专利名称：一种用于生物质固体的脱水设备的制作方法
技术领域：
本实用新型一种用于生物质固体的脱水设备，属于生物质脱水的技术领域。
背景技术：
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能(biomass energy),就是太阳能以化学能形式忙存在生物质中的能量形式，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，通常包括木材、及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。但在生物质能源利用过程中，由于生物质中生物细胞的存在，使生物质中的含水率很高，且不易去除，所以很多生物质由于含有大量的水而具有负的燃值，这就需要在生物质作为燃料利用前，通过各种手段，最大程度的降低生物质中的含水率，从而使生物·质在作为燃料输出生物质能的过程中，自身尽量减少因为蒸发水分而消耗的能源。例如城市污水处理厂产生的污泥，是指处理污水过程中所产生的固形沉淀物和以不同形式存在的水的混合物，是一种有机废弃物，也是生物质的一种。由于污泥中含有大量的有机物，有一定的热值，现在污泥进行能源再利用的方法主要是污泥焚烧，一种是直接和燃料混合燃烧，例如和煤粉进行混合燃烧发电，另一种是进行干化造粒，然后再作为燃料使用。但由于生物质中细胞的存在，使内部水、吸附水和毛细水与污泥颗粒的结合程度很高，即使进行了浓缩脱水处理，污泥含水率仍高达80%左右。高的含水率使污泥具有负的热值，需要消耗大量的燃料去除污泥中的水分，所以干化和焚烧的成本都非常高。
实用新型内容本实用新型克服现有技术的不足，要解决的技术问题是提供一种消耗少量的能源，使生物质固体中的细胞破裂，水分析出，大大降低生物质固体含水率，提高生物质固体燃值的设备。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为一种用于生物质固体的脱水设备，包括破碎装置、过滤装置、加热装置、压力容器、冷却装置、储液池和脱水机，破碎装置的入口与盛装生物质固体的料仓的出口通过输送机相连，破碎装置的出口与过滤装置的入口相连，过滤装置的出口通过第一压力泵与加热装置的入口相连，加热装置的出口与压力容器的入口相连，压力容器的出口与冷却装置的入口相连，冷却装置的出口连接在储液池的入口上，储液池的出口通过裂解液输送泵与脱水机相连；所述的加热装置还与热媒加热器连接。所述第一压力泵与加热装置之间连接有热量回收装置，所述压力容器的出口通过热量回收装置与冷却装置的入口相连，从压力容器中出来的生物质固体裂解液在所述的热量回收装置中对刚经过过滤的生物质固体进行加热，改善生物质固体的流动性。[0007]所述第一压力泵与加热装置之间连接有热量回收装置，所述压力容器与冷却装置之间连接有中间换热器，中间换热器与热量回收装置相连。所述的第一压力泵与加热装置之间连接有微波处理装置或化学调质处理装置。所述冷却装置和储液池之间安装有减压阀。所述加热装置与压力容器之间连接有第三压力泵。所述的热量回收装置、加热装置、冷却装置和中间换热器为管壳式换热器，或为套管式换热器，或为板壳式换热器，或为单通道方形流道换热器。本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。
本实用新型消耗少量的能源，将生物质固体加热到一定温度，再施加一定的压力，使生物质固体中的细胞破裂，水分析出，再经过脱水，大大降低了生物质固体的含水率，提高了生物质固体的燃值。
以下结合附图
