高含固有机固废水热炭化添加剂及连续式水热炭化生产设备的制作方法

本发明属于有机固废处理，尤其涉及一种高含固有机固废水热炭化添加剂及连续式水热炭化生产设备。

背景技术：

1、水热炭化(hydrothermal carbonization，缩写为htc)技术是依据1931年诺贝尔化学奖得主--德国化学家柏吉乌斯(friedrich bergius)提出的高压化学理论而产生的。该方法模拟了自然界中煤、石油和天然气生成的过程，并将这一在自然界需要数百万年时间的反应过程，通过适当的温度、压力和酸碱度(ph值)条件下数小时内再现。htc反应是在排除空气和添加催化剂的条件下，温度180-200℃和压力20-35巴，有机材料(如生物废弃物或污泥)在几小时内炭化成htc生物炭。该方法在含水环境中进行，因此不需要对输入材料进行干燥处理，并且该方法特别适用于富含水的生物有机废弃物和污泥。水热炭化产物脱水后，htc生物炭含水率低，由于其热值高，可用于燃煤发电厂的气候友好型发电，或作为水泥厂或垃圾焚烧厂的化石燃料的替代品。

2、水热炭化系统的工业化可以采用间歇式生产也可以采用连续式生产，间隙式生产是分批将物料送入反应釜，密闭环境中加热，在固定的温度和压力下物料发生水热炭化反应，达到反应时间后冷却，排出反应产物，再进行下一批次处理，如此循环。连续式生产是物料连续进入反应系统，在反应釜内停留固定时间，再连续排出。间歇式生产由于效率低，一般仅用于研究和小规模生产应用，不被工业大规模生产采用；连续式生产适合于工业大规模生产应用。目前连续水热炭化生产案例不多，主要在于工艺复杂，对进料含水率和流动性要求高，只有较高流动性的物料，热传导效率高，才适合于水热炭化处理，而高含固物料的流动性差，无法泵送并在水热炭化系统中稳定传输，如含固率高于20％的污泥，在水热炭化系统中输送比较困难，阻力较大，而且热传导效率较低，影响反应效率和处理能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高含固有机固废水热炭化添加剂及连续式水热炭化生产设备，旨在解决现有技术中高含固有机固废不适合连续式水热炭化生产的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

3、一种高含固有机固废水热炭化添加剂，所述添加剂的组分包括无机酸、甘油和有机酸，各组分的重量份数配比如下：无机酸100份，甘油0-100份，有机酸0-100份；将以上各组分添加到有机固废中并与其混合。

4、优选的，所述无机酸为硫酸、硝酸、盐酸中一种或两种以上的混合物。

5、优选的，所述有机酸为甲酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸中的一种两种以上的混合物。

6、本发明还提供一种连续式水热炭化生产设备，包括依次相连的物料存储仓、物料输送器、混合器、水热炭化反应系统、固液分离器和固体缓存仓，高含固的有机固废从物料存储仓的出料口排出进入物料输送器、由物料输送器出口进入混合器，将添加剂添加到物料输送器内的有机固废中，添加剂的添加量为：有机固废干物质100份，添加剂5-50份；

7、混有添加剂的有机固废经混合器混合后从其出料口进入水热炭化反应系统中进行水热炭化反应，反应完成后的物料从水热炭化反应系统的出料口排出进入固液分离器进行固液分离，所述固液分离器分离得到的固体产品进入固体缓存仓存储。

8、优选的，所述物料输送器为螺旋输送机，所述螺旋输送机的侧壁上设有供添加剂进入的添加口。

9、优选的，所述混合器包括立式罐体及其内部的搅拌机构和超声振动器，所述搅拌机构的电机设置于罐体的顶部；所述超声振动器为多个，多个超声振动器间隔布置在罐体的四周侧壁上及底部内壁上。

