CN213388292U - 一种城镇污泥低温水热碳化产高热值煤资源化集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种城镇污泥低温水热碳化产高热值煤资源化集成系统，包括污泥进入料仓、高压污泥螺杆泵、进料热交换器、反应釜、后热交换器、缓冲储罐、输送泵、真空干燥压滤一体机以及导热油炉；污泥进入料仓通过高压污泥螺杆泵与进料热交换器连通，进料热交换器的输出端连通反应釜，反应釜的输出端连通后热交换器，后热交换器的输出端连通缓冲储罐，缓冲储罐经输送泵连通真空干燥压滤一体机；导热油炉与反应釜连接。本实用型将剩余污泥转化为绿色燃料，彻底杀灭细菌、病原体等，使剩余污泥无害化、稳定化、减量化、资源化，经济高效。

Description

一种城镇污泥低温水热碳化产高热值煤资源化集成系统

技术领域

本实用新型涉及污泥碳化处理相关的领域，具体来讲涉及的是一种城镇污泥低温水热碳化产煤资源化集成系统。

背景技术

污水处理过程中约40%的污染物最终进入污泥，致使污泥中含有大量重金属、抗生素、病毒、细菌及有机物质和氮、磷等。如若处置不当，会给生态环境带来二次污染。据2020年生态环境部公布的《规划》实施中期评估报告来看，2018年底我国污水处理能力达1.95亿立方米/日，污水处理能力稳定增长。与此同时，污水处理的衍生物（污泥）也开始大量增加。到2020年，我国湿污泥（80%含水率）年产生量可达5075万吨，日产量高达13.9万吨。

在我国，目前已经形成了四条主流污泥处理技术路线：高干压榨深度脱水+填埋、封闭低温干化+焚烧、好氧发酵+土地利用、厌氧发酵+土地利用。但污泥处置问题依然存在，无处可去的污泥在“十四五”期间将迎来更加严格的监管，随着环境治理需求升级，而由于污泥终端处置出路的不畅通，导致多年来污泥技术难以有新的突破，行业污泥资源化亟待取得技术突破。

针对这一痛点，本实用型技术提出城镇污泥低温水热碳化产煤资源化，污泥在绝氧环境下热解碳化，经真空压榨干燥一体后，生成含水率15%以下及热值＞4000大卡的生物炭，生物炭可作为绿色燃料，送至电厂、垃圾焚烧厂等工厂焚烧。经过水热炭化的生物炭燃值高而且环保，尤其在降低尾气排放量、减少二噁英产生以及稳定重金属等方面，具有显著效果。

实用新型内容

因此，为了解决上述不足，本实用新型在此提供一种城镇污泥低温水热碳化产煤资源化集成系统。

本实用新型是这样实现的，构造一种城镇污泥低温水热碳化产煤资源化集成系统，其特征在于；该系统包括污泥进入料仓、高压污泥螺杆泵、进料热交换器、反应釜、后热交换器、缓冲储罐、输送泵、程控全自动超压滤机以及导热油炉；污泥进入料仓通过高压污泥螺杆泵与进料热交换器连通，进料热交换器的输出端连通反应釜，反应釜的输出端连通后热交换器，后热交换器的输出端连通缓冲储罐，缓冲储罐经输送泵连通真空干燥压滤一体机；导热油炉与反应釜连接。