对本实用新型一种用于生物质固体的脱水设备做进一步的说明。图I为本实用新型的结构示意图，也是实施例一的结构示意图。图2为本实用新型实施例二的结构示意图。图3为本实用新型实施例三的结构示意图。图4为本实用新型实施例四的结构示意图。图中1为料仓,2为输送机,3为破碎装置,4为过滤装置,5为第一压力泵,6为热量回收装置，7为第二压力泵，8为加热装置，9为第三压力泵，10为压力容器，11为热媒加热器，12为冷却装置，13为储液池，14为裂解液输送泵，15为脱水机，16为加药装置，17为微波处理装置，18为中间换热器。
具体实施方式
实施例一如图I所示，本实用新型一种用于生物质固体的脱水设备，包括破碎装置3、过滤装置4、加热装置8、压力容器10、冷却装置12、储液池13和脱水机15，破碎装置3的入口与盛装生物质固体的料仓I的出口通过输送机2相连，破碎装置3的出口与过滤装置4的入口相连，过滤装置4的出口通过第一压力泵5与加热装置8的入口相连，加热装置8的出口与压力容器10的入口相连，压力容器10的出口与冷却装置12的入口相连，冷却装置12的出口连接在储液池13的入口上，储液池13的出口通过裂解液输送泵14与脱水机15相连；所述的加热装置8还与热媒加热器11连接。所述冷却装置12和储液池13之间安装有减压阀。所述加热装置8与压力容器10之间连接有第三压力泵9。所述的加热装置8和冷却装置12为管壳式换热器，或为套管式换热器，或为板壳式换热器，或为单通道方形流道换热器。实施例二如图2所示，本实用新型一种用于生物质固体的脱水设备，包括破碎装置3、过滤装置4、加热装置8、压力容器10、冷却装置12、储液池13和脱水机15，破碎装置3的入口与盛装生物质固体的料仓I的出口通过输送机2相连，破碎装置3的出口与过滤装置4的入口相连，过滤装置4的出口通过第一压力泵5与加热装置8的入口相连，加热装置8的出口与压力容器10的入口相连，压力容器10的出口与冷却装置12的入口相连，冷却装置12的出口连接在储液池13的入口上，储液池13的出口通过裂解液输送泵14与脱水机15相连；所述的加热装置8还与热媒加热器11连接。所述第一压力泵5与加热装置8之间连接有热量回收装置6，所述压力容器10的出口通过热量回收装置6与冷却装置12的入口相连，从压力容器10中出来的生物质固体裂解液在所述的热量回收装置6中对刚经过过滤的生物质固体进行加热，改善生物质固体的流动性。所述冷却装置12和储液池13之间安装有减压阀。所述加热装置8与压力容器10之间连接有第三压力泵9。所述的热量回收装置6、加热装置8和冷却装置12为管壳式换热器，或为套管式换热器，或为板壳式换热器，或为单通道方形流道换热器。实施例三如图3所示，本实用新型一种用于生物质固体的脱水设备，包括破碎装置3、过滤装置4、加热装置8、压力容器10、冷却装置12、储液池13和脱水机15，破碎装置3的入口与盛装生物质固体的料仓I的出口通过输送机2相连，破碎装置3的出口与过滤装置4的入口相连，过滤装置4的出口通过第一压力泵5与加热装置8的入口相连，加热装置8的出口与压力容器10的入口相连，压力容器10的出口与冷却装置12的入口相连，冷却装置12的出口连接在储液池13的入口上，储液池13的出口通过裂解液输送泵14与脱水机15相连；所述的加热装置8还与热媒加热器11连接。所述第一压力泵5与加热装置8之间连接有热量回收装置6，所述压力容器10与冷却装置12之间连接有中间换热器18，中间换热器18与热量回收装置6相连。所述冷却装置12和储液池13之间安装有减压阀。所述加热装置8与压力容器10之间连接有第三压力泵9。所述的热量回收装置6、加热装置8、冷却装置12和中间换热器18为管壳式换热器，或为套管式换热器，或为板壳式换热器，或为单通道方形流道换热器。