一种利用太阳能热解碳化技术处理污泥的方法_3

文档序号:8353726阅读:来源:国知局
一系列反应60分钟,得到尾气、焦油和生物炭产品;
[0061]热解碳化炉内产生的尾气再经过热交换器(给进料干燥系统提供热量),再进入三相净化分离器,净化得出甲烷、氢气等可燃烧气体,可燃气装瓶给进料干燥系统提供热量或他用;
[0062]然后开启热解碳化炉(热解碳化炉),让生物炭自然冷却后装袋利用。
[0063]实施例4阳东经济开发区污水处理厂含水率65%的剩余污泥
[0064]如图2中所示,抽取40kg含水率为65 %的剩余污泥,经过原污泥脱水处理系统得到含水率为50%的脱水泥饼,将脱水泥饼放进干燥系统,干燥时间为120分钟,干燥系统的热量来源为热解碳化炉的尾气余温和尾气中的可燃气燃烧产生的热量及自身产生的水蒸气的热量;
[0065]干燥后的污泥进入热解碳化炉,开启热解碳化炉系统的吸气机,炉内气压降至OMPa时,开启太阳能供热系统,其中太阳能供热系统采用本发明中设计的太阳能供热系统,其直接将太阳能转化为热能,温度控制在800°C,并通入氮气,使炉内压力提升到常压,在密封、无氧、非燃烧状态下进行包括汽化、热解、脱氢、热缩化和碳化的一系列反应2h以上,得到尾气、焦油和生物炭产品;
[0066]热解碳化炉内产生的尾气再经过热交换器(给进料干燥系统提供热量),再进入三相净化分离器,净化得出甲烷、氢气等可燃烧气体,可燃气装瓶给进料干燥系统提供热量或他用。
[0067]然后开启热解碳化炉,让生物炭自然冷却后装袋利用。
[0068]本实施例中的太阳能供热系统,其结构如图4中所示,包括吸热器1、太阳能集热器2、蓄热罐4、熔盐泵5、伴热装置6、流量阀7、加热器8和加热炉9等装置,各装置通过耐高温金属管路3互相连接,且在管路3和蓄热罐4的外表面覆盖耐有高温保温材料10,各装置通过法兰、卡套或焊接的方式固定连接。
[0069]该太阳能供热系统可产生并输送、储存超过400°C高温,可通过熔盐的不断循环将高温热量由太阳能集热器输送至加热炉,并可以维持加热的不间断进行。
[0070]其中太阳能集热器2,可采用碟式或槽式太阳能集热方式,为获得更高加热温度,也可采用塔式集热方式。
[0071]太阳能集热器2,其中太阳能集热器2的抛物面由太阳能跟踪装置控制,实时调整跟踪太阳角度,获得更高的集热效率。
[0072]吸热器1,由耐高温金属管缠绕而成,按照吸热功率不同调整吸热管长度和直径。
[0073]蓄热罐4,其罐体由耐高温金属材料加工而成,罐体设置有熔盐回流口和熔盐泵驱动口,罐体外表面覆盖耐高温保温材料。
[0074]熔盐泵5,其可承受400°C以上高温热量。
[0075]伴热装置6,其采用电热装置覆盖在管路外表面,并在外层覆盖耐高温保温材料。
[0076]流量阀7,其可以承受400°C以上高温,并能调整熔盐的流量。
[0077]加热器8,其由耐高温金属管缠绕而成,按照吸热功率不同调整吸热管长度和直径。
[0078]加热炉9,其炉体由耐高温金属材料加工而成,炉内设置加热器和被加热物,炉体外表面覆盖耐高温保温材料。
[0079]如图5所示,蓄热罐4顶部与蓄热罐4的外壳相对应位置处分别设置有熔盐泵吸液孔和熔盐回流孔,用于固定连接高温熔盐泵5和连接管路3,蓄热罐4外部覆盖耐高温保温层10,熔盐泵吸液口 11位于蓄热罐4内部底面以上15?20cm处,运行时,在蓄热罐4内部填充所需加热时间所对应的熔盐量。
[0080]如图6所示,加热炉9由耐高温金属材料加工而成,炉体上下两端分别设置两个开口用于熔盐的流入和流出。炉内设置加热器8,并填充所需加热物体13(熔盐)。
[0081]系统首次运行时,首先启动覆盖于管路外部的伴热装置6,对管路3内的残余固态熔盐进行加热,使其变成熔融状态,从而可以在熔盐泵5的驱动下在管路3内流动。系统需经过数个强制循环使系统内熔盐全部处于高温熔融状态。
[0082]太阳能集热器2收集并产生超过400°C高温热量,将热量传递给流经吸热器I内部的载热介质熔盐12,熔盐12升温至高温状态,并在熔盐泵5的驱动下通过管路3进入蓄热罐4。在密度影响下,温度较高的熔盐位于蓄热罐4的上层位置,底层的低温熔盐由熔盐泵5驱动经过吸液口 11流向加热器8,并最终流向吸热器1,完成一个加热循环。经过数次强制循环后,蓄热罐4内的熔盐全部处于高温状态。
