本發(fā)明涉及待脫水物料、例如來自污水處理流程的污泥的熱處理領(lǐng)域。

本發(fā)明尤其涉及這種物料的水熱碳化和過濾干燥方法。

本發(fā)明也涉及使用這種方法的干燥設(shè)備。

背景技術(shù)：

水熱碳化操作和過濾操作相結(jié)合的干燥方法，在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。

WO2015/008219A1提出一種設(shè)備，其具有串聯(lián)安裝的反應(yīng)器和過濾介質(zhì)。廢水污泥類的待脫水物料可輸入到反應(yīng)器中，在壓力下保持在接近200℃的溫度，以便進(jìn)行所述水熱碳化操作。在該設(shè)備中，從反應(yīng)器出來的碳化物料相繼進(jìn)行冷卻、減壓、然后過濾。

這種設(shè)備和方法的缺陷是，其不能使待脫水物料干燥到使該物料達(dá)到最佳熱增值的干燥度，通常為90％的干燥度。

本發(fā)明旨在提出干燥方法和設(shè)備，其使能量消耗最優(yōu)化，同時(shí)能夠根據(jù)最終需要，使待脫水物料干燥到50至95％的干燥度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，待脫水物料的干燥方法包括使待脫水物料在工業(yè)處理線上的移動(dòng)，所述工業(yè)處理線具有反應(yīng)器和熱交換器，

工業(yè)處理線還具有機(jī)械壓縮系統(tǒng)，所述干燥方法包括：

-熱調(diào)節(jié)工序，其為水熱碳化類型，在此過程中，待脫水物料在最好為0.6至3.5兆帕的碳化壓力P0下，在最好為140至300℃的碳化溫度T0下，保持在反應(yīng)器中，

-熱調(diào)節(jié)工序，在此過程中，將反應(yīng)器中的待脫水物料保持在碳化壓力P0下和在碳化溫度T0下，碳化壓力P0優(yōu)選在0.6至3.5兆帕之間，碳化溫度T0優(yōu)選在140至300℃之間，

-熱傳遞工序，在此過程中，通過熱交換器，將經(jīng)受過熱調(diào)節(jié)工序的待脫水物料中具有的至少一部分熱量傳遞給載熱流體，

-機(jī)械脫水工序，在此過程中：

ο將經(jīng)受過熱調(diào)節(jié)工序和熱傳遞工序的待脫水物料輸入到機(jī)械壓縮系統(tǒng)中，

ο通過施加優(yōu)選大于0.5兆帕的脫水壓力P1，壓縮機(jī)械壓縮系統(tǒng)(6)中具有的待脫水物料，以及

ο排放待脫水物料的液體部分，該液體部分在待脫水物料的壓縮作用下與待脫水物料分離，

以及

-加熱工序，在此過程中，將經(jīng)受過熱傳遞工序的載熱流體中具有的至少一部分熱量傳遞給待脫水物料，該加熱工序與機(jī)械脫水工序同時(shí)進(jìn)行，或者在機(jī)械脫水工序之后進(jìn)行。

優(yōu)選地，機(jī)械壓縮系統(tǒng)是熱壓濾機(jī)，其具有至少兩個(gè)板：

-在機(jī)械脫水工序時(shí)，待脫水物料的壓縮挨靠至少一個(gè)所述板進(jìn)行，以及

-在加熱工序時(shí)，使經(jīng)受熱傳遞工序的載熱流體在至少一個(gè)所述板中形成的通道中流通，該至少一個(gè)所述板與挨靠其壓縮待脫水物料的至少一個(gè)所述板最好一致。

這種干燥方法可回收熱交換器排放的能量，將這種回收的熱用于使待脫水物料在熱壓濾機(jī)中進(jìn)行干燥。在例如WO2015/008219A1提出的現(xiàn)有技術(shù)的公知方法中，所述排放的能量有損失。因此，本發(fā)明可再使用這種排放的能量，使能量消耗最佳化。

