CN216716835U - 用于生物质热回收利用的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热回收利用设备领域，公开了用于生物质热回收利用的设备，包括至少一台干燥装置、至少一个前置于干燥装置的进料单元和至少一台后置于干燥装置的处理装置，进料单元和干燥装置连接，干燥装置和处理装置连接，处理装置用于对来自干燥装置的干燥物料进行处置；还包括至少一个气化单元，气化单元和处理装置连接。本实用新型能处理生物废料和污泥的有害物质，确保不会有受污染物质被排放到环境中。并且设备在干燥装置和气化单元持续运行的状态下，干燥装置所需的部分能量可以由干燥过程本身提供，这会使得设备运营非常高效，并且实现降低成本，从而对生物废料和污泥进行重新利用。

Description

用于生物质热回收利用的设备

技术领域

本实用新型涉及热回收利用设备领域，尤其涉及了用于生物质热回收利用的设备。

背景技术

随着我国工业化的发展和城市化进程的加快，城市污水处理率的提高，产生了大量污泥，污泥是一种性质复杂、污染物含量高、潜在环境风险巨大的污染物，是高含水率的液固物质，含有大量的病原菌、寄生虫卵，以及铬、汞等重金属有毒有害物质。污泥已经严重影响了人们的生产生活，给环境造成了严重污染，城市污泥处理问题已经成为当今社会亟需解决的一大环保难题，申请号CN201710826816.3的发明专利公开了一种污泥炭化及余热回收利用装置。

但是现有大部分的污泥处理设备在处理污泥时，处理程序较为简单，大量采用外部能源来降低污泥中的含水量，而不能对污泥中的本身能量利用，从而导致大量的能源浪费，污泥处理的能源成本也非常高。本申请相比目前现有的污泥干化和处理设备，有更加明显的能源节约和减量优势，同时热解后产生的炭化物固化污泥中的重金属。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的缺点，提供了用于生物质热回收利用的设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

用于生物质热回收利用的设备，包括至少一台干燥装置、至少一个前置于干燥装置的进料单元和至少一台后置于干燥装置的处理装置，进料单元和干燥装置连接，干燥装置和处理装置连接，处理装置用于对来自干燥装置的干燥物料进行处置；还包括至少一个气化单元，气化单元和处理装置连接。气化单元沿着干燥物料的输送方向和处理装置连接，干燥装置的干燥物料输送到气化单元。

用于生物质热回收利用的设备，尤其是用于生物废料和污泥的利用。通过连接到干燥装置的气化单元，可以采用热解法对已干燥至一定水分含量的物料进行分解。借助气化的热化学转化过程，可以通过打破分子内部的化学键将生物质或干燥物料转化为价值更高的产物。除此之外，在热分解过程中的高温同时也确保了对在气化单元中形成的产物进行消毒。热处理期间的高温还会破坏生物质中可能包含的有害物质，例如二恶英或呋喃。生物质中的重金属等无机污染物会化合在所形成的产物中。

随后，来自于生物质，尤其来自于污泥所形成的产物可以作为进一步加工处理的基础物料。例如，这种进一步的加工处理涉及磷酸盐的回收，炭过滤器或植物肥料的制作生产。

作为优选，干燥装置由一台滚筒干燥机构成，滚筒干燥机通过与滚筒干燥机相连接的燃烧器进行加热。

干燥装置由一台滚筒干燥机构成，尤其是一台三回程滚筒干燥机构成，待干燥的生物质可以通过滚筒传送。在进一步的设计中，滚筒干燥机的滚筒通过燃烧器进行加热，燃烧器以热能的形式提供对生物质进行干燥所需的能量，为此，燃烧器具有一个燃烧室，燃烧室直接连接干燥装置的滚筒，而滚筒形成了一个干燥室。

作为优选，燃烧器与气化单元连接，在气化单元中产生的产物气体送入燃烧器中。

因此在设备中，在干燥装置和气化单元持续运行的状态下，干燥装置所需的至少一部分能量可以由干燥过程本身提供。这会使得设备运营非常高效，并且实现降低成本。

作为优选，沿着干燥物料的输送方向，至少有两个气化单元以相互并行的方式集成到设备中。相互并行的方式指的是至少有两个气化单元连接到燃烧器中。

设计规定多个并行连接的气化单元确保了可以为干燥装置中的干燥过程提供足够的能量。尤其是，生物质干燥的运行可以借此无需从设备系统外部输入额外的能量。因此，干燥物料的部分被分别供给到各个气化单元，然后，在气化单元中产生的产物气体再次聚集在燃烧器的区域中。