根据本实用新型所述一种城镇污泥低温水热碳化产煤资源化集成系统，其特征在于；污泥进入料仓为含水率70%~80%的常温市政污泥进入料仓。

根据本实用新型所述一种城镇污泥低温水热碳化产煤资源化集成系统，其特征在于；反应釜外接加药装置，向反应釜内投加酸性催化剂。

根据本实用新型所述一种城镇污泥低温水热碳化产煤资源化集成系统，其特征在于；进料热交换器与后热交换器之间通过管路连通，该管路上设置热油循环泵。

根据本实用新型所述一种城镇污泥低温水热碳化产煤资源化集成系统，其特征在于；压滤系统采用真空干燥压滤一体机。

本实用新型具有如下优点：本新型技术提供了一种城镇污泥低温水热碳化产煤资源化集成技术，包括进料系统、碳化系统、热交换系统、出料系统、脱水系统、加药系统、自控系统等。其特征在于将剩余污泥转化为绿色燃料（生物煤），彻底杀灭细菌、病原体等，使剩余污泥无害化、稳定化、减量化、资源化，经济高效。本实用型技术提出城镇污泥低温水热碳化产煤资源化，污泥在绝氧环境下热解碳化，经真空干燥压滤一体机压榨后，生成含水率为15%以下的生物炭，该生物炭可作为绿色燃料，送至电厂、垃圾焚烧厂等工厂焚烧。经过水热碳化的生物炭燃值高而且环保，尤其在降低尾气排放量、减少二噁英产生以及稳定重金属等方面，具有显著效果。本实用新型具有如下优点：

1、污泥水热碳化产生的炭水混合液通过后热交换器降温后，温度仍然在70℃左右，采用常规板框压滤机压榨，生物煤含水率在30%左右，而且由于高温，导致板框压滤机的滤板（PP材质）使用寿命较短。本技术采用真空干燥压滤一体机对炭水混合液进行压榨干燥，使压榨、干燥一体，同时可利用余热直接干燥无需额外加热，使生物炭的含水率达到15%以下，一方面提高污泥热值，同时达到资源化综合利用的目的；2、污泥中的病毒、细菌被高温彻底灭活，确保稳定化、无害化。

3、产生的固相高热值生物煤进入焚烧产生的尾气对电厂的烟气净化装置的正常运转更稳定，更高提高装置的寿命，该新型实用技术尤其在降低尾气排放量、减少二噁英产生以及稳定重金属等方面，具有显著效果。

4、产生的液相滤液可生化性好，直接回流到到就近污水处理厂的生化段，用作碳源。

5、采用导热油循环换热，利用余热来预热进口污泥，节能增效，降低运行成本，能耗为常规污泥干燥技术的20%。

附图说明

图1是本实用新型系统模块框图。

其中：污泥进入料仓1，高压污泥螺杆泵2，进料热交换器3，反应釜4，后热交换器5，缓冲储罐6，输送泵7，真空压榨干燥一体机8，导热油炉9。

具体实施方式

下面将结合附图1对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例；本实用新型通过改进在此提供一种城镇污泥低温水热碳化产高热值煤资源化集成系统，如图1所示，可以按照如下方式予以实施；该系统包括污泥进入料仓1、高压污泥螺杆泵2、进料热交换器3、反应釜4、后热交换器5、缓冲储罐6、输送泵7、真空压榨干燥一体机8以及导热油炉9；污泥进入料仓1通过高压污泥螺杆泵2与进料热交换器3连通，进料热交换器3的输出端连通反应釜4，反应釜4的输出端连通后热交换器5，后热交换器5的输出端连通缓冲储罐6，缓冲储罐6经输送泵7连通真空压榨干燥一体机8；导热油炉9与反应釜4连接。

实施时；污泥进入料仓1为含水率70%~80%的常温市政污泥进入料仓。

实施时；反应釜4外接加药装置，向反应釜4内投加催化剂。

实施时；进料热交换器3与后热交换器5之间通过管路连通，该管路上设置热油循环泵。

实施时；缓冲储罐6经输送泵7连通真空压榨干燥一体机8。

本实用新型对应的工艺流程为：

（1）含水率70%~80%的常温市政污泥进入料仓1，通过高压污泥螺杆泵2，进入进料热交换器3；

（2）通过前热交换3将污泥预热，升温至150~180（℃），预热污泥后进入反应釜4；

（3）污泥在反应釜4内进行碳化。通过加药装置，向反应釜4内投加催化剂，通过导热油炉9的热油对反应釜4内的污泥进行加热，保持釜内温度（200℃~230℃）压力（20bar~30bar）、酸性环境下碳化2h ~4h。

（4）在反应釜4内碳化后的炭水物在后热交换器5内降温，通过导热油的循环，将热能带回前换热器3对污泥进行预热，达到热回收目的。

（5）在后热交换器5内将污泥降温至70~80℃左右后，进入缓冲储罐6，经输送泵7输送至真空压榨干燥一体机8内进行固液干燥，将产物含固率提升至85%以上，形成生物高热值煤。

