申请日2006.10.10
公开(公告)日2007.04.04
IPC分类号C10B53/00
摘要
生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装置及系统包括热发生系统,恒温空间、生物质油净化系统和控制系统的机电一体化成套设备;热发生系统包括加热炉、给料系统、至少一组链道换热器、空气预热器和尾气处理装置;恒温空间内的温度在80~900℃,恒温空间为周围设置耐热保温层的封闭壳体;每组链道换热器包括至少一道链索、驱动装置、传热壁、主动链轮和从动链轮;每道链索通过上行链道、下行链道、由主动链轮和从动链轮构成的转向链道后封闭;高含水率原料通过上行链道、下行链道作为水分蒸发段、热解气体蒸发段和高温段连续完成水分蒸发、热解,污泥炭的粉碎干燥或焚烧过程,可以满足原料干燥,制造可燃气体、污泥炭和液体燃料的要求。
权利要求书
1、生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装置及系统,该系统包括 链道式干燥和热解制油装置、空气预热器、废气处理装置、生物质油净化子系 统和控制子系统,并综合成为机电一体化成套设备;其特征是,链道式干燥和 热解制油装置包括热发生子系统、给料子系统、恒温空间、至少一组链道换热 器;恒温空间是由立壁和上下封头构成的封闭壳体,恒温空间内的温度在80~ 900℃,壳体周围设置耐热保温层,该壳体的立壁的上部联结上封头;每组链道 换热器包括至少一道链索、链索驱动装置、链索隔断屏、主动链轮和从动链轮, 每道链索的主动链轮穿在同一个旋转轴上,每道链索的从动链轮穿在同一个旋 转轴上;主动链轮和从动链轮分别以上下方向设置在恒温空间内,每道链索通 过上行链道、下行链道、由主动链轮和从动链轮分别构成的转向链道后封闭; 每组链道换热器的每道链索相互移动方向平行通过上行链道、下行链道、由主 动链轮和从动链轮构成的转向链道后封闭;链道换热器的上行链道和下行链道 的移动轴线可以倾斜,移动轴线与水平线构成的倾斜角¢1为15°~90°;主 动链轮和从动链轮轴两端的轴承座分别固定在恒温空间的壳体上,主动链轮的 轴与固定在恒温空间的壳体上的驱动机组的驱动轴联接,链索包裹在壳体的立 壁内,在上行链道和下行链道之间设置链索隔断屏,链索隔断屏左右两个立侧 的端面与加热立壁紧密联结,加热立壁利用连接件固定在壳体内;通过壳体立 壁在下行链道的加热立壁中上部设置给料子系统的进料口;在包裹链道换热器 的壳体的高温气流尾部设置废气排放口;在链索隔断屏上与每道连索滑动接触 表面的两侧设置导槽的凸条,凸条轴线与移动方向平行,每道连索与导槽底部 的表面滑动接触。
2、根据权利要求1所述的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装 置,其特征是,在不与链索接触的链索隔断屏下表面设置与其平面平行的一系 列横杆,横杆两端固定在加热立壁的端面上。
3、根据权利要求1所述的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油 装置,其特征是,本发明装置在恒温空间内设置多组链道换热器,将每两组链 道换热器组成一对对称倾斜的链道换热器,每对相邻的链道换热器的上行链道 相邻,该对链索的上行段均在相邻的链道换热器两个链索隔断屏构成的同一个 链道中,链索在下行链道包覆在与壳体联接的各自的链索隔断屏和加热立壁中。
