專(zhuān)利名稱(chēng):脫墨污泥高值化綜合利用的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及到環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域,尤其是一種制漿造紙工業(yè)排出的脫墨污泥能源
化利用、資源化回收方法及其裝置。
背景技術(shù):
制漿造紙工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一,纖維資源短缺、能源消耗與環(huán)境污染 是其可持續(xù)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題。世界各國(guó)高度重視廢紙資源的回收利用,2007年我國(guó)廢 紙制槳已經(jīng)占造紙用槳的57%,廢紙制槳可以節(jié)約自然資源,但造紙廠使用廢紙作為造紙 原料時(shí),在脫墨步驟中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物,即脫墨污泥,造成新的環(huán)境污染。典型的浮選 脫墨車(chē)間每生產(chǎn)一噸絕干漿,僅浮選脫墨工段就產(chǎn)生160 500kg濕污泥(或80 150kg 干污泥),根據(jù)我國(guó)廢紙槳用量1600萬(wàn)噸計(jì)算,將面臨約800萬(wàn)噸造紙脫墨污泥處理。國(guó)家 環(huán)保局已將廢紙制槳固體廢棄物列入工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物類(lèi)。 目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)脫墨污泥的主要處理方法為填埋法和焚燒法,填埋法處理簡(jiǎn)便易 行,投資少,但占用大量土地資源,而且脫墨污泥中含有少量的重金屬元素,長(zhǎng)此以往,有毒 物質(zhì)會(huì)在土壤中積累,影響土壤品質(zhì),對(duì)土壤、地下水造成嚴(yán)重的污染;焚燒法處理用其熱 能發(fā)電,設(shè)備投資大,運(yùn)行成本高。如何加強(qiáng)脫墨污泥處置和管理已成為日益突出、不容忽 視的嚴(yán)峻問(wèn)題。 廢紙制漿過(guò)程產(chǎn)生的脫墨污泥熱值在18 25MJ/kg (干固物),具有能源化利用價(jià) 值,其中的無(wú)機(jī)組分主要是白土和碳酸鈣,若回收后純度很高,可以回用作造紙?zhí)盍虾屯坎?顏料。CN01126893. X公開(kāi)了一種利用廢紙?jiān)旒埼勰嘀苽錈Y(jié)磚的方法,CN200410064856. 1 提出了一種全內(nèi)燃輕質(zhì)磚的制作方法,CN200510050528. 0公布一種利用造紙污泥制造的建 筑節(jié)能磚及其制造方法,CN200410096788. 7公開(kāi)了一種焚燒廢紙脫墨濕污泥的方法,用于 造紙行業(yè)產(chǎn)生的廢棄物_脫墨污泥的處理,這些專(zhuān)利均是著眼于脫墨污泥的能源化利用或 材料化應(yīng)用,綜合利用價(jià)值較低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)脫墨污泥的處理方法綜合利用率低的技術(shù)
問(wèn)題,提供一種基于熱化學(xué)轉(zhuǎn)化原理、采用干燥熱解與控溫燃燒相結(jié)合,充分利用脫墨污泥
中的能量資源,回收無(wú)機(jī)填料,實(shí)現(xiàn)脫墨污泥回收利用的綜合處理方法及裝置。
為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案脫墨污泥高值化綜合利用的方
法,包括如下步驟 (1)熱解脫墨污泥在螺旋熱解反應(yīng)器中脫水干燥、熱解,熱解殘?jiān)粩D壓破碎得 到細(xì)小顆粒; (2)控溫燃燒熱解反應(yīng)后的細(xì)小顆粒被輸送進(jìn)隔板式流化床內(nèi)在氧化劑作用下 控溫燃燒,燃燒完全的固體灰渣被排出隔板式流化床,燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物上升到 隔板式流化床上端;
(3)煙氣凈化控溫燃燒產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物在二次風(fēng)的作用下充分燃燒形成高溫?zé)?氣,煙氣中的有機(jī)污染物在高溫作用下充分分解,其燃燒產(chǎn)物排出隔板式流化床;高溫?zé)煔?一部分與空氣混合輸出到隔板式流化床底部作為一次風(fēng)(流化床流化風(fēng)),另一部分輸出 到螺旋熱解反應(yīng)器作為螺旋熱解反應(yīng)器的加熱熱源。 本發(fā)明脫墨污泥的綜合處理方法針對(duì)脫墨污泥中無(wú)機(jī)組分的活性受反應(yīng)溫度影