（6）生物煤含炭量高，燃值高，可用于电厂协同焚烧，同时也可作为土壤的改良剂。

本系统具有如下特征：

（1）污水处理厂的脱水污泥不经调配，预热后，直接进入反应釜碳化，然后降温、真空干燥即可形成生物煤，流程简短；

（2）水热碳化温度为200℃~230℃，压力20bar~30bar，碳化时间2h ~4h；

（3）碳化后的生物煤表面氧含量减少，具有憎水性，有利于后期压榨干燥。

（4）真空压榨干燥一体机对水热碳化后的泥浆进行处理处置，滤室内保持负压状态，此时水的相对沸点约在70℃，使滤饼中所含无法通过压榨去除的水分汽化，同时利用真空泵将汽化的水分及含在污泥饼中的自由水完全抽取，经热交换器使水汽还原成水排放，泥饼即可达到干燥效果。显著提高生物煤的含固率，产物含固率达85%以上。同时不凝气通过管道直接进入除臭系统，不对空气产生二次污染。

（5）产生的生物煤碳含量高，碳元素保留近90%，高位热值可达污泥热值的 98%~103%，其氢碳原子比基本与煤类似，散发的气味如同坚果，无臭味。该生物煤可作为绿色能源，用于电厂、垃圾焚烧厂等。

（6）采用导热油进行冷热交换，将碳化后（高温）的余热回收用于预热前段污泥（低温），达到节能目的。

本新型技术提供了一种城镇污泥低温水热碳化产高热值煤资源化集成技术，包括进料系统、碳化系统、热交换系统、出料系统、真空压榨干燥系统、加药系统、自控系统等。其特征在于将剩余污泥转化为绿色燃料（生物煤），彻底杀灭细菌、病原体等，使剩余污泥无害化、稳定化、减量化、资源化，经济高效。本实用型技术提出城镇污泥低温水热碳化产高热值煤资源化，污泥在绝氧环境下热解生产生物炭，生物炭可作为绿色燃料，送至电厂、垃圾焚烧厂等工厂焚烧。经过水热炭化的生物炭燃值高而且环保，尤其在降低尾气排放量、减少二噁英产生以及稳定重金属等方面，具有显著效果。

本实用新型具有如下优点：

1、污泥被转化成具有热值的生物煤，燃值可达4000大卡以上，达到资源化的目的；

3、产生的固相高热值生物煤进入焚烧产生的尾气对电厂的烟气净化装置的正常运转更稳定，更高提高装置的寿命，该新型实用技术尤其在降低尾气排放量、减少二噁英产生以及稳定重金属等方面，具有显著效果。

4、产生的液相滤液可生化性好，直接回流到到就近污水处理厂的生化段，用作碳源。

5、采用导热油循环换热，利用余热来预热进口污泥，节能增效，降低运行成本，能耗为常规污泥干燥技术的20%。

6、产物可用作土壤改良剂：产出的生物炭孔隙发达，蓄肥保水能力强，可用作土壤改良剂。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种城镇污泥低温水热碳化产高热值煤资源化集成系统，其特征在于；该系统包括污泥进入料仓（1）、高压污泥螺杆泵（2）、进料热交换器（3）、反应釜（4）、后热交换器（5）、缓冲储罐（6）、输送泵（7）、真空干燥压滤一体机（8）以及导热油炉（9）；污泥进入料仓（1）通过高压污泥螺杆泵（2）与进料热交换器（3）连通，进料热交换器（3）的输出端连通反应釜（4），反应釜（4）的输出端连通后热交换器（5），后热交换器（5）的输出端连通缓冲储罐（6），缓冲储罐（6）经输送泵（7）连通真空干燥压滤一体机（8）；导热油炉（9）与反应釜（4）连接。

2.根据权利要求1所述一种城镇污泥低温水热碳化产高热值煤资源化集成系统，其特征在于；反应釜（4）外接加药装置，向反应釜（4）内投加酸性催化剂。

3.根据权利要求1所述一种城镇污泥低温水热碳化产高热值煤资源化集成系统，其特征在于；进料热交换器（3）与后热交换器（5）之间通过管路连通，该管路上设置热油循环泵。

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