[发明专利]双床交互循环式污泥热解制油方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥热解制油方法，属于能源环保技术领域。

背景技术

随着污水处理的迅猛发展，污水处理的副产物污泥也巨量增长，传统的污泥处理方法越来越多的受到人们的质疑。污水污泥是一种由有机残片、微生物、无机颗粒、胶体等组成的非均质体，污泥含有有毒有机物、致病微生物和重金属，会对环境产生严重危害。

传统的污泥处理方法主要有填埋、倾倒入海、堆肥农用和直接农用等。把污泥直接倒入海中易引起海水大面积污染，这种方法已被许多国家禁用；填埋则由于可用陆地越来越少而无法满足污泥大量增长的需求以及易引起二次污染而逐渐被发达国家弃用；近年来，由于污泥农用造成重金属在农田中富集，发达国家对污泥农用也施加了越来越多的限制。因此，污泥焚烧逐渐成为主要的污泥处置方法。尽管焚烧的减量化、稳定化效果很好，但是焚烧造成重金属在飞灰中富集，且生成氯乙烯、二恶英等有害有机物。污泥焚烧时为了避免二次污染必须增加相关污染物处理设备，从而造成成本增加，同时污泥焚烧温度较高，能量消耗高，污泥焚烧的成本为一般处理方法的2倍以上。而污泥低温热解制油，则能有效地克服传统污泥处置方法的缺点，由于重金属富集于固体残渣中稳定性好，且反应温度低，避开了二恶英生成区，NOx和SOx生成也很少，足以满足苛刻的政策法规要求，而其经济性又显著优于焚烧。

污泥热解制油是国外八十年代中期开始发展的一项污泥资源化处理技术。它是污泥在无氧或缺氧条件下，加热到一定温度(高温：600-1000℃，低温：＜600℃)，使固体物质分解为油、不凝性气体和炭三种可燃物。部分产物作为前置干燥与热解的能源，其余能量回收利用。由于高温热解能耗大，目前研究重点放在低温热解上。因为多数不凝性气体热值较低，炭与固体残渣混杂在一起较难分离且含有大量重金属导致利用价值不高，所以油成为最有价值的能量回收产物。

污泥热解制油工艺由德国哥庭根大学B.Bayer在一项法国Shibata1939年专利的基础上改进后首先提出，Bayer和Kutubuddin对该工艺进行了较深入的研究，基本弄清了低温制油的转变机制。现已证明，该过程与自然界将固态有机物转变为液态碳氢化合物的过程相似。Bayer及其合作者已明确证实污泥中的硅酸铝和重金属对污泥热解具有催化作用，此后，众多学者对该工艺进行了大量的理论和实验研究。

在实验室规模研究中，许多学者采用固定床反应器或者旋转反应器，部分学者采用流化床对污泥进行低温热解。Lilly Shen和Dong-Ke Zhang利用流化床对污泥进行热解，得出当热解温度为525℃、气体停留时间为1.5s时，产油率最高(30％)。也有学者用微波诱导的方法进行热解，并把热解温度升高到900℃。

在工业化试验研究中，发现上述反应器均有不同的问题和缺陷，比如固定床反应器适合间歇操作，而污泥制油是一个连续过程，只有将多台固定床反应器并列才能实现污泥制油的连续过程；旋转反应器可以实现间接传热，从而提高油品得率，但是由于壁面间接传热的限制，反应器难以大型化；常规流化床反应器具有混合均匀、传热传质速率高、可实现大型化等诸多优点，但是需要消耗较多的污泥中的可燃质以提供热解所需的能量，因此油品得率低。

发明内容

技术问题：本发明针对目前日益严峻的污泥处理问题，提出一种双床交互循环式污泥热解制油方法，该方法可以解决污水厂、城市湖泊和河道的污泥处理所带来的环境问题，而且可以获得高附加值的油品，实现资源的有效循环利用。

技术方案：本发明的双床交互循环式污泥热解制油方法为：

湿污泥在内热式流化床干燥器干燥为含水率5-10％的干污泥，干污泥在流化床热解反应器中发生热解反应，热解产生的热解残炭和部分不凝结气体通过气力输送装置送到流化床燃烧反应器中燃烧，燃烧产生的热量加热惰性床料，高温惰性床料经高温非机械阀进入流化床热解反应器加热污泥；经旋风分离器和陶瓷过滤器净化后的热解气在喷淋塔中冷凝，冷凝产生的油水混合物进入储油罐储存，不凝结气体作为流化床热解反应器的流化气、流化床燃烧反应器的燃料和气力输送装置的气源；流化床燃烧反应器排出的高温烟气用来加热水和空气，热空气作为内热式流化床干燥器和流化床燃烧反应器的流化气，饱和蒸汽通过内热式流化床干燥器的换热管加热湿污泥；设置辅助燃料加料器，当进入污泥干燥器的湿污泥含水率很高、热值很低时，将适量的煤送入流化床燃烧反应器燃烧，以保证系统所需的热能，使系统运行稳定。

热解反应器和燃烧反应器都采用流化床形式，流化床热解反应器的热解温度为450-550℃；流化床燃烧反应器燃烧温度为850～900℃。