4、根据权利要求1所述的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装 置;其特征是,热发生子系统采用流化床加热炉,流化介质为空气;流化床加 热炉包括炉底板、炉膛、配风室和燃料系统;炉膛的空间就是在链道换热器的 上行链道作为炉膛的燃烧室;在炉膛底板下设置配风室,在炉膛底板上设置一 系列风帽,风帽连通配风室,配风室连通一次风口;炉膛中上部设置二次风口; 配风室设置的一次风口连通送风机,燃料系统包括进燃料子系统和进备用燃料 子系统,进燃料子系统是在下行链道下端尾部的转向链道下面包覆导板,导板 的开口端连通炉膛;进备用燃料子系统的燃烧器设置在燃烧室的下部。
5、根据权利要求1所述的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装 置;其特征是,将两组链道换热器组成一对对称倾斜的链道换热器,多对链道 换热器设置在壳体中,其中两对链道换热器相邻的下行链道之间设置一个加热 通道,该加热通道上部墙壁上设置流体燃料的燃烧器,燃烧器的火焰喷射位置 在上行链道侧,高温气体通过上行链道下端的转向链道,再经过下行链道从恒 温空间的废气排放口排出。
6、根据权利要求1所述的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装 置;其特征是,在不与链索接触的链索隔断屏下表面设置垂直水平线的一系列 翅板,每个翅板与链索隔断屏联结固定的夹角为90°,每个翅板翅板的悬臂端 固定一个横杆,横杆两端固定在加热立壁上。
7、根据权利要求1所述的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装 置;其特征是,链道换热器上部的恒温空间的壳体内上部排废气口前设置内循 环式气固分离器,该装置包括锥形旋流离心浆叶、支承拱脚(41b)和两个支承 拱脚(41a)对称均布设置在恒温空间壳体(2)的立壁上,支承拱脚(41b)设 置在恒温空间壁中间和锥形旋流离心浆叶的中心固定环下,分离固相经过恒温 空间壳体的立壁和至少两个支承拱脚(41a)之间的弧线段的通道,分别跌落到 链道换热器的下行链道上部的进原料口;锥形旋流离心浆叶包括中心固定环 (43)、至少三个浆叶(42)、周边固定环(44);浆叶(42)上端与中心固定环 (43)固定,下端与周边固定环(44)固定,浆叶长轴线与水平面的夹角¢2为 30~60°,浆叶的仰角α为15~30°。
8、根据权利要求1所述的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装 置,其特征是,链索驱动装置与主动链轮的旋转轴之间设置一个制动器,制动 器利用支架固定在恒温空间的壳体外侧,制动器的制动轮的轴线与主动链轮的 旋转轴线重合。
9、根据权利要求1所述的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装 置;其特征是,在壳体外部设置振动发生器,振动发生器的振动头穿过壳体与 加热立壁联结,振动头与壳体之间采用密封件。
10、根据权利要求1所述的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油 的系统;其特征是,所述的上行链道的顶部设置烟气导向板,烟气导向板两端 与加热立壁联结,烟气导向板悬臂端延伸到水分蒸发段上部,在上行链道的顶 部与烟气导向板之间设置旁通废气口,旁通废气口连通气固分离器进气口,气 固分离器的排气口连通引风机的进气口,引风机的出气口通过管道连通烟气分 配管,烟气分配管设置在水分蒸发段中部,烟气分配管的管壁轴向开有一组气 流喷孔。
说明书
生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装置及系统
