本發(fā)明總的涉及一種污泥熱解的技術(shù)，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)式熱解處理生活污泥的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

生活污泥和其他粘性含碳物料(如油田油性污泥、含礦塵泥、工業(yè)污泥、危險(xiǎn)廢液)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化(如碳化、熱解、氣化)可產(chǎn)生固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物，這些產(chǎn)物按需求制成可回收、易利用、易運(yùn)輸及易儲(chǔ)存的能源形態(tài)，可供熱發(fā)電或用作化工及其它產(chǎn)業(yè)的原料。根據(jù)原料不同和熱處理目的的差異，可采用碳化、氣化、熱解、液化或者其他相關(guān)的熱化學(xué)反應(yīng)和工藝。然而若將生活污泥為原料，經(jīng)碳化之后可以生產(chǎn)出油、氣和固體碳，部分替代煤、油、天然氣等資源。但是，為了確保經(jīng)濟(jì)效益，仍然需要開發(fā)出對(duì)生活污泥熱解相合適的工藝路線。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，含碳的物質(zhì)在幾百攝氏度的溫度下經(jīng)過炭化，再活化可制備活性炭。

傳統(tǒng)僅采用流化床對(duì)原料熱解進(jìn)行污泥處理的過程中，部分固體物流化時(shí)隨熱解氣進(jìn)入管道和除塵系統(tǒng)導(dǎo)致堵塞和粉塵重問題，同時(shí)固體的流失會(huì)帶走部分熱量，導(dǎo)致熱損失嚴(yán)重。

而且固體在流化床中流化時(shí)，停留時(shí)間難控制，導(dǎo)致部分固體炭還未觸底熱解就從出料口排出，固體炭中會(huì)存在較多的焦油，而焦油的存在為后續(xù)固體炭活化增加難度，降低活性炭的比表面積。

現(xiàn)有污泥熱解技術(shù)中，熱解系統(tǒng)容易發(fā)生管道堵塞進(jìn)而引起故障頻發(fā)，經(jīng)常需要停車維修，生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本高等問題。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，為了解決污泥熱解系統(tǒng)容易發(fā)生管道堵塞等問題，同時(shí)設(shè)計(jì)出熱解效率更高、污泥直接進(jìn)行資源化利用且能耗小的污泥處理系統(tǒng)，本發(fā)明旨在提出一種旋轉(zhuǎn)式熱解處理生活污泥的系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)式熱解處理生活污泥的系統(tǒng)及方法，以解決污泥熱解系統(tǒng)容易發(fā)生管道堵塞等問題，同時(shí)設(shè)計(jì)出熱解效率更高、污泥直接進(jìn)行資源化利用且能耗小的污泥處理系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)式熱解處理生活污泥的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依序設(shè)置的污泥熱解爐和流化床，其中，所述污泥熱解爐內(nèi)設(shè)有反應(yīng)室、盛放盤和燃燒器，所述盛放盤可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述反應(yīng)室的底部，所述燃燒器設(shè)于所述反應(yīng)室內(nèi)盛放盤的上方；所述污泥熱解爐的頂部設(shè)有熱解原料進(jìn)口和熱解油氣出口；所述污泥熱解爐的底部設(shè)有熱解炭出口；所述流化床具有熱解炭入口、活化劑進(jìn)口、氣體出口和活性炭出口，所述熱解炭入口與所述污泥熱解爐的熱解炭出口連接，用于接收熱解后的熱解炭并對(duì)其進(jìn)行活化。

上述的系統(tǒng)，所述熱解爐的頂部設(shè)有多個(gè)出氣口，用于熱解爐爐膛壓力的調(diào)整。

上述的系統(tǒng)，所述燃燒器位于所述污泥熱解爐內(nèi)反應(yīng)室的上部。

上述的系統(tǒng)，所述流化床的活化劑進(jìn)口連接水蒸氣輸送管道或二氧化碳?xì)怏w輸送管道。

上述的系統(tǒng)，所述燃燒器為多組，所述燃燒器沿所述污泥熱解爐的水平方向間隔分布，并且每組所述燃燒器均可獨(dú)立控制操作。

上述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括設(shè)于所述污泥熱解爐前的預(yù)處理裝置。