此外，熱壓濾機(jī)的使用特別有利于使碳化物料，即經(jīng)受水熱碳化類型的熱調(diào)節(jié)工序的物料進(jìn)行干燥。

實(shí)際上，熱壓濾機(jī)干燥一般具有以下難度：

-將熱量從加熱板傳遞到熱壓濾機(jī)中的待脫水物料，以及

-在這種干燥時(shí)，排放熱壓濾機(jī)中產(chǎn)生的水汽。

當(dāng)脫水物料是以20％的干燥度進(jìn)入熱壓濾機(jī)的廢水污泥時(shí)，為達(dá)到90％的干燥度，加熱持續(xù)時(shí)間需要非常長，通常是十二個(gè)小時(shí)。因此，熱壓濾機(jī)的尺寸確定由其干燥作用調(diào)節(jié)，而不是由其過濾作用調(diào)節(jié)。這表現(xiàn)為較少由熱壓濾機(jī)進(jìn)行干燥。

但是，當(dāng)待氣化水量少時(shí)，這種現(xiàn)象減少到最低限度。在這一方面，最好在水熱碳化準(zhǔn)備工序時(shí)，使用熱壓濾機(jī)干燥碳化物料，輸入到熱壓濾機(jī)中的碳化物料可具有在50至65％之間的干燥度。

對(duì)于干燥具有約20％干燥度的污泥來說，壓力過濾機(jī)的熱消耗約為1000kWh/tEE，其中約15％來自加熱工序本身。在本方法中，據(jù)計(jì)算，干燥具有約65％干燥度的污泥的能耗約為363kWH/tMS。計(jì)算反應(yīng)器輸出端的175-350kWh/tMS的可用能量(碳化物料的溫度)時(shí)，可包括實(shí)施加熱工序的能量需求。

優(yōu)選地，待脫水物料是來自污水處理的廢水污泥。

有利地，可以如下方式來實(shí)施熱傳遞工序：

-使載熱流體和待脫水物料在熱交換器中流通，以及

-使載熱流體在流通回路中流通，流經(jīng)熱交換器，通過控制流通泵使載熱流體在流通回路中流通；

并且，控制流通泵和/或熱交換器，以降低待脫水物料的溫度，直至過濾溫度T1，過濾溫度T1優(yōu)選低于90℃，優(yōu)選為50至70℃之間。

一方面，這種過濾溫度T1與一些熱壓濾機(jī)技術(shù)一致，特別是與膜片式熱壓濾機(jī)的膜片材料兼容。

另一方面，這種過濾溫度T1使熱壓濾機(jī)的過濾性和該設(shè)備的能量消耗最佳化。

根據(jù)一個(gè)有利的特征，可在球形件中貯存至少一部分經(jīng)受過熱傳遞工序的載熱流體，加熱工序時(shí)使用過的載熱流體至少部分地在該球形件中提取。

這種球形件可貯存使用熱壓濾機(jī)實(shí)施加熱工序所需的至少一部分熱量。

鑒于水熱碳化操作的可以是連續(xù)的或者不連續(xù)的特性以及熱壓濾機(jī)工作的不連續(xù)特性，這種貯存特別有利。

根據(jù)另一個(gè)有利的特征，可在載熱流體用于加熱工序之前，用附加熱源加熱載熱流體。

這種附加熱源可滿足熱壓濾機(jī)實(shí)施加熱工序的需要，視球形件的大小而定。

有利地，在機(jī)械脫水工序時(shí)，使接納待脫水物料的機(jī)械壓縮系統(tǒng)的內(nèi)部空間減壓；并且，可向水汽處理系統(tǒng)引導(dǎo)如此排出的氣體或蒸汽。

因此，這種方法可特別在待脫水物料是廢水污泥時(shí)，控制使用熱壓濾機(jī)散發(fā)的氣味。

根據(jù)另一個(gè)有利的特征，最好使加熱持續(xù)時(shí)間D0參數(shù)化，加熱持續(xù)時(shí)間D0相應(yīng)于實(shí)施加熱工序的持續(xù)時(shí)間，以使機(jī)械壓縮系統(tǒng)中具有的待脫水物料的干燥度在該加熱工序結(jié)束時(shí)達(dá)到或者超過最終干燥度Sf，最終干燥度Sf優(yōu)選在50至95％之間。

