本发明涉及一种市政污泥干馏碳化试验系统，属于环境工程技术领域。
背景技术：
随着我国城市化进程的加快，市政污水处理率逐年提高，市政污泥产量也急剧增加，2015年污泥年产生量突破6000万吨，污泥年均增长率大于18％。据统计全国污泥每年有80％没得到妥善处理，污泥偷排入农田、河流、矿坑和海洋等事件屡禁不止，污泥的重金属、持久性有机污染物和挥发性有机化合物等对土壤、地下水和大气造成严重污染，严重威胁环境安全。
市政污泥中含有可燃物质，发热量约为2200－3300大卡/吨干物质。采用干馏碳化将释放污泥中的水分、生产可燃性气体和液体、同时又最大限度地保留污泥中的碳质。可燃性气体和液体可作为燃料，碳化污泥可用于活性碳、污泥碳、蚊香原料碳，在工业民用颗粒燃料、油墨、油漆和涂料中使用。
但污泥成分复杂，泥质多变，不同的温度控制条件对干馏碳化产物和效率有重要的影响。如何根据污泥性质，设定合适的参数，是污泥干馏碳化需要解决的关键问题。因此，在现有技术基础上，集成已有技术，开发能优化污泥干馏碳化参数的试验系统是亟待解决的问题。
技术实现要素：
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种综合干馏、生成物收集、除尘和尾气处理的，优化过程参数的市政污泥干馏碳化试验系统。
为了实现上述目的，其技术解决方案为：
一种市政污泥干馏碳化试验系统，所述的试验系统由干馏反应装置、气液收集装置、气体处理装置和控制装置组成，干馏反应装置由第一气体控制阀、锁紧扣、反应釜盖、电动机、气压计、加热装置、反应釜、搅拌器、第一温度传感器、第二温度传感器和真空泵组成，反应釜呈夹层状，反应釜的夹层中设置有加热装置和隔热层，隔热层位于加热装置和反应釜的外夹层之间，反应釜的壁面上部设置有第一温度传感器、第二温度传感器和气压计，第一温度传感器位于反应釜的壁面下端，第二温度传感器和气压计位于反应釜的壁面上端，反应釜的壁面还设置有抽气口，抽气口位于第二温度传感器的上方，抽气口通过管道与真空泵连接，管道上设置有第一气体控制阀，反应釜盖与反应釜之间锁紧扣连接，反应釜盖与反应釜的结合处设置有密封圈，反应釜盖呈夹层状，夹层中间设置有隔热层，反应釜盖上开有出气口，反应釜内设置有搅拌器，搅拌器的轴穿过反应釜盖与电动机连接，轴与反应釜盖的结合处设置有密封圈，气液收集装置由第三温度传感器、冷凝器、第二气体控制阀、除尘器、第一液体控制阀、冷水机、第四温度传感器、液体收集器和第二液体控制阀组成，冷凝器下端的进气口通过管道与反应釜盖的出气口连接，管道上设置有单向阀，液体收集器位于冷凝器的下方，冷凝器的出液口与液体收集器的进液口连接，第二液体控制阀设置在冷凝器底部的排液管道上，冷水机的出水口通过管道与冷凝器上部的进水口连接，冷水机的进水口通过管道与冷凝器下部的出水口连接，除尘器的进气口通过管道与冷凝器顶部的出气口连接，第一液体控制阀设置在除尘器底部的排液管道上，气体处理装置由气体燃烧器、气体减压阀和气罐组成，气体燃烧器的进气口通过管道与除尘器的出气口连接，连接管道上依次设置有第五温度传感器和气体流量计，气体流量计靠近气体燃烧器的一侧，在除尘器出气口和第五温度传感器之间的管道上设置有支管，支管上设置有第二气体控制阀，气体燃烧器顶部设置有排气管道，气罐通过管道与气体燃烧器底部的燃气进口连接，管道上设置有气体减压阀，第一气体控制阀、电动机、第三温度传感器、第二气体控制阀、第五温度传感器、气体流量计、气体燃烧器、气体减压阀、第一液体控制阀、冷水机、第四温度传感器、第二液体控制阀、气压计、加热装置、第一温度传感器、第二温度传感器和真空泵通过导线与控制装置连接。