上述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括冷卻和凈化單元，所述冷卻和凈化單元具有熱解油氣入口、熱解氣出口和熱解液出口，所述熱解油氣入口與所述熱解爐的熱解油氣出口相連。

上述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步還包括油水分離罐，所述油水分離罐與所述冷卻和凈化單元的熱解液出口相連，用于對(duì)所述熱解液進(jìn)行分離，獲得熱解油和熱解水。

本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)處理生活污泥的方法，所述方法包括步驟：

將熱解原料送至所述污泥熱解爐進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式熱解處理，得到熱解炭和熱解油氣；

將所述熱解炭送至所述流化床，使所述熱解炭與活化劑發(fā)生反應(yīng)，得到活性炭。

上述的方法，所述方法還可進(jìn)一步包括步驟：將熱解回收得到的水加熱后獲得的水蒸氣作為活化劑通入所述流化床。

本發(fā)明的有益效果在于，通過帶有可旋轉(zhuǎn)的熱解原料盛放盤的熱解爐進(jìn)行熱解,避免了原有流化床熱解技術(shù)因熱解原料熱解不充分而產(chǎn)生大量粉塵,進(jìn)而出現(xiàn)管道堵塞、造成故障停頓及維修等問題；本發(fā)明根據(jù)熱解氣的產(chǎn)量可以單獨(dú)開啟某個(gè)或多個(gè)出氣口，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氣過程中熱解爐爐膛壓力的穩(wěn)定，進(jìn)一步保障了熱解工藝的穩(wěn)定性，確保本發(fā)明能取得較好的熱解效果。

進(jìn)一步地，本系統(tǒng)將熱解后的熱解炭直接與流化床相連，利用了流化床床層體積出現(xiàn)膨脹使得流化物體具有顆粒松動(dòng)、顆粒間空隙增大，使所述熱解炭與活化劑發(fā)生反應(yīng)，得到的活性炭具有較大的孔隙結(jié)構(gòu)，因而具有較好的吸附特性，解決了制備活性炭時(shí)能耗高、熱量損失嚴(yán)重、制備活性炭品質(zhì)差的問題。

本發(fā)明在熱解原料上方設(shè)置燃燒器進(jìn)行加熱，解決了采用顆粒熱載體時(shí)，熱解時(shí)在顆粒表面易結(jié)焦，顆粒分離困難，顆粒在床層間傳遞困難等問題。

本發(fā)明利用生活污泥制備活性炭的方法，減少了熱解過程中無機(jī)物帶走大量熱量，減少熱損失，降低能耗，且提高了熱解爐產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)了原料的充分熱解，整個(gè)工藝簡(jiǎn)單，易操作，能夠確保操作的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的污泥熱解制備活性炭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的污泥熱解制備活性炭的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的污泥熱解制備活性炭的流程結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了旋轉(zhuǎn)式熱解處理生活污泥的系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)熱解后的污泥直接進(jìn)行資源化利用。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該利用生活污泥制備活性炭的系統(tǒng)包括：所述污泥熱解爐內(nèi)設(shè)有反應(yīng)室、設(shè)在所述反應(yīng)室底部的可旋轉(zhuǎn)的盛放熱解原料的盛放盤，和在所述盛放盤及所盛原料上方的燃燒器；所述污泥熱解爐的頂部設(shè)有熱解原料進(jìn)口和熱解油氣出口；所述污泥熱解爐的底部設(shè)有熱解炭出口；所述流化床具有熱解炭入口、活化劑進(jìn)口、氣體出口和活性炭出口，所述熱解炭入口與所述污泥熱解爐的熱解炭出口連接，用于接收熱解后的熱解炭并對(duì)其進(jìn)行活化。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用內(nèi)部設(shè)置蓄熱式輻射管的生活污泥熱解爐與現(xiàn)有的流化床進(jìn)行聯(lián)用制備活性炭，而無需對(duì)現(xiàn)有的流化床進(jìn)行改造，即可將生活污泥熱解爐中產(chǎn)生的熱的熱解炭送至流化床進(jìn)行活化產(chǎn)生活性炭，由于生活污泥熱解爐中采用蓄熱式輻射管為熱解過程提供熱源，可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管的燃?xì)獾牧髁縼韺?shí)現(xiàn)對(duì)熱解過程的精確控溫，并且該蓄熱式輻射管可以通過在兩端實(shí)現(xiàn)快速換向和蓄熱式燃燒，可以保證生活污泥熱解爐中溫度場(chǎng)的均勻性，從而可以顯著提高生活污泥熱解效率。