這種特征可根據(jù)最終需要使待脫水物料干燥，從而使所述方法的能量消耗最佳化。

本發(fā)明也涉及干燥設(shè)備，其具有：

-反應(yīng)器，用于貯存待脫水物料和使待脫水物料保持在碳化壓力P0以及碳化溫度T0下，碳化壓力P0優(yōu)選在0.6至3.5兆帕之間，碳化溫度T0優(yōu)選在140至300℃之間，

以及

-熱交換器，用于使從反應(yīng)器出來的待脫水物料中具有的至少一部分熱量傳遞給載熱流體，

其特征在于，干燥設(shè)備還具有：

-機(jī)械壓縮系統(tǒng)，機(jī)械壓縮系統(tǒng)具有：

ο內(nèi)部空間，用于接納待脫水物料，

ο壓縮件，適于壓縮機(jī)械壓縮系統(tǒng)中具有的待脫水物料，

ο過濾物排放出口，用于在壓縮待脫水物料時(shí)排放待脫水物料的液體部分，

-加熱器，用于使來自熱交換器的載熱流體中具有的至少一部分熱量，傳遞給在機(jī)械壓縮系統(tǒng)內(nèi)或者在機(jī)械壓縮系統(tǒng)下游的待脫水物料。

優(yōu)選地，機(jī)械壓縮系統(tǒng)是熱壓濾機(jī)，熱壓濾機(jī)具有至少兩個(gè)板，壓縮件用于挨靠至少一個(gè)所述板壓縮熱壓濾機(jī)中具有的待脫水物料；并且，至少一個(gè)所述板具有適于接納加熱液體的通道，所述干燥設(shè)備布置成該加熱液體至少部分地由來自熱交換器的載熱流體構(gòu)成，加熱器具有所述通道。

根據(jù)一個(gè)有利的特征，所述設(shè)備還可具有附加熱源，附加熱源適于在載熱流體到達(dá)加熱器之前加熱載熱流體。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)有利的特征，所述設(shè)備還可具有球形件，球形件用于在機(jī)械壓縮系統(tǒng)的上游，至少部分地貯存從熱交換器出來的載熱流體。

上述優(yōu)越性也適用于這種干燥設(shè)備。

附圖說明

根據(jù)參照示出本發(fā)明干燥設(shè)備的圖1對(duì)非限制性實(shí)施方式的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它優(yōu)越性和特征將顯而易見。

具體實(shí)施方式

由于后面所述的實(shí)施方式是非限制性的，因此，尤其可考慮這樣的本發(fā)明的實(shí)施方式：實(shí)施方式僅包括對(duì)獨(dú)立于其它描述特征的一些描述特征的選擇(即使這種選擇孤立于具有其它描述特征的語句中)，如果這種特征選擇足以賦予技術(shù)優(yōu)越性或足以區(qū)別本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)。這種選擇具有至少一個(gè)特征，優(yōu)選功能性特征而沒有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)；或者僅具有一部分結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如果僅該部分賦予技術(shù)優(yōu)越性或足以區(qū)別本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)。

圖1示出本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式。

根據(jù)該實(shí)施方式，所述設(shè)備具有一條工業(yè)處理線，待脫水物料例如廢水污泥在工業(yè)處理線中移動(dòng)。

所謂待脫水物料，優(yōu)選地，是指膏狀或者液體物料，優(yōu)選地，是污泥。

所謂物料的脫水，是指不管用什么方法，從該物料去除(部分或全部)水分。

下文中，用語“污泥”可代之以“待脫水物料”。

該工業(yè)處理線具有不同的污泥引導(dǎo)構(gòu)件或者導(dǎo)管9a-9i，以及其間由這些導(dǎo)管9a-9i連接的不同裝置。

污泥以例如4至25％的干燥度由導(dǎo)管9a到達(dá)一個(gè)泵11，其使污泥處于壓力下。泵11的出口由導(dǎo)管9b連接于一個(gè)加熱器12。

加熱器12適于在一個(gè)反應(yīng)器1的上游或反應(yīng)器內(nèi)通過直接或間接導(dǎo)熱加熱污泥，反應(yīng)器1中實(shí)施熱調(diào)節(jié)工序(通常是水熱碳化操作)。該加熱器12可通過熱流體，例如油、蒸汽或者加熱的水，或者通過直接注入不同類型的蒸汽，進(jìn)行熱傳遞。