響明顯的情況,提出兩步法的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝,首先在螺旋熱解反應(yīng)器中進(jìn)行脫墨污泥的
低溫干燥熱解,利用隔板式流化床產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱?duì)螺旋熱解反應(yīng)器外部加熱,然后在隔
板式流化床中進(jìn)行熱解固體殘?jiān)目販厝紵?,使其中的無(wú)機(jī)填料的活性得以保存。所述螺旋熱解反應(yīng)器中的熱解溫度為450 600°C。優(yōu)選為500 55(TC,處于該
溫度下,可以保證脫墨污泥中大部分的揮發(fā)性有機(jī)物完全釋放。 所述隔板式流化床內(nèi)的控溫燃燒溫度為600 800°C 。優(yōu)選為750°C ,處于該溫度
下,在保證較快的燃燒速度同時(shí)使回收利用的無(wú)機(jī)填料保持較高的活性。 所述氧化劑為空氣或者空氣和煙氣的混合氣體。 本發(fā)明還提供了一種脫墨污泥高值化綜合利用的裝置,包括有螺旋熱解反應(yīng)器、 隔板式流化床,所述的螺旋熱解反應(yīng)器用于對(duì)脫墨污泥進(jìn)行干燥熱解,并將其破碎到一定 的粒徑,在所述螺旋熱解反應(yīng)器前端設(shè)有料斗,在所述螺旋熱解反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有用于碾碎并 輸送脫墨污泥的螺旋軸、外側(cè)套設(shè)有外加熱套,該螺旋熱解反應(yīng)器的后端通過(guò)螺旋進(jìn)料器 與隔板式流化床連接,所述外加熱套上分別設(shè)有加熱氣入口、加熱氣出口 ;在所述隔板式流 化床的上端開(kāi)有流化床氣體出口 ,該流化床氣體出口分別連接有煙氣出口 、旋風(fēng)分離器,所 述旋風(fēng)分離器與煙氣出口連通;在所述隔板式流化床的至少一側(cè)上、靠近隔板式流化床中 間位置的喉口處設(shè)有二次風(fēng)入口 ,在隔板式流化床中下部高速區(qū)一側(cè)與螺旋進(jìn)料器相連、 在隔板式流化床下端低速區(qū)一側(cè)上連接有螺旋卸料器、底端上設(shè)有一次風(fēng)入口 。
該裝置還包括有星型卸料閥,該星型卸料閥設(shè)置在螺旋熱解反應(yīng)器的后端與螺旋 進(jìn)料器之間。脫墨污泥顆粒在星型卸料閥作用下連續(xù)進(jìn)入螺旋進(jìn)料器,星型卸料閥用于在 螺旋熱解反應(yīng)器和螺旋進(jìn)料器之間形成氣密,防止竄氣。 所述螺旋軸的垂直截面從靠近所述料斗的一端到靠近所述星型卸料閥的一端依
次遞增。脫墨污泥在干燥、熱解過(guò)程中容易發(fā)生團(tuán)縮結(jié)塊,因此螺旋軸采用漸擴(kuò)式結(jié)構(gòu),即
在螺旋熱解反應(yīng)器前段,螺旋軸與螺旋熱解反應(yīng)器殼體間空隙較大,可以保證脫墨污泥順
利進(jìn)料;在螺旋熱解反應(yīng)器后段,螺旋軸與螺旋熱解反應(yīng)器殼體間空隙較小,團(tuán)縮結(jié)塊的脫
墨污泥在螺旋熱解反應(yīng)器殼體和螺旋軸之間被擠壓破碎成適當(dāng)粒徑的小顆粒。 所述螺旋軸的最小直徑與最大直徑的比為1 : 3 1 : 1.5之間。 所述二次風(fēng)入口處于該隔板式流化床縱向高度的五分之三至五分之四處。 由于脫墨污泥中的水分和灰分含量高,在熱化學(xué)轉(zhuǎn)換過(guò)程中易粘結(jié)、結(jié)團(tuán),因此通
過(guò)采用螺旋軸熱解反應(yīng)器對(duì)脫墨污泥進(jìn)行熱解處理,將脫墨污泥碾碎成脫墨污泥小顆粒,
然后將脫墨污泥小顆粒同入隔板式流化床內(nèi)控溫燃燒,能夠回收得到高活性、低揮發(fā)物含
量的脫墨污泥無(wú)機(jī)填料;采用部分煙氣再循環(huán)和空氣相結(jié)合,在隔板式流化床中進(jìn)行分段
布風(fēng),實(shí)現(xiàn)熱解固體殘焦的控溫燃燒,保持最終回收的脫墨污泥無(wú)機(jī)填料的活性。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明適用于造紙過(guò)程的脫墨污泥高值