同時(shí)較傳統(tǒng)的使用氣體熱載體或固體熱載體作為熱解熱源的熱解反應(yīng)裝置相比，本發(fā)明的生活污泥熱解爐不需要設(shè)置預(yù)熱單元和載體分離單元，可以極大簡(jiǎn)化熱解和活化反應(yīng)工藝流程，從而顯著降低裝置的故障率且所得清潔的熱解氣混合物，通過油氣分離獲得的熱解氣可作為熱解爐熱解需要的熱量，通過油水分離罐可分離得到活化所需的活化劑和氣化所需的熱源油，無需外供大量熱源和水，通過二氧化碳分離器分離得到活化所需的活化劑，進(jìn)而可以解決現(xiàn)有的生活污泥制備活性炭運(yùn)行費(fèi)用高、工藝復(fù)雜，且現(xiàn)有的熱解爐與流化床耦合性高導(dǎo)致的操作不穩(wěn)定的問題。同時(shí)采用該生活污泥熱解爐可以解決熱解爐易結(jié)焦、易堵塞的問題，然后通過采用蓄熱式輻射管燃燒器回收利用熱解氣，較現(xiàn)有技術(shù)相比可以降低設(shè)備投資成本，另外，通過將生活污泥熱解爐中產(chǎn)生的熱的熱解炭直接熱送至流化床與活化劑反應(yīng)，不僅能夠確保流化床直接制備活性炭，而且可以顯著提高能量利用率，并且當(dāng)利用該生活污泥制備活性炭系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

下面參考圖1、圖2和圖3對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的利用生活污泥制備活性炭系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該利用生活污泥制備活性炭系統(tǒng)包括：熱解爐100和流化床200。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，熱解爐100具有進(jìn)料輸送系統(tǒng)、熱解氣出口、熱解炭出口，并且熱解爐100內(nèi)部設(shè)置有多組燃燒器103，且適于將生活污泥進(jìn)行熱解反應(yīng)，從而可以得到熱解炭和熱解氣。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用內(nèi)部設(shè)置蓄熱式輻射管的生活污泥熱解爐與現(xiàn)有的流化床直接進(jìn)行聯(lián)用制備活性炭，而無需對(duì)現(xiàn)有的流化床進(jìn)行改造，即可將生活污泥熱解爐中產(chǎn)生的熱的熱解炭直接送至流化床進(jìn)行活化產(chǎn)生活性炭，由于生活污泥熱解爐中采用蓄熱式輻射管為熱解過程提供熱源，可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管的燃?xì)獾牧髁縼韺?shí)現(xiàn)對(duì)熱解過程的精確控溫，并且該蓄熱式輻射管可以通過在兩端實(shí)現(xiàn)快速換向和蓄熱式燃燒，可以保證生活污泥熱解爐中溫度場(chǎng)的均勻性，從而可以顯著提高生活污泥熱解效率，同時(shí)較傳統(tǒng)的使用氣體熱載體或固體熱載體作為熱解熱源的熱解反應(yīng)裝置相比，本發(fā)明的生活污泥熱解爐不需要設(shè)置預(yù)熱單元和載體分離單元，可以極大簡(jiǎn)化熱解和活化反應(yīng)工藝流程，從而顯著降低裝置的故障率，且所得清潔的熱解氣混合物，通過直接燃燒分離獲得的熱解氣，而無需對(duì)高溫油氣進(jìn)行除塵，進(jìn)而可以解決現(xiàn)有的生活污泥制備活性炭因前段熱解工藝復(fù)雜，且熱解爐與流化床耦合性高導(dǎo)致的操作不穩(wěn)定的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)料輸送系統(tǒng)101可以設(shè)在熱解爐100的上端，且適于將生活污泥供給至熱解爐內(nèi)部。

