專利名稱：利用污泥及秸稈制備燃料的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于固體廢棄物處理及資源化利用領(lǐng)域，涉及一種污泥制備合成燃料 的裝置，尤其涉及一種直接利用秸稈等生物質(zhì)與含水率80%左右的濕污泥在無攪拌條件 下，通過汽爆技術(shù)，使污泥與生物質(zhì)破碎并均勻混合，制得合成燃料的裝置。
背景技術(shù)：
伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們對環(huán)境的日益關(guān)注，污泥產(chǎn)量迅速擴(kuò)大。尋找 一種既適合處理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，實現(xiàn)減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源 化的技術(shù)是當(dāng)前污泥處理技術(shù)研究開發(fā)的方向。城市污泥中含有大量的有機(jī)物，約占709Γ80% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，低位干基熱值約14MJ/ kg，與劣質(zhì)煤接近，可以作燃料使用。將污泥按一定比例與煤粉和其他添加劑混合制成污泥 型煤，既可以作為型煤的粘結(jié)劑，又可以充分利用污泥的熱值。污泥制成合成燃料后，污泥 中有機(jī)污染物、致病菌可通過燃燒去除，部分重金屬離子沉積在灰渣中。同時污泥燃料與煤 混燒，可在一定程度上減少燃煤氮氧化物和硫氧化物的排放。污泥合成燃料揮發(fā)分含量高， 具有燃點低、溫度高、起火快等優(yōu)點。污泥燃料化技術(shù)被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的方法之一?，F(xiàn)有的污泥合成燃料技術(shù)，將煤、灣泥、沸石以質(zhì)量比65: 25: 10混合制成燃料 顆粒，也有按煤、污泥、沸石、米糠以質(zhì)量比45: 35: 10: 10或者煤、污泥、沸石、生石灰以 質(zhì)量比40: 40: 10: 10合成燃料，其中煤的比例接近甚至超過一半，混合燃料中燃燒的主 要是煤。還有些技術(shù)以污泥、助燃劑(生物質(zhì)、煤)、脫硫劑、粘結(jié)劑為原料制備污泥合成燃 料，污泥的添加比例有所提高，維持在50%左右，污泥處理率有所提高。現(xiàn)有燃料化技術(shù)存 在以下缺點(1)脫水污泥須進(jìn)行預(yù)干燥，處理成本高；(2)助燃劑(煤或生物質(zhì))的添加比 例均較大(大于40%)，污泥的添加比例低；(3)以秸稈為助燃劑的污泥燃料化技術(shù)，合成燃 料前需將秸稈粉碎，然后再與污泥及其他添加劑混合制得燃料，工藝復(fù)雜；(4)合成燃料含 水率的降低和熱值的提高主要是靠大幅度地添加助燃劑，以及添加i^3+、Ca2+或粉煤灰等添 加劑，降低合成燃料的含水率，這些化學(xué)組分的加入，在污泥燃燒時容易產(chǎn)生腐蝕及有害氣 體污染環(huán)境；(5)在穩(wěn)定化及無害化方面存在一定的安全隱患，尤其是在未燃燒之前，大量 的病菌及病毒并沒有殺死。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種通過增壓活塞提升汽爆壓力的利用污泥及秸稈制備燃料的裝置。本實用新型采用如下技術(shù)方案—種利用污泥及秸稈制備燃料的裝置，包括進(jìn)料器、汽爆反應(yīng)釜、緩沖釜、脫水機(jī)、 成型機(jī)，其連接方式為進(jìn)料器出口與汽爆反應(yīng)釜進(jìn)口連接，汽爆反應(yīng)釜出口與緩沖釜進(jìn)口 連接，緩沖釜出口與脫水機(jī)進(jìn)口連接，脫水機(jī)出口與成型機(jī)進(jìn)口相連。本實用新型工作過程如下[0009]將含水約小于85%的脫水污泥與秸稈等生物質(zhì)按上述比例送入汽爆反應(yīng)釜，并在 封閉反應(yīng)釜進(jìn)料口后向反應(yīng)釜中通入少量蒸汽，待反應(yīng)釜中的污泥和生物質(zhì)被加熱到汽爆 溫度后，壓力達(dá)1. 