技术领域
本发明涉及一种高度含水的粘稠和细粒物质的生物质特别是活性污泥链道式 干燥和热解制油装置及系统,属于能源化工、再生资源和环保领域;本装置特别 适用于污泥处置、河道疏浚泥浆处理、钻井泥浆处理、洗煤泥处理、生物质液化 和畜禽养殖业污染物处置等项目。
背景技术
在现有的生物质热解后获得生物质的液化油的公知技术中一般采用流化床, 循环流化床和旋转锥等裂解反应器。例如,生物质整合式热裂解分级制取液体燃 料装置(CN1390915),生物质水解残渣制备生物油的方法(CN1385508),其技 术均采用流化床作为热解反应器,其虽有优良的传热性能,但是由于使用的载气 量大,在一定程度上影响了原料中能量物质的利用;旋转锥生物质热裂解制油反 应器(US2002117390)的反应器不使用载气,生物质加热速度快,但是其转化效 率受结构和操作方式影响而受限制,工业放大也受制约;汽爆秸秆发酵剩余物热 解制备液体燃料的方法及装置(CN1800307A)利用热砂作为热载体,虽然加热 速度较快,但是需要加热炉加热砂子,气固分离设备将砂子分离,还需要气固分 离能力较大的旋风分离器和静电分离器进一步处理废气,流化床和砂载热体加热 与分离工艺设备较多,废气处理容量较大都将造成投资增加,操作的难度增加。 现行的生物质热解反应器还面临的以下难题都没有更好的解决:
1、流化床反应器产出的可凝液化油的气体在高温区停留时间较长,二次 反应严重,降低了收集率和油品质;
2、颗粒停留时间较短,热解不充分,挥发成份转化率低;启动和停止系 统困难,需要大量附加条件和辅料;
3、工艺参数难以随机调整,运行状态参数波动对产品质量和回收率反应 剧烈,不能适应工业规模放大,不能自动适应原料品质和物性参数的 改变;
4、对于含水率高的原料,在入口需要掺入(反混)已干燥的原料才能进 入干化或焚烧或热解反应器,工艺复杂;
5、原料在进入干化或热解反应器不能直接利用热发生子系统产生的温 度较高的高位能的过热态流体,以避免对污泥发生过烧和结垢,甚至 存在引起爆燃或爆炸的可能性,严重地影响了热能利用效率。
对于活性污泥的热解制液化油的目的,由于其高度含水需要采用先干化设备 脱除一定水分(例如,含水率<10%)后再进入热解装置。污泥中的有机物在50% 左右,绝干的混合污泥的热值在24~29MJ/kg,从理论上在含水量低于70%以下 才能利用自身持有的热值燃烧,如果脱除水分则是较好的燃料,并能产生富裕的 热量;但是回转窑、转盘燃烧炉、流化床等等现有的污泥干化或焚烧设备,由于 污泥的含水率高、粘度大和结垢严重的特点,设备的效率低,体积庞大,工艺复 杂,投资很高,并需要脱水大量的水分才能作为原料进行处理,而且在于化过程 难免产生的污泥粉尘很容易爆炸,我们尚没见到利用活性污泥的热解制液化油的 工业规模的技术装备的报道。
发明内容
针对以上种种缺陷,在满足低能耗、低投资、高效率的前提下,本发明提出 了解决存在问题的生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装置及系统的技 术方案。