作为优选，第一个气化单元在有氧气的情况下对干燥物料进行热解，第二个气化单元在没有氧气的情况下对干燥物料进行热解。

一种特别高效的结构可以实现相应产物使用的优化，设计为第一气化单元体现的是输入氧气的方法，而第二气化单元设计为在没有氧气的情况下对干燥物料进行热解。除了在干燥装置的燃烧器中所使用的各种情况下产生的可燃产物气体之外，通过各种气化单元的组合，还可以提供和使用各种固体产物。在添加氧气的情况下进行气化时，会生成炭和灰分，而在不使用氧气的情况下进行热解时，只会生成热解炭。

作为优选，处理装置至少配备一个和处理装置连接的干燥物料容器，处理装置的干燥物料收集在一起并存储在干燥物料容器中。

处理装置至少配备一个干燥物料容器，在容器中，可以将来自处理装置的干燥物料收集在一起并进行存储。在加工处理过程中，特别是在多个阶段中，会将生物质干燥过程中产生的废气等杂质从干燥物料中分离出来。因此，干燥物料容器用于将收集的干燥物料送往进一步的使用以及为进一步使用提供准备。干燥物料容器中的干物质含量至少为85％，特别是90％。

作为优选，干燥装置配有一个用于干燥物料的返混装置。

使用返混装置，可以将新提供给设备的生物质与已经干燥的物料混合，以提高待输送至干燥装置的物料中的干物质含量。这样可以有效地消除粘合阶段和物料粘附在滚筒干燥机上，特别是粘附在滚筒干燥机滚筒壁上。

在进一步的设计中规定，返混装置具有一台在干燥物料容器和进料单元之间的管链式输送机。管链式输送机确保了即便在弯曲路线情况下干燥物料的安全运输，也可以灵活地适应某一特定的安装位置，从而使返混装置独立于各个设备部件的位置。这里也可以设计为一台螺旋输送机，替代管链式输送机。

作为优选，准备进入进料单元的生物质中，干物质含量最高可达20％，通过干燥物料的返混，在准备进入干燥装置时，干物质含量在40％至60％之间，特别是大约为50％，因此避免了以上所述的粘附情况。

作为优选，在气化单元前安装有一个用于送进气化单元的干燥物料的存储容器。

为了确保气化单元即使在干燥装置运行中出现不规则或可能波动的情况下也能可靠地以高度安全的方式工作，进一步设计规定，气化单元前安装有一个用于送进气化单元的干燥物料的存储容器。气化单元的运转方式和运转安全因此更加独立于干燥物料容器的填充，使得干燥物料的物料流中的停顿不会直接影响气化单元，并且得到缓冲。

还可以通过一台管链式输送机形成干燥物料到气化单元的输送供应，从而实现设备部件的最大可能的运行可靠性和均匀性。通过使用至少两台管链式输送机，特别是两台具有相同内部结构的管链式输送机，则必须储备的备件会更少，这反过来又可以降低成本。然后，可以通过各个管链式输送机的相应输送速度来调节体积流量。这里也可以再次适宜使用一台螺旋输送机，替代管链式输送机。然后，螺旋输送机也可以通过使用相同的组件获得上述优势。

作为优选，处理装置和在干燥装置内产生的废气包括前后延续的阶段，其中至少一个阶段由至少一个用于废气馏分的分离装置形成。处理装置和分离装置连接，处理装置内产生的废气输送到分离装置中处理。

在分离装置中，干燥材料的主要部分与其所含的废气得以分离。在进一步的设计中，分离装置可以由至少一台旋风分离器或一个除尘器壳体形成，特别是由至少两个串联连接的旋风分离器构成，其中，沿着流动方向前面的一台旋风分离器代表预分离器，后面的或者下一台旋风分离器代表一个主分离器，特别是一个过滤器。

作为优选，在分离装置中形成的废气馏分的流动方向上，由至少一个袋式过滤器形成下一阶段。分离装置和袋式过滤器连接。

在分离装置中形成的废气馏分可能仍含有干燥物料的残留，为了从废气馏分中取出干燥物料的残留，进一步的设计规定，在分离装置中形成的废气馏分的流动方向上，由至少一个袋式过滤器形成下一阶段。该袋式过滤器的优势体现在具有固体物质排放口，这一固体物质排放口连接到干燥物料容器，这样可以将在袋式过滤器中产生的干燥物料供给至干燥物料容器。为了将干燥物料输送到干燥物料容器，在进一步的设计中配置了根据预期的最大体积流量而确定尺寸的螺旋输送机。