2-5. OMPa，維溫維壓1(Γ300秒后迅速打開設(shè)在反應(yīng)釜出口處的快開閥， 原料孔隙中的汽相介質(zhì)噴出，高壓液態(tài)水迅速爆沸形成閃蒸，反應(yīng)釜內(nèi)污泥和生物質(zhì)急劇 膨脹，對外做功，產(chǎn)生“爆破”效果，在機(jī)械力的作用下，生物質(zhì)和污泥細(xì)胞被爆碎并混合均 勻，污泥脫水性能顯著提升，通過脫水機(jī)除去混合物中部分水分，再將脫水后的混合物送入 成型機(jī)中制得污泥合成燃料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1、本實用新型直接采用小于85%的脫水污泥制備燃料，充分利用熱調(diào)質(zhì)技術(shù)同步 實現(xiàn)生物質(zhì)破碎和改善污泥脫水性能，制備過程中無需任何化學(xué)添加劑，燃燒產(chǎn)物無額外 污染；2、本實用新型充分利用汽爆技術(shù)，生物質(zhì)無需預(yù)粉碎，無需額外攪拌設(shè)備即可與 污泥混合均勻；3、本實用新型利用熱調(diào)質(zhì)技術(shù)同步實現(xiàn)污泥脫水和資源化利用，燃料中污泥的添 加比例大于80%，可作為資源化處理污泥的新技術(shù)；4、本實用新型主要通過汽爆降低污泥含水率來提高合成燃料的熱值，充分利用污 泥的熱值，合成燃料熱值高，即使在生物質(zhì)的添加比例只有4%的情況下，合成燃料的熱值 也能達(dá)到8500kJ/kg ；5、本實用新型采用熱調(diào)質(zhì)技術(shù)，污泥經(jīng)高溫處理后，各種致病菌被殺死，真正實現(xiàn) 了污泥處理的穩(wěn)定化、無害化、減量化；6、本實用新型裝置利用增壓活塞提升汽爆壓力，物料溫度、汽爆壓力不再受蒸汽 限制，解決了傳統(tǒng)汽爆過程中物料溫度會隨壓力的增高而升高的問題，可實現(xiàn)物料的高溫 低壓或低溫高壓的汽爆，應(yīng)用范圍更廣。7、本實用新型裝置通過增壓活塞提升汽爆壓力，而不采用現(xiàn)有的利用蒸汽來增 壓，增壓能耗低，且汽爆壓力可大大提高，提高了生產(chǎn)效率。8、本實用新型裝置不以高壓蒸汽作為壓力源，啟動速度快，物料可間接加熱，能源 利用率高，能耗低，可有效降低下游產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的活塞增壓式汽爆反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、進(jìn)料器2、汽爆反應(yīng)釜3、緩沖釜4、脫水機(jī)5、成型機(jī)6、增壓活塞 7、罐體8、出料口 9、快開閥10、蒸汽進(jìn)口 11、進(jìn)料口。
具體實施方式
一種利用污泥及秸稈制備燃料的裝置，包括進(jìn)料器1、汽爆反應(yīng)釜2、緩沖釜3、脫 水機(jī)4、成型機(jī)5，進(jìn)料器1出口與汽爆反應(yīng)釜2進(jìn)口、汽爆反應(yīng)釜2出口與緩沖釜3進(jìn)口、 緩沖釜3出口與脫水機(jī)4進(jìn)口、脫水機(jī)4出口與成型機(jī)5進(jìn)口分別相連，在本實施例中，所 述的活塞增壓式汽爆反應(yīng)釜2包括罐體7，在罐體7上設(shè)有出料口 8、蒸汽進(jìn)口 10和進(jìn)料口 11，在蒸汽進(jìn)口 10及出料口 8上分別設(shè)有閥門9，在罐體7內(nèi)設(shè)有增壓活塞6，所述進(jìn)料口11與處于起始位置的增壓活塞6相鄰。下面參照附圖，對本實用新型做出更為詳細(xì)的說明參照圖1，一種制備污泥合成燃料的裝置，包括進(jìn)料器1、汽爆反應(yīng)釜2、緩沖釜3、 脫水機(jī)4、成型機(jī)5。將含水率80%的濕污泥與樹葉(平均直徑大于70mm)按質(zhì)量比1通 過進(jìn)料器1經(jīng)汽爆反應(yīng)釜2的進(jìn)料口送入到反應(yīng)釜中，關(guān)閉進(jìn)料口后通入汽爆氣體，待物料 被加熱到汽爆溫度150°C、反應(yīng)釜壓力至1. SMPa時，100秒后快速打開汽爆反應(yīng)釜2出料口 處的快開閥，使污泥與生物質(zhì)膨脹、爆碎、混合均勻并收集于緩沖釜3。隨后送入脫水機(jī)4在 壓力為0. 7MPa的條件下脫水1小時，經(jīng)成型機(jī)5壓制得污泥合成燃料，合成燃料的含水率 小于65%，抗壓強(qiáng)度為3. 08kg/cm2，熱值為8500kJ/kg。熱解時水分析出溫度約20_150°C， 揮發(fā)分析出溫度280-350°C，著火溫度280°C，燃燒時最終失重率達(dá)90%。本實施例直接以含水率為80%的脫水濕污泥和未經(jīng)粉碎的樹葉為原料，通過蒸汽 爆破技術(shù)提高污泥的脫水性能，并將生物質(zhì)與污泥細(xì)胞粉碎并混合均勻，將調(diào)質(zhì)后的混合 物脫水，再成型制得污泥合成燃料，有效實現(xiàn)了污泥深度脫水與資源化利用一體化。本實施 利中，污泥的添加比例為96%，樹葉的添加比例為4%，而合成燃料的熱值則達(dá)到8500kJ/kg， 若延長脫水時間，合成燃料的含水率進(jìn)一步降低，燃料熱值可進(jìn)一步增大。