生物质特别是活性污泥链道式干燥和热解制油装置及系统是以如下技术方案 实现的:该系统包括链道式干燥和热解制油装置、空气预热器、废气处理装置、 生物质油净化子系统和控制子系统,并综合成为机电一体化成套设备;其特征是, 链道式干燥和热解制油装置包括热发生子系统、给料子系统、恒温空间、至少一 组链道换热器;恒温空间是由立壁和上下封头构成的封闭壳体,恒温空间内的温 度在80~900℃,壳体周围设置耐热保温层,该壳体的立壁的上部联结上封头; 每组链道换热器包括至少一道链索、链索驱动装置、链索隔断屏、主动链轮和从 动链轮,每道链索的主动链轮穿在同一个旋转轴上,每道链索的从动链轮穿在同 一个旋转轴上;主动链轮和从动链轮分别以上下方向设置在恒温空间内,每道链 索通过上行链道、下行链道、由主动链轮和从动链轮分别构成的转向链道后封闭; 每组链道换热器的每道链索相互移动方向平行通过上行链道、下行链道、由主动 链轮和从动链轮构成的转向链道后封闭;链道换热器的上行链道和下行链道的移 动轴线可以倾斜,移动轴线与水平线构成的倾斜角¢1为15°~90°;主动链轮 和从动链轮轴两端的轴承座分别固定在恒温空间的壳体上,主动链轮的轴与固定 在恒温空间的壳体上的驱动机组的驱动轴联接,链索包裹在壳体的立壁内,在上 行链道和下行链道之间设置链索隔断屏,链索隔断屏左右两个立侧的端面与加热 立壁紧密联结,加热立壁利用连接件固定在壳体内;通过壳体立壁在下行链道的 加热立壁中上部设置给料子系统的进料口;在包裹链道换热器的壳体的高温气流 尾部设置废气排放口。
链道换热器的上行链道和下行链道的移动轴线在热解气体蒸发段适当倾斜或 弯曲有利于热解气体从污泥炭中析出。可以利用恒温空间的立壁代替加热立壁, 这将使设备结构简化,重量减轻,但是制造工艺复杂,加热立壁的热变形将对承 压的恒温空间的立壁施加影响。
链道换热器的链索有很多公知技术;作为优选方案,建议采用钩式链节的链 索,详见本人另案提出的专利中请《高强度钩式链节的链索及其刮板组件》,现仅 在实施例中列举该申请专利装置的其中一个简单的实施例;采用钩式链节很容易 拆装,钩式链节的拉杆91、钩头96和尾杆89构成近似拖盘的形状,该拖盘的大 面积平面与链索隔断屏8平行,所以钩式链节和刮板组件的结合特别有利于使原 料高效移动,可起到搅拌和磨碎,防止结团的作用;刮板设置条缝结构一方面可 以减轻链索承载重量,加大与原料接触的传热面积,另外有利于热解气体从污泥 炭中析出,还利于污泥炭化后在热发生子系统中燃烧。
作为进一步优选方案,在链索隔断屏上与每道连索滑动接触表面的两侧设置 导槽的凸条,凸条轴线与移动方向平行,每道连索与导槽底部的表面滑动接触, 该接触表面喷涂耐磨合金。该导槽形式使每道连索便于安装和维修,还有利于增 加传热效率。每个刮板伸出的舌头端的表面喷涂耐磨合金或采用镶嵌耐磨合金条。
作为推荐方案,在下行链道两端的加热立壁侧上下方向至少设置一个蒸发气 吸入口,在蒸发气吸入口连通气固绞龙分离器,气固绞龙分离器包括驱动装置、 螺旋的绞龙和绞龙机筒,在绞龙机筒中设置至少一个无中心轴的绞龙,该绞龙旋 转轴线与水平线平行,绞龙的连续螺旋叶轴心线是空腔,在螺旋叶上同一半径的 圆周上均布系列个通杆,通杆的轴线与绞龙的旋转轴线平行;绞龙机筒与无轴的 绞龙啮合的横截面的圆周上设置轴向凹槽,绞龙机筒的横截圆与加热立壁相切部 分开设轴向缝,该轴向缝就是蒸发气吸入口,轴向缝的开口设置在绞龙轴心的第 三和第四象限和下行链道以内,轴向缝的上下两端与加热立壁上下端联接,轴向 缝的开口的轴向至少设置一个绞龙托环,绞龙托环内弧面与绞龙滑动接触,绞龙 托环的两端与轴向缝的开口端联结,引出恒温空间的绞龙机筒下部设置星型密封 排渣阀;绞龙的轴与固定在恒温空间的壳体外的驱动装置的驱动轴联接;在绞龙 机筒上部设置排气口。
