机2、微波干燥器3、冷凝器4、收集罐5、预热器6、气化炉7、分离器Ⅰ8、分离器Ⅱ9、肥料加工罐10、燃烧器11、空气预热器12、净化器13、燃气罐14；所述进料斗1出口与螺旋压榨机2相连，螺旋压榨机2出口分别连接微波干燥器3入口和收集罐5，微波干燥器3出口分别连接预热器6入口和冷凝器4，冷凝器4出口连接收集罐5，预热器6出口连接气化炉7的物料入口23，气化炉7的烟气出口28连接预热器6，气化炉7的物料出口30连接分离器Ⅰ8，分离器Ⅰ8出口分别连接燃烧器11和空气预热器12，空气预热器12出口分别连接燃烧器11和净化器13，净化器13出口连接燃气罐14，燃烧器11出口连接分离器Ⅱ9和肥料加工罐10，分离器Ⅱ9出口分别连接气化炉7的烟气入口27和燃烧器11。
本实施例所述河湖底泥资源化利用的装置的使用过程包括以下步骤：
含水率为80%的河湖底泥原料由进料斗1进入螺旋压榨机2进行压榨脱水，得到含水率为28%的底泥，接着进入微波干燥器3进一步干燥，得到含水率为6%，温度为115℃的底泥；微波干燥器3中的水蒸气经冷凝器4冷凝后的液体，联同从螺旋压榨机2出来的滤液均进入滤液收集罐5中收集，进而去废水处理；从微波干燥器3中出来的底泥进入预热器6中进行预热，预热后底泥出口温度为360℃，预热后的底泥接着进入气化炉7中进行气化，通入少量氧气作为气化剂，气化温度为1000℃,气化产物中生成气占68%，气化后的产物进入分离器Ⅰ8，分离出来的气体进入空气预热器12中去预热空气，分离出的液体和固体产物进入燃烧器11，从空气预热器12出来的气体进入净化器13，进行净化去除杂质气体，得到可燃气，收集进燃气罐14中，其中可燃气中H2占36%，CO占34%，CO2占16%，CH4占10%，CnHm占4%，可燃气热值为15.7MJ/m3；从分离器Ⅰ8出来的固液产物进入燃烧器11进行燃烧，产生的高温烟气经分离器Ⅱ9，将携带出去的灰分离出送回燃烧器11中，烟气则进入气化炉7中提供热量，燃烧器11燃烧后的灰渣进入肥料加工罐10加工成农业肥料。
实施例3：如图1-4所示，一种河湖底泥资源化利用装置，包括进料斗1、螺旋压榨机2、微波干燥器3、冷凝器4、收集罐5、预热器6、气化炉7、分离器Ⅰ8、分离器Ⅱ9、肥料加工罐10、燃烧器11、空气预热器12、净化器13、燃气罐14；所述进料斗1出口与螺旋压榨机2相连，螺旋压榨机2出口分别连接微波干燥器3入口和收集罐5，微波干燥器3出口分别连接预热器6入口和冷凝器4，冷凝器4出口连接收集罐5，预热器6出口连接气化炉7的物料入口23，气化炉7的烟气出口28连接预热器6，气化炉7的物料出口30连接分离器Ⅰ8，分离器Ⅰ8出口分别连接燃烧器11和空气预热器12，空气预热器12出口分别连接燃烧器11和净化器13，净化器13出口连接燃气罐14，燃烧器11出口连接分离器Ⅱ9和肥料加工罐10，分离器Ⅱ9出口分别连接气化炉7的烟气入口27和燃烧器11。
本实施例所述河湖底泥资源化利用的装置的使用过程包括以下步骤：
含水率为83%的河湖底泥原料由进料斗1进入螺旋压榨机2进行压榨脱水，得到含水率为25%的底泥，接着进入微波干燥器3进一步干燥，得到含水率为5%，温度为110℃的底泥；微波干燥器3中的水蒸气经冷凝器4冷凝后的液体，联同从螺旋压榨机2出来的滤液均进入滤液收集罐5中收集，进而去废水处理；从微波干燥器3中出来的底泥进入预热器6中进行预热，预热后底泥出口温度为340℃，预热后的底泥接着进入气化炉7中进行气化，通入少量氧气作为气化剂，气化温度为950℃,气化产物中生成气占65%，气化后的产物进入分离器Ⅰ8，分离出来的气体进入空气预热器12中去预热空气，分离出的液体和固体产物进入燃烧器11，从空气预热器12出来的气体进入净化器13，进行净化去除杂质气体，得到可燃气，收集进燃气罐14中，其中可燃气中H2占35%，CO占33%，CO2占18%，CH4占12%，CnHm占2%，可燃气热值为14.8MJ/m3；从分离器Ⅰ8出来的固液产物进入燃烧器11进行燃烧，产生的高温烟气经分离器Ⅱ9，将携带出去的灰分离出送回燃烧器11中，烟气则进入气化炉7中提供热量，燃烧器11燃烧后的灰渣进入肥料加工罐10加工成农业肥料。
