[发明专利]一种提升污泥热解油品质的循环流化床热解装置

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化处置领域，涉及利用污泥残炭催化提升污泥热解油品质的循环流化床热解装置。

背景技术

近年来，随着我国城市化进程的加快，城市污泥产量急剧增加。据统计，2012年我国城镇年污水处理量达到4.33×10¹⁰m³，脱水污泥年产量超过2.7×10⁷t(按含水率80％计)。污泥中含有大量病原体和重金属物质，环境危害较大，必须进行减量化、无害化处置。

热解技术作为一种新兴的城市污泥处置手段，可对污泥减量化的同时，获得具有一定价值的副产物，比如活性炭、生物油以及合成气。由于干燥污泥中含有大量有机质，低温热解制油前景较好。污泥低温热解技术克服了传统污泥处置方式的一些缺点，正日益受到学术界的广泛关注。

城市污泥干燥基是一种高灰分物质，其灰分含量可达20-50％。污泥灰分中含有大量诸如Al，Fe，Ca，K和Mg等矿物质元素。研究表明，矿物质元素对固体燃料热解具有一定的催化作用。污泥热解液有机相氧含量高且黏度高，稳定性也较差。催化热解是改善油品品质的一个方向。研究发现，污泥残炭在降低热解油黏度，提高热解油的热值和稳定性方面均有较为优异的催化表现。

经残炭催化后，污泥热解气中一些有机大分子发生缩合反应，生成重质焦附着在残炭表面。这些重质焦会填充残炭表面孔隙，导致残炭表面催化失活。因此，常规的固定床反应器不利于污泥催化热解反应的连续运行。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种利用污泥残炭催化提升污泥热解油品质的循环流化床热解装置。该装置利用污泥灰分的催化特性，通过调整返料螺旋转速，对残炭料层高度实时调节，实现了催化反应的连续运行，有效避免催化剂在常规固定床反应器的催化失活，显著提升了热解油品质。

技术方案：本发明的一种提升污泥热解油品质的循环流化床热解装置是通过以下技术方案来实现的：

该装置包括污泥料仓、循环流化床本体、旋风分离器、返料器和催化反应器；污泥料仓通过加料螺旋连接于循环流化床本体下部的侧面，循环流化床本体的上部与旋风分离器连接，旋风分离器筒体下端通过返料器连接至催化反应器顶部；旋风分离器上部的出气管延伸至催化反应器内，并与热解气布风管相连；催化反应器顶部设置气体出口管连接至外部的热解油冷凝器；催化反应器底部通过返料螺旋连接至循环流化床本体下部的侧面；在催化反应器内设有污泥残炭，利用污泥残炭催化提升污泥热解油品质。

经旋风分离器分离的热解气在通过气体出口管进入外部的热解油冷凝器之前，先通过催化反应器内的污泥残炭料层。

在催化反应器侧壁开设有用于控制催化反应器污泥残炭高度的排料口。

所述的热解气布风管为并列布置的管束，管束底部开设出气孔。

本发明中，经旋风分离器分离的热解气在进入冷凝装置之前，先通过催化反应器内的污泥残炭料层。返料器除用于返料，还起到密封的作用。在催化反应器侧壁一定高度开设排料口，用于控制催化反应器料层高度。并通过返料螺旋，将残炭输入热解反应器内再生。旋风分离器出气管尾部连接热解气布风管。布风管为并列布置的管束，管束底部开设出气孔，出气孔呈错列布置，以实现均匀布风。催化反应器截面较大，用于维持移动床状态。

污泥残炭中富含矿物质元素，其对污泥热解气的催化效果与常规的矿物质催化剂类似，主要表现为：促进污泥热解气中含氧脂肪族的加氢脱氧以及部分有机大分子的热裂解，从而显著改善热解油的理化特性。本发明中，循环流化床本体作为热解反应器，干燥污泥经给料螺旋进入循环流化床本体下部，热解反应器的床层温度设置为450-550℃。利用热解油冷凝器出口的不凝性气体作为热解流化风，并通过高温循环风机对流化风的风量进行控制。由于流化床热解反应器具有优异的传热传质特性，污泥颗粒在床内快速热解，热解气卷吸污泥残炭进入旋风分离器。经离心分离后，旋风分离器底部残炭经返料器进入催化反应器，旋风分离器上部洁净热解气经热解气布风管进入催化反应器。在催化反应器中，热解气通过残炭料层经顶部出口管路进入热解油冷凝器，残炭被返料螺旋输送至循环流化床本体下部。通过控制循环流化床本体底部排渣阀调节热解反应器床层高度。

有益效果：

1.污泥热解反应器采用循环流化床，提高了传热传质效果；

3.选用污泥残炭作为热解催化剂，由于污泥残炭中富含具有矿物质元素，催化效果较好。本发明无需使用昂贵的金属催化剂，降低了催化成本；