根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，熱解炭出口104可以設(shè)在熱解爐100的底端，且適于將熱解過程產(chǎn)生的熱解炭固體排出熱解爐。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，熱解氣出口102可以設(shè)在熱解爐100的爐頂上，且適于將熱解過程產(chǎn)生的熱解氣排出熱解爐。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，燃燒器103在熱解爐100中沿?zé)峤鉅t水平方向間隔分布，并且每組燃燒器均采用蓄熱式輻射管，可獨(dú)立控制操作。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，流化床200具有活化劑(水蒸氣和或二氧化碳)入口201、熱解炭入口202、氣體出口203和活性炭出口204，熱解炭入口202與熱解炭出口104相連，且適于將熱解炭進(jìn)行處理，從而可以獲得活性炭。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將生活污泥熱解爐中產(chǎn)生的熱的熱解炭直接熱送至流化床與水蒸氣反應(yīng)，不僅能夠確保流化床直接制備活性炭，而且可以顯著提高能量利用率，并且當(dāng)利用該生活污泥制備活性炭系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，參考圖2和圖3，預(yù)處理裝置120可以包括接收生活污泥原料倉(cāng)110進(jìn)口和生活污泥出口。原料預(yù)處理系統(tǒng)120還包括烘干機(jī)，通過對(duì)送入的生活污泥進(jìn)行烘干預(yù)處理，可將生活污泥烘干至適合熱解爐處理的物料，從而實(shí)現(xiàn)熱解爐正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和熱解效率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施例，冷卻和凈化單元300具有熱解油氣入口、熱解氣出口和熱解液出口，所述熱解油氣入口與所述熱解爐相連，且所述冷卻和凈化單元分離后的熱解氣通入所述燃燒器內(nèi)進(jìn)行燃燒。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施例，燃燒器103具有熱解氣入口和燃燒器煙氣出口，該燃燒器103熱解氣入口與冷卻和凈化單元300相連，由冷卻和凈化單元為燃燒器103提供氣源，滿足燃燒器的燃燒。燃燒產(chǎn)生的煙氣從燃燒器煙氣出口排出，確保熱解爐100爐膛氣氛與燃燒器103氣氛隔離，實(shí)現(xiàn)生活污泥熱解在絕氧氣氛下進(jìn)行，確保了熱解氣具有較高的熱值，同時(shí)有效抑制了有毒有害氣體的產(chǎn)生。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施例，油水分離罐400具有熱解液入口和分離后熱解油出口401和熱解水出口402，該油水分離罐400油水分離前熱解液入口與熱解液出口相連，接收冷卻和凈化單元300分離得到的熱解液，并且在油水分離罐400對(duì)熱解液進(jìn)行分離，分離后的熱解水和熱解油通過油水分離后的出口送入后段。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施例，蒸汽鍋爐410入口分別與分離后的熱解水和熱解油出口連接，用分離后的熱解油加熱熱解水，加熱后得到的水蒸氣通過蒸氣輸送管道送入后段。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施例，蓄熱式管式加熱爐800入口分別與蒸汽鍋爐410產(chǎn)生的蒸氣出口和油水分離罐熱解油出口連接，用獲得的熱解油加熱獲得的低溫蒸氣，加熱后的高溫蒸氣通過水蒸氣入口201送入流化床200中，并且與熱解爐100排出的熱解炭發(fā)生反應(yīng)制得活性炭。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施例，蓄熱式管式加熱爐800入口與二氧化碳分離器出口連接以接收分離后產(chǎn)生的二氧化碳。