作为进一步推荐的优选方案,在绞龙机筒上部的排气口设置旋风分离箱,旋 风分离箱包括箱体、圆锥导流叶轮、进气口、出气口和驱动装置;在旋风分离箱 的顶部中心设置轴承座,通过轴承座的圆锥导流叶轮的旋转轴铅直悬置在旋风分 离箱的圆形进气口处的中心,圆锥导流叶轮的轴联结旋风分离箱体外的驱动装置 的输出轴,,旋转轴与旋风分离箱体之间设置密封件,旋风分离箱顶部设置蒸发气 排出口,圆锥导流叶轮为公知的离心风机叶轮。蒸气从轴向缝的蒸发气吸入口通 过连续螺旋叶径向进入连续螺旋叶形成的螺旋通道,蒸汽中密度较小的物质在离 心力的作用下向连续螺旋叶轴心线移动,气流通过轴心线空腔、导流板切向进入 旋风分离箱、蒸发气排出口排出恒温空间;蒸汽中密度较大的物质在离心力的作 用下向连续螺旋叶与绞龙机筒之间的凹槽移动,贴敷在绞龙机筒上的重物质和旋 风分离箱中的沉淀物在旋转的绞龙与凹槽相互作用下返回链道中,链索将其带走。
作为上述推荐方案的进一步扩展,在恒温空间内压力不足时,旋风分离箱顶 部中心的排气口与引风机的进气口连通。其中有的蒸发气吸入口作为水蒸气吸入 口,有的蒸发气排出口作为生物质油净化系统的热解气体吸入口,热解气体吸入 口与下行链道下端口之间为热解气体蒸发段,最上侧的热解气体的气排出口与下 行链道上端口之间为水分蒸发段。在水分蒸发段利用该蒸发气吸入口排除水蒸气 时,由于能够单独、快速将水蒸气在低温度状态下引出不仅有利于节约能源,水 蒸气或凝结水还可以回收利用;当然如果将水蒸汽在较高温度状态下引出的其回 收利用的可能性增加;在热解气体蒸发段利用该蒸发气吸入口排除热解气体时, 由于能够单独、快速将水蒸气在低温度状态下引出不仅有利于节约能源,而且使 热解气体迅速脱离高温区,防止二次反应,提高生物油的产率。
作为推荐方案,链索驱动装置与主动链轮的旋转轴之间设置一个制动器,制 动器固定在恒温空间的壳体外侧,制动器的制动轮的轴线与主动链轮的旋转轴线 重合。由于在链道换热器的下行链道的上端口添加原料,原料的重量使该段链索 受到向下移动作用力,当下行链道足够长时,该作用力本身就可以使封闭的链索 循环向下移动,虽然通过调整原料的流量可以改变链索向下移动速度,但是设置 制动器可以迅速控制移动速度,这对于控制换热器的加热速度等相关参数非常重 要。
作为可选方案,本发明装置在恒温空间内设置多组链道换热器,将每两组链 道换热器组成一对对称倾斜的链道换热器,每对相邻的链道换热器的上行链道相 邻,该对链索的上行段均在相邻的链道换热器两个链索隔断屏构成的同一个链道 中,链索在下行链道包覆在与壳体联接的各自的链索隔断屏和加热立壁中。设置 多组链道换热器可以减小单位产量的体积,提高效率,降低运行成本和投资。
作为优选方案,热发生子系统采用流化床加热炉,流化介质为空气;流化床 加热炉包括炉底板、炉膛、配风室和燃料系统;炉膛的空间就是在链道换热器的 上行链道作为炉膛的燃烧室;在炉膛底板下设置配风室,在炉膛底板上设置一系 列风帽,风帽连通配风室,配风室连通一次风口;炉膛中上部设置二次风口21; 配风室设置的一次风口连通送风机,燃料系统包括进燃料子系统和进备用燃料子 系统,进燃料子系统是在下行链道下端尾部的转向链道下面包覆导板,该导板为 蓖板,该燃料是下行链道的链索向下移动时刮板带出来的干燥物料,刮板使物料 从导板的开口端进入炉膛中;进备用燃料子系统的燃烧器设置在燃烧室的下部。
作为公开的热发生子系统的另一种推荐方案,热发生子系统可以采用流体燃 料的燃烧器,燃气燃烧器设置在恒温空间的下部墙壁上,燃烧器的火焰喷射位置 在上行链道侧,高温气体通过上行链道上部排出;各自的下行链道分离的部分固 相通过链道分别滑落恒温空间下部的集渣锥斗中,在集渣锥斗底部设置螺旋出料 器的绞龙,螺旋出料器的排料出口设置排料阀。
