[发明专利]一种微藻生物质和污泥的共热解系统及其方法

说明书

技术领域

本发明总地涉及生物能源技术领域，具体涉及一种微藻生物质和污泥的共热解系统及其方法。

背景技术

污泥处理要求减量化、资源化和无害化，污泥热解技术就是其中的重要技术路线之一。但是污泥本身灰分含量高、热值低，使得一些污泥热解装置工艺系统能耗不能自给自足、不能稳定运行，能源效率较低。因此，污泥资源化、减量化过程中，经常会掺混其它燃料，比如在污泥热解过程中掺混高热值的化石燃料(如煤粉)，可以解决此类问题。但是化石燃料属于不可再生资源，而且温室气体排放水平高，不能实现CO₂的再循环利用。又或者在污泥热解过程中掺混农林废弃物，虽然也可以增加热解油品质、改善热解过程特性参数，但非就地生成的农林废弃物增加了污泥热解工艺中辅料运输和破碎预处理成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种微藻生物质和污泥的共热解系统及其方法。污泥是污水处理厂的主要产物之一，而微藻在污水处理过程中发挥重要水体净化作用，且就近生长繁殖产生。

本发明提供了一种微藻生物质和污泥的共热解系统，其中，所述系统包括脱水干燥单元、热解单元和分离单元。所述脱水干燥单元包括污泥入口、微藻入口和干燥混合物出口。所述热解单元包括干燥混合物入口、焦炭出口和高温油气出口。所述分离单元包括高温油气入口、热解气出口、焦油出口和冷凝水出口。所述脱水干燥单元的干燥混合物出口连接所述热解单元的干燥混合物入口，所述热解单元的高温油气出口连接所述分离单元的高温油气入口。

优选地，根据前述的系统，其中，所述系统还包括加氢精制单元和分馏单元。所述加氢精制单元包括焦油入口、废水出口和加氢精制产物出口。所述分馏单元包括加氢精制产物入口、汽油出口、煤油出口和柴油出口。所述分离单元的焦油出口连接所述加氢精制单元的焦油入口，所述加氢精制单元的加氢精制产物出口连接所述分馏单元的加氢精制产物入口。

更优选地，根据前述的系统，其中，所述脱水干燥单元包括离心装置和热干化装置。所述污泥入口和所述微藻入口设在所述离心装置，所述离心装置还包括脱水混合物出口和水分出口。所述干燥混合物出口设在所述热干化装置，所述热干化装置还包括脱水混合物入口和高温烟气入口。所述离心装置的脱水混合物出口连接所述热干化装置的脱水混合物入口。

更优选地，根据前述的系统，其中，所述分离单元包括冷凝装置和油水分离装置。所述高温油气入口和所述热解气出口设在所述冷凝装置，所述冷凝装置还包括油水混合物出口。所述焦油出口和所述冷凝水出口设在所述油水分离装置，所述油水分离装置还包括油水混合物入口。所述冷凝装置的油水混合物出口连接所述油水分离装置的油水混合物入口。

或更优选地，根据前述的系统，其中，所述系统还包括焦油预处理单元，所述分离单元的焦油出口经所述焦油预处理单元连接所述加氢精制单元的焦油入口。

本发明还提供了采用上述系统共热解微藻和污泥的方法，其中，所述方法包括：

(A)脱水干燥：将污泥和微藻送入所述脱水干燥单元进行脱水干燥得到含水量低于10质量％的干燥混合物和水分，所述干燥混合物送入所述热解单元，所述污泥和所述微藻的质量比为2:1-1:2；

(B)混合物的热解：在所述热解单元中，将步骤(A)得到的干燥混合物进行热解生成高温油气和焦炭，所述高温油气在所述热解单元中停留时间小于3秒，即送入所述分离单元，热解温度为400-500℃，气氛为氮气，热解时间为20-40分钟；

(C)高温油气的分离：在所述分离单元中，将步骤(B)生成的高温油气进行分离得到热解气、焦油和冷凝水。

优选地，根据前述的方法，其中，步骤(C)后还包括：

(D)焦油的加氢精制：将步骤(C)得到的焦油送入所述加氢精制单元进行加氢精制生成加氢精制产物和废水，所述加氢精制产物送入所述分馏单元，加氢压力为3-4MPa，温度为300-350℃；

(E)加氢精制产物的分馏：在所述分馏单元中，将所述加氢精制产物进行分馏得到汽油、煤油和柴油。

更优选地，根据前述的方法，其中，步骤(D)还包括对所述焦油进行预处理，所述预处理为闪蒸脱水和/或电脱盐。

优选地，根据前述的方法，其中，步骤(A)中，所述脱水为将所述微藻和所述污泥进行离心得到含水率低于50质量％的脱水混合物；所述干燥为将所述脱水混合物进行热干化得到含水率低于10质量％的干燥混合物。