实施例4：如图1-4所示，一种河湖底泥资源化利用装置，包括进料斗1、螺旋压榨机2、微波干燥器3、冷凝器4、收集罐5、预热器6、气化炉7、分离器Ⅰ8、分离器Ⅱ9、肥料加工罐10、燃烧器11、空气预热器12、净化器13、燃气罐14；所述进料斗1出口与螺旋压榨机2相连，螺旋压榨机2出口分别连接微波干燥器3入口和收集罐5，微波干燥器3出口分别连接预热器6入口和冷凝器4，冷凝器4出口连接收集罐5，预热器6出口连接气化炉7的物料入口23，气化炉7的烟气出口28连接预热器6，气化炉7的物料出口30连接分离器Ⅰ8，分离器Ⅰ8出口分别连接燃烧器11和空气预热器12，空气预热器12出口分别连接燃烧器11和净化器13，净化器13出口连接燃气罐14，燃烧器11出口连接分离器Ⅱ9和肥料加工罐10，分离器Ⅱ9出口分别连接气化炉7的烟气入口27和燃烧器11。
本实施例所述河湖底泥资源化利用的装置的使用过程包括以下步骤：
含水率为85%的河湖底泥原料由进料斗1进入螺旋压榨机2进行压榨脱水，得到含水率为26%的底泥，接着进入微波干燥器3进一步干燥，得到含水率为8%，温度为105℃的底泥；微波干燥器3中的水蒸气经冷凝器4冷凝后的液体，联同从螺旋压榨机2出来的滤液均进入滤液收集罐5中收集，进而去废水处理；从微波干燥器3中出来的底泥进入预热器6中进行预热，预热后底泥出口温度为320℃，预热后的底泥接着进入气化炉7中进行气化，通入少量氧气作为气化剂，气化温度为1050℃,气化产物中生成气占70%，气化后的产物进入分离器Ⅰ8，分离出来的气体进入空气预热器12中去预热空气，分离出的液体和固体产物进入燃烧器11，从空气预热器12出来的气体进入净化器13，进行净化去除杂质气体，得到可燃气，收集进燃气罐14中，其中可燃气中H2占39%，CO占32.2%，CO2占15%，CH4占10.8%，CnHm占3%，可燃气热值为15.5MJ/m3；从分离器Ⅰ8出来的固液产物进入燃烧器11进行燃烧，产生的高温烟气经分离器Ⅱ9，将携带出去的灰分离出送回燃烧器11中，烟气则进入气化炉7中提供热量，燃烧器11燃烧后的灰渣进入肥料加工罐10加工成农业肥料。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (3)
1.一种河湖底泥资源化利用装置，其特征在于：包括进料斗（1）、螺旋压榨机（2）、微波干燥器（3）、冷凝器（4）、收集罐（5）、预热器（6）、气化炉（7）、分离器Ⅰ（8）、分离器Ⅱ（9）、肥料加工罐（10）、燃烧器（11）、空气预热器（12）、净化器（13）、燃气罐（14）；所述进料斗（1）出口与螺旋压榨机（2）相连，螺旋压榨机（2）出口分别连接微波干燥器（3）入口和收集罐（5），微波干燥器（3）出口分别连接预热器（6）入口和冷凝器（4），冷凝器（4）出口连接收集罐（5），预热器（6）出口连接气化炉（7）的物料入口（23），气化炉（7）的烟气出口（28）连接预热器（6），气化炉（7）的物料出口（30）连接分离器Ⅰ（8），分离器Ⅰ（8）出口分别连接燃烧器（11）和空气预热器（12），空气预热器（12）出口分别连接燃烧器（11）和净化器（13），净化器（13）出口连接燃气罐（14），燃烧器（11）出口连接分离器Ⅱ（9）和肥料加工罐（10），分离器Ⅱ（9）出口分别连接气化炉（7）的烟气入口（27）和燃烧器（11）。
2.根据权利要求1所述的河湖底泥资源化利用装置，其特征在于：所述微波干燥器（3）包括外壳（15）、微波发生器（16）、进口（17）、出口（19）和蛇形反应器（18）；所述蛇形反应器（18）外层是导波管（20），中间开有物料管（22），导波管（20）和物料管（22）之间填充有耐火材料（21）。
3.根据权利要求1所述的河湖底泥资源化利用装置，其特征在于：所述气化炉（7）包括绝热外壳（24）、导热内壳（26）；绝热外壳（24）和导热内壳（26）之间有烟气腔（25），绝热外壳（24）上开有烟气入口（27）和烟气出口（28），导热内壳（26）上开有物料入口（23）、氧气入口（29）和物料出口（30）。
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