作为推荐方案,将两组链道换热器组成一对对称倾斜的链道换热器,多对链 道换热器设置在壳体中,其中两对链道换热器相邻的下行链道之间设置一个加热 通道,该加热通道上部墙壁上设置流体燃料的燃烧器,燃烧器的火焰喷射位置在 上行链道侧,高温气体通过上行链道下端的转向链道,再经过下行链道从恒温空 间的废气排放口排出。在上述位置设置流体燃料的燃烧器,特别是采用两对以上 链道换热器,该燃烧器设置在两个链道换热器的下行链道的下部链索隔断屏之间, 燃烧器的热能可以增加对水分蒸发段、热解气体蒸发段热能供给,该燃烧器的排 烟通过上行链道排出。
作为推荐方案,本发明装置的上行链道的顶部设置烟气导向板,烟气导向板 两端与加热立壁联结,烟气导向板悬臂端延伸到水分蒸发段上部,在上行链道的 顶部与烟气导向板之间设置旁通废气口,旁通废气口连通气固分离器进气口,气 固分离器的排气口连通引风机的进气口,引风机的出气口通过管道连通烟气分配 管,烟气分配管设置在水分蒸发段中部,烟气分配管的管壁轴向开有一组气流喷 孔。热气流在水分蒸发段加热原料后的蒸汽和不凝气体通过废气排放口排出。污 泥原料利用烟气加热后达到温度为95~100℃。
作为推荐方案,在不与链索接触的链索隔断屏下表面设置与其平面平行的一 系列横杆,横杆两端固定在加热立壁的端面上。设置横杆可以提高传热效率,并 增加了链索隔断屏的强度,防止其受热变形。
作为推荐方案,在不与链索接触的链索隔断屏下表面设置垂直水平线的一系 列翅板,每个翅板与链索隔断屏联结固定的夹角为90°,每个翅板翅板的悬臂端 固定一个横杆,横杆两端固定在加热立壁上。设置翅板可以提高传热效率,增加 了链索隔断屏的强度,防止其受热变形。
作为可选方案,在壳体外部设置振动发生器,振动发生器的振动头穿过壳体 与加热立壁联结,振动头与壳体之间采用密封件,振动发生器本身为公知技术。
作为可选方案,本发明链道换热器上部的恒温空间的壳体内上部排废气口前 设置内循环式气固分离器,该装置包括锥形旋流离心浆叶、支承拱脚41b和两个 支承拱脚41a对称均布设置在恒温空间壳体2的立壁上,支承拱脚41b设置在恒 温空间壁中间和锥形旋流离心浆叶的中心固定环下,分离固相经过恒温空间壳体 的立壁和至少两个支承拱脚41a之间的弧线段的通道,分别跌落到链道换热器的 下行链道上部的进原料口;锥形旋流离心浆叶包括中心固定环43、至少三个浆叶 42、周边固定环44;浆叶42上端与中心固定环43固定,下端与周边固定环44 固定,浆叶长轴线与水平面的夹角¢2为30~60°,浆叶的仰角α为15~30°。
本发明装置的废气处理装置是将从废气排放口排出恒温空间外的烟气通过空 气预热器加热助燃空气后,再进入气固分离器,气固分离器为旋风分离器或静电 分离器或布袋除尘器中任何一种,或是它们的串联,气固分离器的排出口连通压 气机的吸入口,压气机的高压排出口连通储气罐,储气罐设置供气阀和疏水阀。 由于该烟气为燃烧后产生的高温惰性气体和过热的水蒸气,利用压气机增压后可 以进一步回收利用其热能。
本发明装置的运行是这样的:本发明装置采用的链索不仅作为物料移动的元 件,把高含水原料从水分蒸发段、热解气体蒸发段最后到干燥分离段或者燃烧段, 链索重新回到水分蒸发段,周而复始;而且链索作为传热的载体,使热量迅速传 导到原料中;链索还作为防止原料在链索隔断屏和加热立壁上粘结和结垢,减小 热阻的元件。以活性污泥原料为例说明运行过程,将含水率65%以下的活性污泥 利用给料子系统的螺旋加料器进入下行链道上中部,该段链道的空间被污泥充满, 链索从主动链轮的转向链道进入下行链道的水分蒸发段,并将链索及刮板的热容 量传导到接触原料中,同时,在水分蒸发段,大部分热能从链索隔断屏和加热立 壁也传导到原料中,热能从链索隔断屏和加热立壁传导到原料中使水分蒸发,大 部分水蒸气在浮力的作用下通过下行链道上升到上端口排出,小部分水蒸气通过 下行链道的热解气体的排出口与热解气体混合排出,到达热解气体的排出口的污 