在圖1所示的實(shí)施例中，該加熱器12通過與熱流體例如油的熱傳遞加熱污泥，所述熱流體由一個(gè)泵121在一個(gè)回路122中進(jìn)行流通。該加熱器12最好是管式交換器，污泥和對(duì)流熱流體在其中流通。

加熱器12由導(dǎo)管9c連接于反應(yīng)器1。

優(yōu)選地，用任何適當(dāng)?shù)淖⑷肫?4在污泥中注入添加劑。添加劑可以是任何適于分解有機(jī)物的催化劑，例如硫酸這樣的酸。添加劑的注入可在反應(yīng)器1的上游或者在其內(nèi)進(jìn)行。

反應(yīng)器1用于貯存污泥，使之保持在通常為0.6至3.5兆帕的碳化壓力P0，以及通常為140至300℃的碳化溫度T0。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，反應(yīng)器1的唯一作用是確保使污泥進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)通常是水解的停留時(shí)間。因此，反應(yīng)器1可以是一個(gè)隔開或不隔開的、配置或不配置管件的室，或者例如是一個(gè)其長度足以確保所需停留時(shí)間的管子。其可進(jìn)行混合或不混合，分批或連續(xù)工作。

反應(yīng)器1最好圍繞以一個(gè)形成雙層壁的外殼13，熱流體，通常是油，在其中流通，用于使反應(yīng)器1中的污泥加熱或者保持溫度。熱流體例如通過一個(gè)安裝在與雙層壁連接的一個(gè)回路132上的泵131，在雙層壁中流通。

或者，也可注入蒸汽，使反應(yīng)器1保持溫度或壓力。

用于使污泥增壓、加熱污泥、使之保持溫度和分解的這些方法可覆蓋任何標(biāo)準(zhǔn)配置。

特別是，熱調(diào)節(jié)工序可在并聯(lián)工作的不同池中進(jìn)行。

碳化污泥，即經(jīng)受水熱碳化操作的污泥，例如在反應(yīng)器1中保持在碳化壓力P0和碳化溫度T0，經(jīng)導(dǎo)管9d輸送到一個(gè)熱交換器2。通常，碳化污泥在反應(yīng)器1出口的溫度高于100℃，例如為100至120℃。

在反應(yīng)器1的出口，以及在熱交換器2的上游，一個(gè)輔助交換器(未示出)可用于回收污泥中的熱，滿足水熱碳化過程的需要。

熱交換器2用于向最好是水的載熱流體傳遞來自反應(yīng)器1的污泥中的至少一部分熱量，以實(shí)施熱傳遞工序。

載熱流體通過流通泵31在一個(gè)經(jīng)過熱交換器2的流通回路32中流通。

流通回路32也經(jīng)過球形件3，以使來自熱交換器2的、通過與來自反應(yīng)器1的污泥的熱量傳遞被加熱的至少一部分載熱流體，貯存在球形件3中。優(yōu)選地，流通回路32布置成從球形件3出來的、流向熱交換器2的載熱流體在球形件3的下部部分提取，來自熱交換器2的載熱流體在上部部分注入到球形件3中(上部部分和下部部分在本說明書中限定成，從上部部分向下部部分的方向平行于地心引力)。因此，到達(dá)熱交換器2中的被加熱的載熱流體部分，由上而下逐漸加熱球形件3中的載熱流體。

球形件3的尺寸確定成貯存的熱滿足安裝在熱交換器2下游的一個(gè)熱壓濾機(jī)6的加熱需要(見后面)。

球形件3最好用于通過提高其平均溫度而不是增大其空間來貯存熱。特別是，球形件3的上部部分的溫度可在60至120℃之間波動(dòng)，平均溫度可在50至100℃之間波動(dòng)，從而可大量貯存熱。

優(yōu)選地，控制流通泵31和/或熱交換器2，降低從熱交換器2出來的污泥的溫度，直至過濾溫度T1，優(yōu)選地，低于90℃，最好為50至70℃。為此，例如可以：