[0083]当熔盐全部处于高温状态时,则可对加热炉9内的被加热物质13进行加热,释放高温热量后的熔盐降低温度,在熔盐泵5的驱动下进入吸热器I吸收后恢复至高温状态,并重新进入循环管路3进行下一次的加热过程。
[0084]若外界太阳能辐射量不足时,本系统可利用蓄热罐4内的熔盐在熔盐泵5的驱动下流至加热器8对被加热物质13进行加热,并返回至蓄热罐4,蓄热罐4内的熔盐填充量经过计算设计,可满足工艺要求加热时间条件下的不间断加热。
[0085]当不需加热时,管路内的所有熔盐在熔融状态下自动回流至蓄热罐内保温储存,可长期维持熔融状态,可避免上述首次运行时所需的管路伴热装置6加热操作,进一步减少运行难度、降低运行成本。
[0086]实施例5阳西中山火炬园污水处理厂含水率80%的剩余污泥
[0087]如图2中所示,抽取40kg经过原污泥脱水处理系统得到含水率为80 %的泥饼放进干燥系统,干燥时间为125分钟,干燥系统的热量来源为热解碳化炉的尾气余温和尾气中的可燃气燃烧产生的热量及自身产生的水蒸气的热量;
[0088]干燥后的污泥进入热解碳化炉,开启热解碳化炉系统的吸气机,炉内气压降至OMPa时,开启太阳能供热系统及队加压系统,其中太阳能供热系统直接通过太阳能转化为热能的供给模式供热,其具体结构和使用方法同实施例4,温度控制在400°C,压力控制在4MPa,在密封、无氧、非燃烧状态下进行包括汽化、热解、脱氢、热缩化和碳化的一系列反应120分钟,得到尾气、焦油和生物炭产品;
[0089]热解碳化炉内产生的尾气再经过热交换器(给进料干燥系统提供热量),再进入三相净化分离器,净化得出甲烷、氢气等可燃烧气体,可燃气装瓶给进料干燥系统提供热量或他用;
[0090]然后开启热解碳化炉,让生物炭自然冷却后装袋利用。
[0091]实施例6阳西中山火炬园污水处理厂含水率80%的剩余污泥
[0092]如图2中所示,抽取40kg经过原污泥脱水处理系统得到含水率为80 %的泥饼放进干燥系统,干燥时间为120分钟,干燥系统的热量来源为热解碳化炉的尾气余温和尾气中的可燃气燃烧产生的热量及自身产生的水蒸气的热量;
[0093]干燥后的污泥进入热解碳化炉,开启热解碳化炉系统的吸气机,炉内气压降至OMPa时,开启太阳能供热系统及队加压系统,太阳能供热系统同实施例1,温度控制在350°C,压力控制在8MPa,在密封、无氧、非燃烧状态下进行包括汽化、热解、脱氢、热缩化和碳化的一系列反应100分钟,得到尾气、焦油和生物炭产品;
[0094]热解碳化炉内产生的尾气再经过热交换器(给进料干燥系统提供热量),再进入三相净化分离器,净化得出甲烷、氢气等可燃烧气体,可燃气装瓶给进料干燥系统提供热量或他用;
[0095]然后开启热解碳化炉,让生物炭自然冷却后装袋利用。
[0096]实施例7阳西中山火炬园污水处理厂含水率80%的剩余污泥
[0097]如图2中所示,抽取40kg经过原污泥脱水处理系统得到含水率为80 %的泥饼放进干燥系统,干燥时间为120分钟,干燥系统的热量来源为热解碳化炉的尾气余温和尾气中的可燃气燃烧产生的热量及自身产生的水蒸气的热量;
[0098]干燥后的污泥进入热解碳化炉,开启热解碳化炉系统的吸气机,炉内气压降至OMPa时,开启太阳能供热系统及队加压系统,温度控制在320°C,太阳能供热系统同实施例1,压力控制在14MPa,在密封、无氧、非燃烧状态下进行包括汽化、热解、脱氢、热缩化和碳化的一系列反应80分钟,得到尾气、焦油和生物炭产品;
[0099]热解碳化炉内产生的尾气再经过热交换器(给进料干燥系统提供热量),再进入三相净化分离器,净化得出甲烷、氢气等可燃烧气体,可燃气装瓶给进料干燥系统提供热量或他用。
[0100]然后开启热解碳化炉,让生物炭自然冷却后装袋利用。
[0101 ] 实施例8阳江市第一污水处理厂含水率80 %的剩余污泥
[0102]如图2所示
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