化綜合處理,從脫墨污泥中回收能量和無(wú)機(jī)填料,將促進(jìn)廢紙制漿造紙業(yè)的清潔生產(chǎn),提升行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,促進(jìn)節(jié)能、減排任務(wù)實(shí)施。
圖1為本發(fā)明脫墨污泥高值化綜合利用的裝置主視圖; 附圖標(biāo)記說(shuō)明1-螺旋熱解反應(yīng)器,1-1-螺旋軸,2-隔板式流化床,3-料斗,4-外 加熱套,5-熱解氣出口,6_加熱氣入口,7_加熱氣出口,8-星型卸料閥,9-螺旋進(jìn)料器, 10-流化床隔板,11-螺旋卸料器,12-流化床喉口, 13- 二次空氣入口, 14- 一次風(fēng)入口, 15-卸料口 , 16-流化床氣體出口 , 17-旋風(fēng)分離器,18-煙氣出口 , A-高速區(qū),B-低速區(qū)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例 本實(shí)施例提供了一種脫墨污泥高值化綜合利用的方法,包括如下步驟 (1)熱解脫墨污泥在螺旋熱解反應(yīng)器中脫水干燥、熱解,熱解殘?jiān)粩D壓破碎得
到細(xì)小顆粒; (2)控溫燃燒熱解反應(yīng)后的細(xì)小顆粒被輸送進(jìn)隔板式流化床內(nèi)在氧化劑作用下 控溫燃燒,燃燒完全的固體灰渣被排出隔板式流化床,燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物上升到 隔板式流化床上端; (3)煙氣凈化控溫燃燒產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物在二次風(fēng)的作用下充分燃燒形成高溫?zé)?氣,煙氣中的有機(jī)污染物在高溫作用下充分分解,其燃燒產(chǎn)物排出隔板式流化床;高溫?zé)煔?一部分與空氣混合輸出到隔板式流化床底部作為一次風(fēng)(流化床流化風(fēng)),另一部分輸出 到螺旋熱解反應(yīng)器作為螺旋熱解反應(yīng)器的加熱熱源。 請(qǐng)參閱圖1所示,本發(fā)明還提供了一種脫墨污泥高值化綜合利用的裝置,具體結(jié) 構(gòu)為包括有螺旋熱解反應(yīng)器1、隔板式流化床2,螺旋熱解反應(yīng)器1用于對(duì)脫墨污泥進(jìn)行干 燥熱解,并將其破碎到一定的粒徑,在螺旋熱解反應(yīng)器1前端設(shè)有料斗3,在螺旋熱解反應(yīng) 器1內(nèi)設(shè)有用于碾碎并輸送脫墨污泥的螺旋軸l-l、外側(cè)套設(shè)有外加熱套4,該螺旋熱解反 應(yīng)器1的后端通過(guò)螺旋進(jìn)料器9與隔板式流化床2連接,外加熱套4上分別設(shè)有加熱氣入 口 6、加熱氣出口 7 ;在隔板式流化床2的上端開(kāi)有流化床氣體出口 16,該流化床氣體出口 與旋風(fēng)分離器17連通,旋風(fēng)分離器17與煙氣出口 18連通;在隔板式流化床2的至少一側(cè) 上、靠近隔板式流化床2中間位置的喉口 12處設(shè)有二次風(fēng)入口 13,在隔板式流化床2中下 部高速區(qū)一側(cè)與螺旋進(jìn)料器9相連、在隔板式流化床2下端低速區(qū)一側(cè)上連接有螺旋卸料 器11、底端上設(shè)有一次風(fēng)入口 14 ; 該裝置還包括有星型卸料閥8,該星型卸料閥8設(shè)置在螺旋熱解反應(yīng)器1的后端與 螺旋進(jìn)料器9之間。脫墨污泥小顆粒在星型卸料閥8作用下連續(xù)進(jìn)入螺旋進(jìn)料器9。
與螺旋卸料器11還連接有卸料口 15,脫墨污泥小顆粒在螺旋進(jìn)料器9推動(dòng)下被推 入到隔板式流化床2內(nèi),隔板式流化床2內(nèi)的脫墨污泥顆粒燃燒后的燃燒灰渣在螺旋卸料 器ll作用下從卸料口 15排出。 螺旋軸1-1的垂直截面從靠近料斗3的一端到靠近星型卸料閥8的一端依次遞 增,該螺旋熱解反應(yīng)器1螺旋軸1-1的漸擴(kuò)段(前段)占螺旋軸1-1總長(zhǎng)度的60% ,螺旋軸1-1最小直徑與最大直徑比值為1 : 4;螺旋軸i-i后段與螺旋熱解反應(yīng)器i外殼內(nèi)壁的縫