-控制流通泵31的速度，和/或

-通過進(jìn)行下列工序，控制熱交換器2：

·提取從熱交換器2出來的一部分載熱流體，以及

·在熱交換器2的上游(優(yōu)選地，在流通泵31的上游)，由三通閥33進(jìn)行再輸入，該提取部分通過附加回路331向閥33輸送。

優(yōu)選地，載熱流體在熱交換器2中與污泥對(duì)流流通(與圖1所示相反)。

優(yōu)選地，為安全起見，一個(gè)氣冷式冷凝器34安裝在流通回路32上，以確保熱交換器2在熱壓濾機(jī)6不使用時(shí)進(jìn)行冷卻。

從熱交換器2出來的污泥由導(dǎo)管9e到達(dá)一個(gè)減壓設(shè)備15中?；蛘?，減壓設(shè)備15可布置在熱交換器2的上游。

在圖1所示的實(shí)施方式中，從減壓設(shè)備15排出的污泥由導(dǎo)管9f到達(dá)貯存池5中。減壓設(shè)備15，例如閥，可使污泥不經(jīng)汽化而輸送到貯存池5中。

根據(jù)一種有利的實(shí)施方式，回路52連接球形件3與貯存池5。該回路52布置成由泵51使一部分載熱流體在球形件3與貯存池5之間以封閉回路流通，保持貯存池5中污泥的溫度。有利地，該部分載熱流體在球形件3的上部部分提取，在下部部分再輸入。

泵61通過導(dǎo)管9g抽取貯存池5中的污泥，再壓送到熱壓濾機(jī)6中。

熱壓濾機(jī)6適于實(shí)施機(jī)械脫水工序和污泥加熱工序。

熱壓濾機(jī)6具有至少兩個(gè)彼此疊置的板和用于接納污泥的內(nèi)部空間。內(nèi)部空間例如實(shí)施成一個(gè)或多個(gè)過濾室，其在一個(gè)或多個(gè)板上形成，例如呈凹口形。板的實(shí)施例在WO2004/024290A1中述及。

為了實(shí)施機(jī)械脫水工序，熱壓濾機(jī)6具有壓縮件，壓縮件適于在至少一個(gè)所述板上壓縮熱壓濾機(jī)6中的污泥。優(yōu)選地，該壓縮件是膜片，其安裝于板(因此，膜片例如用聚丙烯制成)，或者固定在板上(膜片例如用橡膠制成)。優(yōu)選地，熱壓濾機(jī)6具有多對(duì)板，每對(duì)的一個(gè)板具有一個(gè)膜片，每對(duì)的另一個(gè)板具有一個(gè)過濾室。優(yōu)選地，此類壓縮通過膜片加壓或充氣進(jìn)行，例如以最好高于0.5兆帕、通常是1.5兆帕的脫水壓力P1，充入壓縮空氣或者水。

這種壓縮件是有利的，因?yàn)槠淇蓪?duì)熱壓濾機(jī)6的內(nèi)部空間中的污泥施加均勻壓力。

機(jī)械脫水工序通常包括：

-例如由泵61以0.6或0.7兆帕的壓力，向熱壓濾機(jī)6供給污泥；活塞使板一個(gè)保持緊壓在另一個(gè)上；

-污泥(該工序時(shí)稱為濾塊)在熱壓濾機(jī)6的內(nèi)部空間中以該供給壓力進(jìn)行初步加工；

-泵送停止，膜片例如充氣15至45分鐘；在該壓縮工序時(shí)，一方面，稱為過濾物的污泥的液體部分由一個(gè)過濾物排放出口9i2進(jìn)行排放，液體部分在壓縮作用下與污泥分離，另一方面，污泥在至少一個(gè)板上，優(yōu)選地，在具有一個(gè)過濾室的至少一個(gè)板上進(jìn)行壓縮。

在機(jī)械脫水工序時(shí)，例如開動(dòng)通風(fēng)機(jī)63，使接納污泥的熱壓濾機(jī)6的內(nèi)部空間減壓，由導(dǎo)管631，將如此排放的氣體或蒸汽引向水汽處理系統(tǒng)632。