在本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種利用生活污泥制備活性炭的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法是利用一種制備活性炭系統(tǒng)進(jìn)行的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，該方法包括：(1)將生活污泥送至所述預(yù)處理裝置進(jìn)行預(yù)處理，從而得到熱解原料；(2)將預(yù)處理后生活污泥送至所述熱解爐進(jìn)行熱解處理，以便得到熱解炭和熱解油氣；(3)將所述熱解油氣送至冷卻和凈化單元，以便得到熱解液和熱解氣；(4)將所述熱解氣輸送至燃燒器進(jìn)行燃燒，為熱解爐提供熱量，且燃燒產(chǎn)生可供所述流化床反應(yīng)的熱煙氣；(5)將所述熱解液送至油水分離罐，以便得到熱解油和熱解水；(6)將所述熱解油和熱解水同時(shí)送入蒸氣鍋爐，用熱解油加熱熱解水，以便得到水蒸氣；(7)將所述熱解炭送至所述流化床，使熱解炭與活化劑(水蒸氣和或二氧化碳)發(fā)生反應(yīng)，以便得到活性炭。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用內(nèi)部設(shè)置蓄熱式輻射管的生活污泥熱解爐與現(xiàn)有的流化床直接進(jìn)行聯(lián)用制備活性炭，而無需對(duì)現(xiàn)有的流化床進(jìn)行改造，即可將生活污泥熱解爐中產(chǎn)生的熱的熱解炭送至流化床進(jìn)行活化產(chǎn)生活性炭，由于生活污泥熱解爐中采用蓄熱式輻射管為熱解過程提供熱源，可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管的燃?xì)獾牧髁縼韺?shí)現(xiàn)對(duì)熱解過程的精確控溫，并且該蓄熱式輻射管可以通過在兩端實(shí)現(xiàn)快速換向和蓄熱式燃燒，可以保證生活污泥熱解爐中溫度場(chǎng)的均勻性，從而可以顯著提高生活污泥熱解效率，同時(shí)較傳統(tǒng)的使用氣體熱載體或固體熱載體作為熱解熱源的熱解反應(yīng)裝置相比，本發(fā)明的生活污泥熱解爐不需要設(shè)置預(yù)熱單元和載體分離單元，可以極大簡(jiǎn)化熱解和活化反應(yīng)工藝流程，從而顯著降低裝置的故障率且所得清潔的熱解氣混合物，通過油氣分離獲得的熱解氣可作為熱解爐熱解需要的熱量，通過油氣分離獲得的熱解氣可作為熱解爐熱解需要的熱量，通過油水分離罐可分離得到活化所需的活化劑和氣化所需的熱源油，無需外供大量熱源和水，通過二氧化碳分離器分離得到活化所需的活化劑，進(jìn)而可以解決現(xiàn)有的生活污泥制備活性炭運(yùn)行費(fèi)用高工藝復(fù)雜，且現(xiàn)有的熱解爐與流化床耦合性高導(dǎo)致的操作不穩(wěn)定的問題，同時(shí)采用該生活污泥熱解爐可以解決熱解爐易結(jié)焦、易堵塞問題，然后通過采用蓄熱式輻射管燃燒器回收利用熱解氣，較現(xiàn)有技術(shù)相比可以降低設(shè)備投資成本，另外，通過將生活污泥熱解爐中產(chǎn)生的熱的熱解炭直接熱送至流化床與活化劑反應(yīng)，不僅能夠確保流化床直接制備活性炭，而且可以顯著提高能量利用率，并且當(dāng)利用該生活污泥制備活性炭系統(tǒng)的穩(wěn)定性。需要說明的是，上述針對(duì)一種制備活性炭系統(tǒng)所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)同樣適用于利用生活污泥制備活性炭的方法，此處不再贅述。

下面參考圖1、圖2和圖3對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的一種利用生活污泥制備活性炭的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括如下步驟：