隙為2mm 。 本發(fā)明的具體運(yùn)行過(guò)程如下本實(shí)施例中輸料機(jī)構(gòu)為料斗3,脫墨污泥儲(chǔ)存在料 斗3內(nèi),脫墨污泥在螺旋軸1-1的螺葉作用下均勻連續(xù)的進(jìn)入螺旋熱解反應(yīng)器l,通過(guò)控 制螺旋軸1-1的轉(zhuǎn)速,可控制物料在螺旋熱解反應(yīng)器1內(nèi)的停留時(shí)間為20min,脫墨污泥在 螺旋熱解反應(yīng)器1內(nèi)干燥、熱解(該熱解溫度為450 60(TC,本實(shí)施例選取的熱解溫度為 550°C ),干燥、熱解產(chǎn)生的水蒸氣和熱解氣從熱解氣出口 5排出,熱解氣經(jīng)除去水蒸氣后可 做能源化利用;外加熱套4的加熱熱源為從加熱氣入口 6供入的高溫?zé)煔?該高溫?zé)煔鉃?從煙氣出口 18排出來(lái)的高溫?zé)煔?,高溫?zé)煔庠谕饧訜崽?內(nèi)與螺旋熱解反應(yīng)器1完成換 熱后從加熱氣出口 7流出; 擠壓破碎后的脫墨污泥顆粒(該顆粒的直徑為O. 2 lmm)在螺旋進(jìn)料器9的作用 下被推入隔板式流化床2內(nèi),在從一次風(fēng)入口 14供入的氧化劑作用下,脫墨污泥在隔板式 氣流床2的高速區(qū)A內(nèi)控溫燃燒(高速區(qū)內(nèi)的流化速度為O. 6m/s,該控溫燃燒溫度為600 80(TC,本實(shí)施例選取的控溫燃燒溫度為750°C ),從一次風(fēng)入口 14供入的氧化劑可以是空 氣或者空氣和煙氣的混合物,通過(guò)調(diào)節(jié)再循環(huán)煙氣的比例可以控制隔板式流化床2內(nèi)的燃 燒溫度,本實(shí)施例中一次風(fēng)煙氣和空氣混合比例為0. 4,一次風(fēng)當(dāng)量比控制在0. 7 ;燃燒完 的燃燒灰渣在氣流作用下進(jìn)入隔板式氣流床2的低速區(qū)B(其流化速度為O. lm/s),并最終 在螺旋卸料器11做用下從卸料口 15排出,燃燒灰渣的主要成分是白土和碳酸鈣,通過(guò)控制 合適的燃燒溫度可以是其保持較高的活性; 脫墨污泥燃燒產(chǎn)生的煙氣在通過(guò)流化床喉口 12時(shí),在從二次風(fēng)入口 13供入的過(guò) 量二次風(fēng)作用下充分燃燒(本實(shí)施例二次風(fēng)過(guò)量空氣系數(shù)為1.3),脫墨污泥燃燒產(chǎn)生的煙 氣中的有機(jī)污染物在燃燒高溫作用下充分分解,燃燒產(chǎn)物從流化床氣體出口 16進(jìn)入旋風(fēng) 分離器17內(nèi),經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器17脫出煙氣中的顆粒物后,從煙氣出口 18流出,從煙氣出口 18流出的煙氣一部分進(jìn)入外加熱煙氣加熱氣入口 6,一部分進(jìn)入一次風(fēng)入口 14。
本實(shí)施例隔板式流化床2中的高速區(qū)A和低速區(qū)B之間由流化床隔板10隔開(kāi)。
上列詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說(shuō)明,該實(shí)施例并非用以限制本發(fā) 明的專(zhuān)利范圍,凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更,均應(yīng)包含于本案的專(zhuān)利范圍中。
權(quán)利要求
一種脫墨污泥高值化綜合利用的方法,其特征在于,包括如下步驟(1)熱解脫墨污泥在螺旋熱解反應(yīng)器中脫水干燥、熱解,熱解殘?jiān)粩D壓破碎得到細(xì)小顆粒;(2)控溫燃燒熱解反應(yīng)后的細(xì)小顆粒被輸送進(jìn)隔板式流化床內(nèi)在氧化劑作用下控溫燃燒,燃燒完全的固體灰渣被排出隔板式流化床,燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物上升到隔板式流化床上端;(3)煙氣凈化控溫燃燒產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物在二次風(fēng)的作用下充分燃燒形成高溫?zé)煔?,煙氣中的有機(jī)污染物在高溫作用下充分分解,其燃燒產(chǎn)物排出隔板式流化床;高溫?zé)煔庖徊糠峙c空氣混合輸出到隔板式流化床底部作為一次流化床流化風(fēng),另一部分輸出到螺旋熱解反應(yīng)器作為螺旋熱解反應(yīng)器的加熱熱源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫墨污泥高值化綜合利用的方法,其特征在于所述螺旋 熱解反應(yīng)器中的熱解溫度為450 60(TC,脫墨污泥在螺旋熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間為 10min 30min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫墨污泥高值化綜合利用的方法,其特征在于所述隔板式流化床內(nèi)的控溫燃燒溫度為600 800°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一所述的脫墨污泥高值化綜合利用的方法,其特征在于 所述氧化劑為空氣或者空氣和煙氣的混合氣體。