由于采用了以上技术方案，本发明的一种市政污泥干馏碳化试验系统采用的真空泵和设置的单向阀，在污泥干馏前抽空反应釜中的空气，防止干馏过程中产生的粉尘和可燃气气体在反应釜发生爆炸，单向阀的流向为反应釜盖的出气口流向冷凝器下端的进气口，单向阀能防止真空泵工作时除尘器中的液体被倒吸进入反应釜中，确保了系统的安全性；反应釜中设置搅拌器能加速污泥的碳化速度，同时搅拌器速度可调，有较好控制污泥碳化后的粒度；反应釜与反应釜盖采用锁紧扣连接，保证了操作的便捷性；反应釜及反应釜盖采用夹层结构，夹层中设置了保温层，保证了反应釜内的温度，降低了热损耗；冷凝器及冷水机有效保证了气体中水蒸气和部分气化的干馏产物冷凝分离效果，有效防止可冷凝干馏产物进入除尘器中，降低除尘器中水的更换频率；干馏的气体进入气体燃烧器进行了除尘处理，且在气体燃烧器中经过气罐补充的燃气进行充分燃烧，确保了尾气达标；第二液体控制阀和第二气体控制阀，便于随时取样分析；系列温度传感器确对各个环节的温度进行实时监控，便于优化干馏参数，提高干馏效果和控制能耗；系统参数在控制装置上设置，数据控制装置处理，大大提高了系统效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，见附图。
一种市政污泥干馏碳化试验系统，试验系统由干馏反应装置、气液收集装置、气体处理装置和控制装置组成，干馏反应装置由第一气体控制阀1、锁紧扣2、反应釜盖3、电动机4、气压计19、加热装置20、反应釜21、搅拌器22、第一温度传感器23、第二温度传感器24和真空泵25组成，反应釜21呈夹层状，反应釜21的夹层中设置有加热装置20和隔热层，隔热层位于加热装置20和反应釜21的外夹层之间，反应釜21的壁面上部设置有第一温度传感器23、第二温度传感器24和气压计19，第一温度传感器23位于反应釜21的壁面下端，第二温度传感器24和气压计19位于反应釜21的壁面上端，反应釜21的壁面还设置有抽气口，抽气口位于第二温度传感器24的上方，抽气口通过管道与真空泵25连接，管道上设置有第一气体控制阀1，反应釜盖3与反应釜21之间锁紧扣2连接，反应釜盖3与反应釜21的结合处设置有密封圈，反应釜盖3呈夹层状，夹层中间设置有隔热层，反应釜盖3上开有出气口，反应釜21内设置有搅拌器22，搅拌器22的轴穿过反应釜盖3与电动机4连接，轴与反应釜盖3的结合处设置有密封圈，密封圈保证轴转动，同时能起密封作用，气液收集装置由第三温度传感器5、冷凝器6、第二气体控制阀7、除尘器13、第一液体控制阀14、冷水机15、第四温度传感器16、液体收集器17和第二液体控制阀18组成，冷凝器6下端的进气口通过管道与反应釜盖3的出气口连接，管道上设置有单向阀，单向阀的流向为反应釜盖3的出气口流向冷凝器6下端的进气口，单向阀能防止真空泵25工作时除尘器13中的液体被倒吸进入反应釜21中，液体收集器17位于冷凝器6的下方，冷凝器6的出液口与液体收集器17的进液口连接，第二液体控制阀18设置在冷凝器6底部的排液管道上，冷水机15的出水口通过管道与冷凝器6上部的进水口连接，冷水机15的进水口通过管道与冷凝器6下部的出水口连接，除尘器13的进气口通过管道与冷凝器6顶部的出气口连接，除尘器13的进气管道没于液体中，第一液体控制阀14设置在除尘器13底部的排液管道上，气体处理装置由气体燃烧器10、气体减压阀11和气罐12组成，气体燃烧器10的进气口通过管道与除尘器13的出气口连接，连接管道上依次设置有第五温度