原料前處理：將生活污泥經(jīng)過預(yù)處理后得到能作為熱解的原料。

將生活污泥送至送入烘干機(jī)中，可將生活污泥烘干至含水率低于46％可滿足熱解要求的物料。

(2)裝入原料：將上述物料通過進(jìn)料輸送系統(tǒng)101送入熱解爐100中，物料均勻布料在布料板上，料層厚度為100-200mm。

(3)置換及氣密性檢測(cè)：在確保整個(gè)制備活性炭系統(tǒng)內(nèi)部閥門開啟，各個(gè)設(shè)備相通，向系統(tǒng)一端通入一定量氮?dú)饣蛩魵猓瑢⒄麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行置換，排掉系統(tǒng)內(nèi)空氣，關(guān)上放氣閥，確保整個(gè)系統(tǒng)的氣密性良好。

(4)物料熱解：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將上述經(jīng)過原料預(yù)處理后的物料通過熱解爐上部進(jìn)料口送入入口倉(cāng)，在熱解爐內(nèi)布料刮板作用下，物料均勻布料在反應(yīng)器布料板上，并向熱解爐內(nèi)蓄熱式輻射管中供給燃料，以便采用生活污泥熱解爐對(duì)生活污泥進(jìn)行熱解反應(yīng)，從而得到熱解炭和熱解氣。通過采用內(nèi)部設(shè)置蓄熱式輻射管的生活污泥熱解爐與現(xiàn)有的流化床直接進(jìn)行聯(lián)用制備活性炭，而無需對(duì)現(xiàn)有的流化床進(jìn)行改造，即可將生活污泥熱解爐中產(chǎn)生的熱的熱解炭送至流化床進(jìn)行活化產(chǎn)生活性炭，由于生活污泥熱解爐中采用蓄熱式輻射管為熱解過程提供熱源，可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管的燃?xì)獾牧髁縼韺?shí)現(xiàn)對(duì)熱解過程的精確控溫，并且該蓄熱式輻射管可以通過在兩端實(shí)現(xiàn)快速換向和蓄熱式燃燒，可以保證生活污泥熱解爐中溫度場(chǎng)的均勻性，從而可以顯著提高生活污泥熱解效率，同時(shí)較傳統(tǒng)的使用氣體熱載體或固體熱載體作為熱解熱源的熱解反應(yīng)裝置相比，本發(fā)明的生活污泥熱解爐不需要設(shè)置預(yù)熱單元和載體分離單元，可以極大簡(jiǎn)化熱解和活化反應(yīng)工藝流程，從而顯著降低裝置的故障率且所得清潔的熱解氣混合物，通過油水分離罐可分離得到活化所需的活化劑和氣化所需的熱源油，無需外供大量熱源和水，進(jìn)而可以解決現(xiàn)有的生活污泥制備活性炭運(yùn)行費(fèi)用高工藝復(fù)雜，且現(xiàn)有的熱解爐與流化床耦合性高導(dǎo)致的操作不穩(wěn)定的問題。

(5)燃燒器燃燒供熱：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將生活污泥熱解產(chǎn)生的熱解氣提供給熱解器進(jìn)行燃燒，熱解器由多根蓄熱式輻射管組成，蓄熱式輻射管均勻水平布置在布料板上方，通過輻射傳熱為生活污泥提供熱量，每根蓄熱式輻射管采用獨(dú)立的控制系統(tǒng)，可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管的燃?xì)獾牧髁縼韺?shí)現(xiàn)對(duì)熱解過程的精確控溫，蓄熱式燃燒器，可將常溫空氣溫度提高到300～450℃，同時(shí)燃燒產(chǎn)生的煙氣溫度可降至120℃以下?？稍跓峤鈿膺M(jìn)入蓄熱式輻射管前端設(shè)置有緩沖罐，用于緩存部分熱解氣，滿足在突然停爐的條件下也能滿足輻射管不間斷燃燒。