5. —種脫墨污泥高值化綜合利用的裝置,其特征在于包括有螺旋熱解反應(yīng)器(1)、隔 板式流化床(2),在所述螺旋熱解反應(yīng)器(1)前端設(shè)有料斗(3),在所述螺旋熱解反應(yīng)器(1) 內(nèi)設(shè)有用于碾碎并輸送脫墨污泥的螺旋軸(l-l)、外側(cè)套設(shè)有外加熱套(4),該螺旋熱解反 應(yīng)器(1)的后端通過(guò)螺旋進(jìn)料器(9)與隔板式流化床(2)連接,所述外加熱套(4)上分別 設(shè)有加熱氣入口 (6)、加熱氣出口 (7);在所述隔板式流化床(2)的上端開(kāi)有流化床氣體出 口 (16),該流化床氣體出口 (16)連接旋風(fēng)分離器(17),所述旋風(fēng)分離器(17)與煙氣出口 (18)連通;在所述隔板式流化床(2)的至少一側(cè)上、靠近隔板式流化床(2)中間位置的喉 口 (12)處設(shè)有二次風(fēng)入口 (13),在隔板式流化床(2)中下部高速區(qū)一側(cè)與螺旋進(jìn)料器(9) 相連、在隔板式流化床(2)下端低速區(qū)一側(cè)上連接有螺旋卸料器(11)、底端上設(shè)有一次風(fēng) 入口 (14)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫墨污泥高值化綜合利用的裝置,其特征在于還包括有星 型卸料閥(8),該星型卸料閥(8)設(shè)置在螺旋熱解反應(yīng)器(1)的后端與螺旋進(jìn)料器(9)之 間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫墨污泥高值化綜合利用的裝置,其特征在于所述螺旋軸 (1-1)的垂直截面從靠近所述料斗(3)的一端到靠近所述星型卸料閥(8)的一端依次遞增。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的脫墨污泥高值化綜合利用的裝置,其特征在于所述螺旋軸 (1-1)的最小直徑與最大直徑的比為1 : 3到1 : 1.5之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的脫墨污泥高值化綜合利用的裝置,其特征在于所述螺旋軸 (1-1)的前段漸擴(kuò)段占螺旋軸(1-1)總長(zhǎng)度的50% 80%,螺旋軸(1-1)后段與螺旋熱解 反應(yīng)器(1)外殼內(nèi)壁的縫隙在lmm 3mm之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5到9中任一所述的脫墨污泥高值化綜合利用的裝置,其特征在于 所述二次風(fēng)入口 (13)處于該隔板式流化床(2)縱向高度的五分之三至五分之四處。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了脫墨污泥高值化綜合利用的方法,包括如下步驟熱解脫墨污泥在螺旋熱解反應(yīng)器中脫水干燥、熱解,熱解殘?jiān)粩D壓破碎得到細(xì)小顆粒;控溫燃燒熱解反應(yīng)后的細(xì)小顆粒被輸送進(jìn)隔板式流化床內(nèi)在氧化劑作用下控溫燃燒,燃燒完全的固體灰渣被排出隔板式流化床,燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物上升到隔板式流化床上端;煙氣凈化控溫燃燒產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物在二次風(fēng)的作用下充分燃燒形成高溫?zé)煔?,煙氣中的有機(jī)污染物在高溫作用下充分分解,其燃燒產(chǎn)物排出隔板式流化床;高溫?zé)煔庖徊糠峙c空氣混合輸出到隔板式流化床底部作為一次風(fēng)(流化床流化風(fēng)),另一部分輸出到螺旋熱解反應(yīng)器作為螺旋熱解反應(yīng)器的加熱熱源。本發(fā)明將促進(jìn)廢紙制漿造紙業(yè)的清潔生產(chǎn),促進(jìn)節(jié)能、減排任務(wù)實(shí)施。
文檔編號(hào)F23G7/00GK101698562SQ20091019366
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者李海濱, 武宏香, 王小波, 趙增立 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所