作为优选，在分离装置中形成的废气馏分的流动方向上，在分离装置的下游连接有气体洗涤器。

特别之处在于，气体洗涤器也连接在袋式过滤器的下游，因此只有不含干燥物料的废气被送入气体洗涤器。通过使用气体洗涤器，确保不会有受污染物质被排放到环境中。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：通过本申请的设备，能处理生物废料和污泥的有害物质，确保不会有受污染物质被排放到环境中。并且设备在干燥装置和气化单元持续运行的状态下，干燥装置所需的部分能量可以由干燥过程本身提供，这会使得设备运营非常高效，并且实现降低成本，从而对生物废料和污泥进行重新利用。

附图说明

图1是本实用新型的俯视结构示意图。

图2是图1中A的局部放大图。

图3是本实用新型的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

用于生物质热回收利用的设备，如图所示，包括至少一台干燥装置2、至少一个前置于干燥装置2的进料单元1和至少一台后置于干燥装置2的处理装置3，进料单元1和干燥装置2连接，干燥装置2和处理装置3连接，处理装置3用于对来自干燥装置2的干燥物料进行处置；还包括至少一个气化单元4，18，气化单元4，18和处理装置3连接。

干燥装置2由一台滚筒干燥机构成，滚筒干燥机通过与滚筒干燥机相连接的燃烧器16进行加热。

燃烧器16与气化单元4，18连接，在气化单元4，18中产生的产物气体送入燃烧器16中。

沿着干燥物料的输送方向，至少有两个气化单元4，18以相互并行的方式集成到设备中。

第一个气化单元4在有氧气的情况下对干燥物料进行热解，第二个气化单元18在没有氧气的情况下对干燥物料进行热解。

处理装置3至少配备一个和处理装置3连接的干燥物料容器7，处理装置3的干燥物料收集在一起并存储在干燥物料容器7中。

干燥装置2配有一个用于干燥物料的返混装置。

准备进入进料单元1的生物质中，干物质含量最高可达20％，通过干燥物料的返混，在准备进入干燥装置2时，干物质含量在40％至60％之间。

在气化单元4前安装有一个用于送进气化单元4的干燥物料的存储容器14。

处理装置3内和在干燥装置2内产生的废气包括前后延续的阶段，其中至少一个阶段由至少一个用于废气馏分的分离装置5形成。

在分离装置5中形成的废气馏分的流动方向上，由至少一个袋式过滤器8形成下一阶段。

在分离装置5中形成的废气馏分的流动方向上，在分离装置5的下游连接有气体洗涤器9。

工作原理如下：

如图所示，设备由一个进料单元1，一个干燥装置2，一个干燥物料处理装置3以及第一气化单元4和第二气化单元18组成。进料单元1沿着生物质的流动方向连接在干燥装置2的上游，并且由一个角度设置在30度和35度之间的填充槽罐101构成。填充槽罐101的布置方式使其可以通过使用卡车来进行给料，然后，通过螺旋输送机和干燥装置2下方的一个料斗102，生物质待干燥的物料从进料单元1的填充槽罐101到达被设计为三回程滚筒干燥机的干燥装置2的一个滚筒201。

干燥装置2的滚筒201的下游是用于干燥装置2中形成的气体馏分的分离装置5，气体馏分主要由生物质干燥过程中产生的水蒸气组成。分离装置5是干燥装置2后干燥物料处理装置3的一部分，并且设计为旋风分离器。在分离装置5中，一方面产生的是较轻的废气馏分，另一方面产生的则是较重的、干燥的物料，作为其余的馏分，其由来自干燥装置2主要固体成分形成。然后，较重的、干燥的物料通过一台螺旋输送机6从分离装置5送至一个台干燥物料容器7。较轻的废气馏分从分离装置5转运到一台袋式过滤器8中，以便将可能还含有的干燥物料的固体成分从废气馏分中分离出来。随后，在通过袋式过滤器8后，废气馏分还流经一台气体洗涤器9，最后通过风扇10和烟囱11被排放到环境中。

在干燥装置2中生成的所有生物质的干燥物料都被收集在干燥物料容器7中，为此目的，在袋式过滤器8的固体物质排放口为其配置了一台螺旋输送机601，通过该螺旋输送机601将在袋式过滤器8中过滤出的干燥物料传送到螺旋输送机6。此外，干燥物料容器7还配备了两台管链式输送机12，13，每台管链式输送机都可以分别对来自干燥物料容器7的干燥物料进行进一步输送。