传感器8和气体流量计9，气体流量计9靠近气体燃烧器10的一侧，在除尘器13出气口和第五温度传感器8之间的管道上设置有支管，支管上设置有第二气体控制阀7，气体燃烧器10顶部设置有排气管道，气罐12通过管道与气体燃烧器10底部的燃气进口连接，气罐12中的燃气为天然气，管道上设置有气体减压阀11，第一气体控制阀1、电动机4、第三温度传感器5、第二气体控制阀7、第五温度传感器8、气体流量计9、气体燃烧器10、气体减压阀11、第一液体控制阀14、冷水机15、第四温度传感器16、第二液体控制阀18、气压计19、加热装置20、第一温度传感器23、第二温度传感器24和真空泵25通过导线与控制装置连接。
本发明试验装置的工作原理：
试验系统运行时，通过控制装置设定好参数并确保系统处于关闭状态；将电动机4、冷水机15、真空泵25和加热装置20连接电源；将水源连接到除尘器13底部的排液管道上，打开第一液体控制阀14，向除尘器13注水到除尘器13体积的3/4处，然后关闭第一液体控制阀14；向冷水机15中注入纯水；向气罐12中冲入可燃性气体，可燃性气体为天然气；准备好待干馏炭化的市政污泥，测定含水率、有机质、pH、热值、含沙量和重金属等基本参数，为了保证干馏碳化效果和效率，市政污泥的含水率控制在20-25％，根据设定量将市政污泥加入到反应釜21中，盖上反应釜盖3(在反应釜盖3与反应釜21之间置上密封圈)将反应釜盖3与反应釜21用锁紧扣2连接。打开第一气体控制阀1并启动真空泵25，在真空泵25抽出反应釜21中空气时，冷凝器6下端的进气口与反应釜盖3的出气口连接管道上的单向阀，单向阀流向为反应釜盖3的出气口流向冷凝器6下端的进气口，在逆向气流作用下处于关闭状态，防止真空泵25工作时除尘器13中的液体被倒吸进入反应釜21中，当气压计19显示为零时，关闭第一气体控制阀1和真空泵25，抽真空的作用是避免反应釜21中存在的氧气诱发爆炸，然后开启电动机4、冷水机15和加热装置20，搅拌器22的转速设定为30-60r/min，加热装置20根据设定的温度对反应釜21进行加热。市政污泥在反应釜21中进行干馏反应，产生的气体经过冷凝器6，水蒸气和部分气化的干馏产物冷凝后进入液体收集器17中，可以通过第二液体控制阀18对液体进行取样分析，进过冷凝后的气体进入到除尘器13中进行除尘，除尘后的气体进入到气体燃烧器10进行燃烧处理，该部分气体含有部分可燃性气体，在可燃性气体无法维持自燃的情况下由气罐12中的燃气进过气体减压阀11减压后补充，确保气体完全充分燃烧，过程中可以通过打开第二气体控制阀7和气体燃烧器10的排气管道进行取样分析。
试验系统运行结束时，关闭电动机4和加热装置20连接电源，待气体流量计9显示为零时，关闭冷水机15和气体减压阀11；打开第二液体控制阀18排出液体并妥善处理，打开第一液体控制阀14排空除尘器13并妥善处理除尘器13的固液混合物，如果运行完一下后，长期不适用该系统，应放空冷水机15中的纯水；待第一温度传感器23和第二温度传感器24温度显示低于40℃时，打开锁紧扣2，取出碳化污泥，称量质量并检查有机质、热值、重金属、pH等参数，并清洁反应釜21和搅拌器22。
根据干馏液体、气体、燃烧后气体和碳化后污泥的分析结果，以及各个温度传感器实时监测到的温度变化，优化干馏过程的控制温度，确保市政污泥得到最大程度和最有效的干馏，同时确保排出的尾气达到相关标准。
定期检查试验系统各装置，及时更换不符合系统要求和已有安全隐患的设备，确保系统安全运行，系统停运后要及时清洗和保养，确保系统下一次顺利运行及使用寿命。