10、优选的，所述搅拌机构包括电机、搅拌轴和若干个搅拌叶，所述电机的输出轴与搅拌轴的上端相连，若干个搅拌叶自上至下径向布置在搅拌轴上。

11、优选的，所述超声振动器的超声波频率为20-200khz，采用两种或两种以上频率，超声波在混合器中的声能密度为0.1-1w/ml。

12、优选的，所述有机固废的含固率在10-30％。

13、优选的，所述有机固废为脱水污泥、植物秸秆或畜禽粪污。

14、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在高含固有机固废中投入由无机酸、甘油和有机酸组成的添加剂，将高含固有机固废与添加剂在混合器中充分混合，无机酸和有机酸既能酸化氧化破坏生物细胞结构，同时在水热炭化反应系统中发挥催化剂的作用；甘油有助于提高物料的疏水性和固液分离性，发挥润滑作用，提高物料流动性，便于送入水热炭化反应系统，降低物料在传输过程中的管路压力损失，从而大大提高了水热炭化处理有机固废的含固率，提高水热炭化处理能力和处理效率。

技术特征：

1.一种高含固有机固废水热炭化添加剂，其特征在于：所述添加剂的组分包括无机酸、甘油和有机酸，各组分的重量份数配比如下：无机酸100份，甘油0-100份，有机酸0-100份；将以上各组分添加到有机固废中并与其混合。

2.根据权利要求1所述的高含固有机固废水热炭化添加剂，其特征在于：所述无机酸为硫酸、硝酸、盐酸中一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求2所述的高含固有机固废水热炭化添加剂，其特征在于：所述有机酸为甲酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸中的一种两种以上的混合物。

4.一种连续式水热炭化生产设备，其特征在于：包括依次相连的物料存储仓、物料输送器、混合器、水热炭化反应系统、固液分离器和固体缓存仓，高含固的有机固废从物料存储仓的出料口排出进入物料输送器、由物料输送器出口进入混合器，将如权利要求3所述的添加剂添加到物料输送器内的有机固废中，添加剂的添加量为：有机固废干物质100份，添加剂5-50份；

5.根据权利要求4所述的连续式水热炭化生产设备，其特征在于：所述物料输送器为螺旋输送机，所述螺旋输送机的侧壁上设有供添加剂进入的添加口。

6.根据权利要求4所述的连续式水热炭化生产设备，其特征在于：所述混合器包括立式罐体及其内部的搅拌机构和超声振动器，所述搅拌机构的电机设置于罐体的顶部；所述超声振动器为多个，多个超声振动器间隔布置在罐体的四周侧壁上及底部内壁上。

7.根据权利要求6所述的连续式水热炭化生产设备，其特征在于：所述搅拌机构包括电机、搅拌轴和若干个搅拌叶，所述电机的输出轴与搅拌轴的上端相连，若干个搅拌叶自上至下径向布置在搅拌轴上。

8.根据权利要求6所述的连续式水热炭化生产设备，其特征在于：所述超声振动器的超声波频率为20-200khz，采用两种或两种以上频率，超声波在混合器中的声能密度为0.1-1w/ml。

9.根据权利要求4所述的连续式水热炭化生产设备，其特征在于：所述有机固废的含固率在10-30％。

10.根据权利要求4所述的连续式水热炭化生产设备，其特征在于：所述有机固废为脱水污泥、植物秸秆或畜禽粪污。

技术总结
本发明公开了一种高含固有机固废水热炭化添加剂及连续式水热炭化生产设备，属于有机固废处理技术领域，添加剂的组分包括无机酸、甘油和有机酸；连续式水热炭化生产设备包括依次相连的物料存储仓、物料输送器、混合器、水热炭化反应系统、固液分离器和固体缓存仓，在有机固废的输送过程中添加添加剂并混合，混有添加剂的有机固废顺利进入水热炭化反应系统中，反应完成后的物料进入固液分离器中，分离得到的固体产品进入固体缓存仓。本发明通过在高含固有机固废中投入添加剂并混合，提高物料流动性，便于送入水热炭化反应系统，降低物料在传输过程中的管路压力损失，从而大大提高了水热炭化处理有机固废的含固率，提高水热炭化处理能力和处理效率。

技术研发人员：高卫民,程寒飞,张哲,张彪,冉景,朱巧红,徐驰,李传松,周业剑,张镭
受保护的技术使用者：中冶生态环保集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13