生活污泥熱解過程中，物料相對(duì)料盤靜止不動(dòng)，避免飛灰的產(chǎn)生，再加上緩沖罐的設(shè)置，可避免熱解氣進(jìn)入燃燒器過程中會(huì)帶入灰渣問題，因此混合熱解氣可直接送至熱解器中燃燒，從而本發(fā)明的生活污泥熱解爐不需要設(shè)置預(yù)熱單元和載體分離單元，可以極大簡(jiǎn)化熱解和活化反應(yīng)工藝流程，從而顯著降低裝置的故障率。

(6)冷卻和凈化單元：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將熱解爐熱解產(chǎn)生的熱解油氣送入冷卻和凈化單元先將熱解液冷卻回收后，再對(duì)熱解氣進(jìn)行脫硫脫氨凈化后送入燃燒器使用。

(7)水蒸氣制備：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將分離得到的熱解水和熱解油送入蒸氣鍋爐中，用熱解油直燃裝置對(duì)熱解水進(jìn)行加熱，制得180℃的低壓蒸氣。

(8)水蒸氣預(yù)熱：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將得到的水蒸氣通入蓄熱式管式加熱爐中進(jìn)行加熱，將水蒸氣溫度提高到700～900℃，達(dá)到流化床活化所需反應(yīng)溫度。

(9)二氧化碳分離：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將燃燒器燃燒的煙氣送入二氧化碳分離裝置中，將煙氣中的二氧化碳?xì)怏w分離出來送入后段。

(10)二氧化碳預(yù)熱：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將得到的二氧化碳通入蓄熱式管式加熱爐中進(jìn)行加熱，將二氧化碳溫度提高到600～850℃，達(dá)到流化床活化所需反應(yīng)溫度。加熱爐采用蓄熱式加熱，可大大提高熱利用率，從而降低能耗。根據(jù)需要蓄熱式管式加熱爐可單獨(dú)對(duì)水蒸氣或是二氧化碳進(jìn)行預(yù)熱，也可對(duì)兩者同時(shí)進(jìn)行預(yù)熱。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用內(nèi)部設(shè)置蓄熱式輻射管的生活污泥熱解爐與流化床直接進(jìn)行聯(lián)用制備活性炭，而無需對(duì)現(xiàn)有的采用流化床進(jìn)行流化熱解技術(shù)進(jìn)行改造，即可將生活污泥熱解爐中產(chǎn)生的熱的熱解炭送至流化床進(jìn)行活化產(chǎn)生活性炭。

采用此工藝可解決傳統(tǒng)僅采用流化床對(duì)原料熱解進(jìn)行污泥處理的過程中，部分固體物流化時(shí)隨熱解氣進(jìn)入管道和除塵系統(tǒng)導(dǎo)致堵塞和粉塵重問題，同時(shí)固體的流失會(huì)帶走部分熱量，導(dǎo)致熱損失嚴(yán)重。

而且固體在流化床中流化時(shí)，停留時(shí)間難控制，導(dǎo)致部分固體炭還未觸底熱解就從出料口排出，固體炭中會(huì)存在較多的焦油，而焦油的存在為后續(xù)固體炭活化增加難度，降低活性炭的比表面積。

而另一方面，本發(fā)明又恰當(dāng)?shù)乩昧肆骰驳奶匦裕串?dāng)流體通過床層的速度逐漸提高到某值時(shí)，顆粒出現(xiàn)松動(dòng)，顆粒間空隙增大，床層體積出現(xiàn)膨脹；如果再進(jìn)一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態(tài)。此時(shí)，顆粒全部懸浮于流體中，顯示出相當(dāng)不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)；隨著流速的提高，顆粒的運(yùn)動(dòng)愈加劇烈，床層的膨脹也隨之增大，活化劑與顆粒充分接觸，增大接觸面積，但是顆粒仍逗留在床層內(nèi)而不被流體帶出。本發(fā)明把上述流化床的運(yùn)動(dòng)特性運(yùn)用在了熱解碳活化制備活性炭的過程中，使得制得的活性炭具有空隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大，吸附能力強(qiáng)。尤其孔隙結(jié)構(gòu)大的特征，使得活性炭能有效吸附液體中的顏色等較大的各種物質(zhì)、雜質(zhì)。