熱壓濾機(jī)6的一個(gè)或多個(gè)板，尤其是具有一個(gè)過濾室的板，具有適于接納加熱液體的通道。

優(yōu)選地，所述設(shè)備布置成該加熱液體至少部分地由來自熱交換器2的載熱流體構(gòu)成，優(yōu)選地，由來自球形件3的載熱流體構(gòu)成。為此，用泵35使載熱流體在連接球形件3與這些通道的封閉回路36中流通。因此，如圖1所示，輸入到通道中的載熱流體最好在球形件3的上部部分提取，從熱壓濾機(jī)6出來的載熱流體最好再在球形件3的下部部分輸入。

這些布置可實(shí)施加熱工序，在此過程中，使載熱流體在通道中流通。

水熱碳化操作的實(shí)施可以不連續(xù)，尤其是當(dāng)該實(shí)施分批地進(jìn)行時(shí)，以及在熱傳遞工序時(shí)，被加熱的載熱流體的使用可能不足以實(shí)施加熱工序，所述設(shè)備最好具有附加熱源4，附加熱源適于在載熱流體到達(dá)熱壓濾機(jī)6之前加熱載熱流體。因此，必要時(shí)，在載熱流體在通道中流通之前，由這種附加熱源4加熱載熱流體。

該附加熱源4最好是鍋爐，其最好安裝在一個(gè)安裝在球形件3上的回路42上，以便：

-起動(dòng)泵41，最好在下部部分提取球形件3中的一部分載熱流體，

-用附加熱源4加熱在回路42中流通的部分載熱流體，以及

-最好在上部部分將如此加熱的該部分載熱流體再輸入到球形件3中。

有利地，使加熱持續(xù)時(shí)間D0參數(shù)化，加熱持續(xù)時(shí)間D0相應(yīng)于實(shí)施加熱工序的持續(xù)時(shí)間，以使熱壓濾機(jī)中待脫水物料的干燥度在該加熱工序結(jié)束時(shí)達(dá)到或者超過最終干燥度Sf，干燥度優(yōu)選在50至95％之間。

當(dāng)機(jī)械脫水工序和加熱工序結(jié)束時(shí)，熱壓濾機(jī)6中的脫水污泥，即經(jīng)受這些工序的污泥，由拆除出口9i1從熱壓濾機(jī)6向回收系統(tǒng)62出來。

關(guān)于熱壓濾機(jī)6以及機(jī)械脫水工序和加熱工序的實(shí)施，施壓、過濾、加熱、減壓、回收脫水污泥、處理氣體或蒸汽的裝置可覆蓋任何標(biāo)準(zhǔn)配置。因此，該設(shè)備中使用的熱壓濾機(jī)6可以是任何公知類型的，例如WO98/25684述及的類型。

上述不同裝置的控制由任何適當(dāng)?shù)目刂茩C(jī)構(gòu)7確保，例如計(jì)算機(jī)中央處理器或者電子控制臺(tái)，電子控制臺(tái)配有每種裝置例如泵、閥、反應(yīng)器(例如溫度、壓力)、通風(fēng)機(jī)(例如流量)等等的獨(dú)立控制裝置(這種控制在圖1上用虛線示出)。

在未示出的一種實(shí)施方式中，熱壓濾機(jī)6代之以機(jī)械壓縮系統(tǒng)，例如簡單壓力過濾機(jī)(未示出)，或者活塞式壓力機(jī)，其輸出端朝向加熱器，例如低溫干燥器(未示出，最好位于壓力過濾機(jī)的下游)。該低溫干燥器可以是帶式干燥器，例如STC公司投入商業(yè)生產(chǎn)的帶式干燥器。這種帶式干燥器可使用通常低于90℃的低溫?zé)嵩词刮勰喔稍?。根?jù)這種實(shí)施方式的設(shè)備可使經(jīng)受熱調(diào)節(jié)工序的污泥中的回收熱(最好由熱交換器2回收)進(jìn)行傳遞，加熱這種低溫干燥器中的污泥。

顯然，本發(fā)明不局限于所述的實(shí)施例，許多結(jié)構(gòu)方案可提供給這些實(shí)施例，而這不超出本發(fā)明的范圍。另外，本發(fā)明的不同特征、形狀、變型和實(shí)施方式如果互不相容或具有排他性，則可根據(jù)各種組合，使之彼此聯(lián)系起來。