泥水分为零,污泥温度一般在105℃以上;一部分污泥粘接在链索隔断屏和加热 立壁的壁板上,又不断的被链索及刮板刮下,一部分污泥直接粘接在链索及刮板 上,污泥由粘稠的浆态变成颗粒不定形的固态,体积缩小数倍,链道的空间内出 现空隙,从下行链道上中部径直流下的原料早已在半途就变成固态,该段污泥开 始进入热解气体蒸发段,高温热能从链索隔断屏和加热立壁传导到原料中使其温 度迅速达到150~650℃,优选450℃,污泥中的热解气体进入气固绞龙分离器的 蒸发气吸入口排走,失去挥发成份的污泥则迅速转化成污泥炭,链索从从动链轮 的转向链道进入上行链道,大部分污泥炭随链索在导板口强制排出或在蓖板切割 作用下变成粉末排出,其余部分污泥炭粘附在链索及刮板上进入上行链道上行, 在上行链道中部分跌落;该排出或跌落污泥炭可以通过恒温空间下部的集渣锥斗 中(如果这样设计的话),被集渣锥斗底部设置绞龙移出作为干燥成品使用;或者 将该上行链道作为热发生子系统的燃烧室(如果这样设计的话),排出或跌落污泥 炭作为燃料以供给污泥加热的需要,当污泥炭的热能不足时,从炉外补充燃料(可 以利用本系统的热解成流态化的产品)以维持燃烧;链索及刮板经过上行链道后 通过主动链轮的转向链道重新进入下行链道的水分蒸发段,此时如果链索及刮板 上仍然有少量污泥炭粘附也无妨,该高温的污泥炭进入水分蒸发段与原料接触时 不仅有传质作用,还利用其吸附原理使原料中的细胞间水键断裂,提高干燥效率。
如果热解气体与小部分水蒸气混合排出,可以避免其二次反应,减轻管壁结 焦,在以后流程分离比与惰性烟气分离容易得多,液化油的回收率也可以增加。
以上本发明装置的使用方法和工作参数的控制均可以由PLC程序控制器的 自动程序控制系统完成。
本发明装置与现有技术相比的有益效果是:
1、在本发明装置中,使含水分较大的泥状的固形物在较高温度下干燥或焚 烧或裂解的一体化处理机连续完成水分蒸发、有机质的热解,污泥炭的 粉碎和焚烧过程,特别是利用生物质自身中含有的可燃组份,将含强结 合能的毛细水和细胞水高的生物质的原料通过上述技术进行处置,并作 为燃料提供自身热发生子系统使用;工艺紧凑,流程简单,结构简化。
2、彻底解决因对生物质原料急速升温造成换热设备的结垢,热阻大的问题。
3、在热发生子系统采用流化床加热炉时,恒温空间在下部较高温度气体向 上产生的浮力将造成燃烧段处于微负压区,也可以利用引风机使燃烧段 处于微负压区,彻底解决生物质液化过程易燃,起火和爆炸的可能性; 或者是采用脉冲燃烧器,恒温空间的壳体内提升压力,在过热水蒸气的 工况下运行,由于该封闭系统的氧气含量很低,一方面彻底解决生物质 液化过程易燃,起火和爆炸的可能性,另一方面还可以对其尾气进行二 次利用。
4、水分蒸发充分利用燃气排烟的惰性高差热能,浸入式加热原料,由于产 生蒸汽温度较高,使本环节在过热蒸汽工况下运行,,降低了干化能耗, 节省了能源。
5、收集的热解气的非可燃气体绝大部分为水蒸气,通过比较简单的设备就 可以将水蒸气、可凝结可燃气和不可凝可燃气体三者分离,并将不可凝 可燃气体直接用于加热能源。
6、可以根据不同需要控制链索的移动速度、有关阀门和设备就可自动适应 原料品质和物性参数的改变的要求;满足污泥减量化要求;或者获得较 低的含水量的污泥的要求;可以根据需要分别回收利用废弃物制造可燃 气体、生物固体(例如污泥炭)和液体燃料的要求,或者同时满足这些 要求;或者作为蒸汽锅炉使用。
7、利用输送粉碎机构避免了污泥炭燃料结团和附壁问题,使燃烧稳定可靠;
8、设备与管路中无死角,在设备启动和停止时都不需处置流程中存在各环 节遗留的物料,节省了人力,保护了设备,操作简捷。