第一台管链输送机12设置在干燥物料容器7和第一气化单元4的存储容器14之间。使用第一台管链输送机12，干燥物料相应地被送入气化单元4。存储容器14用于缓冲需要输送至气化单元4的物料流中可能出现的中断。在气化单元中，从干燥装置中获得的干燥物料在高温下通过加入氧气进行热分解，在这一过程中一方面形成产物气体，另一方面形成固体气化产物。产物气体是可燃的，通过连接管线15送入干燥装置2的燃烧器16。燃烧器16具有一个燃烧室，燃烧室直接与干燥装置2的滚筒201相连接。输入的产物气体在燃烧室中燃烧，在这过程中，通过产物气体的燃烧对送入滚筒201的生物质进行干燥。

在气化装置4的固体物质排放口401，连接着一个灌装系统17，可以将气化的固体产物包装进大背包，为此，灌装系统配备了相应的传送带和出口。

第二台管链输送机13设置在干燥物料容器7和料斗102之间。第二台管链输送机13用于将来自干燥物料容器7的干燥物料返混至进料单元1。料斗102形成混合单元，用于将输送的生物质与来自干燥装置2的已干燥物料的至少一部分混合在一起。这样，可以将输送的生物质调节到预定的干物质含量，然后再将其送入干燥装置2。

沿着干燥物料的输送方向，平行于第一气化单元4，另外的第二气化单元18被集成到设备中。第二气化单元18同样也通过输入管路1801经由干燥物料容器7进料。然而，与第一气化单元4不同的是，第二气化单元18不输入氧气，从而发生的是干燥物料的热解，特别是完全热解。来自第二气化单元18的固体产物通过固体物质排放口1802送入灌装系统。在第二气化单元18中形成的产物气体通过连接管线1501送入燃烧器16。

实施例2

同实施例1，所不同的是图2阐明了本发明的设备的各个部件相互之间的空间布置。尤其是，图2显示了各个设备部件之间的各种输送装置和连接装置，例如螺旋输送机6，601，管链式输送机12，13或连接管线15以及这些装置与本发明设备的各个设备部件的连接。这样，可以在预定安装位置的最低点处将干燥物料分别从干燥装置2，分离装置5，袋式过滤器8和干燥物料容器7中取出。这同样适用于气化单元4，18的固体产物。生物质的废气馏分在分离装置5，袋式过滤器8和气体洗涤器9中与气化单元4，18的产物气体一样，可以分别在预定安装位置的上端处取出。

实施例3

用于生物质热回收利用的设备，如图所示，包括至少一台干燥装置2、至少一个前置于干燥装置2的进料单元1和至少一台后置于干燥装置2的处理装置3，进料单元1和干燥装置2连接，干燥装置2和处理装置3连接，处理装置3用于对来自干燥装置2的干燥物料进行处置；还包括至少一个气化单元4，18，气化单元4，18和处理装置3连接。

实施例4

用于生物质热回收利用的设备，如图所示，包括至少一台干燥装置2、至少一个前置于干燥装置2的进料单元1和至少一台后置于干燥装置2的处理装置3，进料单元1和干燥装置2连接，干燥装置2和处理装置3连接，处理装置3用于对来自干燥装置2的干燥物料进行处置；还包括至少一个气化单元4，18，气化单元4，18和处理装置3连接。

干燥装置2由一台滚筒干燥机构成，滚筒干燥机通过与滚筒干燥机相连接的燃烧器16进行加热。

燃烧器16与气化单元4，18连接，在气化单元4，18中产生的产物气体送入燃烧器16中。

实施例5

用于生物质热回收利用的设备，如图所示，包括至少一台干燥装置2、至少一个前置于干燥装置2的进料单元1和至少一台后置于干燥装置2的处理装置3，进料单元1和干燥装置2连接，干燥装置2和处理装置3连接，处理装置3用于对来自干燥装置2的干燥物料进行处置；还包括至少一个气化单元4，18，气化单元4，18和处理装置3连接。

干燥装置2由一台滚筒干燥机构成，滚筒干燥机通过与滚筒干燥机相连接的燃烧器16进行加热。

燃烧器16与气化单元4，18连接，在气化单元4，18中产生的产物气体送入燃烧器16中。

沿着干燥物料的输送方向，至少有两个气化单元4，18以相互并行的方式集成到设备中。

第一个气化单元4在有氧气的情况下对干燥物料进行热解，第二个气化单元18在没有氧气的情况下对干燥物料进行热解。

实施例6

用于生物质热回收利用的设备，如图所示，包括至少一台干燥装置2、至少一个前置于干燥装置2的进料单元1和至少一台后置于干燥装置2的处理装置3，进料单元1和干燥装置2连接，干燥装置2和处理装置3连接，处理装置3用于对来自干燥装置2的干燥物料进行处置；还包括至少一个气化单元4，18，气化单元4，18和处理装置3连接。