实施例四如图4所示，本实用新型一种用于生物质固体的脱水设备，包括破碎装置3、过滤装置4、加热装置8、压力容器10、冷却装置12、储液池13和脱水机15，破碎装置3的入口与盛装生物质固体的料仓I的出口通过输送机2相连，破碎装置3的出口与过滤装置4的入口相连，过滤装置4的出口通过第一压力泵5与加热装置8的入口相连，加热装置8的出口与压力容器10的入口相连，压力容器10的出口与冷却装置12的入口相连，冷却装置12的出口连接在储液池13的入口上，储液池13的出口通过裂解液输送泵14与脱水机15相连；所述的加热装置8还与热媒加热器11连接。所述的第一压力泵5与加热装置8之间连接有微波处理装置17，微波处理装置17可用化学调质处理装置代替。所述冷却装置12和储液池13之间安装有减压阀。所述加热装置8与压力容器10之间连接有第三压力泵9。[0042]所述的加热装置8和冷却装置12为管壳式换热器，或为套管式换热器，或为板壳式换热器，或为单通道方形流道换热器。所述的生物质固体是由固体、固体所含的或所吸附的液体组成的含水率较高的生物质固体。所述的破碎装置3可以是切割机、研磨机等；所述的过滤装置4为将生物质固体和石子、铁渣等杂物分离的过滤器；所述的化学调质处理装置为用加碱性物质来实现改善生物质固体流动性的装置；不管是采用加热还是微波处理还是化学调质处理，都是为了减小生物质固体在输送过程中的摩擦阻力，来达到改善流动性的目的。料仓I用来接收生物质固体，料仓I内有滑架装置，防止生物质固体架桥，如果料仓I建在室外，在寒冷地区需要设置保温措施。料仓I的底部有卸料阀门，通过卸料阀门的开度可以调整生物质固体的输出量。由料仓I输出的生物质固体通过输送机2进入后续系 统，输送机2可以采用螺旋输送机、皮带机等，输送机2可以通过变频控制速度，以此来控制生物质固体的供应量。如果输送机2位于室外，在寒冷地区也需要设置保温措施。生物质固体经过破碎装置3和过滤装置4后，通过第一压力泵5进入后续系统，生物质固体中的纤维物、毛发等被破碎装置3切碎，生物质固体中的石子、铁渣等杂物被过滤装置4截留，以此来保护后续系统设备。经过破碎、过滤后的生物质固体被第一压力泵5输送至加热装置8，生物质固体在加热装置8内被加热到210-300°C，热量由热媒加热器11提供。为生物质固体加热的热交换媒质为导热油，为导热油加热的热媒加热器11为燃煤导热油炉、或者为电导热油炉和天燃气导热油炉。由加热装置8出来的生物质固体进入压力容器10中，压力容器10内的压力范围为3-9Mpa，生物质固体的温度为210-300°C，停留时间为10-30分钟，如果第一压力泵5不能满足压力容器10内的压力要求，则需要在压力容器10前增加第三压力泵9。此时，生物质固体中的生物细胞已经充分裂解，水分以自由水的形态析出，生物质固体已经变为液态，称之为生物质固体裂解液。保持压力容器10内温度的方法有两种，一是利用外部热源在压力容器10中继续对生物质固体加热，以补偿生物质固体在压力容器10中停留时所损失的热量以及生物质固体中生物细胞裂解时所吸收的热量；二是提高进入压力容器10时生物质固体的温度，使生物质固体在损失热量或吸收热量后，生物质固体的温度仍然高于使生物质固体中细胞充分裂解的温度。生物质固体裂解液由压力容器10出来后，进入冷却装置12进行冷却，由冷却装置12出来的生物质固体裂解液的温度降到100°C以下。冷却后的生物质固体裂解液在泵的作用下进入储液池13，储液池13中安装有搅拌装置或曝气装置，使生物质固体裂解液不发生沉淀。储液池13中的生物质固体裂解液被裂解液输送泵14打入脱水机15，同时加药装置16向脱水机15投加脱水絮凝剂，生物质固体裂解液中的水分被脱出，并得到含水率低于50%的脱水产物。其中，脱水机15及加药装置16为现有技术。如果经破碎、过滤后的生物质固体流动性不好，那么在进入加热装置8前需要改善其流动性，即安装改善流动性的装置，改善流动性可以用加热的方法，也可以用微波处理或化学调质处理的方法。采用加热的方法时，用能量回收装置或能量回收装置加中间换热器18的方式，将从压力容器10中出来的生物质固体裂解液的一部分热量回收，用于加热过滤后的生物质固体，改善其流动性。改善生物质固体流动性的装置安装在第一压力泵5和加热装置8之间，如果生物质固体从改善流动性的装置中出来后压力不够，则在改善流动