本實用新型方法 充分利用污泥的熱值，燃料制備過程中無添加劑、無攪拌裝置，經(jīng)高溫處理后的污泥真正達(dá) 到了無害化、穩(wěn)定化、減量化及資源化的目的，有效降低了污泥合成燃料的生產(chǎn)成本，污泥 處理量大。參照圖2，一種實現(xiàn)生物質(zhì)與污泥細(xì)胞破碎并混合均勻，提高污泥脫水性能的活塞 增壓式汽爆反應(yīng)釜2，包括罐體7，在罐體7上設(shè)有出料口 8、蒸汽進(jìn)口 10和進(jìn)料口 11，蒸汽 進(jìn)口 10及出料口 8上分別設(shè)有閥門，在罐體7內(nèi)設(shè)有增壓活塞6，所述進(jìn)料口 11與處于起 始位置的增壓活塞6相鄰?？扉_閥9處于關(guān)閉位置，增壓活塞6處于打開位置，通過進(jìn)料 口 11往罐體內(nèi)送入污泥和生物質(zhì)，推動活塞6至反應(yīng)釜關(guān)閉后通過蒸汽進(jìn)口 10向罐體內(nèi) 通入蒸汽加熱物料，待物料被加熱到汽爆溫度時，繼續(xù)推動增壓活塞6提升反應(yīng)釜壓力至 1.5-5. OMpa汽爆壓力(可根據(jù)工藝要求進(jìn)一步提升)，維壓1(Γ300秒后，迅速打開快開閥9， 污泥和生物質(zhì)孔隙中的汽相介質(zhì)噴出，高壓液態(tài)水迅速暴沸形成閃蒸，對外做功，產(chǎn)生“爆 破”效果，在機(jī)械力的作用下，污泥細(xì)胞和生物質(zhì)結(jié)構(gòu)被破碎，污泥與生物質(zhì)混合均勻。污泥 經(jīng)過高溫高壓處理后，各種病原菌被殺死，真正實現(xiàn)了污泥處理的無害化。本裝置采用快開閥來觸發(fā)汽爆過程，主要通過增壓活塞提升罐體內(nèi)汽爆壓力，污 泥和生物質(zhì)的汽爆粉碎無需高壓蒸汽即可實現(xiàn)，降低了汽爆過程對蒸汽品質(zhì)的要求，大大 減少汽爆過程中高壓蒸汽的消耗，可大幅提高能源的利用率，實現(xiàn)能量梯級利用，降低汽爆 能耗。壓力容易達(dá)到生產(chǎn)要求，有利于提高生產(chǎn)效率，污泥和生物質(zhì)的汽爆壓力、停留時間 可精確控制，兩者可實現(xiàn)均勻混合。裝置啟動速度快，壓力釋放時間短，主要部件少，設(shè)備制 造簡單，可靠性高，在現(xiàn)有技術(shù)條件下可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種利用污泥及秸稈制備燃料的裝置，其特征在于，包括進(jìn)料器(1)、汽爆反應(yīng)釜 (2)、緩沖釜(3)、脫水機(jī)(4)、成型機(jī)(5)，其連接方式為進(jìn)料器(1)出口與汽爆反應(yīng)釜(2)進(jìn) 口連接，汽爆反應(yīng)釜(2)出口與緩沖釜(3)進(jìn)口連接，緩沖釜(3)出口與脫水機(jī)(4)進(jìn)口連 接，脫水機(jī)(4)出口與成型機(jī)(5)進(jìn)口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用污泥及秸稈制備燃料的裝置，其特征在于，所述的活塞 增壓式汽爆反應(yīng)釜(2 )包括罐體(7 )，在罐體(7 )上設(shè)有出料口( 8 )、蒸汽進(jìn)口( 10 )和進(jìn)料口 (11)，在蒸汽進(jìn)口(10)及出料口(8)上分別設(shè)有閥門(9)，在罐體(7)內(nèi)設(shè)有增壓活塞(6)， 所述進(jìn)料口(11)與處于起始位置的增壓活塞(6)相鄰。
專利摘要本實用新型公開了一種利用污泥及秸稈制備燃料的裝置，包括進(jìn)料器、汽爆反應(yīng)釜、緩沖釜、脫水機(jī)、成型機(jī)，其連接方式為進(jìn)料器出口與汽爆反應(yīng)釜進(jìn)口連接，汽爆反應(yīng)釜出口與緩沖釜進(jìn)口連接，緩沖釜出口與脫水機(jī)進(jìn)口連接，脫水機(jī)出口與成型機(jī)進(jìn)口相連。本實用新型裝置通過增壓活塞提升汽爆壓力，而不采用現(xiàn)有的利用氣體來增壓，增壓能耗低，且汽爆壓力可大大提高，提高了生產(chǎn)效率。本實用新型裝置不以高壓蒸汽作為壓力源，啟動速度快，物料可間接加熱，能源利用率高，能耗低，可有效降低下游產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
文檔編號C02F11/00GK201850262SQ201020623370
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者張長飛, 葛仕福, 趙培濤 申請人:東南大學(xué)