干燥装置2由一台滚筒干燥机构成，滚筒干燥机通过与滚筒干燥机相连接的燃烧器16进行加热。

燃烧器16与气化单元4，18连接，在气化单元4，18中产生的产物气体送入燃烧器16中。

沿着干燥物料的输送方向，至少有两个气化单元4，18以相互并行的方式集成到设备中。

第一个气化单元4在有氧气的情况下对干燥物料进行热解，第二个气化单元18在没有氧气的情况下对干燥物料进行热解。

处理装置3至少配备一个和处理装置3连接的干燥物料容器7，处理装置3的干燥物料收集在一起并存储在干燥物料容器7中。

干燥装置2配有一个用于干燥物料的返混装置。

实施例7

用于生物质热回收利用的设备，如图所示，包括至少一台干燥装置2、至少一个前置于干燥装置2的进料单元1和至少一台后置于干燥装置2的处理装置3，进料单元1和干燥装置2连接，干燥装置2和处理装置3连接，处理装置3用于对来自干燥装置2的干燥物料进行处置；还包括至少一个气化单元4，18，气化单元4，18和处理装置3连接。

干燥装置2由一台滚筒干燥机构成，滚筒干燥机通过与滚筒干燥机相连接的燃烧器16进行加热。

燃烧器16与气化单元4，18连接，在气化单元4，18中产生的产物气体送入燃烧器16中。

沿着干燥物料的输送方向，至少有两个气化单元4，18以相互并行的方式集成到设备中。

第一个气化单元4在有氧气的情况下对干燥物料进行热解，第二个气化单元18在没有氧气的情况下对干燥物料进行热解。

处理装置3至少配备一个和处理装置3连接的干燥物料容器7，处理装置3的干燥物料收集在一起并存储在干燥物料容器7中。

干燥装置2配有一个用于干燥物料的返混装置。

准备进入进料单元1的生物质中，干物质含量最高可达20％，通过干燥物料的返混，在准备进入干燥装置2时，干物质含量在40％至60％之间。

在气化单元4前安装有一个用于送进气化单元4的干燥物料的存储容器14。

Claims (11)

1.用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，包括至少一台干燥装置(2)、至少一个前置于干燥装置(2)的进料单元(1)和至少一台后置于干燥装置(2)的处理装置(3)，进料单元(1)和干燥装置(2)连接，干燥装置(2)和处理装置(3)连接，处理装置(3)用于对来自干燥装置(2)的干燥物料进行处置；还包括至少一个气化单元(4，18)，气化单元(4，18)和处理装置(3)连接。

2.根据权利要求1所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，干燥装置(2)由一台滚筒干燥机构成，滚筒干燥机通过与滚筒干燥机相连接的燃烧器(16)进行加热。

3.根据权利要求2所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，燃烧器(16)与气化单元(4，18)连接，在气化单元(4，18)中产生的产物气体送入燃烧器(16)中。

4.根据权利要求1至3中的任何一条所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，沿着干燥物料的输送方向，至少有两个气化单元(4，18)以相互并行的方式集成到设备中。

5.根据权利要求1中所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，第一个气化单元(4)在有氧气的情况下对干燥物料进行热解，第二个气化单元(18)在没有氧气的情况下对干燥物料进行热解。

6.根据权利要求1所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，处理装置(3)至少配备一个和处理装置(3)连接的干燥物料容器(7)，处理装置(3)的干燥物料收集在一起并存储在干燥物料容器(7)中。

7.根据权利要求1所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，干燥装置(2)配有一个用于干燥物料的返混装置。

8.根据权利要求1所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，在气化单元(4)前安装有一个用于送进气化单元(4)的干燥物料的存储容器(14)。

9.根据权利要求1所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，处理装置(3)内和在干燥装置(2)内产生的废气包括前后延续的阶段，其中至少一个阶段由至少一个用于废气馏分的分离装置(5)形成。

10.根据权利要求9中所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，在分离装置(5)中形成的废气馏分的流动方向上，由至少一个袋式过滤器(8)形成下一阶段。

11.根据权利要求9或10所述的用于生物质热回收利用的设备，其特征在于，在分离装置(5)中形成的废气馏分的流动方向上，在分离装置(5)的下游连接有气体洗涤器(9)。

Images