同時(shí)較傳統(tǒng)的使用氣體熱載體或固體熱載體作為熱解熱源的熱解反應(yīng)裝置相比，本發(fā)明的生活污泥熱解爐不需要設(shè)置預(yù)熱單元和載體分離單元，可以極大簡(jiǎn)化熱解和活化反應(yīng)工藝流程，從而顯著降低裝置的故障率且所得清潔的熱解氣混合物。通過油氣分離獲得的熱解氣可作為熱解爐熱解需要的熱量，通過油水分離罐可分離得到活化所需的活化劑和氣化所需的熱源油，無需外供大量熱源和水，通過二氧化碳分離器分離得到活化所需的活化劑，進(jìn)而可以解決現(xiàn)有的生活污泥制備活性炭運(yùn)行費(fèi)用高工藝復(fù)雜，且現(xiàn)有的熱解爐與流化床耦合性高導(dǎo)致的操作不穩(wěn)定的問題，同時(shí)采用該生活污泥熱解爐可以解決熱解爐易結(jié)焦、易堵塞問題，然后通過采用蓄熱式輻射管燃燒器回收利用熱解氣，較現(xiàn)有技術(shù)相比可以降低設(shè)備投資成本，另外，通過將生活污泥熱解爐中產(chǎn)生的熱的熱解炭直接熱送至流化床與活化劑反應(yīng)，不僅能夠確保流化床直接制備活性炭，而且可以顯著提高能量利用率，并且當(dāng)利用該生活污泥制備活性炭系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例

以生活污泥為原料，利用生活污泥制備活性炭系統(tǒng)進(jìn)行制備活性炭，生活污泥制備活性炭系統(tǒng)的工藝如圖2所示，利用生活污泥制備活性炭的方法如下：

(1)將20噸含水率約86％的生活污泥進(jìn)行烘干處理，獲得含水率低于40％的物料；

(2)將烘干后的生活污泥送入熱解爐進(jìn)行熱解，物料均勻布料在布料板上，料層厚度為120mm。該熱解爐中設(shè)置了加熱輻射管，熱解得到熱解炭(溫度約為580℃)和熱解油氣(溫度約為650℃)，產(chǎn)生的熱解炭送入流化床；

(3)將熱解產(chǎn)生的油氣混合物送入冷卻和凈化單元中進(jìn)行分離和凈化，冷卻和凈化單元由間接冷卻器、電捕焦油器、脫硫器和脫氨塔等裝置組成，從而獲得清潔的熱解氣和熱解液；

(4)將分離得到的熱解氣送入燃燒器中進(jìn)行燃燒，燃燒器采用蓄熱式燃燒器，可將常溫空氣溫度提高到350～400℃，同時(shí)燃燒產(chǎn)生的煙氣溫度可降至110℃左右；

(5)將分離得到的熱解液送入油水分離罐中進(jìn)行分離，分別獲得熱解油和熱解水；

(6)將熱解油和熱解水送入蒸氣鍋爐裝置中，用熱解油直燃為熱解水供熱獲得水蒸氣；將得到的水蒸氣通入蓄熱式管式加熱爐中進(jìn)行加熱，預(yù)熱后的水蒸氣氣體溫度為840℃左右，送入流化床中。

(7)將在步驟(6)中獲得的水蒸氣與步驟(2)獲得的熱解炭在流化床逆向接觸反應(yīng)制得活性炭，流化床反應(yīng)溫度控制在850℃左右；

本發(fā)明所述工藝方法可長(zhǎng)期平穩(wěn)操作，所得到的上述生活污泥制得活性炭產(chǎn)物的產(chǎn)率和主要性質(zhì)見表1。

表1數(shù)據(jù)結(jié)果

從表1可看出，本發(fā)明通過上述系統(tǒng)及方法能直接進(jìn)行資源化利用污泥，制得較好的活性炭產(chǎn)品。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。