性的装置与加热装置8之间再安装一个第二压力泵7。
权利要求1.一种用于生物质固体的脱水设备，包括破碎装置(3)、过滤装置(4)、加热装置(8)、压力容器(10)、冷却装置(12)、储液池(13)和脱水机(15)，其特征在于破碎装置(3)的入口与盛装生物质固体的料仓(I)的出口通过输送机(2 )相连，破碎装置(3 )的出口与过滤装置(4)的入口相连，过滤装置(4)的出口通过第一压力泵(5)与加热装置(8)的入口相连，加热装置(8)的出口与压力容器(10)的入口相连，压力容器(10)的出口与冷却装置(12)的入口相连，冷却装置(12)的出口连接在储液池(13)的入口上，储液池(13)的出口通过裂解液输送泵(14)与脱水机(15)相连；所述的加热装置(8)还与热媒加热器(11)连接。
2.根据权利要求I所述的一种用于生物质固体的脱水设备，其特征在于所述第一压力泵(5)与加热装置(8)之间连接有热量回收装置(6)，所述压力容器(10)的出口通过热量回收装置(6)与冷却装置(12)的入口相连，从压力容器(10)中出来的生物质固体裂解液在所述的热量回收装置(6)中对刚经过过滤的生物质固体进行加热，改善生物质固体的流动性。
3.根据权利要求I所述的一种用于生物质固体的脱水设备，其特征在于所述第一压力泵(5)与加热装置(8)之间连接有热量回收装置(6)，所述压力容器(10)与冷却装置(12)之间连接有中间换热器(18 )，中间换热器(18 )与热量回收装置(6 )相连。
4.根据权利要求I所述的一种用于生物质固体的脱水设备，其特征在于所述的第一压力泵(5)与加热装置(8)之间连接有微波处理装置(17)或化学调质处理装置。
5.根据权利要求I所述的一种用于生物质固体的脱水设备，其特征在于所述冷却装置(12 )和储液池(13 )之间安装有减压阀。
6.根据权利要求I所述的一种用于生物质固体的脱水设备，其特征在于所述加热装置(8)与压力容器(10)之间连接有第三压力泵(9)。
7.根据权利要求3所述的一种用于生物质固体的脱水设备，其特征在于所述的热量回收装置(6)、加热装置(8)、冷却装置(12)和中间换热器(18)为管壳式换热器，或为套管式换热器，或为板壳式换热器，或为单通道方形流道换热器。
专利摘要本实用新型一种用于生物质固体的脱水设备，属于生物质脱水的技术领域；要解决的技术问题是提供一种消耗少量的能源，使生物质固体中的细胞破裂，水分析出，大大降低生物质固体含水率，提高生物质固体燃值的设备。采用的技术方案为破碎装置的入口与盛装生物质固体的料仓的出口通过输送机相连，破碎装置的出口与过滤装置的入口相连，过滤装置的出口通过第一压力泵与加热装置的入口相连，加热装置的出口与压力容器的入口相连，压力容器的出口与冷却装置的入口相连，冷却装置的出口连接在储液池的入口上，储液池的出口通过裂解液输送泵与脱水机相连；所述的加热装置还与热媒加热器连接；本实用新型特别适于对含水率较高的生物质固体进行脱水处理。
文档编号F26B7/00GK202582049SQ20122016258
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者杨金凯, 胡忠民, 韩磊, 赵治平, 史英君 申请人:太原正阳环境工程有限公司